ЕУКАРІОТИЧНА КЛІТИНА: ХАРАКТЕРИСТИКИ, ВИДИ, ЧАСТИНИ, ОБМІН РЕЧОВИН - БІОЛОГІЯ - 2025

Ці еукаріотичні клітини є структурними компонентами широкої лінії організмів , що характеризуються наявності клітин з ядром , обмеженим мембраною і має набір органел.

Серед найвидатніших органел еукаріотів митохондрії, відповідальні за клітинне дихання та інші шляхи, пов'язані з виробленням енергії, та хлоропласти, що знаходяться в рослинах і відповідають за процес фотосинтезу.

Еукаріотична клітина тварин. Джерело: Автор Nikol valentina romero ruiz, з Wikimedia Commons

Крім того, існують і інші структури, обмежені мембранами, такі як апарат Гольджі, ендоплазматичний ретикулум, вакуоли, лізосоми, пероксисоми, серед інших, які є унікальними для еукаріотів.

Організми, що входять до складу еукаріотів, є досить неоднорідними як за розмірами, так і за морфологією. Група - від одноклітинних найпростіших та мікроскопічних дріжджів до рослин та великих тварин, які мешкають у глибині моря.

Еукаріоти відрізняються від прокаріотів головним чином наявністю ядра та інших внутрішніх органел, крім того, що вони мають високу організацію генетичного матеріалу. Можна сказати, що еукаріоти набагато складніші в різних аспектах, як структурних, так і функціональних.

Загальна характеристика

Найважливішими характеристиками, що визначають еукаріотичну клітину, є: наявність визначеного ядра з генетичним матеріалом (ДНК) всередині, підклітинними органелами, які виконують конкретні завдання, і цитоскелетом.

Таким чином, деякі лінії мають особливі характеристики. Наприклад, рослини мають хлоропласти, велику вакуолу та товсту стінку з целюлози. Для грибів характерна хітинова стінка. Нарешті, клітини тварин мають центріоли.

Так само існують еукаріотичні одноклітинні організми всередині протестів та грибів.

Частини (органели)

Однією з відмінних характеристик еукаріотів є наявність органел або субклітинних відділень, оточених мембраною. Серед найбільш помітних у нас:

Основні

Еукаріотичне представлення клітин людини. Ви можете бачити серцевину

Ядро є найбільш помітною будовою в еукаріотичних клітинах. Вона обмежена подвійною пористою ліпідною мембраною, яка дозволяє обмінюватися речовинами між цитоплазмою та ядерним внутрішнім середовищем.

Саме органела відповідає за координацію всіх клітинних процесів, оскільки містить усі необхідні вказівки в ДНК, що дозволяє здійснювати величезну різноманітність процесів.

Ядро не є ідеально сферичною і статичною органеллю з ДНК, випадково диспергованою всередині неї. Це структура вишуканої складності з різними компонентами, такими як: ядерна оболонка, хроматин та ядерце.

Всередині ядра є також інші тіла, такі як тіла Каяла та тілі ПМЛ (промієлоцитарний лейкоз).

Мітохондрії

Мітохондрії

Мітохондрії - органели, оточені подвійною мембранною системою і зустрічаються як у рослин, так і у тварин. Кількість мітохондрій на клітину змінюється залежно від її потреб: у клітинах з високими енергетичними потребами кількість порівняно більша.

Метаболічні шляхи, що відбуваються в мітохондріях, - це цикл лимонної кислоти, транспорт електронів та окисне фосфорилювання, бета-окислення жирних кислот та розпад амінокислот.

Хлоропласти

Хлоропласт

Хлоропласти - типові органели рослин та водоростей, що представляють складні мембранні системи. Найважливіша складова - хлорофіл, зелений пігмент, який бере безпосередню участь у фотосинтезі.

Крім реакцій, пов'язаних з фотосинтезом, хлоропласти можуть генерувати АТФ, синтезувати амінокислоти, жирні кислоти, серед інших. Останні дослідження показали, що це відділення пов'язане з виробництвом речовин проти збудників хвороб.

Як і мітохондрії, хлоропласти мають власний генетичний матеріал, у формі круга. З еволюційної точки зору цей факт є доказом, який підтверджує теорію можливого ендосимбіотичного процесу, що спричинив мітохондрії та хлоропласти.

Ендоплазматичний ретикулум

Ендоплазматичний ретикулум

Ретикулум - це система мембран, яка продовжується ядром і простягається по всій клітині у вигляді лабіринту.

Він поділяється на гладкий ендоплазматичний ретикулум і шорсткий ендоплазматичний ретикулум, залежно від наявності в ньому рибосом. Шорсткий ретикулум головним чином відповідає за синтез білка - завдяки прив’язаним рибосомам. Гладка, зі свого боку, пов'язана з метаболічними шляхами ліпідів

Апарат Гольджі

Він складається із серії сплющених дисків під назвою "цистерни Голгійська". Це пов’язано з секрецією та модифікацією білків. Він також бере участь у синтезі інших біомолекул, таких як ліпіди та вуглеводи.

Еукаріотичні організми

У 1980 році досліднику Карлу Уїзу та його співробітникам вдалося встановити зв’язки між живими істотами за допомогою молекулярних методик. Через серію піонерських експериментів їм вдалося встановити три області (їх також називали «супер царствами»), залишивши позаду традиційний погляд на п’ять царей.

За результатами Вуса, ми можемо класифікувати живі форми на землі на три видимі групи: Архея, Евбактерія та Еукарія.

У домені Еукарія - організми, які ми знаємо як еукаріоти. Цей рід дуже різноманітний і охоплює низку одноклітинних та багатоклітинних організмів.

Одноклітинні

Одноклітинні еукаріоти - надзвичайно складні організми, оскільки вони повинні володіти в одній клітині всіма типовими функціями еукаріот. Протозої історично класифікуються як кореневища, інфузорії, джгутики та спорозоани.

Як найвизначніші приклади ми маємо евглену: фотосинтетичні види, здатні рухатися через джгутик.

Є також війчасті еукаріоти, такі як знаменита параметрія, що належить до роду Paramecium. Вони мають типову форму ковзання і рухаються завдяки наявності численних війок.

У цій групі також є хвороботворні види людей та інших тварин, наприклад, рід Трипаносоми. Ця група паразитів характеризується тим, що має витягнуте тіло і типовий джгутик. Вони є причиною хвороби Шагаса (Trypanosoma cruzi) і сплячої хвороби (Trypanosoma brucei).

Рід Plasmodium є збудником малярії або малярії у людини. Це захворювання може бути смертельним.

Існують також одноклітинні гриби, але найвидатніші характеристики цієї групи будуть описані в наступних розділах.

Рослини

Вся велика складність рослин, яку ми спостерігаємо щодня, належить до еукаріотичної лінії, від трав і трав до складних і великих дерев.

Клітини цих особин характеризуються наявністю клітинної стінки, складеної з целюлози, що надає структурі жорсткість. Крім того, у них є хлоропласти, які містять усі біохімічні елементи, необхідні для процесу фотосинтезу.

Рослини являють собою дуже різноманітну групу організмів, зі складними життєвими циклами, які неможливо було б охопити лише за кількома характеристиками.

Гриби

Термін "грибок" використовується для позначення різних організмів, таких як цвіль, дріжджі та особини, здатні виробляти гриби.

Залежно від виду вони можуть розмножуватися статевим або безстатевим характером. Для них характерно в основному виробництво спор: невеликих прихованих структур, які можуть розвиватися, коли підходять умови навколишнього середовища.

Ви можете подумати, що вони схожі на рослини, оскільки обидва характеризуються тим, що ведуть сидячий спосіб життя, тобто не рухаються. Однак грибам не вистачає хлоропластів і не мають необхідної ферментативної апаратури для проведення фотосинтезу.

Їх спосіб годування гетеротрофний, як і більшість тварин, тому вони повинні шукати джерело енергії.

Тварини

Тварини представляють групу, що складається з майже мільйона правильно каталогізованих та класифікованих видів, хоча зоологи вважають, що справжня цінність може бути ближчою до 7 або 8 мільйонів. Вони настільки ж різноманітні, як і згадані вище.

Вони характеризуються тим, що є гетеротрофними (шукають власну їжу) і мають чудову мобільність, яка дозволяє їм рухатися. Для цього вони мають ряд різноманітних механізмів руху, які дозволяють їм рухатися по суші, воді та повітрі.

Щодо їх морфології, ми знаходимо неймовірно неоднорідні групи. Хоча ми могли б зробити поділ на безхребетних та хребетних, де характеристикою, яка їх відрізняє, є наявність хребетного стовпа та нотохорди.

Серед безхребетних маємо породистих, щітонових, кольцеподібних, нематод, плоских червів, членистоногих, молюсків та голкошкірих. Тоді як хребетні включають більш відомі групи, такі як риби, земноводні, плазуни, птахи та ссавці.

Типи клітин еукаріотів

Існує велика різноманітність еукаріотичних клітин. Хоча ви можете подумати, що найскладніші є у тварин і рослин, це неправильно. Найбільша складність спостерігається в протістських організмах, які повинні містити всі елементи, необхідні для життя, укладені в одну клітину.

Еволюційний шлях, що призвів до появи багатоклітинних організмів, приніс із собою необхідність розподілу завдань всередині індивіда, що відоме як диференціація клітин. Таким чином, кожна клітина відповідає за ряд обмежених видів діяльності та має морфологію, яка дозволяє їй здійснювати їх.

У міру того, як відбувається процес злиття гамети або запліднення, одержана зигота зазнає низку наступних клітинних поділів, що призведе до утворення понад 250 типів клітин.

У тварин шляхи диференціації, що йдуть за ембріонами, спрямовані сигналами, які він отримує з навколишнього середовища і багато в чому залежить від його положення в організмі, що розвивається. Серед найвідоміших типів клітин у нас є:

Нейрони

Нейрони або клітини, що спеціалізуються на проведенні нервового імпульсу, що входять до складу нервової системи.

М'язові клітини

Скелетні м’язові клітини, які мають скорочувальні властивості і вирівняні в мережі ниток. Вони дозволяють виконувати типові рухи тварин, такі як біг або ходьба.

Хрящові клітини

Клітини хряща спеціалізуються на опорі. З цієї причини вони оточені матрицею, яка має колаген.

Клітини крові

Клітинні компоненти крові - це еритроцити і тромбоцити. Перші мають дископодібну форму, не мають ядра, коли дозрівають і мають функцію транспортування гемоглобіну. Білі клітини крові беруть участь в імунній відповіді, а тромбоцити - в процесі згортання крові.

Метаболізм

Еукаріоти представляють ряд метаболічних шляхів, таких як гліколіз, пентозофосфатні шляхи, бета-окислення жирних кислот, серед інших, організованих у конкретні клітинні відділення. Наприклад, АТФ генерується в мітохондріях.

Клітини рослин мають характерний метаболізм, оскільки вони володіють ферментативним механізмом, необхідним для прийому сонячного світла та утворення органічних сполук. Цей процес є фотосинтезом і перетворює їх на автотрофні організми, здатні синтезувати енергетичні компоненти, необхідні для їх метаболізму.

Рослини мають специфічний шлях, який називають циклом гліоксилатів, який відбувається в гліоксисомі і відповідає за перетворення ліпідів у вуглеводи.

Тварини та гриби характеризуються гетеротрофами. Ці лінії не в змозі виробляти власну їжу, тому вони повинні її активно шукати та знецінювати.

Відмінності прокаріотів

Найважливішою відмінністю еукаріот від прокаріот є наявність ядра, обмеженого мембраною та визначеного у першій групі організмів.

Ми можемо дійти цього висновку, вивчивши етимологію обох термінів: прокаріот походить від коріння pro, що означає "до", а каріон, який є ядром; в той час як еукаріот посилається на наявність "справжнього ядра" (eu означає "справжнє" і каріон, що означає ядро)

Однак ми знаходимо одноклітинні еукаріоти (тобто весь організм - це одна клітина), наприклад, добре відомі Параметрій або дріжджі. Таким же чином ми знаходимо багатоклітинні еукаріотичні організми (що складаються з декількох клітин), як тварини, включаючи людину.

Відповідно до записів викопних корів, можна було зробити висновок, що еукаріоти еволюціонували з прокаріотів. Тому логічно припустити, що обидві групи мають подібні характеристики, такі як наявність клітинної мембрани, загальних метаболічних шляхів, серед інших. Найбільш помітні відмінності між цими двома групами будуть описані нижче:

Джерело: Не надано машиночитаного автора. Mortadelo2005 припускається (на основі претензій щодо авторських прав). через Wikimedia Commons

Розмір

Еукаріотичні організми, як правило, більші за розмірами, ніж прокаріоти, оскільки вони набагато складніші і мають більше клітинних елементів.

В середньому діаметр прокаріот становить від 1 до 3 мкм, тоді як еукаріотична клітина може бути в порядку від 10 до 100 мкм. Хоча є помітні винятки з цього правила.

Наявність органел

У прокаріотичних організмах немає структур, відмежованих клітинною мембраною. Це надзвичайно просто і не вистачає цих внутрішніх органів.

Зазвичай єдині мембрани, якими володіють прокаріоти, відповідають за розмежування організму із зовнішнім середовищем (зауважте, що ця мембрана також присутня в еукаріотів).

Основні

Як було сказано вище, наявність ядра є ключовим елементом для розмежування обох груп. У прокаріотів генетичний матеріал не обмежений жодним типом біологічної мембрани.

Навпаки, еукаріоти - це клітини зі складною внутрішньою структурою і, залежно від типу клітин, представляють конкретні органели, які були детально описані в попередньому розділі. Ці клітини зазвичай мають одне ядро ​​з двома копіями кожного гена - як у більшості клітин у людини.

У еукаріотів ДНК (дезоксирибонуклеїнові кислоти) високоорганізована на різних рівнях. Ця довга молекула пов'язана з білками, званими гістонами, і ущільнюється до такого рівня, що вона здатна потрапити в невелике ядро, яке можна спостерігати в певний момент поділу клітин як хромосоми.

У прокаріотів немає такого складного рівня організації. Взагалі генетичний матеріал зустрічається як єдина кругова молекула, яка може прилягати до біомембрани, яка оточує клітину.

Однак молекула ДНК розподілена не випадковим чином. Хоча він і не загорнутий у мембрану, генетичний матеріал розташований в області, яка називається нуклеоїдом.

Мітохондрії та хлоропласти

У конкретному випадку мітохондрій це клітинні органели, де знаходяться білки, необхідні для процесів клітинного дихання. Прокаріоти - які повинні містити ці ферменти для окислювальних реакцій - закріплюються у плазматичній мембрані.

Так само в такому випадку, коли організм прокаріотів є фотосинтетичним, процес відбувається в хроматофорах.

Рибосоми

Рибосоми - це структури, відповідальні за переведення месенджерної РНК у білки, які кодує молекула. Їх досить багато, наприклад, звичайна бактерія, наприклад кишкова паличка, може володіти до 15 000 рибосом.

Можна виділити дві одиниці, що складають рибосому: мажор та мінор. Прокаріотична лінійка характеризується представленням 70S рибосоми, що складається з великої субодиниці 50S і малої субодиниці 30S. Навпаки, у еукаріотів вони складаються з великої 60S та малої 40S субодиниці.

У прокаріотів рибосоми розкидані по всій цитоплазмі. У той час як у еукаріотів вони прикріплені до мембран, як у грубому ендоплазматичному ретикулумі.

Цитоплазма

Цитоплазма в прокаріотичних організмах має переважно зернистий вигляд, завдяки наявності рибосом. У прокаріотів синтез ДНК відбувається в цитоплазмі.

Наявність клітинної стінки

Як прокаріотичні, так і еукаріотичні організми відмежовані від зовнішнього середовища подвійною ліпідною біологічною мембраною. Однак клітинна стінка - це структура, яка оточує клітину і присутня лише в прокаріотичній лінії, в рослинах та грибах.

Ця стінка є жорсткою і найінтуїтивнішою загальною функцією є захист клітини від стресів навколишнього середовища та можливих осмотичних змін. Однак на композиційному рівні ця стіна абсолютно відрізняється в цих трьох групах.

Стінка бактерій складається з сполуки під назвою пептидоглікан, утвореної двома структурними блоками, пов'язаними зв'язками типу β-1,4: N-ацетил-глюкозамін та N-ацетилмурамінова кислота.

У рослин і грибів - обох еукаріотів - склад стінки також змінюється. Перша група складається з целюлози, полімеру, що утворюється при повторенні одиниць глюкози цукру, тоді як гриби мають стінки хітину та інших елементів, таких як глікопротеїни та глікани. Зауважте, що не всі гриби мають клітинну стінку.

ДНК

Генетичний матеріал між еукаріотами та прокаріотами змінюється не лише за способом його ущільнення, але і за його структурою та кількістю.

Прокаріоти характеризуються низькою кількістю ДНК, від 600 000 пар основ до 8 мільйонів. Тобто вони можуть кодувати від 500 до кількох тисяч білків.

Інтрони (послідовності ДНК, які не кодують білки і переривають гени) присутні в еукаріотів, а не в прокаріотів.

Горизонтальний перенос генів є значним процесом у прокаріотів, тоді як у еукаріотів він практично відсутній.

Процеси поділу клітин

В обох групах об'єм клітини збільшується до досягнення належного розміру. Еукаріоти здійснюють поділ на складний процес мітозу, в результаті якого утворюються дві дочірні клітини однакової величини.

Функція мітозу полягає у забезпеченні відповідної кількості хромосом після кожного поділу клітин.

Винятком із цього процесу є клітинний поділ дріжджів, особливо з роду Saccharomyces, де поділ призводить до породження меншої дочірньої клітини, оскільки він утворюється за допомогою «опуклості».

Прокаріотичні клітини не зазнають поділу клітин мітозу - суттєвого наслідку відсутності ядра. У цих організмах поділ відбувається бінарним поділом. Таким чином, клітина росте і ділиться на дві рівні частини.

Існують певні елементи, які беруть участь у поділі клітин в еукаріотів, наприклад центромери. Що стосується прокаріотів, то аналогів їм немає, і лише кілька видів бактерій мають мікротрубочки. Розмноження статевого типу поширене у еукаріотів і рідкісне у прокаріотів.

Цитоскелет

Еукаріоти мають дуже складну організацію на рівні цитоскелету. Ця система складається з трьох типів ниток, класифікованих за своїм діаметром на мікроволокни, проміжні нитки та мікротрубочки. Крім того, є білки з руховими властивостями, пов'язані з цією системою.

Еукаріоти мають ряд процесів, які дозволяють клітині рухатися у своєму середовищі. Це джгутики, форма яких нагадує батог, а рух у еукаріотів і прокаріотів різний. Війчики коротші і загалом присутні у великій кількості.

Список літератури

1. Бірге, Е.А. (2013). Генетика бактерій та бактеріофагів. Springer Science & Business Media.
2. Кемпбелл, МК, і Фаррелл, SO (2011). Біохімія.
3. Cooper, GM, & Hausman, RE (2000). Клітина: Молекулярний підхід. Sinauer Associates.
4. Кертіс, Х. та Барнс, штат Нью-Йорк (1994). Запрошення до біології. Макміллан.
5. Хікман, К.П., Робертс, Л.С., Ларсон, А., Обер, WC, & Гарнізон, C. (2001). Комплексні принципи зоології. McGraw - Хілл.
6. Карп, Г. (2009). Клітинна та молекулярна біологія: концепції та експерименти. Джон Вілі та сини.
7. Понтон, Дж. (2008). Клітинна стінка грибів та механізм дії анідулафунгіну. Преподобний Ібероам Мікол, 25, 78–82.
8. Vellai, T., & Vida, G. (1999). Походження еукаріотів: різниця між прокаріотичними та еукаріотичними клітинами. Праці Королівського товариства B: Біологічні науки, 266 (1428), 1571–1577.
9. Voet, D., & Voet, JG (2006). Біохімія. Panamerican Medical Ed.
10. Тижні, Б. (2012). Мікроби та суспільство Алькамо. Видавництво Jones & Bartlett.