Эукариотическая клетка: определение, структура и функции (с аналогией и схемой)

Как вы уже узнали, клетки являются основной единицей жизни.

И независимо от того, надеетесь ли вы сдать экзамены по биологии в средней или старшей школе или хотите переподготовить перед колледжем биологию, знание структуры эукариотических клеток является обязательным.

Читайте общий обзор, который охватывает все, что вам нужно знать для (большинства) курсов биологии средней и старшей школы. Перейдите по ссылкам для получения подробных руководств по каждой клеточной органелле, чтобы преуспеть в вашем курсе.

Что такое эукариотические клетки? Это одна из двух основных классификаций клеток - эукариотических и прокариотический. Они также являются более сложными из двух. Эукариотические клетки включают клетки животных - в том числе клетки человека - клетки растений, клетки грибов и водоросли.

Эукариотические клетки характеризуются мембраносвязанным ядром. Это отличается от прокариотических клеток, у которых есть нуклеоид - область, плотная с клеточной ДНК, - но на самом деле нет отдельного связанного с мембраной компартмента, такого как ядро.

У эукариотических клеток также есть органеллы, которые представляют собой мембранные структуры, обнаруженные внутри клетки. Если вы посмотрите на эукариотические клетки под микроскопом, вы увидите отчетливые структуры всех форм и размеров. С другой стороны, прокариотические клетки будут выглядеть более однородными, потому что у них нет мембраносвязанных структур, которые могли бы разрушить клетку.

Так почему же органеллы делают эукариотические клетки особенными?

Думать о органеллы как комнаты в вашем доме: ваша гостиная, спальни, ванные комнаты и так далее. Все они разделены стенами - в ячейке это будут клеточные мембраны - и каждый тип комнаты имеет свое собственное назначение, которое в целом делает ваш дом удобным местом для жизни. Органеллы работают аналогичным образом; все они имеют разные роли, которые помогают вашим клеткам функционировать.

Все эти органеллы помогают эукариотическим клеткам выполнять более сложные функции. Итак, организмы с эукариотическими клетками, такие как люди, более сложны, чем прокариотические организмы, такие как бактерии.

Давайте поговорим о «мозге» клетки: ядро, который содержит большую часть генетического материала клетки. Большая часть ДНК вашей клетки расположена в ядре и организована в хромосомы. У человека это означает 23 пары из двух хромосом или 26 пар хромосом. хромосомы общий.

Ядро - это то место, где ваша клетка принимает решение о том, какие гены будут более активными (или «экспрессируемыми»), а какие - менее активными (или «подавленными»). Это сайт транскрипции, который является первым шагом к синтезу белка и экспрессии ген в белок.

Ядро окружено двухслойной ядерной мембраной, называемой ядерной оболочкой. Оболочка содержит несколько ядерных пор, которые позволяют веществам, включая генетический материал и информационную РНК, или мРНК, переходить в ядро ​​и выходить из него.

И, наконец, в ядре находится ядрышко, которое является самой большой структурой ядра. Ядрышко помогает вашим клеткам производить рибосомы - подробнее о них за секунду - а также играет роль в реакции клетки на стресс.

В клеточной биологии каждая эукариотическая клетка разделена на две категории: ядро, которое мы только что описали выше, и цитоплазма, которая является всем остальным.

В цитоплазма в эукариотических клетках содержит другие мембраносвязанные органеллы, о которых мы поговорим ниже. Он также содержит гелеобразное вещество под названием цитозоль - смесь воды, растворенных веществ и структурных белков, которое составляет около 70 процентов объема клетки.

Каждая эукариотическая клетка - клетки животных, клетки растений, вы называете это - окружена плазматической мембраной. В структура плазматической мембраны состоит из нескольких компонентов, в зависимости от типа просматриваемой ячейки, но все они имеют один главный компонент: фосфолипидный бислой.

Каждая молекула фосфолипида состоит из гидрофильный (или водолюбивая) фосфатная голова, плюс два гидрофобный (или ненавидящие воду) жирные кислоты. Двойная мембрана образуется, когда два слоя фосфолипидов выстраиваются в линию хвост к хвосту, причем жирные кислоты образуют внутренний слой мембраны, а фосфатные группы - снаружи.

Такое расположение создает четкие границы для клетки, делая каждую эукариотическую клетку своей отдельной единицей.

Есть и другие компоненты плазматической мембраны. Белки в плазматической мембране помогают транспортировать материалы в клетку и из клетки, а также получают химические сигналы из окружающей среды, на которые ваши клетки могут реагировать.

Некоторые белки плазматической мембраны (группа, называемая гликопротеины) также содержат углеводы. Гликопротеины действуют как «идентификация» для ваших клеток, и они играют важную роль в иммунитете.

Если клеточная мембрана не звучит все такой сильный и надежный, вы правы - это не так! Таким образом, вашим клеткам нужен цитоскелет под ним, чтобы поддерживать форму клетки. Цитоскелет состоит из структурных белков, которые достаточно сильны, чтобы поддерживать клетку, и которые даже могут помочь клетке расти и двигаться.

Существует три основных типа филаментов, которые составляют цитоскелет эукариотической клетки:

• Микротрубочки: Это самые большие волокна цитоскелета, состоящие из белка тубулина. Они чрезвычайно прочные и устойчивы к сжатию, поэтому они являются ключом к поддержанию ваших клеток в правильной форме. Они также играют роль в подвижность или подвижность клеток, а также они помогают транспортировать материал внутри клетки.

• Промежуточные волокна: Эти волокна среднего размера состоят из кератина (который, к вашему сведению, также является основным белком, содержащимся в вашей коже, ногтях и волосах). Они работают вместе с микротрубочками, помогая поддерживать форму клетки.

• Микрофиламенты: Самый маленький класс филаментов в цитоскелете, микрофиламенты состоят из белка, называемого актин. Актин очень динамичен - волокна актина могут легко стать короче или длиннее, в зависимости от того, что нужно вашей клетке. Актиновые филаменты особенно важны для цитокинеза (когда одна клетка делится на две в конце митоза), а также играют ключевую роль в транспорте и подвижности клеток.

Цитоскелет - причина того, что эукариотические клетки могут принимать очень сложные формы (посмотри на эту сумасшедшую форму нерва!) без, хорошо, самоуничтожения.

Посмотрите на животную клетку в микроскоп, и вы обнаружите еще одну органеллу, центросома, который тесно связан с цитоскелетом.

Центросома функционирует как главный центр организации микротрубочек (или MTOC) клетки. Центросома играет решающую роль в митозе - настолько, что дефекты центросомы связаны с болезнями роста клеток, такими как рак.

Вы найдете центросомы только в клетках животных. Клетки растений и грибов используют разные механизмы для организации своих микротрубочек.

В то время как все эукариотические клетки содержат цитоскелет, некоторые типы клеток, например клетки растений, имеют клеточную стенку для еще большей защиты. В отличие от клеточной мембраны, которая относительно жидкая, клеточная стенка представляет собой жесткую структуру, которая помогает поддерживать форму клетки.

Точный состав клеточной стенки зависит от того, на какой тип организма вы смотрите (водоросли, грибы и клетки растений имеют разные клеточные стенки). Но обычно они сделаны из полисахариды, которые являются сложными углеводами, а также структурными белками для поддержки.

Стенка растительной клетки - это часть того, что помогает растениям стоять прямо (по крайней мере, до тех пор, пока они не станут настолько лишенными воды, что они начнут увядать) и противостоять факторам окружающей среды, таким как ветер. Он также функционирует как полупроницаемая мембрана, позволяя определенным веществам проникать в клетку и выходить из нее.

Эти рибосомы образуются в ядрышке?

Вы найдете их кучу в эндоплазматический ретикулум, или ER. В частности, вы найдете их в шероховатой эндоплазматической сети (или RER), который получил свое название от «грубого» вида, который он имеет благодаря всем этим рибосомам.

В общем, ER - это завод-производитель клетки, и он отвечает за производство веществ, которые необходимы вашим клеткам для роста. В RER рибосомы усердно работают, чтобы помочь вашим клеткам производить тысячи и тысячи различных белков, которые необходимы вашим клеткам для выживания.

Также есть часть ER нет покрытые рибосомами, называемые гладкая эндоплазматическая сеть (или SER). SER помогает вашим клеткам производить липиды, в том числе липиды, которые образуют плазматическую мембрану и мембраны органелл. Он также помогает производить определенные гормоны, такие как эстроген и тестостерон.

В то время как ER является заводом-изготовителем ячейки, аппарат Гольджи, иногда называемое телом Гольджи, является упаковщиком клетки.

Аппарат Гольджи берет белки, вновь продуцируемые в ER, и «упаковывает» их, чтобы они могли нормально функционировать в клетке. Он также упаковывает вещества в небольшие мембранные единицы, называемые везикулами, а затем они отправляются в нужное место в клетке.

Аппарат Гольджи состоит из небольших мешочков, называемых цистерны (они выглядят как стопка блинов под микроскопом), которые помогают обрабатывать материалы. В СНГ лицевая сторона аппарата Гольджи - это входящая сторона, принимающая новые материалы, а транс лицо - это исходящая сторона, которая их освобождает.

Лизосомы также играют ключевую роль в переработке белков, жиров и других веществ. Это маленькие органеллы, связанные с мембраной, и они очень кислые, что помогает им функционировать как «желудок» вашей клетки.

Задача лизосом - переваривать материалы, расщепляя нежелательные белки, углеводы и липиды, чтобы их можно было удалить из клетки. Лизосомы являются особенно важной частью ваших иммунных клеток, потому что они могут переваривать патогены - и не давать им навредить вам в целом.

Так откуда же ваша клетка получает энергию для всего этого производства и доставки? В митохондрии, иногда называемый электростанцией или аккумулятором элемента. Особенность митохондрий - митохондрии.

Как вы, наверное, догадались, митохондрии - это основные места производства энергии. В частности, там, где находятся последние две фазы клеточное дыхание имеют место - и место, где клетка производит большую часть своей полезной энергии в виде АТФ.

Как и большинство органелл, они окружены липидным бислоем. Но на самом деле митохондрии имеют две мембраны (внутреннюю и внешнюю). Внутренняя мембрана плотно сложена сама по себе, увеличивая площадь поверхности, что дает каждой митохондрии больше места для проведения химических реакций и производства большего количества топлива для клетки.

Различные типы клеток имеют разное количество митохондрий. Например, ими особенно богаты печень и мышечные клетки.

В то время как митохондрии могут быть двигателем клетки, пероксисома является центральной частью метаболизма клетки.

Это потому, что пероксисомы помогают поглощать питательные вещества в ваших клетках и содержат пищеварительные ферменты, которые их расщепляют. Пероксисомы также содержат и нейтрализуют перекись водорода, которая в противном случае может нанести вред вашей ДНК или клеточным мембранам, чтобы способствовать долгосрочному здоровью ваших клеток.

Не каждая клетка содержит хлоропласты - их нет в клетках растений или грибов, но они есть в клетках растений и некоторых водорослях, - но те, которые действительно находят им хорошее применение. Хлоропласты являются местом фотосинтеза, набора химических реакций, которые помогают некоторым организмам производить полезную энергию из солнечного света, а также помогают удалять углекислый газ из атмосферы.

Хлоропласты содержат зеленые пигменты, называемые хлорофиллом, которые улавливают свет определенных длин волн и запускают химические реакции, которые образуют фотосинтез. Загляните внутрь хлоропласта, и вы найдете похожие на блины стопки материала, называемого тилакоиды, окруженный открытым пространством (так называемый строма).

Каждый тилакоид имеет свою собственную мембрану - также тилакоидную мембрану.

Посмотрите на растительную клетку под микроскопом, и вы, вероятно, увидите большой пузырь, занимающий много места. Это центральная вакуоль.

У растений центральная вакуоль заполняется водой и растворенными веществами и может стать настолько большой, что занимает три четверти клетки. Он оказывает тургорное давление на клеточную стенку, чтобы помочь «надуть» клетку, чтобы растение могло стоять прямо.

Другие типы эукариотических клеток, например клетки животных, имеют меньшие вакуоли. Различные вакуоли помогают хранить питательные вещества и продукты жизнедеятельности, поэтому они остаются организованными внутри клетки.

Нужно напомнить о самом большом различия между растительными и животными клетками? Мы позаботимся о вас:

• Вакуоль: Клетки растений содержат по крайней мере одну большую вакуоль для поддержания формы клетки, в то время как вакуоли животных меньше по размеру.
• Центриоль: У животных клеток есть один; растительные клетки этого не делают.
• Хлоропласты: Они есть в растительных клетках; клетки животных этого не делают.
  
• Клеточная стенка: Растительные клетки имеют внешнюю клеточную стенку; клетки животных просто имеют плазматическую мембрану.