EUKARIOTŲ LĄSTELĖS: SAVYBĖS, TIPAI, DALYS, METABOLIZMAS - BIOLOGIJA - 2025

Kad eukariotinės ląstelės yra konstrukciniai elementai, plačios linijos organizmų besiskirianti ląsteles su šerdies, kurios ribas žymi membranos ir turintys skiriamąją organoidus rinkinį.

Tarp ryškiausių eukariotų organelių yra mitochondrijos, atsakingos už ląstelių kvėpavimą ir kitus energijos generavimo būdus, ir chloroplastai, randami augaluose ir atsakingi už fotosintezės procesą.

Gyvūnų eukariotų ląstelė. Šaltinis: Nikol valentina romero ruiz, iš „Wikimedia Commons“

Be to, yra ir kitų membranų ribojamų struktūrų, tokių kaip Golgi aparatas, endoplazminis retikulumas, vakuolės, lizosomos, peroksisomos, be kita ko, būdingos tik eukariotams.

Organizmai, kurie yra eukariotų dalis, yra gana nevienalytis tiek dydžio, tiek morfologijos atžvilgiu. Grupė svyruoja nuo vienaląsčių pirmuonių ir mikroskopinių mielių iki augalų ir didelių gyvūnų, gyvenančių gilumoje.

Eukariotai nuo prokariotų skiriasi daugiausia tuo, kad juose yra branduolys ir kiti vidiniai organeliai, be to, jie turi didelę genetinės medžiagos organizaciją. Galima sakyti, kad eukariotai yra daug sudėtingesni skirtingais aspektais, tiek struktūriniais, tiek funkciniais.

Bendrosios savybės

Svarbiausios eukariotinę ląstelę apibūdinančios savybės: apibrėžto branduolio, kurio viduje yra genetinė medžiaga (DNR), buvimas, tarpląsteliniai organelės, atliekančios specifines užduotis, ir citoskeletas.

Taigi kai kurios giminės pasižymi ypatingomis savybėmis. Pavyzdžiui, augalai turi chloroplastus, didelę vakuolę ir storą celiuliozės sienelę. Grybams būdinga chitino siena. Galiausiai gyvūnų ląstelės turi centrioles.

Panašiai yra eukariotiniai vienaląsčiai organizmai protistų ir grybelių tarpe.

Dalys (organelės)

Viena iš skiriamųjų eukariotų savybių yra organelių ar tarpląstelinių skyrių, apsuptų membrana, buvimas. Tarp labiausiai pastebimų turime:

Core

Eukariotų žmogaus ląstelių vaizdavimas. Galite pamatyti šerdį

Branduolys yra ryškiausiai matoma eukariotų ląstelių struktūra. Jį riboja dviguba porėta lipidų membrana, leidžianti keistis medžiagomis tarp citoplazmos ir branduolio vidaus.

Tai organelė, atsakinga už visų ląstelių procesų koordinavimą, nes DNR yra visos reikalingos instrukcijos, leidžiančios atlikti begalę procesų.

Branduolys nėra tobulai sferinis ir statinis organelis, kurio DNR atsitiktinai pasklidusi jame. Tai nepaprasto sudėtingumo struktūra, susidedanti iš skirtingų komponentų, tokių kaip: branduolinis apvalkalas, chromatinas ir branduolys.

Branduolio viduje yra ir kitų kūnų, tokių kaip Cajal ir PML kūnai (promielocitinė leukemija).

Mitochondrijos

Mitochondrijos

Mitochondrijos yra organelės, apsuptos dvigubos membranos sistemos ir aptinkamos tiek augaluose, tiek gyvūnuose. Mitochondrijų skaičius ląstelėje kinta priklausomai nuo jos poreikių: ląstelėse, kuriose reikalingas didelis energijos poreikis, jų skaičius yra palyginti didesnis.

Mitochondrijose vykstantys metaboliniai keliai yra šie: citrinų rūgšties ciklas, elektronų pernešimas ir oksidacinis fosforilinimas, riebalų rūgščių beta oksidacija ir aminorūgščių suskaidymas.

Chloroplastai

Chloroplastas

Chloroplastai yra tipiškos augalų ir dumblių organelės, turinčios sudėtingas membranų sistemas. Svarbiausia sudedamoji dalis yra chlorofilas - žalias pigmentas, tiesiogiai dalyvaujantis fotosintezėje.

Be reakcijų, susijusių su fotosinteze, chloroplastai gali generuoti ATP, sintetinti amino rūgštis, riebalų rūgštis ir kt. Naujausi tyrimai parodė, kad šis skyrius yra susijęs su medžiagų, gaminančių prieš patogenus, gamyba.

Kaip ir mitochondrijos, chloroplastai turi savo genetinę medžiagą, apvalią formą. Evoliucijos požiūriu šis faktas yra įrodymas, patvirtinantis galimo endosimbiotinio proceso, sukėlusio mitochondrijas ir chloroplastus, teoriją.

Endoplazminis Tinklelis

Endoplazminis Tinklelis

Retikulumas yra membranų sistema, tęsianti branduolį ir besitęsianti visoje ląstelėje labirinto pavidalu.

Atsižvelgiant į ribosomų buvimą jame, jis yra padalintas į lygų endoplazminį retikulį ir grubų endoplazminį retikulumą. Šiurkštus retikulumas pirmiausia yra atsakingas už baltymų sintezę - dėka tvirtinamų ribosomų. Savo ruožtu sklandumas yra susijęs su lipidų metabolizmo keliais

Goldžio kompleksas

Jį sudaro išlygintų diskų serija, vadinama „Golgian cisterns“. Tai susiję su baltymų sekrecija ir modifikavimu. Jis taip pat dalyvauja kitų biomolekulių, tokių kaip lipidai ir angliavandeniai, sintezėje.

Eukariotiniai organizmai

1980 m. Tyrėjui Carlui Woese'ui ir bendradarbiams pavyko užmegzti ryšius tarp gyvų būtybių naudojant molekulinius metodus. Atlikdami novatoriškus eksperimentus, jiems pavyko sukurti tris sritis (dar vadinamas „super sferomis“), paliekančias tradicinį penkių sričių vaizdą.

Remiantis Woese'o rezultatais, gyvas žemės formas galime suskirstyti į tris pastebimas grupes: Archaea, Eubacteria ir Eukarya.

Eukarya srityje yra organizmai, kuriuos mes žinome kaip eukariotus. Ši kilmė yra labai įvairi ir apima daugybę vienaląsčių ir daugialąsčių organizmų.

Vienaląsčiai

Vienaląsteliai eukariotai yra ypač sudėtingi organizmai, nes vienoje ląstelėje jie turi visas tipines eukariotų funkcijas. Pirmieji pirmuonys klasifikuojami kaip šakniastiebiai, šilkmedžiai, žiogeliai ir sporozojai.

Kaip ryškiausius pavyzdžius turime eugleną: fotosintetines rūšis, galinčias judėti per žiedkočius.

Taip pat yra žiedinių eukariotų, tokių kaip garsioji parameciacija, priklausanti Paramecium genčiai. Jos turi tipišką šlepetės formą ir juda dėl daugybės blakstienų.

Šioje grupėje taip pat yra patogeninių žmonių ir kitų gyvūnų rūšių, tokių kaip Trypanosoma gentis. Šiai parazitų grupei būdingas pailgas kūnas ir tipiškas žiedinis žievelis. Jie yra Chagos ligos (Trypanosoma cruzi) ir miego ligos (Trypanosoma brucei) priežastis.

Plasmodium gentis yra sukėlėjas, sukeliantis maliariją ar maliariją žmonėms. Ši liga gali būti mirtina.

Taip pat yra vienaląsčių grybelių, tačiau ryškiausios šios grupės savybės bus aprašytos vėlesniuose skyriuose.

Augalai

Visas didelis augalų, kuriuos mes stebime kasdien, sudėtingumas priklauso eukariotinei linijai - nuo žolių ir žolių iki sudėtingų ir didelių medžių.

Šių asmenų ląstelėms būdinga tai, kad ląstelių sienelę sudaro celiuliozė, kuri struktūrai suteikia tvirtumo. Be to, jie turi chloroplastus, kuriuose yra visi biocheminiai elementai, reikalingi fotosintezės procesui vykti.

Augalai yra labai įvairios organizmų grupės, turinčios sudėtingą gyvenimo ciklą, kurio neįmanoma apibūdinti tik keliomis savybėmis.

Grybai

Terminas „grybelis“ vartojamas žymėti įvairius organizmus, tokius kaip pelėsiai, mielės ir individai, galintys gaminti grybus.

Priklausomai nuo rūšies, jie gali daugintis lytiškai ar aseksualiai. Joms daugiausia būdinga sporų gamyba: mažos latentinės struktūros, kurios gali išsivystyti esant tinkamoms aplinkos sąlygoms.

Galite pamanyti, kad jie yra panašūs į augalus, nes abiems būdingas sėslus gyvenimo būdas, tai yra, jie nejuda. Tačiau grybams trūksta chloroplastų ir jie neturi būtinos fermentinės mašinos fotosintezei vykdyti.

Jų, kaip ir daugelio gyvūnų, šėrimo būdas yra heterotrofinis, todėl jie turi ieškoti energijos šaltinio.

Gyvūnai

Gyvūnai atstovauja grupei, kurią sudaro beveik milijonas teisingai katalogizuotų ir klasifikuotų rūšių, nors zoologų vertinimu tikroji vertė galėtų būti artimesnė 7 ar 8 milijonams. Jie yra tokia pati grupė, kaip ir minėta aukščiau.

Jie pasižymi heterotrofiškumu (jie patys ieško maisto) ir pasižymi nepaprastu judumu, leidžiančiu jiems judėti. Šiai užduočiai atlikti jie turi daugybę įvairių judėjimo mechanizmų, leidžiančių judėti sausuma, vandeniu ir oru.

Kalbant apie jų morfologiją, mes randame neįtikėtinai nevienalyčių grupių. Nors galėtume suskirstyti į bestuburius ir stuburinius, kur juos išskirianti savybė yra stuburo ir notochordo buvimas.

Bestuburių organizme yra pelynai, cnidarijos, anelidai, nematodai, plokščiosios kirmėlės, nariuotakojai, moliuskai ir dygiaodžiai. Nors stuburiniams gyvūnams priklauso labiau žinomos grupės, tokios kaip žuvys, varliagyviai, ropliai, paukščiai ir žinduoliai.

Eukariotų ląstelių tipai

Eukariotų ląstelės yra labai įvairios. Nors galite manyti, kad sudėtingiausi yra gyvūnai ir augalai, tai neteisinga. Didžiausias sudėtingumas stebimas organizmuose protistais, kurie turi visus elementus, reikalingus gyvenimui, esančius vienoje ląstelėje.

Evoliucijos kelias, kuris paskatino daugialąsčių organizmų atsiradimą, atnešė poreikį paskirstyti užduotis individo viduje, kuris yra žinomas kaip ląstelių diferenciacija. Taigi kiekviena ląstelė yra atsakinga už ribotos veiklos seriją ir turi morfologiją, leidžiančią jai jas atlikti.

Vykstant lytinių ląstelių suliejimo ar apvaisinimo procesui, gautas zigotas patiria daugybę vėlesnių ląstelių dalijimųsi, dėl kurių susidaro daugiau nei 250 ląstelių tipų.

Gyvūnams embriono diferenciacijos keliai nukreipiami signalais, kuriuos jis gauna iš aplinkos, ir labai priklauso nuo jo padėties besivystančiame organizme. Tarp žinomiausių ląstelių tipų, kuriuos turime:

Neuronai

Nervai ar ląstelės, kurių specializacija yra nervinio impulso laidumas, kurie yra nervų sistemos dalis.

Raumenų ląstelės

Skeleto raumenų ląstelės, pasižyminčios sutraukiamomis savybėmis ir išlygintos gijų tinkle. Tai leidžia tipiškai judėti gyvūnus, pavyzdžiui, bėgioti ar vaikščioti.

Kremzlės ląstelės

Kremzlės ląstelės specializuojasi palaikyme. Dėl šios priežasties juos supa matrica, kurioje yra kolageno.

Kraujo ląstelės

Ląsteliniai kraujo komponentai yra raudonieji ir balti kraujo kūneliai bei trombocitai. Pirmieji yra disko formos, subrendę neturi branduolio ir turi hemoglobino pernešimo funkciją. Baltieji kraujo kūneliai dalyvauja imuniniame atsake, o trombocitai - kraujo krešėjimo procese.

Metabolizmas

Eukariotuose yra daugybė medžiagų apykaitos būdų, tokių kaip glikolizė, pentozės fosfato keliai, riebalų rūgščių beta oksidacija, organizuota konkrečiuose ląstelių skyriuose. Pavyzdžiui, ATP susidaro mitochondrijose.

Augalų ląstelės metabolizuojamos būdingu būdu, nes jos turi fermentinį mechanizmą, būtiną saulės spinduliams įgauti ir organiniams junginiams gaminti. Šis procesas yra fotosintezė ir paverčia juos autotrofiniais organizmais, galinčiais sintetinti energetinius komponentus, kurių reikia jų metabolizmui.

Augalai turi specifinį kelią, vadinamą glioksilato ciklu, kuris vyksta glikoksizomoje ir yra atsakingas už lipidų pavertimą angliavandeniais.

Gyvūnams ir grybeliams būdingi heterotrofai. Šios linijos nesugeba gaminti savo maisto, todėl turi jo aktyviai ieškoti ir žeminti.

Skirtumai tarp prokariotų

Esminis skirtumas tarp eukarioto ir prokarioto yra branduolys, apribotas membrana ir apibrėžtas pirmoje organizmų grupėje.

Šią išvadą galime pasiekti išnagrinėję abiejų terminų etimologiją: prokariotas kilęs iš šaknų pro, reiškiančio „prieš“, ir kariono, kuris yra branduolys; tuo tarpu eukariotas nurodo „tikrojo branduolio“ buvimą (eu reiškia „tikrasis“ ir „karionas“ reiškia branduolį)

Tačiau randame vienaląsčių eukariotų (tai yra, visas organizmas yra viena ląstelė), tokių kaip gerai žinomas „Paramecium“ arba mielės. Tokiu pat būdu mes randame daugialąsčius eukariotinius organizmus (sudarytus iš daugiau nei vienos ląstelės), pavyzdžiui, gyvūnus, įskaitant žmones.

Remiantis iškasenos įrašu, buvo galima padaryti išvadą, kad eukariotai išsivystė iš prokariotų. Todėl logiška manyti, kad abi grupės turi panašias savybes, tokias kaip ląstelės membranos buvimas, bendri metaboliniai keliai, be kita ko. Labiausiai pastebimi dviejų grupių skirtumai bus aprašyti toliau:

Šaltinis: Autorius nepateikė jokių mašininio skaitymo galimybių. Daroma prielaida, kad „Mortadelo2005“ (remiantis autorių teisių paraiškomis). , per „Wikimedia Commons“

Dydis

Eukariotų organizmai paprastai būna didesnio dydžio nei prokariotai, nes jie yra daug sudėtingesni ir turi daugiau ląstelių elementų.

Vidutiniškai prokarioto skersmuo yra nuo 1 iki 3 μm, o eukariotų ląstelė gali būti nuo 10 iki 100 μm. Nors yra ir reikšmingų šios taisyklės išimčių.

Organelių buvimas

Prokariotų organizmuose nėra struktūrų, kurias riboja ląstelės membrana. Tai yra nepaprastai paprasta ir jiems trūksta šių vidinių kūnų.

Paprastai vienintelės membranos, kurias turi prokariotai, yra atsakingos už organizmo atsiribojimą nuo išorinės aplinkos (atkreipkite dėmesį, kad ši membrana yra ir eukariotuose).

Core

Kaip minėta aukščiau, branduolio buvimas yra pagrindinis elementas, leidžiantis atskirti abi grupes. Prokariotuose genetinę medžiagą nevaržo jokia biologinė membrana.

Priešingai, eukariotai yra ląstelės, turinčios sudėtingą vidinę struktūrą, ir, atsižvelgiant į ląstelės tipą, joms būdingos organelės, kurios buvo išsamiai aprašytos ankstesniame skyriuje. Šios ląstelės paprastai turi vieną branduolį su dviem kiekvieno geno kopijomis - kaip ir daugelyje žmogaus ląstelių.

Eukariotuose DNR (dezoksiribonukleorūgštys) yra labai organizuotos skirtingais lygmenimis. Ši ilga molekulė asocijuojasi su baltymais, vadinamais histonais, ir yra sutankinama iki tokio lygio, kad sugeba patekti į mažą branduolį, kurį galima pastebėti tam tikrame ląstelių dalijimosi taške kaip chromosomas.

Prokariotai neturi tokio modernaus organizavimo lygio. Paprastai genetinė medžiaga atsiranda kaip viena apvali molekulė, galinti prilipti prie ląstelę supančios biomembranos.

Tačiau DNR molekulė nėra paskirstyta atsitiktine tvarka. Nors genetinė medžiaga nėra įvyniota į membraną, ji yra regione, vadinamame nukleoidu.

Mitochondrijos ir chloroplastai

Konkrečiu mitochondrijų atveju tai yra ląstelių organelės, kuriose randami baltymai, reikalingi ląstelių kvėpavimo procesams. Prokariotai, kuriuose turi būti šie fermentai oksidacinėms reakcijoms, yra įtvirtinami plazmos membranoje.

Taip pat tokiu atveju, kai prokariotinis organizmas yra fotosintetinis, procesas vyksta chromatoporuose.

Ribosomos

Ribosomos yra struktūros, atsakingos už pasiuntinės RNR transliaciją į baltymus, kuriuos koduoja molekulė. Jų yra gana gausu, pavyzdžiui, įprasta bakterija, tokia kaip Escherichia coli, gali turėti iki 15 000 ribosomų.

Galima atskirti du vienetus, sudarančius ribosomą: didįjį ir mažąjį. Prokariotinei linijai būdingos 70S ribosomos, sudarytos iš didžiojo 50S subvieneto ir mažojo 30S subvieneto. Priešingai, eukariotuose juos sudaro didelis 60S ir mažas 40S subvienetas.

Prokariotuose ribosomos išsisklaido visoje citoplazmoje. Būdami eukariotuose, jie tvirtinami prie membranų, kaip ir šiurkščiame endoplazminiame retikulume.

Citoplazma

Prokariotinių organizmų citoplazma dažniausiai būna granuliuota, nes yra ribosomų. Prokariotuose DNR sintezė vyksta citoplazmoje.

Ląstelės sienos buvimas

Prokariotinius ir eukariotinius organizmus nuo išorinės aplinkos skiria dviguba lipidinė biologinė membrana. Tačiau ląstelės siena yra struktūra, apjuosianti ląstelę ir esanti tik prokariotų linijoje, augaluose ir grybuose.

Ši siena yra tvirta, o pati intuityviausia funkcija yra apsaugoti ląstelę nuo aplinkos streso ir galimų osmosinių pokyčių. Tačiau kompozicijos lygmeniu ši siena šiose trijose grupėse yra visiškai kitokia.

Bakterijų sienelę sudaro junginys, vadinamas peptidoglikanu, sudarytas iš dviejų struktūrinių blokų, sujungtų β-1,4 tipo jungtimis: N-acetilgliukozamino ir N-acetilmuramino rūgšties.

Augaluose ir grybuose - abiejuose eukariotuose - sienos sudėtis taip pat skiriasi. Pirmoji grupė yra sudaryta iš celiuliozės, polimero, suformuoto pakartojant cukraus gliukozės vienetus, o grybeliai turi chitino sienas ir kitus elementus, tokius kaip glikoproteinai ir glikanai. Atminkite, kad ne visi grybai turi ląstelės sienelę.

DNR

Tarp eukariotų ir prokariotų genetinė medžiaga skiriasi ne tik tankiu būdu, bet ir struktūra bei kiekiu.

Prokariotams būdingas mažas DNR kiekis - nuo 600 000 bazinių porų iki 8 milijonų. Tai yra, jie gali koduoti nuo 500 iki kelių tūkstančių baltymų.

Intronai (DNR sekos, kurios nekoduoja baltymų ir ardo genus) yra eukariotuose, o ne prokariotuose.

Horizontalusis genų perkėlimas yra reikšmingas procesas prokariotuose, o eukariotuose jo praktiškai nėra.

Ląstelių dalijimosi procesai

Abiejose grupėse ląstelių tūris didėja, kol pasiekia reikiamą dydį. Eukariotai dalijasi sudėtingu mitozės procesu, kurio metu susidaro dvi panašaus dydžio dukterinės ląstelės.

Mitozės funkcija yra užtikrinti tinkamą chromosomų skaičių po kiekvieno ląstelių dalijimo.

Šio proceso išimtis yra mielių, ypač Saccharomyces genties, ląstelių dalijimasis, kai dėl dalijimosi susidaro mažesnė dukterinė ląstelė, nes ji susidaro „išsipūtimo“ būdu.

Prokariotinės ląstelės neatlieka mitozės ląstelių dalijimosi - būdingos branduolio trūkumo pasekmės. Šiuose organizmuose pasiskirstymas vyksta dvejetainiu padalijimu. Taigi ląstelė auga ir dalijasi į dvi lygias dalis.

Yra tam tikri elementai, kurie dalyvauja ląstelių dalijimosi eukariotuose, pavyzdžiui, centromerai. Prokariotų atveju jų analogų nėra ir tik kelios rūšių bakterijos turi mikrotubules. Lytinio tipo dauginimasis yra paplitęs eukariotuose, retas - prokariotuose.

Citoskeletas

Eukariotų organizmas citoskeleto lygiu yra labai sudėtingas. Ši sistema sudaryta iš trijų rūšių gijų, suskirstytų pagal jų skersmenį į mikrofilamentus, tarpinius siūlus ir mikrotubules. Be to, yra baltymų, turinčių motorinių savybių, susijusių su šia sistema.

Eukariotuose yra daugybė procesų, kurie leidžia ląstelei judėti savo aplinkoje. Tai yra žvyneliai, kurių forma primena botagą, o judesys skiriasi eukariotuose ir prokariotuose. Cilia yra trumpesnė ir paprastai būna daug.

Nuorodos

1. Birge, EA (2013). Bakterijų ir bakteriofagų genetika. „Springer“ mokslo ir verslo žiniasklaida.
2. Campbell, MK, ir Farrell, SO (2011). Biochemija.
3. Cooperis, GM ir Hausmanas, RE (2000). Ląstelė: molekulinis požiūris. „Sinauer Associates“.
4. Curtis, H., & Barnes, NS (1994). Kvietimas į biologiją. Macmillanas.
5. Hickman, CP, Roberts, LS, Larson, A., Ober, WC, & Garrison, C. (2001). Integruoti zoologijos principai. „McGraw“ - kalva.
6. Karp, G. (2009). Ląstelių ir molekulių biologija: sąvokos ir eksperimentai. Johnas Wiley ir sūnūs.
7. Pontón, J. (2008). Grybelių ląstelių siena ir anidulafungino veikimo mechanizmas. Iberoam Micol, 25, 78–82.
8. Vellai, T., ir Vida, G. (1999). Eukariotų kilmė: skirtumas tarp prokariotų ir eukariotų ląstelių. Karališkosios draugijos leidiniai B: Biologijos mokslai, 266 (1428), 1571–1577.
9. Voet, D., & Voet, JG (2006). Biochemija. Panamerican Medical Ed.
10. Savaitės, B. (2012). Alcamo mikrobai ir visuomenė. „Jones & Bartlett Publishers“.