ეუკარიოტული უჯრედი: განმარტება, სტრუქტურა და ფუნქცია (ანალოგიით და დიაგრამით)

როგორც უკვე შეიტყვეთ, უჯრედები ცხოვრების ძირითადი ერთეულია.

თუ თქვენ გინდათ რომ მიიღოთ თქვენი საშუალო ან საშუალო სკოლის ბიოლოგიის ტესტები ან ეძებთ განახლებას კოლეჯის ბიოლოგიის დაწყებამდე, ცოდნა ევკარიოტული უჯრედის სტრუქტურა სავალდებულოა.

წაიკითხეთ ზოგადი მიმოხილვა, რომელიც მოიცავს ყველაფერს, რაც უნდა იცოდეთ საშუალო სკოლისა და საშუალო სკოლის ბიოლოგიის კურსებისთვის. მიყევით თითოეულ უჯრედის ორგანოს დეტალური სახელმძღვანელოს ბმულებს, რომ მიიღოთ თქვენი კურსები.

კონკრეტულად რა არის ეუკარიოტული უჯრედები? ისინი უჯრედების ორი ძირითადი კლასიფიკაციიდან - ეუკარიოტული და პროკარიოტული. ისინი ასევე უფრო რთულია ამ ორიდან. ეუკარიოტული უჯრედები მოიცავს ცხოველური უჯრედები - ადამიანის უჯრედების ჩათვლით - მცენარეული უჯრედები, სოკოვანი უჯრედები და წყალმცენარეები.

ეუკარიოტულ უჯრედებს ახასიათებთ გარსით შეკრული ბირთვი. ეს განსხვავდება პროკარიოტული უჯრედებისგან, რომლებსაც აქვთ ნუკლეოიდი - უჯრედული დნმ-ით მკვრივი რეგიონი - მაგრამ სინამდვილეში არ აქვთ ცალკეული გარსით შეკრული განყოფილება, როგორიცაა ბირთვი.

ეუკარიოტულ უჯრედებს აქვთ ორგანელესიც, რომლებიც მემბრანის მიერთებით სტრუქტურებია. თუ მიკროსკოპით დაათვალიერებდით ეუკარიოტულ უჯრედებს, ნახავთ ყველა ფორმისა და ზომის მკაფიო სტრუქტურებს. პროკარიოტული უჯრედები უფრო ერთგვაროვნად გამოიყურებიან, რადგან მათ არ აქვთ მემბრანაკავშირებული სტრუქტურები უჯრედის გასანადგურებლად.

რატომ აქცევს ორგანელები ეუკარიოტულ უჯრედებს განსაკუთრებულს?

Ვფიქრობ ორგანელები მოსწონს ოთახების ოთახები: შენი მისაღები ოთახი, საძინებლები, სველი წერტილები და ა.შ. ისინი ყველა გამოყოფილია კედლებით - საკანში, ეს იქნება უჯრედის მემბრანები - და თითოეული ტიპის ოთახს აქვს თავისი მკაფიო გამოყენება, რაც, საერთო ჯამში, თქვენს სახლს ქმნის კომფორტულ საცხოვრებლად. Organelles ანალოგიურად მუშაობს; მათ ყველას განსხვავებული როლი აქვს, რაც ხელს უწყობს თქვენს უჯრედების ფუნქციონირებას.

ყველა ის ორგანელი ეუკარიოტულ უჯრედებს ეხმარება უფრო რთული ფუნქციების შესრულებაში. ეუკარიოტული უჯრედების მქონე ორგანიზმები, მაგალითად ადამიანები, უფრო რთული არიან, ვიდრე პროკარიოტული ორგანიზმები, როგორიცაა ბაქტერიები.

მოდით ვისაუბროთ უჯრედის "ტვინზე": ბირთვი, რომელიც უჯრედის გენეტიკური მასალის უმეტესი ნაწილია. თქვენი უჯრედის დნმ – ის უმეტესი ნაწილი მდებარეობს ბირთვში, ორგანიზებულია ქრომოსომებში. ადამიანებში ეს ნიშნავს ორი ქრომოსომის 23 წყვილს, ანუ 26-ს ქრომოსომები საერთო ჯამში.

ბირთვი არის ის, სადაც თქვენი უჯრედი იღებს გადაწყვეტილებას იმის შესახებ, თუ რომელი გენები იქნება უფრო აქტიური (ან „გამოხატული“) და რომელი გენები იქნება ნაკლებად აქტიური (ან „დათრგუნული“). ეს არის ტრანსკრიფციის ადგილი, რომელიც პირველი ნაბიჯია ცილების სინთეზისა და გამოხატვისკენ გენი ცილად.

ბირთვი გარშემორტყმულია ორშრიანი ბირთვული მემბრანით, რომელსაც ბირთვულ კონვერტს უწოდებენ. კონვერტი შეიცავს რამდენიმე ბირთვულ ფორს, რაც საშუალებას იძლევა ნივთიერებები, მათ შორის გენეტიკური მასალა და მესენჯერი RNA ან mRNA, ბირთვში გადასვლა და გამოსვლა.

და ბოლოს, ბირთვში მდებარეობს ბირთვი, რომელიც ბირთვში ყველაზე დიდი სტრუქტურაა. ბირთვი ხელს უწყობს თქვენს უჯრედებს რიბოზომების წარმოებაში - უფრო მეტი წამში - და ასევე თამაშობს როლს უჯრედის სტრესულ რეაქციაში.

უჯრედის ბიოლოგიაში თითოეული ეუკარიოტული უჯრედი გამოყოფილია ორ კატეგორიად: ბირთვი, რომელიც ჩვენ ზემოთ აღვწერეთ და ციტოპლაზმა, რაც სხვათაგანია.

ციტოპლაზმა ეუკარიოტულ უჯრედებში შეიცავს მემბრანის სხვა ორგანელებსაც, რომლებსაც ქვემოთ განვიხილავთ. იგი ასევე შეიცავს გელის მაგვარ ნივთიერებას, რომელსაც ციტოზოლი ეწოდება - წყლის, გახსნილი ნივთიერებებისა და სტრუქტურული ცილების ნაზავი, რაც უჯრედის მოცულობის 70 პროცენტს შეადგენს.

ყველა ეუკარიოტული უჯრედი - ცხოველური უჯრედები, მცენარეული უჯრედები, როგორც თქვენ ასახელებთ - პლაზმის მემბრანით არის მოცული. პლაზმური მემბრანის სტრუქტურა შედგება რამდენიმე კომპონენტისგან, რაც დამოკიდებულია უჯრედის ტიპზე, რომელსაც ეძებთ, მაგრამ ყველა მათგანი იზიარებს ერთ მთავარ კომპონენტს: ფოსფოლიპიდური ფენა.

თითოეული ფოსფოლიპიდის მოლეკულა შედგება ა ჰიდროფილური (ან წყლის მოყვარული) ფოსფატის თავი, პლუს ორი ჰიდროფობიური (ან წყლის საძულველი) ცხიმოვანი მჟავები. ორმაგი მემბრანა წარმოიქმნება, როდესაც ფოსფოლიპიდების ორი ფენა კუდიდან კუდამდე მიდის, ცხიმოვანი მჟავები ქმნიან გარსის შიდა ფენას, ხოლო ფოსფატის ჯგუფები გარედან.

ეს განლაგება ქმნის მკაფიო საზღვრებს უჯრედისთვის, რაც თითოეულ ეუკარიოტულ უჯრედს თავის მკაფიო ერთეულს ქმნის.

პლაზმის მემბრანის სხვა კომპონენტებიც არსებობს. პლაზმის მემბრანის ცილები ხელს უწყობენ მასალების გადატანას უჯრედში და გარეთ, და ისინი ასევე იღებენ ქიმიურ სიგნალებს იმ გარემოდან, რომელზეც თქვენს უჯრედებს შეუძლიათ რეაგირება.

პლაზმის მემბრანის ზოგიერთი ცილა (ჯგუფს ე.წ. გლიკოპროტეინები) ასევე აქვთ ნახშირწყლები მიმაგრებული. გლიკოპროტეინები მოქმედებს როგორც "იდენტიფიკაცია" თქვენი უჯრედებისათვის და ისინი მნიშვნელოვან როლს ასრულებენ იმუნიტეტში.

თუ უჯრედის მემბრანა არ ჟღერს ყველა ეს ძლიერი და უსაფრთხოა, შენ მართალი ხარ - ეს ასე არ არის! ასე რომ, თქვენს უჯრედებს სჭირდებათ ციტოსკლეტი, რომელიც ხელს შეუწყობს უჯრედის ფორმის შენარჩუნებას. ციტოსკლეტი შედგება სტრუქტურული ცილებისგან, რომლებიც საკმარისად ძლიერია უჯრედის შესანარჩუნებლად და ამან კი შეიძლება უჯრედის ზრდასა და გადაადგილებაშიც კი დაეხმაროს.

არსებობს სამი ძირითადი ტიპის ძაფი, რომლებიც ქმნიან ევკარიოტული უჯრედის ციტოსკლეტს:

• მიკროტუბულები: ეს არის ყველაზე დიდი ძაფები ციტოსკლეტში და ისინი მზადდება ცილისგან, რომელსაც ტუბულინი ეწოდება. ისინი ძალზე ძლიერი და მდგრადია შეკუმშვის მიმართ, ამიტომ საკვანძო ფორმაა თქვენი უჯრედების შესანარჩუნებლად. ისინი ასევე თამაშობენ როლს უჯრედების მოძრაობა ან მობილობა, და ისინი ასევე ხელს უწყობენ საკანში მასალის ტრანსპორტირებას.

• შუალედური ძაფები: ეს საშუალო ზომის ძაფები დამზადებულია კერატინისგან (რომელიც, FYI, ასევე არის მთავარი ცილა, რომელიც გვხვდება თქვენს კანში, ფრჩხილებსა და თმებში). ისინი მიკროტუბულებთან ერთად მუშაობენ უჯრედის ფორმის შენარჩუნებაში.

• მიკროფილები: ყველაზე მცირე კლასის ძაფები ციტოსკლეტერში, მიკროფილები მზადდება ცილისგან, რომელსაც ე.წ. აქტინი. აქტინი ძალზე დინამიურია - აქტინის ბოჭკოები შეიძლება ადვილად შემცირდეს ან გახანგრძლივდეს, რაც დამოკიდებულია თქვენს უჯრედში. აქტინის ძაფები განსაკუთრებით მნიშვნელოვანია ციტოკინეზისთვის (როდესაც მიტოზის ბოლოს ერთი უჯრედი ორად გაიყოფა) და ასევე მნიშვნელოვან როლს ასრულებს უჯრედების ტრანსპორტირებასა და მობილობაში.

ციტოსკლეტი არის მიზეზი, რომ ეუკარიოტულ უჯრედებს შეუძლიათ მიიღონ ძალიან რთული ფორმები (შეამოწმეთ ეს გიჟური ნერვის ფორმა!) გარეშე, კარგად, თვითონ არ იშლება.

მიკროსკოპში გადახედეთ ცხოველურ უჯრედს და ნახავთ სხვა ორგანოს, ცენტროსომა, ეს მჭიდროდაა დაკავშირებული ციტოსკლეტთან.

ცენტროსომა ფუნქციონირებს, როგორც უჯრედის მთავარი მიკროტუბულის ორგანიზატორული ცენტრი (ან MTOC). ცენტროსომა გადამწყვეტ როლს ასრულებს მიტოზის დროს - იმდენად, რომ ცენტროსომის დეფექტები უკავშირდება უჯრედების ზრდის დაავადებებს, როგორიცაა კიბო.

ცენტროსომას ნახავთ მხოლოდ ცხოველურ უჯრედებში. მცენარეული და სოკოვანი უჯრედები იყენებენ სხვადასხვა მექანიზმს მიკროტუბულების ორგანიზების მიზნით.

მიუხედავად იმისა, რომ ყველა ეუკარიოტული უჯრედი შეიცავს ციტოსკლეტს, ზოგიერთ ტიპის უჯრედს, როგორიცაა მცენარეული უჯრედები, აქვს უჯრედის კედელი კიდევ უფრო მეტი დაცვის მიზნით. უჯრედის მემბრანისგან განსხვავებით, რომელიც შედარებით სითხეა, უჯრედის კედელი არის ხისტი სტრუქტურა, რომელიც ხელს უწყობს უჯრედის ფორმის შენარჩუნებას.

უჯრედის კედლის ზუსტი შემადგენლობა დამოკიდებულია იმაზე, თუ რა ტიპის ორგანიზმს ეძებთ (წყალმცენარეებს, სოკოებს და მცენარეულ უჯრედებს მკაფიო უჯრედის კედლები აქვთ). მაგრამ ისინი ზოგადად დამზადებულია პოლისაქარიდები, რომლებიც წარმოადგენენ რთულ ნახშირწყლებს, აგრეთვე სტრუქტურულ ცილებს საყრდენად.

მცენარეთა უჯრედის კედელი არის ის, რაც ეხმარება მცენარეებს სწორად წამოდგომაზე (ყოველ შემთხვევაში, სანამ წყალი ისე არ მოაკლდებათ, რომ არ იშლება) და აღუდგნენ გარემო ფაქტორებს, როგორიცაა ქარი. იგი ასევე ფუნქციონირებს როგორც ნახევრად გამტარი მემბრანა, რაც საშუალებას აძლევს გარკვეულ ნივთიერებებს უჯრედში გადასვლასა და მის გარეთ.

ბირთვში წარმოქმნილი რიბოსომები?

თქვენ იპოვით რამდენიმე ჯგუფს ენდოპლაზმური ბადე, ან ER. კერძოდ, თქვენ ნახავთ მათ აქ უხეში ენდოპლაზმური ბადე (ან RER), რომელსაც თავისი სახელი აქვს "უხეში" გარეგნობის მიხედვით, რაც მას აქვს ყველა იმ რიბოსომის წყალობით.

ზოგადად, ER წარმოადგენს უჯრედის მწარმოებელ ქარხანას და ის პასუხისმგებელია იმ ნივთიერებების გამომუშავებაზე, რომლებიც თქვენს უჯრედებს სჭირდებათ გასაზრდელად. RER– ში რიბოსომები ბევრს მუშაობენ, რათა უჯრედებს დაეხმარონ ათასობით და ათასობით სხვადასხვა ცილის გამომუშავებაში, რაც თქვენს უჯრედებს სჭირდებათ გადარჩენისთვის.

ასევე არსებობს ER ნაწილი არა დაფარული რიბოსომებით, ე.წ. გლუვი ენდოპლაზმური ბადე (ან SER). SER ხელს უწყობს თქვენს უჯრედებს ლიპიდების გამომუშავებაში, მათ შორის ლიპიდებში, რომლებიც წარმოქმნიან პლაზმურ მემბრანს და ორგანოს მემბრანებს. ის ასევე ეხმარება გარკვეული ჰორმონების გამომუშავებას, როგორიცაა ესტროგენი და ტესტოსტერონი.

მიუხედავად იმისა, რომ ER არის უჯრედის მწარმოებელი ქარხანა, გოლჯის აპარატი, რომელსაც ზოგჯერ გოლჯის სხეულს უწოდებენ, უჯრედის შესაფუთი მცენარეა.

გოლჯის აპარატი იღებს ახლად წარმოქმნილ ER- ში წარმოქმნილ პროტეინებს და "აფასებს" მათ, რათა მათ სწორად იმუშაონ უჯრედში. იგი ასევე ათავსებს ნივთიერებებს მემბრანის შეკავშირებულ მცირე ერთეულებში, რომელსაც ეწოდება ვეზიკულები, შემდეგ კი ისინი იგზავნება უჯრედში სათანადო ადგილზე.

გოლჯის აპარატი შედგება მცირე ზომის ტომრებისგან, რომლებსაც ე.წ. ცისტერნა (ისინი ბლინების დასტის მსგავსია მიკროსკოპის ქვეშ), რაც ხელს უწყობს მასალების დამუშავებას. დსთ გოლჯის აპარატის სახე არის შემომავალი მხარე, რომელიც იღებს ახალ მასალებს და ტრანს სახე არის გამავალი მხარე, რომელიც ათავისუფლებს მათ.

ლიზოსომები ასევე მნიშვნელოვან როლს ასრულებს ცილების, ცხიმებისა და სხვა ნივთიერებების დამუშავებაში. ისინი პატარა, გარსით შეკრული ორგანულებია და ძლიერ მჟავეა, რაც მათ უჯრედის "კუჭის" მსგავსად ეხმარება.

ლიზოსომების საქმეა მასალების მონელება, არასასურველი ცილების, ნახშირწყლებისა და ლიპიდების დაშლა, რათა მათი უჯრედიდან ამოღება მოხდეს. ლიზოსომები თქვენი იმუნური უჯრედების განსაკუთრებით მნიშვნელოვანი ნაწილია, რადგან მათ შეუძლიათ პათოგენების მონელება და თავიდან აიცილონ ზიანი.

საიდან იღებს თქვენს უჯრედს ენერგია მთელი წარმოებისა და გადაზიდვებისთვის? მიტოქონდრია, რომელსაც ზოგჯერ უჯრედის ელექტროსადგურს ან ბატარეას უწოდებენ. მიტოქონდრიის სინგულარული არის მიტოქონდრიონი.

როგორც თქვენ ალბათ მიხვდით, მიტოქონდრია ენერგიის წარმოების ძირითადი ადგილია. კერძოდ, ისინი იქ არიან სადაც ბოლო ორი ფაზაა უჯრედული სუნთქვა ადგილი აქვს - და იმ ადგილს, სადაც უჯრედი აწარმოებს გამოსადეგი ენერგიის უმეტესი ნაწილის სახით ATP.

ორგანელეთა უმეტესობის მსგავსად, ისინი გარშემორტყმულია ლიპიდური ორსაფეხურით. მაგრამ მიტოქონდრიებს სინამდვილეში ორი გარსი აქვთ (შიდა და გარე მემბრანა). შიდა მემბრანა მჭიდროდ არის დაკეცილი თავისთვის უფრო მეტი ზედაპირისთვის, რაც თითოეულ მიტოქონდრიონს მეტ ადგილს აძლევს ქიმიური რეაქციების განსახორციელებლად და უჯრედისთვის მეტი საწვავის წარმოებისთვის.

უჯრედების სხვადასხვა ტიპს აქვს სხვადასხვა რაოდენობის მიტოქონდრია. მაგალითად, ღვიძლისა და კუნთების უჯრედები მათში განსაკუთრებით მდიდარია.

მიუხედავად იმისა, რომ მიტოქონდრია შეიძლება იყოს უჯრედის ელექტროსადგური, პეროქსიზომი წარმოადგენს უჯრედის მეტაბოლიზმის ცენტრალურ ნაწილს.

ეს იმიტომ ხდება, რომ პეროქსიზომები ხელს უწყობენ საკვებ ნივთიერებებს თქვენს უჯრედებში და სავსეა საჭმლის მომნელებელი ფერმენტებით, რათა დაანგრიონ ისინი. პეროქსიზომები ასევე შეიცავს და ანეიტრალებს წყალბადის პეროქსიდს - რამაც შეიძლება ზიანი მიაყენოს თქვენს დნმ-ს ან უჯრედულ მემბრანებს - თქვენი უჯრედების გრძელვადიანი ჯანმრთელობის გასაუმჯობესებლად.

ყველა უჯრედი არ შეიცავს ქლოროპლასტებს - ისინი მცენარეულ ან სოკოვან უჯრედებში არ გვხვდება, მაგრამ მცენარეთა უჯრედებსა და ზოგიერთ წყალმცენარეებში გვხვდება - მაგრამ ის, რაც მათ კარგ გამოყენებას აყენებს. ქლოროპლასტები წარმოადგენს ფოტოსინთეზის ადგილს, ქიმიური რეაქციების ერთობლიობას, რომლებიც ზოგიერთ ორგანიზმს ეხმარება მზის სხივებისგან გამოსაყენებელი ენერგიის წარმოებაში და ასევე ხელს უწყობენ ნახშირორჟანგის ატმოსფეროს მოცილებას.

ქლოროპლასტებში შეფუთულია მწვანე პიგმენტები, სახელწოდებით ქლოროფილი, რომლებიც იპყრობენ სინათლის გარკვეულ ტალღის სიგრძეს და იწყებენ ქიმიურ რეაქციებს, რომლებიც ქმნიან ფოტოსინთეზს. გადახედეთ ქლოროპლასტს და ნახავთ ბლინის მსგავსი მასალებს, სახელწოდებით თილაკოიდები, გარშემორტყმული ღია სივრცით (ე.წ. სტრომა).

თითოეულ თილაკოიდს აქვს საკუთარი მემბრანა - თილაკოიდური მემბრანა.

მიკროსკოპის ქვეშ შეამოწმეთ მცენარეული უჯრედი და სავარაუდოდ ნახავთ ა დიდი ბუშტი დიდ ადგილს იკავებს. ეს არის ცენტრალური ვაკუოლი.

მცენარეებში ცენტრალური ვაკუოლი ივსება წყლით და გახსნილი ნივთიერებებით და ის შეიძლება გახდეს იმდენად დიდი, რომ უჯრედის სამ მეოთხედს იკავებს. იგი ახდენს ტურგორის წნევას უჯრედის კედელზე, რათა დაეხმაროს უჯრედს "გაბერვაში", რათა მცენარემ სწორად წამოდგეს.

ეუკარიოტული უჯრედების სხვა ტიპებს, ცხოველების უჯრედების მსგავსად, აქვთ მცირე ვაკუოლები. სხვადასხვა ვაკუოლები ხელს უწყობენ ნუტრიენტები და ნარჩენების შემცველობას, ამიტომ ისინი ორგანიზმში რჩებიან უჯრედში.

საჭიროა განახლება ყველაზე დიდზე მცენარეული და ცხოველური უჯრედები? ჩვენ დაგიფარეთ:

• ვაკუოლი: მცენარეული უჯრედები შეიცავს მინიმუმ ერთ დიდ ვაკუოლს, რომ შეინარჩუნოს უჯრედის ფორმა, ხოლო ცხოველების ვაკუოლები უფრო მცირე ზომისაა.
• ცენტრიოლი: ცხოველთა უჯრედებს აქვთ ერთი; მცენარეული უჯრედები არა.
• ქლოროპლასტები: მცენარეულ უჯრედებს აქვთ ისინი; ცხოველური უჯრედები არა.
  
• უჯრედის კედელი: მცენარეულ უჯრედებს აქვთ გარე უჯრედის კედელი; ცხოველურ უჯრედებს უბრალოდ აქვთ პლაზმური მემბრანა.