Eukaryoten (Übergang zur Vielzelligkeit)

5 Übergruppen

• Excavata: ausgehöhlter Zellkörper

• Chromalveolata: haben sekundäre Plastiden durch sekundäre Endosymbiose, photosynthetisch aktiv, gehören nicht zu den echten Pflanzen

• Archaeplastida: echte Pflanzen, Cyanobakterium aufgenommen -> Chloroplast

• Rhizaria: Amöben, Filopodien zu Fortbewegung und Beutefang

• Unikonta: Amöben mit breitlappigen zweidimensionalen Lamellipoden oder wülstigen dreidimensionalen Pseudopodien (Tiere, Pilze)

Die meisten Eukaryoten → sind Protisten

• Die meisten Eukaryoten sind Einzeller -> Protisten (haben Zellkern, membranumhüllte Organellen)

• Die meisten Protisten sind Einzeller (aber es gibt auch Arten die Kolonien oder vielzellige Organismen bilden)

• Einzellige Protisten -> sehr komplex da alle Funktionen von subzellulären Einheiten (Organellen) ausgeführt werden

Vielzellige Eukaryoten (Arbeitsteilung wodurch, 2 Arten)

• Symplasten (über Plasmodesmen verbundene Protoplasten) ermöglichen Arbeitsteilung

• Pflanzen -> suprazellulär (echte Zellverbindungen/Plasmodesmen)

• Tiere -> multizellulär (über gap junctions können nur Ionen und kleine Moleküle ausgetauscht werden)

Plasmodesmen (Desmotubuli)

• Verbindungen des Cytoplasmas durch Cytoplasmastränge, die primäre Zellwände durchsetzen

• Dadurch stellen Zellen eine physiologische Einheit dar (Symplast)

Cyanobakterien: was, Arten, Eigenschaften

• Blaualgen, Prokaryoten, Bakterien

• Teil einer monophyletischen Gruppe (alle haben einen gemeinsamen Ursprung)

• Es gibt ein- und vielzellige Arten

• Gram-negativ -> innere und äußere Membran und Zellwand

• Kein Zellkern

• Haben Phycobilisomen mit Phycobilibinen (Pigmente: Phycocyanin, Phycoerythrin) die grünes und gelbes Licht absorbieren, verleihen ihnen ihre Farbe, Farben sind unterschiedlich weil Verhältnis schwankt, ermöglichen Nutzung eines größeren Bereichs des Lichtspektrums

• Viele Spezies, zwei vielzellige die unabhängig voneinander entstanden sind

Cyanobakterien Entdeckung

• Vor 2,7-2,5 Milliarden Jahren begann Sauerstoffkonzentration in der Atmosphäre zu steigen weil da erstmals Cyanobakterien auftauchten (Photosynthese -> produzieren freien Sauerstoff)

• Dieser Sauerstoff wurde von zweiwertigem Eisen "gefangen" und verbraucht

• Zweiwertiges Eisen wurde nach und nach aufgebraucht -> es entstanden Bändererze

• Sauerstoff begann sich erst im Meerwasser, dann in der Atmosphäre anzureichern

• Vor 2,45-2,3 Milliarden Jahren stieg Sauerstoffgehalt massiv -> toxisch für damals lebende Organismen

Cyanobakterien als Vorstufe der Zelldifferenzierung (mindestens 3 Beispiele)

• Coenobien: mehrere Zellen in Gallerthüllen

• Anabaena spec.: photosyntetische Bakterien die Photosynthese machen und Heterocysten die Stickstoff fixieren -> Kompartimentierung -> Ansätze zur Vielzelligkeit

• Streptomyces: grampositiv, areob, bildet verzweigte einzellige Myzelien ohne Querwände, Substratmyzel und Luftmyzel

• Myxobakterien: gramnegativ, wenn keine Nahrung mehr -> lagern sich zusammen zu Fruchtkörpern als Ruhestadium

Vielzelligkeit (Definition, Krikerien, Entwicklungslinien)

• zahlreiche unterschiedliche Zelltypen die sich zu komplexen Geweben zusammenschließen

• Kriterien: gemeinsamer Stoffwechsel, Aufgabenteilung, extrazelluläre Matrix, echte Gewebe

• In mindestens 6 Entwicklungslinien der Eukaryoten vorgekommend, Metazoa (vielzellige Tiere), Embryophyta (Landpflanzen), Florideophyceae (Rotalgen), Laminariales (Braunalgen), Basidiomycetes (Ständerpilze), Ascomycetes (Schlauchpilze)

Vor- und Nachteile der Vielzelligkeit (3 pro, 2 con)

• Können schwerer gefressen werden wegen der Größe

• Nährstoffe speichern ist einfacher

• Aufgaben können geteilt werden

• Kommunikation zwischen den Zellen nötig

• Verlust der Unsterblichkeit von somatischen Zellen

Endosymbiosetheorie → serielle Endosymbiose (Definition)

• Entstehung von Eukaryoten mit Endomembransystemen und Organellen aus prokaryotischen Vorläuferzellen

Primäre Endosymbiose

• Ursprünglicher Prokaryot bildet Endomembransystem aus -> Ur Eukaryot mit Fähigkeit zur Phagocytose

• Ur Eukaryot nimmt Alpha Proteobakterium auf durch Phagocytose -> Mitochondrien

• Nimmt photosynthetisch aktives Cyanobakterium auf -> Plastide

• (danach findet Gentransfer zwischen Kern und Organellen statt)

Beweise für primäre Endosymbiose (3-4)

Beweise

• Innenmembran von Mitochondrien und Plastiden entspricht denen der Prokaryoten

• Organellen haben ringförmige DNA Moleküle und prokaryotische Genstruktur

• Eigene Translationsmaschinerie in den Organellen

• Ribosomen in Organellen sind bakteriellen Ribosomen ähnlicher als eukaryotischen

Arten der primären Plastiden (Unterschied, 3 Arten)

• unterscheiden sich in Pigmentzusammensetzung

• Cyanellen: Cyanobakterien sehr ähnlich

• Rhondoplasten: bei Rotalgen

• Plastiden: Chloroplasten

• -> alle primären Plastiden entstammen dem einmaligen Ereignis der Aufnahme eines Cyanobakteriums während serieller Endodymbiose

Sekundäre Endosymbiose (wodurch, Ergebnis, Arten, Beispiel)

• Aufnahme eines photosynthetischen Eukaryoten (nebst Chloroplasten) durch Eukaryoten

• Führt zu Plastiden mit 3 oder 4 Hüllmembranen

• Trat mehrfach auf -> verschiedene Typen sekundärer Plastiden

• Kann von Aufnahme einer Rotalge kommen

Photoautotrophe Eukaryoten → Einteilung nach Aufbau (Entstehung, Gruppen, Phylogenie)

• Mehrfach unabhängig voneinander entstanden (primäre und sekundäre Endosymbiose)

• lassen sich in 3 Gruppen einteilen (Protophyta, Thallophyta, Kormophyta)

• Einteilung beruht nur auf morphologischen Merkmalen (nicht auf Phylogenie)

• Einteilung nicht immer eindeutig

Protophyta (Definition, 4 Formen, 3 Verbandarten)

• Sehr heterogene phototrophe eukaryotische Einzeller (auch vielzellige lockere Zellverbände welche leicht zerfallen können wegen fehlender Gewebebildung)

• Amöboid: unbegeißelt, ohne Zellwand (Beispiel: Synchroma grande)

• Coccal: in vegetativer Form unbegeißelt (Beispiel: Chlorella vulgaris)

• Monadal: stets begeißelt (Beispiel: Chlamydomonas)

• Capsal: Gießeln zum Teil reduziert, keine aktive Bewegungsfähigkeit (Tetrasporopsis)

• Coenobium: durch gemeinsame Gallerthülle vorübergehend zusammengelagert (Bsp: Gloecystis maxima)

• Aggregationsverband: aktive/passive Zusammenlagerung ursprünglicher unabhängiger Zellen, einzelne Zellen bleiben totipotent (Bsp: Scenedesmus sp)

• Zellkolonie: regelmäßig gebaute, wenig- bis vielzellige Struktur welche von Mutterzelle abstammt, Zellen bleiben in steter Verbindung, kann zu Differenzierungen kommen (Bsp: Volvox globator)

Thallophyta (Definition, wo, Gewebe?, Entwicklung wodurch, 3 Arten, Organe)

• Mehrzellige Form eukaryotischer Algen, Moose und Pilze

• Häufig an Leben im Wasser angepasst

• Ausbildung einfacher Gewebe -> morphologischer Übergang vom Einzeller zum Vielzeller

• Protophyten -> regelmäßige Kern und Zellteilungen -> Thallophyta

• 1.Fadenthallus (trichal): eindimensional, unpolar, keine Differenzierung der Zellen, sind teilungsfähig, Wachstum interkalar mit längs zum Faden ausgerichteten Spindelapparat (polarer Fadenthallus zeigt bereits Differenzierung)

• 2.siphonale und siphonocladale Schlauchthalli

• 3.Gewebethalli: höher entwickelt, flächig (Gewebe: in Gruppen organisierte gleichartig differenzierte Zellen mit gemeinsamer Funktion, echt: Zellen entstehen durch Teilung anderer und können Zell-Zell Verbindungen haben, unecht: Plektenchyme, entstehen durch sekundäre Aneinanderlagerung von Zellfäden -> Flechtthallus

• Organisation des Vegetationskörpers relativ differenziert aber noch keine echten Organe sondern Phylloide, Cauloide und Rhizoide (kein Kormus)

Bryophyta

• Laubmoose

• Übergangsform

• Landgang der Pflanzen

Kormophyta (was, wo, Gewebe, Pflanzenkörper, Organe)

• Höhere Pflanzen

• An Landleben angepasst

• Komplexe Gewebe mit verschiedenen Funktionen

• Wachsen vielzellig als Kormus

• Blätter, Sprossachse, Wurzeln