Komórka eukariotyczna: definicja, struktura i funkcja (z analogią i diagramem)

Jak już się nauczyłeś, komórki są podstawową jednostką życia.

I bez względu na to, czy masz nadzieję, że uda Ci się zdać egzaminy z biologii w gimnazjum lub liceum, czy też szukasz czegoś odświeżonego przed biologią w college'u, wiedza o strukturze komórek eukariotycznych jest koniecznością.

Czytaj dalej, aby uzyskać ogólny przegląd, który zawiera wszystko, co musisz wiedzieć o (większości) kursach biologii w gimnazjum i liceum. Skorzystaj z linków, aby uzyskać szczegółowe przewodniki po poszczególnych organellach komórkowych, aby ukończyć kursy.

Czym dokładnie są komórki eukariotyczne? Są jedną z dwóch głównych klasyfikacji komórek – eukariotycznych i prokariotyczny. Są też bardziej złożone z tych dwóch. Komórki eukariotyczne obejmują komórki zwierzęce – w tym komórki ludzkie – komórki roślinne, komórki grzybów i glonów.

Komórki eukariotyczne charakteryzują się jądrem związanym z błoną. Różni się to od komórek prokariotycznych, które mają nukleoid – region gęsty od komórkowego DNA – ale w rzeczywistości nie mają oddzielnego przedziału związanego z błoną, takiego jak jądro.

Komórki eukariotyczne mają również organelle, które są strukturami związanymi z błonami znajdującymi się w komórce. Jeśli spojrzysz na komórki eukariotyczne pod mikroskopem, zobaczysz wyraźne struktury o różnych kształtach i rozmiarach. Z drugiej strony komórki prokariotyczne wyglądałyby bardziej jednorodnie, ponieważ nie mają struktur związanych z błoną, które mogłyby rozbić komórkę.

Dlaczego więc organelle czynią komórki eukariotyczne wyjątkowymi?

Myśleć o organelle jak pokoje w twoim domu: twój salon, sypialnie, łazienki i tak dalej. Wszystkie są oddzielone ścianami – w komórce są to błony komórkowe – a każdy rodzaj pomieszczenia ma swoje odrębne zastosowanie, które ogólnie sprawia, że ​​Twój dom jest wygodnym miejscem do życia. W podobny sposób działają organelle; wszystkie mają różne role, które pomagają komórkom funkcjonować.

Wszystkie te organelle pomagają komórkom eukariotycznym wykonywać bardziej złożone funkcje. Tak więc organizmy z komórkami eukariotycznymi – takie jak ludzie – są bardziej złożone niż organizmy prokariotyczne, takie jak bakterie.

Porozmawiajmy o „mózgu” komórki: jądro, który zawiera większość materiału genetycznego komórki. Większość DNA twojej komórki znajduje się w jądrze, zorganizowanym w chromosomy. U ludzi oznacza to 23 pary dwóch chromosomów, czyli 26 chromosomy ogólnie.

Jądro to miejsce, w którym twoja komórka podejmuje decyzje o tym, które geny będą bardziej aktywne (lub „wyrażone”), a które będą mniej aktywne (lub „tłumione”). Jest to miejsce transkrypcji, która jest pierwszym krokiem w kierunku syntezy białek i ekspresji gen w białko.

Jądro otoczone jest dwuwarstwową błoną jądrową zwaną otoczką jądrową. Koperta zawiera kilka porów jądrowych, które umożliwiają substancje, w tym materiał genetyczny i informacyjny RNA lub mRNA, aby przejść do i z jądra.

I wreszcie, w jądrze znajduje się jąderko, które jest największą strukturą w jądrze. Jąderko pomaga komórkom wytwarzać rybosomy – więcej o tych w ciągu sekundy – a także odgrywa rolę w odpowiedzi komórki na stres.

W biologii komórki każda komórka eukariotyczna jest podzielona na dwie kategorie: jądro, które właśnie opisaliśmy powyżej, i cytoplazma, czyli, no cóż, wszystko inne.

cytoplazma w komórkach eukariotycznych zawiera inne organelle związane z błoną, które omówimy poniżej. Zawiera również żelową substancję zwaną cytosol – mieszankę wody, substancji rozpuszczonych i białek strukturalnych – która stanowi około 70 procent objętości komórki.

Każda komórka eukariotyczna – komórki zwierzęce, komórki roślinne, jak to nazywasz – jest otoczona błoną plazmatyczną. struktura błony plazmatycznej składa się z kilku komponentów, w zależności od typu komórki, na którą patrzysz, ale wszystkie mają jeden główny składnik: dwuwarstwa fosfolipidowa.

Każda cząsteczka fosfolipidu składa się z hydrofilowy (lub kochająca wodę) głowa fosforanowa plus dwa hydrofobowy (lub nienawidzących wody) kwasy tłuszczowe. Podwójna błona tworzy się, gdy dwie warstwy fosfolipidów ustawiają się ogonem do ogona, przy czym kwasy tłuszczowe tworzą wewnętrzną warstwę błony, a grupy fosforanowe na zewnątrz.

Ten układ tworzy odrębne granice dla komórki, czyniąc każdą komórkę eukariotyczną odrębną jednostką.

Istnieją również inne składniki błony plazmatycznej. Białka w błonie komórkowej pomagają transportować materiały do ​​iz komórki, a także odbierają sygnały chemiczne ze środowiska, na które komórki mogą reagować.

Niektóre białka w błonie komórkowej (grupa zwana glikoproteiny) mają również dołączone węglowodany. Glikoproteiny działają jako „identyfikacja” komórek i odgrywają ważną rolę w odporności.

Jeśli błona komórkowa nie brzmi wszystko tak mocne i bezpieczne, masz rację – to nieprawda! Więc twoje komórki potrzebują cytoszkieletu pod spodem, aby pomóc utrzymać kształt komórki. Cytoszkielet składa się z białek strukturalnych, które są wystarczająco silne, aby wspierać komórkę, a nawet pomagać komórce rosnąć i poruszać się.

Istnieją trzy główne typy włókien, które tworzą cytoszkielet komórki eukariotycznej:

• Mikrotubule: Są to największe włókna w cytoszkielecie i są zbudowane z białka zwanego tubuliną. Są niezwykle mocne i odporne na ściskanie, więc są kluczem do utrzymania komórek w odpowiednim kształcie. Odgrywają również rolę w ruchliwość lub mobilność komórek, a także pomagają transportować materiał w komórce.

• Filamenty pośrednie: Te średniej wielkości włókna są wykonane z keratyny (która, FYI, jest również głównym białkiem znajdującym się w skórze, paznokciach i włosach). Współpracują z mikrotubulami, pomagając zachować kształt komórki.

• Mikrofilamenty: Najmniejsza klasa włókien w cytoszkielecie, mikrofilamenty zbudowane są z białka zwanego aktyna. Aktyna jest bardzo dynamiczna – włókna aktynowe mogą łatwo się skracać lub wydłużać, w zależności od potrzeb Twojej komórki. Filamenty aktynowe są szczególnie ważne dla cytokinezy (kiedy jedna komórka dzieli się na dwie pod koniec mitozy), a także odgrywają kluczową rolę w transporcie i mobilności komórek.

Cytoszkielet jest powodem, dla którego komórki eukariotyczne mogą przybierać bardzo złożone kształty (sprawdź ten szalony kształt nerwu!) bez, no cóż, zapadnięcia się w siebie.

Spójrz na komórkę zwierzęcą pod mikroskopem, a znajdziesz kolejną organellę, centrosom, który jest blisko spokrewniony z cytoszkieletem.

Centrosom funkcjonuje jako główny ośrodek organizujący mikrotubule (lub MTOC) komórki. Centrosom odgrywa kluczową rolę w mitozie – tak bardzo, że wady centrosomu są powiązane z chorobami wzrostu komórek, takimi jak rak.

Centrosom znajdziesz tylko w komórkach zwierzęcych. Komórki roślinne i grzybowe wykorzystują różne mechanizmy do organizowania swoich mikrotubul.

Podczas gdy wszystkie komórki eukariotyczne zawierają cytoszkielet, niektóre rodzaje komórek – na przykład komórki roślinne – mają ścianę komórkową, która zapewnia jeszcze lepszą ochronę. W przeciwieństwie do błony komórkowej, która jest stosunkowo płynna, Ściana komórkowa to sztywna struktura, która pomaga zachować kształt komórki.

Dokładny skład ściany komórkowej zależy od rodzaju organizmu, na który patrzysz (glony, grzyby i komórki roślinne mają odrębne ściany komórkowe). Ale generalnie są zrobione polisacharydy, które są węglowodanami złożonymi, a także białkami strukturalnymi dla wsparcia.

Ściana komórkowa roślin jest częścią tego, co pomaga roślinom stać prosto (przynajmniej dopóki nie zostaną tak pozbawione wody, że zaczną więdnąć) i wytrzymać czynniki środowiskowe, takie jak wiatr. Działa również jako półprzepuszczalna błona, umożliwiająca niektórym substancjom wchodzenie i wychodzenie z komórki.

Te rybosomy produkowane w jąderku?

Znajdziesz ich kilka w retikulum endoplazmatyczne lub ER. W szczególności znajdziesz je w szorstka siateczka śródplazmatyczna (lub RER), który zawdzięcza swoją nazwę „szorstkiemu” wyglądowi dzięki tym wszystkim rybosomom.

Ogólnie rzecz biorąc, ER jest zakładem produkcyjnym komórki i jest odpowiedzialny za wytwarzanie substancji potrzebnych do wzrostu komórek. W RER rybosomy ciężko pracują, aby pomóc komórkom wytworzyć tysiące różnych białek, których potrzebują komórki do przetrwania.

Jest też część ER nie pokryte rybosomami, zwane gładka retikulum endoplazmatyczne (lub SER). SER pomaga komórkom wytwarzać lipidy, w tym lipidy tworzące błonę plazmatyczną i błony organelli. Pomaga również w produkcji niektórych hormonów, takich jak estrogen i testosteron.

Podczas gdy ER jest zakładem produkcyjnym ogniwa, Aparat Golgiego, czasami nazywane ciałem Golgiego, jest rośliną pakującą komórkę.

Aparat Golgiego pobiera nowo wytworzone w ER białka i „pakuje” je, aby mogły prawidłowo funkcjonować w komórce. Pakuje również substancje w małe jednostki związane z błoną zwane pęcherzykami, a następnie są one wysyłane do właściwego miejsca w komórce.

Aparat Golgiego składa się z małych worków zwanych cysterny (wyglądają jak stos naleśników pod mikroskopem), które pomagają przetwarzać materiały. cis twarz aparatu Golgiego jest stroną przychodzącą, która przyjmuje nowe materiały, a trans twarz jest stroną wychodzącą, która je uwalnia.

Lizosomy odgrywają również kluczową rolę w przetwarzaniu białek, tłuszczów i innych substancji. Są to małe, związane z błoną organelle i są bardzo kwaśne, co pomaga im funkcjonować jak „żołądek” twojej komórki.

Zadaniem lizosomów jest trawienie materiałów, rozkładanie niechcianych białek, węglowodanów i lipidów, aby można je było usunąć z komórki. Lizosomy są szczególnie ważną częścią komórek układu odpornościowego, ponieważ mogą trawić patogeny – i nie dopuszczać do ich ogólnego zaszkodzenia.

Skąd więc twoja komórka czerpie energię do całej tej produkcji i wysyłki? mitochondria, czasami nazywana elektrownią lub baterią ogniwa. Jednostką mitochondriów jest mitochondrium.

Jak zapewne zgadłeś, mitochondria są głównym miejscem produkcji energii. W szczególności są tam ostatnie dwie fazy the oddychania komórkowego miejsce, w którym komórka produkuje większość swojej użytecznej energii, w postaci, ATP.

Jak większość organelli, otoczone są dwuwarstwą lipidową. Ale mitochondria mają w rzeczywistości dwie błony (błonę wewnętrzną i zewnętrzną). Wewnętrzna błona jest ściśle zwinięta, co zapewnia większą powierzchnię, co daje każdemu mitochondrium więcej miejsca na przeprowadzanie reakcji chemicznych i wytwarzanie większej ilości paliwa dla komórki.

Różne typy komórek mają różną liczbę mitochondriów. Na przykład komórki wątroby i mięśni są w nie szczególnie bogate.

Chociaż mitochondria mogą być motorem napędowym komórki, peroksysom jest centralną częścią metabolizmu komórki.

Dzieje się tak, ponieważ peroksysomy pomagają wchłaniać składniki odżywcze w komórkach i zawierają enzymy trawienne, które je rozkładają. Peroksysomy zawierają również i neutralizują nadtlenek wodoru – który w przeciwnym razie mógłby uszkodzić twoje DNA lub błony komórkowe – w celu promowania długoterminowego zdrowia twoich komórek.

Nie każda komórka zawiera chloroplasty – nie znajdują się one w komórkach roślinnych ani grzybowych, ale znajdują się w komórkach roślinnych i niektórych algach – ale te, które dobrze je wykorzystują. Chloroplasty są miejscem fotosyntezy, zespołu reakcji chemicznych, które pomagają niektórym organizmom wytwarzać użyteczną energię ze światła słonecznego, a także pomagają usuwać dwutlenek węgla z atmosfery.

Chloroplasty są wypełnione zielonymi pigmentami zwanymi chlorofilem, które wychwytują określone długości fal światła i uruchamiają reakcje chemiczne, które składają się na fotosyntezę. Zajrzyj do chloroplastu, a znajdziesz podobne do naleśników stosy materiału o nazwie tylakoidy, otoczony otwartą przestrzenią (tzw stroma).

Każdy tylakoid ma swoją własną membranę – również błonę tylakoidową.

Sprawdź komórkę roślinną pod mikroskopem, a prawdopodobnie zobaczysz duży bańka zajmująca dużo miejsca. To jest centralna wakuola.

W roślinach centralna wakuola wypełnia się wodą i rozpuszczonymi substancjami i może stać się tak duża, że ​​zajmuje trzy czwarte komórki. Wywiera nacisk turgorowy na ścianę komórkową, aby pomóc „nadmuchać” komórkę, aby roślina mogła stać prosto.

Inne typy komórek eukariotycznych, takie jak komórki zwierzęce, mają mniejsze wakuole. Różne wakuole pomagają przechowywać składniki odżywcze i produkty przemiany materii, dzięki czemu pozostają one uporządkowane w komórce.

Potrzebujesz odświeżenia na największych różnice między komórkami roślinnymi i zwierzęcymi? Jesteśmy z Tobą:

• Wakuola: Komórki roślinne zawierają co najmniej jedną dużą wakuolę, aby zachować kształt komórki, podczas gdy wakuole zwierzęce są mniejsze.
• Centriole: Komórki zwierzęce mają jeden; komórki roślinne nie.
• Chloroplasty: Mają je komórki roślinne; komórki zwierzęce nie.
  
• Ściana komórkowa: Komórki roślinne mają zewnętrzną ścianę komórkową; komórki zwierzęce po prostu mają błonę plazmatyczną.