Die Beweise für die Endosymbiontentheorie belegen, dass Mitochondrien und Chloroplasten aus prokaryotischen Zellen entstanden sind. In diesem Artikel werden 10 Beweise für die Endosymbiontentheorie diskutiert, die die Endosymbiontentheorie unterstützen und zeigen, wie eukaryotische Zellen aus Bakterien entstanden sind.
Die Frage ist: Wie ähneln Mitochondrien und Chloroplasten den Bakterien oder was sind die Beweise dafür, dass sich Mitochondrien und Chloroplasten aus Bakterien entwickelt haben?
Inhaltsverzeichnis
- Was ist die Endosymbiontentheorie?
- 10 Beweise für die endosymbiotische Theorie:
- i) Vorhandensein von DNA:
- ii) Größe der Ribosomen:
- iii) Hemmung durch Antibiotika:
- iv) Evolutionäre Beziehung:
- v) Gleiche Größe:
- vi) Plasma-Membran:
- vii) Enzymsekretion:
- viii) Replikation und Proteinsynthese:
- ix) Bakterielle Binärspaltung:
- x) Elektronentransportkette:
Was ist die Endosymbiontentheorie?
Die Endosymbiontentheorie besagt, dass sich die modernen eukaryotischen Zellen (Mitochondrien) schrittweise durch Zusammenarbeit in Zellen aus einer nuklearen Linie von Nachkommen chemoorganotropher und phototropher Symbionten entwickelt haben.
Sie besagt, dass Mitochondrien und Chloroplasten freilebende Bakterien waren, die sich in den primitiven eukaryotischen Zellen ansiedelten und schließlich die moderne eukaryotische Zelle hervorgebracht haben.
Symbiose ist eine besondere Art von Beziehung, bei der Organismen zweier verschiedener Arten in einer engen, abhängigen Beziehung leben und voneinander profitieren.
Endosymbiose ist eine Beziehung, bei der ein Organismus im anderen lebt und beide davon profitieren. Man nimmt an, dass die eukaryotischen Urzellen aerobe Bakterien und photosynthetische Bakterien verzehrt haben, woraus sich Mitochondrien bzw. Chloroplasten entwickelt haben.
Auf Grund ihrer relativen Autonomie und ihrer morphologischen Ähnlichkeit mit Bakterien wurde schon vor langer Zeit vermutet, dass Mitochondrien und Chloroplasten von alten prokaryotischen Organismen abstammen.
Die Theorie besagt, dass sich ein aerobes Bakterium im Zytoplasma einer primitiven eukaryotischen Zelle ansiedelte. Dieses Bakterium wäre der Vorläufer des heutigen Mitochondriums.
Auf ähnliche Weise hätte die endosymbiotische Aufnahme einer sauerstoffhaltigen phototrophen Prokaryote die primitive eukaryotische Photosynthese hervorgebracht. Dieses phototrophe Bakterium würde dann als Vorläufer des heutigen Chloroplasten gelten.
10 Beweise für die endosymbiotische Theorie:
i) Vorhandensein von DNA:
Mitochondrien- und Chloroplasten-DNA existiert in geschlossener zirkulärer Form wie in einer prokaryotischen Zelle. Die DNA des Chloroplasten ist den photosynthetischen blaugrünen Bakterien sehr ähnlich, während die DNA des Mitochondriums den aeroben Bakterien sehr ähnlich ist. Beiden Organellen fehlen Histone und Introns wie bei Bakterien.
ii) Größe der Ribosomen:
Ribosomen gibt es entweder in einer größeren Form (die 80er), die typisch für das Zytoplasma eukaryontischer Zellen ist, oder in einer kleineren Form (70er), die es nur bei Prokaryoten gibt. Das Ribosom der Mitochondrien und der Chloroplasten hat die Größe der 70er, die gleiche wie die der Prokaryoten.
iii) Hemmung durch Antibiotika:
Einige Antibiotika töten oder hemmen Bakterien, indem sie ihre 70er-Ribosomenfunktion stören. Die gleichen Antibiotika hemmen auch die ribosomale Funktion in Mitochondrien und Chloroplasten. Wie die Bakterien sind auch die Mitochondrien und Chloroplasten empfindlich gegenüber Chloramphenicol, Streptomycin usw.
iv) Evolutionäre Beziehung:
Phylogenetische Analysen, die die Methode der ribosomalen RNA-Sequenzierung verwenden, legen überzeugend nahe, dass Mitochondrien und Chloroplasten evolutionär mit Bakterien verwandt sind. Der Sequenzvergleich von Mitochondrien und Chloroplasten zeigt, dass Mitochondrien aus bakteriellen Linien stammen, die mit Alpha-Proteobakterien verwandt sind, während Chloroplasten von Cyanobakterien abstammen.
v) Gleiche Größe:
Mitochondrien und Chloroplasten haben die gleiche Größe wie Bakterien. Die Größe von Bakterien beträgt in der Regel 0,1-10 Mikrometer, während die Größe von Mitochondrien und Chloroplasten 0,5-10 Mikrometer bzw. 1-10 Mikrometer beträgt.
vi) Plasma-Membran:
Mitochondrien und Chloroplasten sind wie Bakterien von zwei oder mehr Membranen umgeben. Mitochondrien haben eine Doppelmembran, die aus einer Phospholipid-Doppelschicht besteht. Chloroplasten haben drei Membranen: die äußere Membran, die innere Membran und die Thylakoidmembran. Gram-positive Bakterien haben eine Plasmamembran und eine Zellwand, obwohl gram-negative Bakterien eine zusätzliche äußere Membran haben.
vii) Enzymsekretion:
Mitochondrien und Chloroplasten sezernieren wie Bakterien verschiedene Enzyme. Zum Beispiel sezernieren Mitochondrien Monoaminoxidase, Kynurenin-Hydroxylase, c-Reduktase, Fettsäure-Co-A-Ligase, ATP-Synthase, usw. Zu den Enzymen der Chloroplasten gehören ATP-Synthase, NADP-Malat-Dehydrogenase, Fructose-1,6-Bisphosphatase, Phosphoribulokinase, Glucose-6-Phosphat-Dehydrogenase usw.
MEHR:
Chloroplast | Funktion, Lage, & Diagramm
viii) Replikation und Proteinsynthese:
Wie Bakterien können auch Mitochondrien und Chloroplasten ihr Genom replizieren und in Proteine übersetzen. Die Proteinsynthese in Mitochondrien und Chloroplasten erfolgt durch N-Formylmethionyl-tRNA, die der bakteriellen Proteinsynthese ähnelt.
ix) Bakterielle Binärspaltung:
Mitochondrien und Chloroplasten werden wie Bakterien durch binäre Spaltung geteilt. Wie die bakterielle Binärspaltung replizieren auch Mitochondrien und Chloroplasten ihr Genom und teilen sich in zwei neue Organellen.
x) Elektronentransportkette:
Die Elektronentransportkette ist einer der wichtigsten Beweise für die Endosymbiontentheorie.
Wie die bakterielle Elektronentransportkette, die in der bakteriellen Plasmamembran auftritt, haben auch Mitochondrien und Chloroplasten eine Elektronentransportkette, die in der inneren Mitochondrienmembran bzw. der Thylakoidmembran des Chloroplasten auftritt.
Siehe mehr:
10 Bedeutung der Mikrobiologie im täglichen Leben
Molekulare Ausdrücke Zellbiologie: Mitochondrien