4.4: Prokaryotische Zellen

Prokaryoten sind kleine einzellige Organismen zu der die Domänen der Archaeen und Bakterien gehören. Zu den Bakterien gehören viele gewöhnliche Organismen wie Salmonellen und Escherichia coli. Die Archaeen umfassen dagegen eher extremophile Organismen, die in rauen Umgebungen wie vulkanischen Quellen leben.

Wie auch eukaryotische Zellen sind alle prokaryotischen Zellen von einer Plasmamembran umgeben und besitzen DNA, die die genetischen Anweisungen enthält. Außerdem enthalten sie Zytoplasma, welches das Innere der Zelle füllt, und Ribosomen, die Proteine synthetisieren. Im Gegensatz zu eukaryotischen Zellen fehlt den Prokaryoten jedoch der Zellkern oder andere membrangebundene intrazelluläre Organellen. Ihre zellulären Komponenten bewegen sich im Allgemeinen frei im Zytoplasma. Ihre DNA besteht normalerweise aus einem einzigen, zirkulären Chromosom und wird oft innerhalb einer Region gebündelt. Man bezeichnet diese als Nucleoid.

Im Zytoplasma besitzen viele Prokaryoten kleine kreisförmige DNA-Stücke, die Plasmide genannt werden. Diese unterscheiden sich von der chromosomalen DNA im Nucleoid und enthalten in der Regel nur wenige Gene. Hier kommen beispielsweise Gene für eine Antibiotikaresistenz vor. Plasmide sind selbstreplizierend und können zwischen Prokaryonten übertragen werden.

Die meisten Prokaryoten haben eine Zellwand aus Peptidoglykan, die außerhalb ihrer Plasmamembran liegt. Sie schützt die Zelle physisch und hilft ihr, den osmotischen Druck in verschiedenen Umgebungen aufrechtzuerhalten. Viele Prokaryoten haben außerdem eine klebrige Kapselschicht, die ihre Zellwand bedeckt und es den Organismen erlaubt, sich an ein Substrat oder aneinander zu haften, was zusätzlichen Schutz bietet.

Während Prokaryoten keine membrangebundenen Organellen haben, besitzen einige Faltungen in der Plasmamembran. Sie erfüllen spezielle Funktionen, wie z.B. die Fotosynthese in Cyanobakterien. Obwohl Prokaryoten im Vergleich zu Eukaryoten recht einfach aufgebaut sind, haben sie dennoch einige einzigartige Strukturen, die ihnen helfen, komplexe Funktionen zu erfüllen. Sie ermöglichen es ihnen auch, in einer Vielzahl von Umgebungen überleben zu können.

Archaeen und Bakterien sind Prokaryoten. Kleine einzellige Organismen. Alle prokaryotischen Zellen sind von einer selektiv durchlässigen Plasmamembran umgeben, die von einer Peptidoglycan-Wand bedeckt sein kann, Polymeren aus Aminosäuren und Zuckern, was eine zusätzliche Schutzschicht ist, um sowohl den osmotischen Druck als auch die Gesamtform zu erhalten.

Außerhalb der Hülle befindet sich eine zweite Schutzschicht. Die hydrophile Kapsel. Eine Polysaccharidwand, die die Adhäsion fördert.

Im Inneren schweben mehrere Komponenten frei im Zytoplasma herum einschließlich des genetischen Materials. Anstelle eines Kerns ist die DNA als einfacher Doppelstrang im Mittelteil angeordnet, der als Nucleoid bezeichnet wird, wo sie mit frei schwebenden Proteinen interagieren kann. Kleinere, runde Stücke, Plasmide, sind physikalisch von dieser chromosomalen DNA getrennt und können sich unabhängig replizieren, was einen Vorteil beim Überleben bietet wie durch Antibiotikaresistenz.

Abgesehen von den universellen strukturellen Ähnlichkeiten enthalten verschiedene Arten ihr spezifisches Protein und lipidgebundene Organellen. Beispielsweise besitzen Cyanobakterien Mikrokompartimente wie kohlenstoffbindende Carboxysomen und photosynthesefähige Thylakoide zur Lichtgewinnung bei sehr geringer Intensität, während magnetotaktische Bakterien Magnetosomen haben, die ihre Bewegung entlang magnetischer Feldlinien lenken. Andere Methoden sind Sporenbildung und das Einschließen zur Speicherung von überschüssigen Nährstoffen. Trotz ihres Rufs, einfache Strukturen zu besitzen mit einem geringen Grad an Zellkompartimentierung, haben sich prokaryotische Zellen angepasst, um in komplexen Umgebungen zu überleben.