Vlastnosti, typy, části, metabolismus, eukaryotické buňky



eukaryotické buňky jsou strukturální složky široké linie organismů charakterizovaných tím, že mají buňky s jádrem ohraničeným membránou a mající soubor organel.

Mezi nejvýznamnější organely eukaryot máme mitochondrie, které jsou zodpovědné za buněčné dýchání a další cesty související s tvorbou energie a chloroplasty, které se nacházejí v rostlinách a jsou zodpovědné za fotosyntetický proces..

Kromě toho existují jiné struktury omezené membránami, jako je Golgiho aparát, endoplazmatické retikulum, vakuoly, lysosomy, peroxizomy, mezi jinými, které jsou jedinečné pro eukaryoty..

Organismy, které jsou součástí eukaryot, jsou poměrně heterogenní, jak ve velikosti, tak v morfologii. Skupina se skládá z jednobuněčných prvoky a mikroskopických kvasinek do rostlin a velkých zvířat, která obývají hluboké moře.

Eukaryoty se odlišují od prokaryot především přítomností jádra a dalších vnitřních organel, kromě toho, že mají vysokou organizaci genetického materiálu. Lze říci, že eukaryoty jsou mnohem složitější v různých aspektech, jak strukturálních, tak funkčních.

Index

  • 1 Obecné charakteristiky
  • 2 části (organely)
    • 2.1 Jádro
    • 2.2 Mitochondrie
    • 2.3 Chloroplasty
    • 2.4 Endoplazmatické retikulum
    • 2.5 Golgiho aparát
  • 3 Eukaryotické organismy
    • 3,1 jednobuněčné
    • 3.2 Rostliny
    • 3.3 Houby
    • 3.4 Zvířata
  • 4 Typy eukaryotických buněk
    • 4.1 Neurony
    • 4.2 Svalové buňky
    • 4.3 Buňky chrupavky
    • 4.4 Krevní buňky
  • 5 Metabolismus
  • 6 Rozdíly s prokaryoty
    • 6.1 Velikost
    • 6.2 Přítomnost organel
    • 6.3 Jádro
    • 6.4 DNA
    • 6.5 Procesy buněčného dělení
    • 6.6 Cytoskelet                                                                                   
  • 7 Odkazy

Obecné vlastnosti

Nejdůležitější vlastnosti, které definují eukaryotickou buňku, jsou: přítomnost definovaného jádra s genetickým materiálem (DNA) uvnitř, subcelulární organely, které plní specifické úkoly a cytoskeleton.

Některé linie mají tedy zvláštní vlastnosti. Například rostliny mají chloroplasty, velkou vakuolu a silnou celulózovou stěnu. U hub je charakteristická stěna chitinu. Nakonec mají živočišné buňky centrioly.

Podobně, tam jsou jednobuněčné eukaryotic organismy uvnitř protists a houby.

Strany (organely)

Jedním z charakteristických znaků eukaryot je přítomnost organel nebo subcelulárních kompartmentů obklopených membránou. Mezi nejvýraznější máme:

Jádro

Jádro je nejvýraznější strukturou v eukaryotických buňkách. Je ohraničen dvojitou porézní lipidovou membránou, která umožňuje výměnu látek mezi cytoplazmou a vnitřním jádrem.

Je to organela zodpovědná za koordinaci všech buněčných procesů, protože obsahuje všechny nezbytné instrukce v DNA, které umožňují provádět nesmírnou paletu procesů.

Jádro není dokonale sférická a statická organela s DNA náhodně rozptýlenou uvnitř. Je to struktura vynikající složitosti s různými složkami, jako je jaderný obal, chromatin a nukleolus.

Uvnitř jádra jsou také další orgány, jako jsou těla Cajalu a těla PML (z angličtiny: promyelocytární leukémie).

Mitochondrie

Mitochondrie jsou organely obklopené dvojitým membránovým systémem a nacházejí se v rostlinách i zvířatech. Počet mitochondrií na buňku se mění podle potřeby stejného: v buňkách s vysokými energetickými požadavky je počet relativně větší.

Metabolické dráhy probíhající v mitochondriích jsou: cyklus kyseliny citrónové, elektronický transport a oxidační fosforylace, oxidace beta mastných kyselin a rozpad aminokyselin.

Chloroplasty

Chloroplasty jsou organely typické pro rostliny a řasy, které mají komplexní membránový systém. Nejdůležitější je chlorofyl, zelený pigment, který se přímo podílí na fotosyntéze.

Kromě reakcí spojených s fotosyntézou mohou chloroplasty generovat ATP, syntetizovat aminokyseliny, mastné kyseliny. Nedávné studie ukázaly, že toto oddělení souvisí s produkcí látek proti patogenům.

Stejně jako mitochondrie mají chloroplasty svůj vlastní genetický materiál v kruhové podobě. Z evolučního hlediska je tato skutečnost důkazem, který podporuje teorii možného endosymbiotického procesu, který vedl k vzniku mitochondrií a chloroplastů..

Endoplazmatické retikulum

Retikulum je systém membrán, který pokračuje jádrem a který se rozprostírá po celé buňce ve formě labyrintu..

Je rozdělen do hladkého endoplazmatického retikula a hrubého endoplazmatického retikula, v závislosti na přítomnosti ribozomů v něm. Hrubý retikulum je hlavně zodpovědný za syntézu proteinů - díky ukotveným ribozomům. Hladký, mezitím souvisí s metabolickými cestami lipidů

Golgiho aparát

Skládá se z řady zploštělých disků s názvem "Golgian cisterny". Souvisí se sekrecí a modifikací proteinů. Podílí se také na syntéze dalších biomolekul, jako jsou lipidy a sacharidy.

Eukaryotické organismy

V roce 1980 se vědci Carl Woese a spolupracovníci podařilo navázat vztahy mezi živými bytostmi pomocí molekulárních technik. Přes sérii průkopnických experimentů, oni dokázali založit tři domény (také volal “super království”) opouštět tradiční vizi pěti království..

Podle výsledků Woese můžeme klasifikovat živé formy Země do tří nápadných skupin: Archaea, Eubacteria a Eukarya.

V oblasti Eukarya jsou organismy, které známe jako eukaryoty. Tato linie je široce různorodá a zahrnuje řadu organismů, jak jednobuněčných, tak i vícebuněčných..

Jednobuněčné

Jednobuněčné eukaryoty jsou extrémně složité organismy, protože musí mít všechny typické funkce eukaryota v jediné buňce. Protozoa jsou historicky klasifikovaná jako rhizopods, ciliates, flagellates a sporozoans.

Jako příklady máme eugleny: fotosyntetické druhy schopné pohybovat se bičíkem.

Tam jsou také ciliated eukaryotes, takový jako slavná paramecia patřit k rodu Paramecium. Ty mají typický tvar boty a pohybují se díky přítomnosti mnoha řasinek.

V této skupině jsou také patogenní druhy lidí a jiných zvířat, jako je pohlaví Trypanosoma. Tato skupina parazitů je charakterizována prodlouženým tělem a typickým bičíkem. Jsou příčinou Chagasovy choroby (Trypanosoma cruzi) a nespavost (Trypanosoma brucei).

Pohlaví Plasmodium je to původce malárie nebo malárie u lidí. Toto onemocnění může být smrtící.

Tam jsou také jednobuněčné houby, ale nejvýraznější vlastnosti této skupiny budou popsány v dalších částech.

Rostliny

Veškerá velká složitost rostlin, které denně pozorujeme, patří k eukaryotickým liniím, od trav a trav až po komplexy a velké stromy..

Buňky těchto jedinců se vyznačují tím, že mají buněčnou stěnu složenou z celulózy, která dává struktuře tuhost. Kromě toho mají chloroplasty, které obsahují všechny biochemické prvky nezbytné pro vznik fotosyntetického procesu.

Rostliny představují skupinu velmi různorodých organismů, s komplexními životními cykly, které by bylo nemožné zahrnout do několika charakteristik.

Houby

Termín "houba" se používá k označení různých organismů, jako jsou plísně, kvasinky a jednotlivci, kteří jsou schopni produkovat houby..

V závislosti na druhu může reprodukovat sexuální nebo asexuální způsob. Jsou charakterizovány hlavně produkcí spór: malé latentní struktury, které se mohou vyvíjet, když jsou podmínky prostředí adekvátní.

Můžete si myslet, že jsou podobné rostlinám, protože oba jsou charakterizovány nesením způsobu života, to znamená, že se nepohybují. Nicméně, houby postrádají chloroplasty a nemají enzymatický aparát nezbytný pro provádění fotosyntézy.

Jejich strava je heterotrofní, stejně jako většina zvířat, takže by měli hledat zdroj energie.

Zvířata

Zvířata představují skupinu téměř jednoho milionu druhů katalogizovaných a správně klasifikovaných, i když zoologové odhadují, že reálná hodnota by se mohla přiblížit 7 nebo 8 milionům. Jedná se o skupinu tak různorodou, jak je uvedeno výše.

Vyznačují se tím, že jsou heterotrofní (hledají si vlastní jídlo) a mají pozoruhodnou mobilitu, která jim umožňuje pohyb. Pro tento úkol mají řadu různých pohybových mechanismů, které jim umožňují pohyb po zemi, vodě a vzduchu..

Z hlediska morfologie jsme zjistili neuvěřitelně heterogenní skupiny. I když bychom mohli udělat rozdělení u bezobratlých a obratlovců, kde je znak, který je odlišuje, přítomnost páteře a notochordu.

V bezobratlých máme porifera, cnidarians, annelids, háďátka, ploštěnci, členovce, měkkýše a ostnokožce. Zatímco obratlovci zahrnují více známých skupin, jako jsou ryby, obojživelníci, plazi, ptáci a savci.

Typy eukaryotických buněk

Existuje velké množství eukaryotických buněk. I když si člověk může myslet, že nejsložitější jsou na zvířatech a rostlinách, je to nesprávné. Největší složitost je pozorována u protistických organismů, které musí mít všechny prvky potřebné pro život omezené uvnitř jediné buňky.

Evoluční cesta, která vedla k výskytu mnohobuněčných organismů, s sebou přinesla potřebu rozdělit úkoly uvnitř jedince, což je známé jako buněčná diferenciace. Každá buňka je tedy zodpovědná za řadu omezených činností a má morfologii, která jí umožňuje provádět.

Na procesu gamete fúze nebo oplodnění, výsledný zygote podstoupí sérii následných buněčných divizí, které vedou k vytvoření více než 250 buněčných typů..

U zvířat jsou cesty diferenciace následované embryem řízeny signály, které přijímá z prostředí a do značné míry závisí na poloze prostředí v vyvíjejícím se organismu. Mezi nejvýznamnější typy buněk máme:

Neurony

Neurony nebo specializované buňky v vedení nervových impulzů, které jsou součástí nervového systému.

Svalové buňky

Buňky kosterního svalstva, které mají kontraktilní vlastnosti a jsou uspořádány v síti vláken. Ty umožňují typické pohyby zvířat, jako je běh nebo chůze.

Buňky chrupavky

Buňky chrupavky se specializují na podporu. Z tohoto důvodu jsou obklopeny matricí, která představuje kolagen.

Krevní buňky

Buněčné složky krve jsou červené a bílé krvinky a krevní destičky. První z nich jsou ve tvaru disku, postrádají jádro, když jsou zralé a mají jako funkci transport hemoglobinu. Bílé krvinky se účastní imunitní reakce a krevních destiček v procesu srážení krve.

Metabolismus

Eukaryoty představují řadu metabolických drah, jako je glykolýza, dráhy pentózových fosfátů, beta oxidace mastných kyselin, mimo jiné organizovaná ve specifických buněčných kompartmentech. Například, ATP je generován v mitochondriích.

Rostlinné buňky mají charakteristický metabolismus, protože mají enzymatický aparát nezbytný pro sluneční záření a generování organických sloučenin. Tento proces je fotosyntéza a převádí je na autotrofní organismy, které mohou syntetizovat energetické složky požadované jejich metabolismem..

Rostliny mají specifickou cestu nazývanou glyoxylátový cyklus, který se vyskytuje v glioxisomu a je zodpovědný za přeměnu lipidů na sacharidy..

Zvířata a houby jsou charakterizovány tím, že jsou heterotrofní. Tyto linie nejsou schopny produkovat vlastní jídlo, takže je musí aktivně hledat a degradovat.

Rozdíly s prokaryoty

Rozhodující rozdíl mezi eukaryotickou a prokaryotickou je přítomnost jádra ohraničeného membránou a definovaného v první skupině organismů..

Tohoto závěru můžeme dosáhnout zkoumáním etymologie obou pojmů: prokaryota pochází z kořenů pro což znamená "před" a karyon což je jádro; zatímco eukaryotic odkazuje na přítomnost “opravdového jádra” (\ teu což znamená "pravda" a karyon což znamená jádro)

Nicméně, my najdeme jednobuněčné eukaryotes (to je, celý organismus je jediná buňka) jak známý Paramecium nebo kvasinek. Podobně nacházíme mnohobuněčné eukaryotické organismy (tvořené více než jednou buňkou), jako jsou zvířata, včetně lidí.

Podle fosilních záznamů bylo možné dospět k závěru, že eukaryoty se vyvinuly z prokaryot. Proto je logické předpokládat, že obě skupiny mají podobné vlastnosti, jako je přítomnost buněčné membrány, běžné metabolické cesty, mezi jinými. Nejvýraznější rozdíly mezi oběma skupinami budou popsány níže:

Velikost

Obvykle jsou eukaryotické organismy větší než prokaryoty, protože jsou mnohem komplexnější a mají více buněčných prvků.

Průměr prokaryotu je v průměru mezi 1 a 3 μm, zatímco eukaryotická buňka může být řádově 10 až 100 μm. Ačkoli existují významné výjimky z tohoto pravidla.

Přítomnost organel

V prokaryotických organismech nejsou žádné struktury ohraničené buněčnou membránou. Jsou to velmi jednoduché a postrádají tyto vnitřní orgány.

Normálně jediné membrány, které prokaryotes vlastnit být zodpovědný za vymezení organismu s vnějším prostředím (všimnout si, že tato membrána je také přítomná v eukaryotes) \ t.

Jádro

Jak bylo uvedeno výše, přítomnost jádra je klíčovým prvkem pro rozlišení mezi oběma skupinami. V prokaryotech není genetický materiál vymezen žádným typem biologické membrány.

Naproti tomu eukaryoty jsou buňky s komplexní vnitřní strukturou a v závislosti na typu buňky představují specifické organely, které byly podrobně popsány v předchozí části. Tyto buňky obvykle představují jedno jádro se dvěma kopiemi každého genu - jako ve většině buněk člověka.

V eukaryotech je DNA (deoxyribonukleová kyselina) vysoce organizovaná na různých úrovních. Tato dlouhá molekula je spojena s proteiny, nazývanými histony, a je zhutněna na takovou úroveň, že je schopna vstoupit do malého jádra, které může být pozorováno v určitém bodě buněčného dělení jako chromosomy..

Prokaryoti tyto sofistikované úrovně organizace nemají. Obecně je genetický materiál prezentován jako jediná kruhová molekula, která může přilnout k biomembrane, která obklopuje buňku.

Molekula DNA však není náhodně rozdělena. Ačkoliv genetický materiál není zabalen v membráně, nachází se v oblasti zvané nukleoid.

Mitochondrie a chloroplasty

Ve specifickém případě mitochondrií se jedná o buněčné organely, kde se nacházejí proteiny nezbytné pro buněčné dýchací procesy. Prokaryoty - které musí obsahovat tyto enzymy pro oxidační reakce - jsou ukotveny v plazmatické membráně.

Podobně, v takovém případě, že prokaryotický organismus je fotosyntetický, je proces prováděn v chromatoforech..

Ribozomy

Ribozomy jsou struktury zodpovědné za překládání messenger RNA do proteinů, které molekula kóduje. Jsou poměrně hojné, například běžné bakterie, jako je například bakterie Escherichia coli, může vlastnit až 15 000 ribozomů.

Můžete rozlišit dvě jednotky, které tvoří ribozom: major a minor. Prokaryotická linie je charakterizována prezentací 70S ribozomů, složených z velké podjednotky 50S a malé podjednotky 30S. Naopak u eukaryot jsou složeny z velké podjednotky 60S a malé podjednotky 40S.

V prokaryotech jsou ribozomy rozptýleny v cytoplazmě. Zatímco u eukaryot jsou kotveny k membránám, jako v hrubém endoplazmatickém retikulu.

Cytoplazma

Cytoplazma v prokaryotických organismech představuje převážně zrnitý vzhled díky přítomnosti ribozomů. V prokaryotech probíhá syntéza DNA v cytoplazmě.

Přítomnost buněčné stěny

Prokaryotické i eukaryotické organismy jsou od svého vnějšího prostředí ohraničeny dvojitou biologickou membránou lipidové povahy. Buněčná stěna je však struktura, která obklopuje buňku a která je přítomna pouze v prokaryontní linii, v rostlinách a v houbách..

Tato stěna je tuhá a nejintuitivnější obecnou funkcí je ochrana buňky před environmentálním stresem a možnými osmotickými změnami. Na úrovni složení je však tato stěna v těchto třech skupinách zcela odlišná.

Stěna bakterií se skládá ze sloučeniny nazývané peptidoglukan, která tvoří dva strukturální bloky spojené vazbami typu β-1,4: N-acetylglukosamin a kyselina N-acetylmuramová.

U rostlin a hub - obojí eukaryoty - se liší i složení stěny. V první skupině je celulóza, polymer tvořený opakovanými jednotkami cukrové glukózy, zatímco houby mají stěny chitinu a dalších prvků, jako jsou glykoproteiny a glukan. Všimněte si, že ne všechny houby mají buněčnou stěnu.

DNA

Genetický materiál mezi eukaryoty a prokaryoty se liší nejen ve způsobu, jakým je zhutněn, ale ve struktuře a množství.

Prokaryoty jsou charakterizovány nízkým množstvím DNA v rozmezí od 600 000 párů bází do 8 milionů. To znamená, že mohou kódovat 500 až několik tisíc proteinů.

Introny (sekvence DNA, které nešifrují proteiny a narušují geny) jsou přítomny v eukaryotech a ne v prokaryotech..

Horizontální přenos genů je významným prokaryotickým procesem, zatímco u eukaryot je prakticky nepřítomný.

Procesy buněčného dělení

V obou skupinách se objem buněk zvětšuje, dokud nedosáhne odpovídající velikosti. Eukaryoty provádějí dělení komplexním procesem mitózy, což vede ke dvěma dceřiným buňkám podobné velikosti.

Funkce mitózy má zajistit odpovídající počet chromozomů po každém dělení buněk.

Výjimkou z tohoto procesu je buněčné dělení kvasinek, zejména rodu Saccharomyces, kde rozdělení vede k generování dceřiné buňky menší velikosti, protože to je tvořeno pomocí "vyvýšení".

Prokaryotické buňky nevedou k buněčnému dělení v důsledku mitózy - což je přirozený důsledek nedostatku jádra. V těchto organismech se dělí binární dělení. Buňka tak roste a dělí se na dvě stejné části.

Existují určité prvky, které se účastní buněčného dělení v eukaryotech, jako jsou centromery. V případě prokaryot nejsou k těmto analogům žádné analogy a pouze několik druhů bakterií má mikrotubuly. Reprodukce sexuálního typu je běžná u eukaryot a v prokaryotech je neobvyklá.

Cytoskeleton                                                                                   

Eukaryoty mají velmi složitou organizaci na úrovni cytoskeletu. Tento systém se skládá ze tří typů filamentů tříděných podle jejich průměru v mikrovláknech, prostředních filamentech a mikrotubulech. S tímto systémem jsou navíc spojeny proteiny s vlastnostmi motoru.

Eukaryoty představují řadu prodloužení, která umožňují buňce pohybovat se v jejím prostředí. Jedná se o bičíky, jejichž tvar připomíná bič a pohyb je odlišný v eukaryotech a prokaryotech. Řasy jsou kratší a obvykle přítomné ve vysokých číslech.

Odkazy

  1. Birge, E. A. (2013). Bakteriální a bakteriofágová genetika. Springer Science & Business Media.
  2. Campbell, M. K., & Farrell, S. O. (2011). Biochemie.
  3. Cooper, G.M., & Hausman, R.E. (2000). Buňka: Molekulární přístup. Sinauer Associates.
  4. Curtis, H., & Barnes, N. S. (1994). Pozvánka na biologii. Macmillan.
  5. Hickman, C. P., Roberts, L.S., Larson, A., Ober, W.C., & Garrison, C. (2001). Integrované zásady zoologie. McGraw-Hill.
  6. Karp, G. (2009). Buněčná a molekulární biologie: pojmy a experimenty. John Wiley & Sons.
  7. Pontón, J. (2008). Buněčná stěna hub a mechanismus účinku anidulafunginu. Rev Iberoam Micol, 25, 78-82.
  8. Vellai, T., & Vida, G. (1999). Původ eukaryot: rozdíl mezi prokaryotickými a eukaryotickými buňkami. Sborník Královské společnosti B: Biologické vědy, 266(1428), 1571-1577.
  9. Voet, D., & Voet, J. G. (2006). Biochemie. Panamericana Medical.
  10. Týdny, B. (2012). Alcamoovy mikroby a společnost. Vydavatelé Jones & Bartlett.