EINZELLIGE ORGANISMEN: EIGENSCHAFTEN, FORTPFLANZUNG, ERNÄHRUNG - BIOLOGIE - 2025

Die einzelligen Organismen sind Wesen, deren genetisches Material, enzymatische Maschinerie, Proteine ​​und andere lebensnotwendige Moleküle auf eine einzelne Zelle beschränkt sind. Dank dessen sind sie äußerst komplexe biologische Einheiten, oft von sehr geringer Größe.

Von den drei Lebensbereichen bestehen zwei - Archaeen und Bakterien - aus einzelligen Organismen. Diese prokaryotischen Organismen sind nicht nur einzellig, sondern haben auch keinen Kern und sind äußerst vielfältig und reichlich vorhanden.

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In der verbleibenden Domäne, den Eukaryoten, finden wir sowohl einzellige als auch mehrzellige Organismen. Innerhalb der einzelligen haben wir Protozoen, einige Pilze und einige Algen.

Haupteigenschaften

Vor etwa 200 Jahren hielten Biologen Organismen aus einer einzelnen Zelle für relativ einfach. Diese Schlussfolgerung war auf die wenigen Informationen zurückzuführen, die sie von den Objektiven erhielten, die sie zum Betrachten verwendeten.

Dank der technologischen Fortschritte in Bezug auf die Mikroskopie können wir heute das komplexe Netzwerk von Strukturen visualisieren, die einzellige Wesen besitzen, und die große Vielfalt, die diese Linien aufweisen. Als nächstes werden wir die relevantesten Strukturen in einzelligen Organismen diskutieren, sowohl in Eukaryoten als auch in Prokaryoten.

Bestandteile einer prokaryotischen Zelle

Genmaterial

Das herausragendste Merkmal einer prokaryotischen Zelle ist das Fehlen einer Membran, die das genetische Material begrenzt. Das heißt, das Fehlen eines wahren Kerns.

Im Gegensatz dazu befindet sich DNA als herausragende Struktur: das Chromosom. In den meisten Bakterien und Archaeen ist die DNA in einem großen zirkulären Protein-assoziierten Chromosom organisiert.

In einem Modellbakterium wie Escherichia coli (mehr zur Biologie in den folgenden Abschnitten) erreicht das Chromosom eine lineare Länge von bis zu 1 mm, fast 500-mal so groß wie die Zelle.

Um all dieses Material zu speichern, muss die DNA eine supergewickelte Konformation annehmen. Dieses Beispiel kann auf die meisten Mitglieder von Bakterien hochgerechnet werden. Die physikalische Region, in der sich diese kompakte Struktur des genetischen Materials befindet, wird als Nukleoid bezeichnet.

Zusätzlich zum Chromosom können prokaryotische Organismen Hunderte zusätzlicher kleiner DNA-Moleküle besitzen, die als Plasmide bezeichnet werden.

Diese kodieren wie das Chromosom für bestimmte Gene, sind jedoch physikalisch davon isoliert. Da sie unter ganz bestimmten Umständen nützlich sind, bilden sie eine Art genetische Hilfselemente.

Ribosomen

Für die Herstellung von Proteinen haben prokaryotische Zellen eine komplexe enzymatische Maschinerie, die Ribosomen genannt wird und im gesamten Zellinneren verteilt ist. Jede Zelle kann ungefähr 10.000 Ribosomen enthalten.

Photosynthesemaschinen

Bakterien, die Photosynthese durchführen, verfügen über zusätzliche Maschinen, mit denen sie Sonnenlicht einfangen und später in chemische Energie umwandeln können. Die Membranen von photosynthetischen Bakterien weisen Invaginationen auf, in denen die Enzyme und Pigmente gespeichert sind, die für die von ihnen durchgeführten komplexen Reaktionen erforderlich sind.

Diese photosynthetischen Vesikel können an der Plasmamembran haften bleiben oder sich ablösen und innerhalb der Zelle befinden.

Zytoskelett

Wie der Name schon sagt, ist das Zytoskelett das Skelett der Zelle. Die Basis dieser Struktur besteht aus Fasern mit Proteincharakter, die für den Prozess der Zellteilung und für die Aufrechterhaltung der Zellform wesentlich sind.

Neuere Forschungen haben gezeigt, dass das Zytoskelett in Prokaryoten aus einem komplexen Netzwerk von Filamenten besteht und nicht so einfach ist wie bisher angenommen.

Organellen in Prokaryoten

Historisch gesehen war eines der auffälligsten Merkmale eines prokaryotischen Organismus das Fehlen innerer Kompartimente oder Organellen.

Heute wird angenommen, dass Bakterien bestimmte Arten von Organellen (von Membranen umgebene Kompartimente) besitzen, die mit der Speicherung von Calciumionen, Mineralkristallen, die an der Zellorientierung beteiligt sind, und Enzymen zusammenhängen.

Bestandteile einer einzelligen eukaryotischen Zelle

Innerhalb der Linie der Eukaryoten haben wir auch einzellige Organismen. Diese zeichnen sich dadurch aus, dass das genetische Material in einer Organelle eingeschlossen ist, die von einer dynamischen und komplexen Membran umgeben ist.

Die Maschinerie zur Herstellung von Proteinen besteht ebenfalls aus Ribosomen in diesen Organismen. Bei Eukaryoten sind diese jedoch größer. Tatsächlich ist der Größenunterschied in den Ribosomen einer der Hauptunterschiede zwischen den beiden Gruppen.

Eukaryontische Zellen sind komplexer als die im vorherigen Abschnitt beschriebenen prokaryotischen Zellen, da sie Unterkompartimente aufweisen, die von einer oder mehreren Membranen umgeben sind, die als Organellen bezeichnet werden. Unter ihnen befinden sich unter anderem Mitochondrien, endoplasmatisches Retikulum, Golgi-Apparat, Vakuolen und Lysosomen.

Im Falle von Organismen, die zur Photosynthese fähig sind, haben sie die enzymatischen Maschinen und Pigmente in Strukturen gespeichert, die als Plasten bezeichnet werden. Am bekanntesten sind Chloroplasten, obwohl es unter anderem auch Amyloplasten, Chromoplasten und Ätioplasten gibt.

Einige einzellige Eukaryoten haben Zellwände wie Algen und Pilze (obwohl sie sich in ihrer chemischen Natur unterscheiden).

Unterschiede zwischen Bakterien und Archaeen

Wie bereits erwähnt, bestehen die Domänen von Archaeen und Bakterien aus einzelligen Individuen. Die Tatsache, dass dieses Merkmal geteilt wird, bedeutet jedoch nicht, dass die Abstammungslinien gleich sind.

Wenn wir beide Gruppen gründlich vergleichen, werden wir feststellen, dass sie sich genauso unterscheiden wie wir - oder jedes andere Säugetier - von einem Fisch. Die grundlegenden Unterschiede sind wie folgt.

Zellmembran

Ausgehend von den Zellgrenzen unterscheiden sich die Moleküle, aus denen die Wand und die Membran beider Linien bestehen, stark. In Bakterien bestehen Phospholipide aus Fettsäuren, die an ein Glycerin gebunden sind. Im Gegensatz dazu weisen Archaeen hochverzweigte Phospholipide (Isoprenoide) auf, die an Glycerin gebunden sind.

Darüber hinaus unterscheiden sich auch die Bindungen, die Phospholipide bilden, was zu einer stabileren Membran in Archaeen führt. Aus diesem Grund können Archaeen in Umgebungen leben, in denen Temperatur, pH-Wert und andere Bedingungen extrem sind.

Zellwand

Die Zellwand ist eine Struktur, die den Zellorganismus vor dem osmotischen Stress schützt, der durch die Konzentrationsunterschiede zwischen dem Zellinneren und der Umgebung entsteht und eine Art Exoskelett bildet.

Im Allgemeinen weist die Zelle eine hohe Konzentration an gelösten Stoffen auf. Nach den Prinzipien der Osmose und Diffusion würde das Wasser in die Zelle eindringen und ihr Volumen erweitern.

Die Wand schützt die Zelle dank ihrer festen und faserigen Struktur vor Bruch. In Bakterien ist Peptidoglycan die Hauptstrukturkomponente, obwohl bestimmte Moleküle wie Glykolipide vorhanden sein können.

Bei Archaeen ist die Art der Zellwand sehr unterschiedlich und in einigen Fällen unbekannt. Peptidoglycan fehlte jedoch bisher in Studien.

Genomorganisation

In Bezug auf die strukturelle Organisation des genetischen Materials ähneln Archaeen eher eukaryotischen Organismen, da die Gene durch nicht translatierte Regionen, sogenannte Introns, unterbrochen werden - der Begriff für die zu translatierenden Regionen lautet "Exon" ».

Im Gegenteil, die Organisation des Bakteriengenoms erfolgt hauptsächlich in Operons, in denen sich die Gene ohne Unterbrechungen in nacheinander angeordneten funktionellen Einheiten befinden.

Unterschiede zu mehrzelligen Organismen

Der entscheidende Unterschied zwischen einem mehrzelligen und einem einzelligen Organismus ist die Anzahl der Zellen, aus denen der Organismus besteht.

Mehrzellige Organismen bestehen aus mehr als einer Zelle, und im Allgemeinen ist jede auf eine bestimmte Aufgabe spezialisiert, wobei die Aufgabenteilung eine ihrer herausragendsten Eigenschaften ist.

Mit anderen Worten, da die Zelle nicht mehr alle Aktivitäten ausführen muss, die erforderlich sind, um einen Organismus am Leben zu erhalten, entsteht eine Aufgabenteilung.

Beispielsweise erfüllen neuronale Zellen völlig andere Aufgaben als Nieren- oder Muskelzellen.

Dieser Unterschied in den durchgeführten Aufgaben drückt sich in morphologischen Unterschieden aus. Das heißt, nicht alle Zellen, aus denen ein mehrzelliger Organismus besteht, haben die gleiche Form - Neuronen sind baumförmig, Muskelzellen sind länglich und so weiter.

Die spezialisierten Zellen mehrzelliger Organismen sind in Geweben und diese wiederum in Organen zusammengefasst. Organe, die ähnliche oder komplementäre Funktionen ausführen, werden in Systeme gruppiert. Wir haben also eine strukturelle hierarchische Organisation, die nicht in einzelligen Einheiten erscheint.

Reproduktion

Asexuelle Reproduktion

Einzellige Organismen vermehren sich ungeschlechtlich. Beachten Sie, dass in diesen Organismen keine speziellen Strukturen an der Fortpflanzung beteiligt sind, wie sie bei verschiedenen Arten mehrzelliger Wesen auftreten.

Bei dieser Art der asexuellen Fortpflanzung bringt ein Vater Nachkommen hervor, ohne dass ein Sexualpartner oder die Fusion von Gameten erforderlich ist.

Die asexuelle Fortpflanzung wird auf verschiedene Arten klassifiziert, wobei im Allgemeinen die Ebene oder Form der Teilung als Referenz verwendet wird, die der Organismus zur Teilung verwendet.

Ein üblicher Typ ist die binäre Spaltung, bei der ein Individuum zwei Organismen hervorbringt, die mit dem Elternteil identisch sind. Einige haben die Fähigkeit, eine Spaltung durchzuführen, indem sie mehr als zwei Nachkommen erzeugen, was als Mehrfachspaltung bekannt ist.

Ein anderer Typ ist das Knospen, bei dem ein Organismus einen kleineren hervorbringt. In diesen Fällen sprießt der elterliche Organismus eine Verlängerung, die weiter zu einer angemessenen Größe wächst und sich anschließend von seinem Elternteil löst. Andere einzellige Organismen können sich durch Bildung von Sporen vermehren.

Obwohl die asexuelle Fortpflanzung typisch für einzellige Organismen ist, ist sie nicht auf diese Linie beschränkt. Bestimmte mehrzellige Organismen wie Algen, Schwämme und Stachelhäuter können sich durch diese Modalität vermehren.

Horizontaler Gentransfer

Obwohl es in prokaryotischen Organismen keine sexuelle Reproduktion gibt, können sie genetisches Material mit anderen Individuen durch ein Ereignis austauschen, das als horizontaler Gentransfer bezeichnet wird. Dieser Austausch beinhaltet nicht die Weitergabe des Materials von den Eltern an die Kinder, sondern findet zwischen Personen derselben Generation statt.

Dies geschieht durch drei grundlegende Mechanismen: Konjugation, Transformation und Transduktion. Beim ersten Typ können lange DNA-Stücke durch physische Verbindungen zwischen zwei Individuen mittels eines sexuellen Pili ausgetauscht werden.

Bei beiden Mechanismen ist die Größe der ausgetauschten DNA kleiner. Transformation ist die Aufnahme von nackter DNA durch ein Bakterium und Transduktion ist die Aufnahme von Fremd-DNA als Folge einer Virusinfektion.

Fülle

Das Leben kann in drei Hauptbereiche unterteilt werden: Archaeen, Bakterien und Eukaryoten. Die ersten beiden sind prokaryotisch, weil ihr Kern nicht von einer Membran umgeben ist und sie alle einzellige Organismen sind.

Nach aktuellen Schätzungen gibt es auf der Erde mehr als 3.10 ³⁰ Individuen von Bakterien und Archaeen, die meisten davon unbenannt und ohne Beschreibung. Tatsächlich besteht unser eigener Körper aus dynamischen Populationen dieser Organismen, die symbiotische Beziehungen zu uns herstellen.

Ernährung

Die Ernährung in einzelligen Organismen ist äußerst vielfältig. Es gibt sowohl heterotrophe als auch autotrophe Organismen.

Erstere müssen ihre Lebensmittel aus der Umwelt konsumieren und dabei in der Regel Nährstoffpartikel aufnehmen. Autotrophe Varianten verfügen über alle für die Umwandlung von Lichtenergie in Chemie erforderlichen Maschinen, die in Zuckern gespeichert sind.

Wie jeder lebende Organismus benötigen einzellige Pflanzen bestimmte Nährstoffe wie Wasser, eine Kohlenstoffquelle und Mineralionen, um optimal zu wachsen und sich zu vermehren. Einige benötigen jedoch auch bestimmte Nährstoffe.

Beispiele für einzellige Organismen

Aufgrund der großen Vielfalt einzelliger Organismen ist es schwierig, Beispiele aufzulisten. Wir werden jedoch Modellorganismen in der Biologie und Organismen mit medizinischer und industrieller Relevanz erwähnen:

Escherichia coli

Der am besten untersuchte Organismus sind ohne Zweifel die Escherichia coli-Bakterien. Obwohl einige Stämme negative gesundheitliche Folgen haben können, ist E. coli ein normaler und häufig vorkommender Bestandteil der menschlichen Mikrobiota.

Es ist aus verschiedenen Perspektiven vorteilhaft. In unserem Verdauungstrakt unterstützen die Bakterien die Produktion bestimmter Vitamine und schließen pathogene Mikroorganismen, die in unseren Körper gelangen könnten, wettbewerbsfähig aus.

Darüber hinaus ist es in Biologielabors einer der am häufigsten verwendeten Modellorganismen und sehr nützlich für Entdeckungen in der Wissenschaft.

Trypanosoma cruzi

Es ist ein Protozoenparasit, der in Zellen lebt und die Chagas-Krankheit verursacht. Dies wird in mehr als 17 Ländern in den Tropen als wichtiges Problem der öffentlichen Gesundheit angesehen.

Eine der herausragendsten Eigenschaften dieses Parasiten ist das Vorhandensein eines Flagellums zur Fortbewegung und eines einzelnen Mitochondriums. Sie werden von Insekten der Hemiptera-Familie, sogenannten Triatominen, auf ihren Säugetierwirt übertragen.

Andere Beispiele für Mikroorganismen sind unter anderem Giardia, Euglena, Plasmodium, Paramecium, Saccharomyces cerevisiae.

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