Prokaryontische Zellen und eukaryotische Zellen sind die beiden Arten von Zellen, die auf der Erde existieren. Es gibt verschiedene Unterschiede zwischen den beiden, aber der größte Unterschied zwischen ihnen besteht darin, dass eukaryotische Zellen einen bestimmten Kern haben, der das genetische Material der Zelle enthält, während prokaryotische Zellen keinen Kern haben und stattdessen frei schwebendes genetisches Material haben.
Von prokaryotischen Zellen zu eukaryotischen Zellen
Alle Lebewesen können in drei grundlegende Bereiche unterteilt werden: Bakterien, Archaea und Eukarya. Die hauptsächlich einzelligen Organismen, die in den Domänen von Bakterien und Archaea gefunden werden, sind als Prokaryoten bekannt. Diese Organismen bestehen aus prokaryotischen Zellen - den kleinsten, einfachsten und ältesten Zellen.
Organismen in der Eukarya-Domäne bestehen aus den komplexeren eukaryotischen Zellen. Diese Organismen, Eukaryoten genannt, können einzellig oder mehrzellig sein und Tiere, Pflanzen, Pilze und Protisten umfassen. Vielen Menschen ist unklar, ob Hefen oder Pilze Prokaryoten oder Eukaryoten sind. Beide sind Eukaryoten und haben eine ähnliche Zellstruktur wie alle anderen Eukaryoten.
Nach Angaben der National Institutes of Health (NIH) entwickelten sich Eukaryoten vor mindestens 2,7 Milliarden Jahren nach 1 bis 1,5 Milliarden Jahren prokaryotischer Evolution. Wissenschaftler nehmen an, dass sich der Kern und andere eukaryotische Merkmale möglicherweise erst gebildet haben, nachdem ein prokaryotischer Organismus einen anderen verschluckt hat, so die University of Texas. Nach dieser Theorie hätte der verschlungene Organismus dann zur Funktionsweise seines Wirts beigetragen.
Was haben Prokaryoten und Eukaryoten gemeinsam?
Obwohl prokaryotische und eukaryotische Zellen viele Unterschiede aufweisen, weisen sie einige gemeinsame Merkmale auf, darunter die folgenden:
- DNA: Genetische Kodierung, die alle Eigenschaften von Lebewesen bestimmt.
- Zellmembran (oder Plasmamembran): Äußere Schicht, die die Zelle von der Umgebung trennt und als selektive Barriere für ein- und ausgehende Materialien fungiert.
- Zytoplasma: Geleeartige Flüssigkeit in einer Zelle, die hauptsächlich aus Wasser, Salzen und Proteinen besteht.
- Ribosomen: Organellen, die Proteine bilden.
Wie unterscheiden sich Prokaryoten und Eukaryoten?
Kern / DNA: Eukaryontische Zellen haben einen Kern, der von einer Kernhülle umgeben ist, die laut Nature Education aus zwei Lipidmembranen besteht. Der Kern enthält die DNA der eukaryotischen Zelle. Prokaryontische Zellen haben keinen Kern; Vielmehr haben sie eine membranlose Nukleoidregion (offener Teil der Zelle), die laut Washington University frei schwebende DNA enthält.
Die gesamte DNA in einer Zelle befindet sich in einzelnen Stücken, die als Chromosomen bekannt sind. Eukaryontische Zellen haben viele Chromosomen, die während der Zellteilung Meiose und Mitose erfahren, während die meisten prokaryotischen Zellen nur aus einem kreisförmigen Chromosom bestehen. Jüngste Studien haben jedoch gezeigt, dass einige Prokaryoten laut Nature Education bis zu vier lineare oder kreisförmige Chromosomen aufweisen. Zum Beispiel, Vibrio choleraeDas Bakterium, das Cholera verursacht, hat zwei kreisförmige Chromosomen.
Organellen in eukaryotischen Zellen: Eukaryontische Zellen haben mehrere andere membrangebundene Organellen, die in prokaryotischen Zellen nicht gefunden werden. Dazu gehören die Mitochondrien (Umwandlung von Nahrungsenergie in Adenosintriphosphat oder ATP, um biochemische Reaktionen anzuregen); raues und glattes endoplasmatisches Retikulum (ein miteinander verbundenes Netzwerk von membranumschlossenen Tubuli, die synthetisierte Proteine transportieren); Golgi-Komplex (sortiert und verpackt Proteine zur Sekretion); und im Fall von Pflanzenzellen Chloroplasten (Photosynthese durchführen). Alle diese Organellen befinden sich im Zytoplasma der eukaryotischen Zelle.
Ribosomen: In eukaryotischen Zellen sind die Ribosomen größer, komplexer und durch eine Membran gebunden. Sie können an verschiedenen Stellen gefunden werden: Manchmal im Zytoplasma; auf dem endoplasmatischen Retikulum; oder an der Kernmembran befestigt (Bedeckung des Kerns).
In prokaryotischen Zellen sind die Ribosomen verstreut und schweben frei im Zytoplasma. Die Ribosomen in prokaryotischen Zellen haben auch kleinere Untereinheiten. Alle Ribosomen (sowohl in eukaryotischen als auch in prokaryotischen Zellen) bestehen aus zwei Untereinheiten - einer größeren und einer kleineren. In Eukaryoten werden diese Stücke von Wissenschaftlern als 60-S- und 40-S-Untereinheiten identifiziert. Bei Prokaryoten bestehen die Ribosomen aus etwas kleineren Untereinheiten, die als 50-S und 30-S bezeichnet werden.
Der Unterschied in den Arten von Untereinheiten hat es Wissenschaftlern ermöglicht, Antibiotika wie Streptomycin zu entwickeln, die bestimmte Arten von infektiösen Bakterien angreifen, so die British Society for Cell Biology. Auf der anderen Seite nutzen einige bakterielle Toxine und das Polio-Virus die Ribosomenunterschiede zu ihrem Vorteil - sie können den Translationsmechanismus eukaryotischer Zellen oder den Prozess, durch den Messenger-RNA in Proteine übersetzt wird, identifizieren und angreifen.
Reproduktion: Die meisten Eukaryoten vermehren sich sexuell (obwohl sich einige Protisten und einzellige Pilze durch Mitose vermehren können, die funktionell der asexuellen Fortpflanzung ähnlich ist). Prokaryoten vermehren sich ungeschlechtlich, was dazu führt, dass der Nachwuchs ein exakter Klon des Elternteils ist. Einige prokaryotische Zellen haben auch Pili, haarähnliche Projektionen, die verwendet werden, um genetisches Material während eines sexuellen Prozesses auszutauschen, der gemäß Concepts of Biology als Konjugation bezeichnet wird. Konjugation kann in Bakterien, Protozoen und einigen Algen und Pilzen auftreten.
Zellwände: Die meisten prokaryotischen Zellen haben eine starre Zellwand, die die Plasmamembran umgibt und dem Organismus Form gibt. Bei Eukaryoten haben Wirbeltiere keine Zellwand, Pflanzen jedoch. Die Zellwände von Prokaryoten unterscheiden sich chemisch von den eukaryotischen Zellwänden von Pflanzenzellen, die hauptsächlich aus Cellulose bestehen. In Bakterien beispielsweise bestehen die Zellwände nach Angaben der Washington University aus Peptidoglykanen (Zucker und Aminosäuren).
