Man klassifiziert Lebewesen in Prokaryoten und Eukaryoten. In beiden Fällen handelt es sich um eine Gruppe von Lebewesen, die sich von der anderen durch einen bestimmten Aufbau der Zelle unterscheiden. Im Gegensatz zu Prokaryoten besitzen alle eukaryotischen Lebewesen einen Zellkern. Zu den Eukaryoten zählen Lebewesen wie Menschen, Tiere, Pflanzen und Pilze.
Eukaryoten Definition
Unter Eukaryoten beziehungsweise Eukaryonten oder auch Eukaryota versteht man Zellen, die einen Zellkern besitzen. Im Gegensatz zu Prokaryoten weisen die Eukaryoten Zellorganellen wie Mitochondrien oder das endoplasmatische Retikulum auf. Je nach Art der Eukaryota lassen sich auch spezifische Zellorganellen wie die Plastiden in einer Pflanzenzelle finden. Zu eukaryotischen Organismen zählen Tiere, Menschen, Pflanzen und Pilze.
Eukaryoten Aufbau
Innerhalb eines Organismus gibt es viele verschiedene Zellen, die unterschiedlich spezialisiert sind. In Zellen in denen viel Energie benötigt wird, lassen sich zum Beispiel mehr Mitochondrien auffinden, als in anderen Zellen. Eine Spezialisierung von Zellen ist deshalb essenziell für die Aufrechterhaltung eines Organismus.
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Im Allgemeinen kannst du den Zellkern als Erkennungsmerkmal für die Eukaryoten verstehen. Dieser ist in jeder eukaryotischen Zelle vorhanden. Generell werden eukaryotische Zellen auch als Eucyte bezeichnet.
Die Kompartimentierung, also die Gliederung einer Zelle in verschiedene Zellorganellen, unterscheidet sich jedoch bei den verschiedenen eukaryotischen Lebewesen. Die einzige Gemeinsamkeit der Eucyten ist, dass sie deutlich stärker kompartimentiert sind, als prokaryotische Zellen.
Unter der Kompartimentierung versteht man die interen Gliederung einer Zelle in verschiedene Bereiche. Diese sind durch Membranen voneinander abgetrennt.
Die Kompartimentierung bietet den großen Vorteil, dass verschiedene biochemische Reaktionen gleichzeitig in der Zelle ablaufen können. Teilweise benötigen unterschiedliche Reaktionen nämlich auch unterschiedliche Reaktionsbedingungen. Damit zum Beispiel in den Mitochondrien der Citratzyklus und die Endoxidation in der Atmungskette gleichzeitig ablaufen können, sind die Mitochondrien durch eine äußere und eine innere Membran in zwei Kompartimente unterteilt.
In der Matrix der Mitochondrien findet eine oxidative Decarboxylierung und der Citratzyklus statt, während die ATP-Gewinnung in der Atmungskette über die innere Membran und den Intermembranraum abläuft.
Zellorganellen
Die folgenden Zellorganellen sind sowohl in Tierzellen auch als in Pflanzenzellen aufzufinden:
| Zellorganell | Funktion |
| Zellkern (Nucleolus) | - umgeben von einer Doppelmembran mit Kernporen- Informations- und Steuerzentrale- beinhaltet die DNA in Form von Chromatiden- Ort der Transkription während der Proteinbiosynthese- Steuerung der Genregulation |
| Ribosome | - bestehen aus zwei Untereinheiten- dienen als Ort der Proteinsynthese, da die mRNA während der Translation in ein Protein übersetzt wird |
| Endoplasmatisches Retikulum (ER) | - ein labyrinthartiges Hohlraumsystem aus Röhren, Zisternen und Säckchen- von Membran umgeben- Unterscheidung in glattes und raues ER- das raue ER ist von Ribosomen besetzt- dient der Stoffproduktion, dem Stofftransport und der Stoffverteilung |
| Dictyosom | - alle Dictyosome in einer Zelle werden als Golgi-Apparat bezeichnet- Stoffanlieferung, Weitertransport durch Verpackung in Vesikel- kann als "Postzentrale" oder "Lager" innerhalb der Zelle verstanden werden |
| Mitochondrien | - kann als "Kraftwerk" der Zelle verstanden werden- von Doppelmembran umgeben- Ort der Zellatmung; Energiegewinnung durch den Abbau von Glucose zu CO2 und H2O, wobei ATP gewonnen wird |
| Cytoplasma | - wässrige Substanz, welche verschiedene organische Zellinhalte wie Proteine, Zellorganellen, Zytoskelett, Aktinfilamente oder RNA enthält |
Obwohl alle Eucyten die Gemeinsamkeit eines Zellkerns aufweisen, sind sie nicht gleich aufgebaut. Man unterscheidet zwischen einer Tier-, einer Pflanzen- und einer Pilzzelle. Anhand von verschiedenen eukaryotischen Einzellern wird der unterschiedliche Zellaufbau im folgenden verdeutlicht.
Beispiele für solche Einzeller sind mikroskopisch kleine Tiere wie Amöben oder Pantoffeltierchen, aber auch Algen (Phytoplankton), Pilze und Hefen.
Tierzelle
Die Tierzelle weist neben den oben angeführten Zellorganellen folgende Besonderheiten auf die in anderen Eucyten nicht zu finden sind:
| Zellorganell | Funktion |
| Lysosome | - von einer Einzelmembran umgeben- enthält verschiedene abbauende Enzyme, welche schädliche Produkte abbauen und neue synthetisieren- können als "Recyclinganlage" der Zelle verstanden werden |
| Desmodesmen | durch "Löcher" in der Zellmembran namens Tüpfel schaffen die Desmodesmen eine Zell-Zell-Verbindung |
Abbildung 1: Tierzelle
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Pflanzenzelle
In der Pflanzenzelle lassen sich folgende Zellorganellen finden, die in einer Pilzzelle oder Tierzelle nicht zu finden sind:
| Zellorganell | Funktion |
| Chloroplasten | - Chloroplasten gehören zu den Plastiden- sind umgeben von einer Doppelmembran- die innere Membran ist nach Prinzip der Oberflächenvergrößerung aufgebaut, was dem Schutz des Zellorganells und der Erhöhung der Kapazität dient; Bildung von Thylakoiden- in Thylakoiden (Hohlräumen) befindet sich das Fotopigment Chlorophyll- Ort der Fotosynthese; Chloroplasten können mit einer Solaranlage verglichen werden die bei Sonneneinstrahlung Licht in Energie umwandelt- Fotosynthese erlaubt eine autotrophe Ernährung der Zelle |
| Plasmodesmen | - durch "Löcher" in der Zellwand namens Tüpfel schaffen die Plasmodesmen eine Zell-Zell-Verbindung |
| Vakuole | - mit Flüssigkeit gefüllt- erhält den Druck in der Zelle aufrecht, sodass die Zelle nicht in sich zusammen fällt- kann ähnlich wie die Lysosomen bei einer tierischen Zelle schädliche Stoffe verdauen |
| Zellwand | - "Wand" welche den Innenraum der Zelle vor dem "Außenraum" schützt- Cellulose als Stoff in der Zellwand |
Abbildung 2: Pflanzenzelle
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Pilzzelle
Die Pilzzelle weist eine weitere Besonderheit auf. Pilzzellen besitzen genauso wie pflanzliche Zellen eine Zellwand. Jedoch besteht die Zellwand aus dem Stoff Chitin. Außerdem besitzen Pilze genauso wie Tierzellen Vakuolen.
Dennoch weisen Pilze auch Unterschiede zu Pflanzen auf, denn sie besitzen kein Chlorophyll und keine Chloroplasten. Die Energiegewinnung geschieht wie in Tierzellen über den Abbau von Glucose. Die einzelnen Zellen sind durch ein Septum verbunden, was einen Stoffaustausch zwischen den Zellen ermöglicht.
Abbildung 3: Pilzzelle
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Genregulation bei Eukaryoten
Die Steuerung der Aktivität von Genen ist ein wichtiger Mechanismus der Zelle, welcher die Entwicklung der Zelle beeinflusst. Über die Genregulation kann die Zelle die Bildung von Proteinen regulieren und somit auf Veränderungen der Umweltbedingungen reagieren.
Die Genregulation kann bei Eukaryoten auf verschiedenen Ebenen und damit zu verschiedenen Zeitpunkten stattfinden:
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Vergleich Eukaryoten und Prokaryoten
Laut der Endosymbiontentheorie sollen sich aus prokaryotischen Lebewesen eukaryotische Lebewesen entwickelt haben. Jedoch bestehen zwischen den Organismen große Unterschiede. Diese beziehen sich insbesondere auf die Zellgröße, die Kompartimentierung, die Organisation der DNA, die Genregulation und die Bewegung der Lebewesen.
| Eukaryoten | Prokaryoten |
| Zellgröße | Die Eucyte besitzt einen Durchmesser von 10 bis 30 µm. | Eine besitzt Procyte einen Durchmesser von 1-2 µm. |
| Kompartimentierung | Die Kompartimentierung einer Eucyte ist deutlich stärker, da mehr Zellorganellen durch Zellmembranen voneinander abgetrennt sind. | Eine Procyte weist keine Kompartimentierung auf. |
| DNA | Die DNA befindet sich im Zellkern der Zelle und liegt dort in Form von Chromosomen vor. | Die DNA ist nicht abgetrennt, sondern bewegt sich frei im Cytoplasma. Sie ist in Form eines Rings aufgebaut. |
| Genregulation | Für die Genregulation von Eukaryoten gibt es verschiedene Kontrollmechanismen, die auf unterschiedlichen Ebenen der Proteinbiosynthese anfallen können. | Die Genregulation kann bei Prokaryoten nur während der Transkription nach dem Operon-Modell stattfinden. |
| Bewegung | Eucyten können sich durch Flagellen fortbewegen, welche am Zellkörper beginnen und von einer Zellmembran umhüllt sind. Durch die Auf- und Abwärtsbewegung kann sich die Zelle fortbewegen. Dies ist zum Beispiel bei Spermien der Fall. | Procyten können sich durch Proteinfäden außerhalb der Zellwand fortbewegen. Hierbei handelt es sich um Geißeln, welche durch eine Rotation die Fortbewegung der Zelle in Gang setzen. |
Eukaryoten - Das Wichtigste
- Unter Eukaryoten versteht man Zellen, die einen Zellkern besitzen. Hierzu zählen Tier-, Pflanzen- und Pilzzellen.
- Je nachdem, um welche Zelle es sich handelt, liegen unterschiedliche Zellorganellen vor. Im Allgemeinen lassen sich in einer eukaryotischen Zelle der Zellkern, endoplasmatisches Retikulum, Mitochondrien und Dictyosome finden.
- In einer tierischen Zelle befinden sich außerdem Lysosome und Desmodesmen.
- Die Besonderheit einer Pflanzenzelle liegt im Vorkommen von Chloroplasten mit Chlorophyll, einer Vakuole, Plasmodesmen und einer Zellwand die die Zelle umgibt.
- Pilzzellen weisen ebenfalls eine Zellmembran und Vakuole auf, besitzen jedoch keine Chloroplasten und Chlorophyll.
- Prokaryoten und Eukaryoten unterscheiden sich in der Zellgröße, dem Vorliegen der DNA, der Genregulation und der Bewegung der Zelle.
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