Warum gibt es Doppelmembranen bei einigen Zellorganellen?
Und welche Zellorganellen besitzen eine Doppelmembran
3 Antworten
Endosymbionthentheorie: Bestimmte Organellen waren mal eigenständige Lebewesen, die von größeren Zellen mit Zellkern aufgenommen, aber nicht verdaut wurden. Dabei wurden sie von der Membran, die die größere Zelle umgibt, umgeben.
Mitochondrien und Chloroplasten (Und ähnlich Organellen in Pflanzenzellen) haben eine solche Doppelmembran. Außerdem der Zellkern, auch wenn dessen Membran sich etwas unterscheidet (Kernporen).
Moin,
fangen wir mal mit dem leichteren Teil deiner Frage an:
Doppelmembranen in Eukaryotenzellen haben folgende Organellen:
- der Zellkern,
- das Mitochndrium und
- die Plastiden (also Chloroplast, Chromoplast und Leukoplast)
Soweit, so leicht...
Warum diese Organellen zwei Membranen haben ist schon schwerer zu beantworten. Heutzutage geht man davon aus, dass diese Organellen früher einmal eigenständige Einzeller als Vorfahren hatten. Dann wurden diese Einzeller-Vorläufer in andere Zellen durch einen Vorgang, den man "Endocytose" nennt, aufgenommen.
Bei einer Endocytose umfließt eine Zelle eine kleinere oder ein anderes Teilchen, das aufgenommen werden soll, und schnürt dann seine Membran so ein, dass ein kleines Bläschen (ein Vesikel) entsteht, in dessen Inneren das Augenommene nun im Zellkörper (im Cytoplasma) ist. Normalerweise werden solche aufgenommenen Dinge im Cytoplasma mit Vesikeln verschmolzen, in denen sich Verdauungsenzyme befinden. Das führt dann in der Regel zu einem schnellen Abbau des Inhalts des abgeschnürten Vesikels.
Nun gibt es jedoch eine Hypothese, dass den Vorläufer-Einzellern in grauer Vorzeit genau das irgendwie nicht passiert ist. Aus irgendeinem Grunde wurden diese Einzeller nicht verdaut, sondern von der "Fresszelle" genutzt. So konnten die Vorläufer-Einzeller, aus denen die heute bekannten Chloroplasten entstanden sind, schon damals Fotosynthese betreiben. Die Möglichkeit, die Produktion von Zucker des Chloroplasten-Vorläufers für sich zu nutzen, war für die ursprüngliche "Fresszelle" offenbar vorteilhafter, als das kleine Ding einfach zu verdauen. So soll es (nach dieser Hypothese) dazu gekommen sein, dass sich eine Symbiose zwischen der ehemaligen "Fresszelle" und dem Chloroplasten-Vorläufer entwickelt hat. Die "Fresszelle" konnte nun die Zuckerprodukte des Chloroplasten-Vorläufers für sich nutzen. Dafür bot sie der Vorläuferzelle Schutz vor anderen Fressfeinden und versorgte sie gleichzeitig mit den notwendigen Ausgangsstoffen. Und weil diese Symbiose im Inneren der ehemaligen "Fresszelle" stattfand, nennt man diese Idee Endosymbionten-Hypothese. Diese Hypothese würde schon einmal gut erklären, warum bestimmte Organellen zwei Membranen haben, denn die Vorläufer-Einzeller hatten ja ihre eigene Membran und die zweite Membran entstand durch das Abschnüren des Membranabschnitts der "Fresszelle", die den Vesikel bildete.
Alles schön und gut, aber nun könnte man einwenden, dass die "Fresszelle" doch gar nicht "wissen" konnte, dass eine Symbiose vorteilhafter ist als die Verdauung des aufgenommen Vorläufer-Einzellers. Wie hätte sie "erkennen" können, dass man sich lieber die Dinger auf Halde legen sollte.
Es gibt indes auch gute Gründe, die diese Hypothese stützen. Zum einen ähnelt die äußere Membran in allen Fällen der doppelmembranbesitzenden Organellen in ihrem Aufbau stets der Membran der umgebenden Zelle, während die innere Membran des Organells davon etwas abweicht. Das spräche dafür, dass eine "Fresszelle" mit ihrer speziellen Membran einst einen Vorläufer-Einzeller mit seiner speziellen Membran aufgenommen hat.
Vor allem aber besitzen Mitochondrien und Plastiden eigene DNA-Fragmente, die unabhängig von der DNA des Zellkerns sind! Auch das spricht sehr dafür, dass diese Organellen einmal frei lebende Einzeller-Vorfahren gehabt haben könnten.
Fazit:
Wenn die Endosymbionten-Hypothese zutrifft, dann ließe sich die Doppelmembran der oben genannten Organellen dadurch erklären, dass die äußere Hüllmembran ursprünglich vom Vesikel stammte, der bei der Endocytose abgeschnürt wurde, während die innere Membran einst die Hüllmembran eines Vorläufer-Einzellers war.
LG von der Waterkant
Das kommt daher, das diese Organellen ursprünglich nicht in der Zelle waren, sondern vorher selbstständig "gelebt" haben--> Stichwort Endosymbiontentheorie