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Einführung: Systematik der Prokarioten und niederen Pflanzen

Vergleich Prokarioten mit Eukarioten:

Eukariot:


Eukariotische Zelle
Foto: LadyofHats
public domain

Die Originaldatei ist hier zu finden.

Bei Eukarioten ist das Zellinnere in verschiede Kompartimente aufgeteilt. Es gibt einen Zellkern, Mitochondrien, Plastiden und eine Vakuole. Bei den Ribosomen handelt es sich um 80S Ribosomen.

Prokariot:

Prokarioten habe keine Kompartiment, keinen Zellkern, keine Organellen, einen anderen Zellwandaufbau und bei den Ribosomen handelt es sich um 70S Ribosomen. Bei der Zellwand sind die häufig in Extrembiotopen vorkommenden Archaea ein Sonderfall den man gesondert betrachten muss, da diese sich wieder von der anderer Bakterien unterscheidet.

Die bekanntesten Bakterienklassen sind:
Posibacteriota, Negibacteriota, Cyanobacteriota und Prochlorophyta.

Bei den Archaea sind es:
Crenarchaeota und Euryarchaeota.

Zellwand der Bakterien

Die Zellwand der Bakterien besteht aus 2 Bestandteilen. Zum einen aus N-Acetyl-Muraminsäure und zum anderen aus N-Acetyl-Glucosamin.
Diese Bestandteile sind abwechselnd aneinandergekettet und bilden gemeinsam das Material für den Mureinsacculus. Das ist auch die Stelle, an der Penicilin eingreift. Penicilin hemmt die Transpeptidase, die die Verbindungen im Mureinsacculus aufbaut.

Posibacteriota

Bei einer Gramfärbung bleibt hier die Gramfärbung erhalten, daher Grampositiv.
Kristallviolett + Jodlösung -> Farbstoff-Jod-Komplex

Es handelt sich hier um eine Zellwand mit vielschichtigem Mureinnetz, jedoch ohne Lipopolysaccharidmembran.

Negibacteriota

Eine Gramfärbung lässt sich hier mit Alkohol auswaschen. Eine Gegenfärbung kann mit Fuchsin vorgenommen werden. Hier handelt es sich im Gegensatz zu den Posibacteriota um einen dünnschichtigen Mureinsacculus mit äußerer Lipopolysaccharidmembran.

Der unterschiedliche Zellwandaufbeu bei Posi- und Negibacteriota bedingt die unterschiedliche Anfärbbarkeit, was man als Indiz zur Unterscheidung nutzt.

Grampositive Bakterien

Bacillaceae:
sporenbildende Stäbchen Clostridium tetani, Cl. botulinum, Bacillus anthracis

Actinomyceten:
stark variable Gestalt
Diphterie, Lepra, Tuberkulose (Mycobacterium tuberculosis); auch Wurzelsymbionten; Antibiotika-Produzenten (Streptomyces)

Lactobacillen:
nicht Sporen bildende Stäbchen
Milchsäuregärung Lactobacillus

Gramnegative Bakterien

Enterobakterien:
fakultativ anaerob
Escherichia coli, Salmonella, Vibrio cholerae, anaerobe Kokken und Stäbchen
Aerobe Kokken und Stäbchen
Rhizobium Wurzelsymbiont

Spirochaeten:
Borrelia burgdorferi Borreliose
Myxobakterien

Rickettsien:
Fleckfieber

Chemolithoautotrophe Bakterien:
CO2-Fixierung
H2S, NH3 als Elektronendonatoren

Nitrosomonas:
Oxidation von NH3

Thiospirillen:
S und H2S als e-Donatoren
Bacteriochlorophyll

Rhodospirillen:
schwefelfrei

Cyanobacteriota(Gramnegativ)

Cyanobacteriota, oder sogenannte Blaualgen besitzen Thylakoide (träger der Lichtsammelkomplexe).
Blaualgen betreiben oxygene Photosynthese. Dazu nutzen sie Chlorophyll a und b sowie Phycobiline (Phycocyanin, Allophycocyanin, Phycoerythrin). Sie besitzen keine Möglichkeit Stärke zu speichern und betreiben Stickstofffixierung (Reduktion von N2 zu NH4+) in Heterocysten (an der Größe erkennbar).
Blaualgen sind Einzeller, können jedoch Kolonien in Fadenform bilden.

Archaea

In größe und Gestalt ähneln die Archaea den Bakterien, besitzen jedoch einen sehr vielfältigen Zellwandaufbeu, in dem jedoch nie Muraminsäure vorkommt.
Häufig existieren Archaea in Extrembiotoben. Sie haben sich sehr star angepasst, sodass sie bei Temperaturen von über 100°C überleben können, einen ph Wert von <2 überstehen und ine bis zu 12%ige NaCl überleben. Die Taq-Polymerase für PCR, die in Laboren verwendet wird, wurde bei den Archaea entdeckt.

Die Endosymbiontentheorie

Man geht heute davon aus, dass einige der Zellorganellen durch eine Endosymbiose aufgenommen wurden. Dies trifft bei den Pflanzen in Form der Chloroplasten und anderen Plastiden zu, die sich vermutlich aus Cyanobacteriota entwickelten, als auch auf die Mitochondrien der Tiere und Pflanzen, die vermutlich aus Bakterien entstanden.
Die Endosymbiontentheorie geht davon aus, dass die Bakterien bzw. die Cyanobakterien durch eine unvollständige Endocytose aufgenommen wurden. Durch dieses Ereignis besitzen die entsprechenden Zellorganellen eine doppelte Membran, bei der festzustellen ist, dass die innere Membran starke Ähnlichkeit mit der heute lebender Bakterien hat, während die äußere eine Membran der Zelle ist. Außerdem besitzen die Zellorganellen weiterhin eigene DNA.
Es gab im Laufe der Evolution mehrere Ereignisse bei denen Endosymbiose stattfand und in einigen Fällen wurden Zellen aufgenommen, bei denen bereits Endosymbiose statgefunden hatte. In solchen Fällen können auch mehr als 2 Membranen eine Zellorganelle umschließen.

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