MIBI

• Grüne Schwefelbakterien sind phototrophe Mikroorganismen, die eine eigene phylogenetische Entwicklungslinie bilden und zu den ersten Phototrophen auf der Erde zählen

  
• Zellmorphologie


  Beschreibt die Zellform
• Haupttypen der Zellmorphologie

  • Kokken (kugel- oder eiförmig)
  • Stäbchen (zylindrisch)
  • Spirillen (gebogene Stäbchen, spiralförmig)
  • Zellhaufen (Kokken in Ketten, Würfeln, traubenförmig)
  • Spirochäten (stark spiralisiert)
  • Anhänge (schlauch- oder stielförmig)
  • Filamentöse Bakterien (lange, dünne Zellen oder Zellketten)
• Zellmorphologie sagt wenig über die Eigenschaften der Zelle aus, da viele Archaea und Bacteria ähnlich aussehen
• Zellgröße


  Variiert von 0,2 μm bis über 700 μm, die meisten Prokaryoten sind 0,5-4 μm breit und <15 μm lang
• Sehr große Prokaryoten-Zellen wie Epulopiscium ishelsoni können über 600 μm lang sein
• Bedeutung der geringen Zellgröße


  Stoffwechsel verhält sich umgekehrt proportional zum Quadrat der Größe, sehr große Zellen können nicht mehr genug Nährstoffe aufnehmen
• Durchschnittliche Prokaryoten-Zelle (z.B. E. coli) ist ca. 1 x 2 μm groß, deutlich kleiner als eukaryotische Zellen
• Prokaryoten


  Sehr kleine Organismen, meist weniger als 15 μm lang
• Es gibt aber einige sehr große Prokaryoten, wie Epulopiscium ishelsoni, dessen Zellen länger als 600 μm (0,6 Millimeter) sind
• Epulopiscium ishelsoni

  Sehr großer Prokaryot, der mehrere Tausend Kopien des Genoms besitzt
• Thiomargarita namibiensis


  Größter bekannter Prokaryot, kann einen Durchmesser von 750 μm erreichen
• Probleme mit der Nährstoffaufnahme bestimmen letztendlich die oberen Grenzen der Größe prokaryotischer Zellen
• Zellgröße nimmt zu


  Verhältnis von Oberfläche zu Volumen nimmt ab
• Verhältnis von Oberfläche zu Volumen


  Beeinflusst Wachstumsrate, Nährstoffaustausch und Evolution
• Kleine Zellen wachsen im Allgemeinen schneller als große Zellen
• Kleine Zellen können pro Einheit verfügbarer Nährstoffe eine größere Population entwickeln als große Zellen
• Prokaryotische Zellen sind im Allgemeinen in der Lage, schneller zu wachsen und sich weiterzuentwickeln als größere, genetisch diploide Zellen
• Es gibt untere Grenzen der Zellgröße, da ein Mindestvolumen nötig ist, um alle wichtigen Bestandteile einer unabhängigen Zelle unterzubringen
• Viele sehr kleine prokaryotische Zellen mit einem Durchmesser von 0,2 bis 0,4 μm leben in den Ozeanen
• Viele pathogene Bakterien sind sehr klein und haben ausgeprägt "stromlinienförmige" Genome
• Epulopiscium fishelsoni

  Stäbchenförmige Zelle,

  ungefähr 600 μm (0,6 mm) lang und 75 μm breit,

  phylogenetisch mit Clostridium verwandt
• Thiomargarita namibiensis


  Großer Schwefel-Chemolithotropher (Phylum Proteobacteria der Bacteria), derzeit der größte uns bekannte Prokaryot, Durchmesser der Zelle zwischen 400 bis 750 μm
• Mit zunehmender Zellgröße nimmt das Verhältnis Oberfläche zu Volumen ab
• Cytoplasmamembran

  Dünne Barriere, die die Zelle umgibt und das Cytoplasma von der Umgebung der Zelle trennt
• Phospholipiddoppelschicht


  Allgemeine Struktur der Cytoplasmamembran

  
• Phospholipide


  Enthalten hydrophobe (Fettsäuren) und hydrophile (Glycerinphosphat) Bestandteile, kommen in vielen verschiedenen chemischen Formen vor
• Einheitsmembran


  Erscheint unter dem Elektronenmikroskop als zwei dunkle Linien, die durch eine helle Region getrennt sind
• Integrale Membranproteine


  Fest in die Membran eingebettet

  
• Periphere Membranproteine


  Nicht in die Membran eingebettet, aber fest mit der Membranoberfläche verbunden

  
• Membranproteine sind in Gruppen angeordnet, damit interagierende Proteine nebeneinander liegen können

  
• Archaeelle Lipide


  Enthalten Etherbindungen zwischen Glycerin und hydrophoben Seitenketten, keine echten Fettsäureketten
• Archaeelle Cytoplasmamembran


  Besteht aus Glycerindiethern oder Diglycerintetraethern, keine Lipiddoppelschicht sondern Lipidmonoschicht
• Lipidmonoschichten sind gegenüber hohen Temperaturen extrem widerstandsfähig und daher bei Hyperthermophilen weitverbreitet
• Die hydrophobe Natur der Cytoplasmamembran macht sie zu einer engmaschigen Diffusionsgrenze für Substanzen im Cytoplasma
• Wasser kann die Cytoplasmamembran ungehindert in beide Richtungen durchqueren
• Aquaporine beschleunigen die Bewegung von Wasser durch die Membran
• Cytoplasmamembran


  Permeabilitätsbarriere, die das Innere vom Äußeren der Zelle trennt
• Das Cytoplasma ist eine Lösung aus Salzen, Zuckern, Aminosäuren, Nucleotiden und einer Vielzahl anderer Substanzen
• Aquaporine


  Transportproteine, die die Bewegung des Wassers durch die Membran beträchtlich beschleunigen