Urzellen entstehen mit Endosymbiontentheorie wie genau?
Heyy :))
Ich habe bald eine Prüfung und wollte fragen was unter dem unten folgenden Lernziel verstanden wird... Also ich verstehe nicht was genau die Endosymbiontentheorie ist und wie die genau aufgebaut ist...
**Sie erklären die Entstehung der Urtierzelle und der Urpflanzenzelle mit Hilfe der Endosymbiontentheorie.**
Danke für jede Antwort! :))
2 Antworten
Hi,
Einige Befunde deuten darauf hin, dass Tier- und Pflanzenzellen Zellorganellen (Zellbestandteile) enthalten, die sie vermutlich nicht selbst entwickelt haben. Das sind die Chloroplasten (Orte der Photosynthese) und die Mitochondrien (Orte der Energiegewinnung, "Kraftwerke" der Zelle). Diese Organellen vermischen sich niemals mit dem Zytoplasma, sondern sind durch eine doppelte Hüllmembran von diesem abgegrenzt, sie gehen nur durch Teilung aus ihresgleichen hervor, sie enthalten eigene, bakterienähnliche, zirkuläre DNA, ohne kerntypische Histone oder Nukleosomen, ihre Proteinbiosyntheseeinrichtungen sind bakterienähnlich, z.B. die Bauart ihrer Ribosomen und unterscheiden sich von denen des Zellkerns, sie replizieren ihr Erbgut eigenständig und unabhängig von der S-Phase des Kerns (Zellzyklus). Das sind bereits Hinweise genug, die nahelegen, dass diese Organellen eine Sonderstellung einnehmen und kein Erzeugnis der Zellen sind, in denen sie vorkommen.
Die Abbildung zeigt, wie es dazu kam (Endosymbiontentheorie). Ursprüngliche Prokaryonten, das sind bakterienähnliche Zellen, haben sich im Laufe der Zeit zu Eukaryonten entwickelt ①, ein Zelltyp, woraus wir Menschen, Tiere und Pflanzen bestehen.
Eine eukaryontische Zelle unterscheidet sich von einem Prokaryonten, durch den Besitz eines Zellkerns (sieht man in der 2. Zelle, violett).
Mitochondrien sind daraufhin nicht in der Zelle entstanden, sondern gehen auf einst eigenständig lebende Bakterien zurück, die als Ganzes in die Zelle aufgenommen wurden ②.
Dieser Aufnahmemechanismus ist typisch für Nahrungspartikel, die die aufnehmende Zelle anschließend verdaut. Der in diesem Fall aufgenommene Prokaryont wurde jedoch offenbar nicht verdaut, sondern konnte überleben und wurde zu einem intrazellulären Symbionten (Endo-Symbiont), eine Art Untermieter.
Dies brachte die Wirtszelle in den Besitz von Stoffwechselwegen, die sie zuvor nicht besaß und auch nicht so schnell in Eigenregie hätte entwickeln können, da ihre Komponenten bis heute einzigartig geblieben sind. Diese Stoffwechselwege, namentlich die oxidative Decarboxylierung, der Citratzyklus und die Atmungskette, verhalfen der Zelle zu einem Energieboost, da die hinzugewonnenen neuen Stoffwechselwege zu der ATP-Ausbeute aus einem Molekül Glucose, von 2 ATP, einen Zugewinn an weiteren ca. +30 ATP ermöglichte. Das ist eine ca. Verfünzehnfachung der Ausbeute an ATP pro Glucose und z.B. die Ursache für unseren luxuriösen Lebensstil oder den vieler Tiere, in Bezug auf die körperliche Leistungsfähigkeit. Ohne Mitochondrien in unseren Zellen wären wir nicht das, was wir sind. Das äußert sich z.B. auch am ständigen Luftholen. Der Sauerstoff wird über Atmungsorgane (Lungen) und Transportwege (Adern) sowie einem Transportmedium (Blut) exklusiv den Mitochondrien zugeführt, da sie ihn in der Atmungskette benötigen. D.h. wir atmen vielleicht 10-20 Mal pro Minute, in einem fort, für die Mitochondrien, damit es unseren kleinen Freunden an nichts fehlt. Eine tierische Zelle (Urtierzelle) war entstanden ③.
Pflanzliche Zellen haben noch einen weiteren Untermieter (einen anderen Prokaryonten) aufgenommen ④, der Photosynthese betreiben konnte, also die Fähigkeit besaß, Sonnenlicht in chemische Energie (Glucose) umwandeln zu können. So entstand die Urpflanzenzelle ⑤ die sich durch den Besitz von Mitochondrien und Chloroplasten auszeichnet.
Die Aufnahme eines fremden Organismus in eine Zelle, der dann in der Zelle weiterlebt, bezeichnet man als Endosymbiose, die Hypothese bzw. Theorie, dass die Entwicklung sich so ereignet hat, als Endosymbiontentheorie. LG
Die Endosymbiontentheorie (neuerdings spricht man aber eher von der Endocytobiose anstelle der Endosymbiose) beschreibt, wie die Eukaryoten (Lebewesen, deren Zellen einen echten Zellkern besitzen) zu einigen ihrer Zellorganellen (Mitochondrien und Plastiden) gekommen sind.
Sie geht davon aus, dass die Vorläufer dieser Zellorganellen einmal eigenständige (prokaryotische) Lebewesen gewesen sind, die von einer Ur-Eukaryotenzelle aufgenommen (Phagocytose), aber dann nicht, wie üblich, verdaut wurden. Man weiß nicht genau, warum das nicht passierte. Wahrscheinlich ist, dass sich eine wechselseitig für beide vorteilhafte Beziehung entwickelt hat, eine Endosymbiose, bei der wir die aufgenommene Zelle als Endosymbiont und die andere als Wirt bezeichnen. Solche für beide Seiten vorteilhaften Symbiosen finden wir noch heute in vielfacher Weise. So haben z. B. die Polypen der tropischen Korallen in ihrem Inneren einzellige Algen (Zooxanthellen genannt) aus der Gattung Symbiodinium, die sie mit Nährstoffen aus der Photosynthese versorgen und ihnen beim Aufbau ihres Kalkskeletts helfen. Im Gegenzug führen die Polypen ihren Zooxanthellen den für die Photosynthese benötigten Kohlenstoff in Form von Kohlendioxid zu.
Es ist aber auch denkbar, dass die aufgenommenen Zellen primär keine Endosymbionten waren, sondern Zellparaditen, die sich quasi vor dem Verdautwerden "versteckt" haben. Genau aus diesem Grund gibt ma. dem Begriff Endocytobiose heute den Vorzug.
Wie auch immer, die aufgenommenen Zellen gaben ihr eigenständiges Leben schließlich auf. Ein Großteil ihres Genoms wurde in das Genom der Wirtszelle ( im Zellkern) ibtegriert und aus den Endosymbionten (Parasiten?) wurden die Zellorganellen. Sie sind heute allein nicht mehr lebensfähig und stets auf ihre Wirtszelle angewiesen.
Folgende Belege stützen die Endosymbiontentheorie:
- Mitochondrien und Plastiden haben eine eigene DNA
- sie besitzen doppelte Membranen. Dabei ähnelt die äußere in ihrer Zusammensetzung der von Eukaryoten, sie ist daher der Rest der Vakuole, mit der der Endosymbiont durch die Phagozytose einst umhüllt wurde. Die innere Membran ist eher wie die Zellmembran von Projaryoten aufgebaut.
- sie können von der Zelle nicht hergestellt werden. Neue Mitochondrien bzw. Plastiden können nur durch Teilung der Mitochondrien bzw. Plastiden entstehen,. quasi durch "Zellteilung".
- sie haben eigene Ribosomen, die strukturell denen von Prokaryoten ähneln.
Man weiß, dass zuerst die Endodymbiose zu den Mitochondrien stattgefunden haben muss, und zwar schon sehr früh in der Eukaryoten-Evolution, denn von einigen wenigen Ausnahmen abgesehen besitzen alle Eukaryoten Mitochondrien (diejenigen ohne Mitochondrien stammen aber von Eukaryoten mit Mitovhondrien ab, haben diese also sekundär wieder verloren). Bereits der letzte gemeinsame Vorfahre aller heute lebenden Eukaryoten muss demnach schon Mitochondrien besessen haben. Man weiß durch DNA-Vergleiche, dass die Vorläufer der Mitochondrien wahrscheinlich aus der Gruppe der Alpha-Proteobacteria stammen. Ihre nächstlebenden "Verwandten" sind vermutlich Bakterien der Gattung Rickettsia. Dafür spricht auch, dass viele Rickettsien intrazelluläre Parasiten sind.
Die Endosymbiose der Plastiden (Chloroplasten) erfolgte erst später, denn nicht alle Eukaryoten haben Plastiden. Vorläufer der Chloroplasten waren Cyanobakterien ("Blaualgen").
Die Plastiden mancher Eukaryoten gehen auf eine sekundäre Endosymbiose zurück. Damit ist gemeint, dass diese einmal eine andere Eukaryotenzelle aufgenommen haben, die ihrerseits durch (primäre) Endosymbiose ein Cyanobakterium aufgenommen hatte.
Danke vielllll mals!!! :))
Das hilft mir sehr viel weiter!
Vielen vielen Dank! Vor allem die Erklärung mit dem Kreislauf oben ist mega hilfreich! Danke :))