Eukaryotisk celle: definition, struktur og funktion (med analogi og diagram)

Som du allerede har lært, celler er livets grundlæggende enhed.

Og uanset om du håber på at få din biologisk test i mellemskolen eller gymnasiet eller er på udkig efter en genopfriskning inden college-biologi, er viden eukaryot cellestruktur et must-have.

Læs videre for en generel oversigt, der dækker alt, hvad du har brug for at vide til (de fleste) mellemskole- og gymnasiumbiologikurser. Følg linkene for detaljerede guider til hver celleorganel for at få fat i dine kurser.

Hvad er nøjagtigt eukaryote celler? De er en af ​​to hovedklassifikationer af celler - eukaryote og prokaryotisk. De er også de mere komplekse af de to. Eukaryote celler inkluderer dyreceller - inklusive humane celler - planteceller, svampeceller og alger.

Eukaryote celler er karakteriseret ved en membranbundet kerne. Det adskiller sig fra prokaryote celler, som har en nukleoid - en region, der er tæt med cellulært DNA - men faktisk ikke har et separat membranbundet rum som kernen.

Eukaryote celler har også organeller, som er membranbundne strukturer, der findes i cellen. Hvis du kiggede på eukaryote celler under et mikroskop, ville du se forskellige strukturer i alle former og størrelser. Prokaryote celler, på den anden side, ville se mere ensartede ud, fordi de ikke har de membranbundne strukturer til at nedbryde cellen.

Så hvorfor gør organeller eukaryote celler specielle?

Tænke på organeller som værelser i dit hjem: din stue, soveværelser, badeværelser og så videre. De er alle adskilt af vægge - i cellen vil disse være cellemembranerne - og hver type rum har sin egen særskilte anvendelse, der generelt gør dit hjem til et behageligt sted at bo. Organeller fungerer på samme måde; de har alle forskellige roller, der hjælper dine celler med at fungere.

Alle disse organeller hjælper eukaryote celler med at udføre mere komplekse funktioner. Så organismer med eukaryote celler - som mennesker - er mere komplekse end prokaryote organismer, som bakterier.

Lad os chatte om cellens "hjerne": kerne, som indeholder det meste af cellens genetiske materiale. Det meste af din celles DNA er placeret i kernen, organiseret i kromosomer. Hos mennesker betyder det 23 par med to kromosomer eller 26 kromosomer samlet set.

Kernen er hvor din celle træffer beslutninger om hvilke gener der vil være mere aktive (eller "udtrykt") og hvilke gener der vil være mindre aktive (eller "undertrykt"). Det er transkriptionsstedet, som er det første skridt mod proteinsyntese og udtrykker en gen ind i et protein.

Kernen er omgivet af en dobbeltlags nuklear membran kaldet den nukleare konvolut. Konvolutten indeholder flere nukleare porer, som tillader stoffer, herunder genetisk materiale og messenger RNA eller mRNA, at passere ind og ud af kernen.

Og endelig huser kernen kernen, som er den største struktur i kernen. Nukleolus hjælper dine celler med at producere ribosomer - mere om dem på et sekund - og spiller også en rolle i cellens stressrespons.

I cellebiologi er hver eukaryot celle adskilt i to kategorier: kernen, som vi netop har beskrevet ovenfor, og cytoplasmaet, som er alt det andet.

Det cytoplasma i eukaryote celler indeholder de andre membranbundne organeller, som vi vil diskutere nedenfor. Den indeholder også et gelignende stof kaldet cytosol - en blanding af vand, opløste stoffer og strukturelle proteiner - der udgør ca. 70 procent af cellens volumen.

Hver eukaryot celle - dyreceller, planteceller, du hedder det - er omsluttet af en plasmamembran. Det plasmamembranstruktur består af flere komponenter afhængigt af typen af ​​celle, du ser på, men de deler alle en hovedkomponent: et phospholipid dobbeltlag.

Hvert phospholipidmolekyle består af en hydrofil (eller vandelskende) fosfathoved plus to hydrofob (eller vandhatende) fedtsyrer. Den dobbelte membran dannes, når to lag af phospholipider står i linje med hale til hale, hvor fedtsyrerne danner det indre lag af membranen og fosfatgrupperne på ydersiden.

Dette arrangement skaber forskellige grænser for cellen, hvilket gør hver eukaryotisk celle til sin egen særskilte enhed.

Der er også andre komponenter i plasmamembranen. Proteiner i plasmamembranen hjælper med at transportere materialer ind og ud af cellen, og de modtager også kemiske signaler fra det miljø, som dine celler kan reagere på.

Nogle af proteinerne i plasmamembranen (en gruppe kaldet glykoproteiner) har også kulhydrater knyttet. Glykoproteiner fungerer som "identifikation" for dine celler, og de spiller en vigtig rolle i immunitet.

Hvis en cellemembran ikke lyder alle så stærk og sikker, du har ret - det er det ikke! Så dine celler har brug for et cytoskelet nedenunder for at hjælpe med at opretholde cellens form. Cytoskeletet består af strukturelle proteiner, der er stærke nok til at understøtte cellen, og som endda kan hjælpe cellen med at vokse og bevæge sig.

Der er tre hovedtyper af filamenter, der udgør det eukaryote celle-cytoskelet:

• Mikrotubuli: Disse er de største filamenter i cytoskeletet, og de er lavet af et protein kaldet tubulin. De er ekstremt stærke og modstandsdygtige over for kompression, så de er nøglen til at holde dine celler i den rette form. De spiller også en rolle i cellemotilitet eller mobilitet, og de hjælper også med at transportere materiale inden i cellen.

• Mellemliggende filamenter: Disse mellemstore filamenter er lavet af keratin (som, FYI, også er det vigtigste protein, der findes i din hud, negle og hår). De arbejder sammen med mikrorørene for at hjælpe med at opretholde cellens form.

• Mikrofilamenter: Den mindste klasse af filamenter i cytoskelet er mikrofilamenter lavet af et kaldet protein aktin. Actin er meget dynamisk - actinfibre kan let blive kortere eller længere, afhængigt af hvad din celle har brug for. Actinfilamenter er især vigtige for cytokinese (når en celle opdeles i to i slutningen af ​​mitosen) og spiller også en nøglerolle i celletransport og mobilitet.

Cytoskelet er grunden til, at eukaryote celler kan tage meget komplekse former (tjek denne skøre nerveform!) uden, ja, kollapser ind i sig selv.

Se på en dyrecelle i mikroskopet, og du finder en anden organel, den centrosom, der er nært beslægtet med cytoskelettet.

Centrosomet fungerer som det vigtigste mikrotubuli-organiseringscenter (eller MTOC) i cellen. Centrosomet spiller en afgørende rolle i mitose - så meget, at defekter i centrosomet er forbundet med cellevækstsygdomme som kræft.

Du finder kun centrosomet i dyreceller. Plante- og svampeceller bruger forskellige mekanismer til at organisere deres mikrotubuli.

Mens alle eukaryote celler indeholder et cytoskelet, har nogle typer celler - som planteceller - en cellevæg for endnu mere beskyttelse. I modsætning til cellemembranen, som er relativt flydende, er cellevæg er en stiv struktur, der hjælper med at opretholde celleformen.

Den nøjagtige sammensætning af cellevæggen afhænger af, hvilken type organisme du ser på (alger, svampe og planteceller har alle forskellige cellevægge). Men de er generelt lavet af polysaccharider, som er komplekse kulhydrater såvel som strukturelle proteiner til støtte.

Plantecellevæggen er en del af det, der hjælper planter med at stå oprejst (i det mindste indtil de er så berøvet vand, at de begynder at visne) og stå op for miljøfaktorer som vind. Det fungerer også som en semipermeabel membran, der tillader visse stoffer at passere ind i og ud af cellen.

Disse ribosomer produceret i nucleolus?

Du finder en flok dem i endoplasmatisk retikulum eller ER. Specifikt finder du dem i groft endoplasmatisk retikulum (eller RER), der får sit navn fra det "ru" udseende, det har takket være alle disse ribosomer.

Generelt er ER produktionsanlægget for cellen, og det er ansvarligt for at producere stoffer, som dine celler har brug for for at vokse. I RER arbejder ribosomer hårdt for at hjælpe dine celler med at producere de tusinder og tusinder af forskellige proteiner, som dine celler har brug for for at overleve.

Der er også en del af ER ikke dækket med ribosomer, kaldet glat endoplasmatisk retikulum (eller SER). SER hjælper dine celler med at producere lipider, herunder lipiderne, der danner plasmamembranen og organelle membraner. Det hjælper også med at producere visse hormoner, som østrogen og testosteron.

Mens ER er produktionsanlægget for cellen, er Golgi-apparat, undertiden kaldet Golgi-krop, er celleens pakningsanlæg.

Golgi-apparatet tager proteiner, der er nyproduceret i ER, og "pakker" dem, så de kan fungere ordentligt i cellen. Det pakker også stoffer i små membranbundne enheder kaldet vesikler, og derefter sendes de til deres rette sted i cellen.

Golgi-apparatet består af små sække, der kaldes cisternae (de ligner en stak pandekager under et mikroskop), der hjælper med at behandle materialer. Det cis ansigtet på golgi-apparatet er den indgående side, der accepterer nye materialer, og trans ansigt er den udadvendte side, der frigiver dem.

Lysosomer spiller også en nøglerolle i behandlingen af ​​proteiner, fedtstoffer og andre stoffer. De er små, membranbundne organeller, og de er meget sure, hvilket hjælper dem med at fungere som "maven" i din celle.

Lysosomernes opgave er at fordøje materialer, nedbryde uønskede proteiner, kulhydrater og lipider, så de kan fjernes fra cellen. Lysosomer er en særlig vigtig del af dine immunceller, fordi de kan fordøje patogener - og forhindre dem i at skade dig generelt.

Så hvor får din celle energi til al den produktion og forsendelse? Det mitokondrier, undertiden kaldet celleens kraftværk eller batteri. Singular af mitokondrier er mitokondrie.

Som du sikkert har gættet, er mitokondrier de vigtigste steder for energiproduktion. Specifikt er de, hvor de sidste to faser af cellulær respiration finde sted - og det sted, hvor cellen producerer mest af sin anvendelige energi, i form af ATP.

Som de fleste organeller er de omgivet af et lipid dobbeltlag. Men mitokondrierne har faktisk to membraner (en indre og ydre membran). Den indre membran er tæt foldet ind i sig selv for mere overfladeareal, hvilket giver hver mitokondrion mere plads til at udføre kemiske reaktioner og producere mere brændstof til cellen.

Forskellige celletyper har forskellige antal mitokondrier. Lever- og muskelceller er for eksempel særlig rig på dem.

Mens mitokondrierne måske er cellens kraftværk, er peroxisome er en central del af cellens stofskifte.

Det skyldes, at peroxisomer hjælper med at absorbere næringsstoffer i dine celler og kommer fyldt med fordøjelsesenzymer for at nedbryde dem. Peroxisomer indeholder og neutraliserer også hydrogenperoxid - som ellers kan skade dit DNA eller cellemembraner - for at fremme dine cellers langsigtede sundhed.

Ikke alle celler indeholder kloroplaster - de findes ikke i plante- eller svampeceller, men de findes i planteceller og nogle alger - men dem, der gør dem til god brug. Kloroplaster er stedet for fotosyntese, det sæt kemiske reaktioner, der hjælper nogle organismer med at producere brugbar energi fra sollys og også hjælper med at fjerne kuldioxid fra atmosfæren.

Kloroplaster er fyldt med grønne pigmenter kaldet klorofyl, der fanger visse bølgelængder af lys og modregner de kemiske reaktioner, der udgør fotosyntese. Se inde i en kloroplast, og du finder pandekagelignende stakke med materiale kaldet thylakoids, omgivet af åbent rum (kaldet stroma).

Hver thylakoid har også sin egen membran - thylakoidmembranen.

Tjek en plantecelle under mikroskopet, og du vil sandsynligvis se en stor boble optager masser af plads. Det er den centrale vakuum.

I planter fyldes den centrale vakuol op med vand og opløste stoffer, og den kan blive så stor, at den optager tre fjerdedele af cellen. Det anvender turgortryk på cellevæggen for at hjælpe med at "puste" cellen op, så planten kan stå oprejst.

Andre typer eukaryote celler, som dyreceller, har mindre vakuoler. Forskellige vakuoler hjælper med at opbevare næringsstoffer og affaldsprodukter, så de forbliver organiserede i cellen.

Brug for en opdatering på det største forskelle mellem plante- og dyreceller? Vi har fået dig dækket:

• Vakuolen: Planteceller indeholder mindst en stor vakuol for at opretholde cellens form, mens dyre vakuoler er mindre i størrelse.
• Centriolen: Dyreceller har en; planteceller ikke.
• Kloroplaster: Planteceller har dem; dyreceller gør det ikke.
  
• Cellevæggen: Planteceller har en ydre cellevæg; dyreceller har simpelthen plasmamembranen.