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Prokaryoten

Definition, Erklärung und Beispiele

Als Prokaryoten (Singular: Prokaryot) bzw. Prokaryonten werden Mikroorganismen ohne Zellkern bezeichnet. In der systematischen Einteilung der Lebewesen lassen sich die beiden Domänen der Bakterien und Archaeen zu den Prokaryoten zuordnen. Lebewesen mit Zellkern (Eukaryoten) bilden eine eigenständige Domäne.

Aufbau von Prokaryoten

Ob ein Lebewesen zu den Prokaryoten oder Eukaryoten gezählt wird, richtet sich nur nach dem Vorhandensein eines Zellkerns (Prokaryoten ohne Zellkern, Eukaryoten mit Zellkern). Ferner lassen sich noch weitere Unterscheidungsmerkmale beider Zelltypen hinsichtlich ihrer intrazellulären Organisation feststellen: Prokaryotische Zellen, auch als Protocyten bezeichnet, verfügen wie schon erwähnt über keinen Zellkern. Während der Zellkern bei Eukaryoten das Erbgut beinhaltet, schwimmt die DNA der Prokaryoten frei im Zytoplasma der Zelle. Dieser Bereich, an der sich die DNA bei Prokaryoten befindet, wird auch als Nucleoid oder Kernäquivalent bezeichnet. Das Kernäquivalent ist analog im Bezug zum "echten" Zellkern bei Eukaryoten zu verstehen. Sowohl Kernäquivalent bei den Prokaryoten, als auch Zellkern bei den Eukaryoten erfüllen dieselben Funktionen (Steuerung der Genexpression -> Stoffwechselvorgänge, Wachstum der Zelle und Cytokinese), dürfen aber keinesfalls miteinander gleichgesetzt werden.

Das Genom der meisten Prokaryoten besteht aus einem kreisförmig-angeordnetem, doppelsträngigem Stück DNA. Man spricht auch vom sogenannten Bakterienchromosom. Im Gegensatz zur Erbsubstanz der Eukaryoten weist die DNA hier kein Anfang bzw. Ende auf, sondern bildet einen in sich geschlossenen Molekülverbund. Manche Prokaryoten verfügen darüber hinaus noch über weitere DNA-Moleküle in Form der Plasmiden. Das sind runde, im Zytoplasma schwimmende, DNA Moleküle mit meist nicht unbedeutenden genetischen Informationen, wie Antibiotika- oder Giftresistenzen. Plasmide können sogar von Bakterium zu Bakterium ausgetauscht und damit verbreitet werden.

Nach Außen hin wird die prokaryotische Zelle von einer Zellwand umgeben. Funktionell hält die Zellwand einerseits die Form der Protocyte aufrecht, andererseits schützt sie auch vor einem Konzentrationsausgleich mit der Umgebung. Denn im Außenmilieu der Zelle liegt eine viel geringere Stoffkonzentration an gelößten Teilchen vor, als im Inneren der Zelle. Der osmotische Druck würde bei einer semipermeablen Membran rasch zum Einströmen von Wasser führen. Mit der Folge, dass die Zelle platzt.
Umhüllt wird die gesamte Zelle zusätzlich von der Glykokalyx, einer Schleimschicht aus Polysacchariden zum Schutz vor Austrocknung.

Rundherum um die Protocyte finden sich mit den Pili (Singular: Pilus) kleine Zellfortsätze, die ganz unterschiedliche Funktionen inne haben können. Je nach Typus kann sich ein Pili an andere Feststoffe- (um an einem günstigen Ort zu verweilen), Nährstoffe- (um Nahrung aus der Umgebung aufzunehmen) oder auch andere Bakterien (um Gene auszutauschen) anheften. Nicht zu verwechseln mit den Pili ist indes das deutlich größere, und aus Proteinen bestehende Flagellum, welches nur der Fortbewegung dient. Vereinfacht gesagt: Das Flagellum dient der Protocyte als "Bein", die Pili als "Arme" (bitte nicht in der Klausur schreiben, der Vergleich dient nur der Veranschaulichung!)

Zusammenfassung

  • Prokaryoten sind Lebewesen ohne Zellkern. Ihre Zellen werden als Protocyte bezeichnet.
  • Zu den Prokaryoten gehören Bakterien und Archaeen.
  • Im Gegensatz zu Eukaryoten befindet sich die DNA bei Prokaryoten freischwimmend im Zytoplasma. Dieser Ort wird in Anlehnung an den Zellkern bei Eukaryoten auch Kernäquivalent genannt.
  • Die DNA liegt bei Prokaryoten in Form des Bakterienchromosoms (kreisförmig-abgeschlossen und doppelsträngig) vor.
  • Die Zellwand hält die Form der Protocyte aufrecht, schützt sie vor Bakteriophagen (Viren) und osmotischem Druck.
  • Außerhalb an der Zellwand befinden sich bei den meißten Prokaryoten Flagellen (Fortbewegungsfunktion) und Pili (Adhäsionsfunktion).