EIKARIOTU ŠŪNA: RAKSTUROJUMS, VEIDI, DAĻAS, METABOLISMS - BIOLOĢIJA - 2025

The eikariotu šūnas ir struktūras komponenti plašu līnijas organismu raksturīga ar to, šūnas ar serdi, ko ierobežo membrānu un kam kopumu organellām.

Starp ievērojamākajiem eikariotu organelliem mums ir mitohondriji, kas ir atbildīgi par šūnu elpošanu un citiem enerģijas radīšanas ceļiem, un hloroplasti, kas atrodami augos un ir atbildīgi par fotosintēzes procesu.

Dzīvnieku eikariotu šūna. Avots: Nikol valentina romero ruiz, no Wikimedia Commons

Turklāt ir arī citas struktūras, ko ierobežo membrānas, piemēram, Golgi aparāts, endoplazmatiskais retikulums, vakuoli, lizosomas, peroksisomas, kas raksturīgas tikai eikariotiem.

Organismi, kas ietilpst eikariotos, ir diezgan neviendabīgi gan lieluma, gan morfoloģijas ziņā. Grupa svārstās no vienšūnu vienšūņiem un mikroskopiskiem raugiem līdz augiem un lieliem dzīvniekiem, kas apdzīvo dziļjūru.

Eukarioti atšķiras no prokariotiem galvenokārt ar kodola un citu iekšējo organellu klātbūtni, turklāt ar augstu ģenētiskā materiāla organizāciju. Var teikt, ka eikarioti ir daudz sarežģītāki dažādos aspektos - gan strukturālā, gan funkcionālā ziņā.

Vispārīgais raksturojums

Vissvarīgākās īpašības, kas definē eikariotu šūnu, ir: noteikta kodola ar ģenētisko materiālu (DNS) klātbūtne iekšpusē, subcelulāri organelli, kas veic īpašus uzdevumus, un citoskelets.

Tādējādi dažām sugām ir īpašas iezīmes. Piemēram, augiem ir hloroplasti, liels vakuols un bieza celulozes siena. Sēnītēs ir raksturīga hitīna siena. Visbeidzot, dzīvnieku šūnās ir centrioles.

Līdzīgi protistiem un sēnītēm ir eikariotu vienšūnu organismi.

Daļas (organelles)

Viena no eikariotu atšķirīgajām īpašībām ir organellu vai subcelulāru nodalījumu klātbūtne, ko ieskauj membrāna. Starp redzamākajiem mums ir:

Core

Eukariotu cilvēka šūnu attēlojums. Jūs varat redzēt kodolu

Kodols ir visizteiktākā struktūra eikariotu šūnās. To norobežo dubultā poraina lipīdu membrāna, kas ļauj apmainīties ar vielām starp citoplazmu un kodola iekšpusi.

Tā ir organelle, kas atbild par visu šūnu procesu koordinēšanu, jo tajā ir visas nepieciešamās instrukcijas DNS, kas ļauj veikt ārkārtīgi daudzveidīgus procesus.

Kodols nav perfekti sfēriska un statiska organelle ar tajā nejauši izkliedētu DNS. Tā ir izsmalcinātas sarežģītības struktūra ar dažādiem komponentiem, piemēram: kodola apvalku, hromatīnu un nukleolu.

Kodolā ir arī citi ķermeņi, piemēram, Cajal ķermeņi un PML ķermeņi (promielocītiskā leikēmija).

Mitohondriji

Mitohondriji

Mitohondriji ir organellas, ko ieskauj dubultā membrānas sistēma, un tie ir sastopami gan augos, gan dzīvniekos. Mitohondriju skaits vienā šūnā mainās atkarībā no tās vajadzībām: šūnās ar lielu enerģijas patēriņu to skaits ir salīdzinoši lielāks.

Metabolisma ceļi, kas notiek mitohondrijos, ir: citronskābes cikls, elektronu transportēšana un oksidatīvā fosforilēšanās, taukskābju beta oksidēšana un aminoskābju sadalīšanās.

Hloroplasti

Hloroplasti

Hloroplasti ir tipiski augu un aļģu organellumi, kas veido sarežģītas membrānu sistēmas. Vissvarīgākā sastāvdaļa ir hlorofils, zaļš pigments, kas tieši piedalās fotosintēzē.

Papildus reakcijām, kas saistītas ar fotosintēzi, hloroplasti var radīt ATP, sintezēt aminoskābes, taukskābes, cita starpā. Jaunākie pētījumi liecina, ka šis nodalījums ir saistīts ar vielu ražošanu pret patogēniem.

Tāpat kā mitohondrijiem, arī hloroplastiem ir savs ģenētiskais materiāls - apaļa forma. No evolūcijas viedokļa šis fakts ir pierādījums, kas atbalsta teoriju par iespējamo endosimbiotisko procesu, kas izraisīja mitohondrijus un hloroplastus.

Endoplazmatiskais tīkls

Endoplazmatiskais tīkls

Retikulārs ir membrānu sistēma, kas turpinās ar kodolu un izplešas visā šūnā labirinta formā.

Atkarībā no ribosomu klātbūtnes tajā tiek sadalīts gluds endoplazmatisks retikulums un aptuvens endoplazmatisks retikulums. Neapstrādāts retikulums galvenokārt ir atbildīgs par olbaltumvielu sintēzi - pateicoties noenkurotajām ribosomām. Savukārt gludais ir saistīts ar lipīdu metabolisma ceļiem

Golgi aparāts

Tas sastāv no saplacinātu disku sērijas ar nosaukumu "Golgian cisterns". Tas ir saistīts ar olbaltumvielu sekrēciju un modifikāciju. Tas piedalās arī citu biomolekulu, piemēram, lipīdu un ogļhidrātu, sintēzē.

Eikariotu organismi

1980. gadā pētniekam Karlam Voea un līdzstrādniekiem izdevās nodibināt attiecības starp dzīvām būtnēm, izmantojot molekulāros paņēmienus. Ar virkni novatorisku eksperimentu viņiem izdevās izveidot trīs domēnus (sauktus arī par “supervalstīm”), atstājot aiz sevis tradicionālo uzskatu par piecām valstīm.

Pēc Voes rezultātiem, mēs varam zemes dzīvās formas iedalīt trīs pamanāmās grupās: Archaea, Eubacteria un Eukarya.

Eukarijas domēnā ir organismi, kurus mēs pazīstam kā eikariotus. Šī ciltslieta ir ļoti daudzveidīga un ietver vairākus gan vienšūnas, gan daudzšūnu organismus.

Vienšūnu

Vienšūnu eikarioti ir ārkārtīgi sarežģīti organismi, jo tiem vienā šūnā jābūt visām raksturīgajām eikariotu funkcijām. Vienšūņi vēsturiski tiek klasificēti kā rizodopi, ciliati, flagellates un sporozoans.

Kā ievērojamākos piemērus var minēt euglena: fotosintētiskās sugas, kas spēj pārvietoties pa flagellum.

Ir arī lobīti eikarioti, piemēram, slavenā paramecia, kas pieder pie Paramecium ģints. Viņiem ir tipiska čības forma un tie pārvietojas, pateicoties daudzu ciliju klātbūtnei.

Šajā grupā ir arī patogēnas cilvēku un citu dzīvnieku sugas, piemēram, Trypanosoma ģints. Šai parazītu grupai raksturīgs iegarens korpuss un tipisks flagellum. Tie ir Chagas slimības (Trypanosoma cruzi) un miega slimības (Trypanosoma brucei) cēloņi.

Plasmodium ģints ir malārijas vai malārijas izraisītājs cilvēkiem. Šī slimība var būt letāla.

Ir arī vienšūnu sēnītes, bet šīs grupas izcilākās īpašības tiks aprakstītas turpmākajās sadaļās.

Augi

Visa lielā augu sarežģītība, ko mēs katru dienu novērojam, pieder pie eikariotu ciltsrakstiem, sākot no zāles un zāles līdz sarežģītiem un lieliem kokiem.

Šo indivīdu šūnām ir raksturīga šūnu sieniņa, kas sastāv no celulozes, kas piešķir konstrukcijai stingrību. Turklāt viņiem ir hloroplasti, kas satur visus bioķīmiskos elementus, kas nepieciešami fotosintēzes procesa norisei.

Augi pārstāv ļoti daudzveidīgu organismu grupu ar sarežģītu dzīves ciklu, kuru būtu neiespējami aptvert tikai dažās pazīmēs.

Sēnes

Terminu "sēne" lieto, lai apzīmētu dažādus organismus, piemēram, veidnes, raugus un indivīdus, kuri spēj ražot sēnes.

Atkarībā no sugas, tie var vairoties seksuāli vai aseksuāli. Tos galvenokārt raksturo sporu veidošanās: nelielas latentas struktūras, kas var veidoties, kad ir piemēroti vides apstākļi.

Jūs varētu domāt, ka tie ir līdzīgi augiem, jo ​​abiem ir raksturīgs nemainīgs dzīvesveids, tas ir, tie nekustas. Tomēr sēnītēm trūkst hloroplastu, un tām nav nepieciešamo fermentatīvo iekārtu, lai veiktu fotosintēzi.

Viņu barošanas veids ir heterotrofisks, tāpat kā lielākajai daļai dzīvnieku, tāpēc viņiem jāmeklē enerģijas avots.

Dzīvnieki

Dzīvnieki pārstāv grupu, kas sastāv no gandrīz miljona pareizi kataloģizētu un klasificētu sugu, lai gan zoologi lēš, ka patiesā vērtība varētu būt tuvāk 7 vai 8 miljoniem. Viņi ir tikpat daudzveidīga grupa kā iepriekšminētie.

Viņiem ir raksturīgs heterotrofs raksturs (viņi paši meklē pārtiku), un viņiem ir ievērojama mobilitāte, kas ļauj viņiem pārvietoties. Šim uzdevumam viņiem ir virkne dažādu pārvietošanās mehānismu, kas ļauj viņiem pārvietoties pa sauszemi, ūdeni un gaisu.

Attiecībā uz viņu morfoloģiju mēs atrodam neticami neviendabīgas grupas. Lai gan mēs varētu sadalīt bezmugurkaulniekus un mugurkaulniekus, kur raksturlielums, kas tos atšķir, ir mugurkaula un notoka klātbūtne.

Starp bezmugurkaulniekiem mums ir porifi, cnidarians, annelids, nematodes, plakantārpi, posmkāji, gliemji un adatādaiņi. Kamēr mugurkaulnieki ietver labāk zināmas grupas, piemēram, zivis, abiniekus, rāpuļus, putnus un zīdītājus.

Eikariotu šūnu veidi

Pastāv liela eikariotu šūnu daudzveidība. Lai gan jūs varētu domāt, ka vissarežģītākās ir dzīvniekiem un augiem, tas nav pareizi. Vislielākā sarežģītība tiek novērota organismos ar protismu, kuriem visiem dzīvībai nepieciešamajiem elementiem jābūt ierobežotiem vienā šūnā.

Evolūcijas ceļš, kas noveda pie daudzšūnu organismu parādīšanās, radīja nepieciešamību sadalīt uzdevumus indivīdā, ko sauc par šūnu diferenciāciju. Tādējādi katra šūna ir atbildīga par ierobežotu darbību virkni, un tai ir morfoloģija, kas ļauj tai veikt tās.

Tā kā notiek gametu saplūšana vai apaugļošanās, iegūtais zigots iziet virkni sekojošu šūnu dalījumu, kā rezultātā veidojas vairāk nekā 250 šūnu tipi.

Dzīvniekiem diferenciācijas ceļus, kam seko embrijs, virza ar signāliem, ko tas saņem no vides, un tas lielā mērā ir atkarīgs no tā stāvokļa jaunattīstības organismā. Starp ievērojamākajiem šūnu veidiem, kas mums ir:

Neironi

Neironi vai šūnas, kas specializējas nervu impulsa vadīšanā un ir daļa no nervu sistēmas.

Muskuļu šūnas

Skeleta muskuļu šūnas, kurām piemīt kontraktilās īpašības un kuras ir sakārtotas pavedienu tīklā. Tie ļauj veikt tipiskas dzīvnieku kustības, piemēram, skriet vai staigāt.

Skrimšļa šūnas

Skrimšļa šūnas specializējas atbalsta sniegšanā. Šī iemesla dēļ tos ieskauj matrica, kurā ir kolagēns.

Asins šūnas

Asins šūnu komponenti ir sarkanās un baltās asins šūnas un trombocīti. Pirmie ir diska formas, nobriedušu kodolu trūkst un tiem ir hemoglobīna transportēšanas funkcija. Balto asins šūnas piedalās imūno reakcijā, un trombocīti - asins recēšanas procesā.

Vielmaiņa

Eikarioti piedāvā virkni metabolisma ceļu, piemēram, glikolīzi, pentozes fosfātu ceļus, taukskābju beta oksidāciju, kas cita starpā ir organizēti īpašos šūnu nodalījumos. Piemēram, ATP tiek ģenerēts mitohondrijos.

Augu šūnām ir raksturīgs metabolisms, jo tām piemīt fermentatīvā iekārta, kas nepieciešama saules gaismas uzņemšanai un organisko savienojumu radīšanai. Šis process ir fotosintēze un pārvērš tos autotrofiskos organismos, kas var sintezēt enerģētiskos komponentus, kas nepieciešami to metabolismam.

Augiem ir noteikts ceļš, ko sauc par glioksilāta ciklu, kas notiek glioksizomā un ir atbildīgs par lipīdu pārvēršanu ogļhidrātos.

Dzīvniekiem un sēnītēm ir raksturīgi būt heterotrofiem. Šīs cilts nespēj ražot savu pārtiku, tāpēc viņiem tas aktīvi jāmeklē un jāsagrauj.

Atšķirības ar prokariotiem

Izšķirošā atšķirība starp eikariotu un prokariotu ir kodola klātbūtne, ko ierobežo membrāna un kas noteikts pirmajā organismu grupā.

Mēs varam nonākt pie šī secinājuma, izpētot abu terminu etimoloģiju: prokariots nāk no saknēm pro, kas nozīmē "pirms", un karions, kas ir kodols; savukārt eikariote norāda uz “īstā kodola” (eu nozīmē “patiess” un kariona nozīmes kodols)

Tomēr mēs atrodam vienšūnu eikariotus (tas ir, viss organisms ir viena šūna), piemēram, labi zināmo Paramecium vai raugus. Tādā pašā veidā mēs atrodam daudzšūnu eikariotu organismus (kas sastāv no vairāk nekā vienas šūnas), piemēram, dzīvniekus, ieskaitot cilvēkus.

Pēc fosilijas reģistra var secināt, ka eukarioti attīstījās no prokariotiem. Tāpēc ir loģiski pieņemt, ka abām grupām ir līdzīgas īpašības, piemēram, šūnu membrānas klātbūtne, kopīgi vielmaiņas ceļi, cita starpā. Visizteiktākās atšķirības starp abām grupām tiks aprakstītas zemāk:

Avots: Autors nenodrošina nevienu mašīnlasāmu autoru. Mortadelo2005 pieņemts (pamatojoties uz autortiesību pretenzijām). , izmantojot Wikimedia Commons

Izmērs

Eikariotu organismi parasti ir lielāki nekā prokarioti, jo tie ir daudz sarežģītāki un ar vairāk šūnu elementiem.

Vidēji prokariotu diametrs ir no 1 līdz 3 µm, savukārt eikariotu šūna var būt no 10 līdz 100 µm. Lai gan šim noteikumam ir ievērojami izņēmumi.

Organellu klātbūtne

Prokariotu organismos nav struktūras, ko norobežo šūnas membrāna. Tās ir ārkārtīgi vienkāršas, un tām trūkst šo iekšējo struktūru.

Parasti vienīgās prokariotu membrānas ir atbildīgas par organisma norobežošanu ar ārējo vidi (ņemiet vērā, ka šī membrāna atrodas arī eikariotos).

Core

Kā minēts iepriekš, kodola klātbūtne ir galvenais elements, lai diskriminētu abas grupas. Prokariotos ģenētisko materiālu neierobežo neviena veida bioloģiskā membrāna.

Turpretī eikarioti ir šūnas ar sarežģītu iekšējo struktūru un atkarībā no šūnas veida uzrāda specifiskos organellus, kas tika sīki aprakstīti iepriekšējā sadaļā. Šīm šūnām parasti ir viens kodols ar diviem katra gēna eksemplāriem - tāpat kā lielākajā daļā cilvēku šūnu.

Eikariotos DNS (dezoksiribonukleīnskābes) ir ļoti organizētas dažādos līmeņos. Šī garā molekula ir saistīta ar olbaltumvielām, ko sauc par histoniem, un ir sablīvēta līdz tādam līmenim, ka tā spēj iekļūt nelielā kodolā, ko noteiktā šūnu dalīšanas brīdī var novērot kā hromosomas.

Prokariotiem nav tik sarežģītu organizācijas līmeņu. Parasti ģenētiskais materiāls notiek kā viena apaļa molekula, kas var pielipt biomembrānai, kas ieskauj šūnu.

Tomēr DNS molekula nav sadalīta nejauši. Kaut arī tas nav iesaiņots membrānā, ģenētiskais materiāls atrodas reģionā, ko sauc par nukleoīdu.

Mitohondriji un hloroplasti

Konkrētajā mitohondriju gadījumā tās ir šūnu organellas, kurās atrodami proteīni, kas nepieciešami šūnu elpošanas procesiem. Prokarioti - kuriem jāsatur šie fermenti oksidatīvo reakciju gadījumā - ir noenkuroti plazmas membrānā.

Tāpat tādā gadījumā, ja prokariotu organisms ir sintētisks, process notiek hromoforos.

Ribosomas

Ribosomas ir struktūras, kas atbildīgas par Messenger MNS pārveidošanu olbaltumvielās, kuras kodē molekula. Tās ir diezgan bagātīgas, piemēram, parastai baktērijai, piemēram, Escherichia coli, var būt līdz 15 000 ribosomu.

Var izdalīt divas vienības, kas veido ribosomu: galveno un mazo. Prokariotu cilti raksturo 70S ribosomu klātbūtne, kas sastāv no lielās 50S apakšvienības un mazās 30S apakšvienības. Turpretī eikariotos tie sastāv no lielas 60S un mazas 40S apakšvienības.

Prokariotos ribosomas ir izkaisītas visā citoplazmā. Atrodoties eikariotos, tie ir noenkuroti pie membrānām, tāpat kā rupjā endoplazmatiskā retikulumā.

Citoplazma

Prokariotu organismu citoplazmai ir galvenokārt granulēts izskats, pateicoties ribosomu klātbūtnei. Prokariotos DNS sintēze notiek citoplazmā.

Šūnu sienas klātbūtne

Gan prokariotu, gan eikariotu organismus no ārējās vides norobežo dubultā lipīdu bioloģiskā membrāna. Tomēr šūnas siena ir struktūra, kas ieskauj šūnu un atrodas tikai prokariotu ciltsrakstā, augos un sēnītēs.

Šī siena ir stingra, un visintuitīvākā vispārējā funkcija ir aizsargāt šūnu no apkārtējās vides stresa un iespējamām osmotiskām izmaiņām. Tomēr kompozīcijas līmenī šī siena ir pilnīgi atšķirīga šajās trīs grupās.

Baktēriju sienu veido savienojums ar nosaukumu peptidoglikāns, ko veido divi strukturāli bloki, kas saistīti ar β-1,4 tipa saitēm: N-acetilglikozamīns un N-acetilmuramīnskābe.

Augos un sēnēs - abos eikariotos - arī sienas sastāvs atšķiras. Pirmo grupu veido celuloze, polimērs, kas izveidots, atkārtojot cukura glikozes vienības, savukārt sēnītēm ir hitīna sienas un citi elementi, piemēram, glikoproteīni un glikāni. Ņemiet vērā, ka ne visām sēnēm ir šūnas siena.

DNS

Ģenētiskais materiāls starp eikariotiem un prokariotiem atšķiras ne tikai pēc tā sablīvēšanās, bet arī pēc struktūras un daudzuma.

Prokariotiem ir raksturīgs neliels DNS daudzums - no 600 000 bāzes pāriem līdz 8 miljoniem. Tas ir, tie var kodēt no 500 līdz dažiem tūkstošiem olbaltumvielu.

Introni (DNS sekvences, kas nekodē olbaltumvielas un sagrauj gēnus) atrodas eikariotos, nevis prokariotos.

Gēnu horizontālā pārnešana ir nozīmīgs process prokariotos, savukārt eikariotos tā praktiski nav.

Šūnu dalīšanās procesi

Abās grupās šūnas tilpums palielinās, līdz tās sasniedz atbilstošu izmēru. Eikarioti veic dalīšanu ar sarežģītu mitozes procesu, kā rezultātā rodas divas līdzīga lieluma meitas šūnas.

Mitozes funkcija ir nodrošināt atbilstošu hromosomu skaitu pēc katras šūnu dalīšanas.

Izņēmums no šī procesa ir raugu, it īpaši Saccharomyces ģints, šūnu dalīšana, kur dalīšanās rezultātā veidojas mazāka meitas šūna, jo tā tiek veidota ar “izspiesta” ceļa palīdzību.

Prokariotu šūnās netiek veikta mitozes šūnu dalīšana - kodola trūkuma būtiskas sekas. Šajos organismos dalīšana notiek ar bināro dalījumu. Tādējādi šūna aug un sadalās divās vienādās daļās.

Ir daži elementi, kas piedalās šūnu dalīšanā eikariotos, piemēram, centromēros. Prokariotu gadījumā tiem nav analogu, un tikai dažām baktēriju sugām ir mikrotubulas. Seksuālā tipa pavairošana ir izplatīta eikariotos un reta prokariotos.

Citoskelets

Eikariotiem ir ļoti sarežģīta organizācija citoskeletona līmenī. Šo sistēmu veido trīs veidu pavedieni, kas pēc to diametra tiek klasificēti mikrofilamentos, starpposmos un mikrotubulās. Turklāt ir olbaltumvielas ar motora īpašībām, kas saistītas ar šo sistēmu.

Eukariotos ir virkne procesu, kas ļauj šūnai pārvietoties savā vidē. Tās ir flagellas, kuru forma atgādina pātagu, un kustība ir atšķirīga eikariotos un prokariotos. Cilia ir īsāka un parasti sastopama lielā skaitā.

Atsauces

1. Birge, EA (2013). Baktēriju un bakteriofāgu ģenētika. Springer Science & Business Media.
2. Kempbela, MK, un Farrell, SO (2011). Bioķīmija.
3. Kūpers, GM, un Hausmans, RE (2000). Šūna: molekulārā pieeja. Sinauer Associates.
4. Curtis, H., & Barnes, NS (1994). Ielūgums uz bioloģiju. Makmillans.
5. Hikmans, CP, Roberts, LS, Larsons, A., Obers, WC, & Garrison, C. (2001). Integrēti zooloģijas principi. Makgreivs - kalns.
6. Karp, G. (2009). Šūnu un molekulārā bioloģija: jēdzieni un eksperimenti. Džons Vilijs un dēli.
7. Pontón, J. (2008). Sēnīšu šūnu siena un anidulafungīna darbības mehānisms. Atkl. Iberoam Micol, 25, 78. – 82.
8. Vellai, T., & Vida, G. (1999). Eikariotu izcelsme: atšķirība starp prokariotu un eikariotu šūnām. Karaliskās biedrības raksti B: Biological Sciences, 266 (1428), 1571. – 1577.
9. Voet, D., & Voet, JG (2006). Bioķīmija. Panamerican Medical Ed.
10. Nedēļas, B. (2012). Alcamo mikrobi un sabiedrība. Jones & Bartlett izdevēji.