ЕУКАРИОТНА КЛЕТКА: ХАРАКТЕРИСТИКИ, ВИДОВЕ, ЧАСТИ, МЕТАБОЛИЗЪМ - БИОЛОГИЯ - 2025

В еукариотни клетки са структурни компоненти на широка гама от организми, характеризиращи се с клетки с ядро, ограничена от мембрана и с набор от органели.

Сред най-известните органели на еукариоти имаме митохондриите, отговорни за клетъчното дишане и други пътища, свързани с генерирането на енергия и хлоропласти, намиращи се в растенията и отговорни за фотосинтетичния процес.

Еукариотна клетка от животни. Източник: От Nikol valentina romero ruiz, от Wikimedia Commons

Освен това има и други структури, ограничени от мембрани като апарата на Голджи, ендоплазменият ретикулум, вакуолите, лизозомите, пероксизомите, между другото, които са уникални за еукариотите.

Организмите, които са част от еукариотите, са доста разнородни, както по размер, така и по морфология. Групата варира от едноклетъчни протозои и микроскопични дрожди до растения и големи животни, които обитават дълбокото море.

Еукариотите се различават от прокариотите главно по наличието на ядрото и другите вътрешни органели, освен че имат висока организация на генетичен материал. Може да се каже, че еукариотите са много по-сложни в различни аспекти, както структурни, така и функционални.

Основни характеристики

Най-важните характеристики, които определят еукариотната клетка, са: наличието на определено ядро ​​с генетичния материал (ДНК) вътре, субклетъчните органели, които изпълняват специфични задачи, и цитоскелета.

По този начин някои родове имат специални характеристики. Например растенията имат хлоропласти, голяма вакуола и дебела стена от целулоза. При гъбичките хитиновата стена е характерна. И накрая, животинските клетки имат центриоли.

По подобен начин има еукариотични едноклетъчни организми в рамките на протисти и гъбички.

Части (органели)

Една от отличителните характеристики на еукариотите е наличието на органели или субклетъчни отделения, заобиколени от мембрана. Сред най-забележимите, които имаме:

сърцевина

Еукариотично представяне на човешки клетки. Можете да видите сърцевината

Ядрото е най-забележимата структура в еукариотните клетки. Ограничена е от двойна пореста липидна мембрана, която позволява обмен на вещества между цитоплазмата и ядрената вътрешност.

Това е органелата, която отговаря за координирането на всички клетъчни процеси, тъй като съдържа всички необходими инструкции в ДНК, което позволява да се извърши огромно разнообразие от процеси.

Ядрото не е перфектно сферична и статична органела с ДНК, произволно разпределена вътре в нея. Това е структура с изключителна сложност с различни компоненти като: ядрената обвивка, хроматина и нуклеола.

Има и други тела вътре в ядрото, като телата на Cajal и телата на PML (промиелоцитна левкемия).

Митохондриите

Митохондриите

Митохондриите са органели, заобиколени от двойна мембранна система и се срещат както в растенията, така и при животните. Броят на митохондриите на клетка варира в зависимост от нейните нужди: в клетките с високи енергийни нужди броят им е сравнително по-голям.

Метаболитните пътища, които протичат в митохондриите, са: цикълът на лимонената киселина, електронният транспорт и окислителното фосфорилиране, бета-окисляването на мастните киселини и разграждането на аминокиселините.

хлоропласти

хлоропластов

Хлоропластите са типични органели на растения и водорасли, представящи сложни мембранни системи. Най-важната съставка е хлорофилът, зелен пигмент, който участва директно във фотосинтезата.

В допълнение към реакциите, свързани с фотосинтезата, хлоропластите могат да генерират АТФ, синтезират аминокиселини, мастни киселини, наред с други. Последните проучвания показват, че това отделение е свързано с производството на вещества срещу патогени.

Подобно на митохондриите, хлоропластите имат свой генетичен материал, в кръгла форма. От еволюционна гледна точка този факт е доказателство, което подкрепя теорията за възможния ендосимбиотичен процес, породил митохондриите и хлоропластите.

Ендоплазмения ретикулум

Ендоплазмения ретикулум

Ретикулумът е система от мембрани, която продължава с ядрото и се простира в цялата клетка под формата на лабиринт.

Разделя се на гладък ендоплазмен ретикулум и груб ендоплазмен ретикулум, в зависимост от наличието на рибозоми в него. Грубият ретикулум е отговорен предимно за синтеза на протеини - благодарение на закотвените рибозоми. Гладката от своя страна е свързана с метаболитните пътища на липидите

апарат на Голджи

Състои се от серия сплескани дискове, наречени „Голгийски казанчета“. Той е свързан с секрецията и модифицирането на протеини. Той също така участва в синтеза на други биомолекули, като липиди и въглехидрати.

Еукариотни организми

През 1980 г. изследователят Карл Уиз и сътрудниците успяват да установят връзките между живите същества, използвайки молекулярни техники. Чрез поредица от пионерни експерименти те успяха да установят три области (наричани още "супер царства"), оставяйки след себе си традиционния поглед върху петте области.

Според резултатите на Уийз можем да класифицираме живите форми на земята в три очевидни групи: Архея, Евбактерия и Еукария.

В областта Еукария са организмите, които познаваме като еукариоти. Тази линия е широко разнообразна и обхваща редица едноклетъчни и многоклетъчни организми.

едноклетъчен

Едноклетъчните еукариоти са изключително сложни организми, тъй като те трябва да притежават в една клетка всички типични функции на еукариот. Протозоите исторически се класифицират като коренища, реснички, жгутици и спорозои.

Като най-известни примери имаме евглената: фотосинтетични видове, способни да се движат през фланела.

Има и реснички еукариоти, като известната параметрия, принадлежаща към род Paramecium. Те имат типична форма на чехли и се движат благодарение на наличието на множество реснички.

В тази група има и патогенни видове хора и други животни, като родът на Trypanosoma. Тази група паразити се характеризира с това, че има удължено тяло и типичен флагел. Те са причина за болестта на Chagas (Trypanosoma cruzi) и сънна болест (Trypanosoma brucei).

Родът Plasmodium е причинител на малария или малария при хората. Това заболяване може да бъде фатално.

Има и едноклетъчни гъбички, но най-забележителните характеристики на тази група ще бъдат описани в по-късни раздели.

Растения

Цялата голяма сложност на растенията, която наблюдаваме ежедневно, принадлежи към еукариотната линия, от треви и треви до сложни и големи дървета.

Клетките на тези индивиди се характеризират с това, че имат клетъчна стена, съставена от целулоза, която придава твърдост на структурата. В допълнение, те имат хлоропласти, които съдържат всички биохимични елементи, необходими за протичането на фотосинтетичния процес.

Растенията представляват силно разнообразна група от организми, със сложни жизнени цикли, които биха били невъзможни да обхванат само с няколко характеристики.

гъби

Терминът "гъбички" се използва за обозначаване на различни организми като плесени, дрожди и индивиди, които са способни да произвеждат гъби.

В зависимост от вида, те могат да се размножават сексуално или асексуално. Те се характеризират главно с производството на спори: малки латентни структури, които могат да се развият, когато условията на околната среда са подходящи.

Може да си помислите, че те са подобни на растенията, тъй като и двете се характеризират с водене на заседнал начин на живот, тоест не се движат. Гъбичките обаче нямат хлоропласти и нямат необходимата ензимна машина за извършване на фотосинтеза.

Начинът им на хранене е хетеротрофен, като повечето животни, така че те трябва да търсят източник на енергия.

Животни

Животните представляват група, съставена от близо милион правилно каталогизирани и класифицирани видове, въпреки че зоолозите смятат, че истинската стойност може да бъде по-близка до 7 или 8 милиона. Те са толкова разнообразна група, колкото споменатите по-горе.

Те се характеризират с това, че са хетеротрофни (търсят собствена храна) и имат забележителна мобилност, която им позволява да се движат. За тази задача имат серия от разнообразни механизми за движение, които им позволяват да се движат по суша, вода и въздух.

По отношение на тяхната морфология откриваме невероятно разнородни групи. Въпреки че бихме могли да направим разделение на безгръбначни и гръбначни, където характеристиката, която ги отличава, е наличието на гръбначния стълб и нотохордата.

В рамките на безгръбначните животни имаме порифери, шнидари, костилки, нематоди, плоски червеи, членестоноги, мекотели и бодлокожи. Докато гръбначните животни включват по-известни групи като риби, земноводни, влечуги, птици и бозайници.

Еукариотни типове клетки

Има голямо разнообразие от еукариотни клетки. Въпреки че може да мислите, че най-сложните са в животните и растенията, това е неправилно. Най-голямата сложност се наблюдава при протистките организми, които трябва да имат всички елементи, необходими за живота, затворени в една клетка.

Еволюционният път, довел до появата на многоклетъчни организми, донесе със себе си необходимостта от разпределяне на задачи в рамките на индивида, което е известно като клетъчна диференциация. По този начин всяка клетка е отговорна за серия от ограничени дейности и има морфология, която й позволява да ги извършва.

Тъй като протича процесът на сливане или оплождане на гамети, получената зигота претърпява редица последващи клетъчни деления, които ще доведат до формирането на повече от 250 типа клетки.

При животните пътищата на диференциация, последвани от ембриона, се насочват от сигнали, които той получава от околната среда и до голяма степен зависи от неговото положение в развиващия се организъм. Сред най-известните типове клетки имаме:

Невроните

Невроните или клетките, специализирани в провеждането на нервния импулс, които са част от нервната система.

Мускулни клетки

Скелетни мускулни клетки, които притежават контрактилни свойства и са подравнени в мрежа от нишки. Те позволяват типичните движения на животни като бягане или ходене.

Хрущялни клетки

Хрущялните клетки се специализират в подкрепа. Поради тази причина те са заобиколени от матрица, която има колаген.

Кръвни клетки

Клетъчните компоненти на кръвта са червени и бели кръвни клетки и тромбоцити. Първите са дисковидни, нямат ядро, когато зреят и имат функцията да транспортират хемоглобин. Белите кръвни клетки участват в имунния отговор, а тромбоцитите - в процеса на съсирване на кръвта.

метаболизъм

Еукариотите представят серия от метаболитни пътища като гликолиза, пентазофосфатни пътища, бета окисляване на мастни киселини, организирани в специфични клетъчни отделения. Например, ATP се генерира в митохондриите.

Растителните клетки имат характерен метаболизъм, тъй като имат ензимните машини, необходими за приемане на слънчева светлина и генериране на органични съединения. Този процес е фотосинтез и ги превръща в автотрофни организми, които могат да синтезират енергийните компоненти, необходими от техния метаболизъм.

Растенията имат специфичен път, наречен глиоксилатен цикъл, който се среща в глиоксизома и е отговорен за превръщането на липидите във въглехидрати.

Животните и гъбите се характеризират с това, че са хетеротрофи. Тези родове не са в състояние да произвеждат собствена храна, затова трябва активно да я търсят и да я деградират.

Разлики с прокариоти

Съществената разлика между еукариот и прокариот е наличието на ядро, ограничено от мембрана и определено в първата група организми.

Можем да стигнем до това заключение, като разгледаме етимологията и на двата термина: прокариотът идва от корените pro, което означава „преди“, а карионът, който е ядро; докато eukaryote се отнася до наличието на "истинско ядро" (eu означава "истинско" и карион означава ядро)

Ние обаче намираме едноклетъчни еукариоти (тоест целият организъм е една клетка), като добре познатите Парамеций или дрожди. По същия начин откриваме многоклетъчни еукариотни организми (съставени от повече от една клетка) като животни, включително хора.

Според записа на изкопаемите е възможно да се заключи, че еукариотите са еволюирали от прокариоти. Следователно е логично да се предположи, че и двете групи имат сходни характеристики като наличието на клетъчна мембрана, общи метаболитни пътища, между другото. Най-очевидните разлики между двете групи ще бъдат описани по-долу:

Източник: Не е предоставен машинно четим автор. Mortadelo2005 предполага (въз основа на претенции за авторски права)., чрез Wikimedia Commons

размер

Еукариотичните организми обикновено са с по-големи размери от прокариотите, тъй като са много по-сложни и с повече клетъчни елементи.

Средно диаметърът на прокариот е между 1 и 3 цт, докато еукариотната клетка може да бъде от порядъка на 10 до 100 цт. Въпреки че има забележителни изключения от това правило.

Наличие на органели

В прокариотните организми няма структури, ограничени от клетъчна мембрана. Те са изключително прости и липсват тези вътрешни тела.

Обикновено единствените мембрани, които притежават прокариотите, са отговорни за разграничаването на организма с външната среда (обърнете внимание, че тази мембрана присъства и в еукариотите).

сърцевина

Както бе споменато по-горе, наличието на ядро ​​е ключов елемент за разграничаване между двете групи. При прокариотите генетичният материал не се ограничава от никакъв вид биологична мембрана.

За разлика от това, еукариотите са клетки със сложна вътрешна структура и в зависимост от типа на клетките представят специфичните органели, които са описани подробно в предишния раздел. Тези клетки обикновено имат едно ядро ​​с две копия на всеки ген - както в повечето клетки при хората.

В еукариотите ДНК (дезоксирибонуклеинови киселини) е силно организирана на различни нива. Тази дълга молекула е свързана с протеини, наречени хистони и е уплътнена до такова ниво, че е в състояние да влезе в малко ядро, което може да се наблюдава в определен момент от деленето на клетките като хромозоми.

Прокариотите нямат толкова сложни нива на организация. Като цяло генетичният материал се среща като единична кръгова молекула, която може да се придържа към биомембраната, която заобикаля клетката.

ДНК молекулата обаче не е разпределена произволно. Въпреки че не е обвит в мембрана, генетичният материал е разположен в област, наречена нуклеоид.

Митохондрии и хлоропласти

В специфичния случай на митохондриите това са клетъчни органели, където се намират протеините, необходими за процесите на клетъчно дишане. Прокариотите - които трябва да съдържат тези ензими за окислителни реакции - са закотвени в плазмената мембрана.

По същия начин, в такъв случай, че прокариотичният организъм е фотосинтетичен, процесът се осъществява в хроматофорите.

Рибозомите

Рибозомите са структурите, отговорни за транслацията на пратената РНК в протеините, които молекулата кодира. Те са доста изобилни, например обикновена бактерия, като Escherichia coli, може да притежава до 15 000 рибозоми.

Могат да се разграничат две единици, съставляващи рибозомата: мажор и минор. Прокариотичната линия се характеризира с представяне на 70S рибозоми, съставени от голямата 50S субединица и малката 30S субединица. За разлика от тях, в еукариотите те са съставени от голяма 60S и малка 40S субединица.

При прокариотите рибозомите са разпръснати из цялата цитоплазма. Докато в еукариотите те са закотвени към мембраните, както в грубия ендоплазмен ретикулум.

цитоплазма

Цитоплазмата в прокариотни организми има предимно гранулиран вид, благодарение на наличието на рибозоми. При прокариотите в цитоплазмата протича синтез на ДНК.

Наличие на клетъчна стена

Както прокариотичните, така и еукариотните организми са ограничени от външната си среда с двойна липидна биологична мембрана. Клетъчната стена обаче е структура, която заобикаля клетката и присъства само в прокариотната линия, в растенията и гъбичките.

Тази стена е твърда и най-интуитивната обща функция е да предпазва клетката от стрес в околната среда и възможни осмотични промени. На композиционно ниво обаче тази стена е напълно различна в тези три групи.

Стената на бактериите се състои от съединение, наречено пептидогликан, образувано от два структурни блока, свързани с β-1,4 тип връзки: N-ацетил-глюкозамин и N-ацетилмураминова киселина.

При растенията и гъбичките - и двата еукариота - съставът на стената също варира. Първата група е изградена от целулоза, полимер, образуван чрез повтарящи се единици на захарната глюкоза, докато гъбичките имат стени от хитин и други елементи като гликопротеини и гликани. Обърнете внимание, че не всички гъбички имат клетъчна стена.

ДНК

Генетичният материал между еукариотите и прокариотите варира не само по начина на неговото уплътняване, но и по неговата структура и количество.

Прокариотите се характеризират с това, че имат ниски количества ДНК, между 600 000 базови двойки до 8 милиона. Тоест, те могат да кодират от 500 до няколко хиляди протеина.

Интрони (ДНК последователности, които не кодират протеини и прекъсват гени) присъстват в еукариотите, а не в прокариотите.

Хоризонталният пренос на ген е значителен процес при прокариотите, докато при еукариотите той практически отсъства.

Процеси на клетъчно делене

И в двете групи обемът на клетките се увеличава, докато достигне адекватен размер. Еукариотите извършват деление чрез сложен процес на митоза, в резултат на което се получават две дъщерни клетки с подобен размер.

Функцията на митозата е да осигури подходящ брой хромозоми след всяко клетъчно деление.

Изключение от този процес е клетъчното делене на дрожди, по-специално от род Saccharomyces, където делението води до генериране на по-малка дъщерна клетка, тъй като се образува с помощта на „издутина“.

Прокариотичните клетки не се подлагат на делене на клетките на митоза - присъща последица от липсата на ядро. В тези организми разделянето става чрез бинарно разделение. Така клетката расте и се разделя на две равни части.

Има определени елементи, които участват в деленето на клетките в еукариотите, като центромери. В случая на прокариотите няма аналози на тях и само няколко вида бактерии имат микротрубове. Размножаването на сексуалния тип е често срещано при еукариотите и рядко при прокариотите.

Цитоскелет

Еукариотите имат много сложна организация на ниво цитоскелет. Тази система е съставена от три вида нишки, класифицирани по диаметъра си в микрофиламенти, междинни нишки и микротрубове. В допълнение, има протеини с двигателни свойства, свързани с тази система.

Еукариотите имат серия от процеси, които позволяват на клетката да се движи в средата си. Това са джгутиците, чиято форма напомня на камшик, а движението е различно при еукариотите и прокариотите. Цилиите са по-къси и обикновено присъстват в голям брой.

Препратки

1. Birge, EA (2013). Бактериална и бактериофагична генетика. Springer Science & Business Media.
2. Campbell, MK, & Farrell, SO (2011). Биохимия.
3. Cooper, GM, & Hausman, RE (2000). Клетката: Молекулен подход. Sinauer Associates.
4. Curtis, H., & Barnes, NS (1994). Покана за биология. Macmillan.
5. Hickman, CP, Roberts, LS, Larson, A., Ober, WC, & Garrison, C. (2001). Интегрирани принципи на зоологията. McGraw - Хил.
6. Карп, Г. (2009). Клетъчна и молекулярна биология: концепции и експерименти. John Wiley & Sons.
7. Pontón, J. (2008). Клетъчната стена на гъбичките и механизмът на действие на анидулафунгин. Преп. Ибероам Микол, 25, 78–82.
8. Vellai, T., & Vida, G. (1999). Произходът на еукариотите: разликата между прокариотни и еукариотни клетки. Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences, 266 (1428), 1571–1577.
9. Voet, D., & Voet, JG (2006). Биохимия. Panamerican Medical Ed.
10. Седмици, Б. (2012). Микробите и обществото на Алкамо. Jones & Bartlett Publishers