Поділитися:
Характеристика еукаріотичних клітин, типи, частини, метаболізм
The еукаріотичні клітини є структурними компонентами широкої лінійки організмів, що характеризуються наявністю клітин з ядром, обмеженим мембраною і мають набір органел.
Серед найвідоміших органел еукаріот ми маємо мітохондрії, відповідальні за клітинне дихання та інші шляхи, пов'язані з генерацією енергії та хлоропластами, які зустрічаються в рослинах і відповідають за процес фотосинтезу..
Крім того, існують інші структури, обмежені мембранами, такими як апарат Гольджі, ендоплазматичний ретикулум, вакуолі, лізосоми, пероксисоми, серед інших, які є унікальними для еукаріотів..
Організми, що входять до складу еукаріотів, досить гетерогенні, як за розміром, так і за морфологією. Група складається з одноклітинних найпростіших і мікроскопічних дріжджів до рослин і великих тварин, що населяють глибоке море.
Еукаріоти диференціюються від прокаріотів переважно за рахунок присутності ядра і інших внутрішніх органел, крім того, що мають високу організацію генетичного матеріалу. Можна сказати, що еукаріоти набагато складніші в різних аспектах, як структурні, так і функціональні.
Індекс
- 1 Загальна характеристика
- 2 частини (органели)
- 2.1 Ядро
- 2.2 Мітохондрії
- 2.3 Хлоропласти
- 2.4 Ендоплазматичний ретикулум
- 2.5 Апарат Гольджі
- 3 Еукаріотичні організми
- 3.1
- 3.2 Рослини
- 3.3 Гриби
- 3.4 Тварини
- 4 Типи еукаріотичних клітин
- 4.1 Нейрони
- 4.2 М'язові клітини
- 4.3 Клітини хряща
- 4.4 Клітини крові
- 5 Метаболізм
- 6 Відмінності з прокаріотів
- 6.1 Розмір
- 6.2 Наявність органел
- 6.3 Ядро
- 6.4 ДНК
- 6.5 Процеси поділу клітин
- 6.6 Цитоскелет
- 7 Посилання
Загальна характеристика
Найважливішими характеристиками, які визначають еукаріотичну клітину, є: наявність певного ядра з генетичним матеріалом (ДНК) всередині, субклеточние органели, які виконують специфічні завдання, і цитоскелет.
Таким чином, деякі лінії мають особливі характеристики. Наприклад, рослини мають хлоропласти, велику вакуоль і товсту целюлозну стінку. У грибів характерна стіна хітину. Нарешті, клітини тварин мають центріолі.
Аналогічним чином, в межах протестів і грибів є одноклітинні еукаріотичні організми.
Партії (органели)
Однією з відмінних ознак еукаріот є наявність органел або субклітинних відсіків, оточених мембраною. Серед найбільш помітних ми маємо:
Ядро
Ядро є найбільш помітною структурою в еукаріотичних клітинах. Він відокремлюється подвійною пористою ліпідною мембраною, що дозволяє обмінювати речовини між цитоплазмою і ядерним інтер'єром.
Це органела, відповідальна за координацію всіх клітинних процесів, оскільки вона містить всі необхідні інструкції в ДНК, що дозволяє проводити величезну різноманітність процесів.
Ядро не є ідеально сферичною і статичною органеллю з ДНК, що дисперсно розподіляється всередині неї. Це структура вишуканої складності з різними компонентами, такими як ядерна оболонка, хроматин і ядро.
Існують також інші органи всередині ядра, такі як тіла Кахала і тіла ПМЛ (з англійської: проміелоцитарний лейкоз).
Мітохондрії
Мітохондрії - це органели, оточені подвійною мембранною системою, які зустрічаються як у рослин, так і у тварин. Кількість мітохондрій на клітку змінюється залежно від потреб одного: у клітинах з високими енергетичними потребами кількість є відносно більшою..
Метаболічні шляхи, які відбуваються в мітохондріях: цикл лимонної кислоти, електронний транспорт і окисне фосфорилювання, бета-окислення жирних кислот і розпад амінокислот.
Хлоропласти
Хлоропластами є органели, типові для рослин і водоростей, які мають складну мембранну систему. Найбільш важливим є хлорофіл, зелений пігмент, який безпосередньо бере участь у фотосинтезі.
Крім реакцій, пов'язаних з фотосинтезом, хлоропласти можуть генерувати АТФ, синтезувати серед інших амінокислоти, жирні кислоти. Недавні дослідження показали, що цей компартмент пов'язаний з виробництвом речовин проти патогенів.
Подібно мітохондріям, хлоропласти мають свій власний генетичний матеріал у круговій формі. З еволюційної точки зору цей факт є свідченням того, що підтримує теорію можливого ендосимбіотичного процесу, який дав початок мітохондріям і хлоропластам..
Ендоплазматичний ретикулум
Ретикулум являє собою систему мембран, яка продовжується з ядром і що простягається по всій клітці у вигляді лабіринту.
Він ділиться на гладкий ендоплазматичний ретикулум і грубий ендоплазматичний ретикулум, залежно від наявності в ньому рибосом. Грубий ретикулум в основному відповідає за синтез білків - завдяки закріпленим рибосомам. Гладкий, тим часом, пов'язаний з метаболічними шляхами ліпідів
Апарат Гольджі
Вона складається з ряду сплющених дисків, що називаються "Голгіанські цистерни". Це пов'язано з секрецією і модифікацією білків. Він також бере участь у синтезі інших біомолекул, таких як ліпіди і вуглеводи.
Еукаріотичні організми
У 1980 році дослідник Карл Вуз і співавтори зуміли встановити зв'язки між живими істотами за допомогою молекулярних методів. Через низку піонерських експериментів їм вдалося встановити три домени (які також називаються "суперкорольками"), залишивши традиційне бачення п'яти королівств..
За результатами Woese ми можемо класифікувати живі форми землі на три видимі групи: архей, еубактерії та еукарія.
У домені Еукарії знаходяться организми, які ми знаємо як еукаріоти. Ця лінія дуже різноманітна і охоплює ряд організмів, як одноклітинних, так і багатоклітинних..
Одноклітинні
Одноклітинні еукаріоти є надзвичайно складними організмами, оскільки вони повинні володіти всіма типовими функціями еукаріоту в одній клітині. Протозої історично класифікуються як ризоподи, інфузорії, жгутикові і спорозої.
Як приклади, ми маємо еуглени: фотосинтетичні види, здатні рухатися через джгутик.
Існують також війчасті еукаріот, такі як знаменита парамеція, що належить до роду Paramecium. Вони мають типову форму взуття і рухаються завдяки наявності багатьох війок.
У цій групі є також патогенні види людини та інших тварин, такі як гендер Трипаносома. Ця група паразитів характеризується наявністю подовженого тіла і типового джгутика. Вони є причиною хвороби Шагаса (Trypanosoma cruzi) і сплячої хвороби (Trypanosoma brucei).
Стать Plasmodium він є причиною малярії або малярії у людей. Ця хвороба може бути смертельною.
Існують також одноклітинні гриби, але найбільш видатні характеристики цієї групи будуть описані в наступних розділах.
Рослини
Вся надзвичайна складність рослин, яку ми спостерігаємо щодня, належить до еукаріотичної лінії, від трав і трав до комплексів і великих дерев.
Клітини цих індивідуумів характеризуються наявністю клітинної стінки, складеної з целюлози, що надає жорсткості структурі. Крім того, у них є хлоропласти, які містять всі біохімічні елементи, необхідні для протікання фотосинтетичного процесу.
Рослини являють собою групу дуже різноманітних організмів, з складними життєвими циклами, які було б неможливо охопити кількома характеристиками.
Гриби
Термін "гриб" використовується для позначення різних організмів, таких як форми, дріжджі та особи, які здатні виробляти гриби.
Залежно від виду можна відтворювати сексуальний або безстатевий спосіб. Вони в основному характеризуються виробництвом спор: малі латентні структури, які можуть розвиватися, коли умови навколишнього середовища є адекватними.
Можна подумати, що вони схожі на рослини, тому що обидва характеризуються несучим способом життя, тобто вони не рухаються. Однак грибам не вистачає хлоропластів і не володіють ферментативним механізмом, необхідним для здійснення фотосинтезу.
Їх дієта гетеротрофна, як і більшість тварин, тому вони повинні шукати джерело енергії.
Тварини
Тварини являють собою групу з майже мільйона видів, каталогізовані і правильно класифіковані, хоча зоологи вважають, що реальна вартість може досягати 7 або 8 мільйонів. Вони є такою різноманітною групою, як згадані вище.
Вони характеризуються бути гетеротрофними (вони шукають власну їжу) і мають чудову мобільність, що дозволяє їм рухатися. Для цього вони мають ряд різноманітних механізмів руху, які дозволяють їм рухатися по суші, воді і повітрю..
З точки зору морфології, ми виявили неймовірно неоднорідні групи. Хоча ми могли б зробити поділ на безхребетних і хребетних, де особливістю, що відрізняє їх, є наявність хребта і хорди.
В межах безхребетних - порфіра, біс, княжі, нематоди, плоскі хробаки, членистоногі, молюски та голкошкірі. При цьому хребетних включають більш відомі групи, такі як риба, земноводні, рептилії, птахи і ссавці.
Типи еукаріотичних клітин
Існує велика різноманітність еукаріотичних клітин. Хоча можна подумати, що найбільш складні виявляються у тварин і рослин, це неправильно. Найбільша складність спостерігається в протостичних організмах, які повинні мати всі елементи, необхідні для життя, обмежені в межах однієї клітини.
Еволюційний шлях, який призвів до появи багатоклітинних організмів, приніс з собою необхідність розподілу завдань в межах індивіда, відомого як диференціація клітин. Таким чином, кожна клітина відповідає за ряд обмежених дій і має морфологію, що дозволяє їй виконувати.
Після процесу злиття гамети або запліднення отримана зигота піддається ряду наступних поділів клітин, що призведе до утворення більш ніж 250 типів клітин.
У тварин шляхи диференціювання, за якими слідує ембріон, спрямовуються сигналами, які він отримує від навколишнього середовища і значною мірою залежить від положення навколишнього середовища в організмі, що розвивається. Серед найбільш відомих типів клітин ми маємо:
Нейрони
Нейрони або спеціалізовані клітини в провідності нервового імпульсу, що входять до складу нервової системи.
М'язові клітини
Клітини скелетних м'язів, які володіють скоротливими властивостями і вирівняні в мережі ниток. Вони дозволяють типовим рухам тварин, таких як біг або ходьба.
Клітини хряща
Хрящові клітини спеціалізуються на підтримці. З цієї причини вони оточені матрицею, яка представляє колаген.
Клітини крові
Клітинні компоненти крові - це червоні і білі кров'яні клітини і тромбоцити. Перші - дископодібні, не мають ядра, коли вони зрілі і мають функцію транспорту гемоглобіну. Білі клітини крові беруть участь у імунній відповіді і тромбоцитах в процесі згортання крові.
Метаболізм
Еукаріот представляє ряд метаболічних шляхів, таких як гліколіз, шляхи пентозофосфатів, бета-окислення жирних кислот, серед інших, організованих у певні клітинні компартменти. Наприклад, АТФ утворюється в мітохондріях.
Клітини рослин мають характерний метаболізм, оскільки вони мають ферментативні механізми, необхідні для прийняття сонячного світла і отримання органічних сполук. Цей процес є фотосинтезом і перетворює їх в автотрофні організми, які можуть синтезувати енергетичні компоненти, що вимагаються їх метаболізмом..
Рослини мають специфічний шлях, який називається гліоксилатним циклом, який відбувається в гліоксисомі і відповідає за перетворення ліпідів у вуглеводи.
Тварини і гриби характеризуються бути гетеротрофними. Ці лінії не здатні виробляти власну їжу, тому вони повинні активно шукати її і деградувати.
Відмінності з прокаріотів
Вирішальною відмінністю між эукариотическим і прокаріотним є наявність ядра, відокремленого мембраною і визначене в першій групі організмів.
Цей висновок можна досягти, вивчивши етимологію обох термінів: прокаріот виходить з коренів pro що означає "до" і karyon що є ядром; в той час як еукаріотичний відноситься до присутності "істинного ядра" (eu що означає "істина" і karyon що означає ядро
Однак, як відомо, ми знаходимо одноклітинні еукаріоти (тобто весь організм - єдина клітина) Paramecium або дріжджі. Аналогічно, ми знаходимо багатоклітинні еукаріотичні організми (що складаються з більш ніж однієї клітини), як тварини, включаючи людей.
Згідно з викопним записом, можна було зробити висновок, що еукаріоти розвивалися з прокаріотів. Тому логічно припустити, що обидві групи мають схожі характеристики, такі як наявність клітинної мембрани, загальні метаболічні шляхи, серед інших. Найбільш помітні відмінності між обома групами будуть описані нижче:
Розмір
Зазвичай еукаріотичні організми більшого розміру, ніж прокаріот, оскільки вони набагато складніші і мають більше клітинних елементів.
У середньому діаметр прокаріот становить від 1 до 3 мкм, а еукаріотична клітина може бути порядку від 10 до 100 мкм. Хоча існують значні винятки з цього правила.
Наявність органел
У прокаріотних організмах відсутні структури, відмежовані клітинною мембраною. Вони надзвичайно прості і не мають цих внутрішніх органів.
Як правило, єдині мембрани, які володіють прокаріот, є відповідальними за розмежування організму з зовнішнім середовищем (зауважте, що ця мембрана також присутня у еукаріотів).
Ядро
Як зазначалося вище, наявність ядра є ключовим елементом для розрізнення між обома групами. У прокаріотів генетичний матеріал не обмежений будь-яким типом біологічної мембрани.
На противагу цьому, еукаріоти являють собою клітини зі складною внутрішньою структурою і, в залежності від типу клітин, представляють специфічні органели, які детально описані в попередньому розділі. Ці клітини зазвичай представляють єдине ядро з двома копіями кожного гена - як у більшості клітин людини.
У еукаріотів ДНК (дезоксирибонуклеїнова кислота) високо організована на різних рівнях. Ця довга молекула пов'язана з білками, званих гістонами, і ущільнена до такого рівня, що вона здатна входити в маленьке ядро, яке можна спостерігати в певній точці поділу клітини як хромосоми..
Прокаріотів не мають цих складних рівнів організації. Як правило, генетичний матеріал представлений як єдина кругова молекула, яка може прилипати до біомембрани, що оточує клітину.
Однак молекула ДНК не випадково розподілена. Хоча генетичний матеріал не загорнутий у мембрану, він знаходиться в області, званій нуклеоїдами.
Мітохондрії та хлоропласти
У конкретному випадку мітохондрій це клітинні органели, де виявляються білки, необхідні для процесів клітинного дихання. Прокаріот - який повинен містити ці ферменти для окислювальних реакцій - закріплений в плазматичній мембрані.
Крім того, у такому випадку, коли прокаріотичний організм є фотосинтетичним, процес здійснюється в хроматофорах.
Рибосоми
Рибосоми є структурами, відповідальними за переведення РНК-месенджера в білки, що кодує молекула. Вони досить багаті, наприклад, звичайна бактерія, наприклад Escherichia coli, може володіти до 15000 рибосом.
Можна виділити дві одиниці, що утворюють рибосому: мажорну і незначну. Прокаріотична лінія характеризується представленням 70S рибосом, що складається з великої субодиниці 50S і малої 30S субодиниці. Навпаки, у еукаріотів вони складаються з великої субодиниці 60S і невеликої субодиниці 40S.
У прокаріотів рибосоми розсіяні в цитоплазмі. У еукаріотів вони прикріплюються до мембран, як у грубому ендоплазматичному ретикулюмі.
Цитоплазма
Цитоплазма в прокаріотних організмах має переважно зернистий вигляд, завдяки наявності рибосом. У прокаріотів синтез ДНК відбувається в цитоплазмі.
Наявність клітинної стінки
Як прокаріотичні, так і еукаріотичні організми відокремлюються від зовнішнього середовища подвійною біологічною мембраною ліпідної природи. Однак клітинна стінка є структурою, яка оточує клітину і яка є тільки в прокаріотичній лінії, у рослинах і в грибах..
Ця стіна є жорсткою, і найбільш інтуїтивною загальною функцією є захист камери від впливу навколишнього середовища та можливих осмотичних змін. Однак на рівні композиції ця стіна абсолютно відрізняється в цих трьох групах.
Стінка бактерій складається з сполуки, званої пептидоглюканом, що утворює два структурних блоку, пов'язаних зв'язками типу β-1,4: N-ацетил-глюкозамін і N-ацетилмурамінова кислота..
У рослин і грибів - обох еукаріотів - склад стінки теж змінюється. У першій групі знаходиться целюлоза, полімер, утворений повторюваними одиницями цукру глюкози, в той час як гриби мають стінки хітину та інші елементи, такі як глікопротеїни і глюкани. Зауважимо, що не всі гриби мають клітинну стінку.
ДНК
Генетичний матеріал між еукаріотів і прокаріотів змінюється не тільки в способі його ущільнення, але і в його структурі та кількості.
Прокаріоти характеризуються низькими кількостями ДНК, які варіюються від 600 000 пар до 8 мільйонів. Тобто, вони можуть кодувати від 500 до декількох тисяч білків.
Інтрони (послідовності ДНК, які не кодують білки і руйнують гени) присутні в еукаріотів, а не в прокаріотах.
Горизонтальний перенесення генів є значним процесом у прокаріотів, тоді як у еукаріотів він практично відсутній.
Процеси поділу клітин
В обох групах об'єм клітини збільшується до тих пір, поки він не досягне адекватного розміру. Еукаріоти здійснюють поділ складним процесом мітозу, внаслідок чого дві дочірні клітини аналогічного розміру.
Функція мітозу полягає в забезпеченні відповідної кількості хромосом після кожного поділу клітин.
Винятком з цього процесу є поділ клітин дріжджів, особливо роду Saccharomyces, де поділ призводить до генерації дочірньої комірки меншого розміру, оскільки вона формується за допомогою "виступу".
Прокаріотичні клітини не призводять до поділу клітин за рахунок мітозу - властивого наслідку відсутності ядра. У цих організмах поділ відбувається за допомогою бінарного поділу. Таким чином, клітина росте і ділиться на дві рівні частини.
Існують певні елементи, які беруть участь у поділі клітин у еукаріотів, таких як центромери. У випадку прокаріотів немає аналогів цим і лише деякі види бактерій мають мікротрубочки. Розмноження статевого типу поширене у еукаріотів і незвичайне в прокаріотів.
Цитоскелет
Еукаріоти мають дуже складну організацію на рівні цитоскелету. Ця система складається з трьох типів ниток, класифікованих по їх діаметру в мікрофіламентах, проміжних нитках і мікротрубочках. Крім того, існують білки з руховими властивостями, пов'язані з цією системою.
Еукаріоти представляють серію пролонгацій, які дозволяють клітці рухатися в її середовищі. Це джгутики, форма яких нагадує батіг і рух відрізняється у еукаріотів і прокаріотів. Вії коротші і зазвичай присутні у великих кількостях.
Список літератури
- Бірге, Е. А. (2013). Генетика бактерій і бактеріофагів. Springer Science & Business Media.
- Кемпбелл, М. К., і Фаррелл, С. О. (2011). Біохімія.
- Cooper, G. M., & Hausman, R. E. (2000). Клітина: Молекулярний підхід. Sinauer Associates.
- Curtis, H., & Barnes, N.S. (1994). Запрошення до біології. Макміллан.
- Hickman, C.P., Roberts, L.S., Larson, A., Ober, W.C., & Garrison, C. (2001). Інтегровані принципи зоології. McGraw-Hill.
- Карп, Г. (2009). Клітинна і молекулярна біологія: поняття та експерименти. John Wiley & Sons.
- Pontón, J. (2008). Клітинна стінка грибів і механізм дії анідулафунгіну. Ібероам Мікол, 25, 78-82.
- Vellai, T., & Vida, G. (1999). Походження еукаріотів: різниця між прокариотическими і эукариотическими клітинами. Праці Королівського суспільства B: Біологічні науки, 266(1428), 1571-1577.
- Voet, D., & Voet, J.G. (2006). Біохімія. Ed. Panamericana Medical.
- Тиждень, Б. (2012). Мікроби та суспільство Алькамо. Видавництво Jones & Bartlett.