EUKARIÓTA SEJT: JELLEMZŐK, TÍPUSOK, RÉSZEK, ANYAGCSERE - BIOLÓGIA - 2025

Az eukarióta sejtek a szervezetek széles vonalának szerkezeti alkotóelemei, amelyekre jellemző, hogy a membrán által határolt maggal rendelkező sejtek és az organellák halmaza tartalmaznak.

Az eukarióták legszembetűnőbb organellái között vannak a mitokondriumok, amelyek felelősek a sejtek légzéséért és az energiatermeléssel kapcsolatos egyéb útvonalakért, valamint a növényekben található kloroplasztok, amelyek felelősek a fotoszintézis folyamatáért.

Állati eukarióta sejt. Forrás: Nikol valentina romero ruiz, a Wikimedia Commonsból

Ezen túlmenően, a membránok által korlátozott struktúrák is, például a Golgi-készülék, az endoplazmatikus retikulum, a vákuumok, a lizoszómák, a peroxiszómák, amelyek az eukariótákra jellemzőek.

Az eukarióták részét képező organizmusok mind méretükben, mind morfológiájukban meglehetősen heterogének. A csoport az egysejtű prizóktól és a mikroszkopikus élesztőktől a növényekig és a mélytengeri élő állatokig terjed.

Az eukarióták különböznek a prokariótáktól elsősorban a mag és más belső organellák jelenlétében, emellett a genetikai anyag magas szervezete mellett. Elmondható, hogy az eukarióták sok szempontból összetettebbek, mind szerkezeti, mind funkcionális szempontból.

Általános tulajdonságok

Az eukarióta sejtet meghatározó legfontosabb jellemzők a következők: egy meghatározott atommag jelenléte a genetikai anyaggal (DNS) belül, a szubcelluláris organellák, amelyek meghatározott feladatokat látnak el, és a citoszkeleton.

Így néhány vonal különleges tulajdonságokkal rendelkezik. Például a növények kloroplasztokkal, nagy vákuummal és vastag cellulózfallal rendelkeznek. A gombák esetében a kitin fal jellemző. Végül az állati sejtek centriolekkel rendelkeznek.

Hasonlóképpen vannak eukarióta egysejtű organizmusok a protistákban és a gombákban is.

Alkatrészek (organellák)

Az eukarióták egyik megkülönböztető tulajdonsága a membrán által körülvett organellák vagy szubcelluláris rekeszek jelenléte. A legszembetűnőbbek közül:

Mag

Eukarióta emberi sejt reprezentáció. Láthatjuk a magot

Az eukarióta sejtekben a mag a legszembetűnőbb szerkezet. Ezt egy kettős porózus lipidmembrán határolja, amely lehetővé teszi az anyagok cseréjét a citoplazma és a nukleáris belső tér között.

Ez a szerv felelős az összes sejtfolyamat koordinálásáért, mivel a DNS-ben tartalmazza az összes szükséges utasítást, amely hatalmas különféle folyamatok elvégzését teszi lehetővé.

A mag nem tökéletesen gömb alakú és statikus organelle, a benne véletlenszerűen eloszlatott DNS-sel. Ez egy finom bonyolultságú szerkezet, amely különféle komponensekkel rendelkezik, mint például: a nukleáris boríték, a kromatin és a magmag.

A magban más testek is vannak, például a Cajal testek és a PML testek (promyelocytás leukémia).

A mitokondriumok

A mitokondriumok

A mitokondriumok kettős membránrendszerrel körülvett organellák, amelyek növényekben és állatokban egyaránt megtalálhatók. A sejtenkénti mitokondriumok száma az igényeitől függ: nagy energiaigényű sejtekben ez a szám viszonylag nagyobb.

A mitokondriumokban zajló metabolikus útvonalak a citromsav-ciklus, az elektronszállítás és az oxidatív foszforiláció, a zsírsavak béta-oxidációja és az aminosavak lebontása.

kloroplasztokat

kloroplasztisz

A kloroplasztok a növények és algák tipikus organellái, amelyek bonyolult membránrendszereket mutatnak. A legfontosabb alkotóelem a klorofill, egy zöld pigment, amely közvetlenül részt vesz a fotoszintézisben.

A fotoszintézissel járó reakciókon túl a kloroplasztok ATP-t képesek előállítani, többek között aminosavakat, zsírsavakat szintetizálnak. A legújabb tanulmányok kimutatták, hogy ez a rekesz összefügg a kórokozók elleni anyagok előállításával.

A mitokondriumokhoz hasonlóan a kloroplasztoknak is vannak kör alakú genetikai anyaguk. Evolúciós szempontból ez a tény bizonyíték, amely alátámasztja a mitokondriumok és kloroplasztok kialakulását okozó lehetséges endosimbiotikus folyamat elméletét.

Endoplazmatikus retikulum

Endoplazmatikus retikulum

A retikulum egy olyan membránrendszer, amely folytatódik a sejtmaggal, és a sejt egészén átnyúlik, labirintus formájában.

Ez fel van osztva egy sima endoplazmatikus retikulumra és egy durva endoplazmatikus retikulumra, a riboszómák jelenlététől függően. A durva retikulum elsősorban a fehérje szintézisért felelős - a rögzített riboszómáknak köszönhetően. A sima a maga részéről a lipidek metabolikus útjaihoz kapcsolódik

Golgi készülék

Egy sor, "golgi tartálynak" nevezett lemezes sorozatból áll. Ez összefügg a fehérjék szekréciójával és módosításával. Más biomolekulák szintézisében is részt vesz, például lipidek és szénhidrátok.

Eukarióta szervezetek

1980-ban Carl Woese kutatójának és munkatársainak molekuláris technikák segítségével sikerült megteremteni az élőlények közötti kapcsolatokat. Az úttörő kísérletek sorozatával sikerült három területet létrehozni (más néven "szuper birodalmaknak"), hagyva az öt birodalom hagyományos nézetét.

Woese eredményei szerint a föld élő formáit három szembetűnő csoportba sorolhatjuk: Archaea, Eubacteria és Eukarya.

Az Eukarya tartományban vannak azok a szervezetek, amelyeket eukariótaként ismertünk. Ez a vonal nagyon változatos és számos egysejtű és többsejtű organizmust magában foglal.

Egysejtű

Az egysejtű eukarióták rendkívül összetett szervezetek, mivel egyetlen sejtben rendelkezniük kell az eukarióta összes jellemző funkciójával. A protozoákat történelmileg rizófák, ciliádok, szárnyasok és sporozoákok közé sorolják.

A legszembetűnőbb példák között az euglena található: a szintetikus fajok, amelyek képesek a flagellumon átjutni.

Vannak csomózott eukarióták is, például a Paramecium nemhez tartozó híres paramecia. Ezek tipikus papucs alakúak, és számos cilia jelenlétének köszönhetően mozognak.

Ebben a csoportban emberek és más állatok patogén fajai is vannak, például a Trypanosoma nemzetség. Ezt a parazitacsoportot jellemzi egy hosszúkás test és egy tipikus flagellum. Ezek oka a Chagas-kór (Trypanosoma cruzi) és az alvásos betegség (Trypanosoma brucei).

A Plasmodium nemzetség a malária vagy a malária kórokozója az emberekben. Ez a betegség végzetes lehet.

Vannak egysejtű gombák is, de ennek a csoportnak a legkiválóbb jellemzőit a későbbi részekben ismertetjük.

Növények

A növények nagy bonyolultsága, amelyet naponta megfigyelünk, az eukarióta családhoz tartozik, a füvektől és a füvektől egészen az összetett és nagy fákig.

Ezen egyének sejtjeire jellemző, hogy cellulózból álló sejtfal van, amely merevítést ad a szerkezethez. Ezen felül kloroplasztok vannak, amelyek tartalmazzák a fotoszintézis folyamatához szükséges összes biokémiai elemet.

A növények rendkívül sokféle organizmuscsoportot képviselnek, bonyolult életciklusokkal, amelyeket csak néhány jellemző jellemzése lehetetlen lefedni.

gomba

A "gomba" kifejezést különféle szervezetek, például penészgombák, élesztők és egyének megjelölésére használják, amelyek gombák előállítására képesek.

A fajtól függően szaporodhatnak nemi úton vagy szexuálisan. Elsősorban spórák képződése jellemzi: kicsi látens struktúrák, amelyek kialakulhatnak, amikor a környezeti feltételek megfelelőek.

Gondolhatja, hogy hasonlóak a növényekhez, mivel mindkettőre jellemző, hogy egy élettelen életmódot vezetnek, vagyis nem mozognak. A gombák azonban nem tartalmaznak kloroplasztokat, és nem rendelkeznek a fotoszintézis elvégzéséhez szükséges enzimatikus gépekkel.

Etetésük heterotróf módon történik, mint a legtöbb állat esetében, tehát energiaforrást kell keresniük.

állatok

Az állatok közel egy millió, helyesen katalogizált és osztályozott fajból álló csoportot képviselnek, bár az állatorvosok becslései szerint az igazi érték közelebb lehet 7 vagy 8 millióhoz. Annyira változatos csoport, mint a fentiek.

Heterotróf jellegűek (saját élelmet keresnek), és figyelemre méltó mobilitással rendelkeznek, amely lehetővé teszi számukra a mozgást. E feladat elvégzéséhez változatos mozgásmechanizmusok állnak rendelkezésre, amelyek lehetővé teszik számukra a szárazföldön, vízen és levegőn történő mozgást.

Morfológiájuk szempontjából hihetetlenül heterogén csoportokat találunk. Bár fel lehet osztani gerinctelenekre és gerincekre, ahol a megkülönböztető tulajdonság a gerincoszlop és a notochord jelenléte.

A gerinctelen állatok között vannak porifériák, cnidarianok, annelidák, fonálférgek, laposférgek, ízeltlábúak, puhatestűek és tüskésbőrűek. Míg a gerincesekbe ismert csoportok tartoznak, mint például halak, kétéltűek, hüllők, madarak és emlősök.

Eukarióta sejttípusok

Az eukarióta sejtek nagyon sokféleségben vannak. Bár azt gondolhatja, hogy a legbonyolultabb állatokban és növényekben található meg, ez helytelen. A legnagyobb bonyolultságot a protista organizmusokban tapasztaljuk, amelyeknek az élethez szükséges összes elemnek egyetlen sejtben kell lennie.

A többsejtű organizmusok megjelenéséhez vezető evolúciós út szükségessé tette a feladatok eloszlását az egyénen belül, amelyet sejtdifferenciálódásnak hívnak. Így minden sejt felelős a korlátozott tevékenységek sorozatáért, és olyan morfológiával rendelkezik, amely lehetővé teszi azok végrehajtását.

Mivel a gameita fúziója vagy megtermékenyülése zajlik, a kapott zigóta egy sor későbbi sejtosztódáson megy keresztül, amely több mint 250 sejttípus kialakulásához vezet.

Az állatokban az embrió által követett differenciálódási útvonalakat a környezetből kapott jelek irányítják, és nagymértékben függ a fejlődő szervezetben betöltött helyétől. A legjelentősebb sejttípusok közül:

neuronok

Az idegrendszer részét képező idegimpulzus vezetésére szakosodott neuronok vagy sejtek.

Izomsejtek

Csontváz izomsejtek, amelyek összehúzódó tulajdonságokkal rendelkeznek és egymáshoz illeszkednek a szálak hálózatában. Ezek lehetővé teszik az állatok tipikus mozgását, például futást vagy gyaloglást.

A porcsejtek

A porcsejtek támogatására szakosodtak. Ezért olyan mátrix veszi körül, amely kollagént tartalmaz.

Vérsejtek

A vér sejtkomponensei a vörös és fehér vérsejtek, valamint a vérlemezkék. Az előbbiek korong alakúak, érett mag hiányzik, és hemoglobint szállítanak. A fehérvérsejtek részt vesznek az immunválaszban, a vérlemezkék a véralvadási folyamatban.

Anyagcsere

Az eukarióták számos metabolikus útvonalat mutatnak be, például a glikolízist, a pentóz-foszfát útvonalakat, a zsírsavak béta-oxidációját, többek között, amelyek meghatározott sejtrekeszekben vannak elrendezve. Például, ATP jön létre a mitokondriumokban.

A növényi sejtek jellegzetes anyagcserével rendelkeznek, mivel rendelkeznek a szükséges enzimatikus mechanizmusokkal a napfény bejutásához és szerves vegyületek előállításához. Ez a folyamat fotoszintézis, és autotrofikus szervezetekké alakítja őket, amelyek képesek az anyagcseréhez szükséges energetikai komponenseket szintetizálni.

A növényeknek van egy specifikus útja, amelyet úgynevezett glioxilát ciklusnak hívnak, amely a glikozizomában megtörténik és felelős a lipidek szénhidrátokké történő átalakításáért.

Az állatokat és a gombákat heterotrofák jellemzik. Ezek a származási vonalok nem képesek saját ételeket előállítani, ezért aktívan ki kell keresni és le kell rombolni.

Különbségek a prokariótákkal szemben

Az eukarióta és a prokarióta közötti döntő különbség egy membrán által határolt és az organizmusok első csoportjában meghatározott mag jelenléte.

Megállapíthatjuk ezt a következtetést, ha megvizsgáljuk mindkét kifejezés etimológiáját: a prokarióta a gyökér gyökéréből származik, ami azt jelenti, hogy "előtte", és a kariónból, amely atommag; míg az eukarióta a "valódi mag" jelenlétére utal (eu jelentése "igaz" és a karión jelentése mag)

Megtalálunk azonban egysejtű eukariótokat (vagyis az egész szervezet egyetlen sejt), például a jól ismert parameciumot vagy élesztőket. Ugyanígy találunk többsejtű eukarióta organizmusokat (egynél több sejtből), például állatokat, beleértve az embereket is.

A fosszilis adatok szerint arra lehet következtetni, hogy az eukarióták prokariótákból fejlődtek ki. Ezért logikus azt feltételezni, hogy mindkét csoport hasonló tulajdonságokkal rendelkezik, mint például egy sejtmembrán jelenléte, többek között a közös metabolikus útvonalak. Az alábbiakban ismertetjük a két csoport közötti legszembetűnőbb különbségeket:

Forrás: Nem nyújtotta be géppel olvasható szerző. A Mortadelo2005 feltételezte (szerzői jogi igények alapján)., a Wikimedia Commonson keresztül

Méret

Az eukarióta organizmusok mérete általában nagyobb, mint a prokariótáké, mivel sokkal összetettebbek és több sejtes elemmel rendelkeznek.

Egy prokarióta átmérője átlagosan 1 és 3 um között van, míg az eukarióta sejt 10 és 100 um között lehet. Noha vannak kivételek e szabály alól.

Organellák jelenléte

A prokarióta szervezetekben nincs sejtmembrán által határolt szerkezet. Ezek rendkívül egyszerűek, és hiányzik ezek a belső testek.

Általában a prokarióták egyetlen membránja felelõs a szervezet és a külsõ környezet körülhatárolásáról (vegye figyelembe, hogy ez a membrán az eukariótákban is létezik).

Mag

Mint fentebb említettük, a mag jelenléte kulcsfontosságú elem a két csoport közötti megkülönböztetés szempontjából. A prokariótákban a genetikai anyagot nem korlátozza semmilyen biológiai membrán.

Ezzel szemben az eukarióták olyan komplex belső szerkezetű sejtek, amelyek a sejt típusától függően az előző szakaszban részletesen leírt specifikus organellákat mutatják. Ezeknek a sejteknek általában egymagvúak vannak, és minden gén két példányával rendelkeznek - mint a legtöbb emberben.

Az eukariótákban a DNS (dezoxiribonukleinsavak) magas szintű szerveződést mutatnak különböző szinteken. Ez a hosszú molekula a fehérjékkel van kapcsolatban, úgynevezett hisztonoknak, és olyan szintre tömörül, hogy képes belépni egy kis magba, amelyet a sejtosztódás egy bizonyos pontján meg lehet figyelni, mint kromoszómákat.

A prokariótáknak nincs ilyen kifinomult szervezeti szintje. Általában a genetikai anyag egyetlen kör alakú molekula formájában fordul elő, amely képes tapadni a sejtet körülvevő biomembránhoz.

A DNS-molekula azonban nem véletlenszerűen oszlik meg. Noha a membránba nincs csomagolva, a genetikai anyag egy nukleoidnak nevezett régióban található.

Mitokondriumok és kloroplasztok

A mitokondriumok egyedi esetben ezek olyan celluláris organellák, amelyekben megtalálhatók a sejtek légzési folyamatához szükséges fehérjék. A prokarióták - amelyeknek ezeket az enzimeket tartalmazniuk kell az oxidatív reakciókhoz - rögzülnek a plazmamembránban.

Hasonlóképpen, abban az esetben, ha a prokarióta organizmus fotoszintetikus, a folyamat a kromatoforokban zajlik.

A riboszómák

A riboszómák az a szerkezet, amely felelős a hírvivő RNS fehérjékké történő transzlációjáért, amelyeket a molekula kódol. Meglehetősen bőségesek, például egy közönséges baktérium, például az Escherichia coli, akár 15 000 riboszómát is tartalmazhat.

Két, a riboszómát alkotó egységet lehet megkülönböztetni: egy nagyobb és egy kisebb. A prokarióta vonalra jellemző a 70S riboszómák bemutatása, amelyek a nagy 50S alegységből és a kis 30S alegységből állnak. Eukariótákban ezzel szemben egy nagy 60S és egy kis 40S alegységből állnak.

A prokariótákban a riboszómák szétszóródnak a citoplazmában. Míg az eukariótákban a membránokhoz vannak rögzítve, mint a durva endoplazmatikus retikulumban.

Citoplazma

A prokarióta szervezetekben a citoplazma elsősorban szemcsés megjelenésű, köszönhetően a riboszómák jelenlétének. Prokariótákban a DNS-szintézis a citoplazmában zajlik le.

A sejtfal jelenléte

Mind a prokarióta, mind az eukarióta organizmusokat kettős lipid biológiai membrán határolja külső környezetüktől. A sejtfal azonban olyan szerkezet, amely körülveszi a sejtet, és csak a prokarióta vonalban, növényekben és gombákban van jelen.

Ez a fal merev, és a leg intuitívabb általános funkciója a sejt védelme a környezeti stressz és az esetleges ozmotikus változások ellen. Kompozíciós szinten azonban ez a fal teljesen különbözik e három csoportban.

A baktériumok falát egy peptidoglikánnak nevezett vegyület alkotja, amelyet két szerkezeti blokk alkot, amelyeket β-1,4 típusú kötések kötnek össze: N-acetil-glükozamin és N-acetilmuramisav.

Növényekben és gombákban - mindkettő eukarióta - a fal összetétele is változik. Az első csoport cellulózból áll, amely egy olyan polimer, amelyet a cukorcukorszint ismétlődő egységei képeznek, míg a gombák kitinfalakkal és más elemekkel, például glikoproteinekkel és glikánokkal rendelkeznek. Vegye figyelembe, hogy nem minden gombának van sejtfala.

DNS

Az eukarióták és a prokarióták közötti genetikai anyag nemcsak a tömörítés módjától, hanem szerkezetétől és mennyiségétől is függ.

A prokariótákat alacsony mennyiségű DNS-vel jellemzik, 600 000 bázispár és 8 millió között. Vagyis 500-tól néhány ezer fehérjét kódolhatnak.

Az intronok (DNS-szekvenciák, amelyek nem kódolják a fehérjéket és zavarják a géneket) az eukariótákban vannak, és nem a prokariótákban.

A horizontális génátvitel jelentős folyamat a prokariótákban, míg az eukariótákban gyakorlatilag hiányzik.

Sejtosztódási folyamatok

Mindkét csoportban a sejt térfogata növekszik, amíg el nem éri a megfelelő méretet. Az eukarióták a mitózis komplex folyamatával osztódnak le, amelynek eredményeként két hasonló méretű lánysejt jön létre.

A mitózis célja, hogy minden sejtosztás után megfelelő számú kromoszómát biztosítson.

Kivételt képez ez az eljárás az élesztő sejtmegosztása, különösen a Saccharomyces nemhez tartozó sejtosztódás, ahol az osztódás egy kisebb lánysejt képződéséhez vezet, mivel azt egy „duzzanat” képezi.

A prokarióta sejtek nem mennek keresztül mitózis sejtosztódáson - ez egy mag hiánya. Ezekben a szervezetekben az osztódás bináris osztással történik. Így a sejt növekszik és két egyenlő részre osztható.

Vannak bizonyos elemek, mint például a centromerek, amelyek részt vesznek az eukarióta sejtosztódásában. A prokarióták esetében ezeknek nincs analógja, és csak néhány baktériumfaj rendelkezik mikrotubulusokkal. A szexuális típus reprodukciója gyakori az eukariótákban, ritka a prokariótákban.

citoszkeleton

Az eukarióták nagyon bonyolult szervezettel rendelkeznek a citoszkeleton szintjén. Ez a rendszer háromféle filamentumból áll, amelyek átmérőjük szerint mikrofilmokra, köztes filamentekre és mikrotubulusokra vannak osztályozva. Ezen túlmenően vannak olyan fehérjék, amelyek motoros tulajdonságaival járnak ehhez a rendszerhez.

Az eukarióták olyan folyamatsorozatokkal rendelkeznek, amelyek lehetővé teszik a sejt mozgását a környezetében. Ezek a flagella, amelynek alakja ostorra emlékeztet, és az eukarióta és a prokarióta mozgása eltérő. A Cilia rövidebb és általában nagy számban fordul elő.

Irodalom

1. Birge, EA (2013). Bakteriális és bakteriofág genetika. Springer Tudományos és Üzleti Média.
2. Campbell, MK és Farrell, SO (2011). Biokémia.
3. Cooper, GM és Hausman, RE (2000). A cella: Molekuláris megközelítés. Sinauer Associates.
4. Curtis, H. és Barnes, NS (1994). Meghívás a biológiára. Macmillan.
5. Hickman, CP, Roberts, LS, Larson, A., Ober, WC, és Garrison, C. (2001). Az állattan integrált alapelvei. McGraw - Hill.
6. Karp, G. (2009). Sejt- és molekuláris biológia: fogalmak és kísérletek. John Wiley & Sons.
7. Pontón, J. (2008). A gombák sejtfala és az anidulafungin hatásmechanizmusa. Rev Iberoam Micol, 25, 78–82.
8. Vellai T. és Vida, G. (1999). Az eukarióták eredete: a prokarióta és az eukarióta sejtek közötti különbség. B Királyi Társaság kiadványai: Biological Sciences, 266 (1428), 1571–1577.
9. Voet, D. és Voet, JG (2006). Biokémia. Panamerican Medical Ed.
10. Weeks, B. (2012). Alcamo mikrobái és társadalma. Jones és Bartlett Publishers.