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Eukaryotische Zelleigenschaften

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Autor: Louise Ward
Erstelldatum: 3 Februar 2021
Aktualisierungsdatum: 19 November 2024
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Inhalt

Sie müssen nur nach dem menschlichen Körper suchen, um den Aufbau eukaryotischer Zellen zu verstehen, da alle Menschen diese Zellen in sich haben. In der Biologie gibt es nur zwei Arten von Zellen: eukaryotische und prokaryotische. In der taxonomischen Klassifikation allen Lebens gehören eukaryotisch-zellige Lebensformen zur Eukarya-Domäne, wobei Bakterien und Archaea die beiden anderen Domänen sind.


Die lebenden Organismen, die unter diese letzteren Domänen fallen, bestehen aus einzelligen Organismen. Die Eukarya-Domäne im linnäischen Klassifikationssystem enthält die Königreiche der Protisten, Pilze, Pflanzen und Tiere. Während es in der Eukaryadomäne einige einzellige Protozoen gibt, handelt es sich bei der Mehrzahl der in dieser Domäne klassifizierten lebenden Organismen um vielzellige Einheiten.

TL; DR (zu lang; nicht gelesen)

Der auffallende Unterschied zwischen eukaryontischen und prokaryontischen Zellen beim Vergleich beider Zelltypen besteht darin, dass eukaryontische Zellen einen charakteristischen Zellkern mit DNA aufweisen, die durch Proteine ​​miteinander verbunden und in einer eigenen Kammer innerhalb der Zelle enthalten ist.

Eukaryotische Zellursprünge

Zu diesem Zeitpunkt gehen Wissenschaftler davon aus, dass das gesamte Leben vor etwa 3,5 Milliarden Jahren auf der Erde begann, basierend auf den Fossilienaufzeichnungen der ersten Lebensformen. Es scheint, dass sich prokaryotische Zellen zuerst als sehr kleine Zellen entwickelten - etwa 1 oder 2 Mikrometer groß (abgekürzt als um) - im Vergleich zu eukaryotischen Zellen, die im Allgemeinen etwa 10 um oder größer sind. Ein µm entspricht einem Millionstel Meter. Geologische Aufzeichnungen zeigen, dass eukaryotische Zellen vor etwa 2,1 Milliarden Jahren zum ersten Mal auftraten.


Letzter gemeinsamer universeller Ahne

Längere Studien zu zellulären Lebensformen führten zu dem Schluss, dass die heute lebenden eukaryotischen Zellen einen gemeinsamen Vorfahren haben. Im Juli 2016 berichtete die "New York Times", dass eine Gruppe von Evolutionsbiologen, angeführt von Dr. William F. Martin von der Heinrich-Heine-Universität in Düsseldorf, zu dem Schluss kam, dass alles Leben auf dem Planeten einen gemeinsamen Vorfahren hat: der letzte universelle gemeinsame Vorfahr mit dem Spitznamen LUCA.

Nicht ohne Kontroversen weisen Dr. Martin und seine Gruppentheorie darauf hin, dass die Genkarte, die sie während der Suche nach LUCAs-Ursprüngen entwickelt haben, auf eine Form eines Bakteriums hinweist, von dem angenommen wird, dass es vor etwa 4 Milliarden Jahren, 560 Millionen Jahre nach der Gründung der, gelebt hat Erde. Während Darwin vermutete, dass das Leben in einem warmen kleinen Teich begann, stellte Martins fest, dass die Genkarte auf eine einzellige Lebensform hinwies, die in tiefen Vulkanschloten am Meeresboden lebte. Sie glauben, dass aus dieser Lebensform die Domänen Bacteria und Archaea hervorgingen, wobei die Domäne Eukarya vor etwa 2 Milliarden Jahren entstand.


Charakteristische Merkmale eukaryotischer Zellen

Während beide Zelltypen einige gemeinsame Merkmale aufweisen, sind eukaryotische Zellen komplexer. Erkennungsmerkmale, die eukaryotische Zellen definieren, sind:

Die Plasmamembran eukaryotischer Zellen

Alle Zellen haben eine Plasmamembran, die das Innere der Zelle von ihrer äußeren Umgebung trennt. Die Membran enthält eingebettete Proteine ​​und andere Komponenten, die den Durchtritt von Ionen, Sauerstoff, Wasser und organischen Molekülen in die Zelle und aus der Zelle ermöglichen. Abfallnebenprodukte wie Kohlendioxid und Ammoniak - mit Hilfe von Protein "Movern" - gelangen ebenfalls durch diese Zellmembranen. Diese Membranen können einzigartige Formen annehmen, wie die Mikrovilli auf den Zellen, die den Dünndarm auskleiden, wodurch die Zelloberfläche vergrößert wird und Nährstoffe aus der Nahrung im Verdauungstrakt aufgenommen werden.

Cytoplasma: geleeartige Substanz in der Zelle

Ein Blick in die Zelle zeigt eine halbflüssige, geleeartige Substanz, die von der Zellmembran bis zum eingeschlossenen Zellkern reicht. Die Organellen, verschiedene spezialisierte Strukturen in der Zelle, schwimmen in diesem Gel, das aus Cytosol, im Zytoskelett und mehreren Chemikalien besteht. Das Zytoplasma besteht hauptsächlich aus 70 bis 80 Prozent Wasser, jedoch in gelartiger Form. Das Zytoplasma in einer eukaryotischen Zelle enthält auch Proteine ​​und Zucker, Amino-, Nuclein- und Fettsäuren, Ionen und eine Vielzahl wasserlöslicher Moleküle.

Das Zytoskelett in der eukaryotischen Zelle

Im Zytoplasma befindet sich ein Zytoskelett, das aus Mikrofilamenten, Mikrotubuli und Zwischenfasern besteht, die die Form der Zellen erhalten, einen Anker für Organellen bilden und für die Zellbewegung verantwortlich sind. Die Elemente, aus denen Mikrotubuli und Mikrofilamente bestehen, werden nach Bedarf für die Zellbewegung zusammengesetzt und wieder zusammengesetzt, wenn sich die Zellen ändern müssen.

Der Zellkern

Viele wissenschaftliche Wörter stammen aus dem Lateinischen oder Griechischen, und eukaryotische Zellen sind keine Ausnahme. Der Name der Zelle, aufgeschlüsselt nach ihren Ursprüngen, bedeutet "gute oder wahre Nuss", repräsentativ für den Zellkern. Eu steht auf Griechisch für Gut oder wahr, während das Basiswort Karyo bedeutet Nuss. Prokaryontische Zellen haben keinen eingeschlossenen Zellkern, da das genetische Material, obwohl es sich im Zellzentrum befindet, im Zytoplasma der Zelle vorhanden ist.

Der Kern der eukaryotischen Zelle speichert Chromatin, bestehend aus DNA und Proteinen, in einer gelartigen Substanz, die als Nucleoplasma bezeichnet wird. Die Kernhülle, die den Kern umgibt, besteht aus zwei Schichten; innere und äußere durchlässige Membranen, die den Durchgang von Ionen, Molekülen und RNA-Material zwischen dem Nukleoplasma im Inneren des Kerns und dem Inneren der Zelle ermöglichen. Der Kern ist auch für die Ribosomenproduktion verantwortlich. Der Kern des DNA-Materials der eukaryontischen Zellen, die Chromosomen, bieten eine Art Plan für die Zellreproduktion.

Zellteilung und Replikation

Auf mikroskopischer Ebene teilen und replizieren sich Zellen, eine Eigenschaft, die sowohl von eukaryotischen als auch von prokaryotischen Zellen geteilt wird, um aus alten Zellen neue Zellen zu bilden. Aber prokaryotische Zellen teilen sich unter Verwendung einer binären Spaltung, während sich eukaryotische Zellen durch einen Prozess teilen, der Mitose genannt wird. Dies schließt die sexuelle Fortpflanzung unter Arten nicht ein, die über Meiose auftritt, bei der sich ein einzelnes Ei und ein einzelnes Sperma zu einem völlig neuen Lebewesen verbinden. Nur nicht reproduktive Zellen teilen sich durch Mitose in der Eukarya-Domäne.

Auch als somatische Zellen bekannt, bilden nicht reproduktive Zellen die meisten Zellen im menschlichen Körper, einschließlich seiner Gewebe und Organe wie Verdauungstrakt, Muskeln, Haut, Lunge und Haarzellen. Die Fortpflanzungszellen - Spermien und Eizellen - innerhalb der eukaryontischen Zellen sind keine somatischen Zellen. Die Mitose umfasst mehrere Stadien, die den Teilungsstatus der Zellen definieren: Prophase, Prometaphase, Metaphase, Anaphase, Telophase und Zytokinese. Vor der Teilung befindet sich die Zelle in einem Interphasenstatus.

In einer Reihe von Schritten repliziert sich das Chromosom selbst und jeder Strang bewegt sich zu entgegengesetzten Polen innerhalb des Kerns, damit die Kernhülle jedes Chromosom konvergieren und umgeben kann. In tierischen Zellen trennt eine Spaltfurche die Diploiden oder Tochterzellen in zwei. In eukaryotischen Pflanzenzellen bildet sich vor der neuen Zellwand, die die Tochterzellen trennt, eine Art Zellplatte. Bei der Teilung ist jede Tochterzelle ein genetisches Duplikat der ursprünglichen Zelle.

Meiose-Zellteilung von eukaryotischen Zellen

Die Meiose-Zellteilung ist der Prozess, durch den lebende Organismen in der Eukarya-Domäne ihre Geschlechtszellen wie männliche Spermien und weibliche Eizellen bilden. Der Unterschied zwischen Mitose und Meiose besteht darin, dass das genetische Material in diploiden Zellen dasselbe ist, während in der Meiose jede neue Zelle ein unverwechselbares und einzigartiges Blau genetischer Informationen enthält.

Sobald eine Meiose auftritt, stehen Spermien und Eizellen zur Verfügung, um eine völlig neue Lebensform zu schaffen. Dies ermöglicht eine genetische Vielfalt unter allen Lebewesen, die sich sexuell fortpflanzen. Während der Meiose-Zellteilung, die im Grunde genommen in zwei Stadien stattfindet, Meiose I und Meiose II, bricht ein kleiner Teil jedes Chromosoms ab und bindet sich an ein anderes Chromosom, das als genetische Rekombination bezeichnet wird. Dieser kleine Schritt ist für die genetische Vielfalt einer Art verantwortlich. Vor der Meiose I befindet sich die Fortpflanzungszelle in Vorbereitung auf die Zellteilung in der Interphase.

Ribosomen eukaryotischer Zellen bilden Protein

Jeder Teil einer eukaryotischen Zelle spielt eine wichtige Rolle bei der Aufrechterhaltung des Lebens der Zelle. Ribosomen können beispielsweise bei Betrachtung durch ein Elektronenmikroskop auf zwei Arten auftreten: als eine Sammlung von Trauben oder als winzige Punkte, die im Zytoplasma der Zelle schweben. Sie können auch als kleine oder große Untereinheiten an der Innenwand der Plasmamembran oder an der Außenmembran der Kernhülle befestigt werden. Die Proteinproduktion ist ein wesentlicher Zweck aller Zellen, und fast alle Zellen enthalten Ribosomen, insbesondere in Zellen, die viel Protein produzieren. Zellen in der Bauchspeicheldrüse, die für die Erzeugung von Enzymen verantwortlich sind, die die Verdauung unterstützen, enthalten viele Ribosomen.

Das Endomembransystem

Das Endomembransystem besteht aus der Kernhülle, der Plasmamembran, dem Golgi-Apparat, den Vesikeln, dem endoplasmatischen Retikulum und anderen von diesen Elementen abgeleiteten Strukturen. Alle spielen eine Rolle in der Funktion der Zelle, einige unterscheiden sich jedoch in Aussehen und Zweck. Das Endomembransystem bewegt Proteine ​​und Membranen in der Zelle. Beispielsweise sind einige der auf Ribosomen aufgebauten Proteine ​​an das raue endoplasmatische Retikulum gebunden, eine Konstruktion, die einem Labyrinth ähnelt, das an der Außenseite des Kerns haftet. Diese Strukturen helfen unter anderem dabei, Proteine ​​zu modifizieren und dorthin zu bewegen, wo sie in der Zelle benötigt werden.

Die Energiefabrik der eukaryotischen Zellen

Alle Zellen benötigen Energie, um zu funktionieren, und die Mitochondrien sind die Energiepflanzen der Zelle. Mitochondrien produzieren Adenosintriphosphat, kurz ATP, ein Molekül - die Energiewährung allen Lebens - das für kurze Zeit Energie in der Zelle transportiert. Diese mitochondriale Struktur in der Zelle befindet sich im Zytoplasma zwischen der Außenmembran der Zelle und den Außenwänden des Zellkerns. Sie enthalten ihre eigenen Ribosomen und DNA mit einer Phospholipiddoppelschicht, die mit Proteinen infundiert ist.

Unterschiede zwischen eukaryotischen Pflanzen- und Tierzellen

Pflanzen und Tiere fallen aufgrund der Hauptmerkmale der eukaryotischen Zelle unter die Eukarya-Domäne, es bestehen jedoch Unterschiede zwischen Zellen im Pflanzen- und Tierreich. Während sowohl pflanzliche als auch tierische eukaryotische Zellen Mikrotubuli aufweisen, winzige Röhrchen, die dazu beitragen, die Chromosomen während der Zellteilung zu trennen, sind in tierischen Zellen auch Zentrosomen und Lysosomen vorhanden, während Pflanzen dies nicht tun. Pflanzenzellen haben nicht nur Chloroplasten, die die Photosynthese unterstützen (die Energie der Sonne in Nahrung umwandeln), sondern auch eine große zentrale Vakuole, einen Raum innerhalb der Zelle, der hauptsächlich Flüssigkeit enthält und von einer Membran umgeben ist.

Chloroplasten in eukaryotischen Pflanzenzellen

Chloroplasten sind die Strukturen in eukaryotischen Pflanzenzellen, die Chlorophyll und Enzyme enthalten, die zum Photosyntheseprozess beitragen, bei dem Pflanzen Nahrung aus Wasser und Kohlendioxid unter Verwendung der Sonnenenergie herstellen. Diese kleinen Fabriken sind für die Freisetzung von Sauerstoff als Produkt der Photosynthese in die Atmosphäre verantwortlich.

Diese großen Strukturen der Pflanzenzelle enthalten DNA und eine Doppelmembran sowie ein inneres Membransystem aus Thylakoiden, die wie abgeflachte Säcke aussehen. Das Stroma ist der Raum zwischen der äußeren Membran und dem Thylakoid, der Chloroplasten-DNA enthält, die "Fabrik", die Protein für den Chloroplasten sowie andere Enzyme und Proteine ​​herstellt.