Prokaryoten und Eukaryoten

Prokaryotische Zellen haben 0.1 bis 5.0 µm Durchmesser, die meisten eukaryotischen Zellen dagegen 10 bis 100 µm.

Zwei große Gruppen von Zellen

Wenn du dir nach dem Anfassen einer Türklinke die Hände wäschst, entfernst du einige der häufigsten Lebewesen der Erde: Bakterien. Bakterien bilden zusammen mit einer zweiten Gruppe, den Archaeen, die Prokaryoten. Der Name kommt von griechischen Wörtern, die „vor dem Kern“ bedeuten. Tiere, Pflanzen, Pilze und Protisten sind Eukaryoten, „echter Kern“. Das ist die tiefste Trennlinie im Bau von Zellen.

Alle Zellen, beider Arten, haben vier Teile gemeinsam. Es gibt eine Zellmembran, die innen von außen trennt. Es gibt Cytoplasma, ein gallertartiges Cytosol, das alles andere enthält. Es gibt DNA, das Erbmaterial. Und es gibt Ribosomen, die Proteine herstellen. Darüber hinaus unterscheiden sich die beiden Gruppen stark.

Im Inneren eines Bakteriums

Ein Prokaryot hat keinen Zellkern und keine anderen von einer Membran umhüllten Organellen. Seine DNA liegt in einem zentralen Bereich, dem Nucleoid, meist als ein einziges ringförmiges Chromosom, das nicht vom Rest der Zelle abgetrennt ist. Die meisten Bakterien haben eine Zellwand aus Peptidoglykan (Murein), einem anderen Material als die Cellulose pflanzlicher Wände. Die Wand schützt die Zelle, erhält ihre Form und hilft, ein Austrocknen zu verhindern. Viele Bakterien haben außerdem außerhalb der Wand eine klebrige Kapsel, mit der sie sich an Oberflächen festhalten.

Manche Prokaryoten haben zusätzliche Teile. Eine Geißel (Flagellum) ist eine lange Peitsche, die sich dreht und die Zelle vorwärtstreibt. Mit Pili wird Erbmaterial durch direkten Kontakt von einem Bakterium zum anderen übertragen, ein Vorgang namens Konjugation. Fimbrien sind kurze Härchen, mit denen sich ein Bakterium an einer Wirtszelle festhält. Nicht jedes Bakterium hat all das.

Warum ein Prokaryot davon profitiert, klein zu sein

Prokaryoten sind winzig, 0.1 bis 5.0 µm. Bei dieser Größe verteilen sich Moleküle, die durch die Membran hereinkommen, allein durch Diffusion in jeden Teil der Zelle, und Abfallstoffe gelangen genauso schnell hinaus. Eine eukaryotische Zelle, zehn- oder hundertmal breiter, kann sich darauf nicht verlassen. Sie verteilt die Arbeit auf Organellen und transportiert Stoffe in Vesikeln entlang innerer Schienen. In der eukaryotischen Zelle umhüllt eine Membran den Zellkern, und die DNA ist auf mehrere lineare Chromosomen verteilt. Jede Art hat ihre eigene Chromosomenzahl: 46 beim Menschen und 8 bei der Taufliege.

Die meisten Mikroben sind keine Krankheitserreger. Eine Mikrobe ist jedes Lebewesen, das so klein ist, dass man ein Mikroskop braucht, um es zu sehen, und die meisten Bakterien richten überhaupt keinen Schaden an. Manche sind nützlich: Bakterien in deinem Darm bilden Vitamin K, das dein Körper nicht selbst herstellen kann, und bekommen dafür Unterkunft und ständig Nahrung. Unter einem Lichtmikroskop sehen Bakterien wie Salmonellen aus wie winzige gefärbte Punkte. Man sieht, dass sie da sind und ungefähr welche Form sie haben, aber ihr Inneres bleibt verborgen, bis man ein Elektronenmikroskop benutzt.

Organellen, die einmal Bakterien waren

Mitochondrien und Chloroplasten sind seltsame Organellen. Jedes hat zwei Membranen, eigene DNA und eigene Ribosomen, und beide sind etwa so groß wie ein Bakterium. Starke Belege sprechen für eine Erklärung namens Endosymbiose, „Zusammenleben im Inneren“. Vor langer Zeit nahmen Wirtszellen Bakterien auf, die Sauerstoff nutzten, und Bakterien, die Fotosynthese betrieben, verdauten sie aber nicht. Über viele Millionen Jahre wurden die Gäste Teil des Wirts. Aus den Sauerstoffnutzern wurden Mitochondrien, und aus den Fotosynthese betreibenden Bakterien, verwandt mit den heutigen Cyanobakterien, wurden Chloroplasten.