Vlastnosti, typy, časti, metabolizmus, eukaryotické bunky



eukaryotické bunky sú štruktúrnymi zložkami širokého radu organizmov, ktoré sú charakterizované tým, že majú bunky s jadrom ohraničeným membránou a súborom organel.

Medzi najvýznamnejšími organelami eukaryotov máme mitochondrie, zodpovedné za bunkové dýchanie a iné cesty súvisiace s tvorbou energie a chloroplastmi, ktoré sa nachádzajú v rastlinách a sú zodpovedné za fotosyntetický proces..

Okrem toho existujú iné štruktúry obmedzené membránami, ako je Golgiho aparát, endoplazmatické retikulum, vakuoly, lyzozómy, peroxizómy, okrem iného, ​​ktoré sú jedinečné pre eukaryoty..

Organizmy, ktoré sú súčasťou eukaryotov, sú dosť heterogénne, čo sa týka veľkosti aj morfológie. Skupina sa skladá z jednobunkových prvoky a mikroskopických kvasiniek do rastlín a veľkých zvierat, ktoré obývajú hlboké more.

Eukaryoty sa odlišujú od prokaryotov najmä prítomnosťou jadra a iných vnútorných organel, okrem toho, že majú vysokú organizáciu genetického materiálu. Dá sa povedať, že eukaryoty sú oveľa zložitejšie v rôznych aspektoch, či už štrukturálnych alebo funkčných.

index

  • 1 Všeobecné charakteristiky
  • 2 časti (organely)
    • 2.1
    • 2.2 Mitochondrie
    • 2.3 Chloroplasty
    • 2.4 Endoplazmatické retikulum
    • 2.5 Golgiho aparát
  • 3 Eukaryotické organizmy
    • 3,1 jednobunkové
    • 3.2 Rastliny
    • 3.3 Huby
    • 3.4 Zvieratá
  • 4 Typy eukaryotických buniek
    • 4.1 Neuróny
    • 4.2 Svalové bunky
    • 4.3 Bunky chrupavky
    • 4.4 Krvné bunky
  • 5 Metabolizmus
  • 6 Rozdiely s prokaryotmi
    • 6.1 Veľkosť
    • 6.2 Prítomnosť organel
    • 6.3
    • 6.4 DNA
    • 6.5 Procesy bunkového delenia
    • 6.6 Cytoskelet                                                                                   
  • 7 Referencie

Všeobecné charakteristiky

Najdôležitejšie charakteristiky, ktoré definujú eukaryotickú bunku sú: prítomnosť definovaného jadra s genetickým materiálom (DNA) vo vnútri, subcelulárne organely, ktoré vykonávajú špecifické úlohy a cytoskeleton.

Preto niektoré línie majú špeciálne vlastnosti. Napríklad rastliny majú chloroplasty, veľkú vakuolu a hrubú celulózovú stenu. U húb je charakteristická stena chitínu. Nakoniec, živočíšne bunky majú centrioly.

Podobne existujú aj jednobunkové eukaryotické organizmy v rámci protistov a húb.

Strany (organely)

Jedným z charakteristických znakov eukaryot je prítomnosť organel alebo subcelulárnych kompartmentov obklopených membránou. Medzi najvýraznejšími máme:

jadro

Jadro je najvýraznejšou štruktúrou v eukaryotických bunkách. Je ohraničený dvojitou poréznou lipidovou membránou, ktorá umožňuje výmenu látok medzi cytoplazmou a vnútorným jadrom.

Je to organela zodpovedná za koordináciu všetkých bunkových procesov, pretože obsahuje všetky potrebné inštrukcie v DNA, ktoré umožňujú vykonávať nespočetné množstvo procesov..

Jadro nie je dokonale sférická a statická organela s DNA náhodne rozptýlenou vo vnútri. Je to štruktúra vynikajúcej komplexnosti s rôznymi zložkami, ako je jadrový obal, chromatín a nukleolus.

Vo vnútri jadra sú aj ďalšie orgány, ako sú telá Cajal a orgány PML (z angličtiny: leukémia promyelocytov).

mitochondrie

Mitochondrie sú organely obklopené dvojitou membránovou sústavou a nachádzajú sa v rastlinách aj zvieratách. Počet mitochondrií na bunku sa líši podľa potrieb toho istého: v bunkách s vysokými energetickými požiadavkami je počet relatívne väčší.

Metabolické dráhy, ktoré prebiehajú v mitochondriách, sú: cyklus kyseliny citrónovej, elektronický transport a oxidačná fosforylácia, oxidácia beta mastných kyselín a rozklad aminokyselín.

chloroplasty

Chloroplasty sú organely typické pre rastliny a riasy, ktoré majú komplexný membránový systém. Najdôležitejšie je chlorofyl, zelený pigment, ktorý sa priamo zúčastňuje fotosyntézy.

Okrem reakcií spojených s fotosyntézou môžu chloroplasty okrem iného vytvárať ATP, syntetizovať aminokyseliny, mastné kyseliny. Nedávne štúdie ukázali, že toto oddelenie súvisí s produkciou látok proti patogénom.

Tak ako mitochondrie, aj chloroplasty majú svoj vlastný genetický materiál v kruhovej forme. Z evolučného hľadiska je táto skutočnosť dôkazom, ktorý podporuje teóriu možného endosymbiotického procesu, ktorý viedol k vzniku mitochondrií a chloroplastov..

Endoplazmatické retikulum

Retikulum je systém membrán, ktorý pokračuje s jadrom a ktorý sa rozprestiera v celej bunke vo forme labyrintu..

Je rozdelený do hladkého endoplazmatického retikula a hrubého endoplazmatického retikula, v závislosti od prítomnosti ribozómov v ňom. Hrubý retikulum je hlavne zodpovedný za syntézu proteínov - vďaka ukotveným ribozómom. Medzitým súvisí hladina metabolických ciest lipidov

Golgiho aparát

Skladá sa zo série sploštených diskov nazývaných "Golgian cisterny". Týka sa sekrécie a modifikácie proteínov. Podieľa sa aj na syntéze ďalších biomolekúl, ako sú lipidy a sacharidy.

Eukaryotické organizmy

V roku 1980 sa vedci Carl Woese a spolupracovníci podarilo nadviazať vzťahy medzi živými bytosťami pomocou molekulárnych techník. Prostredníctvom série priekopníckych experimentov sa im podarilo vytvoriť tri domény (tiež nazývané „super kráľovstvá“), ktoré zanechali tradičnú víziu piatich kráľovstiev..

Podľa výsledkov Woese môžeme klasifikovať živé formy Zeme do troch nápadných skupín: Archaea, Eubacteria a Eukarya.

V oblasti Eukarya sú organizmy, ktoré poznáme ako eukaryoty. Táto línia je široko rôznorodá a zahŕňa sériu organizmov, a to ako jednobunkových, tak plurulárnych..

celled

Jednobunkové eukaryoty sú extrémne komplexné organizmy, pretože musia mať všetky typické funkcie eukaryotu v jednej bunke. Protozoa sú historicky klasifikované ako rhizopody, nálevníky, bičíky a sporozoány.

Ako príklady máme euglenas: fotosyntetické druhy schopné pohybu cez bičík.

Tam sú tiež ciliated eukaryotes, ako je slávny paramecia patriaci do rodu Paramecium. Tieto majú typický tvar topánky a pohybujú sa vďaka prítomnosti mnohých rias.

V tejto skupine existujú aj patogénne druhy ľudí a iných zvierat, ako napríklad pohlavie Trypanosoma. Táto skupina parazitov sa vyznačuje tým, že má predĺžené telo a typický bičík. Sú príčinou Chagasovej choroby (Trypanosoma cruzi) a nespavosť (Trypanosoma brucei).

Pohlavie Plasmodium je to pôvodca malárie alebo malárie u ľudí. Toto ochorenie môže byť smrtiace.

Existujú aj jednobunkové huby, ale najvýraznejšie charakteristiky tejto skupiny budú opísané v ďalších častiach.

rastliny

Všetka veľká komplexnosť rastlín, ktoré denne pozorujeme, patrí do eukaryotickej línie, od tráv a tráv až po komplexy a veľké stromy..

Bunky týchto jedincov sa vyznačujú tým, že majú bunkovú stenu zloženú z celulózy, ktorá poskytuje pevnosť štruktúre. Okrem toho majú chloroplasty, ktoré obsahujú všetky biochemické prvky potrebné pre fotosyntetický proces.

Rastliny predstavujú skupinu veľmi rôznorodých organizmov, s komplexnými životnými cyklami, ktoré by bolo nemožné zahrnúť do niekoľkých charakteristík.

huby

Termín "huba" sa používa na označenie rôznych organizmov, ako sú plesne, kvasinky a jedinci, ktorí sú schopní produkovať huby..

V závislosti od druhu môže reprodukovať sexuálny alebo asexuálny spôsob. Sú charakterizované hlavne produkciou spór: malé latentné štruktúry, ktoré sa môžu vyvinúť, keď sú podmienky prostredia primerané.

Mohli by ste si myslieť, že sú podobné rastlinám, pretože obidve sú charakterizované prenášaním spôsobu života, to znamená, že sa nepohybujú. Huby však nemajú chloroplasty a nemajú enzymatické mechanizmy potrebné na vykonávanie fotosyntézy.

Ich strava je heterotrofná, ako väčšina zvierat, takže by mali hľadať zdroj energie.

zver

Zvieratá predstavujú skupinu takmer jedného milióna druhov katalogizovaných a správne klasifikovaných, hoci zoológovia odhadujú, že skutočná hodnota by sa mohla priblížiť k 7 alebo 8 miliónom. Sú skupinou tak rôznorodou, ako sú uvedené vyššie.

Sú charakterizované tým, že sú heterotrofné (hľadajú vlastné jedlo) a majú pozoruhodnú mobilitu, ktorá im umožňuje pohybovať sa. Pre túto úlohu majú rad rôznych pohybových mechanizmov, ktoré im umožňujú pohybovať sa po zemi, vode a vzduchu..

Z hľadiska morfológie sme našli neuveriteľne heterogénne skupiny. Hoci by sme mohli rozdeliť na bezstavovce a stavovce, kde je znak, ktorý ich odlišuje, prítomnosť chrbtice a notochordu.

V bezstavovcoch máme porifera, cnidarians, annelids, háďatká, ploštice, článkonožce, mäkkýše a ostnokožce. Kým stavovce zahŕňajú viac známych skupín, ako sú ryby, obojživelníky, plazy, vtáky a cicavce.

Typy eukaryotických buniek

Existuje veľké množstvo eukaryotických buniek. Aj keď si možno myslíme, že najkomplexnejšie sa vyskytujú u zvierat a rastlín, je to nesprávne. Najväčšia komplexnosť sa pozoruje v protistických organizmoch, ktoré musia mať všetky prvky potrebné pre život obmedzenú v jednej bunke.

Evolučná cesta, ktorá viedla k vzniku mnohobunkových organizmov, so sebou priniesla potrebu rozdeliť úlohy v rámci jednotlivca, ktorý je známy ako bunková diferenciácia. Každá bunka je teda zodpovedná za sériu obmedzených činností a má morfológiu, ktorá jej umožňuje vykonávať ju.

Po procese fúzie gamet alebo oplodnenia, výsledný zygot podstúpi sériu nasledujúcich bunkových delení, ktoré povedú k vytvoreniu viac ako 250 typov buniek..

U zvierat sú cesty diferenciácie, po ktorých nasleduje embryo, riadené signálmi, ktoré prijíma z prostredia a do značnej miery závisia od polohy prostredia v vyvíjajúcom sa organizme. Medzi najvýznamnejšie typy buniek máme:

neuróny

Neuróny alebo špecializované bunky v vedení nervových impulzov, ktoré sú súčasťou nervového systému.

Svalové bunky

Bunky kostrového svalstva, ktoré majú kontraktilné vlastnosti a sú usporiadané v sieti vlákien. Tieto umožňujú typické pohyby zvierat, ako je beh alebo chôdza.

Bunky chrupavky

Bunky chrupavky sa špecializujú na podporu. Z tohto dôvodu sú obklopené matricou, ktorá predstavuje kolagén.

Krvné bunky

Bunkové zložky krvi sú červené a biele krvinky a krvné doštičky. Prvé z nich sú v tvare disku, nemajú jadro, keď sú zrelé a majú funkciu transportu hemoglobínu. Biele krvinky sa zúčastňujú imunitnej reakcie a krvných doštičiek v procese zrážania krvi.

metabolizmus

Eukaryoty predstavujú rad metabolických ciest, ako je glykolýza, dráhy pentózových fosfátov, beta oxidácia mastných kyselín, okrem iného organizovaná v špecifických bunkových kompartmentoch. Napríklad ATP je generovaný v mitochondriách.

Rastlinné bunky majú charakteristický metabolizmus, pretože majú enzymatický aparát, ktorý je nevyhnutný na to, aby odoberal slnečné svetlo a tvoril organické zlúčeniny. Tento proces je fotosyntéza a premieňa sa na autotrofné organizmy, ktoré môžu syntetizovať energetické zložky požadované ich metabolizmom..

Rastliny majú špecifickú cestu nazývanú glyoxylátový cyklus, ktorý sa vyskytuje v glioxizóme a je zodpovedný za konverziu lipidov na sacharidy..

Zvieratá a huby sú charakterizované tým, že sú heterotrofné. Tieto línie nie sú schopné produkovať vlastné jedlo, preto ich musia aktívne vyhľadávať a degradovať.

Rozdiely s prokaryotmi

Rozhodujúcim rozdielom medzi eukaryotickým a prokaryotickým je prítomnosť jadra ohraničeného membránou a definovaného v prvej skupine organizmov.

Tento záver môžeme dosiahnuť skúmaním etymológie oboch pojmov: prokaryota pochádza z koreňov pre čo znamená "pred" a Karyon čo je jadro; zatiaľ čo eukaryotika označuje prítomnosť "pravého jadra" (eu čo znamená "pravda" a. \ t Karyon čo znamená jadro)

Nachádzame však jednobunkové eukaryoty (to znamená, že celý organizmus je jediná bunka) ako je známe Paramecium alebo kvasiniek. Podobne nájdeme mnohobunkové eukaryotické organizmy (tvorené viac ako jednou bunkou) ako zvieratá, vrátane ľudí.

Podľa fosílnych záznamov bolo možné dospieť k záveru, že eukaryoty sa vyvinuli z prokaryotov. Preto je logické predpokladať, že obe skupiny majú okrem iného podobné charakteristiky, ako je prítomnosť bunkovej membrány, spoločné metabolické cesty. Najvýraznejšie rozdiely medzi oboma skupinami budú opísané nižšie:

veľkosť

Obvykle sú eukaryotické organizmy väčšie ako prokaryoty, pretože sú oveľa komplexnejšie a majú viac bunkových elementov.

Priemer prokaryotu je v priemere medzi 1 a 3 μm, zatiaľ čo eukaryotická bunka môže byť rádovo 10 až 100 μm. Aj keď existujú výnimočné výnimky z tohto pravidla.

Prítomnosť organel

V prokaryotických organizmoch nie sú žiadne štruktúry ohraničené bunkovou membránou. Tieto sú veľmi jednoduché a nemajú tieto vnútorné orgány.

Normálne sú jedinými membránami, ktoré prokaryoty vlastnia, zodpovedné za ohraničenie organizmu vonkajším prostredím (všimnite si, že táto membrána je prítomná aj v eukaryotoch).

jadro

Ako je uvedené vyššie, prítomnosť jadra je kľúčovým prvkom na rozlišovanie medzi oboma skupinami. V prokaryotoch nie je genetický materiál ohraničený žiadnym typom biologickej membrány.

Naproti tomu eukaryoty sú bunky s komplexnou vnútornou štruktúrou a v závislosti od typu bunky predstavujú špecifické organely, ktoré boli podrobne opísané v predchádzajúcej časti. Tieto bunky zvyčajne predstavujú jedno jadro s dvoma kópiami každého génu - ako vo väčšine buniek človeka.

V eukaryotoch je DNA (deoxyribonukleová kyselina) vysoko organizovaná na rôznych úrovniach. Táto dlhá molekula je spojená s proteínmi, nazývanými históny, a je zhutnená na takú úroveň, že je schopná vstúpiť do malého jadra, ktoré možno pozorovať v určitom bode bunkového delenia ako chromozómy..

Prokaryoti tieto sofistikované úrovne organizácie nemajú. Všeobecne je genetický materiál prezentovaný ako jediná kruhová molekula, ktorá môže priľnúť k biomembráne, ktorá obklopuje bunku.

Molekula DNA však nie je náhodne rozdelená. Hoci nie je obalený v membráne, genetický materiál sa nachádza v oblasti nazývanej nukleoid.

Mitochondrie a chloroplasty

V špecifickom prípade mitochondrií sú to bunkové organely, kde sa nachádzajú proteíny potrebné na bunkové dýchacie procesy. Prokaryoty - ktoré musia obsahovať tieto enzýmy pre oxidačné reakcie - sú ukotvené v plazmatickej membráne.

Podobne, v takomto prípade, že prokaryotický organizmus je fotosyntetický, proces sa uskutočňuje v chromatofóroch..

ribozómy

Ribozómy sú štruktúry zodpovedné za transláciu messengerovej RNA do proteínov, ktoré molekula kóduje. Sú pomerne hojné, napríklad bežná baktéria, ako je napr Escherichia coli, môže vlastniť až 15 000 ribozómov.

Môžete rozlíšiť dve jednotky, ktoré tvoria ribozóm: major a minor. Prokaryotická línia je charakterizovaná prezentáciou 70S ribozómov, zložených z veľkej 50S podjednotky a malej 30S podjednotky. Naopak, v eukaryotoch sa skladajú z veľkej podjednotky 60S a malej podjednotky 40S.

V prokaryotoch sú ribozómy rozptýlené v cytoplazme. Zatiaľ čo v eukaryotoch sú ukotvené k membránam, ako v hrubom endoplazmatickom retikule.

cytoplazma

Cytoplazma v prokaryotických organizmoch predstavuje prevažne zrnitý vzhľad vďaka prítomnosti ribozómov. V prokaryotoch prebieha syntéza DNA v cytoplazme.

Prítomnosť bunkovej steny

Prokaryotické a eukaryotické organizmy sú oddelené od svojho vonkajšieho prostredia dvojitou biologickou membránou lipidovej povahy. Bunková stena je však štruktúra, ktorá obklopuje bunku a ktorá je prítomná iba v prokaryotickej línii, v rastlinách a hubách..

Táto stena je tuhá a najintuitívnejšou všeobecnou funkciou je ochrana bunky pred environmentálnym stresom a možnými osmotickými zmenami. Avšak na úrovni zloženia je táto stena v týchto troch skupinách úplne odlišná.

Stena baktérií sa skladá zo zlúčeniny nazývanej peptidoglukán, tvoriacej dva štrukturálne bloky spojené väzbami typu β-1,4: N-acetylglukozamínu a kyseliny N-acetylmurámovej.

V rastlinách a hubách - obidvoch eukaryotoch - sa líši aj zloženie steny. V prvej skupine je celulóza, polymér tvorený opakovanými jednotkami glukózového cukru, zatiaľ čo huby majú steny chitínu a ďalšie prvky, ako sú glykoproteíny a glukány. Všimnite si, že nie všetky huby majú bunkovú stenu.

DNA

Genetický materiál medzi eukaryotmi a prokaryotmi sa líši nielen spôsobom, akým je zhutnený, ale aj svojou štruktúrou a množstvom.

Prokaryoty sú charakterizované nízkymi množstvami DNA v rozsahu od 600 000 párov báz do 8 miliónov. To znamená, že môžu kódovať 500 až niekoľko tisíc proteínov.

Intróny (DNA sekvencie, ktoré nekódujú proteíny a ničí gény) sú prítomné v eukaryotoch a nie v prokaryotoch.

Horizontálny prenos génov je významným prokaryotickým procesom, zatiaľ čo u eukaryotov je prakticky neprítomný.

Procesy bunkového delenia

V oboch skupinách sa objem buniek zväčšuje, až kým nedosiahne primeranú veľkosť. Eukaryoty vykonávajú delenie komplexným procesom mitózy, ktorého výsledkom sú dve dcérske bunky podobnej veľkosti.

Funkciou mitózy je zaistiť primeraný počet chromozómov po každom delení buniek.

Výnimkou z tohto procesu je bunkové delenie kvasiniek, najmä rodu Saccharomyces, kde delenie vedie k vytvoreniu dcérskej bunky menšej veľkosti, pretože je tvorená "výrastkom".

Prokaryotické bunky nevedú k bunkovému deleniu spôsobenému mitózou - vlastným dôsledkom nedostatku jadra. V týchto organizmoch dochádza k deleniu binárnym delením. Bunka tak rastie a delí sa na dve rovnaké časti.

Existujú určité prvky, ktoré sa podieľajú na bunkovom delení v eukaryotoch, ako sú centroméry. V prípade prokaryotov tieto analógy neexistujú a iba niekoľko druhov baktérií má mikrotubuly. Reprodukcia sexuálneho typu je bežná u eukaryotov a nezvyčajná u prokaryotov.

cytoskelet                                                                                   

Eukaryoty majú veľmi zložitú organizáciu na úrovni cytoskeletu. Tento systém pozostáva z troch typov filamentov klasifikovaných podľa ich priemeru v mikrovláknach, medziľahlých filamentoch a mikrotubuloch. Okrem toho sú s týmto systémom spojené proteíny s motorickými vlastnosťami.

Eukaryoty predstavujú sériu predĺžení, ktoré umožňujú bunke pohybovať sa vo svojom prostredí. Ide o bičík, ktorého tvar sa podobá biču a pohyb je odlišný v eukaryotoch a prokaryotoch. Čeľuste sú kratšie a zvyčajne sa vyskytujú vo vysokých počtoch.

referencie

  1. Birge, E. A. (2013). Bakteriálna a bakteriofágová genetika. Springer Science & Business Media.
  2. Campbell, M. K., & Farrell, S. O. (2011). biochémie.
  3. Cooper, G.M., & Hausman, R.E. (2000). Bunka: Molekulárny prístup. Sinauer Associates.
  4. Curtis, H., & Barnes, N. S. (1994). Pozvánka na biológiu. Macmillan.
  5. Hickman, C.P., Roberts, L.S., Larson, A., Ober, W.C., & Garrison, C. (2001). Integrované zásady zoológie. McGraw-Hill.
  6. Karp, G. (2009). Bunková a molekulárna biológia: koncepty a experimenty. John Wiley & Sons.
  7. Pontón, J. (2008). Bunková stena húb a mechanizmus účinku anidulafungínu. Rev Iberoam Micol, 25, 78-82.
  8. Vellai, T., & Vida, G. (1999). Pôvod eukaryotov: rozdiel medzi prokaryotickými a eukaryotickými bunkami. Zborník Kráľovskej spoločnosti B: Biologické vedy, 266(1428), 1571-1577.
  9. Voet, D., & Voet, J. G. (2006). biochémie. Panamericana Medical.
  10. Týždne, B. (2012). Alcamoove mikróby a spoločnosť. Vydavatelia Jones & Bartlett.