Eukaryontische Zelle: Definition, Struktur & Funktion (mit Analogie & Diagramm)

Wie Sie bereits erfahren haben, Zellen sind die Grundeinheit des Lebens.

Und egal, ob Sie Ihre Biologietests in der Mittel- oder Oberstufe bestehen möchten oder nach einer Auffrischung vor dem College-Biologie suchen, das Wissen über die eukaryotische Zellstruktur ist ein Muss.

Lesen Sie weiter, um einen allgemeinen Überblick zu erhalten, der alles abdeckt, was Sie für (die meisten) Biologiekurse der Mittel- und Oberstufe wissen müssen. Folgen Sie den Links für detaillierte Anleitungen zu den einzelnen Zellorganellen, um Ihre Kurse zu verbessern.

Was genau sind eukaryotische Zellen? Sie sind eine von zwei Hauptklassifikationen von Zellen – eukaryotische und prokaryotisch. Sie sind auch die komplexeren der beiden. Zu den eukaryotischen Zellen gehören tierische Zellen – einschließlich menschlicher Zellen – Pflanzenzellen, Pilzzellen und Algen.

Eukaryontische Zellen zeichnen sich durch einen membrangebundenen Zellkern aus. Das unterscheidet sich von prokaryotischen Zellen, die ein Nukleoid haben – eine Region, die dicht mit zellulärer DNA ist – aber kein separates membrangebundenes Kompartiment wie der Zellkern haben.

Eukaryontische Zellen haben auch Organellen, bei denen es sich um membrangebundene Strukturen innerhalb der Zelle handelt. Betrachtet man eukaryotische Zellen unter dem Mikroskop, sieht man verschiedene Strukturen in allen Formen und Größen. Prokaryotische Zellen hingegen würden einheitlicher aussehen, da sie nicht über diese membrangebundenen Strukturen zum Aufbrechen der Zelle verfügen.

Warum also machen Organellen eukaryotische Zellen zu etwas Besonderem?

Denk an Organellen wie Räume in Ihrem Zuhause: Ihr Wohnzimmer, Schlafzimmer, Badezimmer und so weiter. Sie sind alle durch Wände getrennt – in der Zelle wären das die Zellmembranen – und jeder Raumtyp hat seine eigene Nutzung, die Ihr Zuhause insgesamt zu einem gemütlichen Ort zum Leben macht. Organellen funktionieren ähnlich; Sie alle haben unterschiedliche Rollen, die Ihren Zellen helfen, zu funktionieren.

All diese Organellen helfen eukaryotischen Zellen, komplexere Funktionen auszuführen. Organismen mit eukaryontischen Zellen – wie der Mensch – sind also komplexer als prokaryontische Organismen wie Bakterien.

Reden wir über das "Gehirn" der Zelle: das Kern, das den größten Teil des genetischen Materials der Zelle enthält. Der größte Teil der DNA Ihrer Zelle befindet sich im Zellkern, organisiert in Chromosomen. Beim Menschen bedeutet das 23 Paare von zwei Chromosomen oder 26 Chromosomen insgesamt.

Der Zellkern ist der Ort, an dem Ihre Zelle Entscheidungen darüber trifft, welche Gene aktiver (oder "exprimiert") und welche Gene weniger aktiv (oder "unterdrückt") sind. Es ist die Transkriptionsstelle, die der erste Schritt zur Proteinsynthese und zur Expression von a. ist Gen in ein Protein.

Der Kern ist von einer zweischichtigen Kernmembran umgeben, die als Kernhülle bezeichnet wird. Die Hülle enthält mehrere Kernporen, die Substanzen zulassen, darunter genetisches Material und Boten-RNA oder mRNA, in und aus dem Kern zu gelangen.

Und schließlich beherbergt der Kern den Nukleolus, die größte Struktur im Kern. Der Nukleolus hilft Ihren Zellen, Ribosomen zu produzieren – mehr dazu in einer Sekunde – und spielt auch eine Rolle bei der Stressreaktion der Zelle.

In der Zellbiologie wird jede eukaryotische Zelle in zwei Kategorien unterteilt: den Kern, den wir gerade oben beschrieben haben, und das Zytoplasma, also alles andere.

Das Zytoplasma in eukaryotischen Zellen enthält die anderen membrangebundenen Organellen, die wir weiter unten besprechen werden. Es enthält auch eine gelartige Substanz namens Cytosol – eine Mischung aus Wasser, gelösten Stoffen und Strukturproteinen – die etwa 70 Prozent des Zellvolumens ausmacht.

Jede eukaryotische Zelle – tierische Zellen, Pflanzenzellen, was auch immer – ist von einer Plasmamembran umgeben. Das Plasmamembranstruktur besteht aus mehreren Komponenten, abhängig von der Art der Zelle, die Sie betrachten, aber alle haben eine Hauptkomponente: eine Phospholipid-Doppelschicht.

Jedes Phospholipidmolekül besteht aus a hydrophil (oder wasserliebender) Phosphatkopf plus zwei hydrophob (oder wasserscheuernde) Fettsäuren. Die Doppelmembran entsteht, wenn zwei Schichten von Phospholipiden Schwanz an Schwanz aneinanderreihen, wobei die Fettsäuren die innere Schicht der Membran und die Phosphatgruppen außen bilden.

Diese Anordnung schafft unterschiedliche Grenzen für die Zelle, wodurch jede eukaryotische Zelle zu einer eigenen, unterschiedlichen Einheit wird.

Es gibt noch andere Bestandteile der Plasmamembran. Proteine ​​innerhalb der Plasmamembran helfen beim Transport von Materialien in und aus der Zelle, und sie empfangen auch chemische Signale aus der Umgebung, auf die Ihre Zellen reagieren können.

Einige der Proteine ​​in der Plasmamembran (eine Gruppe namens Glykoproteine) haben auch Kohlenhydrate angehängt. Glykoproteine ​​dienen als "Identifikation" für Ihre Zellen und spielen eine wichtige Rolle bei der Immunität.

Wenn eine Zellmembran nicht klingt alle so stark und sicher hast du recht – ist es nicht! Ihre Zellen brauchen also ein Zytoskelett darunter, um die Form der Zelle zu erhalten. Das Zytoskelett besteht aus Strukturproteinen, die stark genug sind, um die Zelle zu unterstützen, und die der Zelle sogar helfen können, zu wachsen und sich zu bewegen.

Es gibt drei Haupttypen von Filamenten, aus denen das Zytoskelett der eukaryotischen Zelle besteht:

• Mikrotubuli: Dies sind die größten Filamente im Zytoskelett und sie bestehen aus einem Protein namens Tubulin. Sie sind extrem stark und kompressionsbeständig, daher sind sie der Schlüssel, um Ihre Zellen in der richtigen Form zu halten. Sie spielen auch eine Rolle in Zellmotilität oder Mobilität, und sie helfen auch beim Transport von Material innerhalb der Zelle.

• Zwischenfilamente: Diese mittelgroßen Filamente bestehen aus Keratin (das, zu Ihrer Information, auch das Hauptprotein in Haut, Nägeln und Haaren ist). Sie arbeiten mit den Mikrotubuli zusammen, um die Form der Zelle zu erhalten.

• Mikrofilamente: Mikrofilamente sind die kleinste Klasse von Filamenten im Zytoskelett und bestehen aus einem Protein namens handelnd. Aktin ist hochdynamisch – Aktinfasern können leicht kürzer oder länger werden, je nachdem, was Ihre Zelle braucht. Aktinfilamente sind besonders wichtig für die Zytokinese (wenn sich eine Zelle am Ende der Mitose in zwei teilt) und spielen auch eine Schlüsselrolle für den Zelltransport und die Mobilität.

Das Zytoskelett ist der Grund, warum eukaryotische Zellen sehr komplexe Formen annehmen können (Schauen Sie sich diese verrückte Nervenform an!) ohne, nun ja, in sich zusammenzubrechen.

Betrachten Sie eine Tierzelle im Mikroskop und Sie werden eine weitere Organelle finden, die Zentrosom, das ist eng mit dem Zytoskelett verwandt.

Das Zentrosom fungiert als das wichtigste Mikrotubulus-Organisationszentrum (oder MTOC) der Zelle. Das Zentrosom spielt eine entscheidende Rolle bei der Mitose – so sehr, dass Defekte im Zentrosom mit Zellwachstumskrankheiten wie Krebs in Verbindung gebracht werden.

Sie finden das Zentrosom nur in tierischen Zellen. Pflanzen- und Pilzzellen verwenden unterschiedliche Mechanismen, um ihre Mikrotubuli zu organisieren.

Während alle eukaryontischen Zellen ein Zytoskelett enthalten, haben einige Zelltypen – wie Pflanzenzellen – eine Zellwand für noch mehr Schutz. Im Gegensatz zur Zellmembran, die relativ flüssig ist, Zellenwand ist eine starre Struktur, die hilft, die Form der Zelle zu erhalten.

Der genaue Aufbau der Zellwand hängt davon ab, welche Art von Organismus Sie betrachten (Algen, Pilze und Pflanzenzellen haben alle unterschiedliche Zellwände). Aber sie bestehen im Allgemeinen aus Polysaccharide, die komplexe Kohlenhydrate sind, sowie Strukturproteine ​​zur Unterstützung.

Die Pflanzenzellwand ist ein Teil dessen, was Pflanzen hilft, aufrecht zu stehen (zumindest bis ihnen das Wasser so entzogen ist, dass sie zu welken beginnen) und Umwelteinflüssen wie Wind standzuhalten. Es fungiert auch als semipermeable Membran, die es bestimmten Substanzen ermöglicht, in die Zelle hinein und aus ihr heraus zu gelangen.

Diese Ribosomen, die im Nukleolus produziert werden?

Sie finden eine Menge von ihnen in der endoplasmatisches Retikulum oder ER. Konkret finden Sie sie in der raues endoplasmatisches Retikulum (oder RER), das seinen Namen von dem "rauen" Aussehen hat, das es dank all dieser Ribosomen hat.

Im Allgemeinen ist das ER die Produktionsstätte der Zelle und für die Produktion von Substanzen verantwortlich, die Ihre Zellen zum Wachstum benötigen. Im RER arbeiten Ribosomen hart daran, Ihren Zellen zu helfen, Tausende und Abertausende verschiedener Proteine ​​​​zu produzieren, die Ihre Zellen zum Überleben benötigen.

Es gibt auch einen Teil des ER nicht mit Ribosomen bedeckt, genannt die glattes endoplasmatisches Reticulum (oder SER). Der SER hilft Ihren Zellen, Lipide zu produzieren, einschließlich der Lipide, die die Plasmamembran und die Organellenmembranen bilden. Es hilft auch, bestimmte Hormone wie Östrogen und Testosteron zu produzieren.

Während das ER die Produktionsstätte der Zelle ist, Golgi-Apparat, manchmal auch Golgi-Körper genannt, ist die Verpackungsanlage der Zelle.

Der Golgi-Apparat nimmt im ER neu produzierte Proteine ​​auf und „verpackt“ sie, damit sie in der Zelle richtig funktionieren können. Es verpackt auch Substanzen in kleine membrangebundene Einheiten, die Vesikel genannt werden, und dann werden sie an ihren richtigen Platz in der Zelle transportiert.

Der Golgi-Apparat besteht aus kleinen Säcken namens Zisternen (sie sehen unter dem Mikroskop aus wie ein Stapel Pfannkuchen), die bei der Verarbeitung von Materialien helfen. Das cis Das Gesicht des Golgi-Apparats ist die Eingangsseite, die neue Materialien annimmt, und die trans Gesicht ist die ausgehende Seite, die sie freigibt.

Lysosomen spielen auch eine Schlüsselrolle bei der Verarbeitung von Proteinen, Fetten und anderen Stoffen. Sie sind kleine, membrangebundene Organellen und sie sind stark sauer, was ihnen hilft, wie der "Magen" Ihrer Zelle zu funktionieren.

Die Aufgabe der Lysosomen besteht darin, Materialien zu verdauen, unerwünschte Proteine, Kohlenhydrate und Lipide abzubauen, damit sie aus der Zelle entfernt werden können. Lysosomen sind ein besonders wichtiger Bestandteil deiner Immunzellen, weil sie Krankheitserreger verdauen können – und verhindern, dass sie dir insgesamt schaden.

Woher bekommt Ihre Zelle also die Energie für all die Herstellung und den Versand? Das Mitochondrien, manchmal auch als Kraftwerk oder Batterie der Zelle bezeichnet. Der Singular von Mitochondrien ist Mitochondrium.

Wie Sie wahrscheinlich schon erraten haben, sind die Mitochondrien die Hauptstandorte der Energieproduktion. Genauer gesagt, sind sie dort, wo die letzten beiden Phasen der Zellatmung stattfinden – und der Ort, an dem die Zelle den größten Teil ihrer nutzbaren Energie produziert, in Form von ATP.

Wie die meisten Organellen sind sie von einer Lipiddoppelschicht umgeben. Aber die Mitochondrien haben eigentlich zwei Membranen (eine innere und eine äußere Membran). Die innere Membran ist für mehr Oberfläche eng in sich gefaltet, was jedem Mitochondrium mehr Raum gibt, um chemische Reaktionen durchzuführen und mehr Brennstoff für die Zelle zu produzieren.

Verschiedene Zelltypen haben eine unterschiedliche Anzahl von Mitochondrien. Besonders reich daran sind beispielsweise Leber- und Muskelzellen.

Während die Mitochondrien das Kraftwerk der Zelle sein könnten, Peroxisom ist ein zentraler Bestandteil des Zellstoffwechsels.

Das liegt daran, dass Peroxisomen dabei helfen, Nährstoffe in Ihren Zellen zu absorbieren und mit Verdauungsenzymen gefüllt sind, um sie abzubauen. Peroxisomen enthalten und neutralisieren auch Wasserstoffperoxid – das sonst Ihre DNA oder Zellmembranen schädigen könnte – um die langfristige Gesundheit Ihrer Zellen zu fördern.

Nicht jede Zelle enthält Chloroplasten – sie kommen nicht in Pflanzen- oder Pilzzellen vor, aber sie kommen in Pflanzenzellen und einigen Algen vor – aber diejenigen, die sie sinnvoll nutzen. Chloroplasten sind der Ort der Photosynthese, einer Reihe chemischer Reaktionen, die einigen Organismen helfen, nutzbare Energie aus Sonnenlicht zu erzeugen und auch dabei helfen, Kohlendioxid aus der Atmosphäre zu entfernen.

Chloroplasten sind mit grünen Pigmenten gefüllt, die Chlorophyll genannt werden, die bestimmte Wellenlängen des Lichts einfangen und die chemischen Reaktionen auslösen, die die Photosynthese ausmachen. Schauen Sie in einen Chloroplasten und Sie werden pfannkuchenartige Materialstapel namens. finden Thylakoide, umgeben von freiem Raum (genannt die stroma).

Jedes Thylakoid hat auch seine eigene Membran – die Thylakoidmembran.

Schauen Sie sich eine Pflanzenzelle unter dem Mikroskop an und Sie werden wahrscheinlich eine groß Blase nimmt viel Platz ein. Das ist die zentrale Vakuole.

Bei Pflanzen füllt sich die zentrale Vakuole mit Wasser und gelösten Stoffen und kann so groß werden, dass sie drei Viertel der Zelle einnimmt. Es übt Turgordruck auf die Zellwand aus, um die Zelle "aufzublasen", damit die Pflanze aufrecht stehen kann.

Andere Arten von eukaryotischen Zellen, wie Tierzellen, haben kleinere Vakuolen. Verschiedene Vakuolen helfen, Nährstoffe und Abfallprodukte zu speichern, damit sie in der Zelle organisiert bleiben.

Brauchen Sie eine Auffrischung am größten Unterschiede zwischen Pflanzen- und Tierzellen? Wir geben dir Deckung:

• Die Vakuole: Pflanzenzellen enthalten mindestens eine große Vakuole, um die Form der Zelle zu erhalten, während tierische Vakuolen kleiner sind.
• Die Zentriole: Tierzellen haben eine; Pflanzenzellen nicht.
• Chloroplasten: Pflanzenzellen haben sie; tierische Zellen nicht.
  
• Die Zellwand: Pflanzenzellen haben eine äußere Zellwand; tierische Zellen haben einfach die Plasmamembran.