Ευκαρυωτικό κύτταρο: Ορισμός, Δομή & Λειτουργία (με Αναλογία & Διάγραμμα)

Όπως έχετε ήδη μάθει, κύτταρα είναι η βασική μονάδα της ζωής.

Και αν ελπίζετε να κάνετε τις εξετάσεις βιολογίας στο γυμνάσιο ή το γυμνάσιο ή ψάχνετε για μια ανανέωση πριν από τη βιολογία του κολεγίου, η δομή των ευκαρυωτικών κυττάρων γνώσης είναι απαραίτητη.

Διαβάστε παρακάτω για μια γενική επισκόπηση που θα καλύπτει όλα όσα πρέπει να γνωρίζετε για τα περισσότερα μαθήματα της βιολογίας του Γυμνασίου και του Λυκείου. Ακολουθήστε τους συνδέσμους για λεπτομερείς οδηγούς σε κάθε οργανική κυψέλη για τον άσσο των μαθημάτων σας.

Τι είναι τα ευκαρυωτικά κύτταρα; Είναι μία από τις δύο κύριες ταξινομήσεις των κυττάρων - ευκαρυωτικά και προκαρυωτικός. Είναι επίσης το πιο περίπλοκο από τα δύο. Τα ευκαρυωτικά κύτταρα περιλαμβάνουν ζωικά κύτταρα - συμπεριλαμβανομένων των ανθρώπινων κυττάρων - φυτικά κύτταρα, μυκητιακά κύτταρα και φύκια.

Τα ευκαρυωτικά κύτταρα χαρακτηρίζονται από έναν πυρήνα συνδεδεμένο με μεμβράνη. Αυτό διαφέρει από τα προκαρυωτικά κύτταρα, τα οποία έχουν ένα νουκλεοειδές - μια περιοχή που είναι πυκνή με το κυτταρικό DNA - αλλά στην πραγματικότητα δεν έχουν ένα ξεχωριστό μεμβρανοειδές διαμέρισμα όπως ο πυρήνας.

Τα ευκαρυωτικά κύτταρα έχουν επίσης οργανίδια, τα οποία είναι δομές συνδεδεμένες με μεμβράνη που βρίσκονται εντός του κυττάρου. Εάν κοιτάξατε τα ευκαρυωτικά κύτταρα κάτω από ένα μικροσκόπιο, θα δείτε διαφορετικές δομές όλων των σχημάτων και μεγεθών. Τα προκαρυωτικά κύτταρα, από την άλλη πλευρά, θα φαινόταν πιο ομοιόμορφα, επειδή δεν έχουν αυτές τις δομές που συνδέονται με μεμβράνη για να διαλύσουν το κύτταρο.

Γιατί λοιπόν τα οργανίδια κάνουν τα ευκαρυωτικά κύτταρα ξεχωριστά;

Σκέφτομαι οργανίδια όπως τα δωμάτια στο σπίτι σας: σαλόνι, υπνοδωμάτια, μπάνια και ούτω καθεξής. Όλα χωρίζονται από τοίχους - στο κελί, αυτές θα ήταν οι κυτταρικές μεμβράνες - και κάθε τύπος δωματίου έχει τη δική του ξεχωριστή χρήση που, γενικά, κάνει το σπίτι σας ένα άνετο μέρος για να ζήσετε. Τα οργανίδια λειτουργούν με παρόμοιο τρόπο. Όλοι έχουν διαφορετικούς ρόλους που βοηθούν τα κελιά σας να λειτουργούν.

Όλα αυτά τα οργανίδια βοηθούν τα ευκαρυωτικά κύτταρα να εκτελούν πιο πολύπλοκες λειτουργίες. Έτσι, οι οργανισμοί με ευκαρυωτικά κύτταρα - όπως οι άνθρωποι - είναι πιο σύνθετοι από τους προκαρυωτικούς οργανισμούς, όπως τα βακτήρια.

Ας συζητήσουμε για τον «εγκέφαλο» του κελιού: το πυρήνας, που κρατά το μεγαλύτερο μέρος του γενετικού υλικού του κυττάρου. Το μεγαλύτερο μέρος του DNA του κυττάρου σας βρίσκεται στον πυρήνα, οργανωμένο σε χρωμοσώματα. Στους ανθρώπους, αυτό σημαίνει 23 ζεύγη δύο χρωμοσωμάτων ή 26 χρωμοσώματα Συνολικά.

Ο πυρήνας είναι εκεί όπου το κύτταρο σας λαμβάνει αποφάσεις σχετικά με τα γονίδια που θα είναι πιο ενεργά (ή "εκφράζονται") και ποια γονίδια θα είναι λιγότερο ενεργά (ή "κατασταλμένα"). Είναι ο ιστότοπος της μεταγραφής, που είναι το πρώτο βήμα προς τη σύνθεση πρωτεϊνών και την έκφραση ενός γονίδιο σε μια πρωτεΐνη.

Ο πυρήνας περιβάλλεται από μια διπλή πυρηνική μεμβράνη που ονομάζεται πυρηνικός φάκελος. Ο φάκελος περιέχει αρκετούς πυρηνικούς πόρους, οι οποίοι επιτρέπουν ουσίες, όπως γενετικό υλικό και αγγελιοφόρο RNA ή mRNA, για να περάσει μέσα και έξω από τον πυρήνα.

Και, τέλος, ο πυρήνας στεγάζει τον πυρήνα, που είναι η μεγαλύτερη δομή στον πυρήνα. Ο πυρήνας βοηθά τα κύτταρα σας να παράγουν ριβοσώματα - περισσότερο σε αυτά σε ένα δευτερόλεπτο - και επίσης παίζει ρόλο στην απόκριση του κυττάρου στο στρες.

Στην κυτταρική βιολογία, κάθε ευκαρυωτικό κύτταρο χωρίζεται σε δύο κατηγορίες: τον πυρήνα, τον οποίο μόλις περιγράψαμε παραπάνω, και το κυτταρόπλασμα, που είναι, λοιπόν, οτιδήποτε άλλο.

ο κυτόπλασμα σε ευκαρυωτικά κύτταρα περιέχει τα άλλα οργανικά που συνδέονται με μεμβράνη που θα συζητήσουμε παρακάτω. Περιέχει επίσης μια ουσία που μοιάζει με γέλη που ονομάζεται κυτοσόλη - ένα μείγμα νερού, διαλυμένων ουσιών και δομικών πρωτεϊνών - που αποτελεί περίπου το 70 τοις εκατό του όγκου των κυττάρων.

Κάθε ευκαρυωτικό κύτταρο - ζωικά κύτταρα, φυτικά κύτταρα, το ονομάζετε - τυλίγεται από μια μεμβράνη πλάσματος. ο δομή μεμβράνης πλάσματος αποτελείται από πολλά στοιχεία, ανάλογα με τον τύπο του κελιού που κοιτάτε, αλλά μοιράζονται όλοι ένα σημαντικό στοιχείο: μια διπλοστιβάδα φωσφολιπιδίου.

Κάθε μόριο φωσφολιπιδίου αποτελείται από α υδρόφιλο (ή αγαπούν το νερό) φωσφορικό κεφάλι, συν δύο υδροφόβος (ή που μισούν το νερό) λιπαρά οξέα. Η διπλή μεμβράνη σχηματίζεται όταν δύο στρώσεις φωσφολιπιδίων ευθυγραμμίζονται από την ουρά στην ουρά, με τα λιπαρά οξέα να σχηματίζουν το εσωτερικό στρώμα της μεμβράνης και τις φωσφορικές ομάδες στο εξωτερικό.

Αυτή η διάταξη δημιουργεί ξεχωριστά όρια για το κελί, καθιστώντας κάθε ευκαρυωτικό κύτταρο τη δική του ξεχωριστή μονάδα.

Υπάρχουν και άλλα συστατικά της μεμβράνης του πλάσματος. Οι πρωτεΐνες μέσα στη μεμβράνη του πλάσματος βοηθούν στη μεταφορά υλικών μέσα και έξω από το κύτταρο και λαμβάνουν επίσης χημικά σήματα από το περιβάλλον στο οποίο μπορούν να αντιδράσουν τα κύτταρα σας.

Μερικές από τις πρωτεΐνες στη μεμβράνη του πλάσματος (μια ομάδα ονομάζεται γλυκοπρωτεΐνεςσυνδέονται επίσης υδατάνθρακες. Οι γλυκοπρωτεΐνες δρουν ως «ταυτοποίηση» των κυττάρων σας και παίζουν σημαντικό ρόλο στην ανοσία.

Εάν μια κυτταρική μεμβράνη δεν ακούγεται όλα τόσο ισχυρό και ασφαλές, έχετε δίκιο - δεν είναι! Έτσι τα κύτταρα σας χρειάζονται ένα κυτταροσκελετό από κάτω για να διατηρήσουν το σχήμα του κυττάρου. Ο κυτταροσκελετός αποτελείται από δομικές πρωτεΐνες που είναι αρκετά ισχυρές για να υποστηρίξουν το κύτταρο και που μπορούν ακόμη και να βοηθήσουν το κύτταρο να αναπτυχθεί και να κινηθεί.

Υπάρχουν τρεις κύριοι τύποι νημάτων που απαρτίζουν τον κυτταροσκελετό των ευκαρυωτικών κυττάρων:

• Μικροσωληνίσκοι: Αυτά είναι τα μεγαλύτερα νημάτια του κυτταροσκελετού και είναι κατασκευασμένα από μια πρωτεΐνη που ονομάζεται τουμπουλίνη. Είναι εξαιρετικά ισχυρά και ανθεκτικά στη συμπίεση, οπότε είναι το κλειδί για τη διατήρηση των κυττάρων σας στο σωστό σχήμα. Παίζουν επίσης ρόλο κινητικότητα ή κινητικότητα κυττάρωνκαι βοηθούν επίσης στη μεταφορά υλικού μέσα στο κελί.

• Ενδιάμεσα νήματα: Αυτά τα μεσαίου μεγέθους νήματα είναι κατασκευασμένα από κερατίνη (η οποία, FYI, είναι επίσης η κύρια πρωτεΐνη που βρίσκεται στο δέρμα, τα νύχια και τα μαλλιά σας). Συνεργάζονται με τους μικροσωληνίσκους για να διατηρήσουν το σχήμα του κυττάρου.

• Μικροφίλμ: Η μικρότερη κατηγορία νημάτων στον κυτταροσκελετό, τα μικρονημάτια αποτελούνται από μια πρωτεΐνη που ονομάζεται ακτίνη. Η ακτίνη είναι πολύ δυναμική - οι ίνες ακτίνης μπορούν εύκολα να γίνουν μικρότερες ή μεγαλύτερες, ανάλογα με το τι χρειάζεται το κύτταρο σας. Τα νήματα ακτίνης είναι ιδιαίτερα σημαντικά για την κυτοκίνηση (όταν ένα κύτταρο χωρίζεται σε δύο στο τέλος της μίτωσης) και παίζει επίσης βασικό ρόλο στη μεταφορά και την κινητικότητα των κυττάρων.

Ο κυτταροσκελετός είναι ο λόγος που τα ευκαρυωτικά κύτταρα μπορούν να πάρουν πολύ περίπλοκα σχήματα (δείτε αυτό το τρελό νευρικό σχήμα!) χωρίς να καταρρέουν.

Κοιτάξτε ένα ζωικό κύτταρο στο μικροσκόπιο και θα βρείτε ένα άλλο οργανικό, το κεντρόσωμα, σχετίζεται στενά με τον κυτταροσκελετό.

Το κεντρόσωμα λειτουργεί ως το κύριο κέντρο οργάνωσης μικροσωληναρίων (ή MTOC) του κελιού. Το κεντρόσωμα παίζει καθοριστικό ρόλο στη μίτωση - τόσο πολύ που τα ελαττώματα στο κεντρόσωμα συνδέονται με ασθένειες κυτταρικής ανάπτυξης, όπως ο καρκίνος.

Θα βρείτε το κεντρόσωμα μόνο σε ζωικά κύτταρα. Τα φυτικά και μυκητιακά κύτταρα χρησιμοποιούν διαφορετικούς μηχανισμούς για να οργανώσουν τους μικροσωληνίσκους τους.

Ενώ όλα τα ευκαρυωτικά κύτταρα περιέχουν κυτταροσκελετό, ορισμένοι τύποι κυττάρων - όπως τα φυτικά κύτταρα - έχουν κυτταρικό τοίχωμα για ακόμη μεγαλύτερη προστασία. Σε αντίθεση με την κυτταρική μεμβράνη, η οποία είναι σχετικά ρευστή, η κυτταρικό τοίχωμα είναι μια άκαμπτη δομή που βοηθά στη διατήρηση του σχήματος του κελιού.

Η ακριβής σύνθεση του κυτταρικού τοιχώματος εξαρτάται από το είδος του οργανισμού που εξετάζετε (φύκια, μύκητες και φυτικά κύτταρα έχουν όλα ξεχωριστά κυτταρικά τοιχώματα). Αλλά είναι γενικά κατασκευασμένα από πολυσακχαρίτες, οι οποίοι είναι σύνθετοι υδατάνθρακες, καθώς και δομικές πρωτεΐνες για υποστήριξη.

Το φυτικό κυτταρικό τοίχωμα είναι μέρος αυτού που βοηθά τα φυτά να στέκονται σε όρθια θέση (τουλάχιστον, έως ότου στερηθούν το νερό που αρχίζουν να μαραίνονται) και αντέχουν σε περιβαλλοντικούς παράγοντες όπως ο άνεμος. Λειτουργεί επίσης ως ημι-διαπερατή μεμβράνη, επιτρέποντας σε ορισμένες ουσίες να περάσουν μέσα και έξω από το κύτταρο.

Αυτά τα ριβοσώματα που παράγονται στον πυρήνα;

Θα βρείτε πολλά από αυτά στο ενδοπλασματικό πρόγραμμα σπουδών ή ER. Συγκεκριμένα θα τα βρείτε στο τραχύ ενδοπλασματικό δίκτυο (ή RER), το οποίο παίρνει το όνομά του από την "τραχιά" εμφάνιση που έχει χάρη σε όλα αυτά τα ριβοσώματα.

Σε γενικές γραμμές, το ER είναι το εργοστάσιο παραγωγής του κυττάρου και είναι υπεύθυνο για την παραγωγή ουσιών που πρέπει να μεγαλώνουν τα κύτταρα σας. Στο RER, τα ριβοσώματα εργάζονται σκληρά για να βοηθήσουν τα κύτταρα σας να παράγουν χιλιάδες και χιλιάδες διαφορετικές πρωτεΐνες που τα κύτταρα σας χρειάζονται για να επιβιώσουν.

Υπάρχει επίσης ένα τμήμα του ER δεν καλυμμένο με ριβοσώματα, που ονομάζεται ομαλό ενδοπλασματικό πρόγραμμα (ή SER). Το SER βοηθά τα κύτταρα σας να παράγουν λιπίδια, συμπεριλαμβανομένων των λιπιδίων που σχηματίζουν τη μεμβράνη του πλάσματος και τις οργανικές μεμβράνες. Βοηθά επίσης στην παραγωγή ορισμένων ορμονών, όπως τα οιστρογόνα και η τεστοστερόνη.

Ενώ το ER είναι το εργοστάσιο παραγωγής του κελιού, το Συσκευές Golgi, μερικές φορές ονομάζεται σώμα Golgi, είναι το φυτό συσκευασίας του κελιού.

Η συσκευή Golgi παίρνει πρωτεΐνες που παράγονται πρόσφατα στο ER και τις "συσκευάζει" ώστε να μπορούν να λειτουργήσουν σωστά στο κύτταρο. Συσκευάζει επίσης ουσίες σε μικρές μεμβρανικές μονάδες που ονομάζονται κυστίδια και στη συνέχεια αποστέλλονται στην κατάλληλη θέση τους στο κελί.

Η συσκευή Golgi αποτελείται από μικρούς σάκους που ονομάζονται δεξαμενές (μοιάζουν με μια στοίβα τηγανίτες κάτω από ένα μικροσκόπιο) που βοηθούν στην επεξεργασία υλικών. ο cis το πρόσωπο της συσκευής golgi είναι η εισερχόμενη πλευρά που δέχεται νέα υλικά, και το τρανς το πρόσωπο είναι η εξερχόμενη πλευρά που τους απελευθερώνει.

Λυσοσώματα παίζουν επίσης βασικό ρόλο στην επεξεργασία πρωτεϊνών, λιπών και άλλων ουσιών. Είναι μικρά, μεμβρανικά οργανίδια, και είναι πολύ όξινα, τα οποία τους βοηθούν να λειτουργήσουν όπως το "στομάχι" του κυττάρου σας.

Η δουλειά των λυσοσωμάτων είναι η πέψη υλικών, η διάσπαση ανεπιθύμητων πρωτεϊνών, υδατανθράκων και λιπιδίων, ώστε να μπορούν να απομακρυνθούν από το κύτταρο. Τα λυσοσώματα είναι ένα ιδιαίτερα σημαντικό μέρος των ανοσοκυττάρων σας επειδή μπορούν να αφομοιώσουν τα παθογόνα - και να τα εμποδίσουν να σας βλάψουν συνολικά.

Λοιπόν, πού παίρνει το κελί σας την ενέργεια για όλη αυτή την κατασκευή και τη ναυτιλία; ο μιτοχόνδρια, μερικές φορές ονομάζεται σταθμός παραγωγής ενέργειας ή μπαταρία του κελιού. Το μοναδικό των μιτοχονδρίων είναι το μιτοχόνδριο.

Όπως μάλλον μαντέψατε, τα μιτοχόνδρια είναι οι κύριοι τόποι παραγωγής ενέργειας. Συγκεκριμένα, είναι εκεί όπου οι δύο τελευταίες φάσεις του κυτταρική αναπνοή λαμβάνει χώρα - και τη θέση όπου το κύτταρο παράγει το μεγαλύτερο μέρος της χρησιμοποιήσιμης ενέργειας του, με τη μορφή ATP.

Όπως τα περισσότερα οργανίδια, περιβάλλεται από διπλή στιβάδα λιπιδίων. Αλλά τα μιτοχόνδρια έχουν στην πραγματικότητα δύο μεμβράνες (μια εσωτερική και εξωτερική μεμβράνη). Η εσωτερική μεμβράνη διπλώνεται στενά από μόνη της για περισσότερη επιφάνεια, η οποία δίνει σε κάθε μιτοχόνδριο περισσότερο χώρο για να πραγματοποιήσει χημικές αντιδράσεις και να παράγει περισσότερο καύσιμο για το κύτταρο.

Διαφορετικοί τύποι κυττάρων έχουν διαφορετικούς αριθμούς μιτοχονδρίων. Τα κύτταρα του ήπατος και των μυών, για παράδειγμα, είναι ιδιαίτερα πλούσια σε αυτά.

Ενώ τα μιτοχόνδρια μπορεί να είναι η δύναμη του κελιού, το υπεροξώσωμα είναι ένα κεντρικό μέρος του μεταβολισμού των κυττάρων.

Αυτό συμβαίνει επειδή τα υπεροξώματα βοηθούν στην απορρόφηση των θρεπτικών ουσιών μέσα στα κύτταρα σας και συσκευάζονται με πεπτικά ένζυμα για να τα διαλύσουν. Τα υπεροξυσώματα περιέχουν επίσης και εξουδετερώνουν το υπεροξείδιο του υδρογόνου - το οποίο διαφορετικά θα μπορούσε να βλάψει το DNA ή τις κυτταρικές μεμβράνες σας - για να προωθήσει τη μακροπρόθεσμη υγεία των κυττάρων σας.

Δεν περιέχουν κάθε κύτταρο χλωροπλάστες - δεν βρίσκονται σε φυτικά ή μυκητιακά κύτταρα, αλλά βρίσκονται σε φυτικά κύτταρα και σε κάποια φύκια - αλλά σε αυτά που τα χρησιμοποιούν. Χλωροπλάστες είναι ο ιστότοπος της φωτοσύνθεσης, το σύνολο των χημικών αντιδράσεων που βοηθούν ορισμένους οργανισμούς να παράγουν χρήσιμη ενέργεια από το φως του ήλιου και επίσης να απομακρύνουν το διοξείδιο του άνθρακα από την ατμόσφαιρα.

Οι χλωροπλάστες είναι γεμάτοι με πράσινες χρωστικές ουσίες που ονομάζονται χλωροφύλλη, οι οποίες συλλαμβάνουν ορισμένα μήκη κύματος φωτός και πυροδοτούν τις χημικές αντιδράσεις που συνθέτουν τη φωτοσύνθεση. Κοιτάξτε μέσα σε έναν χλωροπλάστη και θα βρείτε στοίβες σαν τηγανίτα υλικού που ονομάζεται θυλακοειδή, περιτριγυρισμένο από ανοιχτό χώρο (ονομάζεται στρώμα).

Κάθε θυλακοειδές έχει τη δική του μεμβράνη - τη θυλακοειδή μεμβράνη - επίσης.

Ελέγξτε ένα φυτικό κύτταρο κάτω από το μικροσκόπιο και είναι πιθανό να δείτε ένα μεγάλο φούσκα καταλαμβάνει άφθονο χώρο. Αυτό είναι το κεντρικό κενό.

Στα φυτά, το κεντρικό κενού γεμίζει με νερό και διαλυμένες ουσίες και μπορεί να γίνει τόσο μεγάλο που καταλαμβάνει τα τρία τέταρτα του κυττάρου. Εφαρμόζει πίεση turgor στο τοίχωμα του κυττάρου για να βοηθήσει να «φουσκώσει» το κελί έτσι ώστε το φυτό να μπορεί να σταθεί όρθιο.

Άλλοι τύποι ευκαρυωτικών κυττάρων, όπως τα ζωικά κύτταρα, έχουν μικρότερα κενοτόπια. Διαφορετικά κενοτόπια βοηθούν στην αποθήκευση θρεπτικών συστατικών και απορριμμάτων προϊόντων, ώστε να παραμένουν οργανωμένα μέσα στο κελί.

Χρειάζεστε μια ανανέωση στο μεγαλύτερο διαφορές μεταξύ φυτικών και ζωικών κυττάρων? Σας έχουμε καλύψει:

• Το κενό: Τα φυτικά κύτταρα περιέχουν τουλάχιστον ένα μεγάλο κενό για να διατηρήσουν το σχήμα του κυττάρου, ενώ τα ζωικά κενοτόπια έχουν μικρότερο μέγεθος.
• Το centriole: Τα ζωικά κύτταρα έχουν ένα? τα φυτικά κύτταρα δεν το κάνουν.
• Χλωροπλάστες: Τα φυτικά κύτταρα τα έχουν. τα ζωικά κύτταρα δεν το κάνουν.
  
• Το κυτταρικό τοίχωμα: Τα φυτικά κύτταρα έχουν εξωτερικό τοίχωμα κυττάρων. τα ζωικά κύτταρα έχουν απλώς τη μεμβράνη του πλάσματος.