EUKARYOTICKÁ BUŇKA: CHARAKTERISTIKA, TYPY, ČÁSTI, METABOLISMUS - BIOLOGIE - 2025

Mezi eukaryotické buňky jsou stavební dílce širokou řadu organismů, vyznačující se tím, že buňky s jádrem vymezeném membránou a má sadu organel.

Mezi nejvýznamnější organely eukaryotů patří mitochondrie, zodpovědná za buněčné dýchání a další cesty související s tvorbou energie a chloroplastů, které se nacházejí v rostlinách a které jsou odpovědné za fotosyntetický proces.

Živočišná eukaryotická buňka. Zdroj: Nikol valentina romero ruiz z Wikimedia Commons

Kromě toho existují i ​​další struktury omezené membránami, jako je Golgiho aparát, endoplazmatické retikulum, vakuoly, lysozomy, peroxisomy, které jsou jedinečné pro eukaryoty.

Organizmy, které jsou součástí eukaryot, jsou velmi heterogenní, co do velikosti i morfologie. Skupina sahá od jednobuněčných prvoků a mikroskopických kvasinek po rostliny a velká zvířata, která obývají hluboké moře.

Eukaryoty se od prokaryot liší především přítomností jádra a dalších vnitřních organel, kromě vysoké organizace genetického materiálu. Lze říci, že eukaryoty jsou mnohem složitější v různých aspektech, strukturálních i funkčních.

Obecné vlastnosti

Nejdůležitější vlastnosti, které definují eukaryotickou buňku, jsou: přítomnost definovaného jádra s genetickým materiálem (DNA) uvnitř, subcelulární organely, které provádějí specifické úkoly, a cytoskelet.

Některé linie tak mají zvláštní vlastnosti. Například rostliny mají chloroplasty, velký vakuol a hustou stěnu celulózy. U hub je charakteristická chitinová stěna. Konečně, živočišné buňky mají středy.

Podobně existují eukaryotické jednobuněčné organismy uvnitř protistů a hub.

Části (organely)

Jednou z charakteristických vlastností eukaryot je přítomnost organel nebo subcelulárních kompartmentů obklopených membránou. Mezi nejvýraznější máme:

Jádro

Reprezentace eukaryotických lidských buněk. Můžete vidět jádro

Jádro je nejviditelnější strukturou v eukaryotických buňkách. Je ohraničena dvojitou porézní lipidovou membránou, která umožňuje výměnu látek mezi cytoplazmou a jaderným vnitřkem.

Je to organela, která má na starosti koordinaci všech buněčných procesů, protože obsahuje všechny nezbytné pokyny v DNA, které umožňují provádět obrovské množství procesů.

Jádro není dokonale kulové a statické organely s náhodně rozptýlenou DNA v něm. Je to struktura vynikající složitosti s různými složkami, jako jsou: jaderná obálka, chromatin a jádro.

Uvnitř jádra jsou také jiná těla, jako jsou těla Cajal a těla PML (promyelocytická leukémie).

Mitochondrie

Mitochondrie

Mitochondrie jsou organely obklopené dvojitým membránovým systémem a nacházejí se v rostlinách i zvířatech. Počet mitochondrií na buňku se liší podle jejích potřeb: v buňkách s vysokou energetickou náročností je počet relativně vyšší.

Metabolické cesty probíhající v mitochondriích jsou: cyklus kyseliny citronové, transport elektronů a oxidační fosforylace, beta oxidace mastných kyselin a rozklad aminokyselin.

Chloroplasty

Chloroplast

Chloroplasty jsou typické organely rostlin a řas, které představují složité membránové systémy. Nejdůležitější složkou je chlorofyl, zelený pigment, který se přímo podílí na fotosyntéze.

Kromě reakcí spojených s fotosyntézou mohou chloroplasty generovat mimo jiné ATP, syntetizovat aminokyseliny, mastné kyseliny. Nedávné studie ukázaly, že tento oddíl souvisí s produkcí látek proti patogenům.

Stejně jako mitochondrie mají chloroplasty svůj vlastní genetický materiál v kruhovém tvaru. Z evolučního hlediska je tato skutečnost důkazem, který podporuje teorii možného endosymbiotického procesu, který vedl ke vzniku mitochondrií a chloroplastů.

Endoplazmatické retikulum

Endoplazmatické retikulum

Retikulum je systém membrán, který pokračuje s jádrem a který se rozprostírá skrz buňku ve formě labyrintu.

Je rozdělena na hladké endoplazmatické retikulum a hrubé endoplazmatické retikulum, v závislosti na přítomnosti ribozomů v něm. Drsné retikulum je primárně zodpovědné za syntézu proteinů - díky ukotveným ribozomům. Hladký je ve své souvislosti s metabolickými cestami lipidů

Golgiho aparát

Skládá se z řady zploštělých disků zvaných „Golgiánské cisterny“. Souvisí to se sekrecí a modifikací proteinů. Podílí se také na syntéze dalších biomolekul, jako jsou lipidy a uhlohydráty.

Eukaryotické organismy

V roce 1980 se vědci Carl Woese a spolupracovníkům podařilo navázat vztahy mezi živými bytostmi pomocí molekulárních technik. Prostřednictvím řady průkopnických experimentů se jim podařilo vytvořit tři domény (nazývané také „super říše“), které zanechaly tradiční pohled na pět říší.

Podle Woeseho výsledků můžeme rozdělit živé formy Země do tří nápadných skupin: Archaea, Eubacteria a Eukarya.

V doméně Eukarya jsou organismy, které známe jako eukaryoty. Tato linie je velmi různorodá a zahrnuje řadu jednobuněčných i mnohobuněčných organismů.

Jednobuněčný

Jednobuněčné eukaryoty jsou extrémně složité organismy, protože musí mít v jedné buňce všechny typické funkce eukaryotu. Protozoa jsou historicky klasifikovány jako odnože, ciliatové, bičíkovci a sporozoané.

Jako nejvýznamnější příklady máme euglenu: fotosyntetický druh schopný pohybovat se prostřednictvím bičíku.

Existují také řazené eukaryoty, například slavná paramecia patřící do rodu Paramecium. Mají typický střevíček a pohybují se díky přítomnosti četných řasinek.

V této skupině jsou také patogenní druhy lidí a jiných zvířat, například rod Trypanosoma. Tato skupina parazitů se vyznačuje podlouhlým tělem a typickým bičíkem. Jsou příčinou Chagasovy choroby (Trypanosoma cruzi) a spavé nemoci (Trypanosoma brucei).

Rod Plasmodium je původcem malárie nebo malárie u lidí. Toto onemocnění může být fatální.

Existují také jednobuněčné houby, ale nejvýraznější vlastnosti této skupiny budou popsány v dalších oddílech.

Rostliny

Všechny velké složitosti rostlin, které denně pozorujeme, patří eukaryotické linii, od trávy a trávy po komplexní a velké stromy.

Buňky těchto jedinců se vyznačují tím, že mají buněčnou stěnu složenou z celulózy, která dává struktuře tuhost. Kromě toho mají chloroplasty, které obsahují všechny biochemické prvky nezbytné pro vznik fotosyntetického procesu.

Rostliny představují velmi rozmanitou skupinu organismů se složitými životními cykly, které by nebylo možné zahrnout do několika málo charakteristik.

Houby

Termín "houba" se používá k označení různých organismů, jako jsou plísně, kvasinky a jednotlivci, kteří jsou schopni produkovat houby.

V závislosti na druhu se mohou rozmnožovat sexuálně nebo asexuálně. Vyznačují se hlavně produkcí spór: malé latentní struktury, které se mohou vyvíjet, když jsou vhodné podmínky prostředí.

Můžete si myslet, že jsou podobné rostlinám, protože obě jsou charakterizovány vedením přisedlého způsobu života, to znamená, že se nepohybují. Plísním však chybí chloroplasty a nemají k tomu nezbytnou enzymatickou aparaturu k provedení fotosyntézy.

Jejich způsob krmení je heterotrofní, jako většina zvířat, takže musí hledat zdroj energie.

Zvířata

Zvířata představují skupinu tvořenou téměř milionem správně katalogizovaných a klasifikovaných druhů, ačkoli zoologové odhadují, že skutečná hodnota by mohla být blíže 7 nebo 8 milionům. Jsou stejně různorodá skupina jako ty, které jsou uvedeny výše.

Vyznačují se heterotrofií (hledají vlastní jídlo) a mají pozoruhodnou mobilitu, která jim umožňuje pohyb. Pro tento úkol mají řadu různých pohybových mechanismů, které jim umožňují pohybovat se po zemi, vodě a vzduchu.

Pokud jde o jejich morfologii, najdeme neuvěřitelně heterogenní skupiny. I když bychom se mohli dělit na bezobratlé a obratlovce, kde je charakteristika, která je odlišuje, je přítomnost páteře a notochordu.

V bezobratlých máme porifery, cnidariany, annelidy, hlístice, ploštěnky, členovce, měkkýše a ostnokožce. Zatímco obratlovci zahrnují lépe známé skupiny, jako jsou ryby, obojživelníci, plazi, ptáci a savci.

Eukaryotické typy buněk

Existuje velká rozmanitost eukaryotických buněk. I když si můžete myslet, že nejsložitější se vyskytují u zvířat a rostlin, je to nesprávné. Největší složitost je pozorována u protistických organismů, které musí mít všechny prvky potřebné pro život omezené v jediné buňce.

Evoluční cesta, která vedla ke vzniku mnohobuněčných organismů, přinesla s sebou potřebu rozdělovat úkoly uvnitř jednotlivce, což se nazývá buněčná diferenciace. Každá buňka je tedy zodpovědná za řadu omezených činností a má morfologii, která jim umožňuje provádět je.

Když dojde k procesu gametové fúze nebo oplodnění, výsledný zygota prochází řadou následných buněčných dělení, která povedou k vytvoření více než 250 typů buněk.

U zvířat jsou cesty diferenciace sledované embryem směrovány signály, které přijímá z prostředí, a do značné míry závisí na jeho poloze v vyvíjejícím se organismu. Mezi nejvýznamnější typy buněk, které máme:

Neurony

Neurony nebo buňky se specializovaly na vedení nervového impulsu, které jsou součástí nervového systému.

Svalové buňky

Buňky kosterního svalstva, které mají kontrakční vlastnosti a jsou uspořádány v síti vláken. Umožňují typické pohyby zvířat, jako je běh nebo chůze.

Chrupavkové buňky

Buňky chrupavky se specializují na podporu. Z tohoto důvodu jsou obklopeny maticí, která obsahuje kolagen.

Krvinky

Buněčné složky krve jsou červené a bílé krvinky a krevní destičky. První z nich jsou ve tvaru disku, postrádají jádro, když jsou zralé, a jejich funkcí je transport hemoglobinu. Bílé krvinky se účastní imunitní reakce a krevních destiček v procesu srážení krve.

Metabolismus

Eukaryoty představují řadu metabolických drah, jako je glykolýza, pentózofosfátové dráhy, beta oxidace mastných kyselin, mimo jiné, organizovaná ve specifických buněčných kompartmentech. Například ATP je generován v mitochondriích.

Rostlinné buňky mají charakteristický metabolismus, protože mají enzymatický aparát, který je nezbytný pro přijímání slunečního záření a vytváření organických sloučenin. Tento proces je fotosyntéza a přeměňuje je v autotrofní organismy, které mohou syntetizovat energetické složky, které vyžaduje jejich metabolismus.

Rostliny mají specifickou cestu zvanou glyoxylátový cyklus, který se vyskytuje v glyoxysomu a je zodpovědný za přeměnu lipidů na uhlohydráty.

Zvířata a houby jsou charakterizovány heterotrofy. Tyto linie nejsou schopny produkovat vlastní jídlo, takže je musí aktivně vyhledávat a degradovat.

Rozdíly s prokaryoty

Zásadní rozdíl mezi eukaryotem a prokaryotem je přítomnost jádra ohraničeného membránou a definovaného v první skupině organismů.

K tomuto závěru můžeme dospět zkoumáním etymologie obou termínů: prokaryota pochází z kořenů pro, což znamená „před“ a karyon, který je jádrem; zatímco eukaryote se odkazuje na přítomnost “pravdivého jádra” (eu znamenat “pravdivý” a karyon znamenat jádro)

Najdeme však jednobuněčné eukaryoty (tj. Celý organismus je jedna buňka), jako jsou známé paramecium nebo kvasinky. Stejně tak najdeme mnohobuněčné eukaryotické organismy (složené z více než jedné buňky) jako zvířata, včetně lidí.

Podle fosilních záznamů bylo možné dojít k závěru, že eukaryoty se vyvinuly z prokaryot. Proto je logické předpokládat, že obě skupiny mají podobné vlastnosti, jako je přítomnost buněčné membrány, společné metabolické dráhy, mimo jiné. Nejviditelnější rozdíly mezi oběma skupinami budou popsány níže:

Zdroj: Autor Nebyl poskytnut žádný strojově čitelný autor. Mortadelo2005 převzato (na základě nároků na autorská práva)., prostřednictvím Wikimedia Commons

Velikost

Eukaryotické organismy mají obvykle větší velikost než prokaryoty, protože jsou mnohem komplexnější a mají více buněčných prvků.

Průměr prokaryota je v průměru mezi 1 a 3 um, zatímco eukaryotická buňka může být v řádu 10 až 100 um. Ačkoli existují významné výjimky z tohoto pravidla.

Přítomnost organel

V prokaryotických organismech neexistují žádné struktury ohraničené buněčnou membránou. Jsou velmi jednoduchá a postrádají tato vnitřní těla.

Normálně jsou jediné membrány, které prokaryoty mají, odpovědné za vymezení organismu vnějším prostředím (tato membrána je také přítomna v eukaryotech).

Jádro

Jak je uvedeno výše, přítomnost jádra je klíčovým prvkem pro rozlišení mezi oběma skupinami. U prokaryot není genetický materiál vymezen žádným typem biologické membrány.

Naproti tomu eukaryoty jsou buňky se složitou vnitřní strukturou a v závislosti na typu buňky představují specifické organely, které byly podrobně popsány v předchozí části. Tyto buňky mají obvykle jedno jádro se dvěma kopiemi každého genu - jako ve většině buněk u lidí.

V eukaryotech je DNA (deoxyribonukleové kyseliny) vysoce organizovaná na různých úrovních. Tato dlouhá molekula je spojena s proteiny, zvanými histony, a je zhutněna na takovou úroveň, že je schopna vstoupit do malého jádra, které lze v určitém bodě buněčného dělení pozorovat jako chromozomy.

Prokaryoty nemají tak sofistikované úrovně organizace. Obecně se genetický materiál vyskytuje jako jediná kruhová molekula, která může přilnout k biomembránu obklopující buňku.

Molekula DNA však není náhodně distribuována. Ačkoli to není zabalené v membráně, genetický materiál je lokalizován v oblasti volalo nukleoid.

Mitochondrie a chloroplasty

Ve specifickém případě mitochondrií se jedná o buněčné organely, kde se nacházejí proteiny nezbytné pro buněčné dýchací procesy. Prokaryoty - které musí obsahovat tyto enzymy pro oxidační reakce - jsou ukotveny v plazmatické membráně.

Stejně tak v případě, že prokaryotický organismus je fotosyntetický, proces probíhá v chromatofórech.

Ribosomy

Ribozomy jsou struktury odpovědné za převod messengerové RNA na proteiny, které molekula kóduje. Jsou velmi hojní, například běžná bakterie, jako je Escherichia coli, může pojmout až 15 000 ribozomů.

Lze rozlišit dvě jednotky, které tvoří ribozom: hlavní a menší. Prokaryotická linie je charakterizována prezentací 70S ribosomů, složených z velké 50S podjednotky a malé 30S podjednotky. Naproti tomu v eukaryotech jsou složeny z velké 60S a malé 40S podjednotky.

V prokaryotoch jsou ribozomy rozptýleny v cytoplazmě. Zatímco v eukaryotech jsou ukotveny k membránám, jako v hrubém endoplazmatickém retikulu.

Cytoplazma

Cytoplazma v prokaryotických organismech má díky granozomům většinou granulární vzhled. V prokaryotech dochází k syntéze DNA v cytoplazmě.

Přítomnost buněčné stěny

Jak prokaryotické, tak eukaryotické organismy jsou odděleny od svého vnějšího prostředí dvojitou lipidovou biologickou membránou. Buněčná stěna je však struktura, která obklopuje buňku a je přítomna pouze v prokaryotické linii, v rostlinách a houbách.

Tato stěna je pevná a nejintuitivnější obecnou funkcí je ochrana buňky před stresem prostředí a možnými osmotickými změnami. Na úrovni složení je však tato zeď v těchto třech skupinách úplně jiná.

Stěna bakterií je složena ze sloučeniny zvané peptidoglykan, tvořená dvěma strukturálními bloky spojenými vazbami typu P-1,4: N-acetylglukosamin a kyselina N-acetylmuramová.

U rostlin a plísní - obou eukaryot - se složení stěny také liší. První skupina je vyrobena z celulózy, polymeru vytvořeného opakováním jednotek glukózy cukru, zatímco houby mají stěny chitinu a dalších prvků, jako jsou glykoproteiny a glykany. Všimněte si, že ne všechny houby mají buněčnou zeď.

DNA

Genetický materiál mezi eukaryoty a prokaryoty se liší nejen způsobem, jakým je zhutňován, ale také svou strukturou a množstvím.

Prokaryoty se vyznačují nízkým množstvím DNA, mezi 600 000 párů bází až 8 milionů. To znamená, že mohou kódovat od 500 do několika tisíc proteinů.

Introny (sekvence DNA, které nekódují proteiny a naruší geny) jsou přítomny v eukaryotech a nikoli v prokaryotech.

Horizontální přenos genů je v prokaryotoch významným procesem, zatímco v eukaryotoch prakticky chybí.

Procesy dělení buněk

V obou skupinách se objem buněk zvyšuje, dokud nedosáhne odpovídající velikosti. Eukaryoty provádějí dělení komplexním procesem mitózy, jehož výsledkem jsou dvě dceřiné buňky podobné velikosti.

Funkcí mitózy je zajistit odpovídající počet chromozomů po každém dělení buněk.

Výjimkou z tohoto procesu je buněčné dělení kvasinek, zejména rodu Saccharomyces, kde toto dělení vede k vytvoření menší dceřiné buňky, protože je tvořeno pomocí „boule“.

Prokaryotické buňky nepodstupují buněčné dělení mitózy - vlastní důsledek nedostatku jádra. U těchto organismů dochází k dělení binárním dělením. Buňka tak roste a dělí se na dvě stejné části.

Existují určité prvky, které se podílejí na buněčném dělení v eukaryotoch, jako jsou centromery. V případě prokaryot nejsou tyto analogy analogické a pouze několik druhů bakterií má mikrotubuly. Reprodukce sexuálního typu je běžná u eukaryot a vzácná u prokaryot.

Cytoskeleton

Eukaryoty mají velmi komplexní organizaci na úrovni cytoskeletu. Tento systém je tvořen třemi druhy filamentů tříděných podle jejich průměru na mikrofilamenty, mezilehlá filamenty a mikrotubuly. Kromě toho jsou s tímto systémem spojeny proteiny s motorickými vlastnostmi.

Eukaryoty mají řadu procesů, které umožňují buňce pohybovat se v jejím prostředí. Jedná se o bičíky, jejichž tvar připomíná bič a pohyb je u eukaryot a prokaryot odlišný. Cilia jsou kratší a obvykle jsou přítomny ve velkém počtu.

Reference

1. Birge, EA (2013). Bakteriální a bakteriofágová genetika. Springer Science & Business Media.
2. Campbell, MK, & Farrell, SO (2011). Biochemie.
3. Cooper, GM, a Hausman, RE (2000). Buňka: Molekulární přístup. Sinauer Associates.
4. Curtis, H., & Barnes, NS (1994). Pozvánka k biologii. Macmillan.
5. Hickman, CP, Roberts, LS, Larson, A., Ober, WC, & Garrison, C. (2001). Integrované základy zoologie. McGraw - Hill.
6. Karp, G. (2009). Buněčná a molekulární biologie: koncepce a experimenty. John Wiley a synové.
7. Pontón, J. (2008). Buněčná stěna hub a mechanismus působení anidulafunginu. Rev Iberoam Micol, 25, 78–82.
8. Vellai, T., & Vida, G. (1999). Původ eukaryot: rozdíl mezi prokaryotickými a eukaryotickými buňkami. Sborník královské společnosti B: Biological Sciences, 266 (1428), 1571–1577.
9. Voet, D., & Voet, JG (2006). Biochemie. Panamerican Medical Ed.
10. Weeks, B. (2012). Alcamo's Microbes and Society. Vydavatelé Jones & Bartlett.