Cytologie

Prokaryoten und Eukaryoten im Vergleich

In diese Beitrag erfährst du, was die Unterschiede und Gemeinsamkeiten von Prokaryoten und Eukaryoten und deren Zellen sind.

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Inhaltsübersicht

Prokaryoten und Eukaryoten einfach erklärt

Als Eukaryoten oder auch Eukaryonten werden die Lebewesen bezeichnet, deren Zellen einen Zellkern besitzen. Das sind zum Beispiel Pilze, Tiere, Pflanzen oder die Menschen. Die Zellen der Prokaryoten (auch Prokaryonten) enthalten keinen Zellkern. Du kannst die Prokaryoten in zwei Domänen –  die Bakterien und die Archaeen – einteilen.

Prokaryoten, Eukaryoten, Bakterienzelle, Archaeen
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Einteilung zellulärer Lebewesen in Prokaryoten und Eukaryoten

Die Zellen der Eukaryoten kannst du auch als Euzyten oder Eucyten bezeichnen. Die wohl wichtigsten Vertreter sind die Tierzellen und die Pflanzenzellen . Die Zellen der Prokaryoten werden Procyten/Prozyten genannt.

Unterschiede von Prokaryoten und Eukaryoten

Eukaryoten und Prokaryoten stammen laut genetischen Untersuchungen von einem gemeinsamen Vorfahren ab. Aus den Prokaryoten sollen sich laut der Endosymbiontentheorie eukaryotische Lebewesen entwickelt haben.  Die wichtigsten Unterschiede bestehen im Aufbau und Organisation der DNA, dem Aufbau der Ribosomen, dem Vorhandensein von Zellorganellen und der Zellwand.

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Eukaryoten- und Prokaryotenzelle im Vergleich

Zellgröße

Procyten und Eucyten können in ihrer Größe relativ stark variieren. Trotzdem kannst du sagen, dass die Eucyten mit einem durchschnittlichen Durchmesser von 10 bis 30 µm deutlich größer sind als die  Zellen der Procyten (1-2 µm).

Manche Eucyten wie zum Beispiel die Eizelle können auch bis zu 100 µm groß werden.

Kompartimentierung

Unter der Kompartimentierung%Verweis oder auch Zellkompartimentierung kannst du dir die Gliederung der Zelle in die Organellen vorstellen. Diese sogenannten Kompartimente sind strukturell voneinander getrennt und dienen somit als eigene Reaktionsräume.

Insbesondere die Eucyten weisen eine sehr starke Kompartimentierung in die unterschiedlichen Organellen auf. Diese Organellen, wie zum Beispiel die Mitochondrien , die Plastiden , das endoplasmatische Retikulum oder der Golgi Apparat sind durch eine eigene Membran vom Cytoplasma abgetrennt. Du kannst das in etwa mit den Organen in deinem eigenen Körper vergleichen.

Die meisten Procyten sind deutlich weniger, bis gar nicht kompartimentiert.

Fortbewegung

Eukaryotische und prokaryotische Zellen besitzen oft jeweils fadenförmige Gebilde namens Flagellen oder Geißeln, die zur Fortbewegung dienen.

Bei den Prokaryoten sind die Flagellen Proteinfäden außerhalb der Zellmembran, die an ihrem verankerten Ende in Drehung gebracht werden. Das kannst du dir ähnlich wie einen Propeller vorstellen, der einen gewissen Schub ausübt.

Bei den Eukaryoten kannst du dir die Flagellen als Ausstülpungen der Zellmembran vorstellen. Sie rotieren dabei nicht, sondern können verschiedenste Biegebewegungen ausführen (hoch und runter). Das kennst du eventuell schon von der Bewegung der Spermien.

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Euzyte mit Flagellen (Spermium) und Prozyte mit Flagellen

DNA

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

Bei den Prokaryoten „schwimmt“ die DNA%Verweis in Form von sogenannten Bakterienchromosomen (= Nucleoid) im Cytoplasma . Dieser Chromosomensatz ist einfach (= haploid). Neben den Bakterienchromosomen liegen in den Prokaryoten kleine DNA-Ringe namens Plasmide. Sie können unter Prokaryotenzellen ausgetauscht werden und somit eine Weitergabe genetischer Informationen (z.B. Resistenzgene gegen bestimmte Antibiotika) veranlassen.

Da die DNA in der Procyte frei im Cytoplasma vorliegt, findet auch die Proteinbiosynthese durch die freien Ribosomen direkt an der DNA statt.

Die DNA der Eukaryoten hingegen schwimmt nicht frei im Cytoplasma, sondern liegt in Form von Chromosomen im Zellkern. Da die Ribosomen nicht im Zellkern liegen, findet die Proteinbiosynthese deshalb auch nicht direkt an der DNA statt.

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Erbgut bei Eukaryoten (Chromosomen) und Prokaryoten (Bakterienchromosom & Plasmide)

Genregulation

Auch in der Genregulation unterscheiden sich Prokaryoten von Eukaryoten.

Unter der Genregulation kannst du verstehen, dass gewisse Gene bei Bedarf an- und ausgeschaltet werden können. Manche Enzyme und Strukturproteine werden in Zellen ständig benötigt (z.B. Enzyme für den Glucoseabbau), andere Proteine sind nur in besonderen Situationen wie bei der Vermehrung erforderlich.

Bei den Prokaryoten gibt es hierfür das sogenannte Operon-Modell.%Verweis Nach diesem Modell sind die Gene häufig in Abschnitten (Operons) strukturiert. Diese werden von einer einzelnen regulatorischen Region kontrolliert.

Eukaryoten besitzen hauptsächlich Einzelgene. Für die Regulation mehrerer Gene gibt es passende Kontrollelemente, die kombiniert werden können.

Transkription und Translation bei Eukaryoten und Prokaryoten

Ein weiterer Unterschied ist, dass die Enzyme (Polymerasen), die an der Transkription und Translation (=Proteinbiosynthese) beteiligt sind, bei den Prokaryoten im Zellplasma lokalisiert sind. Im Gegensatz zu den Eukaryoten finden diese Prozesse gleichzeitig und komplett im Cytoplasma statt.

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Genregulierung bei Eukaryoten und Prokaryoten

Nach der Transkription findet bei den Prokaryoten sofort die Translation statt.

Die Eukaryoten haben zwischen Transkription und Translation noch einen Zwischenschritt namens RNA Prozessierung.
Diese 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.

Ribosomen

Ribosomen dienen zur Bildung eines Proteins durch Ablesen von Informationen in Form von mRNA. Sie sind in eine sogenannte kleine und große Untereinheit unterteilt und ihre Masse wird durch den Sedimentationskoeffizient (S) angegeben. Sie kommen sowohl bei Eukaryoten als auch bei Prokaryoten vor. Allerdings sind prokaryotische Ribosomen kleiner (70S) als eukaryotische (80S).

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Ribosomen von Eukaryoten (80S) und Prokaryoten (70S)

Zellwand

Die meisten Prokaryoten besitzen zum Schutz vor Umwelteinflüssen oder feindlichen Organismen dicke, relativ steife Zellwände . Diese weisen deutliche Unterschiede im Vergleich zu den Pilzen oder Pflanzen auf. Die meisten Zellwände der Bakterien sind aus einem Peptidoglykan – dem Murein – aufgebaut. Darunter kannst du dir ein Polymer aus Peptiden und Aminozuckern vorstellen, das eine Art Netzwerk um die Zellen bildet.

Die Zellwände der Archaeen dagegen enthalten kein Murein. Sie sind aber meist zum größten Teil aus Proteinen aufgebaut. Eine Gruppe der Archaeen enthält ein funktional ähnliches Polymer zu Murein – das Pseudomurein oder Pseudopeptidoglykan.

Im Gegensatz dazu enthalten die Zellwände der Pflanzenzellen vor allem das Polysaccharid Cellulose.

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Zellwand bei Eukaryoten und Prokaryoten

Gemeinsamkeiten von Prokaryoten und Eukaryoten

Neben diesen wichtigen Unterschieden besitzen Procyten und Eucyten jedoch auch einige Gemeinsamkeiten.

Obwohl sich die Form und der Ort der DNA zwischen Pro- und Eukaryoten unterscheiden, gilt die DNA bei beiden Arten als der Träger der Erbinformation.

Eine weitere Gemeinsamkeit findest du, wenn du den Aufbau der Procyte und Eucyte genauer betrachtest. Beide Zellarten enthalten Ribosomen (70S und 80S).

Die nächste Gemeinsamkeit findet sich im Aufbau der Zellmembran . Hier musst du aber beachten, dass nur die Bakterien und Eukaryoten jeweils eine Doppelschicht aus Phospholipiden (= Lipiddoppelschicht) besitzen. Diese Doppelschicht enthält verschiedenste Proteine, die Aufgaben wie die Kommunikation oder den Transport übernehmen.

Bei den Archaeen dagegen sind langkettige, verzweigte Kohlenwasserstoffmoleküle über Etherbindungen%VerweisEther mit Glycerin verbunden. Bei manchen Archaeengruppen sind sogar beide Enden dieser Kohlenwasserstoffketten mit Glycerin verknüpft, was zur Ausbildung einer Einzelschicht (Monolayer) führt.

Prokaryoten und Eukaryoten Tabelle

  Eukaryoten Prokaryoten
Beispiele Mensch, Tier, Pilz, Algen Bakterien, Archaeen
Zellname Euzyte/Eucyte Prozyte/Procyte
Größe 10-30 µm
Manche bis zu 100 µm
1-2 µm
Zellkern Enthalten Nicht enthalten
Zellmembran Doppellipidschicht mit eingelagerten Proteinen Bakterien: Doppellipidschicht mit eingelagerten Proteinen
Archaeen: Verbindungen aus Ether und oft auch Monolayer
Zellwand Nur in Pflanzenzellen, besteht v.a. aus Cellulose Bakterien: V.a. aus Murein
Archaeen: Aus Pseudomurein oder Pseudopeptidoglykan
Fortbewegung Ausstülpungen der Zellmembran als Flagellen/Geißeln, Biegebewegungen (u.a. bei Spermien) Gewendelte Proteinfäden als Flagellen/Geißeln,
Rotationsbewegungen
Ort des Erbguts Im Zellkern freischwimmend im Cytoplasma
Form des Erbguts in Chromosomen Im Bakterienchromosom/Nucleoid und den Plasmiden
Kompartimentierung Stark Schwach
Mögliche Organellen Mitochondrien, Endoplasmatisches Retikulum, Plastiden (z.B. Chloroplasten), Golgi-Apparat, Ribosomen, Vesikel, Zellkern Ribosomen, Vakuole, Flagellum, Plasmide, Nucleoid
Ribosomen 80S Ribosomen 70S Ribosomen
Genregulation Einzelgene Operon Modell

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