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Endosymbiontentheorie – Entstehung der Chloroplasten und Mitochondrien 05:57 min

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Transkript Endosymbiontentheorie – Entstehung der Chloroplasten und Mitochondrien

Endosymbiontentheorie – Entstehung der Chloroplasten und Mitochondrien Hallo, alle miteinander. Heute möchte ich euch erneut ein Thema aus der Biologie, genauer der Zelle, vorstellen. Bereits Ende des 19. Jahrhunderts machten Forscher die Entdeckung, dass sich Mitochondrien und Plastiden, zu denen auch die Chloroplasten gehören, unabhängig vom Zellzyklus durch Zellteilung vermehren. Ein Biologe namens Altmann stellte daraufhin eine Hypothese auf, dass diese Organellen von freilebenden Einzellern abstammen könnten. Daraus entwickelte sich die Endosymbiontentheorie. Dies ist das Thema für dieses Video: Die Entstehung von Chloroplasten und Mitochondrien. Mitochondrien gehören zu den wichtigsten Energieumwandlern der Zelle. Sie können sowohl in Tier-, als auch in Pflanzenzellen vorhanden sein. Plastiden kommen nur in Pflanzenzellen vor und werden in drei Organellen unterschieden: Die Leukoplasten sind die farblosen Plastiden, welchen den Reservestoff Stärke speichern können. Chromoplasten sind Farbstoffträger vielen Pflanzenzellen und die bekanntesten Plastide, die Chloroplasten, sind die Träger des Chlorophylls und damit Ort der Fotosynthese. Die Hypothese, welche das Entstehen dieser Organellen beschreibt, wird, wie bereits erwähnt, Endosymbiontentheorie genannt. Sie geht davon aus, dass große organellfreie Prokaryoten kleinere bakterienähnliche Organismen z.B. als Beute in die Zelle aufnahmen, diese allerdings nicht verdauten. Diesen Vorgang, also die Aufnahme von Stoffen in eine Zelle durch Einschluss, bezeichnet man als Endocytose oder Phagocytose. Die beiden Zellen, Bakterienzellen und Wirtszellen, gehen somit eine Symbiose ein. Das heißt, dass beide Zellen aus dieser Verbindung Nutzen ziehen: Die Wirtszelle kann von der Energiegewinnung der aufgenommenen Bakterien profitieren, vor allem dann, wenn die Wirtszelle selber noch nicht über einen Energiegewinnungsmechanismus verfügt hat. Der Nutzen für die aufgenommene Bakterie besteht darin, von der Wirtszelle ernährt zu werden. Beide Arten, also Mitochondrien und Chloroplasten, gewinnen ihre Energie durch abiotische Faktoren, also die unbelebte Umwelt betreffend. So sind Mitochondrien vermutlich aus aeroben Prokaryoten entstanden, was so viel heißt, als dass ihre Abläufe an das Vorhandensein von Sauerstoff gebunden sind. Chloroplasten sind demnach aus phototrophen Prokaryoten, also fotosynthesebetreibenden entstanden. Aus der Vorstellung, dass die Vorläufer von Mitochondrien und Plastiden durch Phagocytose in die Wirtszelle gelangen, ergibt sich von selbst, dass die Organellen von zwei Membranen, einer sogenannten Doppelmembran, umgeben sind. Die Äußere entspricht demnach dem Phagocytosevesikel, also der Zellmembran der Wirtszelle. Die Innere entspricht der Zellmembran des Prokaryoten. Ein anderer Fakt stützt ebenfalls die Endosymbiontentheorie. Und zwar wurde nach vielen Forschungen nachgewiesen, dass Plastiden und Mitochondrien ihre eigenen Erbsubstanzen haben, ihre eigene DNA. Sie unterscheiden sich also von der der restlichen Zelle. Zusätzlich ähneln sich Mitochondrien und Plastiden und heute lebende Prokaryoten in einigen Merkmalen: Sie stimmen beispielsweise in ihrer Größe gut überein. Auch die Größe der Ribosomen ist ähnlich. Die Proteine der inneren Membran von Plastiden und Mitochondrien stimmt mit denen der Zellmembran von Prokaryoten überein. Sie unterscheiden sich jedoch erheblich von allen anderen Membranen der eukaryotischen Zelle. Die Endosymbiontentheorie beschränkt sich allerdings auf die Entstehung von Mitochondrien und Chloroplasten. Sie reicht nicht für die Erklärung der Entstehung der Eucyte. Dies sind Zellen der Eukaryoten mit Zellkern und weiteren zum Teil membranumhüllten Organellen. Man muss zur Entstehung des inneren Membransystems andere Vorstellungen heranziehen. So können Kernhülle, Golgi-Apparat, das endoplasmatische Retikulum und verwandte andere Strukturen durch Einstülpung der Zellmembran entstanden sein. Bei anderen Strukturen, so wie Spindelapparat, weiß man bis heute nicht eindeutig, wie sie entstanden sind. Bei der Endosymbiontentheorie geht man also davon aus, dass die Entstehung von Mitochondrien und Plastiden auf die Symbiose von größeren Prokaryoten und kleineren aeroben und phototrophen Prokaryoten beruht. Diese werden in die Wirtszelle aufgenommen, ohne verdaut zu werden, denn beide Zellen können ihren Nutzen aus der Symbiose ziehen. Dies nennt man Phagozytose oder auch Endozytose. Die aeroben und phototrophen Prokaryoten werden auch als Endosymbionten bezeichnet, wovon der Name abgeleitet wurde. Ich hoffe, dieses kurze Video hat euch gefallen und weitergeholfen. Bis zum nächsten Mal. Tschüss.

8 Kommentare
  1. Hallo Jael Guenther,
    ja, das ist richtig. Allerdings wird im Video nur noch von Chloroplasten gesprochen, sobald es um die Endosymbiontentheorie geht. Daher ist in der Übung beides richtig.
    Beste Grüße aus der Redaktion

    Von Tatjana Elbing, vor 4 Monaten
  2. Müsste in der 2. Aufgabe nicht statt Chloroplasten "Plastiden" eingetragen werden?

    Von Jael Guenther, vor 4 Monaten
  3. Hallo,
    ich denke, dass großer Prokaryot an dieser Stelle richtig ist. Die Endosymbiontentheorie besagt, dass Eukaryoten durch die Symbiose von unterschiedlichen Prokaryoten entstanden sind. In der Übersicht werden mögliche Vorstellungen angesprochen, die versuchen zu erklären, wie die inneren Membranstrukturen entstanden sein können. Die Grundlage für diese Theorien sind ebenfalls die prokaryotischen Organismen.
    Ich hoffe, das hilft dir weiter!
    LG

    Von Serpil Kilic, vor fast 4 Jahren
  4. muss es nicht Eukaryot am Schluss heissen? Anstelle von großem Prokaryot?

    Von Ward Nana, vor fast 4 Jahren
  5. Wie kommt es denn, dass der Zellkern auch eine Doppelmembran hat?

    Von U Geis, vor fast 4 Jahren
  1. @ Orhan:

    und ja, die Mitochndrien und deren DNA werden von der Mutter vererbt, sehr gut ;)

    Ich hoffe ich konnte dir helfen.

    LG

    Von Marcel Schenke, vor mehr als 6 Jahren
  2. @ Orhan:

    Prokaryoten besitzen auch Zellorganellen wie Ribosomen, aber keine Mitochondrien oder Chloroplasten. Manche enthalten jedoch ähnliche Strukturen wie sie in Chloroplasten/Mitochondrien vorhanden sind. Z.B. lichtabsorbierende Farbstoffe wie Chlorophyll. Sie besitzen ein System was sie zur Fotosynthese befähigt.

    Exocytose (ausschleusen aus der Zelle) ist verinfacht das Gegenteil der Endocytose (in die Zelle aufnehmen). Diese Vorgänge laufen jedoch sehr gesteuert ab. Die Zell nutzt hierfür Vesikel um Stoffe raus zu transportieren oder aufzunehmen.

    Von Marcel Schenke, vor mehr als 6 Jahren
  3. Seit wann gibt es bei Prokaryoten Zelllorganellen Prokaryoten haben keine Mitochondrien und Cloroplasten ?
    Was ist dann ein Exocytose ?
    Mitochondiren werden normarlerweise von der Mutter vererbt oder?

    Bitte umd eine kleine Aufklärung.
    Lg Orhi

    Von Orhan Alkan 40, vor mehr als 6 Jahren
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Endosymbiontentheorie – Entstehung der Chloroplasten und Mitochondrien Übung

Du möchtest dein gelerntes Wissen anwenden? Mit den Aufgaben zum Video Endosymbiontentheorie – Entstehung der Chloroplasten und Mitochondrien kannst du es wiederholen und üben.

  • Bestimme das Vorkommen und die Funktion von Mitochondrien und Plastiden.

    Tipps

    Mitochondrien werden auch als Kraftwerk der Zellen bezeichnet.

    Plastiden werden in drei Organelle unterteilt.

    Lösung

    Die Mitochondrien gelten als Kraftwerk der Zelle und sind die wichtigsten Energieumwandler. Sie sind in Tier- und Pflanzenzelle vorhanden. Anders als die Plastiden, diese findest du nur in Pflanzenzellen. Es werden drei Organellen unterschieden, und zwar die Leukoplasten (Stärketräger), die Chromoplasten (Farbstoffträger) und Chloroplasten (Chlorophyllträger).

  • Gib an, aus welchen zellulären Lebewesen Mitochondrien und Chloroplasten entstanden sind.

    Tipps

    Mitochondrien und Chloroplasten gewinnen ihre Energie aus abiotischen Faktoren.

    Lösung

    Die beiden Zellorganellen Mitochondrien und Chloroplasten gewinnen ihre Energie aus abiotischen Faktoren. So sind Mitochondrien vermutlich aus aeroben Prokaryoten entstanden, das bedeutet, ihre Abläufe sind an das Vorhandensein von Sauerstoff gebunden. Die Chloroplasten sind aus den fototrophen Prokaryoten (Fotosynthese betreibenden Prokaryoten) entstanden.

  • Vergleiche die Rolle der Glucose im Stoffwechsel der Chloroplasten und Mitochondrien.

    Tipps

    Die Funktion der Mitochondrien liegt in der Energieversorgung. Sie werden daher auch als Kraftwerk der Zelle bezeichnet.

    Ursache für die grüne Farbe von Pflanzen sind die Chloroplasten.

    Lösung

    Die Aufgabe der Mitochondrien liegt in der Energieversorgung der Zellen. In ihnen findet die Zellatmung statt. Dabei wird Glucose durch Oxidation zu Kohlenstoffdioxid und Wasser abgebaut. Die dabei freiwerdende Energie wird von Enzymen genutzt, um in den Mitochondrien aus ADP und Phosphat ATP herzustellen. Die aerobe Oxidation wird eingeteilt in Glykolyse, Citratzyklus und Atmungskette.

    In den Chloroplasten läuft die Fotosynthese ab. Hierbei wird mithilfe von Sonnenlicht aus Kohlenstoffdioxid und Wasser Glucose und Sauerstoff gebildet.

  • Definiere die Endosymbiontentheorie.

    Tipps

    Die Wirtszelle und Bakterienzelle ziehen beide einen Nutzen aus ihrer Gemeinschaft.

    Lösung

    Bereits Ende des 19. Jahrhunderts machten Forscher die Entdeckung, dass sich Plastiden und Mitochondrien unabhängig vom Zellzyklus durch Zellteilung vermehren. Der Biologe Altmann stellte daraufhin eine Hypothese auf, dass diese Organellen von freilebenden Einzellern abstammen. Daraus entwickelte sich die Endosymbiontentheorie. Diese Theorie geht davon aus, dass große organellfreie Prokaryoten bakterienähnliche Organismen aufnahmen und diese nicht verdauten. Die Aufnahme von Stoffen in eine Zelle durch Einschluss bezeichnet man als Endocytose bzw. Phagocytose. Die Wirtszelle und Bakterienzelle gehen eine Symbiose ein.

  • Erkläre den Stofftransport durch die Membran.

    Tipps

    Ein aktiver Transport ist von Stoffwechselenergie abhängig und kann nur unter Verbrauch von ATP ablaufen.

    Lösung

    Je nach Richtung unterscheiden wir beim Zelltransport zwei unterschiedlichen Varianten.

    • Bei der Exocytose handelt es sich um einen Transport aus der Zelle heraus.
    • Bei der Endocytose werden Stoffe in die Zelle aufgenommen. Dieser Vorgang wird bei der Erklärung der Endosymbiontentheorie verwendet.
    Bei beiden Transportwegen wird ATP verbraucht, sie zählen somit zum aktiven Transport.

  • Bestimme, welche Aussagen für die Endosymbiontentheorie sprechen.

    Tipps

    Die Vorläufer von Mitochondrien und Chloroplasten gelangten durch Phagocytose in die Wirtszelle und wurden nicht verdaut.

    Die Prokaryoten-DNA unterscheidet sich von der Wirtszellen-DNA.

    Lösung

    Für die Endosymbiontentheorie spricht:

    • Die Doppelmembran: Die Vorläufer von Mitochondrien und Chloroplasten gelangen durch Phagocytose in die Wirtszelle. Daraus ergibt sich, dass die Organellen von zwei Membranen (Doppelmembran) umgeben sind. Die äußere Zellmembran entspricht der der Wirtszelle, die innere entspricht der Zellmembran des Prokaryoten.
    • Plastiden und Mitochondrien besitzen ihre eigene DNA
    • Plastiden und Mitochondrien haben ähnliche Merkmale wie heute lebende Prokaryoten, zum Beispiel bezüglich der Größe.