EVKARIONTSKA CELICA: ZNAČILNOSTI, VRSTE, DELI, PRESNOVA - BIOLOGIJA - 2026

V evkariontskih celicah so strukturna elementa široko linijo organizmov označen s tem, celic z jedrom z membrano razmejeni in ima nabor organel.

Med najvidnejšimi organeli evkariotov imamo mitohondrije, odgovorne za celično dihanje in druge poti, povezane z ustvarjanjem energije, ter kloroplaste, ki jih najdemo v rastlinah in so odgovorni za proces fotosinteze.

Živalska evkariontska celica. Vir: avtor Nikol valentina romero ruiz, z Wikimedia Commons

Poleg tega obstajajo tudi druge strukture, omejene z membranami, kot so Golgijev aparat, endoplazemski retikulum, vakuole, lizosomi, peroksizomi, ki so edinstveni za evkariote.

Organizmi, ki so del evkariotov, so po velikosti in morfologiji precej raznoliki. Skupina sega od enoceličnih protozoj in mikroskopskih kvasovk do rastlin in velikih živali, ki naseljujejo globoko morje.

Eukarioti se od prokariotov razlikujejo predvsem po prisotnosti jedra in drugih notranjih organelov, poleg tega, da imajo visoko organizacijo genskega materiala. Lahko rečemo, da so evkarionti veliko bolj zapleteni v različnih vidikih, strukturnih in funkcionalnih.

Splošne značilnosti

Najpomembnejše značilnosti, ki opredeljujejo evkariontsko celico, so: prisotnost definiranega jedra z genskim materialom (DNK) v notranjosti, podcelične organele, ki opravljajo posebne naloge, in citoskelet.

Tako imajo nekatere rodove posebne značilnosti. Na primer, rastline imajo kloroplaste, veliko vakuolo in debelo steno celuloze. Pri glivicah je značilna himinska stena. Nazadnje imajo živalske celice centriole.

Podobno obstajajo evkariontski enocelični organizmi znotraj proteistov in gliv.

Deli (organele)

Ena od značilnih lastnosti evkariontov je prisotnost organelov ali podceličnih oddelkov, obdanih z membrano. Med najbolj vidnimi:

Jedro

Evkariontska reprezentacija človeških celic. Lahko vidite jedro

Jedro je najbolj opazna struktura v evkariontskih celicah. Omejena je z dvojno porozno lipidno membrano, ki omogoča izmenjavo snovi med citoplazmo in jedrsko notranjostjo.

Organela je zadolžena za usklajevanje vseh celičnih procesov, saj vsebuje vsa potrebna navodila v DNK, ki omogoča ogromno različnih procesov.

Jedro ni popolnoma sferična in statična organela z naključno razpršenim DNK. Gre za strukturo izjemne zapletenosti z različnimi komponentami, kot so: jedrska ovojnica, kromatin in nukleolus.

V notranjosti jedra so tudi druga telesa, kot so telesa Cajal in PML (promielocitna levkemija).

Mitohondrije

Mitohondrije

Mitohondrije so organele, ki jih obdaja dvojni membranski sistem in jih najdemo tako pri rastlinah kot pri živalih. Število mitohondrijev na celico se razlikuje glede na njegove potrebe: v celicah z visokimi potrebami po energiji je število relativno večje.

Presnovne poti, ki potekajo v mitohondrijah, so: cikel citronske kisline, transport elektronov in oksidativna fosforilacija, beta oksidacija maščobnih kislin in razpad aminokislin.

Kloroplasti

Kloroplast

Kloroplasti so značilne organele rastlin in alg, ki predstavljajo zapletene membranske sisteme. Najpomembnejša sestavina je klorofil, zeleni pigment, ki neposredno sodeluje pri fotosintezi.

Poleg reakcij, povezanih s fotosintezo, lahko kloroplasti ustvarjajo ATP, med drugim sintetizirajo aminokisline, maščobne kisline. Nedavne študije so pokazale, da je ta oddelek povezan s proizvodnjo snovi proti patogenom.

Tako kot mitohondriji imajo tudi kloroplasti svoj genetski material v krožni obliki. Z evolucijskega vidika je to dejstvo dokaz, ki podpira teorijo o možnem endosimbiotskem procesu, ki je povzročil mitohondrije in kloroplaste.

Endoplazemski retikulum

Endoplazemski retikulum

Retikulum je sistem membran, ki se nadaljuje z jedrom in ki se razteza po celici v obliki labirinta.

Razdeljen je na gladek endoplazemski retikulum in grobi endoplazemski retikulum, odvisno od prisotnosti ribosomov v njem. Grobi retikulum je predvsem odgovoren za sintezo beljakovin - zahvaljujoč zasidranim ribosomom. Gladka stran je povezana s presnovnimi potmi lipidov

Golgijev aparat

Sestavljen je iz niza sploščenih plošč, imenovanih "Golgijske cisterne." Povezana je z izločanjem in spreminjanjem beljakovin. Sodeluje tudi pri sintezi drugih biomolekul, kot so lipidi in ogljikovi hidrati.

Evkariontski organizmi

Leta 1980 je raziskovalec Carl Woese in sodelavci z molekularnimi tehnikami uspel vzpostaviti odnose med živimi bitji. Skozi vrsto pionirskih poskusov jim je uspelo vzpostaviti tri domene (imenovane tudi "super kraljestva"), ki so za seboj pustile tradicionalni pogled na pet področij.

Glede na rezultate Woeseja lahko žive oblike zemlje razvrstimo v tri vidne skupine: Archaea, Eubacteria in Eukarya.

V domeni Eukarya so organizmi, ki jih poznamo kot evkariote. Ta rod je zelo raznolik in vključuje številne enocelične in večcelične organizme.

Enocelični

Enocelični evkarioti so izjemno kompleksni organizmi, saj morajo imeti v eni celici vse značilne funkcije evkariota. Protozoji so v zgodovini razvrščeni kot rizopodi, ciliati, flagelati in sporozoi.

Kot najbolj vidne primere navajamo eugleno: fotosintetske vrste, ki se lahko premikajo skozi flagellum.

Obstajajo tudi cilirani evkarioti, kot je znana parametcia, ki spada v rod Paramecium. Ti imajo značilno drsno obliko in se premikajo zahvaljujoč prisotnosti številnih cilijev.

V tej skupini so tudi patogene vrste ljudi in drugih živali, na primer rod Trypanosoma. Za to skupino parazitov je značilno, da ima podolgovato telo in značilen flagellum. So vzrok bolezni Chagas (Trypanosoma cruzi) in spalne bolezni (Trypanosoma brucei).

Rod Plasmodium je povzročitelj malarije ali malarije pri ljudeh. Ta bolezen je lahko smrtna.

Obstajajo tudi enocelične glive, vendar bodo najbolj izjemne značilnosti te skupine opisane v kasnejših razdelkih.

Rastline

Vsa velika kompleksnost rastlin, ki jo vsak dan opazujemo, spada v evkariontsko linijo, od trav in trav do kompleksnih in velikih dreves.

Za celice teh posameznikov je značilno, da imajo celično steno, sestavljeno iz celuloze, kar strukturi daje togost. Poleg tega imajo kloroplaste, ki vsebujejo vse biokemijske elemente, potrebne za proces fotosinteze.

Rastline predstavljajo zelo raznoliko skupino organizmov s kompleksnimi življenjskimi cikli, ki bi jih bilo nemogoče zajeti v le nekaj značilnostih.

Gobe

Izraz "gliva" se uporablja za označevanje različnih organizmov, kot so plesni, kvasovke in posamezniki, ki lahko proizvajajo gobe.

Odvisno od vrste se lahko razmnožujejo spolno ali aseksualno. Zanje je značilna predvsem proizvodnja spore: majhne latentne strukture, ki se lahko razvijejo, ko so primerne okoljske razmere.

Morda bi si mislili, da so podobne rastlinam, saj je za obe značilno, da vodijo sedeč način življenja, torej da se ne premikajo. Vendar pa glivam primanjkuje kloroplastov in nimajo potrebne encimske mehanizacije za izvajanje fotosinteze.

Njihov način prehranjevanja je heterotrofen, kot večina živali, zato morajo iskati vir energije.

Živali

Živali predstavljajo skupino, ki jo sestavlja skoraj milijon vrst, ki so bile katalogizirane in pravilno razvrščene, čeprav zoologi ocenjujejo, da bi bila resnična vrednost lahko bližja 7 ali 8 milijonom. Skupina je tako raznolika kot zgoraj omenjena.

Zanje je značilno, da so heterotrofne (iščejo svojo hrano) in imajo izjemno mobilnost, ki jim omogoča gibanje. Za to nalogo imajo vrsto raznolikih mehanizmov za premikanje, ki jim omogočajo gibanje po kopnem, vodi in zraku.

Glede njihove morfologije najdemo neverjetno raznolike skupine. Čeprav bi lahko razdelili na nevretenčarje in vretenčarje, kjer je značilnost, ki jih razlikuje, prisotnost vretenčnega stebra in notokorda.

Med nevretenčarji imamo poriferje, cnidarijane, koprive, ogorčice, ravne gliste, členonožce, mehkužce in iglokožce. Medtem ko vretenčarji vključujejo bolj znane skupine, kot so ribe, dvoživke, plazilci, ptice in sesalci.

Evkariontske vrste celic

Obstaja velika raznolikost evkariontskih celic. Čeprav bi morda mislili, da so najbolj zapletene živali in rastline, je to napačno. Največjo zapletenost opazimo pri protističnih organizmih, ki morajo imeti vse elemente, potrebne za življenje, znotraj ene celice.

Evolucijska pot, ki je privedla do pojava večceličnih organizmov, je s seboj prinesla potrebo po porazdelitvi nalog znotraj posameznika, kar je znano kot celična diferenciacija. Tako je vsaka celica odgovorna za vrsto omejenih dejavnosti in ima morfologijo, ki ji omogoča, da jih izvaja.

Ko pride do procesa zlitja ali oploditve gamete, nastala zigota podleže vrsti naslednjih celičnih delitev, ki bodo privedle do tvorbe več kot 250 vrst celic.

Pri živalih so poti diferenciacije, ki jim sledi zarodek, usmerjeni s signali, ki jih prejme iz okolja, v veliki meri pa je odvisen od njegovega položaja v organizmu v razvoju. Med najvidnejšimi vrstami celic imamo:

Nevroni

Nevroni ali celice, specializirani za izvajanje živčnega impulza, ki so del živčnega sistema.

Mišične celice

Skeletne mišične celice, ki imajo kontraktilne lastnosti in so poravnane v mreži nitk. Te omogočajo značilne gibe živali, kot sta tek ali hoja.

Hrustančne celice

Hrustanske celice so specializirane za podporo. Zaradi tega jih obdaja matrica s kolagenom.

Krvne celice

Celične komponente krvi so rdeče in bele krvne celice ter trombociti. Prve so diskaste, nimajo jedra, ko so zrele, in delujejo za transport hemoglobina. Bele krvne celice sodelujejo pri imunskem odzivu, trombociti pa v postopku strjevanja krvi.

Presnova

Evkarioti predstavljajo vrsto presnovnih poti, kot so glikoliza, pentoz fosfatni poti, beta oksidacija maščobnih kislin, med drugim organizirana v specifičnih celičnih oddelkih. Na primer, ATP nastaja v mitohondrijih.

Rastlinske celice imajo značilen metabolizem, saj imajo encimske stroje, potrebne za sprejem sončne svetlobe in ustvarjanje organskih spojin. Ta postopek je fotosinteza in jih pretvori v avtotrofne organizme, ki lahko sintetizirajo energetske sestavine, ki jih zahteva njihov metabolizem.

Rastline imajo specifično pot, imenovano glikoksilatni cikel, ki se pojavlja v glioksisomu in je odgovoren za pretvorbo lipidov v ogljikove hidrate.

Za živali in glive je značilno, da so heterotrofi. Ti rodovi ne morejo proizvesti svoje hrane, zato jo morajo aktivno iskati in razkrojiti.

Razlike s prokarioti

Ključna razlika med evkariotom in prokariotom je prisotnost jedra, ki ga omejuje membrana in je opredeljeno v prvi skupini organizmov.

Do tega zaključka lahko pridemo, če preučimo etimologijo obeh izrazov: prokariot izvira iz korenin pro, kar pomeni "pred", in karion, ki je jedro; medtem ko se evkariot nanaša na prisotnost "pravega jedra" (eu pomeni "resnično" in kariona pomeni jedro)

Vendar pa najdemo enocelične evkariote (to je, da je celoten organizem ena sama celica), kot so znani Paramecij ali kvasovke. Na enak način najdemo večcelične evkariontske organizme (sestavljene iz več kot ene celice) kot živali, vključno s človekom.

Glede na zapis fosilov je bilo mogoče sklepati, da se evkarioti razvijajo iz prokariotov. Zato je logično domnevati, da imata obe skupini podobne značilnosti, kot so prisotnost celične membrane, skupne presnovne poti. Spodaj bodo opisane najbolj vidne razlike med obema skupinama:

Vir: Avtor ni predložil strojno berljivega avtorja. Mortadelo2005 domneva (temelji na trditvah o avtorskih pravicah). , prek Wikimedia Commons

Velikost

Evkariontski organizmi so običajno večje velikosti kot prokarioti, saj so veliko bolj zapleteni in z več celičnih elementov.

Premer prokariota je v povprečju med 1 in 3 µm, medtem ko je evkariontska celica lahko v razponu od 10 do 100 µm. Čeprav pri tem pravilu obstajajo opazne izjeme.

Prisotnost organelov

V prokariotskih organizmih ni struktur, omejenih s celično membrano. Te so zelo preproste in teh notranjih teles nimajo.

Običajno so edine membrane, ki jih imajo prokarioti, odgovorne za razmejitev organizma z zunanjim okoljem (upoštevajte, da je ta membrana prisotna tudi v evkariotih).

Jedro

Kot že omenjeno, je prisotnost jedra ključni element za razlikovanje med obema skupinama. Pri prokariotih genetski material ni omejen z nobeno vrsto biološke membrane.

V nasprotju s tem so evkarioti celice s kompleksno notranjo strukturo in, odvisno od vrste celice, predstavljajo posebne organele, ki so bile podrobno opisane v prejšnjem razdelku. Te celice imajo običajno eno jedro z dvema kopijama vsakega gena - kot v večini celic pri ljudeh.

V evkariotih je DNK (deoksiribonukleinske kisline) visoko organiziran na različnih ravneh. Ta dolga molekula je povezana z beljakovinami, imenovanimi histoni, in je stisnjena na takšno raven, da lahko vstopi v majhno jedro, ki ga lahko na določeni točki delitve celic opazimo kot kromosome.

Prokarioti nimajo tako prefinjene ravni organiziranosti. Na splošno se genetski material pojavlja kot ena sama krožna molekula, ki se lahko oprime na biomembrano, ki obdaja celico.

Vendar molekula DNK ni naključno razporejena. Čeprav ni ovit v membrano, se genetski material nahaja na območju, ki se imenuje nukleoid.

Mitohondrije in kloroplasti

V specifičnem primeru mitohondrijev gre za celične organele, kjer najdemo beljakovine, potrebne za procese celičnega dihanja. Prokarioti - ki morajo vsebovati te encime za oksidativne reakcije - so zasidrani v plazemski membrani.

Prav tako v takem primeru, da je prokariotski organizem fotosintetski, postopek poteka v kromatoforjih.

Ribosomi

Ribosomi so strukture, odgovorne za prevajanje messenger RNA v beljakovine, ki jih molekula kodira. Dovolj jih je, na primer običajna bakterija, na primer Escherichia coli, lahko poseduje do 15.000 ribosomov.

Ločimo lahko dve enoti, ki sestavljata ribosom: glavno in mladoletno. Za prokariotsko linijo je značilno, da predstavlja 70S ribosomov, sestavljen iz velike podenote 50S in majhne podenote 30S. Nasprotno so v evkariontih sestavljeni iz velike 60S in majhne podenote 40S.

V prokariotih so ribosomi raztreseni po celotni citoplazmi. Medtem ko so v evkariontih zasidrani na membranah, kot v grobem endoplazmatskem retikulu.

Citoplazma

Citoplazma v prokariotskih organizmih ima predvsem zrnast videz, zahvaljujoč prisotnosti ribosomov. Pri prokariotih se v citoplazmi pojavi sinteza DNK.

Prisotnost celične stene

Tako prokariontski kot evkariontski organizmi so od zunanjega okolja ločeni z dvojno lipidno biološko membrano. Vendar je celična stena struktura, ki obdaja celico in je prisotna le v prokariotski liniji, v rastlinah in glivah.

Ta stena je toga in najbolj intuitivna splošna funkcija je zaščita celice pred okoljskim stresom in morebitnimi osmotskimi spremembami. Toda na kompozicijski ravni je ta stena v teh treh skupinah popolnoma drugačna.

Stena bakterij je sestavljena iz spojine, imenovane peptidoglikana, ki jo tvorita dva strukturna bloka, povezana z vezmi tipa β-1,4: N-acetil-glukozamin in N-acetilmuraminska kislina.

Pri rastlinah in glivah - oba evkariota - se sestava stene tudi razlikuje. Prva skupina je sestavljena iz celuloze, polimera, ki ga tvorijo ponavljajoče se enote glukoze v sladkorju, glive pa imajo stene hitina in drugih elementov, kot so glikoproteini in glikani. Upoštevajte, da nimajo vse glive celično steno.

DNK

Genska snov med evkarioti in prokarioti se razlikuje ne samo po načinu strjevanja, temveč tudi po zgradbi in količini.

Za prokariote je značilno, da imajo nizko količino DNK, med 600.000 baznimi pari do 8 milijonov. Se pravi, da lahko kodirajo od 500 do nekaj tisoč beljakovin.

Introni (DNK zaporedja, ki ne kodirajo beljakovin in motijo ​​gene) so prisotni v evkariotih in ne v prokariotih.

Horizontalni prenos genov je pomemben proces pri prokariotih, medtem ko je pri evkariotih praktično odsoten.

Procesi delitve celic

V obeh skupinah se celica poveča, dokler ne doseže ustrezne velikosti. Evkarioti izvajajo delitev s kompleksnim procesom mitoze, kar ima za posledico dve hčerinski celici podobne velikosti.

Naloga mitoze je zagotoviti ustrezno število kromosomov po vsaki delitvi celice.

Izjema pri tem procesu je celična delitev kvasovk, zlasti rodu Saccharomyces, kjer delitev vodi k nastanku manjše hčerinske celice, saj se tvori s pomočjo "izbokline".

Prokariontske celice niso podvržene delitvi celic mitoze - bistvena posledica pomanjkanja jedra. V teh organizmih delitev poteka z binarno delitvijo. Tako celica raste in se deli na dva enaka dela.

Obstajajo določeni elementi, ki sodelujejo pri delitvi celic v evkariontih, na primer centromere. V primeru prokariotov teh analogov ni in le nekaj vrst bakterij ima mikrotubule. Razmnoževanje spolnega tipa je pogosto pri evkariotih in redko pri prokariotih.

Citoskelet

Evkarioti imajo na ravni citoskeleta zelo kompleksno organizacijo. Ta sistem je sestavljen iz treh vrst filamentov, razvrščenih po njihovem premeru v mikrofilamente, vmesne nitke in mikrotubule. Poleg tega obstajajo beljakovine z motoričnimi lastnostmi, povezane s tem sistemom.

Evkarioti imajo vrsto procesov, ki celici omogočajo gibanje v svojem okolju. To so flagele, katerih oblika spominja na bič in gibanje je pri evkariotih in prokariotih drugačno. Čiliji so krajši in na splošno prisotni v velikem številu.

Reference

1. Birge, EA (2013). Bakterijska in bakteriofazna genetika. Springer Science & Business Media.
2. Campbell, MK, & Farrell, SO (2011). Biokemija.
3. Cooper, GM in Hausman, RE (2000). Celica: Molekularni pristop. Sinauer Associates.
4. Curtis, H., in Barnes, NS (1994). Povabilo k biologiji. Macmillan.
5. Hickman, CP, Roberts, LS, Larson, A., Ober, WC, & Garrison, C. (2001). Integrirana načela zoologije. McGraw - Hill.
6. Karp, G. (2009). Celična in molekularna biologija: koncepti in poskusi. John Wiley & Sons.
7. Pontón, J. (2008). Celična stena gliv in mehanizem delovanja anidulafungina. Rev Iberoam Micol, 25, 78–82.
8. Vellai, T., & Vida, G. (1999). Izvor evkariontov: razlika med prokariotskimi in evkariontskimi celicami. Zbornik Kraljeve družbe B: Biological Sciences, 266 (1428), 1571–1577.
9. Voet, D., & Voet, JG (2006). Biokemija. Panamerican Medical Ed.
10. Tedni, B. (2012). Alcamovi mikrobi in družba. Založniki Jones & Bartlett.