Aufgaben 70 Innerhalb des Vorläufers der eukaryotischen Zelle waren durch Einstülpung abgetrennte Teilbereiche entstanden. Ein weiterer evolutionärer Schritt führte zum Entstehen von Mitochondrien und Chloroplasten. Die Evolution dieser beiden Organellen ereignete sich vor ca. 2 Mrd. Jahren (kAbb. 5d–e). Die Vorläufer der Euzyten lebten wahrscheinlich räuberisch, indem sie kleinere Prokaryoten aufnahmen und verdauten. Vermutlich waren also sowohl Mitochondrien als auch Chloroplasten ursprünglich freilebende Bakterien, von denen sich die Vorläuferzelle ernährte. Manche dieser aufgenommenen Bakterien wurden nicht verdaut. Stattdessen lebten sie – in Endozytosevesikeln eingeschlossen – in der Wirtszelle weiter, vermehrten sich dort und wurden bei Teilungen an die Nachkommen weitergegeben. Durch den Austausch von Stoffwechselprodukten entwickelte sich so ein Zusammenleben zu gegenseitigem Nutzen, also eine Symbiose. Da hier der eine Partner in der Zelle des anderen lebt, nennt man dies eine Endosymbiose. Dabei boten die bakteriellen Vorläufer der Mitochondrien der Wirtszelle den immensen Vorteil einer effizienten Herstellung von ATP durch Zellatmung. Chloroplasten boten den Vorteil, dass ihre Wirtszellen sich nun durch Fotosynthese ernähren konnten. Umgekehrt bot die Wirtszelle den ursprünglich freilebenden Bakterien Schutz und lieferte ihnen alle benötigten Nährstoffe. Euzyten entstanden durch mehrere Endozytose-Ereignisse Kompartimentierung Die Abgliederung membranumhüllter Räume war für die größeren Zellen ein entscheidender Vorteil: So konnten Stoffe konzentriert werden, die sich sonst über die Zelle verteilt hätten. Variabilität, Verwandtschaft, Geschichte und Evolution Die Endosymbionten- Theorie ist durch viele Belege gesichert, zB haben Mitochondrien und Chloroplasten eine Doppelmembran. Die äußere Membran weist eukaryotische Merkmale auf, die innere prokaryotische. Mitochondrien und Chloroplasten haben ebenso ein eigenes Bakterien- Genom. Abb.5: Endosymbionten-Theorie: Die Euzyte entstand durch mehrere Endozytose-Ereignisse. Vorläufer ist eine prokaryotische Zelle, deren Zellwand verloren ging. Das Entstehen von Zytoskelett, Geißeln und Verdauungsvesikeln ermöglicht neue Lebensweisen. Ribosom Zellmembran Lysosom Zytoskelett Mikrotubuli entstehende Geißel DNA Die Endozytose von Cyanobakterien ermöglicht die Fotosynthese. Aus diesen Prokaryoten entwickeln sich die Chloroplasten. Die Zellmembran stülpt sich ein, es entstehen im Zellinneren Kompartimente mit großen Oberflächen. Die Membranen umhüllen die DNA, bilden das endoplasmatische Retikulum und werden auch mit Ribosomen besetzt. Ein symbiotischer Prokaryot entwickelt sich zum Mitochondrium, das ATP unter Sauerstoffverbrauch erzeugen kann. 1 W Erläutere die Bedeutung unterschiedlicher Lebensweisen von Prokaryoten als notwendige Grundlage für die Entstehung der eukaryotischen Zelle. 2 W Die Ideen zur Endosymbionten-Theorie trafen ursprünglich auf großen Widerstand in der Fachwelt, bis sie schließlich allgemein anerkannt wurden. Recherchiere die Argumente und Zweifel der Gegner der Theorie. 3 W Stelle mit Hilfe kleiner Skizzen den Ablauf der Endosymbionten-Theorie dar. Erkläre anhand dieser Skizzen die Membranstruktur von Mitochondrien und Chloroplasten. 4 W Ergänze den folgenden Lückentext! Die ersten Lebewesen auf der Erde zählten zu den . Alle heute auf der Erde vorkommenden Lebenwesen sind ihre Nachfahren. Die drei Domänen, in die sämtliche auf der Erde vorkommenden Lebewesen eingeteilt werden können, sind , und . Im Präkambrium entwickelten Methoden, um die Sonnenenergie zu nutzen. Sie erfanden die vor ca. 3 Mrd. Jahren. Als Nebenprodukt entstand dabei allerdings , der sich über Mio. Jahre in der Atmosphäre anreicherte. So stieg der im Präkambrium von 0 % auf ca. 2–3 %. Der atmosphärische Sauerstoff war allerdings für viele Prokaryoten und sie konnten nur mehr in Nischen überleben. Durch den Zusammenschluss von kleineren entstand schließlich ein völlig neuer Zelltyp: die . Da hier ein Partner innerhalb der Zelle des anderen lebt, spricht man auch von . Die Endosymbionten-Theorie Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv
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