Eukaryoten

Ein Eukaryont ist ein Organismus mit komplexen Zellen oder eine einzelne Zelle mit einer komplexen Struktur. In diesen Zellen ist das genetische Material im Zellkern in Chromosomen organisiert.

Tiere, Pflanzen, Algen und Pilze sind allesamt Eukaryoten. Es gibt auch Eukaryoten unter den einzelligen Protisten. Im Gegensatz dazu haben einfachere Organismen, wie Bakterien und Archaeen, keine Kerne und andere komplexe Zellstrukturen. Solche Organismen werden Prokaryonten genannt.

Die Eukaryoten werden oft wie ein Superkönigreich oder eine Domäne behandelt.

Eukaryoten entwickelten sich im Äon des Proterozoikums. Der älteste bekannte wahrscheinliche Eukaryonten ist Grypania, ein gewendelter, unverzweigter, bis zu 30 mm langer Faden. Die ältesten Grypania-Fossilien stammen aus einer Eisenmine in der Nähe von Negaunee, Michigan. Die Fossilien wurden ursprünglich auf vor 2100 Millionen Jahren datiert, aber spätere Forschungen ergaben, dass das Datum etwa 1874 Millionen Jahre zurückliegt. Grypania dauerte bis ins Mesoproterozoikum.

Eine weitere alte Gruppe sind die Acritarchen, von denen man annimmt, dass sie die Zysten oder Reproduktionsstadien des Algenplanktons sind. Man findet sie vor 1400 Millionen Jahren, im Mesoproterozoikum. p57

Die Klassifizierung der Eukaryota wird derzeit aktiv diskutiert, und es wurden mehrere Taxonomien vorgeschlagen. Alle modernen Versionen haben fünf Königreiche, sind sich aber uneinig darüber, welche Gruppen in die einzelnen Königreiche gehören.



 Eine typische tierische Zelle
Eine typische tierische Zelle

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Struktur

Eukaryotische Zellen sind in der Regel viel größer als Prokaryonten. Sie können bis zu zehnmal größer als Prokaryoten sein. Eukaryotische Zellen haben viele verschiedene innere Membranen und Strukturen, die Organellen genannt werden. Sie haben auch ein Zytoskelett. Das Zytoskelett besteht aus Mikrotubuli und Mikrofilamenten. Diese Teile sind für die Form der Zelle sehr wichtig. Eukaryotische DNA ist in Bündeln, den so genannten Chromosomen, angeordnet, die bei der Zellteilung durch eine mikrotubuläre Spindel getrennt werden. Die meisten Eukaryonten haben eine Art sexuelle Fortpflanzung durch Befruchtung, die Prokaryonten nicht nutzen.

Prokaryonten haben kein Geschlecht, aber sie können DNA an andere Bakterien weitergeben. Ihre Zellteilung ist ungeschlechtlich. Von bakterieller Konjugation spricht man, wenn Bakterien ein genetisches Element (oft ein Plasmid oder Transposon) von einem zum anderen bewegen.

Eukaryonten haben lineare Chromosomensätze, die sich im Zellkern befinden, und die Anzahl der Chromosomen ist normalerweise für jede Spezies typisch.

Interne Membran

In eukaryotischen Zellen gibt es viele Dinge mit Membranen um sie herum. Alle zusammen nennt man das Endomembransystem. Einfache Beutel, Vesikel oder Vakuolen genannt, werden manchmal durch Absprengen anderer Membranen hergestellt, so wie Kinder mit ihrem Spielzeug Blasen machen. Viele Zellen nehmen Nahrung und andere Dinge mit Hilfe der so genannten Endozytose auf. Bei der Endozytose biegt sich die Membran, die der Außenseite am nächsten liegt, nach innen und drückt dann ab, um ein Bläschen zu bilden. Viele andere Organellen, die Membranen haben, haben wahrscheinlich als Vesikel begonnen.

Der Kern ist von zwei Membranen umgeben, die mit Löchern versehen sind, damit Dinge ein- und ausgehen können. Aus der Kernhülle ragen Dinge heraus, die wie Röhren und Platten aussehen. Diese werden als endoplasmatisches Retikulum bezeichnet, das oft zu ER verkürzt wird. Das ER arbeitet damit, dass es Proteine herumbewegt und sie reifen lässt.

Die ER besteht aus zwei Teilen, der groben ER und der glatten ER. An der rauen ER sind Ribosomen befestigt. Die Proteine, die von den Ribosomen des rauen ER hergestellt werden, gelangen in das Innere des rauen ER, das Lumen. Danach gehen sie in der Regel in Bläschen, die wachsen und von der glatten ER abkneifen. In den meisten Eukaryonten verschmelzen die Vesikel mit den Proteinen im Inneren mit Haufen abgeflachter Vesikel, den so genannten Golgi-Körpern, wo die Proteine im Inneren wieder verändert werden.

Vesikel werden manchmal gewechselt, damit sie eine Sache sehr gut machen können. Dies wird als Spezialisierung oder Differenzierung bezeichnet. Zum Beispiel haben Lysosomen Enzyme in sich, die die Nahrung, die aus den Nahrungsvakuolen kommt, aufspalten, und Peroxisomen haben Enzyme, die Peroxid, ein Gift, aufspalten, so dass es nicht mehr giftig ist.

Viele Einzeller haben kontraktile Vakuolen, d.h. Vakuolen, die mit der äußeren Membran verschmelzen oder von ihr abkneifen können. Kontraktile Vesikel werden häufig verwendet, um nicht benötigtes Wasser zu erhalten und loszuwerden. Extrusomen schießen Dinge aus, die Raubtiere verschwinden lassen oder Nahrung fangen. Bei mehrzelligen Organismen werden Hormone oft in Bläschen hergestellt. Bei den komplizierten Pflanzen wird der größte Teil des Inneren einer Pflanzenzelle von einer zentralen Vakuole eingenommen. Diese zentrale Vakuole ist die Hauptsache, die den osmotischen Druck aufrechterhält, damit die Zelle ihre Form halten kann.



Detail des Endomembransystems und seiner Komponenten
Detail des Endomembransystems und seiner Komponenten

Herkunft

Da die Zellorganellen von Eukaryonten unterschiedlichen (polyphyletischen) Ursprungs sind, stellt sich die Frage, ob es sich um eine einheitliche Gruppe handelt oder nicht. Sicher ist, dass die Protisten keine sind. Zellorganellen sind spezialisierte Einheiten, die genau definierte Funktionen ausüben, wie Mitochondrien und Plastiden. Es ist nun ziemlich klar, dass alle oder die meisten dieser Organellen ihren Ursprung in einst unabhängigen Prokaryonten (Bakterien oder Archaeen) haben und dass die Eukaryontenzelle eine "Gemeinschaft von Mikroorganismen" ist, die in einer "Vernunftehe" zusammenarbeiten. Die ersten derartigen Ereignisse fanden zwischen alten Bakterien statt, um die Doppelmembran-Klasse zu produzieren, die als gramnegative Bakterien bekannt ist. Da zu den gramnegativen Bakterien auch die Cyanobakterien gehören, war dies das erste von mehreren solchen Ereignissen in der Geschichte der Eukaryonten.

Die Rolle der Archäaea

Neuere Forschungen zeigen, dass "das bekannte Repertoire an 'eukaryotenspezifischen' Proteinen in Archaeen [darauf hinweist], dass die archaische Wirtszelle bereits viele Schlüsselkomponenten enthielt, die die eukaryotische zelluläre Komplexität steuern".

Taxonomie

Protista ist eine Gruppe von verschiedenen Einzellern. Genauere Taxonomien sind vorgeschlagen worden, aber die Wissenschaftler diskutieren sie noch immer. Aus diesem Grund ist Protista immer noch nützlich, um über diese Organismen zu sprechen. Ein modernes Schema für die Klassifizierung der Eukarya lautet wie folgt:

Opisthokonten

Tiere, Pilze, Choanoflagellaten usw.

Amöbozoen

Die meisten lobosen Amöben und Schleimpilze

Rhizaria

Foraminiferen, Radiolaria und verschiedene andere Amöbenprotozoen

Ausgrabungen

Verschiedene Flagellaten-Protozoen

Archaeplastida (oder Primoplantae)

Landpflanzen, Grünalgen, Rotalgen und Glaukophyten

Chromalveolate

Heterokonten, Haptophyten, Kryptomonaden und Alveolen.

Im Jahr 2005 wurden jedoch Zweifel geäußert, ob einige dieser Supergruppen monophyletisch seien, insbesondere die Chromalveolata, und bei einer Überprüfung im Jahr 2006 wurde festgestellt, dass für mehrere der vermuteten sechs Supergruppen keine Beweise vorlagen.

Die Eukarya können nur in dem Sinne vereinigt werden, dass die Zellen eine aus Bakterien und Archaeen entstandene Gemeinschaft sind; die Meinungen gehen auseinander. Wie die Protista kann die Eukarya eine polyphilytische Gemeinschaft sein, wenn auch eine nützliche. Wie bereits erwähnt, haben jedoch alle Zweige der Eukarya sexuelle Fortpflanzung. Das und die allgemeine Organisation des Zellkerns sind die bestimmenden Merkmale der Eukarya. Diese beiden Punkte sind der Hauptbeweis für den monophyletischen Ursprung der Eukarya.




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