EUKARYOTISK CELLE: KARAKTERISTIKA, TYPER, DELE, STOFSKIFTE - BIOLOGI - 2025

De eukaryote celler er strukturelle komponenter i en bred linje af organismer, der er kendetegnet ved at have celler med en kerne afgrænset af en membran og have et sæt organeller.

Blandt de mest fremtrædende organeller af eukaryoter har vi mitokondrier, der er ansvarlige for cellulær respiration og andre veje relateret til frembringelse af energi og kloroplast, findes i planter og ansvarlige for den fotosyntetiske proces.

Dyrets eukaryotiske celle. Kilde: Af Nikol valentina romero ruiz fra Wikimedia Commons

Derudover er der andre strukturer, der er begrænset af membraner, såsom Golgi-apparatet, den endoplasmatiske retikulum, vakuoler, lysosomer, peroxisomer, blandt andre, der er unikke for eukaryoter.

De organismer, der er en del af eukaryoter, er ret heterogene, både i størrelse og morfologi. Gruppen spænder fra encellede protozoer og mikroskopiske gær til planter og store dyr, der bor i dybhavet.

Eukaryoter adskiller sig fra prokaryoter hovedsagelig ved tilstedeværelsen af ​​kernen og andre interne organeller, ud over at have en høj organisering af genetisk materiale. Det kan siges, at eukaryoter er meget mere komplekse i forskellige aspekter, både strukturelle og funktionelle.

Generelle karakteristika

De vigtigste egenskaber, der definerer en eukaryotisk celle, er: tilstedeværelsen af ​​en defineret kerne med det genetiske materiale (DNA) indeni, de subcellulære organeller, der udfører specifikke opgaver, og cytoskelettet.

Nogle linjer har således særlige karakteristika. For eksempel har planter chloroplaster, en stor vakuol og en tyk væg med cellulose. Hos svampe er chitinvæggen karakteristisk. Endelig har dyreceller centrioler.

Tilsvarende findes der eukaryotiske encellede organismer i protister og svampe.

Dele (organeller)

Et af de karakteristiske træk ved eukaryoter er tilstedeværelsen af ​​organeller eller subcellulære rum omgivet af en membran. Blandt de mest iøjnefaldende vi har:

Core

Eukaryotisk menneskelig cellepræsentation. Du kan se kernen

Kernen er den mest iøjnefaldende struktur i eukaryote celler. Den afgrænses af en dobbelt porøs lipidmembran, der tillader udveksling af stoffer mellem cytoplasma og det nukleare indre.

Det er organellen, der har ansvaret for at koordinere alle cellulære processer, da den indeholder alle de nødvendige instruktioner i DNA'et, der giver mulighed for at udføre en enorm række processer.

Kernen er ikke en perfekt sfærisk og statisk organelle med DNA tilfældigt spredt inde i den. Det er en struktur med udsøgt kompleksitet med forskellige komponenter, såsom: kernekonvolutten, kromatinet og kernen.

Der er også andre organer inde i kernen såsom Cajallegemer og PML-organer (promyelocytisk leukæmi).

Mitokondrier

Mitokondrier

Mitochondria er organeller omgivet af et dobbeltmembransystem og findes i både planter og dyr. Antallet af mitokondrier pr. Celle varierer afhængigt af dets behov: i celler med høje energibehov er antallet relativt højere.

De metaboliske veje, der finder sted i mitokondrierne, er: citronsyrecyklus, elektrontransport og oxidativ phosphorylering, beta-oxidation af fedtsyrer og nedbrydning af aminosyrer.

kloroplaster

kloroplast

Chloroplaster er typiske organeller af planter og alger og præsenterer komplekse membransystemer. Den vigtigste bestanddel er klorofyl, et grønt pigment, der deltager direkte i fotosyntesen.

Ud over reaktionerne, der er forbundet med fotosyntesen, kan chloroplaster generere ATP, syntetisere aminosyrer, fedtsyrer, blandt andre. Nylige undersøgelser har vist, at dette rum er relateret til produktionen af ​​stoffer mod patogener.

Ligesom mitokondrier har chloroplaster deres eget genetiske materiale i en cirkulær form. Fra det evolutionære synspunkt er dette faktum bevis, der understøtter teorien om den mulige endosymbiotiske proces, der gav anledning til mitokondrier og kloroplaster.

Endoplasmisk retikulum

Endoplasmisk retikulum

Retikulumet er et membransystem, der fortsætter med kernen, og som strækker sig over hele cellen i form af en labyrint.

Det er opdelt i et glat endoplasmatisk retikulum og et groft endoplasmatisk retikulum, afhængigt af tilstedeværelsen af ​​ribosomer i det. Det ru retikulum er primært ansvarligt for proteinsyntese - takket være forankrede ribosomer. Den glatte på sin side er relateret til lipids metaboliske veje

Golgi-apparat

Det består af en række fladskiver, der kaldes "Golgiske cisterner." Det er relateret til sekretion og modifikation af proteiner. Det deltager også i syntesen af ​​andre biomolekyler, såsom lipider og kulhydrater.

Eukaryote organismer

I 1980 formåede forskeren Carl Woese og samarbejdspartnere at etablere forholdet mellem levende væsener ved hjælp af molekylære teknikker. Gennem en række banebrydende eksperimenter lykkedes det at etablere tre domæner (også kaldet "superrealmer") og efterlod det traditionelle syn på de fem riger.

Ifølge Woese's resultater kan vi klassificere jordens levende former i tre iøjnefaldende grupper: Archaea, Eubacteria og Eukarya.

I Eukarya-domænet er de organismer, vi kender som eukaryoter. Denne afstamning er vidt forskellige og omfatter et antal både encellede og multicellulære organismer.

encellede

Unicellulære eukaryoter er ekstremt komplekse organismer, da de i en enkelt celle skal have alle de typiske funktioner for en eukaryot. Protozoer klassificeres historisk som rhizopods, ciliates, flagellates og sporozoans.

Som de mest fremtrædende eksempler har vi euglena: fotosyntetiske arter, der er i stand til at bevæge sig gennem et flagellum.

Der er også cilierede eukaryoter, såsom den berømte paramecia, der hører til slægten Paramecium. Disse har en typisk tøffelform og bevæger sig takket være tilstedeværelsen af ​​utallige flimmerhår.

I denne gruppe findes der også patogene arter af mennesker og andre dyr, såsom Trypanosoma-slægten. Denne gruppe af parasitter er kendetegnet ved at have en langstrakt krop og en typisk flagellum. De er årsagen til Chagas sygdom (Trypanosoma cruzi) og sovende sygdom (Trypanosoma brucei).

Slægten Plasmodium er det forårsagende middel til malaria eller malaria hos mennesker. Denne sygdom kan være dødelig.

Der er også encellede svampe, men de mest fremragende egenskaber ved denne gruppe vil blive beskrevet i senere afsnit.

Planter

Al den store kompleksitet af planter, som vi observerer dagligt, hører til den eukaryote afstamning, fra græs og græs til komplekse og store træer.

Disse individers celler er kendetegnet ved at have en cellevæg sammensat af cellulose, hvilket giver stivhed til strukturen. Derudover har de chloroplaster, der indeholder alle de biokemiske elementer, der er nødvendige for, at den fotosyntetiske proces kan finde sted.

Planter repræsenterer en meget forskelligartet gruppe af organismer med komplekse livscyklusser, som ville være umulige at omfatte i kun få karakteristika.

svampe

Udtrykket "svamp" bruges til at betegne forskellige organismer, såsom forme, gær og individer, der er i stand til at fremstille svampe.

Afhængig af arten kan de reproducere seksuelt eller aseksuelt. De er primært kendetegnet ved produktion af sporer: små latente strukturer, der kan udvikle sig, når miljøforholdene er egnede.

Du kan måske tro, at de ligner planter, da begge er kendetegnet ved at føre en forsigtig livsstil, dvs. at de ikke bevæger sig. Svampe mangler imidlertid chloroplaster og har ikke det nødvendige enzymatiske maskiner til at udføre fotosyntesen.

Deres måde at fodre på er heterotrofisk som de fleste dyr, så de skal kigge efter en energikilde.

Dyr

Dyrene repræsenterer en gruppe bestående af næsten en million korrekt katalogiserede og klassificerede arter, skønt zoologer vurderer, at den sande værdi kunne være tættere på 7 eller 8 millioner. De er en så forskelligartet gruppe som nævnt ovenfor.

De er kendetegnet ved at være heterotrofiske (de ser efter deres egen mad) og har en bemærkelsesværdig mobilitet, der giver dem mulighed for at bevæge sig. Til denne opgave har de en række forskellige bevægelsesmekanismer, der giver dem mulighed for at bevæge sig på land, vand og luft.

Med hensyn til deres morfologi finder vi utroligt heterogene grupper. Selvom vi kunne foretage en opdeling i hvirvelløse dyr og hvirveldyr, hvor det kendetegn, der adskiller dem, er tilstedeværelsen af ​​rygsøjlen og notokorden.

Blandt de hvirvelløse dyr har vi porifere, cnidarians, annelider, nematoder, flatworms, leddyr, bløddyr og pighuder. Mens hvirveldyr inkluderer bedre kendte grupper såsom fisk, padder, krybdyr, fugle og pattedyr.

Eukaryotiske celletyper

Der er en stor mangfoldighed af eukaryote celler. Selvom du måske tror, ​​at det mest komplekse findes i dyr og planter, er dette forkert. Den største kompleksitet observeres i protistorganismer, der skal have alle de elementer, der kræves for livet, indesluttet i en enkelt celle.

Den evolutionære sti, der førte til udseendet af flercellede organismer, bragte behovet for at fordele opgaver inden for individet, der er kendt som celledifferentiering. Hver celle er således ansvarlig for en række begrænsede aktiviteter og har en morfologi, der tillader den at udføre dem.

Når processen med kamfusion eller befrugtning finder sted, gennemgår den resulterende zygot en række efterfølgende celledelinger, som vil føre til dannelse af mere end 250 celletyper.

Hos dyr styres de differentieringsveje, der følges af embryoet, af signaler, det modtager fra miljøet og afhænger i vid udstrækning af dets position i den udviklende organisme. Blandt de mest fremtrædende celletyper, vi har:

Neuroner

Neuronerne eller cellerne er specialiserede i ledning af nervesimpulsen, der er en del af nervesystemet.

Muskelceller

Skelettemuskelceller, der har kontraktile egenskaber og er indrettet i et netværk af filamenter. Disse tillader de typiske bevægelser af dyr, såsom løb eller gang.

Bruskceller

Bruskceller er specialiserede i støtte. Af denne grund er de omgivet af en matrix, der har kollagen.

Blodceller

De cellulære komponenter i blodet er røde og hvide blodlegemer og blodplader. De førstnævnte er skiveformede, mangler en kerne når de er modne og har funktionen til at transportere hæmoglobin. Hvide blodlegemer deltager i immunresponsen og blodpladerne i blodkoagulationsprocessen.

Metabolisme

Eukaryoter præsenterer en række metabolske veje, såsom glykolyse, pentosefosfatveje, beta-oxidation af fedtsyrer, blandt andet, organiseret i specifikke cellulære rum. F.eks. Genereres ATP i mitokondrierne.

Plante celler har en karakteristisk metabolisme, da de har det enzymatiske maskiner, der er nødvendigt for at tage sollys og generere organiske forbindelser. Denne proces er fotosyntese og omdanner dem til autotrofiske organismer, der kan syntetisere de energiske komponenter, der kræves af deres stofskifte.

Planter har en bestemt vej kaldet glyoxylatcyklus, der forekommer i glyoxysomet og er ansvarlig for omdannelse af lipider til kulhydrater.

Dyr og svampe er kendetegnet ved at være heterotrofer. Disse afstamninger er ikke i stand til at producere deres egen mad, så de skal aktivt opsøge den og nedbryde den.

Forskelle med prokaryoter

Den afgørende forskel mellem en eukaryot og en prokaryot er tilstedeværelsen af ​​en kerne afgrænset af en membran og defineret i den første gruppe af organismer.

Vi kan nå denne konklusion ved at undersøge etymologien af ​​begge udtryk: prokaryot kommer fra rodene pro, der betyder "før" og karyon, som er kerne; mens eukaryote henviser til tilstedeværelsen af ​​en "sand kerne" (eu, der betyder "sand" og karyon, der betyder kerne)

Imidlertid finder vi unicellulære eukaryoter (dvs. hele organismen er en enkelt celle), såsom det velkendte Paramecium eller gær. På samme måde finder vi flercellede eukaryote organismer (bestående af mere end en celle) som dyr, inklusive mennesker.

Ifølge fossilprotokollen har det været muligt at konkludere, at eukaryoter udviklede sig fra prokaryoter. Derfor er det logisk at antage, at begge grupper har lignende egenskaber, såsom tilstedeværelsen af ​​en cellemembran, fælles metaboliske veje, blandt andre. De mest iøjnefaldende forskelle mellem de to grupper vil blive beskrevet nedenfor:

Kilde: Af Ingen maskinlæsbar forfatter leveret. Mortadelo2005 antaget (baseret på ophavsretskrav)., via Wikimedia Commons

Størrelse

Eukaryote organismer er normalt større i størrelse end prokaryoter, da de er meget mere komplekse og med mere cellulære elementer.

I gennemsnit er diameteren af ​​en prokaryot mellem 1 og 3 um, mens en eukaryot celle kan være i størrelsesordenen 10 til 100 um. Selvom der er bemærkelsesværdige undtagelser fra denne regel.

Tilstedeværelse af organeller

I prokaryotiske organismer er der ingen strukturer afgrænset af en cellemembran. Disse er ekstremt enkle og mangler disse interne organer.

Normalt har de eneste membraner, som prokaryoter har, ansvaret for at afgrænse organismen med det ydre miljø (bemærk, at denne membran også findes i eukaryoter).

Core

Som nævnt ovenfor er tilstedeværelsen af ​​en kerne et nøgleelement til at skelne mellem begge grupper. I prokaryoter afgrænses det genetiske materiale ikke af nogen form for biologisk membran.

I modsætning hertil er eukaryoter celler med en kompleks indre struktur og præsenterer, afhængigt af celletypen, de specifikke organeller, der blev beskrevet detaljeret i det foregående afsnit. Disse celler har normalt en enkelt kerne med to kopier af hvert gen - som i de fleste celler hos mennesker.

I eukaryoter er DNA (deoxyribonucleinsyrer) stærkt organiseret på forskellige niveauer. Dette lange molekyle er forbundet med proteiner, kaldet histoner, og er komprimeret til et sådant niveau, at det er i stand til at komme ind i en lille kerne, som kan observeres på et vist punkt i celledelingen som kromosomer.

Prokaryoter har ikke så sofistikerede organisationsniveauer. Generelt forekommer genetisk materiale som et enkelt cirkulært molekyle, der kan klæbe til biomembranen, der omgiver cellen.

DNA-molekylet er imidlertid ikke tilfældigt fordelt. Selvom det ikke er indpakket i en membran, er det genetiske materiale lokaliseret i et område kaldet nucleoid.

Mitochondria og kloroplast

I det specifikke tilfælde af mitokondrier er dette cellulære organeller, hvor de proteiner, der er nødvendige til cellulær respirationsprocesser, findes. Prokaryoter - som skal indeholde disse enzymer til oxidative reaktioner - er forankret i plasmamembranen.

Ligeledes, i et sådant tilfælde, at den prokaryotiske organisme er fotosyntetisk, foregår processen i kromatoforerne.

ribosomer

Ribosomer er strukturer, der er ansvarlige for at oversætte messenger-RNA til de proteiner, som molekylet koder. De er ret rigelige, for eksempel kan en almindelig bakterie, såsom Escherichia coli, besidde op til 15.000 ribosomer.

Der kan skelnes mellem to enheder, der udgør ribosomet: en dur og en mindre. Den prokaryotiske afstamning er kendetegnet ved at præsentere 70S ribosomer, sammensat af den store 50S og den lille 30S underenhed. I modsætning hertil består de i eukaryoter af en stor 60S og en lille 40S underenhed.

I prokaryoter er ribosomer spredt over hele cytoplasmaet. Mens de er i eukaryoter, er de forankrede til membraner, som i det ru endoplasmatiske retikulum.

cytoplasma

Cytoplasmaet i prokaryotiske organismer har en for det meste kornet udseende takket være tilstedeværelsen af ​​ribosomer. I prokaryoter forekommer DNA-syntese i cytoplasmaet.

Cellevægs tilstedeværelse

Både prokaryotiske og eukaryote organismer er afgrænset fra deres ydre miljø med en dobbelt lipidisk biologisk membran. Cellevæggen er imidlertid en struktur, der omgiver cellen og kun er til stede i den prokaryote afstamning, i planter og i svampe.

Denne væg er stiv, og den mest intuitive generelle funktion er at beskytte cellen mod miljøbelastning og mulige osmotiske ændringer. På kompositniveau er denne væg imidlertid helt forskellig i disse tre grupper.

Væggen af ​​bakterier er sammensat af en forbindelse, der kaldes peptidoglycan, dannet af to strukturelle blokke bundet af bindinger af ß-1,4-type: N-acetyl-glucosamin og N-acetylmuraminsyre.

Hos planter og svampe - begge eukaryoter - varierer væggens sammensætning også. Den første gruppe er lavet af cellulose, en polymer dannet af gentagne enheder af sukkerglukosen, mens svampe har vægge af chitin og andre elementer, såsom glycoproteiner og glycaner. Bemærk, at ikke alle svampe har en cellevæg.

DNA

Det genetiske materiale mellem eukaryoter og prokaryoter varierer ikke kun i den måde, det kompakteres på, men også i dets struktur og mængde.

Prokaryoter er kendetegnet ved at have lave mængder DNA mellem 600.000 basepar op til 8 millioner. Det vil sige, de kan kode fra 500 til et par tusinde proteiner.

Introner (DNA-sekvenser, der ikke koder for proteiner og forstyrrer gener) er til stede i eukaryoter og ikke i prokaryoter.

Horisontal genoverførsel er en betydelig proces i prokaryoter, mens den i eukaryoter praktisk taget er fraværende.

Celleinddelingsprocesser

I begge grupper stiger cellevolumenet, indtil den når en passende størrelse. Eukaryoter gennemgår deling ved en kompleks mitoseproces, hvilket resulterer i to datterceller af lignende størrelse.

Mitosens funktion er at sikre et passende antal kromosomer efter hver celledeling.

En undtagelse fra denne proces er celledelingen af ​​gær, især af slægten Saccharomyces, hvor opdelingen fører til dannelsen af ​​en mindre dattercelle, da den dannes ved hjælp af en "bule".

Prokaryotiske celler gennemgår ikke mitosecelledeling - en iboende konsekvens af manglen på en kerne. I disse organismer sker opdelingen ved binær opdeling. Cellen vokser således og opdeles i to lige store dele.

Der er visse elementer, der deltager i celledeling i eukaryoter, såsom centromerer. I tilfælde af prokaryoter er der ingen analoger til disse, og kun få arter af bakterier har mikrotubuli. Reproduktion af den seksuelle type er almindelig hos eukaryoter og sjældent hos prokaryoter.

cytoskeleton

Eukaryoter har en meget kompleks organisation på cytoskeletniveau. Dette system består af tre typer filamenter klassificeret efter deres diameter i mikrofilamenter, mellemfilamenter og mikrotubuli. Derudover er der proteiner med motoriske egenskaber forbundet med dette system.

Eukaryoter har en række processer, der tillader cellen at bevæge sig i sit miljø. Dette er flagellerne, hvis form minder om en pisk, og bevægelsen er forskellig i eukaryoter og prokaryoter. Cilia er kortere og findes generelt i stort antal.

Referencer

1. Birge, EA (2013). Bakterie- og bakteriofaggenetik. Springer Science & Business Media.
2. Campbell, MK, & Farrell, SO (2011). Biokemi.
3. Cooper, GM, & Hausman, RE (2000). Cellen: Molekylær tilgang. Sinauer Associates.
4. Curtis, H., & Barnes, NS (1994). Invitation til biologi. Macmillan.
5. Hickman, CP, Roberts, LS, Larson, A., Ober, WC, & Garrison, C. (2001). Integrerede zoologiske principper. McGraw - Hill.
6. Karp, G. (2009). Celle- og molekylærbiologi: koncepter og eksperimenter. John Wiley & sønner.
7. Pontón, J. (2008). Svampens cellevæg og anidulafungins virkningsmekanisme. Pastor Iberoam Micol, 25, 78-82.
8. Vellai, T., & Vida, G. (1999). Oprindelsen af ​​eukaryoter: forskellen mellem prokaryote og eukaryote celler. Proceedings of the Royal Society B: Biologiske videnskaber, 266 (1428), 1571–1577.
9. Voet, D., & Voet, JG (2006). Biokemi. Panamerican Medical Ed.
10. Uger, B. (2012). Alcamos mikrober og samfund. Jones & Bartlett forlag.