Prokaryoter

Skematisk gengivelse af et prokaryotisk encellet levende væsen. Prokaryotiske flageller har form af en helix . Den Sveben vises ikke realistisk her.

Prokaryoter ( Prokaryota ), også prokaryoter ( Prokaryonta ), betegner cellulære organismer , der ikke har en kerne . Din celletype kaldes en protocyt . Bakterier og arkæer er prokaryoter.

Udtrykket (fra gammelgræsk πρό pro 'før' og κάρυον karyon 'møtrik', 'kerne') refererer til frøløshed. Udtrykket Prokarya bruges sjældnere, navnet Monera er forældet.

Opdelingen af ​​levende væsener i prokaryoter og eukaryoter blev først tydeligt fremhævet af Edouard Chatton i 1925 for encellede livsformer, når man skelner mellem protister . Den nyere opdeling af cellulære organismer i tre domæner svarer til opdeling af prokaryoter i de to domæner bakterier og arkæer . Det tredje domæne er eukaryoter.

Funktioner sammenlignet med eukaryoter

DNA

Sammenligning af en prokaryot celle (højre) med en eukaryot celle (venstre). Den prokaryote celle mangler en cellekerne afgrænset af en membran og et par andre organeller, som kun eukaryoter besidder.

I deres celler ( eucytter ) har eukaryoter en "ægte" kerne , adskilt fra det omgivende cytoplasma af en dobbelt membran , hvor DNA'et er organiseret i kromatin . I prokaryote celler ( protocytter ) er DNA imidlertid frit placeret i cytoplasmaet.

  • Prokaryoternes DNA består normalt af et enkelt, dobbeltstrenget, tæt struktureret molekyle, der er selvstændigt, dvs. har ingen ender og betegnes som et bakteriekromosom . DNA-molekylet er anbragt i et lille område, som derfor også er kendt som kernen ækvivalent eller nucleoid. Bortset fra visse arkæer ( Euryarchaeota og Proteoarchaeota ) er DNA ikke forbundet med histonproteiner , som det er tilfældet med nukleart DNA i kromosomerne i eukaryote organismer. I tilfælde af Escherichia coli og andre bakterier undersøgt som et resultat er DNA-dobbeltstrengen et ca. 1 mm langt, selvstændigt molekyle, hvorfor det kaldes ring-DNA.
  • Kun nogle prokaryoter indeholder lineære, dvs. dobbelt-sluttede DNA-tråde (f.eks. Borrelia ).
  • Nogle bakterier har også mindre dobbeltstrengede, lukkede eller lineære DNA-molekyler kaldet plasmider .

De polymeraser er også eksponeret i cytoplasmaet. Under proteinsyntese finder transkription og translation sted i cytoplasmaet.

Ribosomer

Sammenlignet med eukaryoter har prokaryoter mindre ribosomer : 70 S- ribosomer (eukaryoter: 80 S-ribosomer).

Organeller

I modsætning til eukaryoter indeholder prokaryoter ikke nogen membranbundne organeller såsom plastider og mitokondrier , og de indeholder heller ikke dictyosomer , centrioler og mitotiske spindler. De har heller ingen vacuoler og intet endoplasmatisk reticulum (ER).

Andre egenskaber

Størrelse og kompleksitet

Størrelsen af ​​prokaryoter (med aflange diametre) er mellem 0,2 og 700 µm ( Thiomargarita namibiensis ca. 700 µm).

Formerne er ikke særlig komplekse, bortset fra myxobakterier . Strukturen i cellehylsteret er derimod kompleks, undertiden med en anden cellemembran . Murein (en forbindelse bestående af sukker og aminosyrer ) findes kun i cellevæggene i bakterieceller .

Metabolisme og fysiologi

Forskellige former for stofskifte er udviklet i prokaryoter : energiforøgelse gennem vejrtrækning , gæring , fototrofi , kemotrofi , organotrofi , litotrofi .

Metabolisk ydeevne af prokaryoter
Anoxygen fotosyntese ledig
Oxygen fotosyntese ledig
Aerob vejrtrækning ledig
gæring ledig
Anaerob vejrtrækning ledig
Kvælstoffiksering ledig
Kemolitotrofi ledig

Den fysiologiske mangfoldighed er meget høj. Nogle prokaryoter er levedygtige under ekstreme forhold : temperaturområde op til over 100 ° C; oxisk eller anoxisk miljø surt miljø (pH 1-4); høje hydrostatiske tryk (1000 bar).

Reproduktionen finder sted som enkel aseksuel reproduktion , hovedsagelig ved opdeling i to.

Registrering af prokaryote arter

Der er meget forskellige meninger om antallet af alle prokaryote arter: Nogle antager, at kun ca. 1% af prokaryote arter ( taxonomisk skelne typer) er blevet opdaget og beskrevet, omkring 99% er stadig ukendte. Andre estimerer antallet af prokaryote arter til stede på jorden til 10 8 til 10 17 , hvilket kun er en brøkdel af en procentdel af kendte arter. Faktum er imidlertid, at omkring 500 til 800 arter af prokaryoter er nyligt opdaget og beskrevet hvert år.

Den respektive stamme (den kultiverede prokaryote stamme, som den nye beskrivelse var baseret på) skal opbevares i mindst to stammesamlinger og således gøres tilgængelig for andre forskere. I Tyskland er dette muligt med den tyske samling af mikroorganismer og cellekulturer GmbH ( DSMZ ), i Frankrig med Institut Pasteur , i Belgien med BCCM (belgisk koordinerede samlinger af mikroorganismer).

Årsagen til, at der indtil videre kun er registreret en så lille andel af arter, er at organismerne traditionelt er beskrevet ved hjælp af en kultur , men at kulturmetoder kun er kendt for en lille del af prokaryote arter. Nukleinsyrer af prokaryoter deri kan fås fra levesteder og karakteriseres. Baseret på data opnået på denne måde kan det prokaryote samfund i det karakteriseres, og antallet af arter, det indeholder, kan estimeres. Af resultaterne af disse undersøgelser i sammenligning med resultaterne af kulturundersøgelser kan man konkludere, at der er en meget stor andel af tidligere ukultiverede prokaryote arter i prokaryote samfund med naturlige levesteder. Derudover er mange levesteder næppe tilgængelige for undersøgelser: Prokaryoter er blevet opdaget op til 77 km i højden i atmosfæren og op til 4 km dybt i jordskorpen , dvs. langt under jorden . Mere end halvdelen af ​​alle prokaryoter lever i jorden mellem 10 og 100 m dybde (også under vand), selvom denne dybde er vanskelig tilgængelig.

Samlet beløb og fordeling på jorden

Antallet af prokaryoter på jorden kan kun estimeres ud fra en lang række data om forskellige områder af livet på jorden. Ifølge Whitman et al. (1998) siges der at være 4 - 6 · 10 30 prokaryote celler på jorden, der indeholder 3,5 - 5,5 · 10 17 g carbon, 0,85 - 1,3 · 10 17 g nitrogen og 0,09 - 0, 14 · 10 17 g fosfor. Til sammenligning: kulstofindholdet i alle planter på jorden er 1,0 til 1,7 gange, deres kvælstof- og fosforindhold kun omkring en tiendedel. Antallet af prokaryote celler er fordelt over fire hovedområder af livet på jorden som angivet i tabellen.

levested Antal prokaryote celler
Vandområder og vandsedimenter op til 10 cm under sedimentets overflade 0,12 x 10 30
Havsedimenter dybere end 10 cm under sedimentets overflade 3,5 · 10 30
terrestrisk område op til 8 m under jordens overflade 0,26 x 10 30
jordbund dybere end 8 m under jordens overflade 0,25 - 2,5 · 10 30
Total jord 4 - 6 · 10 30

Antallet af prokaryoter i dyr, planter, polaris og atmosfæren er så lille, at det kan overses for det samlede antal på jorden. Langt størstedelen af ​​prokaryoter findes i den akvatiske og terrestriske undergrund.

Det anslås, at omkring 1,7 · 10 30 celler er nyoprettede hvert år . Denne værdi ser lav ud med hensyn til det samlede antal celler, det kan forklares ved, at omsætningstiden på jordbunden dybder anslås til 1000-2000 år.

Da tørstof af prokaryoter i gennemsnit indeholder ca. 50% carbon, kan det antages, at 3,5-5,5 · 10 17 g carbon af alle prokaryoter svarer til ca. 7-11 · 10 17 g tørstof. Med et vandindhold på ca. 80% i mikroorganismer resulterer dette i en total masse prokaryoter på 3,5-5,5 · 10 18 g (3,5-5,5 milliarder ton).

Prokaryoter er de tidligste kendte cellulære organismer i evolutionær historie . Undersøgelsen af ​​prokaryoter i vandområder og i jorden, herunder havbunden og havbunden, er et af forskningsområderne geobiologi og geomikrobiologi .

Se også

litteratur

  • Martin Dworkin, Stanley Falkow, Eugene Rosenberg, Karl-Heinz Schleifer, Erko Stackebrandt (red.). Prokaryoter, en håndbog om biologi af bakterier . 7 bind, 3. udgave. Springer-Verlag, New York et al. O., 2006, ISBN 0-387-30740-0 .
  • Joseph W. Lengeler, Gerhart Drews , Hans G. Schlegel (red.). Prokaryoternes biologi . Georg Thieme Verlag, Stuttgart, 1999, ISBN 3-13-108411-1 .
  • Friedrich Katscher: Historien om udtrykkene prokaryoter og eukaryoter. I: Protist. Bind 155, nr. 2, 2004, s. 257-263, doi: 10.1078 / 143446104774199637 .
  • Jan Sapp: Prokaryote-eukaryote dikotomi: Betydninger og mytologi. I: Microbiology and Molecular Biology Reviews. Bind 69, nr. 2, 2005, ISSN  1092-2172 , s. 292-305, PMID 15944457 , doi: 10.1128 / MMBR.69.2.292-305.2005 .
  • Betsey Dexter Dyer: En feltguide til bakterier. Cornell University Press, Ithaca, NY, USA 2003, ISBN 0-8014-8854-0 . (Dækker observation af bakterier og arkæer hovedsagelig i marken og hovedsageligt uden mikroskop.)

Weblinks

Wiktionary: Prokaryot  - forklaringer på betydninger, ordets oprindelse, synonymer, oversættelser
  • George M. Garrity, Timothy G. Lilburn, James R. Cole, Scott H. Harrison, Jean Euzéby, Brian J. Tindall: Taxonomic Outline of the Bacteria and Archaea . Udgivelse 7.7, 6. marts 2007, Michigan State University of Trustees Board ( taxonomicoutline.org ).
  • SP LaPage, PHA Sneath, EF Lessel, VBD Skerman, HPR Seeliger, WA Clark (red.). International Code of Nomenclature of Bacteria (1990-revision). American Society for Microbiology , Washington, DC, 1992. HTML
  • JP Euzéby: Liste over bakterienavne med stående i nomenklatur: en mappe, der er tilgængelig på Internettet. I: International journal of systematic bacteriology. Bind 47, nummer 2, april 1997, ISSN  0020-7713 , s. 590-592. PMID 9103655 . (URL: bacterio.net - en omfattende, konstant opdateret liste over offentliggjorte prokaryoter med henvisninger til de respektive arter og links til den første publikation).

Individuelle beviser

  1. ↑ Edouard Chatton: Pansporella perplexa. Refleksioner om biologien og phylogénie des protozoaires. I: Annales des Sciences Naturelles: Zoology Sér. 10, bind 8, 1925, s. 5-84.
  2. ^ Marie-Odile Soyer-Gobillard: Edouard Chatton (1883-1947) og dinoflagellatprotisterne: koncepter og modeller. I: International mikrobiologi. Bind 9, 2006, s. 173-177; (PDF; 0,4 MB).
  3. All Randall K. Holmes og Michael G. Jobling: Medicinsk mikrobiologi. Kapitel 5 Genetik
  4. ↑ www.ncbi.nlm.nih.gov
  5. ↑ www.ncbi.nlm.nih.gov
  6. ↑ www.ncbi.nlm.nih.gov
  7. ↑ Generel bakteriologi de.wikibooks.org
  8. ↑ Erwin Lausch: De hemmelige herskere. I: zeit.de. 31. december 1899, adgang til 15. december 2014 .
  9. ↑ Caroline Harwood, Merry Buckley: Den ukendte mikrobielle verden: mikrober og deres aktiviteter i miljøet. American Academy of Microbiology, Washington DC 2008 ( PDF ).
  10. ↑ a b c d e W. B. Whitman, DC Coleman, WJ Wiebe: Prokaryoter: det usete flertal. I: Proceedings of the National Academy of Sciences i Amerikas Forenede Stater . Bind 95, nummer 12, juni 1998, s. 6578-6583, PMID 9618454 , PMC 33863 (fri fuldtekst) (gennemgang).