Eukaryotická bunka: definícia, štruktúra a funkcia (s analógiou a schémou)

Ako ste sa už dozvedeli, bunky sú základnou jednotkou života.

A či už dúfate, že zvládnete stredoškolské alebo stredoškolské biologické testy, alebo hľadáte osviežovač pred vysokoškolskou biológiou, vedomostná eukaryotická bunková štruktúra je nevyhnutnosťou.

Čítajte ďalej a získate všeobecný prehľad, ktorý obsiahne všetko, čo potrebujete vedieť pre (väčšinu) stredoškolských a stredoškolských kurzov biológie. Postupujte podľa odkazov na podrobných sprievodcov každou organelou buniek a získajte prehľad o svojich kurzoch.

Čo sú to vlastne eukaryotické bunky? Sú jednou z dvoch hlavných klasifikácií buniek - eukaryotických a prokaryotický. Sú tiež zložitejšou z týchto dvoch možností. Medzi eukaryotické bunky patria živočíšne bunky - vrátane ľudských buniek - rastlinné bunky, bunky húb a riasy.

Eukaryotické bunky sú charakterizované jadrom viazaným na membránu. To sa líši od prokaryotických buniek, ktoré majú nukleoid - oblasť hustú s bunkovou DNA - ale v skutočnosti nemajú samostatné oddelenie viazané na membránu, ako je jadro.

Eukaryotické bunky majú tiež organely, čo sú štruktúry viazané na membránu, ktoré sa nachádzajú v bunke. Keby ste sa pozreli na eukaryotické bunky pod mikroskopom, videli by ste zreteľné štruktúry všetkých tvarov a veľkostí. Na druhej strane by prokaryotické bunky vyzerali jednotnejšie, pretože nemajú také štruktúry viazané na membránu, aby bunku rozložili.

Prečo teda organely ozvláštňujú eukaryotické bunky?

Rozmýšľať o organely ako sú izby vo vašom dome: vaša obývacia izba, spálne, kúpeľne atď. Všetky sú oddelené stenami - v bunke by to boli bunkové membrány - a každý typ miestnosti má svoje vlastné odlišné využitie, vďaka ktorému je váš domov celkovo pohodlným miestom na život. Organely fungujú podobným spôsobom; všetky majú odlišné úlohy, ktoré pomáhajú vašim bunkám fungovať.

Všetky tieto organely pomáhajú eukaryotickým bunkám vykonávať zložitejšie funkcie. Takže organizmy s eukaryotickými bunkami - ako ľudia - sú zložitejšie ako prokaryotické organizmy, ako sú baktérie.

Poďme sa baviť o „mozgu“ bunky: jadro, ktorý obsahuje väčšinu genetického materiálu bunky. Väčšina DNA vašej bunky sa nachádza v jadre usporiadanom do chromozómov. U ľudí to znamená 23 párov dvoch chromozómov, alebo 26 chromozómy celkovo.

Jadro je miesto, kde vaša bunka rozhoduje o tom, ktoré gény budú aktívnejšie (alebo „exprimované“) a ktoré gény budú menej aktívne (alebo „potlačené“). Je to miesto transkripcie, čo je prvý krok k syntéze proteínov a expresii a gen na bielkovinu.

Jadro je obklopené dvojvrstvovou jadrovou membránou nazývanou jadrový obal. Obal obsahuje niekoľko jadrových pórov, ktoré umožňujú látky vrátane genetického materiálu a mediálnej RNA alebo mRNA, prechádzať do a z jadra.

A nakoniec, v jadre sa nachádza jadro, ktoré je najväčšou štruktúrou v jadre. Jadierko pomáha vašim bunkám produkovať ribozómy - viac o sekundách - a tiež hrá úlohu pri stresovej reakcii bunky.

V bunkovej biológii je každá eukaryotická bunka rozdelená do dvoch kategórií: jadro, ktoré sme práve opísali vyššie, a cytoplazma, ktorá je, no, všetko ostatné.

The cytoplazma v eukaryotických bunkách obsahuje ďalšie membrány viazané organely, o ktorých si povieme nižšie. Obsahuje tiež gélovitú látku zvanú cytosol - zmes vody, rozpustených látok a štrukturálnych bielkovín - ktorá tvorí asi 70 percent objemu bunky.

Každá eukaryotická bunka - živočíšne bunky, rastlinné bunky, pomenujete ju - je obalená plazmatickou membránou. The štruktúra plazmatickej membrány sa skladá z niekoľkých komponentov, v závislosti od typu bunky, na ktorú sa pozeráte, ale všetky zdieľajú jeden hlavný komponent: fosfolipidová dvojvrstva.

Každá molekula fosfolipidu je tvorená a hydrofilný (alebo vodou milujúca) fosfátová hlava, plus dva hydrofóbne (alebo nenávidia vodu) mastné kyseliny. Dvojitá membrána sa tvorí, keď sa dve vrstvy fosfolipidov zarovnávajú od chvosta k chvostu, pričom mastné kyseliny tvoria vnútornú vrstvu membrány a fosfátové skupiny zvonka.

Toto usporiadanie vytvára pre bunku zreteľné hranice, vďaka čomu má každá eukaryotická bunka svoju samostatnú jednotku.

Existujú aj ďalšie komponenty plazmatickej membrány. Proteíny v plazmatickej membráne pomáhajú transportovať materiály do a z bunky a tiež dostávajú chemické signály z prostredia, na ktoré môžu vaše bunky reagovať.

Niektoré z proteínov v plazmatickej membráne (skupina tzv glykoproteíny) majú tiež pripojené sacharidy. Glykoproteíny fungujú ako „identifikácia“ vašich buniek a hrajú dôležitú úlohu v imunite.

Ak bunková membrána neznie všetko tak silný a bezpečný, máte pravdu - nie je to tak! Vaše bunky teda potrebujú zospodu cytoskelet, ktorý pomáha udržiavať tvar bunky. Cytoskelet je zložený zo štrukturálnych proteínov, ktoré sú dostatočne silné na to, aby podporovali bunku a ktoré môžu dokonca pomôcť bunke rásť a pohybovať sa.

Existujú tri hlavné typy vlákien, ktoré tvoria cytoskeleton eukaryotických buniek:

• Mikrotubuly: Toto sú najväčšie vlákna v cytoskelete a sú vyrobené z proteínu nazývaného tubulín. Sú mimoriadne silné a odolné proti stlačeniu, takže sú kľúčom k udržaniu vašich buniek v správnom tvare. Tiež zohrávajú úlohu v motilita alebo mobilita bunieka tiež pomáhajú transportovať materiál do bunky.

• Medzivlákna: Tieto stredne veľké vlákna sú vyrobené z keratínu (ktorý je, FYI, tiež hlavným proteínom nachádzajúcim sa vo vašej pokožke, nechtoch a vlasoch). Spoločne s mikrotubulami pomáhajú udržiavať tvar bunky.

• Mikrovlákna: Najmenšia trieda vlákien v cytoskelete, mikrofilamenty sú vyrobené z proteínu tzv aktín. Aktín je vysoko dynamický - aktínové vlákna sa môžu ľahko skrátiť alebo predĺžiť podľa toho, čo vaša bunka potrebuje. Aktínové vlákna sú obzvlášť dôležité pre cytokinézu (keď sa jedna bunka na konci mitózy rozdelí na dve) a tiež zohrávajú kľúčovú úlohu v bunkovom transporte a mobilite.

Cytoskelet je dôvod, prečo môžu eukaryotické bunky nadobúdať veľmi zložité tvary (pozrite sa na tento šialený tvar nervov!) bez toho, aby sa zrútili do seba.

Pozrite sa na zvieraciu bunku pod mikroskopom a nájdete ďalšiu organelu, centrozóm, to úzko súvisí s cytoskeletom.

Centrozóm funguje ako hlavné organizačné centrum mikrotubulov (alebo MTOC) bunky. Centrozóm hrá v mitóze rozhodujúcu úlohu - natoľko, že chyby v centrozóme súvisia s chorobami bunkového rastu, ako je rakovina.

Centrozóm nájdete iba v živočíšnych bunkách. Rastlinné a plesňové bunky používajú rôzne mechanizmy na usporiadanie svojich mikrotubulov.

Zatiaľ čo všetky eukaryotické bunky obsahujú cytoskeleton, niektoré typy buniek - napríklad rastlinné bunky - majú bunkovú stenu pre ešte väčšiu ochranu. Na rozdiel od bunkovej membrány, ktorá je relatívne tekutá, bunková stena je tuhá štruktúra, ktorá pomáha udržiavať tvar bunky.

Presné zloženie bunkovej steny závisí od toho, na aký typ organizmu sa pozeráte (riasy, huby a rastlinné bunky majú odlišné bunkové steny). Ale všeobecne sú vyrobené z polysacharidy, čo sú komplexné sacharidy, ako aj štrukturálne proteíny na podporu.

Rastlinná bunková stena je súčasťou toho, čo pomáha rastlinám postaviť sa rovno (aspoň dovtedy, kým nie sú tak zbavené vody, že začnú vädnúť) a odolávať faktorom prostredia, ako je vietor. Funguje tiež ako polopriepustná membrána, ktorá umožňuje určitým látkam prechádzať do bunky a z bunky.

Tie ribozómy produkované v jadierku?

Nájdete ich veľa v endoplazmatické retikulum alebo ER. Konkrétne ich nájdete v hrubé endoplazmatické retikulum (alebo RER), ktorý získa svoje meno podľa „drsného“ vzhľadu, ktorý má vďaka všetkým týmto ribozómom.

ER je všeobecne výrobný závod bunky a je zodpovedný za produkciu látok, ktoré vaše bunky potrebujú na rast. V RER ribozómy tvrdo pracujú, aby pomohli vašim bunkám produkovať tisíce a tisíce rôznych proteínov, ktoré vaše bunky potrebujú na prežitie.

Je tu aj časť ER nie pokryté ribozómami, nazývané hladké endoplazmatické retikulum (alebo SER). SER pomáha vašim bunkám produkovať lipidy vrátane lipidov, ktoré tvoria plazmatickú membránu a organelárne membrány. Pomáha tiež produkovať určité hormóny, ako je estrogén a testosterón.

Zatiaľ čo ER je výrobným závodom bunky, Golgiho aparát, niekedy nazývaná Golgiho telo, je baliacou rastlinou bunky.

Golgiho aparát prijíma proteíny novo vyrobené v ER a „balí“ ich, aby mohli správne fungovať v bunke. Taktiež balí látky do malých jednotiek viazaných na membránu, ktoré sa nazývajú vezikuly, a potom sa dopravia na svoje správne miesto v bunke.

Golgiho aparát je tvorený malými vrecúškami tzv cisterny (pod mikroskopom vyzerajú ako stoh palaciniek), ktoré pomáhajú spracovávať materiály. The cis tvárou golgiho aparátu je prichádzajúca strana, ktorá prijíma nové materiály, a trans tvár je odchádzajúca strana, ktorá ich uvoľňuje.

Lyzozómy tiež zohrávajú kľúčovú úlohu pri spracovaní bielkovín, tukov a iných látok. Sú to malé organely spojené s membránou a sú vysoko kyslé, čo im pomáha fungovať ako „žalúdok“ vašej bunky.

Úlohou lyzozómov je tráviť materiály a rozkladať nežiaduce bielkoviny, sacharidy a lipidy, aby ich bolo možné z bunky odstrániť. Lyzozómy sú obzvlášť dôležitou súčasťou vašich imunitných buniek, pretože môžu tráviť patogény - a nezabraňujú vám tak celkovému poškodeniu.

Odkiaľ teda vaša bunka získava energiu na celú túto výrobu a prepravu? The mitochondrie, niekedy nazývaný powerhouse alebo batéria článku. Singulárum mitochondrií je mitochondria.

Ako ste už iste uhádli, mitochondrie sú hlavnými miestami výroby energie. Konkrétne sú tam, kde sú posledné dve fázy bunkové dýchanie sa uskutoční - a miesto, kde bunka produkuje väčšinu svojej využiteľnej energie vo forme ATP.

Rovnako ako väčšina organel sú obklopené lipidovou dvojvrstvou. Ale mitochondrie majú v skutočnosti dve membrány (vnútornú a vonkajšiu membránu). Vnútorná membrána je tesne prehnutá do seba, aby získala väčšiu povrchovú plochu, čo dáva každému mitochondriu väčší priestor na uskutočňovanie chemických reakcií a produkciu väčšieho množstva paliva pre bunku.

Rôzne typy buniek majú rôzny počet mitochondrií. Napríklad pečeňové a svalové bunky sú na ne obzvlášť bohaté.

Zatiaľ čo mitochondrie môžu byť elektrárňou bunky, peroxizóm je ústrednou súčasťou metabolizmu bunky.

Je to preto, že peroxizómy pomáhajú vstrebávať živiny vo vašich bunkách a sú nabité tráviacimi enzýmami, aby ich rozložili. Peroxizómy tiež obsahujú a neutralizujú peroxid vodíka - ktorý by inak mohol poškodiť vašu DNA alebo bunkové membrány - aby podporili dlhodobé zdravie vašich buniek.

Nie každá bunka obsahuje chloroplasty - nenachádzajú sa v rastlinných alebo plesňových bunkách, ale nachádzajú sa v rastlinných bunkách a niektorých riasach - ale tie, ktoré ich dobre využívajú. Chloroplasty sú miestom fotosyntézy, súboru chemických reakcií, ktoré pomáhajú niektorým organizmom produkovať využiteľnú energiu zo slnečného žiarenia a tiež pomáhajú odstraňovať oxid uhličitý z atmosféry.

Chloroplasty sú plné zelených pigmentov nazývaných chlorofyl, ktoré zachytávajú určité vlnové dĺžky svetla a vyvolávajú chemické reakcie, z ktorých sa skladá fotosyntéza. Keď sa pozriete do chloroplastu, nájdete hromady materiálu, ktorý sa volá placka tylakoidy, obklopený otvoreným priestorom (tzv strómy).

Každý tylakoid má svoju vlastnú membránu - tiež tylakoidnú membránu.

Skontrolujte rastlinnú bunku pod mikroskopom a pravdepodobne uvidíte a veľký bublina zaberajúca dostatok miesta. To je centrálna vakuola.

V rastlinách sa centrálna vakuola plní vodou a rozpustenými látkami a môže byť taká veľká, že zaberá tri štvrtiny bunky. Vyvíja turgorový tlak na bunkovú stenu, aby pomohol „nafúknuť“ bunku tak, aby sa rastlina mohla postaviť rovno.

Ostatné typy eukaryotických buniek, napríklad živočíšne bunky, majú menšie vakuoly. Rôzne vakuoly pomáhajú ukladať živiny a odpadové produkty, takže zostávajú organizované v bunke.

Potrebujete osvieženie toho najväčšieho rozdiely medzi rastlinnými a živočíšnymi bunkami? Máme pre vás krytie:

• Vakuola: Rastlinné bunky obsahujú najmenej jednu veľkú vakuolu na udržanie tvaru bunky, zatiaľ čo zvieracie vakuoly majú menšiu veľkosť.
• Centriole: Živočíšne bunky jeden majú; rastlinné bunky nie.
• Chloroplasty: Rastlinné bunky ich majú; zvieracie bunky nie.
  
• Bunková stena: Rastlinné bunky majú vonkajšiu bunkovú stenu; živočíšne bunky jednoducho majú plazmatickú membránu.