Prokaryoten

Prokaryoten, wissenschaftlich Prokaryota, sind Lebewesen, deren Zellen keinen Zellkern und auch keine Zellorganellen enhalten. Die Zellen von Prokaroyten werden auch als Procyten bezeichnet.

Systematik

Die Prokaryoten werden in zwei große Untergruppen eingeteilt, die Bakterien und die Archaeen.

Größe und Aussehen

Prokaryoten sind sehr klein, viel kleiner als eine Tier- oder Pflanzenzelle. Die Größe von Prokaryotenzellen schwankt zwischen 1 und 10 Mikrometern.

In eine Tierzelle würden mehrere Hundert Bakterienzellen hineinpassen

Vom Aussehen her sind Prokaryoten sehr unterschiedlich. Es gibt einzellige Prokaryoten und mehrzellige. Die mehrzelligen Prokaryoten können lange Fäden oder im Wasser schwebende flächige, teils sogar wolkenförmige Gebilde formen.

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Die Prokaryotenzelle kann kugelig oder langgestreckt sein; auf der Oberfläche kann sie Fimbrien, Sexpili oder Geißeln besitzen (siehe "Fortsätze". Manche Prokaryotenzellen besitzen nicht nur eine dicke Zellwand, sondern darüberhinaus auch noch eine Schleimkapsel, die sie schützt.

Einteilung

Die zellulären Lebewesen werden heute in drei Domänen eingeteilt. Die ersten beiden Domänen sind die Bakterien und die Archaeen. Die dritte Domäne sind die Eukaryoten. Die beiden ersten Domänen, also die Bakterien und die Archaeen, werden zu den Prokaryoten zusammengefasst.

Die drei Domänen der Lebewesen

Zellbestandteile

DNA

Die Erbinformation der Prokaryoten liegt in Form eines einzigen ringförmigen DNA-Moleküls vor; bei Bakterien wird diese Ring-DNA als Bakterienchromosom bezeichnet. Neben diesem verhältnismäßig großen Bakterienchromosom befinden sich in den meisten Procyten noch kleinere ringförmige DNA-Moleküle, die sogenannten Plasmide. Während das Bakterienchromosom Informationen zum Aufbau und zu den Grundfunktionen der Bakterienzelle enthält, sind auf den Plasmiden zusätzliche Erbinformationen enthalten, beispielsweise für Antibiotika-Resistenzen.

Ribosomen

Prokaryoten besitzen in ihrem Zellplasma viele Ribosomen, die allerdings nicht so groß sind wie die Ribosomen der Eukaryoten. Mithilfe einer Zentrifuge kann man feststellen, dass Prokaryoten-Ribosomen leichter sind als Eukaryoten-Ribosomen.

Zellmembran

Wie jede lebende Zelle sind auch die Zellen der Prokaryoten von einer flexiblen Zellmembran umschlossen, die aus einer Lipid-Doppelschicht mit eingelagerten und aufgelagerten Proteinen besteht. Die chemische Zusammensetzung der prokaryotischen Zellmembran ist allerdings völlig anders als bei der Membran von Eukaryoten. Gramnegative Bakterien haben sogar zwei Zellmembranen, eine innere und eine äußere. Zwischen diesen beiden Membranen befindet sich noch eine dünne Peptidoglycanschicht, die eine Art Zellwand darstellt.

Zellwand

Viele Prokaryoten besitzen eine teils recht feste Zellwand, die aber nicht aus Cellulose besteht, wie das bei Pflanzenzellen der Fall ist, sondern aus Peptidoglycanen. Peptidoglycane sind Makromoleküle aus Zuckern und Aminosäuren. Grampositive Bakterien haben eine sehr dicke Peptidoglycanschicht, gramnegative eine relativ dünne, die sich zwischen zwei Membranen befindet.

Kapsel

Außerhalb der Zellwand befindet sich bei vielen Prokaryoten eine aus Schleimstoffen bestehende widerstandsfähige Kapsel, die die Zelle schützt, zum Beispiel vor Austrocknung, vor den Angriffen der Immunabwehr von Wirtsorganismen etc. Mit Hilfe des Kapsel-Schleims können sich Prokaryoten außerdem an andere Zellen oder an eine Unterlage anheften.

Zellorganelle

Prokaryoten besitzen keine Zellorganelle wie Mitochondrien, Chloroplasten, Dictyosomen etc. Auch Vakuolen oder ein endoplasmatisches Reticulum ist in prokaryotischen Zellen nicht vorhanden.

Fortsätze

Die Oberfläche von vielen Prokaryoten ist mit Fortsätzen ausgestattet, die man früher als Cilien (kurz) und Geißeln (lang) bezeichnet hat. Heute spricht man von Fimbrien, Sexpili und Geißeln.

• Fimbrien sind kurze Borsten, mit denen sich die Zellen an Oberflächen anhaften können. Sie dienen also nicht der Fortbewegung.
• Sexpili sind hohle Ausstülpungen der Oberfläche, mit denen sich zwei Prokaryotenzellen verbinden können. Durch diesen Verbindungstunnel können sie dann Plasmide austauschen. Auf diese Weise kann zum Beispiel die Information für eine Antibiotika-Resistenz von einem Bakterium auf ein anderes Bakterium übertragen werden.
• Flagellen (Geißeln) sind lange und sehr dünne bewegliche Fäden, die zur Fortbewegung dienen.

Bakterien

Bakterien sind wohl die bekanntesten Prokaryoten, sie wurden bereits 1676 von LEEUWENHOEK mit seinem selbstgebauten Mikroskop beobachtet. Bakterien sind Verursacher vieler Krankheiten, aber auch nützliche Symbionten, die zum Beispiel in unserem Darm eine wichtige Rolle übernehmen. Das Thema "Bakterien" ist derart umfangreich, dass es in diesem kleinen Lexikonartikel nicht näher erörtert werden kann. Der Wikipedia-Artikel stellt aber eine sehr schöne Übersicht über Bakterien dar.

Archaeen

Früher wurden die Archaeen zu den Bakterien gezählt, seit Anfang der 70er Jahre des letzten Jahrhunderts hat man sie aber zur Schwestergruppe der Bakterien erhoben. Die Zellen der Archaeen (früher als Archaebakterien bezeichnet) unterscheiden sich in einigen Punkten von denen der Bakterien, auf die hier aber nicht näher eingegangen werden kann (siehe Wikipedia-Artikel). Interessant ist aber, dass Archaeen extreme Lebensräume bevorzugen, zum Beispiel heiße Quellen im Yellowstone-Park, wo Temperaturen von über 80 ºC herrschen. Auch im Darm des Menschen wurden bereits Archaeen nachgewiesen. Pathogene (krank machende) Archaeen hat man aber bisher noch nicht entdeckt.