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Prokaryoten und Eukaryoten

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Prokaryoten und Eukaryoten

Allgemein gibt es zwei Zelltypen: die prokaryotische Zelle und die eukaryotische Zelle.

Eukaryotische Zellen sind Zellen, die sich in Deinem Körper befinden. Allgemein haben eukaryotische Zellen einen Zellkern und andere Organellen, wie Mitochondrien und Chloroplasten (nur Pflanzenzellen und Cyanobakterien), die ihnen ihre besonderen Kräfte verleihen. Dazu gehört z. B. die aerobe Zellatmung (Mitochondrien) oder die Photosynthese (Chloroplasten), dessen Energie als universelle Währung im Botenstoff ATP gebunden wird.

Prokaryotische Zellen sind die Zellen, die überall vorkommen, bspw. im Meer, im Boden oder in der Luft. Ihnen fehlt ein Zellkern und andere Organellen, sie haben aber eine proteinbasierte Zellwand, die sie schützt. Prokaryoten sind im Vergleich zu Eukaryoten deutlich resistenter unter extremen Umweltbedingungen.

Alle Prokaryoten sind Einzeller. Im Gegensatz dazu sind Eukaryoten hauptsächlich mehrzellig.

Prokaryotische Zelle – Definition

Prokaryotische Zellen beschreiben alle Lebewesen, deren Zellen keinen echten Zellkern und Zellorganellen aufweisen. Prokaryoten sind etwa Bakterien und Archaeen (Urbakterien).

Prokaryoten sind dafür bekannt, dass sie sich schnell an neue Umweltbedingungen anpassen können. Das liegt einerseits am horizontalen Gentransfer und andererseits daran, dass sie sich mittels Zellteilung schnell vermehren können.

Der horizontale Gentransfer beschreibt die Genübertragung zwischen zwei Lebewesen. Die Gene, die übertragen werden, sind solche, die nicht über Vererbung weitergegeben werden.

Allgemein sind Prokaryoten auch kleiner als Eukaryoten. Sie sind im Durchschnitt nur 1–2 μm groß.

Wusstest Du, dass die DNA einer prokaryotischen Zelle frei im Cytoplasma liegt?

Prokaryoten und Eukaryoten im Vergleich Prokaryoten Aufbau Bakterium StudySmarterAbbildung 1: Schematische Darstellung eines Bakteriums

Eukaryotische Zelle – Definition

Eukaryotische Zellen beschreiben alle Lebewesen, deren Zellen einen echten Zellkern besitzen. Im Gegensatz zu den Prokaryoten besitzen sie membranumhüllte Zellorganellen (auch Zellkompartimente genannt). Eukaryotische Zellen (Eucyten) sind etwa 10 bis 30 Mikrometer groß.

Es gibt deutlich größere eukaryotische Zellen, wie die menschliche Eizelle. Diese ist etwa 100 Mikrometer, also 1 mm, groß.

Zu den Eukaryoten gehören Menschen, Tiere sowie Pflanzen, Pilze und Protisten.

Der Begriff “Protisten” wurde ursprünglich eingeführt, um ein- bis wenigzellige Eukaryoten von mehrzelligen Eukaryoten zu trennen und um sie als Reich zu etablieren, analog zu den Reichen der Tiere, Pflanzen und Pilze. Allerdings ergab sich, dass sowohl Tiere als auch Pflanzen und Pilze jeweils zu unterschiedlichen Gruppen der Protisten nahe verwandt sind.

“Protisten” bilden damit zwar kein eigenes Reich, allerdings wird heutzutage dieser Begriff dennoch verwendet, um auf ein- bis wenigzellige Eukaryoten zu verweisen. Hierzu gehören bspw. Algen, Urtierchen und einige Pilze.

Entstehung von Eukaryoten

Heutzutage gehen Wissenschaftler*innen von der Endosymbiontentheorie aus, die die Entstehung der Eukaryoten erklären soll. Diese Theorie beschreibt, dass Plastiden und Mitochondrien von Vorläufern der eukaryotischen Zellen mittels Endozytose aufgenommen wurden. Dadurch entstand eine Symbiose zwischen den Zellen, wobei die aufgenommene prokaryotische Zelle die äußere Zelle mit Nährstoffen versorgt, während die äußere Zelle Schutz und konstante Lebensbedingungen liefert.

Prokaryoten und Eukaryoten im Vergleich

Prokaryoten und Eukaryoten unterscheiden sich in ihrem Aufbau sowie in der Genexpression, Vermehrung und der Proteinbiosynthese.

Aufbau

Die folgende Tabelle stellt Zellorganellen oder Zellbestandteile dar, die in eukaryotischen und/oder in prokaryotischen Zellen zu finden sind.

Eine prokaryotische Zelle ist “einfach” aufgebaut, das heißt, dass sie keine Kompartimente aufweisen, wie in eukaryotischen Zellen. Deswegen liegt die DNA frei im Cytoplasma in Form von einem DNA-Knäuel (Nukleoid) und DNA-Plasmiden vor.

Pflanzenzellen und prokaryotische Zellen haben eine Zellwand, die das innere der Zelle vor äußeren Einflüssen schützt sowie der Stabilität dient.

Das Flagellum dient der Fortbewegung und wird bei prokaryotischen Zellen gefunden. Allerdings nutzen auch eukaryotische Zellen eine analoge Fortbewegungsform in Form einer Geißel, bspw. bei Spermien.

Zellorganellen/ZellbestandteileEukaryotenProkaryoten
TierzellePflanzenzelle
Cytoplasma
Zellkern
Zellmembran
Zellwand
Mitochondrien
Endoplasmatisches Retikulum
Peroxisomen
Golgi-Apparat
Ribosomen
Mikrotubuli
Vakuole
Chloroplasten
Nukleoid
DNA-Plasmide
Vesikel

Kapsel
Pili
Flagellum/Geißel

Die obenstehende Tabelle führt nicht die Protisten auf, da diese kein eigenständiges Reich darstellen.

Genregulation, Vermehrung und Proteinbiosynthese

Prokaryoten und Eukaryoten unterscheiden sich nicht nur in ihrem Aufbau, sondern sowohl in ihrer Vermehrungsweise, sowie in ihrer Genregulation und Proteinbiosynthese.

EukaryotenProkaryoten
ProteinbiosyntheseGenregulationVermehrungProteinbiosyntheseGenregulationVermehrung
  • komplex
  • steuert die Entwicklung der Zelle zu verschiedenen Zeitpunkten der Proteinbiosynthese
  • Zweiteilung
    1. Teilung des Zellkerns (Mitose)
    2. Teilung der Zelle
  • Mitose ist nicht nötig
  • Erbgut wird vervielfältigt
  • DNA teilt sich mit der Teilung der Zelle
  • zwei Klone

Proteinbiosynthese

Die eukaryotische und die prokaryotische Proteinbiosynthesen erfolgen in folgenden Teilschritten:

  1. Transkription
  2. Translation

Während der Transkription wird ein Gen in eine mRNA umschrieben. Danach findet die Translation statt, wobei die Basensequenz der mRNA in eine Aminosäuresequenz eines Proteins übersetzt wird.

Die prokaryotische Proteinbiosynthese ist aufgrund des DNA-Plasmids weniger kompliziert sowie schneller.

Genregulation

Bei den Eukaryoten ist die Genregulation ein komplexer Prozess. Es steuert die Entwicklung der Zelle. Das Besondere an der eukaryotischen Genregulation ist, dass es zu verschiedenen Zeitpunkten der Proteinbiosynthese stattfinden kann.

Die prokaryotische Genregulation hingegen kann nur während der Transkription stattfinden. Die Genregulation erfolgt nach dem sogenannten Operon-Modell.

Nähere Informationen zur Genregulation findest Du unter der gleichnamigen Erklärung!

Vermehrung

Die Teilung einer eukaryotischen Zelle erfolgt in zwei Teilschritten:

  1. Zellkernteilung (Mitose)
  2. Zellteilung

Die Zellteilung der Prokaryoten verläuft etwas anders, als die der Eukaryoten. Eine Mitose, also die Zellkernteilung, ist bei Prokaryoten nicht nötig, da sie keinen Zellkern haben. Deswegen teilt sich eine prokaryotische Zelle wie folgt:

  1. Verdopplung der DNA
  2. Zellteilung (inkl. Aufteilung der DNA)

In diesem Fall entstehen zwei gleiche Tochterzellen oder Klone.

Prokaryoten und Eukaryoten im Vergleich – Zusammenfassung

Laut der Endosymbiontentheorie soll aus einer prokaryotischen Zelle eine eukaryotische Zelle entstanden sein. Jedoch scheinen die zwei Zelltypen sich unterschiedlich entwickelt zu haben, da sie sich in mehreren Faktoren unterscheiden.

In der unten stehenden Tabelle findest Du eine Übersicht zu den generellen Unterschieden zwischen Prokaryoten und Eukaryoten.

Prokaryoten

Eukaryoten

Bakterien und Archaeen

Tiere, Pilze, Pflanzen und Protisten

Durchmesser

1–2 µm

10–30 µm

Lebensform

Einzeller

Einzeller & Mehrzeller

Zellbestandteile/

Zellorganellen

Ribosomen

DNA-Plasmid

Flagellen

Pili

Kapsel

Vesikel

Zellmembran

Zellwand

Nukleoid

Zellkern

Mitochondrien

Golgi-Apparat

Endoplasmatisches Retikulum

Plastiden (bspw. Chloroplasten)

Ribosomen

Lysosome

Vesikel

Mikrotubuli

Peroxisom

Vakuolen

Kompartimentierung

schwach bzw. keine

stark

Zellkern

nein

ja

Erbgut

ringförmiges Bakterienchromosom (Nukleoid) und extrachromosomale Plasmide

dicht in Chromosomen verpackt im Zellkern liegend

Zellmembran

Bakterien: Doppellipidschicht

Archaeen: Monolayer

Doppellipidschicht

Zellwand

Bakterien: aus Murein

Archaeen: aus Pseudomurein

Tierzellen: keine

Pilzzellen: aus Chitin

Pflanzenzellen: aus Cellulose

Ribosomen

Kleiner, 70S Ribosomen

Größer, 80S Ribosomen

Fortbewegung

Flagellum: Proteinfäden, Rotationsbewegung

Geißeln: Spermienzellen

Zellkernteilung (Mitose)

keine Mitose

Mitose

Zellteilung

Zellklonierung durch Zellteilung

Zellteilung nach Zellkernteilung

Fortpflanzung

Nur asexuelle Fortpflanzung durch Zellteilung oder Knospung

Asexuelle und/oder sexuelle Fortpflanzung möglich

Proteinbiosynthese

Im Cytoplasma, Transkription und Translation gleichzeitig

Transkription im Zellkern, anschließende Translation im Cytoplasma

Nähere Informationen zum Aufbau der Ribosomen findest Du unter der gleichnamigen Erklärung von StudySmarter!

Prokaryoten und Eukaryoten – Das Wichtigste


Nachweise

  1. u-helmich.de: Prokaryoten. (27.07.2022)
  2. u-helmich.de: Eukaryoten. (27.07.2022)

Häufig gestellte Fragen zum Thema Prokaryoten und Eukaryoten

Ja, Menschen sind Eukaryoten.

Nein, Menschen sind Eukaryoten, da die Zellen einen Zellkern besitzen und die DNA in Form von Chromosomen in diesem Zellkern zu finden sind. 

Bakterien sind prokaryotisch, da sie keinen Zellkern haben und ihre DNA somit frei im Cytoplasma liegt. 

Ja, Pflanzen sind Eukaryoten.

Finales Prokaryoten und Eukaryoten Quiz

Frage

Welche drei Domänen der Lebewesen gibt es?

Antwort anzeigen

Antwort

  • Eukaryoten
  • Prokaryoten
  • Archaeen

Frage anzeigen

Frage

Worin unterscheiden sich hauptsächlich prokaryotische und eukaryotische Zellen?

Antwort anzeigen

Antwort

Hauptsächlich unterscheiden sie sich in dem Vorhandensein eines Zellkerns.

Frage anzeigen

Frage

Welche Organismen sind Prokaryoten?

Antwort anzeigen

Antwort

Bakterien

Frage anzeigen

Frage

Warum sind prokaryotische Zellen so erfolgreich in ihrer Anpassung an neuen Umweltbedingungen?

Antwort anzeigen

Antwort

Aufgrund rasanter Zellteilung

Frage anzeigen

Frage

Wie liegt die prokaryotische DNA in der Zelle vor?

Antwort anzeigen

Antwort

Frei schwimmend im Cytoplasma

Frage anzeigen

Frage

Besitzen Prokaryoten Zellbestandteile oder Zellorganellen?

Antwort anzeigen

Antwort

  • Zellorganellen sind membranumhüllte Zellbestandteile, die eine Abgrenzung von Reaktionsräumen mit unterschiedlichen Reaktionsbedingungen innerhalb der Zelle ermöglichen. 
  • Prokaryoten weisen lediglich Zellbestandteile auf.

Frage anzeigen

Frage

Welche Funktion hat eine Kapsel?

Antwort anzeigen

Antwort

zusätzliche Schutzschicht

Frage anzeigen

Frage

Womit können sich Prokaryoten fortbewegen?

Antwort anzeigen

Antwort

Prokaryoten können sich mit Flagellen fortbewegen.

Frage anzeigen

Frage

Warum unterscheidet sich die Zellteilung der Prokaryoten von der Zellteilung der Eukaryoten?

Antwort anzeigen

Antwort

Prokaryoten haben keinen Zellkern, sodass die DNA nur durch Replikation verdoppelt werden muss, um eine Kopie für die neue Zelle zu erhalten.


In eukaryotischen Zellen findet hingegen nach der Verdopplung (Replikation) der DNA die Mitose (Teilung des Zellkerns) statt.

Frage anzeigen

Frage

Welche Organismen sind nicht eukaryotisch?

Antwort anzeigen

Antwort

Tiere

Frage anzeigen

Frage

Wie sind Eukaryoten entstanden?

Antwort anzeigen

Antwort

Der Entstehung von Eukaryoten liegt die Endosymbiontentheorie zugrunde. Sie besagt, dass im Verlauf der Erdgeschichte eine Vorgängerzelle der Eukaryoten mit prokaryotischen Zellen (Plastiden und Mitochondrien) durch Endosymbiose verschmolzen ist.

Frage anzeigen

Frage

Was ist besonders an der eukaryotischen Proteinbiosynthese?

Antwort anzeigen

Antwort

  • zeitliche Trennung
  • räumliche Trennung

Frage anzeigen

Frage

Wie kann die prokaryotische Erbinformation vorliegen?

Antwort anzeigen

Antwort

Als ringförmiges Bakterienchromosom

Frage anzeigen

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