Lebewesen haben zwei Grundtypen von Zellen: Prokaryoten wie Bakterien ohne Zellkern und Eukaryoten wie Tiere, Pflanzen und Pilze mit Zellkern. Hier lernst du den Bau beider Zelltypen, ihre Unterschiede und wie die Endosymbiontentheorie sie verbindet.
Das musst du wissen
Es gibt zwei Grundtypen von : Prokaryoten ohne und Eukaryoten mit Zellkern. Bei Prokaryoten liegt die frei im , bei Eukaryoten im Zellkern. Am Schluss kannst du jede Zelle einem der beiden Typen zuordnen.
Griechisch «karyon» heisst Kern, «pro» vor, «eu» echt.
Prokaryoten sind die Bakterien und die Archaeen, eine eigene Gruppe, die oft an extremen Orten lebt, etwa in heissen Quellen. Alle sind Einzeller.
Eukaryoten sind Tiere, Pflanzen, Pilze und viele Einzeller wie die Hefe. sind keine Zellen und gehören zu keinem Typ.
MerkeProkaryoten (Bakterien und Archaeen) haben keinen Zellkern. Eukaryoten (Tiere, Pflanzen, Pilze und viele Einzeller) haben einen Zellkern.
Eine Bakterienzelle ist meist nur 1 bis 5 µm lang.
Aussen haben viele Bakterien eine schleimige Kapsel als Schutz. Darunter gibt die aus Murein Halt. Pflanzen haben eine aus .
Innen folgt die . Manche Bakterien schwimmen mit einer Geissel, einem Faden, der sich wie ein Propeller dreht.
Innen ist Zellplasma. Darin liegt die DNA als ringförmiges Bakterienchromosom, ohne Hülle, in einem Bereich namens Nucleoid.
Dazu kommen kleine DNA-Ringe, die Plasmide, und , die Eiweisse bauen. Sie sind kleiner als die der Eukaryoten.
mit Membran gibt es keine.
MerkeBakterienzelle: Zellwand aus Murein, Zellmembran, Zellplasma, DNA-Ring ohne Kernhülle, Plasmide, kleine Ribosomen; oft Kapsel und Geissel.
Eukaryotische Zellen sind 10 bis 100 µm gross, rund zehnmal länger als Bakterien.
Der Zellkern hat eine doppelte Hülle und enthält fadenförmige .
Dazu kommen Organellen mit Membran: , (ER), , bei Pflanzen .
Zellwand: Pflanzen aus Cellulose, Pilze aus Chitin, Tiere keine.
MerkeEukaryoten: Zellkern mit Hülle, Organellen mit Membran, fadenförmige Chromosomen, grössere Ribosomen.
| Merkmal | Prokaryoten | Eukaryoten |
|---|---|---|
| Zellkern | nein | ja |
| DNA | Ring, frei | Chromosomen im Kern |
| Organellen mit Membran | nein | ja |
| Ribosomen | 70S | 80S |
| Grösse | 1–5 µm | 10–100 µm |
Das «S» sagt, wie schnell ein Teilchen in einer Zentrifuge absinkt. 70S-Ribosomen sind kleiner als 80S-Ribosomen.
Bakterien vermehren sich durch Zweiteilung: Die Zelle kopiert ihren DNA-Ring, wächst und schnürt sich in zwei gleiche Tochterzellen durch. Eine gibt es dabei nicht.
Unter guten Bedingungen teilen sich manche Bakterien alle 20 bis 30 Minuten. Jede Teilung verdoppelt die Zahl: 1, 2, 4, 8, 16 …
MerkeBei jeder Zweiteilung verdoppelt sich die Zahl der Bakterien. Nach n Teilungen sind es aus einer Zelle .
Nach der Endosymbiontentheorie nahm vor langer Zeit eine grössere Zelle ein Bakterium auf, das mit Sauerstoff Energie gewann, und verdaute es nicht. Daraus wurde das Mitochondrium.
Beide hatten einen Vorteil. So ein Zusammenleben heisst Symbiose. «Endo» heisst innen. Später kam ein Cyanobakterium mit dazu. Daraus wurde der Chloroplast.
MerkeMitochondrien stammen von Bakterien ab, die mit Sauerstoff Energie gewinnen, Chloroplasten von Cyanobakterien.
Mitochondrien und Chloroplasten sind etwa so gross wie Bakterien und haben zwei Membranen.
Sie haben eine eigene ringförmige DNA und kleine 70S-Ribosomen, wie Bakterien.
Sie entstehen nur durch Teilung aus ihresgleichen. Neu bauen kann die Zelle sie nicht.
✕Prokaryoten haben keine DNA, weil sie keinen Zellkern haben.
✓Prokaryoten haben DNA. Sie liegt frei im Zellplasma, als ringförmiges Chromosom im Nucleoid, dazu oft Plasmide.
✕Bakterien haben keine Zellwand, nur Pflanzen haben eine.
✓Fast alle Bakterien haben eine Zellwand, aber aus Murein statt Cellulose. Auch Pilze haben eine Zellwand, aus Chitin.
✕Prokaryoten haben keine Ribosomen, weil sie keine Organellen haben.
✓Prokaryoten haben Ribosomen, sie sind nur kleiner (70S). Ribosomen sind von keiner Membran umgeben; Prokaryoten fehlen nur die Organellen mit Membran.
✕Viren sind die kleinsten Prokaryoten.
✓Viren sind gar keine Zellen. Sie haben kein Zellplasma und keine Ribosomen und vermehren sich nur in fremden Zellen.
Noch unsicher? Zuerst lernen:Zelle: Aufbau und Zellorganellen
So geht's
Im Elektronenmikroskop siehst du eine Zelle, die 2 µm lang ist. Sie hat eine Zellwand, eine Zellmembran und viele kleine Ribosomen. Die DNA bildet einen Ring, der frei im Zellplasma liegt. Mitochondrien und andere Organellen mit Membran findest du keine. Ist die Zelle ein Prokaryot oder ein Eukaryot?
Es ist ein Prokaryot, wahrscheinlich ein Bakterium: kein Zellkern, ringförmige DNA, keine Organellen mit Membran, nur 2 µm gross.
Mia in Bern macht Joghurt: Sie gibt einen Löffel Naturjoghurt in warme Milch und lässt sie über Nacht stehen. Im Joghurt leben Milchsäurebakterien. Nimm an, ein Bakterium teilt sich in der warmen Milch alle 30 Minuten. Wie viele Bakterien sind nach 3 Stunden aus einem einzigen Bakterium entstanden? Und warum wird die Milch dick?
Nach 3 Stunden sind es 64 Bakterien. Die Milch wird dick, weil die Bakterien Milchsäure bilden und das Milcheiweiss gerinnt.
Luca in St. Gallen hat die Grippe und fragt die Ärztin nach einem Antibiotikum. Sie sagt nein. Ein paar Monate später hat er eine Mittelohrentzündung durch Bakterien und bekommt Penicillin. Warum hilft Penicillin gegen Bakterien, schadet Lucas eigenen Zellen nicht und hilft trotzdem nicht gegen die Grippe?
Penicillin greift die Zellwand aus Murein an, die nur Bakterien haben, Tierzellen nicht. Gegen Viren wirkt es nicht, weil Viren keine Zellen sind und keine Zellwand haben.
Du untersuchst Mitochondrien und vergleichst sie mit Bakterien. Welche vier Beobachtungen sprechen dafür, dass Mitochondrien von Bakterien abstammen?
Bakteriengrösse, zwei Membranen, eigene ringförmige DNA mit 70S-Ribosomen und Vermehrung durch Teilung sprechen für die Abstammung von Bakterien.
Jetzt du
Fang beim Einstieg an. Klapp die Lösung erst auf, wenn du selbst gerechnet hast. Steckst du fest, gibt Fox dir einen Tipp.
Was ist der wichtigste Unterschied zwischen Prokaryoten und Eukaryoten?
Ergebnis: Prokaryoten haben keinen Zellkern, Eukaryoten haben einen Zellkern.
Ordne zu: Prokaryot oder Eukaryot? Kolibakterium, Hefe, Buche, Mensch, Milchsäurebakterium.
Ergebnis: Prokaryoten: Kolibakterium, Milchsäurebakterium. Eukaryoten: Hefe, Buche, Mensch.
Wo liegt die DNA in einer Bakterienzelle, und welche Form hat sie?
Ergebnis: Frei im Zellplasma, im Nucleoid; sie ist ringförmig. Dazu kommen kleine DNA-Ringe, die Plasmide.
Ein Bakterium ist 2 µm lang, eine Mundschleimhautzelle 50 µm. Wie viele Bakterien hätten hintereinander in der Länge der Mundschleimhautzelle Platz?
Ergebnis: 25 Bakterien
Ein Bakterium teilt sich dreimal hintereinander. Wie viele Bakterien sind es danach?
Ergebnis: 8 Bakterien
Nenne vier Bestandteile, die Bakterienzellen und Pflanzenzellen beide haben.
Ergebnis: Zellwand, Zellmembran, Zellplasma, Ribosomen (und DNA).
Eine Zelle hat einen Zellkern und eine Zellwand, aber keine Chloroplasten. Ihre Zellwand besteht aus Chitin. Was für ein Lebewesen ist es?
Ergebnis: Ein Pilz, also ein Eukaryot.
Erkläre, warum ein Antibiotikum wie Penicillin Bakterien abtötet, deinen eigenen Zellen aber nicht schadet.
Ergebnis: Penicillin stört den Aufbau der Zellwand aus Murein. Deine Zellen haben keine Zellwand, also auch nichts, was Penicillin angreifen kann.
Cyanobakterien betreiben Fotosynthese. Haben sie Chloroplasten? Begründe.
Ergebnis: Nein. Cyanobakterien sind Prokaryoten und haben keine Organellen mit Membran. Die Fotosynthese läuft an Membranen direkt im Zellplasma.
Eine Speise mit 100 Bakterien steht im Sommer 2 Stunden in der Wärme. Die Bakterien teilen sich alle 20 Minuten. Wie viele sind es danach?
Ergebnis: 6'400 Bakterien
Eine eukaryotische Zelle ist etwa zehnmal so lang wie ein Bakterium. Nimm vereinfacht an, beide sind Würfel. Wie viel Mal grösser sind Volumen und Oberfläche der eukaryotischen Zelle? Welche Zelle hat im Verhältnis zu ihrem Volumen mehr Oberfläche?
Ergebnis: Volumen 1'000-mal, Oberfläche 100-mal grösser. Das Bakterium hat im Verhältnis zum Volumen 10-mal mehr Oberfläche.
Gymnasium: Manche Antibiotika blockieren die 70S-Ribosomen der Bakterien. Warum können sie in hoher Dosis auch Nebenwirkungen in unseren Zellen haben, obwohl unsere Zellen 80S-Ribosomen haben?
Ergebnis: Unsere Mitochondrien haben eigene Ribosomen, die den 70S-Ribosomen der Bakterien ähneln. Das Antibiotikum kann auch sie treffen.
Gymnasium: Warum haben Mitochondrien zwei Membranen? Erkläre mit der Endosymbiontentheorie.
Ergebnis: Die innere Membran ist die Membran des aufgenommenen Bakteriums. Die äussere entstand, als die grössere Zelle das Bakterium mit ihrer Membran umschloss.
Plasmide können von einem Bakterium auf ein anderes übertragen werden. Warum kann das im Spital gefährlich werden?
Ergebnis: Plasmide tragen oft Gene für eine Resistenz gegen Antibiotika. Geht ein solches Plasmid auf andere Bakterien über, wirkt das Antibiotikum auch gegen sie nicht mehr.
Gymnasium: Nach der Endosymbiontentheorie wurden zuerst Mitochondrien aufgenommen, später Chloroplasten. Welche Beobachtung an heutigen Zellen passt zu dieser Reihenfolge?
Ergebnis: Alle Pflanzenzellen mit Chloroplasten haben auch Mitochondrien, aber Tier- und Pilzzellen haben Mitochondrien ohne Chloroplasten.
Bringt dein Kind Bakterienzelle, Pflanzenzelle und Endosymbiontentheorie durcheinander, geht eine Lehrperson den Stoff mit ihm vor der nächsten Biologie-Prüfung Schritt für Schritt durch. Nachhilfe in Biologie fürs Gymnasium
Üben ohne Ende
Immer neue Fragen zum Anklicken, mit kurzer Erklärung nach jeder Antwort. Stufe 1 übt die Grundbegriffe, Stufe 2 den Vergleich der Zelltypen, Stufe 3 Endosymbiontentheorie und Anwendungen.
Löse die Aufgabe und drück «Prüfen» (oder Enter).
Für dein Heft
Nimm ein fertiges Paket oder stell selbst zusammen, was du brauchst. Alles als PDF, gratis und ohne Anmeldung.
Geschafft? So geht es weiter
Mehr zu Zellbiologie
Noch nicht sicher? Übe das Thema als Spiel mit Fox.
Jetzt übenFür Eltern und Lehrpersonen
Am Gymnasium im 1. oder 2. Jahr in der Zellbiologie, meist direkt nach dem Aufbau der Zelle. Die Bakterienzelle kommt oft schon in der Sek kurz vor.
Gut zu wissen
Prokaryoten wie Bakterien haben keinen Zellkern und keine Organellen mit Membran; ihre DNA liegt als Ring frei im Zellplasma. Eukaryoten wie Tiere, Pflanzen und Pilze haben einen Zellkern und Organellen wie Mitochondrien. Ihre Zellen sind meist rund zehnmal länger.
Nein. Viren sind keine Zellen: Sie haben kein Zellplasma, keine Ribosomen und keinen eigenen Stoffwechsel. Sie gehören darum weder zu den Prokaryoten noch zu den Eukaryoten.
Der Mensch ist ein Eukaryot: Fast alle seine Zellen haben einen Zellkern. In und auf ihm leben aber Billionen Bakterien, vor allem im Darm, und das sind Prokaryoten.
Meist am Gymnasium im 1. oder 2. Jahr, direkt nach dem Aufbau der Zelle. In der Sek wird die Bakterienzelle manchmal kurz gezeigt. Je nach Kanton und Schule kann es früher oder später sein.
Begriff
Desoxyribonukleinsäure: das Molekül, in dem die Erbinformation einer Zelle gespeichert ist. Sie besteht aus zwei verbundenen Strängen.
BeispielDie DNA liegt bei Menschen im Zellkern.
Begriff
Die flüssige bis zähe Füllung einer Zelle. In ihr liegen die Organellen.
BeispielIm Zellplasma schwimmen die Mitochondrien.
Begriff
Steuerzentrale der Zelle. Er enthält die Erbinformation, den Bauplan für das ganze Lebewesen.
BeispielMit Methylenblau gefärbt, wird der Zellkern dunkelblau.
Begriff
Kleinste Einheit des Lebens. Jedes Lebewesen besteht aus einer oder vielen Zellen.
BeispielDein Körper besteht aus Billionen Zellen, ein Bakterium aus einer.
Begriff
Winziger Krankheitserreger aus Erbgut und einer Eiweisshülle. Er hat keinen eigenen Stoffwechsel und vermehrt sich nur in fremden Zellen.
BeispielGrippe, Masern und Windpocken werden von Viren ausgelöst.
Begriff
Dünne Hülle um jede Zelle. Sie grenzt die Zelle ab und bestimmt, welche Stoffe hinein- und hinausgelangen.
BeispielDie Zellmembran lässt Wasser durch, viele andere Stoffe nicht.
Begriff
Fester Stoff aus langen Ketten von Zuckerbausteinen. Aus Cellulose besteht die Zellwand der Pflanzen.
BeispielPapier und Baumwolle bestehen fast nur aus Cellulose.
Begriff
Feste Wand aus Cellulose aussen um die Zellmembran von Pflanzenzellen. Sie gibt der Zelle Form und Halt.
BeispielHolz ist hart, weil seine Zellwände sehr dick sind.
Begriff
Teil einer Zelle mit einer bestimmten Aufgabe, so wie ein Organ im Körper.
BeispielZellkern, Mitochondrien und Chloroplasten sind Organellen.
Begriff
Winziges Körnchen in der Zelle, das Eiweisse zusammenbaut. Es ist nur im Elektronenmikroskop sichtbar.
BeispielRibosomen bauen nach dem Bauplan aus dem Zellkern Eiweisse.
Begriff
Netz aus Membranen in eukaryotischen Zellen, kurz ER. Am rauen ER bauen Ribosomen Eiweisse, das glatte ER baut Fette.
BeispielEin Eiweiss, das die Zelle abgibt, entsteht am rauen ER.
Begriff
Stapel aus flachen Membransäckchen in eukaryotischen Zellen. Er verändert und sortiert Eiweisse aus dem ER und verpackt sie in kleine Bläschen.
BeispielVerdauungsenzyme verlassen die Zelle über den Golgi-Apparat.
Begriff
Grüner Teil einer Pflanzenzelle, in dem die Fotosynthese abläuft.
BeispielEine Blattzelle enthält viele Chloroplasten.
Begriff
Organell, das aus Traubenzucker und Sauerstoff Energie für die Zelle gewinnt. Tier- und Pflanzenzellen haben es.
BeispielMuskelzellen haben besonders viele Mitochondrien.
Begriff
Aufgewickelte DNA mit vielen Genen im Zellkern. Nach der Verdoppelung besteht es aus zwei Chromatiden.
BeispielMenschliche Körperzellen haben 46 Chromosomen.
Begriff
Kernteilung, bei der aus einer Zelle zwei Tochterzellen mit genau denselben Chromosomen entstehen. So wächst ein Körper und ersetzt alte Zellen.
BeispielWenn eine Schürfwunde heilt, bilden Hautzellen durch Mitose neue Hautzellen.
Begriff
Pflanzen stellen mit Lichtenergie aus Kohlenstoffdioxid und Wasser Traubenzucker her. Dabei entsteht Sauerstoff.
BeispielEin Baum bildet im Sonnenlicht Zucker und gibt Sauerstoff ab.
Themen in Biologie
ChemieDeutschEnglischFranzösischMathematikPhysikRechnungswesenRechnerBegriffe
