Den Einzellern kann in der Biologie eine wichtige Rolle zugeschrieben werden, da sie einen Großteil des Lebens auf unserem Planeten ausmachen. Ihnen können die Vielzeller (Mehrzeller) gegenübergestellt werden – Lebewesen, die aus mehreren Zellen bestehen. Zu den Einzellern zählen Algen, Protozoen, die meisten Bakterien und einige Pilze.
Einzeller – Definition & Arten
Zu den Einzellern gehören alle Lebewesen, die aus einer einzigen Zelle bestehen. Es wird bei den Einzellern zwischen den Prokaryoten und Eukaryoten unterschieden. Dabei ist der Besitz eines Zellkerns entscheidend: während die Prokaryoten keinen echten Zellkern haben, ist er bei den Eukaryoten vorhanden.
Die Einzeller-Arten Prokaryoten und Eukaryoten als Grundlage des Lebens
Einzeller waren die ersten Lebewesen auf unserem Planeten. Erst im Laufe der Zeit haben sich die Einzeller zu den Mehrzellern weiterentwickelt. Wenn Einzeller sehr eng beieinander lebten, konnten sie eine Kolonie bilden. Der Vorteil ist hierbei, dass Stoffe untereinander besser ausgetauscht werden können. Schließlich hat sich in den Kolonien eine Arbeitsteilung bei den Zellen untereinander entwickelt. Als die Zellen irgendwann so auf ihren Arbeitsbereich spezialisiert waren und somit nicht mehr allein lebensfähig waren, ist daraus ein vielzelliger Organismus entstanden.
Prokaryoten Einzeller
Prokaryoten sind alle Einzeller, die keinen Zellkern besitzen. Zu den Prokaryoten zählen nur Bakterien und Archaeen. Die DNA "schwimmt" bei ihnen in der Zelle frei im Cytoplasma. Dabei liegt meist ein doppelsträngiger, chromosomaler Ring vor. Enthalten Prokaryoten zusätzlich eine ringförmige, doppelsträngige DNA, so wird diese als "Plasmid" bezeichnet.
Wenn Du genaueres über die Prokaryoten erfahren möchtest, dann lies Dir doch gerne den separaten StudySmarter Artikel dazu durch!
Merkmale und Aufbau der Prokaryoten
Die Prokaryoten sind meist nur 1-2 µm, also nur wenige Mikrometer groß. Sie liegen oftmals als stäbchenförmige Bazillen oder Kokken vor. Ein weiteres Merkmal ist ihre hohe biologische Anpassungsfähigkeit. Die Zellen der Prokaryoten werden auch "Procyten" genannt. Auf folgender Abbildung siehst Du den Aufbau einer Procyte:
Da die DNA in einem bestimmten Areal angeordnet ist, wird sie auch als "Kernäquivalent" oder "Nucleoid" bezeichnet. Die Kapsel besteht bei den Prokaryoten aus Polysacchariden (Kohlenhydraten) und dient als Schutz vor Austrocknung und Feinden. Die Ribosomen sind aus Proteinen und der rRNA (Ribonukleinsäure) aufgebaut. Über sie findet die Translation in der Zelle statt.
Translation meint das Ablesen von genetischen Informationen, um Proteine herzustellen. Sie ist einer der beiden Schritte der Proteinbiosynthese. In diesem Schritt werden die in der mRNA enthaltenen Informationen in eine Kette aus Aminosäuren, den Proteinen, übersetzt. Ribosomen kommen sowohl bei Prokaryoten als auch bei Eukaryoten vor.
Bakterien und Archaeen unterscheiden sich hinsichtlich ihrer Zellwände. Die Zellwände der Bakterien bestehen aus Murein, einem Polymer aus Peptiden und Aminozuckern. Die Zellwände von Archaeen enthalten dagegen kein Murein und sind hauptsächlich aus Proteinen aufgebaut. Jedoch hat die Zellwand bei beiden die Funktion, sie vor Umwelteinflüssen und Feinden zu schützen.
Die Cytoplasmamembran befindet sich direkt unter den Zellwänden und hat die Funktion einer Stoffbarriere. Das heißt, sie regelt, welche Stoffe in die Zellen dringen dürfen und welche nicht.
Das Flagellum dient zur Fortbewegung der prokaryotischen Zelle. Es sind filamentartige, dünne Proteinfäden. Ein Motor sorgt in der Zellwand für die Rotationen des Flagellums. Wenn Prokaryoten zusätzlich noch kleinere, fadenförmige Proteinanhänge besitzen, werden diese als "Pili" bezeichnet. Ihre Aufgabe besteht darin, sich an Oberflächen oder weiteren Zellen anzuheften.
Eukaryoten Einzeller
Zu den Eukaryoten zählen grundsätzlich alle Lebewesen, deren Zellen einen Zellkern besitzen. Die Zellen der Eukaryoten lassen sich in Tierzellen und Pflanzenzellen untergliedern. Auch wir Menschen gehören neben Pflanzen, Pilzen und Algen zu den Eukaryoten.
Wenn Du mehr über die Eukaryoten erfahren möchtest, dann lies Dir doch gerne den Artikel hierzu durch!
Merkmale und Aufbau von Eukaryoten
Der Durchmesser von Eucyten beträgt 10-30 µm. Somit sind sie ein gutes Stück größer als die Procyten. Damit die zellulären Abläufe reibungslos funktionieren, besitzt die Eucyte gewisse Zellorganellen, die jeweils unterschiedliche Aufgaben übernehmen und voneinander abgetrennt sind. Dabei wird auch von einer "Kompartimentierung" gesprochen. Die Zellen der Eukaryoten werden auch "Eucyten" genannt.
Auf folgender Abbildung siehst Du, wie eine Eucyte aufgebaut ist:
Im Gegensatz zu den Prokaryoten enthalten die Zellen der Eukaryoten ein endoplasmatisches Retikulum, Mitochondrien sowie einen Golgi-Apparat. Die DNA befindet sich hier im Zellkern ("Nucleolus").
Die Aufgabe der Mitochondrien ist es, den Energieträger ATP zu bilden. Das Endoplasmatische Retikulum kann nochmals in das raue ER und das glatte ER unterteilt werden. Das raue ER ist an der Proteinbiosynthese beteiligt. Das glatte ER produziert Fettsäuren sowie Hormone und entgiftet die Zelle. Der Golgi-Apparat übernimmt Funktionen beim Zellstoffwechsel, wie Proteine vom ER zu modifizieren.
Tierische Einzeller – Beispiele und Besonderheiten
Bekannte Vertreter von Einzellern, die zu den tierischen Eukaryoten zählen, sind Amöben, Augentierchen und Pantoffeltierchen.
Das Wechseltierchen
Amöben werden auch "Wechseltierchen" genannt, da sie ihre Gestalt wechseln können. Sie können sich auf festem Untergrund dadurch bewegen, indem sie Plasmaausstülpungen, Die sogenannten Pseudopodien (Scheinfüßchen), bilden. Der Prozess der Fortbewegung kann auch als "amöboid" bezeichnet werden. Die veränderlichen Plasmaausstülpungen sehen aus wie Füße, sind aber keine. Die folgende Abbildung zeigt Dir, wie Amöben aussehen können:
Abbildung 3: Amöbe
Wenn Du mehr über Amöben erfahren möchtest, dann lies doch gerne den separaten Artikel hierzu durch!
Das Augentierchen
Fachsprachlich wird das Augentierchen auch "Euglena" genannt. Das Augentierchen zählt zur Gruppe der sogenannten "Geißeltierchen". Es kann sich mithilfe seiner Geißel fortbewegen, bei der es sich um dünne Zellfäden handelt. Wenn sich die Geißel bewegt, sieht sie aufgrund ihrer Drehbewegungen aus wie ein Propeller-Antrieb.
Abbildung 4: Augentierchen
Im separaten Artikel Euglena kannst Du mehr über das Augentierchen erfahren!
Das Augentierchen kann gleichzeitig auch als pflanzliche Zelle gewertet werden, da es Chloroplasten mit Chlorophyll besitzt. Der Besitz von Chloroplasten ist ein Merkmal der pflanzlichen Einzeller. Mithilfe der Chloroplasten kann es Fotosynthese betreiben und sich dadurch autotroph ernähren.
Treffen jedoch zu wenig Sonnenstrahlen auf das Augentierchen, kann es sich auch heterotroph ernähren. Dabei nimmt es organische Stoffe auf, um daraus Energie zu gewinnen. Zudem fehlt bei den Zellen eine Zellwand. Sowohl die heterotrophe Ernährung als auch das Fehlen der Zellwand sind wiederum Merkmale einer tierischen Zelle.
Das Pantoffeltierchen
Das Pantoffeltierchen - welches vom Erscheinungsbild einer Pantoffel ähnelt - kann auch als "Wimperntierchen" bezeichnet werden. Sie besitzen viele Wimpern um ihre Zelle herum, die zur Fortbewegung dienen. Wenn sie die Wimpern schlagen, können sie in verschiedene Richtungen schwimmen.
Abbildung 5: Pantoffeltierchen
Lies doch gerne den separaten Artikel zum Pantoffeltierchen durch, wenn Du mehr darüber erfahren möchtest!
Pflanzliche Einzeller und ihre Besonderheiten
Pflanzliche Einzeller werden auch "Protophyten" genannt und gehören wie die tierischen Einzeller zu den Eukaryoten. Unterscheiden lassen sie sich jedoch durch ihre Zellorganellen. In der pflanzlichen Zelle sind zusätzlich Chloroplasten, Leukoplasten, Chromoplasten sowie eine Vakuole vorhanden.
- Hauptfunktion der Chloroplasten ist es, Fotosynthese zu betreiben
- Leukoplasten können Stärke in Zucker umwandeln
- Chromoplasten besitzen Carotinoide, durch die eine Zelle rot bis gelb gefärbt sein kann
- Durch die Vakuole wird ein Turgor (Zellinnendruck) erzeugt
Du kannst dir passend hierzu auch gerne den separaten Artikel über die Pflanzenzelle durchlesen!
Wie ein solcher pflanzlicher Einzeller aufgebaut sein kann, siehst Du an folgendem Beispiel:
Die einzellige Grünalgenart Chlamydomonas reinhardtii besitzt eine rundlich-ovale Körperform und einen Chloroplasten. Sie besitzt vorne zwei Flagellen, um sich fortbewegen zu können. Die kontraktilen Vakuolen dienen bei ihnen zur Osmoregulation.
Kontraktile Vakuolen nehmen das überschüssige Wasser aus dem Zellplasma durch Osmose auf. Anschließend wird das Wasser über die Zellmembran nach außen hin abgegeben. Die Wasseraufnahme und -abgabe ist dadurch möglich, dass sich die Vakuolen vergrößern und wieder verkleinern können.
Aufgrund der osmotischen Konzentration - die im Einzeller höher ist, als im Süßwasser um ihn herum - wird durchgehend Wasser in die Zelle aufgenommen. Wenn der Einzeller das überschüssige Wasser mithilfe seiner kontraktilen Vakuole nicht nach außen abgeben könnte, so würde er irgendwann platzen.
Mithilfe des durch Carotinoide rot gefärbten Augenflecks können sie außerdem Helligkeitsunterschiede wahrnehmen. So können sie sich orientieren, wo das meiste Sonnenlicht vorhanden ist und wo sie entsprechend am meisten Fotosynthese betreiben können.
Pyrenoid dient zur Ablagerung von Reservestoffen in der Zelle und kommt häufig in den Chloroplasten von Algen und manchen Moosen vor. Pyrenoide enthalten außerdem reichlich das Enzym RuBisCO – ein Schlüsselenzym der Fotosynthese.
Ernährung bei den Einzellern
Einzeller können sich entweder heterotroph oder autotroph ernähren. Du bekommst nun den Unterschied der beiden Ernährungsarten aufgezeigt:
Heterotrophe Ernährung
Ernähren sich die Einzeller heterotroph, so können sie ihre Nahrung nicht selbst herstellen. Hierzu müssen sie organische Stoffe aus der Umwelt aufnehmen, zu denen Fette, Eiweiße und Kohlenhydrate gehören. Sie werden von den Zellen über die Zellmembran aufgenommen. Dieser Vorgang wird auch "Endozytose" genannt. Die verdauten Reste werden durch die "Exozytose" über die Zellmembran wieder ausgeschieden.
Heterotroph ernähren sich die tierischen Einzeller, Pilze und manche Bakterien. Sie haben gemeinsam, dass sie keine Fotosynthese betreiben können.
Autotrophe Ernährung
Wenn sich Einzeller autotroph ernähren, dann können sie die zum Leben notwendigen Stoffe selbst herstellen. Das kann mithilfe der Fotosynthese geschehen. Durch sie kann die Zelle Traubenzucker herstellen. Mit dem Traubenzucker gewinnt die Zelle dann genügend Energie, um alle Vorgänge damit durchführen zu können.
Pflanzliche Eukaryoten und einige Bakterien ernähren sich autotroph.
Fortpflanzung bei den Einzellern
Einzeller pflanzen sich grundsätzlich ungeschlechtlich fort. Das heißt, sie benötigen keinen zweiten Einzeller, um sich fortzupflanzen. Sie können sich so teilen, dass zwei neue identische Zellen entstehen. Vor der Teilung werden hierzu innerhalb der Zelle erstmals alle Zellorganellen durch eine Mitose verdoppelt. Nach der Teilung sind zwei identische Tochterzellen entstanden.
Je nach Einzeller kann die Fortpflanzung jedoch sehr unterschiedlich sein! In den Artikeln Pantoffeltierchen, Euglena und Amöben kannst Du Dir durchlesen, wie die Fortpflanzung jeweils vonstatten geht.
Einzeller – Das Wichtigste
- Einzeller können weiter in Prokaryoten und Eukaryoten unterschieden werden
- zu den Prokaryoten zählen alle Einzeller, die keinen Zellkern besitzen - die DNA "schwimmt" bei ihnen frei im Cytoplasma
- zu den Eukaryoten zählen grundsätzlich alle Lebewesen, deren Zellen einen Zellkern besitzen
- bei ihnen kann nochmals zwischen tierischen und pflanzlichen Eukaryoten unterschieden werden
- Die Fortbewegung tierischer Einzeller funktioniert über Scheinfüßchen, Geißeln oder Wimpern
- Pflanzliche Einzeller kannst Du auch Protophyten nennen
- sie haben im Gegensatz zu den eukaryotischen Einzellern zusätzliche Zellorganellen, wie Chloroplasten, Leukoplasten, Chromoplasten und Vakuole
- Einzeller können sich heterotroph oder autotroph ernähren
- Ihre Fortpflanzung findet ungeschlechtlich statt
Nachweise
- Abb. 3: Cyphoderia ampulla - Testate amoeba - 160x (https://www.flickr.com/photos/59923990@N05/14997391862) von Picturepest (https://www.flickr.com/photos/picksfromoutthere/) unter der Lizenz CC BY 2.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/2.0/?ref=openverse.)
- Abb. 4: Euglena (https://de.wikipedia.org/wiki/Datei:Euglena.jpg) von Claudio Miklos ist gemeinfrei.
- Abb. 5: Pantoffeltierchen (https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=39165214) von Picturepest (https://www.flickr.com/people/59923990@N05) unter der Lizenz CC BY 2.0 ()https://creativecommons.org/licenses/by/2.0/deed.en.
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