Merkmale prokaryotischer Zellen
Ein Prokaryot ist ein einfacher, einzelliger Organismus, dem ein organisierter Kern oder andere membrangebundene Organellen fehlen.
Lernziele
Beschreiben Sie den Aufbau prokaryontischer Zellen
Key Takeaways
Key Points
- Prokaryoten fehlt ein organisierter Zellkern und andere membrangebundene Organellen.
- Die prokaryotische DNA befindet sich in einem zentralen Teil der Zelle, dem Nukleoid.
- Die Zellwand eines Prokaryoten dient als zusätzliche Schutzschicht, hilft, die Zellform zu erhalten und verhindert Austrocknung.
- Prokaryotische Zellen haben eine Größe von 0,1 bis 5,0 μm im Durchmesser.
- Die geringe Größe von Prokaryoten ermöglicht den schnellen Eintritt und die Diffusion von Ionen und Molekülen zu anderen Teilen der Zelle, während sie auch den schnellen Abtransport von Abfallprodukten aus der Zelle ermöglicht.
Schlüsselbegriffe
- Eukaryotisch: Hat komplexe Zellen, in denen das genetische Material in membrangebundenen Kernen organisiert ist.
- Prokaryotisch: Von Zellen, denen ein Zellkern fehlt.
- Nukleoid: die unregelmäßig geformte Region innerhalb einer prokaryotischen Zelle, in der das genetische Material lokalisiert ist
Bestandteile prokaryotischer Zellen
Alle Zellen haben vier gemeinsame Bestandteile:
- eine Plasmamembran: eine äußere Hülle, die das Innere der Zelle von ihrer Umgebung trennt.
- Zytoplasma: ein geleeartiges Zytosol innerhalb der Zelle, in dem sich andere zelluläre Bestandteile befinden
- DNA: das genetische Material der Zelle
- Ribosomen: wo die Proteinsynthese stattfindet
Doch Prokaryoten unterscheiden sich in mehreren Punkten von eukaryotischen Zellen.
Ein Prokaryote ist ein einfacher, einzelliger Organismus, dem ein organisierter Zellkern oder andere membrangebundene Organellen fehlen. Wir werden gleich sehen, dass dies bei Eukaryoten deutlich anders ist. Die prokaryotische DNA befindet sich in einem zentralen Teil der Zelle: dem Nukleoid.
Die meisten Prokaryoten haben eine Peptidoglykan-Zellwand und viele haben eine Polysaccharidkapsel. Die Zellwand dient als zusätzliche Schutzschicht, hilft der Zelle, ihre Form zu bewahren, und verhindert das Austrocknen. Die Kapsel ermöglicht es der Zelle, sich an Oberflächen in ihrer Umgebung anzuheften. Einige Prokaryoten haben Flagellen, Pili oder Fimbrien. Flagellen dienen der Fortbewegung. Pili dienen dem Austausch von genetischem Material während einer Art der Reproduktion, die Konjugation genannt wird. Fimbrien werden von Bakterien verwendet, um sich an eine Wirtszelle anzuheften.
Allgemeine Struktur einer prokaryotischen Zelle: Diese Abbildung zeigt die allgemeine Struktur einer prokaryotischen Zelle. Alle Prokaryoten haben chromosomale DNA, die in einem Nukleoid lokalisiert ist, Ribosomen, eine Zellmembran und eine Zellwand.Die anderen dargestellten Strukturen sind in einigen, aber nicht allen Bakterien vorhanden.
Zellgröße
Mit einem Durchmesser von 0,1 bis 5,0 μm sind prokaryotische Zellen deutlich kleiner als eukaryotische Zellen, die einen Durchmesser von 10 bis 100 μm haben. Die geringe Größe von Prokaryoten ermöglicht es Ionen und organischen Molekülen, die in sie eindringen, schnell in andere Teile der Zelle zu diffundieren. Ebenso können alle Abfälle, die innerhalb einer prokaryotischen Zelle produziert werden, schnell hinausdiffundieren. Dies ist bei eukaryotischen Zellen nicht der Fall, die verschiedene strukturelle Anpassungen entwickelt haben, um den intrazellulären Transport zu verbessern.
Mikrobielle Größe: Diese Abbildung zeigt die relative Größe von Mikroben auf einer logarithmischen Skala (erinnern Sie sich, dass jede Steigerungseinheit in einer logarithmischen Skala eine 10-fache Steigerung der gemessenen Größe darstellt).
Kleine Größe ist im Allgemeinen für alle Zellen notwendig, ob prokaryotisch oder eukaryotisch. Lassen Sie uns untersuchen, warum das so ist. Zunächst betrachten wir die Fläche und das Volumen einer typischen Zelle. Nicht alle Zellen haben eine kugelförmige Form, aber die meisten nähern sich einer Kugel an. Vielleicht erinnern Sie sich aus Ihrem Geometriekurs in der Schule, dass die Formel für die Oberfläche einer Kugel 4πr2 ist, während die Formel für ihr Volumen 4/3πr3 ist. Wenn sich also der Radius einer Zelle vergrößert, vergrößert sich ihre Oberfläche mit dem Quadrat ihres Radius, aber ihr Volumen vergrößert sich mit dem Kubus ihres Radius (viel schneller). Daher nimmt mit zunehmender Größe einer Zelle ihr Verhältnis von Oberfläche zu Volumen ab. Das gleiche Prinzip würde gelten, wenn die Zelle die Form eines Würfels hätte. Wenn die Zelle zu groß wird, hat die Plasmamembran nicht genügend Oberfläche, um die für das vergrößerte Volumen erforderliche Diffusionsrate zu unterstützen. Mit anderen Worten, wenn eine Zelle wächst, wird sie weniger effizient. Eine Möglichkeit, effizienter zu werden, besteht darin, sich zu teilen; eine andere Möglichkeit besteht darin, Organellen zu entwickeln, die spezifische Aufgaben erfüllen. Diese Anpassungen führten zur Entwicklung von höher entwickelten Zellen, den eukaryotischen Zellen.
Zelloberflächengröße: Die Zelle links hat ein Volumen von 1 mm3 und eine Oberfläche von 6 mm2, was einem Verhältnis von Oberfläche zu Volumen von 6 zu 1 entspricht, während die Zelle rechts ein Volumen von 8 mm3 und eine Oberfläche von 24 mm2 hat, was einem Verhältnis von Oberfläche zu Volumen von 3 zu 1 entspricht.