Eukaryot cell: definition, struktur och funktion (med analogi och diagram)

Som du redan har lärt dig, celler är livets grundläggande enhet.

Och oavsett om du hoppas kunna ta del av dina biologiska tester på grundskolan eller gymnasiet eller letar efter en uppfriskning innan college-biologi, är kunskapens eukaryota cellstruktur ett måste.

Läs vidare för en allmän översikt som kommer att täcka allt du behöver veta för (de flesta) biologiskurser i mellanstadiet och gymnasiet. Följ länkarna för detaljerade guider till varje cellorganell för att få dina kurser.

Vad är exakt eukaryota celler? De är en av två huvudklassificeringar av celler - eukaryota och prokaryot. De är också de mer komplexa av de två. Eukaryota celler inkluderar djurceller - inklusive mänskliga celler - växtceller, svampceller och alger.

Eukaryota celler kännetecknas av en membranbunden kärna. Det skiljer sig från prokaryota celler, som har en nukleoid - en region som är tät med cellulärt DNA - men som faktiskt inte har ett separat membranbundet fack som kärnan.

Eukaryota celler har också organeller, som är membranbundna strukturer som finns i cellen. Om du tittade på eukaryota celler under ett mikroskop, skulle du se distinkta strukturer i alla former och storlekar. Prokaryota celler, å andra sidan, skulle se mer enhetliga ut eftersom de inte har de membranbundna strukturerna för att bryta upp cellen.

Så varför gör organeller eukaryota celler speciella?

Tänk på organeller som rum i ditt hem: ditt vardagsrum, sovrum, badrum och så vidare. De är alla åtskilda av väggar - i cellen skulle det vara cellmembranen - och varje typ av rum har sin egen distinkta användning som totalt sett gör ditt hem till en bekväm plats att bo. Organeller fungerar på liknande sätt; de har alla olika roller som hjälper dina celler att fungera.

Alla dessa organeller hjälper eukaryota celler att utföra mer komplexa funktioner. Så, organismer med eukaryota celler - som människor - är mer komplexa än prokaryota organismer, som bakterier.

Låt oss prata om cellens "hjärna": kärna, som innehåller det mesta av cellens genetiska material. Det mesta av din cells DNA ligger i kärnan, organiserad i kromosomer. Hos människor betyder det 23 par med två kromosomer, eller 26 kromosomer övergripande.

Kärnan är där din cell fattar beslut om vilka gener som kommer att vara mer aktiva (eller "uttryckta") och vilka gener som kommer att vara mindre aktiva (eller "undertryckta"). Det är platsen för transkription, som är det första steget mot proteinsyntes och uttrycker en gen i ett protein.

Kärnan är omgiven av ett dubbelskiktigt kärnmembran som kallas kärnhöljet. Kuvertet innehåller flera kärnporer som tillåter ämnen, inklusive genetiskt material och budbärar-RNA eller mRNA, att passera in i och ut ur kärnan.

Och slutligen rymmer kärnan kärnan, som är den största strukturen i kärnan. Nukleolus hjälper dina celler att producera ribosomer - mer om dem på en sekund - och spelar också en roll i cellens stressrespons.

I cellbiologi separeras varje eukaryot cell i två kategorier: kärnan, som vi just beskrivit ovan, och cytoplasman, som är, ja, allt annat.

De cytoplasma i eukaryota celler innehåller de andra membranbundna organellerna som vi kommer att diskutera nedan. Den innehåller också en gelliknande substans som kallas cytosol - en blandning av vatten, upplösta ämnen och strukturproteiner - som utgör cirka 70 procent av cellens volym.

Varje eukaryot cell - djurceller, växtceller, du säger det - omsluts av ett plasmamembran. De plasmamembranstruktur består av flera komponenter, beroende på vilken typ av cell du tittar på, men de delar alla en huvudkomponent: ett fosfolipid dubbelskikt.

Varje fosfolipidmolekyl består av en hydrofil (eller vattenälskande) fosfathuvud, plus två hydrofob (eller vattenhatande) fettsyror. Det dubbla membranet bildas när två lager av fosfolipider sträcker sig svans mot svans, med fettsyrorna som bildar membranets inre skikt och fosfatgrupperna på utsidan.

Detta arrangemang skapar distinkta gränser för cellen, vilket gör varje eukaryot cell till sin egen distinkta enhet.

Det finns också andra komponenter i plasmamembranet. Proteiner i plasmamembranet hjälper till att transportera material in och ut ur cellen, och de tar också emot kemiska signaler från den miljö som dina celler kan reagera på.

Några av proteinerna i plasmamembranet (en grupp som kallas glykoproteiner) har också kolhydrater fästa. Glykoproteiner fungerar som "identifiering" för dina celler, och de spelar en viktig roll i immuniteten.

Om ett cellmembran inte låter Allt så stark och säker, du har rätt - det är det inte! Så dina celler behöver ett cytoskelett under för att bibehålla cellens form. Cytoskelettet består av strukturella proteiner som är starka nog för att stödja cellen, och som till och med kan hjälpa cellen att växa och röra sig.

Det finns tre huvudtyper av trådar som utgör det eukaryota cellens cytoskelett:

• Mikrotubuli: Dessa är de största filamenten i cytoskelettet, och de är gjorda av ett protein som kallas tubulin. De är extremt starka och motståndskraftiga mot kompression, så de är nyckeln till att hålla dina celler i rätt form. De spelar också en roll i cellmotilitet eller rörlighet, och de hjälper också till att transportera material in i cellen.

• Mellanliggande filament: Dessa medelstora filament är gjorda av keratin (som, FYI, också är det viktigaste proteinet som finns i din hud, naglar och hår). De arbetar tillsammans med mikrotubuli för att bibehålla cellens form.

• Mikrofilament: Den minsta klassen av trådar i cytoskelettet, mikrofilament, är gjorda av ett protein som kallas aktin. Actin är mycket dynamiskt - aktinfibrer kan lätt bli kortare eller längre, beroende på vad din cell behöver. Aktinfilament är särskilt viktiga för cytokinese (när en cell delar sig i två i slutet av mitosen) och spelar också en nyckelroll i celltransport och rörlighet.

Cytoskelettet är anledningen till att eukaryota celler kan anta mycket komplexa former (kolla in den här galna nervformen!) utan att de kollapsar på sig själva.

Titta på en djurcell i mikroskopet och du hittar en annan organell, den centrosom, som är nära besläktat med cytoskelettet.

Centrosomen fungerar som cellens huvudsakliga organ för mikrotubuli (eller MTOC). Centrosomen spelar en avgörande roll i mitos - så mycket att defekter i centrosomen är kopplade till celltillväxtsjukdomar, som cancer.

Du hittar centrosomen bara i djurceller. Växt- och svampceller använder olika mekanismer för att organisera sina mikrotubuli.

Medan alla eukaryota celler innehåller ett cytoskelett, har vissa typer av celler - som växtceller - en cellvägg för ännu mer skydd. Till skillnad från cellmembranet, som är relativt flytande, cellvägg är en stel struktur som hjälper till att bibehålla cellens form.

Den exakta sammansättningen av cellväggen beror på vilken typ av organism du tittar på (alger, svampar och växtceller har alla distinkta cellväggar). Men de är generellt gjorda av polysackarider, som är komplexa kolhydrater, såväl som strukturella proteiner för stöd.

Växtcellväggen är en del av det som hjälper växter att stå rakt (åtminstone tills de är så berövade av vatten att de börjar vissna) och stå upp mot miljöfaktorer som vind. Det fungerar också som ett semipermeabelt membran, vilket gör att vissa ämnen kan passera in i och ut ur cellen.

Dessa ribosomer som produceras i kärnan?

Du hittar en massa dem i endoplasmatisk retikulum eller ER. Specifikt hittar du dem i grov endoplasmatisk retikulum (eller RER), som får sitt namn från det "grova" utseendet det har tack vare alla dessa ribosomer.

I allmänhet är ER tillverkningsanläggningen för cellen, och den ansvarar för att producera ämnen som dina celler behöver växa. I RER arbetar ribosomer hårt för att hjälpa dina celler att producera de tusentals olika proteiner som dina celler behöver för att överleva.

Det finns också en del av ER inte täckt med ribosomer, kallad slät endoplasmatisk retikulum (eller SER). SER hjälper dina celler att producera lipider, inklusive lipider som bildar plasmamembranet och organellmembran. Det hjälper också till att producera vissa hormoner, som östrogen och testosteron.

Medan ER är tillverkningsanläggningen för cellen, är Golgiapparat, ibland kallad Golgi-kropp, är cellens förpackningsanläggning.

Golgi-apparaten tar proteiner som nyligen producerats i ER och "packar" dem så att de kan fungera ordentligt i cellen. Den packar också ämnen i små membranbundna enheter som kallas vesiklar, och sedan transporteras de till sin rätta plats i cellen.

Golgi-apparaten består av små säckar som kallas cisternae (de ser ut som en stapel pannkakor under ett mikroskop) som hjälper till att bearbeta material. De cis ansiktet på golgiapparaten är den inkommande sidan som accepterar nya material och trans ansiktet är den utgående sidan som släpper ut dem.

Lysosomer spelar också en nyckelroll vid bearbetning av proteiner, fetter och andra ämnen. De är små, membranbundna organeller och är mycket sura, vilket hjälper dem att fungera som "magen" i din cell.

Lysosomernas uppgift är att smälta material, bryta ner oönskade proteiner, kolhydrater och lipider så att de kan tas bort från cellen. Lysosomer är en särskilt viktig del av dina immunceller eftersom de kan smälta patogener - och hindra dem från att skada dig totalt sett.

Så var får din cell energi för all tillverkning och frakt? De mitokondrier, ibland kallat cellens kraftverk eller batteri. Singel av mitokondrier är mitokondri.

Som du säkert har gissat är mitokondrier de viktigaste platserna för energiproduktion. Specifikt är de där de två sista faserna av cellandningen äga rum - och den plats där cellen producerar mest av sin användbara energi, i form av ATP.

Liksom de flesta organeller är de omgivna av ett lipid dubbelskikt. Men mitokondrierna har faktiskt två membran (ett inre och yttre membran). Det inre membranet viks tätt in på sig själv för mer ytarea, vilket ger varje mitokondion mer utrymme för att utföra kemiska reaktioner och producera mer bränsle för cellen.

Olika celltyper har olika antal mitokondrier. Lever- och muskelceller är till exempel särskilt rika på dem.

Medan mitokondrierna kan vara cellens kraftpaket, kan peroxisome är en central del av cellens ämnesomsättning.

Det beror på att peroxisomer hjälper till att absorbera näringsämnen i dina celler och kommer packade med matsmältningsenzymer för att bryta ner dem. Peroxisomer innehåller och neutraliserar också väteperoxid - som annars kan skada ditt DNA eller cellmembran - för att främja dina cellers långvariga hälsa.

Inte varje cell innehåller kloroplaster - de finns inte i växt- eller svampceller, men de finns i växtceller och vissa alger - men de som gör dem till god användning. Kloroplaster är platsen för fotosyntes, den uppsättning kemiska reaktioner som hjälper vissa organismer att producera användbar energi från solljus och också hjälper till att avlägsna koldioxid från atmosfären.

Kloroplaster är packade med gröna pigment som kallas klorofyll, som fångar upp vissa våglängder av ljus och utlöser de kemiska reaktioner som utgör fotosyntes. Titta inuti en kloroplast och du hittar pannkakaliknande högar av material som kallas thylakoids, omgiven av öppet utrymme (kallas stroma).

Varje tylakoid har också sitt eget membran - thylakoidmembranet.

Kolla in en växtcell under mikroskopet och du kommer sannolikt att se en stor bubbla tar mycket utrymme. Det är den centrala vakuolen.

I växter fylls den centrala vakuolen med vatten och upplösta ämnen och den kan bli så stor att den tar upp tre fjärdedelar av cellen. Det applicerar turgortryck på cellväggen för att hjälpa till att "blåsa upp" cellen så att växten kan stå rakt.

Andra typer av eukaryota celler, som djurceller, har mindre vakuoler. Olika vakuoler hjälper till att lagra näringsämnen och avfallsprodukter, så de håller sig organiserade i cellen.

Behöver en uppdatering på det största skillnader mellan växt- och djurceller? Vi har täckt dig:

• Vakuolen: Växtceller innehåller minst en stor vakuol för att bibehålla cellens form, medan djurvakuoler är mindre i storlek.
• Centriolen: Djurceller har en; växtceller inte.
• Kloroplaster: Växtceller har dem; djurceller gör det inte.
  
• Cellväggen: Växtceller har en yttre cellvägg; djurceller har helt enkelt plasmamembranet.