Cytologie

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Zellaufbau

Eukaryoten

Was sind Eukaryoten und wie sieht die eukaryotische Zelle aus? In diesem Beitrag zeigen wir dir, was du unter einem Eukaryot verstehen kannst und wie sie bei der Genregulation arbeiten.

Schau dir gerne unser Video zum Thema an, wenn du den Inhalt dieses Beitrags noch schneller verstehen willst!

Inhaltsübersicht

Eukaryoten einfach erklärt

Du kannst dir unter den Eukaryoten (Sg. Eukaryot) Lebewesen vorstellen, die einen Zellkern besitzen. Sie werden auch oft als Eukaryonten oder Eukaryota bezeichnet.
Zu ihnen zählen beispielsweise Menschen, Tiere, Pflanzen, Pilze und Algen. Im Gegensatz zu den Eukaryoten stehen die Prokaryoten , die keinen Zellkern enthalten.

Die eukaryotische Zelle wird auch als Euzyte/Eucyte bezeichnet. Sie ist durch eine sogenannte Kompartimentierung, also eine Auftrennung in verschiedene Reaktionsräume (= Organellen) gekennzeichnet.

Definition

Eukaryoten (eng. Sg.: Eukaryote, eng. Pl.: Eukaryotes) sind Lebewesen mit einem Zellkern. Ihr Name kommt vom griechischen „ “ (gut) und „káryon “ (Nuss).

Eukaryotische Zelle

Das wichtigste Merkmal einer eukaryotischen Zelle ist das Vorhandensein eines Zellkerns. Du kannst die eukaryotische Zelle wie erwähnt auch als Eucyte (Euzyte) bezeichnen.

Eucyten lassen sich in mehrere Zelltypen einteilen. Die wohl wichtigsten sind die Tierzelle und die Pflanzenzelle .

%<img class="n3VNCb" src="https://i.pinimg.com/474x/4c/49/79/4c49793cbe16759d02fa92fde559c7c1.jpg" alt="pinterest Tier- und Pflanzenzellen-Arbeitsblätter zum Ausdrucken ..." data-noaft="1" />Beschriftung: Tierzelle und Pflanzenzelle, Alt text: Tierzelle, Pflanzenzelle, Eukaryoten

In unserem Beitrag tierische und pflanzliche Zelle im Vergleich haben wir zusätzlich beide Arten in einer detaillierten Gegenüberstellung dargestellt.

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Eukaryotische Zelle Aufbau

Die Zellen von Eukaryoten haben grundsätzlich einen Durchmesser von 10 bis 30 \mu m. Damit sind sie deutlich größer als die Zellen der Prokaryoten.

Um alle zellulären Abläufe, wie zum Beispiel chemische Reaktionen, problemlos ablaufen zu lassen, benötigt die eukaryotische Zelle eine spezifische Aufteilung ihres Zellraums. Der Fachbegriff für diese Aufteilung lautet Kompartimentierung%Verweis oder auch Zellkompartimentierung.

Die einzelnen Bestandteile namens Kompartimente sind die Zellorganellen, die dabei als eigene Reaktionsräume dienen. Du kannst dir die Zellorganellen innerhalb der eukaryotischen Zelle in etwa wie die Organe deines Körpers vorstellen. Sie alle sind voneinander abgegrenzt und erfüllen jeweils spezielle Funktionen.

Zellorganellen

Eine Eucyte enthält verschiedenste Zellorganellen, die durch die Kompartimentierung voneinander abgegrenzt sind. Dabei solltest du dir merken, dass Mitochondrien, das Endoplasmatische Retikulum und der Golgi Apparat nur in Eukaryoten vorkommen.

Nachfolgend haben wir dir einige der wichtigsten Organellen in Eukaryoten zusammengestellt:

  • Zellmembran: Die Zellmembran ist eine Schicht, die den Innenraum vom Außenraum der Zelle abgrenzt.
  • Cytoplasma : Das Cytoplasma ist die organische Substanz innerhalb der Zelle.
  • Cytoskelett : Ein Cytoskelett besteht aus Mikrotubuli , Aktinfilamenten und Intermediärfilamenten. Es sorgt für die Stabilität v.a. in Tierzellen.
  • Zellkern mit Nucleolus : Der Zellkern ist das wichtigste Merkmal von Eukaryoten. Er beeinhaltet und schützt bei Eukaryoten die Erbsubstanz (DNA) der Zelle.
  • Endoplasmatisches Retikulum (ER) : Das ER ist in der Lage, Signale innerhalb des Organismus zu übertragen. Du kannst zwischen dem glatten ER (ohne Ribosomen) und dem rauen ER (mit Ribosomen) unterscheiden.
  • Ribosomen : Ribosomen sind kleine Teilchen, die für die Translation zuständig sind.
  • Golgi Apparat : Der Golgi Apparat verarbeitet Proteine und bindet sie in Vesikeln
  • Mitochondrien : Die Mitochondrien können den universellen Energieträger ATP bilden.
  • Vesikel : Vesikel sind kleine Bläschen, die zum Stofftransport dienen.
  • Zellwand : Die Zellwand ist eine dicke Hülle in Pflanzenzellen, die eine gewisse Stabilität verleiht.
  • Plasmodesmen : Plasmodesmen sind Zell-Zell-Verbindungen in Pflanzenzellen.
  • Vakuole : Die Vakuole ist ein Hohlraum in pflanzlichen Zellen, der einen Zellinnendruck erzeugt.
  • Plastiden : Plastiden sind endosymbiontisch entstandene Organellen in Pflanzenzellen. Zu ihnen zählen unter anderem die Chloroplasten.
  • Mikrovilli : Die Mikrovilli sind Ausstülpungen in tierischen Epithelzellen, die zur Oberflächenvergrößerung dienen.
  • Desmosomen : Desmosomen sind die Zell-Zell-Verbindungen in Tierzellen.

Genregulation bei Eukaryoten

Unter der Genregulation%Verweis kannst du dir die Fähigkeit vorstellen, die Aktivität bestimmter Gene zu steuern. Dabei kann ein Gen aktiv oder inaktiv geschaltet werden oder seine Aktivität kann erhöht/gesenkt werden.

Die Genregulation findet bei der Proteinbiosynthese%Verweis und genauer bei der Transkription%Verweis statt. Unter der Transkription kannst du dir den Schritt der Proteinbiosynthese vorstellen, bei dem die DNA zu mRNA umgeschrieben wird.
Je öfter ein Gen transkribiert wird (= Transkriptionsrate), desto höher ist dessen Aktivität.

%<img class="n3VNCb" src="https://assets.serlo.org/59caa1484bcc3_df05735f5b1c9279a64686d7ad0ce86cfbd33c06.png" alt="Proteinbiosynthese: Proteine herstellen - lernen mit Serlo!" width="195" height="153" data-noaft="1" />Beschriftung: Proteinbiosynthese mit Transkription und Translation, alt text: Eukaryoten, Translation, Transkription, Proteinbiosynthese, RNA Prozessierung

Bei den Prokaryoten findet nach der Transkription sofort die Translation%Verweis, also die Übersetzung von mRNA in ein Protein, statt. Die Eukaryoten haben zwischen Transkription und Translation noch einen Zwischenschritt namens RNA Prozessierung.

Diese RNA Prozessierung dient zur „Bearbeitung“ und zur „Verbesserung“ der mRNA. Dadurch kann unter anderem die Lebensdauer reguliert, ein Schutz vor Abbau gewährleistet und ein Signal zur Übersetzung in ein Protein gegeben werden.

Die Prokaryoten können sich durch Regulieren ihrer Gene an verschiedenste Umweltbedingungen anpassen, wie zum Beispiel einen verminderten pH-Wert oder ein geringeres Sauerstoffangebot.

Eukaryoten müssen meistens weniger auf schwankende Umweltbedingungen reagieren. Eine weitaus wichtigere Aufgabe der Genregulation bei Eukaryoten ist es jedoch, die Entwicklung aller mehrzelligen Organismen zu steuern. Dafür müssen die Eukaryoten zum richtigen Zeitpunkt die passenden Gene aktivieren. Dadurch können sie die Entwicklung verschiedenster Zellarten, wie zum Beispiel Muskelzellen, Nervenzellen oder Zellen des Darms steuern.

%<img class="n3VNCb" src="https://www.simplyscience.ch/files/gene-abc/5%20Gene%20und%20Medizin/5_Stammzelle_canstockphoto_17796871_angepasst.jpg" alt="Stammzellen - SimplyScience" width="220" height="105" data-noaft="1" />beschriftung: Muskelzellen, Nervenzellen und Darmzellen, alt text: Muskelzellen, Eukaryoten, Nervenzellen, Darmzellen, Genregulation

Eukaryoten Entwicklung

Heute wird davon ausgegangen, dass die ältesten möglicherweise eukaryotischen Fossilien um die 1,5 Milliarden Jahre alt sind.

Eine Hypothese besagt, dass sie sich aus Vorläuferorganismen namens Urkaryoten bildeten.

Die gängigste Theorie zur Entstehung der einzelnen Zellorganellen ist die Endosymbiontentheorie . Nach dieser gehen Mitochondrien und Plastiden auf Bakterien  zurück, die von den Urkaryoten als Nahrung aufgenommen wurden. Einige dieser Bakterien wurden nicht verdaut und konnten deshalb eine Symbiose (Endosymbiose) mit den Urkaryoten eingehen.

Der letzte gemeinsame Vorfahr („Last eukaryotic common ancestor“ oder auch „LECA“) besaß höchstwahrscheinlich einen eigenen Zellkern und Mitochondrien.

%<img class="thumbimage" src="https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/f/fd/Karyogenesis.svg/150px-Karyogenesis.svg.png" srcset="//upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/f/fd/Karyogenesis.svg/225px-Karyogenesis.svg.png 1.5x, //upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/f/fd/Karyogenesis.svg/300px-Karyogenesis.svg.png 2x" alt="" width="68" height="222" data-file-width="300" data-file-height="977" />Bechriftung: LECA der Eukaryoten, alt text: LECA, Eukaryoten, Eukaryot, Urkaryot

Die zweite Hypothese zur Entwicklung von Eukaryoten geht davon aus, dass die Mitochondrien durch Archaeen viral in die eukaryotische Zelle „eingeschleust“ wurden. Als Viren, die zu diesem „Einschleusen“ in der Lage wären, zählen beispielsweise die „Medusaviridae“ oder die „Pseudomonas Phase“.

Systematik der Eukaryoten

Nach der biologischen Systematik bilden die Eukaryoten eine der drei Domänen, um Lebewesen zu klassifizieren. Die anderen beiden Domänen sind die Archaeen und die Bakterien. Letztere beiden besitzen keinen Zellkern und gehören somit zu den Prokaryoten.

Nach der Systematik von Adl et al. im Jahr 2012 kannst du Eukaryoten noch in zwei weitere Bereiche untergliedern:

  • Amorphea: Die Amorphea umfassen die Gruppe einzelliger Organismen namens Amoebozoa und die Opisthokonta, zu denen Tiere und Pilze zählen.
  • Diaphoretickes: Die Diaphoretickes umfassen die Gruppe namens Sar, welche v.a. aus einzelligen Lebewesen besteht. Zu der nächsten Gruppe namens Archaeplastide zählen die Pflanzen.

Eukaryoten und Prokaryoten

Der wichtigste Unterschied zwischen Eukaryoten und Prokaryoten ist das Vorhandensein bzw. das Fehlen eines Zellkerns.

%Thumbnail verweis auf Video

Schau dir gerne unseren Beitrag zum Vergleich von Eukaryoten und Prokaryoten an, um noch weitere wichtige Aspekte über Gemeinsamkeiten und Unterschiede der beiden Arten zu erfahren.

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