Χαρακτηριστικά ευκαρυωτικών κυττάρων

Περιεχόμενο

• TL · DR (Πολύ μακρύ;
• Ευκαρυωτικές κυτταρικές προελεύσεις
• Τελευταίος κοινός καθολικός πρόγονος
• Χαρακτηριστικά διακεκριμένων ευκαρυωτικών κυττάρων
• Η μεμβράνη πλάσματος των ευκαρυωτικών κυττάρων
• Κυτταρόπλασμα: Ουσιαστική ουσία μέσα στο κύτταρο
• Ο κυτταροσκελετός στο ευκαρυωτικό κύτταρο
• Ο πυρήνας των κυττάρων
• Κυτταρική διαίρεση και αναπαραγωγή
• Μέθοδος κυτταρικής διαίρεσης των ευκαρυωτικών κυττάρων
• Τα ριβοσωμικά ευκαρυωτικά κύτταρα καθιστούν την πρωτεΐνη
• Το Σύστημα Ενδομεμβράνης
• Το εργοστάσιο ενέργειας των ευκαρυωτικών κυττάρων
• Διαφορές μεταξύ φυτών ευκαρυωτικών και ζωικών κυττάρων
• Χλωροπλάστες σε κύτταρα ευκαρυωτικών φυτών

Δεν χρειάζεται να κοιτάξετε πέρα ​​από το ανθρώπινο σώμα για να καταλάβετε το μακιγιάζ των ευκαρυωτικών κυττάρων, καθώς όλοι οι άνθρωποι έχουν αυτά τα κύτταρα μέσα τους. Στη βιολογία, υπάρχουν μόνο δύο τύποι κυττάρων: ευκαρυωτικά και προκαρυωτικά. Στην ταξινομική ταξινόμηση όλων των ζωών, οι μορφές ζωής με ευκαρυωτικές κυψέλες ανήκουν στον τομέα της Ευκαρυάς, με τα Βακτήρια και τα Αρχαία να είναι τα άλλα δύο πεδία.

Οι ζωντανοί οργανισμοί που εμπίπτουν σε αυτούς τους τελευταίους τομείς αποτελούνται από μονοκύτταρους οργανισμούς. Ο τομέας Eukarya στο σύστημα ταξινόμησης Linnaean περιέχει τα βασίλεια των protists, μυκήτων, φυτών και ζώων. Ενώ υπάρχουν κάποια πρωτόζωα ξεχωριστών κυττάρων στην περιοχή της ευκαρυίας, η πλειονότητα των ζώντων οργανισμών που ταξινομούνται σε αυτόν τον τομέα είναι πολυκυτταρικές οντότητες.

TL · DR (Πολύ μακρύ;

Η εντυπωσιακή διαφορά μεταξύ ευκαρυωτικών και προκαρυωτικών κυττάρων, όταν συγκρίνονται και οι δύο κυτταρικοί τύποι, είναι ότι τα ευκαρυωτικά κύτταρα έχουν ένα διακριτικό πυρήνα με ϋΝΑ που συνδέεται μαζί με πρωτεΐνες και περιέχεται μέσα στο δικό του ξεχωριστό θάλαμο μέσα στο κύτταρο.

Ευκαρυωτικές κυτταρικές προελεύσεις

Αυτή τη στιγμή, οι επιστήμονες θέτουν ότι όλη η ζωή άρχισε για πρώτη φορά στη Γη περίπου 3,5 περίπου δισεκατομμύρια χρόνια με βάση τα απολιθώματα των πρώτων μορφών ζωής. Φαίνεται ότι τα προκαρυωτικά κύτταρα εξελίχθηκαν πρώτα ως πολύ μικρά κύτταρα - περίπου 1 ή 2 μικρόμετρα σε μέγεθος (συντομογραφία ως μm) - σε σύγκριση με ευκαρυωτικά κύτταρα, τα οποία είναι γενικά περίπου 10 μm ή μεγαλύτερα. Το μm αντιπροσωπεύει ένα εκατομμυριοστό του μετρητή. Τα γεωλογικά αρχεία δείχνουν ότι τα ευκαρυωτικά κύτταρα εμφανίστηκαν για πρώτη φορά πριν από 2,1 δισεκατομμύρια χρόνια.

Τελευταίος κοινός καθολικός πρόγονος

Οι παρατεταμένες μελέτες κυτταρικών μορφών ζωής οδήγησαν τους επιστήμονες στο συμπέρασμα ότι τα ευκαρυωτικά κύτταρα που ζουν σήμερα μοιράζονται έναν ενιαίο κοινό πρόγονο. Αλλά τον Ιούλιο του 2016 οι "New York Times" ανέφεραν ότι μια ομάδα εξελικτικών βιολόγων, με επικεφαλής τον Δρ William F. Martin από το Πανεπιστήμιο Heinrich Heine στο Ντίσελντορφ της Γερμανίας, κατέληξε στο συμπέρασμα ότι όλη η ζωή στον πλανήτη μοιράζεται έναν κοινό πρόγονο: ο τελευταίος καθολικός κοινός πρόγονος, με το ψευδώνυμο LUCA.

Ο Dr. Martin και η θεωρία των ομάδων του δείχνουν ότι ο γενετικός χάρτης που προέκυψαν κατά τη διάρκεια του κυνηγιού για την προέλευση του LUCA δείχνει μια μορφή βακτήρια, που πιστεύεται ότι έζησαν περίπου 4 δισεκατομμύρια χρόνια πριν, 560 εκατομμύρια χρόνια μετά τη δημιουργία του Γη. Ενώ ο Δαρβίνος θεώρησε ότι η ζωή άρχισε σε μια ζεστή, μικρή λίμνη, η ομάδα Martins βρήκε ότι ο γενετικός χάρτης έδειξε μια μονοκύτταρη μορφή ζωής που ζούσε σε βαθιές ηφαιστειακές οπές στον πυθμένα του ωκεανού. Αυτή η μορφή ζωής, πιστεύουν, προκάλεσε τους τομείς των Βακτηρίων και των Αρχαίων, με τον τομέα Eukarya να εμφανίζεται περίπου 2 δισεκατομμύρια χρόνια πριν.

Χαρακτηριστικά διακεκριμένων ευκαρυωτικών κυττάρων

Ενώ και οι δύο τύποι κυττάρων έχουν ορισμένα κοινά χαρακτηριστικά, τα ευκαρυωτικά κύτταρα είναι πιο περίπλοκα. Τα διακριτικά χαρακτηριστικά που καθορίζουν τα ευκαρυωτικά κύτταρα περιλαμβάνουν:

Η μεμβράνη πλάσματος των ευκαρυωτικών κυττάρων

Όλα τα κύτταρα έχουν μεμβράνη πλάσματος που διαχωρίζει το εσωτερικό του κυττάρου από το εξωτερικό του περιβάλλον. Η μεμβράνη περιέχει ενσωματωμένες πρωτεΐνες και άλλα συστατικά που επιτρέπουν τη διέλευση ιόντων, οξυγόνου, νερού και οργανικών μορίων για να μετακινηθούν μέσα και έξω από το κύτταρο. Τα παραπροϊόντα αποβλήτων όπως το διοξείδιο του άνθρακα και η αμμωνία - με τη βοήθεια πρωτεϊνών "μεταφορέων" - περνούν επίσης μέσω αυτών των κυτταρικών μεμβρανών. Αυτές οι μεμβράνες μπορούν να πάρουν μοναδικά σχήματα, όπως τα μικροκύτταρα που βρίσκονται στα κύτταρα που καλύπτουν το λεπτό έντερο, τα οποία αυξάνουν την επιφάνεια των κυττάρων για να απορροφούν τα θρεπτικά συστατικά από τα τρόφιμα μέσα στο πεπτικό σύστημα.

Κυτταρόπλασμα: Ουσιαστική ουσία μέσα στο κύτταρο

Μια άποψη μέσα στο κύτταρο δείχνει μια ημι-υγρή, ζελατινώδη ουσία που φτάνει από την κυτταρική μεμβράνη μέχρι τον κλειστό πυρήνα. Τα οργανίδια, διάφορες εξειδικευμένες δομές εντός του κυττάρου, επιπλέουν σε αυτό το πήκτωμα αποτελούμενο από κυτοσόλιο, στον κυτταρόσκετο και σε πολλαπλές χημικές ουσίες. Το κυτόπλασμα είναι κατά κύριο λόγο 70 έως 80 τοις εκατό νερό, αλλά σε μορφή που ομοιάζει με πηκτή. Το κυτταρόπλασμα μέσα σε ένα ευκαρυωτικό κύτταρο περιέχει επίσης πρωτεΐνες και σάκχαρα, αμινοξέα, νουκλεϊκά και λιπαρά οξέα, ιόντα και πληθώρα υδατοδιαλυτών μορίων.

Ο κυτταροσκελετός στο ευκαρυωτικό κύτταρο

Μέσα στο κυτταρόπλασμα υπάρχει ένας κυτταροσκελετός που αποτελείται από μικροϊνίδια, μικροσωληνάρια και ενδιάμεσες ίνες που βοηθούν στη διατήρηση του κυτταρικού σχήματος, παρέχουν μια άγκυρα στα οργανίδια και είναι υπεύθυνα για την κυτταρική κίνηση. Τα στοιχεία που απαρτίζουν τα μικροσωληνάρια και τα μικρο νημάτια συναρμολογούνται όπως απαιτείται για κυτταρική κίνηση και επανασυναρμολογούνται όταν τα κύτταρα χρειάζεται αλλαγή.

Ο πυρήνας των κυττάρων

Πολλές επιστημονικές λέξεις προέρχονται από λατινικά ή ελληνικά και τα ευκαρυωτικά κύτταρα δεν αποτελούν εξαίρεση. Τα πολύ κυτταρικά ονόματα των κυττάρων, κατανεμημένα στις ρίζες τους, σημαίνουν "καλά ή αληθινά καρύδια", αντιπροσωπευτικά του πυρήνα των κυττάρων. Eu σημαίνει στα ελληνικά Καλά ή αληθής, ενώ η βασική λέξη karyo σημαίνει παξιμάδι. Τα προκαρυωτικά κύτταρα δεν έχουν κλειστό πυρήνα μέσα στο κύτταρο, καθώς το γενετικό υλικό, αν και στο κέντρο των κυττάρων, υπάρχει μέσα στο κυτταρόπλασμα του κυττάρου.

Ο πυρήνας των ευκαρυωτικών κυττάρων αποθηκεύει χρωματίνη, αποτελούμενη από ϋΝΑ και πρωτεΐνες, σε μια γέλη που μοιάζει με ουσία που ονομάζεται νουκλεοπλασμός. Ο πυρηνικός φάκελος που περιβάλλει τον πυρήνα αποτελείται από δύο στρώματα. εσωτερικές και εξωτερικές διαπερατές μεμβράνες που επιτρέπουν τη διέλευση ιόντων, μορίων και υλικού RNA μεταξύ του πυρήνα του πυρήνα και του εσωτερικού του κυττάρου. Ο πυρήνας είναι επίσης υπεύθυνος για την παραγωγή ριβοσωμάτων. Ο πυρήνας των υλικών του DNA των ευκαρυωτικών κυττάρων, τα χρωμοσώματα, παρέχει ένα είδος σχεδίου, για την αναπαραγωγή των κυττάρων.

Κυτταρική διαίρεση και αναπαραγωγή

Σε μικροσκοπικό επίπεδο, τα κύτταρα διαιρούνται και αντιγράφονται, ένα χαρακτηριστικό κοινό από τα ευκαρυωτικά και προκαρυωτικά κύτταρα για τη δημιουργία νέων κυττάρων από παλιά. Αλλά τα προκαρυωτικά κύτταρα διαιρούνται χρησιμοποιώντας δυαδική σχάση, ενώ τα ευκαρυωτικά κύτταρα διαιρούνται με μια διαδικασία που ονομάζεται μίτωση. Αυτό δεν περιλαμβάνει τη σεξουαλική αναπαραγωγή μεταξύ των ειδών, η οποία συμβαίνει μέσω μείωσης, όπου ένα μόνο ωάριο και το σπέρμα συνδυάζονται για να κάνουν ένα εντελώς νέο ζωντανό ον. Μόνο μη αναπαραγωγικά κύτταρα διαχωρίζονται με μίτωση στον τομέα της Eukarya.

Επίσης γνωστά ως σωματικά κύτταρα, τα μη αναπαραγωγικά κύτταρα αποτελούν τα περισσότερα από τα κύτταρα του ανθρώπινου σώματος, συμπεριλαμβανομένων των ιστών και οργάνων του, όπως η πεπτική οδό, οι μύες, το δέρμα, οι πνεύμονες και τα κύτταρα τρίχας. Τα αναπαραγωγικά κύτταρα - κύτταρα σπέρματος και ωαρίων - εντός των ευκαρυωτικών κυττάρων δεν είναι σωματικά κύτταρα. Η μίτωση περιλαμβάνει πολλαπλά στάδια που ορίζουν ότι η κατάτμηση των κυττάρων: προφατική, προμεταφαίρεση, μεταφάση, αναφάση, τελοφάση και κυτοκίνη. Πριν από τη διαίρεση, το κελί βρίσκεται σε μια κατάσταση interphase.

Μέσα από μια σειρά σταδίων, το χρωμόσωμα αναπαράγεται και κάθε κλώνος μετακινείται σε αντίθετους πόλους μέσα στον πυρήνα για να επιτρέψει στο φάκελο του πυρήνα να συγκλίνει και να περιβάλλει κάθε χρωμόσωμα. Σε ζωικά κύτταρα, μια σχισμή διάσπασης χωρίζει τα διπλοειδή, ή θυγατρικά κύτταρα, σε δύο. Στα ευκαρυωτικά φυτικά κύτταρα, ένας τύπος πλάκας κυττάρων σχηματίζεται πριν από το νέο κυτταρικό τοίχωμα που διαχωρίζει θυγατρικά κύτταρα. Μετά τη διαίρεση, κάθε θυγατρικό κύτταρο είναι ένα γενετικό αντίγραφο του αρχικού κυττάρου.

Μέθοδος κυτταρικής διαίρεσης των ευκαρυωτικών κυττάρων

Η κυτταρική διαίρεση της μείωσης είναι η διαδικασία με την οποία οι ζωντανοί οργανισμοί εντός του τομέα της Eukarya δημιουργούν τα σεξουαλικά τους κύτταρα όπως το αρσενικό σπέρμα και τα θηλυκά ωάρια. Η διαφορά μεταξύ της μίτωσης και της μείωσης είναι ότι το γενετικό υλικό εντός των διπλοειδών κυττάρων είναι το ίδιο, ενώ στη μείωση, κάθε νέο κύτταρο περιέχει ένα διακριτικό και μοναδικό μπλε γενετικής πληροφορίας.

Μόλις παρουσιαστεί η μείωση, τα σπερματοζωάρια και τα ωάρια είναι διαθέσιμα για να δημιουργήσουν μια εντελώς νέα μορφή ζωής. Αυτό επιτρέπει τη γενετική ποικιλομορφία μεταξύ όλων των ζωντανών οντοτήτων που αναπαράγουν σεξουαλικά. Κατά τη διάρκεια της κυτταρικής διαίρεσης της μείωσης, η οποία εμφανίζεται σε δύο στάδια, η μεΐωση Ι και η μείοσις II, ένα μικρό τμήμα κάθε χρωμοσώματος ξεσπά και προσκολλάται σε ένα άλλο χρωμόσωμα που ονομάζεται γενετικός ανασυνδυασμός. Αυτό το μικρό βήμα είναι υπεύθυνο για τη γενετική ποικιλομορφία ενός είδους. Πριν από τη μείοση Ι, το αναπαραγωγικό κύτταρο υπάρχει σε ενδιάμεση φάση, προετοιμάζοντας την κυτταρική διαίρεση.

Τα ριβοσωμικά ευκαρυωτικά κύτταρα καθιστούν την πρωτεΐνη

Κάθε τμήμα ενός ευκαρυωτικού κυττάρου έχει να διαδραματίσει σημαντικό ρόλο στη διατήρηση της ζωής του κυττάρου. Τα ριβοσώματα, για παράδειγμα, όταν παρατηρούνται μέσω ηλεκτρονικού μικροσκοπίου, μπορούν να εμφανιστούν με έναν από τους δύο τρόπους: όπως μια συλλογή σταφυλιών ή σαν μικροσκοπικά κουκκίδες που κυλούν μέσα στο κυτταρόπλασμα του κυττάρου. Μπορούν επίσης να προσκολληθούν στο εσωτερικό τοίχωμα της μεμβράνης του πλάσματος ή στην εξωτερική μεμβράνη του πυρηνικού περιβλήματος ως μικρές ή μεγάλες υπομονάδες. Η παραγωγή πρωτεϊνών είναι ένας βασικός σκοπός όλων των κυττάρων και σχεδόν όλα τα κύτταρα περιέχουν ριβοσώματα, ειδικά σε κύτταρα που παράγουν πολλή πρωτεΐνη. Τα κύτταρα στο πάγκρεας, που είναι υπεύθυνα για την παραγωγή ενζύμων που βοηθούν στην πέψη, περιέχουν πολλά ριβοσώματα.

Το Σύστημα Ενδομεμβράνης

Το ενδομεμβρανικό σύστημα αποτελείται από το πυρηνικό περίβλημα, τη μεμβράνη πλάσματος, τη συσκευή Golgi, τα κυστίδια, το ενδοπλασματικό δίκτυο και άλλες δομές που προέρχονται από αυτά τα στοιχεία. Όλοι παίζουν ρόλο στη λειτουργία του κελιού, αν και κάποιοι διαφέρουν ως προς την εμφάνιση και τον σκοπό τους. Το σύστημα ενδομεμβράνης μετακινεί πρωτεΐνες και μεμβράνες γύρω από το κύτταρο. Για παράδειγμα, μερικές από τις πρωτεΐνες που κατασκευάζονται σε ριβοσώματα συνδέονται με το τραχύ ενδοπλασματικό δίκτυο, μια κατασκευή που μοιάζει με λαβύρινθο που συνδέεται με το εξωτερικό του πυρήνα. Αυτές οι δομές βοηθούν στην τροποποίηση και μετακίνηση πρωτεϊνών, μεταξύ άλλων σκοπών, όπου χρειάζονται στο κύτταρο.

Το εργοστάσιο ενέργειας των ευκαρυωτικών κυττάρων

Όλα τα κύτταρα απαιτούν ενέργεια για να λειτουργήσουν και τα μιτοχόνδρια είναι το ενεργειακό φυτό του κυττάρου. Τα μιτοχόνδρια παράγουν τριφωσφορική αδενοσίνη, συντομευμένη ως ΑΤΡ, το οποίο είναι ένα μόριο - το ενεργειακό νόμισμα κάθε ζωής - που μεταφέρει ενέργεια μέσα στο κύτταρο για μικρό χρονικό διάστημα. Αυτή η μιτοχονδριακή δομή στο κύτταρο βρίσκεται στο κυτταρόπλασμα μεταξύ της εξωτερικής μεμβράνης του κυττάρου και των εξωτερικών τοιχωμάτων του πυρήνα των κυττάρων. Περιέχουν τα δικά τους ριβοσώματα και το DNA με διπλοσθενή με φωσφολιπίδια που εγχύονται με πρωτεΐνες.

Διαφορές μεταξύ φυτών ευκαρυωτικών και ζωικών κυττάρων

Τα φυτά και τα ζώα εμπίπτουν στην περιοχή της Ευκαρυάς λόγω των κύριων χαρακτηριστικών του ευκαρυωτικού κυττάρου, αλλά υπάρχουν διαφορές μεταξύ των κυττάρων εντός των φυτικών και των ζωικών βασιλείων. Ενώ τόσο τα φυτικά όσο και τα ζωικά ευκαρυωτικά κύτταρα έχουν μικροσωληνάρια, μικροσκοπικούς σωλήνες που βοηθούν στο διαχωρισμό των χρωμοσωμάτων κατά τη διάρκεια της κυτταρικής διαίρεσης, τα ζωικά κύτταρα έχουν επίσης κεντροσώματα και λυσοσώματα που υπάρχουν στο ευκαρυωτικό κύτταρο, ενώ τα φυτά δεν το κάνουν. Τα φυτικά κύτταρα, εκτός από την ύπαρξη χλωροπλαστών που βοηθούν στη φωτοσύνθεση (μετατρέποντας την ενέργεια του ήλιου σε τροφή), για παράδειγμα, έχουν επίσης ένα μεγάλο κεντρικό κενοτόπιο, ένα χώρο μέσα στο κύτταρο που περιέχει κυρίως υγρό και περιβάλλεται από μεμβράνη.

Χλωροπλάστες σε κύτταρα ευκαρυωτικών φυτών

Οι χλωροπλάστες είναι οι δομές εντός ευκαρυωτικών φυτικών κυττάρων που περιέχουν χλωροφύλλη και ένζυμα που συμβάλλουν στη διαδικασία φωτοσύνθεσης στην οποία τα φυτά παράγουν τρόφιμα από νερό και διοξείδιο του άνθρακα χρησιμοποιώντας την ενέργεια του ήλιου. Αυτά τα μικρά εργοστάσια είναι υπεύθυνα για την απελευθέρωση του οξυγόνου ως προϊόντος φωτοσύνθεσης πίσω στην ατμόσφαιρα.

Αυτές οι μεγάλες δομές του φυτικού κυττάρου περιέχουν DNA και μια διπλή μεμβράνη, καθώς και ένα σύστημα εσωτερικής μεμβράνης που αποτελείται από θυλακοειδή που φαίνονται σαν πεπλατυσμένοι σάκοι. Το στρώμα είναι ο χώρος μεταξύ της εξωτερικής μεμβράνης και του θυλακοειδούς που περιέχει το χλωροπλάστη DNA, το «εργοστάσιο» που παράγει πρωτεΐνη για τον χλωροπλάστη, καθώς και άλλα ένζυμα και πρωτεΐνες.