ТИПИ КЛІТИН: КЛІТИНИ ПРОКАРІОТІВ, ЕУКАРІОТИЧНІ КЛІТИНИ - БІОЛОГІЯ - 2025

Два типи клітин складають усі живі організми, які ми можемо ідентифікувати в природі; вони відомі як прокаріоти та еукаріоти. Перші характерні для деяких мікроорганізмів, тоді як другі утворюють багатоклітинні організми настільки ж складні, як рослини та тварини.

Клітини являють собою основну основну одиницю життя, про яку відомо більш-менш з 1840 р. Кажуть, що вони є "базовими одиницями", оскільки всередині кожного є ті самі процеси, які ми визнаємо у "вищих" або вищих організмах. складний.

Схема двох типів клітин у природі: еукаріоти та прокаріоти. Основні частини показані, показуючи відмінності між ними (Джерело: Немає машиночитаного автора. Мортадело2005 передбачається (на основі претензій щодо авторських прав). Через Wikimedia Commons)

Таким чином, клітина - це найменша жива істота, яка може живитись, метаболізувати, рости та розмножуватися, залишаючи потомство (клітина може походити лише з іншої раніше існуючої клітини).

Розмір клітин може сильно відрізнятися. Якщо розглянути розмір невеликої бактерії, яка може виміряти трохи більше 100 мкм, і порівняти її з нейроном дорослої людини, який може вимірювати до 1 метра, ми знайдемо різницю приблизно в 6 порядків.

Однак, оскільки процеси, що відбуваються всередині них, схожі, різні типи клітин мають багато характеристик. Наприклад, усі оточені мембраною, яка відокремлює їх від оточуючого їх середовища, і це дозволяє вибірково переходити речовини з однієї сторони на іншу.

Простір, оточений цією мембраною, містить різновид рідини або рідини під назвою цитозол, в якій є внутрішньоклітинні компоненти, які роблять можливим метаболізм та розмноження, щоб назвати кілька процесів.

Цитозол усіх клітин містить (розділені внутрішніми мембранами чи ні) спадковий матеріал, що складається з нуклеїнових кислот; велика кількість структурних білків і з ферментативною активністю; іони, вуглеводи та інші молекули різної хімічної природи.

Деякі клітини мають клітинну стінку, яка покриває їх плазматичну мембрану, і це забезпечує їм певну жорсткість, підтримку та механічну та хімічну стійкість. Крім того, як прокаріотичні, так і еукаріотичні організми можуть мати такі структури, як вії та джгутики, які виконують численні цілі.

Прокаріотичні клітини

Прокаріотичні клітини відносно прості клітини. Його назва походить від грецького «pro», що означає раніше, і «karyon», що означає ядро, і це використовується для позначення організмів з первинним або «примітивним» ядром, якому не вистачає мембранозного ядра.

Прокаріотичні організми - це бактерії та археї. Бактерії представляють одну з найважливіших груп живих істот з екологічної та практичної точки зору (антропоцентрично кажучи), а також щодо їх чисельності (кількість особин).

Діаграма «середньої» прокаріотичної клітини (Джерело: Мар'яна Руїс Вільяреаль (LadyofHats). Іспанські ярлики від Алехандро Порто. Через Wikimedia Commons)

Археї, багаті як бактерії, населяють негостинні та ворожі місця, такі як розсоли, вулканічні джерела або сильнокислі та гарячі місця.

Між археями та бактеріями існує багато відмінностей, але лише найвиразніші характеристики бактерій будуть згадані нижче, оскільки вони є найбільш відомою групою.

- Характеристика

Прокаріоти мають дуже мінливі розміри та форми, які принципово залежать від виду та способу життя. Наприклад, бактерії морфологічно виділяють коки та бацили.

Коки мають майже сферичну форму і можуть асоціюватися між собою, утворюючи клітинні агрегати (схожі на гроно винограду), характерні для деяких видів.

Бацили мають стрижневу форму, але їх ширина і довжина сильно змінюються; Вони також можуть бути пов'язані між собою, утворюючи ланцюги, схожі на «струну» чорізо.

Сальмонела тифімуріум (червона), що проникає в клітини людини. Автор: Rocky Mountain Laboratories, NIAID, NIH Уряд США (Файл: SalmonellaNIAID.jpg), через Wikimedia Commons

Прокаріотичні клітини мають велику кількість структур, які відповідають за здійснення всіх своїх життєвих процесів. Однією з характеристик, яка відрізняє бактерію від будь-якої еукаріотичної клітини, є відсутність внутрішніх мембранозних структур.

Іншими словами, бактеріям не вистачає цитозольних органел, як у еукаріотів (мітохондрії, ядро, ендоплазматичний ретикулум тощо).

- частини прокаріотичної клітини

Бактерія; прокаріотичні клітини, одноклітинні організми

Частини, які можна виділити у більшості прокаріотів, - це плазматична мембрана, рибосоми, тіла включення, нуклеоїдна область, периплазматичний простір, клітинна стінка, капсула, фімбрії та пілі та джгутики.

Плазма або клітинна мембрана

Мембрана, яка покриває бактеріальні клітини, виконує різні функції як інтерфейс між ними та їх середовищем. Він складається з ліпідів, розташованих у вигляді двошарового шару, та деяких асоційованих білків, які разом утворюють структуру не більше 10 нм.

Обличчя двошарового, що "обличчя" "в" і "поза" клітин містять гідрофільну частину ліпідів, в той час як їх внутрішня частина сильно гідрофобна. Асоційовані білки можуть бути інтегральними або периферійними, залежно від хімічної природи їх асоціації.

Прокаріоти не мають внутрішніх мембранних структур, однак їх плазматичні мембрани можуть утворювати інвагінації або помітні складки у їхній внутрішній частині, і вони виконують різні функції.

Цитоплазма

Цитоплазма - це простір між клітинною мембраною та ядром; містить цитозол. Він досить схожий на цитоплазму еукаріотичних клітин.

Цитозол

Плазматична мембрана містить рідку речовину, відому як цитозол. У цій рідині немає цитоскелетних білків або мембранних органел, але можна виділити "регіони" з визначеними функціями та специфічними компонентами.

Хорошим прикладом деяких "структур", пов'язаних з цитозолом бактерій, є тіла включення, які представляють собою гранули, складені з органічного або неорганічного матеріалу, вбудованого в цитозольну матрицю.

Рибосоми та молекулярні шаперони

У цитозолі прокаріотичної клітини можна побачити велику кількість частинок (іноді пов’язаних із плазматичною мембраною), які відповідають за синтез клітинних білків; Вони відомі як рибосоми, вони також є в еукаріотичних клітинах, хоча в останніх їх більше.

Тісно пов'язані з рибосомами також є білки, які називаються молекулярними шаперонами, відповідальними за співпрацю зі складанням білків, синтезованих рибосомами.

Нуклеоїд

Прокаріотичні клітини зазвичай мають молекулу ДНК, яка складається з дволанцюгової кругової хромосоми. Ця хромосома не укладена в ядро, відмежоване мембраною, а навпаки, упаковане у певну область цитозолу.

Цей регіон відомий як ядерний або ядерний регіон. Це той, який містить всю генетичну інформацію, яка визначає характеристики бактерії, та ту, що реплікується під час поділу клітин.

Клітинна стінка бактерій

Всі бактерії мають клітинну стінку, яка оточує плазматичну мембрану. Ця структура дуже важлива для виживання прокаріотів, оскільки надає їм певну стійкість проти осмотичного лізису.

Залежно від особливостей клітинної стінки виділяються дві великі групи бактерій: позитивно-грам і грамнегативні.

Клітинна стінка грампозитивних бактерій складається з однорідного шару пептидоглікана (N-ацетилглюкозамін та N-ацетилмурамової кислоти), який оточує плазматичну мембрану.

Грамнегативні бактерії також мають клітинну стінку пептидоглікану на плазматичній мембрані, але також мають додаткову зовнішню мембрану, яка їх оточує.

Простір між клітинною стінкою і плазматичною мембраною обох типів бактерій називається периплазматичним простором, де розміщується велика кількість ферментів та інших білків з важливими функціями.

Деякі бактерії, крім клітинної стінки, містять шар полісахаридів та глікопротеїнів, які діють для захисту від висушування або нападу патогенів, таких як бактеріофаги; він також працює в процесах адгезії клітин.

Плазміди

Плазміди - це круглі структури ДНК. Вони є носіями генів, які не беруть участь у розмноженні.

Капсула

Він міститься в деяких бактеріальних клітинах і допомагає утримувати вологу, допомагає клітці прилипати до поверхонь і поживних речовин. Це додаткове зовнішнє покриття, яке захищає клітину, коли вона поглинається іншими організмами.

Пілі

Прокаріотичні клітини також мають зовнішні структури, відомі як «пілі», які є своєрідними «волосками» на поверхні цих клітин і які часто грають важливу роль в обміні генетичною інформацією між бактеріями.

Генетичний матеріал (ДНК та РНК)

Прокаріотичні клітини мають велику кількість генетичного матеріалу у вигляді ДНК та РНК. Оскільки в прокаріотичних клітинах не вистачає ядра, цитоплазма містить єдиний великий круговий ланцюг ДНК, який містить більшість генів, необхідних для росту, розмноження та виживання клітин.

Еукаріотичні клітини

Приклад еукаріотичної клітини (тваринна клітина) та її частин (Джерело: Alejandro Porto через Wikimedia Commons)

Еукаріотичні клітини складають більшість організмів, які ми бачимо в природі. Еукаріоти - це дріжджі та інші одноклітинні гриби, гігантські дерева, як секвої, та величні ссавці, як сині кити.

У порівнянні з клітинами прокаріотів, еукаріотичні клітини значно більші та складніші, оскільки мають велику кількість внутрішніх органел та складні мембранозні системи, вбудовані в їх цитозол.

Слово "еукаріот" походить від грецького "eu", що означає істина і "каріон", що означає ядро ​​і використовується для іменування клітин, які мають "справжнє ядро", обмежене мембраною.

- Характеристика

Тварини, рослини, гриби та деякі одноклітинні організми, такі як амеби та дріжджі, складаються з еукаріотичних клітин.

Зі своїми відмінностями клітини, що складають ці організми, мають складну внутрішню організацію: вони мають перетинчасте ядро ​​та велику різноманітність внутрішніх органел, окремих мембран.

- частини еукаріотичної клітини

Цитоплазма

Він розташований між плазматичною мембраною та ядром, всередині неї - органели та цитоскелет. Проміжки, що містяться мембранами органел, складають внутрішньоклітинні мікрочастинки.

Плазматична мембрана

Ядра еукаріотичної клітини

Ядро - найвизначніша і характерна внутрішньоклітинна органела еукаріотичної клітини. Це "контейнер", де генетичний матеріал (нуклеїнові кислоти) укладений у тісній взаємозв'язку з білками під назвою "гістони", які утворюють еукаріотичні хромосоми.

Ця органела обмежена ядерною оболонкою, яка відповідає парі концентричних мембран, що відокремлюють ядерні компоненти від решти цитозолу і яка має важливі функції з точки зору експресії генів.

Мітохондрії

Мітохондрії

Цитозол еукаріотичної клітини також має інші дуже важливі мембранозні органели, відповідальні за вироблення енергії, яку може використовувати клітина: мітохондрії.

Завдяки цим органелам живі організми мають здатність жити за наявності кисню.

Мітохондрії - «паличкоподібні» структури, схожі на бактерію (зверніться до ендосимбіотичної теорії), у них є власний геном, тому вони реплікуються майже незалежно від клітини, яка їх переховує, і вони мають дві мембрани, одна сильно складена внутрішня та зовнішня. , що стикається з цитозолом.

Постійний обмін метаболітами та інформацією відбувається між мітохондріями, цитозолом та деякими мембранозними органелами еукаріотичних клітин, які необхідні для функціонування клітини.

Рибосоми

Вони є важливими структурами для синтезу білка. Вони складаються з рибосомної РНК та білків. Рибосоми служать для виготовлення білків.

Хлоропласти

Хлоропласт

Рослини, водорості та ціанобактерії, крім мітохондрій, мають органели (пластиди), що спеціалізуються на фотосинтезі. Вони містять численні інвагінації та внутрішні мембранні процеси, багаті специфічними пігментами та ферментами.

Грубий ендоплазматичний ретикулум (RER)

Це область ретикулума, яка має рибосоми, пов'язані з мембраною органели. У ньому білки модифікуються та синтезуються. Основна його функція - виробляти білки, які діють поза клітини або всередині міхурця.

Гладкий ендоплазматичний ретикулум (REL)

Ця область ретикулуму не має рибосом, тому його плавний вигляд відповідає за синтез ліпідів та стероїдів.

Комплекс або апарат Гольджі

Комплекс Гольджі визначається як "стопка сплющених мішків", які вкриті мембраною. Це один із сайтів модифікації білків, що синтезуються в ендоплазматичному ретикулумі, і відповідає за їх розподіл в інші ділянки клітини та зовні.

Ендосоми

Ендосоми можна описати як відсіки, обмежені мембраною, що входить до механізмів ендоцитозу. Основна функція - це класифікація білків, які надсилаються через везикули і пересилаються до їх кінцевих пунктів призначення, де були б різні клітинні відділення.

Лізосоми

Лізосоми є дрібними органелами і відповідають за внутрішньоклітинне перетравлення "застарілих" білків, вивільнюючи поживні сполуки до цитозолу.

Перосиксоми

Пероксисоми, з іншого боку, в першу чергу відповідають за деградацію реактивних видів кисню, а також беруть участь у окисленні жирних кислот.

У деяких паразитичних мікроорганізмах є модифіковані та спеціалізовані пероксисоми для катаболізму глюкози, тому вони відомі як глікосоми.

Вакуолі

Клітини рослин зазвичай мають вакуолу, яка є великими органелами, що мають велике значення для росту та розвитку рослин, оскільки вони займають понад 80% загального об’єму клітин, містять воду та мають відому ендомембранну систему як тонапласт.

Цитоскелет

Інший аспект, який відрізняє еукаріотичні клітини від прокаріотів, - це наявність у цитозолі мережі внутрішніх ниткоподібних білків, які утворюють свого роду ешалони.

Цей "ешафот" сприяє не тільки механічній стійкості клітин, але й має важливі функції для внутрішньоклітинного зв'язку, внутрішнього транспорту та руху клітин.

Мікротрубочки

Він входить до складу елементів цитоскелету разом з нитками. Вони можуть подовжуватися і вкорочуватися, що відомо як динамічна нестабільність.

- Вії та джгутики

Як це стосується бактерій, багато еукаріотичні, тваринні та рослинні клітини мають зовнішні структури, що складаються з мікротрубочок, які функціонують особливо в русі та русі.

Джгутики - це структури довжиною до 1 мм, тоді як війки можуть бути довжиною від 2 до 10 мкм. Ці структури в достатку мікроорганізмів і дрібних багатоклітинних організмів.

У тварин і рослин також є клітини з віями і джгутиками. Такий випадок джгутиків сперматозоїдів та війок, які вирівнюють клітинні поверхні, що складають внутрішній епітелій деяких органів.

Центриоли

Центриоли - це порожнисті циліндричні структури, що складаються з мікротрубочок. Його похідні породжують базальні тіла війок, і вони з'являються лише в клітинах тваринного типу.

Нитки

Їх можна класифікувати на актинові нитки та проміжні нитки. Актинові клітини - це гнучкі нитки молекул актину, а проміжні продукти - це мотузоподібні волокна, що утворюються з різних білків.

Протеасоми

Вони є білковими комплексами, які ферментативно розкладають пошкоджені білки.

Список літератури

1. Alberts, B., Dennis, B., Hopkin, K., Johnson, A., Lewis, J., Raff, M., … Walter, P. (2004). Основна клітинна біологія. Абінгдон: Гарленд Наук, Тейлор і Френсіс Груп.
2. Enger, E., Ross, F., & Bailey, D. (2009). Поняття з біології (13-е видання). McGraw-Hill.
3. Лодіш, Х., Берк, А., Кайзер, Каліфорнія, Крігер, М., Бретчер, А., Плое, Х., … Мартін, К. (2003). Молекулярна клітинна біологія (5-е видання). Фрімен, WH & Company.
4. Меші, Т., Івабучі, М. (1995). Фактори транскрипції рослин. Фізіологія рослинних клітин, 36 (8), 1405–1420.
5. Прескотт, Л., Харлі, Дж. І Кляйн, Д. (2002). Мікробіологія (5-е видання). Компанії McGraw-Hill.
6. Solomon, E., Berg, L., & Martin, D. (1999). Біологія (5-е видання). Філадельфія, Пенсильванія: Видавництво коледжу Сондерса.
7. Таїз, Л., & Zeiger, E. (2010). Фізіологія рослин (5-е видання). Сандерленд, Массачусетс: Sinauer Associates Inc.