Eukaryotische celkenmerken, typen, delen, metabolisme
de eukaryote cellen zijn de structurele componenten van een brede lijn van organismen gekenmerkt door het hebben van cellen met een kern begrensd door een membraan en met een set organellen.
Onder de meest prominente organellen van eukaryoten hebben we de mitochondria, verantwoordelijk voor cellulaire ademhaling en andere routes die verband houden met energieopwekking en chloroplasten, die worden aangetroffen in planten en verantwoordelijk zijn voor het fotosyntheseproces..
Bovendien zijn er andere structuren die worden beperkt door membranen zoals het Golgi-apparaat, het endoplasmatisch reticulum, vacuolen, lysosomen, peroxisomen, onder andere, die uniek zijn voor eukaryoten..
De organismen die deel uitmaken van de eukaryoten zijn vrij heterogeen, zowel in grootte als in morfologie. De groep bestaat uit eencellige protozoa en microscopische gisten voor planten en grote dieren die de diepzee bewonen.
Eukaryoten onderscheiden zich hoofdzakelijk van prokaryoten door de aanwezigheid van de kern en andere interne organellen, naast een hoge organisatie van het genetische materiaal. Het kan worden gezegd dat eukaryoten veel complexer zijn in verschillende aspecten, zowel structureel als functioneel.
index
- 1 Algemene kenmerken
- 2 delen (organellen)
- 2.1 Core
- 2.2 Mitochondriën
- 2.3 Chloroplasten
- 2.4 Endoplasmatisch reticulum
- 2.5 Golgi-apparaat
- 3 Eukaryote organismen
- 3.1 Eencellig
- 3.2 Planten
- 3.3 Paddestoelen
- 3.4 Dieren
- 4 soorten eukaryote cellen
- 4.1 Neuronen
- 4.2 Spiercellen
- 4.3 Kraakbeencellen
- 4.4 Bloedcellen
- 5 Metabolisme
- 6 Verschillen met prokaryoten
- 6.1 Grootte
- 6.2 Aanwezigheid van organellen
- 6.3 Core
- 6.4 DNA
- 6.5 Processen van celdeling
- 6.6 Cytoskelet
- 7 Referenties
Algemene kenmerken
De belangrijkste kenmerken die een eukaryote cel definiëren zijn: de aanwezigheid van een gedefinieerde kern met het genetische materiaal (DNA) erin, de subcellulaire organellen die specifieke taken uitvoeren en het cytoskelet.
Sommige afstammingen hebben dus speciale kenmerken. Planten hebben bijvoorbeeld chloroplasten, een grote vacuole en een dikke cellulosewand. In schimmels is de wand van chitine kenmerkend. Ten slotte hebben diercellen centriolen.
Evenzo zijn er eencellige eukaryote organismen in protisten en schimmels.
Feestjes (organellen)
Een van de onderscheidende kenmerken van eukaryoten is de aanwezigheid van organellen of subcellulaire compartimenten omgeven door een membraan. Onder de meest opvallende die we hebben:
kern
De kern is de meest opvallende structuur in eukaryote cellen. Het wordt begrensd door een dubbel poreus lipidemembraan dat de uitwisseling van stoffen tussen het cytoplasma en het nucleaire interieur mogelijk maakt.
Het is het organel dat verantwoordelijk is voor het coördineren van alle cellulaire processen, omdat het alle noodzakelijke instructies in het DNA bevat die het mogelijk maken om een enorme verscheidenheid aan processen uit te voeren.
De kern is geen perfect bolvormige en statische organel met willekeurig verspreid DNA. Het is een structuur van voortreffelijke complexiteit met verschillende componenten zoals de nucleaire envelop, het chromatine en de nucleolus.
Er zijn ook andere lichamen in de kern, zoals Cajal-lichamen en PML-lichamen (uit het Engels: promyelocytische leukemie).
mitochondria
Mitochondriën zijn organellen die worden omgeven door een dubbel membraansysteem en worden aangetroffen in zowel planten als dieren. Het aantal mitochondriën per cel varieert volgens de behoeften van hetzelfde: in cellen met hoge energievereisten is het aantal relatief groter.
De metabole routes die plaatsvinden in de mitochondria zijn: de citroenzuurcyclus, het elektronische transport en de oxidatieve fosforylering, de bèta-oxidatie van de vetzuren en de afbraak van de aminozuren.
chloroplasten
Chloroplasten zijn organellen die kenmerkend zijn voor planten en algen, die een complex membraansysteem hebben. Het belangrijkste is chlorofyl, een groen pigment dat direct deelneemt aan fotosynthese.
Naast de reacties die verband houden met fotosynthese, kunnen chloroplasten ATP genereren, onder andere aminozuren, vetzuren synthetiseren. Recente studies hebben aangetoond dat dit compartiment gerelateerd is aan de productie van stoffen tegen pathogenen.
Net als mitochondria hebben chloroplasten hun eigen genetisch materiaal, in een cirkelvorm. Vanuit evolutionair oogpunt is dit feit een bewijs dat de theorie ondersteunt van het mogelijke endosymbiotische proces dat aanleiding gaf tot de mitochondriën en chloroplasten.
Endoplasmatisch reticulum
Het reticulum is een systeem van membranen dat wordt voortgezet met de kern en zich door de cel uitstrekt in de vorm van een labyrint.
Het is verdeeld in een glad endoplasmatisch reticulum en een ruw endoplasmatisch reticulum, afhankelijk van de aanwezigheid van ribosomen erin. Het ruwe reticulum is hoofdzakelijk verantwoordelijk voor de synthese van eiwitten - dankzij de verankerde ribosomen. Het soepele is intussen gerelateerd aan de metabolische routes van lipiden
Golgi-apparaat
Het bestaat uit een reeks afgevlakte schijven die "Golgiaanse stortbakken" worden genoemd. Het is gerelateerd aan de uitscheiding en modificatie van eiwitten. Het neemt ook deel aan de synthese van andere biomoleculen, zoals lipiden en koolhydraten.
Eukaryote organismen
In het jaar 1980 lukte het de onderzoeker Carl Woese en zijn medewerkers om de relaties tussen levende wezens vast te stellen met behulp van moleculaire technieken. Door middel van een reeks baanbrekende experimenten slaagden ze erin drie domeinen te vestigen (ook wel 'super kingdoms' genoemd) waardoor de traditionele visie van de vijf koninkrijken achterbleef.
Volgens de resultaten van Woese kunnen we de levende vormen van de aarde indelen in drie opvallende groepen: Archaea, Eubacteria en Eukarya.
In het Eukarya-domein zijn de organismen die we kennen als eukaryoten. Deze afstamming is zeer divers en omvat een reeks organismen, zowel eencellig als meercellig..
eencellige
De eencellige eukaryoten zijn uiterst complexe organismen, omdat ze alle kenmerkende functies van een eukaryoot in een enkele cel moeten bezitten. Protozoa worden van oudsher geclassificeerd als rhizopoden, ciliaten, flagellaten en sporozoën.
Als voorbeelden hebben we de euglenas: fotosynthetische soorten die door een flagellum kunnen bewegen.
Er zijn ook ciliated eukaryoten, zoals de beroemde paramecia die behoren tot het geslacht paramecium. Deze hebben een typische schoenvorm en bewegen dankzij de aanwezigheid van veel cilia.
In deze groep zijn er ook pathogene soorten van mensen en andere dieren, zoals geslacht Trypanosoma. Deze groep parasieten wordt gekenmerkt door het hebben van een langwerpig lichaam en een typisch flagellum. Zij zijn de oorzaak van de ziekte van Chagas (Trypanosoma cruzi) en slaapziekte (Trypanosoma brucei).
Het geslacht Plasmodium het is het causale agens van malaria of malaria bij mensen. Deze ziekte kan dodelijk zijn.
Er zijn ook eencellige schimmels, maar de meest opvallende kenmerken van deze groep zullen later worden beschreven.
planten
Alle grote complexiteit van planten die we dagelijks waarnemen, behoort tot de eukaryotische lijn, van grassen en grassen tot complexen en grote bomen..
De cellen van deze individuen worden gekenmerkt door het hebben van een celwand samengesteld uit cellulose, die stijfheid aan de structuur geeft. Bovendien hebben ze chloroplasten die alle biochemische elementen bevatten die nodig zijn voor het fotosyntheseproces.
De planten vertegenwoordigen een groep van zeer diverse organismen, met complexe levenscycli die het onmogelijk zou zijn om een paar karakteristieken te omvatten.
champignons
De term "paddenstoel" wordt gebruikt om verschillende organismen aan te duiden, zoals schimmels, gisten en personen die in staat zijn paddestoelen te produceren.
Afhankelijk van de soort kan seksuele of aseksuele wijze worden gereproduceerd. Ze worden voornamelijk gekenmerkt door de productie van sporen: kleine latente structuren die zich kunnen ontwikkelen als de omgevingsomstandigheden adequaat zijn.
Je zou kunnen denken dat ze op planten lijken, omdat beide worden gekenmerkt door het dragen van een zittend leven, dat wil zeggen dat ze niet bewegen. Schimmels missen echter chloroplasten en bezitten niet de enzymatische machinerie die nodig is om fotosynthese uit te voeren.
Hun dieet is heterotroof, zoals de meeste dieren, dus ze moeten op zoek naar een bron van energie.
dieren
De dieren vertegenwoordigen een groep van bijna een miljoen soorten gecatalogiseerd en correct geclassificeerd, hoewel zoölogen schatten dat de reële waarde 7 of 8 miljoen zou kunnen benaderen. Ze zijn een groep die zo divers is als de hierboven genoemde.
Ze worden gekenmerkt door heterotroof (ze zoeken naar hun eigen voedsel) en hebben een opmerkelijke mobiliteit waardoor ze kunnen bewegen. Voor deze taak hebben ze een reeks gevarieerde voortbewegingsmechanismen die hen in staat stellen te bewegen op land, water en lucht..
Qua morfologie vonden we ongelooflijk heterogene groepen. Hoewel we een verdeling konden maken in ongewervelde dieren en gewervelde dieren, waarbij het kenmerk dat hen onderscheidt de aanwezigheid is van ruggengraat en notochord.
Binnen de ongewervelden hebben we de porifera, cnidarians, annelids, nematoden, platwormen, geleedpotigen, weekdieren en stekelhuidigen. Terwijl gewervelde dieren meer bekende groepen omvatten, zoals vissen, amfibieën, reptielen, vogels en zoogdieren.
Typen eukaryotische cellen
Er is een grote verscheidenheid aan eukaryotische cellen. Hoewel men zou kunnen denken dat de meest complexe zijn te vinden in dieren en planten, is dit onjuist. De grootste complexiteit wordt waargenomen in protistenorganismen die alle elementen nodig hebben die nodig zijn voor het leven binnen een enkele cel.
Het evolutionaire pad dat leidde tot de verschijning van multicellulaire organismen bracht de noodzaak mee om taken te verdelen binnen het individu, dat bekend staat als celdifferentiatie. Elke cel is dus verantwoordelijk voor een reeks beperkte activiteiten en heeft een morfologie die het mogelijk maakt om uit te voeren.
Na het proces van gametefusie of bevruchting ondergaat de resulterende zygoot een reeks van daaropvolgende celdelingen die zullen leiden tot de vorming van meer dan 250 celsoorten.
Bij dieren worden de differentiatiebanen gevolgd door het embryo gestuurd door signalen die het van de omgeving ontvangt en zijn grotendeels afhankelijk van de positie van de omgeving in het zich ontwikkelende organisme. Onder de meest prominente celtypen die we hebben:
neuronen
Neuronen of gespecialiseerde cellen in zenuwimpulsgeleiding die deel uitmaken van het zenuwstelsel.
Spiercellen
Skeletachtige spiercellen met samentrekkende eigenschappen en uitgelijnd in een netwerk van filamenten. Deze maken de typische bewegingen van dieren mogelijk, zoals hardlopen of lopen.
Kraakbeencellen
Kraakbeencellen zijn gespecialiseerd in ondersteuning. Om deze reden zijn ze omringd door een matrix die collageen presenteert.
Bloedcellen
De celcomponenten van het bloed zijn rode en witte bloedcellen en bloedplaatjes. De eerste zijn schijfvormig, missen een kern als ze volwassen zijn en hebben als functie het transport van hemoglobine. Witte bloedcellen nemen deel aan de immuunrespons en bloedplaatjes in het bloedstollingsproces.
metabolisme
Eukaryoten presenteren een reeks metabole routes zoals glycolyse, routes van pentosefosfaten, bèta-oxidatie van vetzuren, onder andere georganiseerd in specifieke celcompartimenten. ATP wordt bijvoorbeeld gegenereerd in mitochondria.
Plantencellen hebben een kenmerkend metabolisme, omdat ze de enzymatische machinerie hebben die nodig is om zonlicht op te nemen en organische verbindingen te genereren. Dit proces is fotosynthese en zet ze om in autotrofe organismen die de energetische componenten kunnen synthetiseren die door hun metabolisme worden vereist.
Planten hebben een specifieke route genaamd de glyoxylate-cyclus die voorkomt in het glioxisoom en is verantwoordelijk voor de omzetting van lipiden in koolhydraten.
Dieren en schimmels worden gekenmerkt door heterotroof te zijn. Deze geslachten zijn niet in staat om hun eigen voedsel te produceren, dus ze moeten het actief zoeken en het degraderen.
Verschillen met prokaryoten
Het cruciale verschil tussen een eukaryoot en een prokaryoot is de aanwezigheid van een kern begrensd door een membraan en gedefinieerd in de eerste groep organismen.
We kunnen deze conclusie bereiken door de etymologie van beide termen te onderzoeken: prokaryoot komt van de wortel pro wat betekent "vóór" en Karyon wat kern is; terwijl eukaryoot verwijst naar de aanwezigheid van een "echte kern" (eu wat "waar" en betekent Karyon wat betekent kern)
We vinden echter eencellige eukaryoten (dat wil zeggen, het hele organisme is een enkele cel) als het bekende paramecium of de gisten. Evenzo vinden we meercellige eukaryote organismen (opgebouwd uit meer dan één cel) zoals dieren, inclusief mensen.
Volgens het fossielenrecord was het mogelijk om te concluderen dat eukaryoten geëvolueerd zijn uit prokaryoten. Daarom is het logisch om aan te nemen dat beide groepen vergelijkbare kenmerken hebben, zoals de aanwezigheid van een celmembraan, gemeenschappelijke metabole routes, onder anderen. De meest opvallende verschillen tussen beide groepen worden hieronder beschreven:
afmeting
Gewoonlijk zijn eukaryote organismen groter dan prokaryoten, omdat ze veel complexer zijn en meer cellulaire elementen hebben.
Gemiddeld is de diameter van een prokaryoot tussen 1 en 3 μm, terwijl een eukaryotische cel in de orde van 10 tot 100 μm kan zijn. Hoewel er opmerkelijke uitzonderingen op deze regel zijn.
Aanwezigheid van organellen
In prokaryotische organismen zijn er geen structuren afgebakend door een celmembraan. Deze zijn extreem eenvoudig en missen deze interne lichamen.
Normaal gesproken zijn de enige membranen die prokaryoten bezitten verantwoordelijk voor het afbakenen van het organisme met de externe omgeving (merk op dat dit membraan ook aanwezig is in eukaryoten).
kern
Zoals hierboven vermeld, is de aanwezigheid van een kern een sleutelelement om onderscheid te maken tussen beide groepen. In prokaryoten wordt het genetische materiaal niet begrensd door welk type biologisch membraan dan ook.
Daarentegen zijn eukaryoten cellen met een complexe inwendige structuur en, afhankelijk van het celtype, de specifieke organellen die in de voorgaande sectie in detail zijn beschreven. Deze cellen presenteren meestal een enkele kern met twee kopieën van elk gen - zoals in de meeste cellen van de mens.
In eukaryoten is DNA (deoxyribonucleïnezuur) sterk georganiseerd op verschillende niveaus. Dit lange molecuul is geassocieerd met eiwitten, histonen genaamd, en wordt zodanig gecompacteerd dat het in staat is om een kleine kern binnen te gaan, die op een bepaald punt van celdeling als chromosomen kan worden waargenomen..
Prokaryoten hebben deze verfijnde niveaus van organisatie niet. Over het algemeen wordt het genetische materiaal gepresenteerd als een enkele circulaire molecule die zich kan hechten aan het biomembraan dat de cel omringt.
Het DNA-molecuul is echter niet willekeurig verdeeld. Hoewel niet genetisch verpakt in een membraan, bevindt het genetisch materiaal zich in een gebied dat nucleoid wordt genoemd.
Mitochondriën en chloroplasten
In het specifieke geval van de mitochondria zijn dit cellulaire organellen waar de eiwitten die nodig zijn voor cellulaire respiratieprocessen worden gevonden. Prokaryoten - die deze enzymen moeten bevatten voor oxidatieve reacties - zijn verankerd in het plasmamembraan.
Evenzo is in een dergelijk geval dat het prokaryotische organisme fotosynthetisch is, het proces uitgevoerd in de chromatoforen..
ribosomen
Ribosomen zijn de structuren die verantwoordelijk zijn voor het vertalen van boodschapper-RNA in de eiwitten die het molecuul codeert. Ze zijn vrij overvloedig, bijvoorbeeld een veel voorkomende bacterie, zoals Escherichia coli, kan eigenaar zijn van maximaal 15.000 ribosomen.
Je kunt twee eenheden onderscheiden die het ribosoom vormen: een major en een minor. De prokaryotische lijn wordt gekenmerkt door het presenteren van 70S-ribosomen, samengesteld uit de grote 50S-subeenheid en de kleine 30S-subeenheid. Omgekeerd zijn ze in eukaryoten samengesteld uit een grote 60S-subeenheid en een kleine 40S-subeenheid.
In prokaryoten zijn ribosomen verspreid in het cytoplasma. Terwijl ze zich in eukaryoten bevinden, zijn ze verankerd aan membranen, zoals in het ruwe endoplasmatisch reticulum.
cytoplasma
Het cytoplasma in prokaryote organismen vertoont een hoofdzakelijk korrelig uiterlijk, dankzij de aanwezigheid van ribosomen. In prokaryoten komt DNA-synthese voor in het cytoplasma.
Aanwezigheid van celwand
Zowel prokaryote als eukaryotische organismen worden van hun externe omgeving gescheiden door een dubbel biologisch membraan van lipidatuur. De celwand is echter een structuur die de cel omringt en die alleen aanwezig is in de prokaryotische lijn, in planten en in schimmels.
Deze muur is stijf en de meest intuïtieve algemene functie is om de cel te beschermen tegen omgevingsstress en mogelijke osmotische veranderingen. Op het niveau van samenstelling is deze muur echter totaal verschillend in deze drie groepen.
De wand van bacteriën is samengesteld uit een verbinding genaamd peptidoglucan, waardoor twee structurele blokken worden gevormd die zijn verbonden door bindingen van het type β-1,4: N-acetyl-glucosamine en N-acetylmuramic acid.
In planten en schimmels - beide eukaryoten - varieert de samenstelling van de muur ook. In de eerste groep zit cellulose, een polymeer gevormd door herhaalde eenheden glucosesuiker, terwijl schimmels muren van chitine en andere elementen bevatten zoals glycoproteïnen en glucanen. Merk op dat niet alle schimmels een celwand hebben.
DNA
Het genetisch materiaal tussen eukaryoten en prokaryoten varieert niet alleen in de manier waarop het wordt samengeperst, maar ook in de structuur en hoeveelheid ervan..
Prokaryoten worden gekenmerkt door lage hoeveelheden DNA, variërend van 600.000 basenparen tot 8 miljoen. Dat wil zeggen, ze kunnen coderen van 500 tot een paar duizend eiwitten.
Introns (DNA-sequenties die niet coderen voor eiwitten en genen verstoren) zijn aanwezig in eukaryoten en niet in prokaryoten.
De horizontale overdracht van genen is een significant proces in prokaryoten, terwijl het bij eukaryoten praktisch afwezig is.
Celdelingsprocessen
In beide groepen wordt het celvolume groter totdat het voldoende groot is. De eukaryoten voeren de deling uit door een complex proces van mitose, wat resulteert in twee dochtercellen van vergelijkbare grootte.
De functie van mitose is om na elke celdeling een passend aantal chromosomen te garanderen.
Een uitzondering op dit proces is de celdeling van gisten, in het bijzonder van het geslacht Saccharomyces, waar de scheiding leidt tot het genereren van een dochtercel van kleinere omvang, omdat het wordt gevormd door middel van een "uitsteeksel".
Prokaryotische cellen leiden niet tot celdeling als gevolg van mitose - een intrinsiek gevolg van het ontbreken van een kern. In deze organismen vindt splitsing plaats door binaire deling. Dus de cel groeit en verdeelt zich in twee gelijke delen.
Er zijn bepaalde elementen die deelnemen aan celdeling in eukaryoten, zoals centromeren. In het geval van prokaryoten zijn er geen analogen en slechts een paar soorten bacteriën bezitten microtubuli. Reproductie van het seksuele type is gebruikelijk in eukaryoten en komt soms voor in prokaryoten.
cytoskelet
Eukaryoten hebben een zeer complexe organisatie op het niveau van het cytoskelet. Dit systeem bestaat uit drie soorten filamenten ingedeeld op hun diameter in microfilamenten, intermediaire filamenten en microtubuli. Bovendien zijn er eiwitten met motorische eigenschappen geassocieerd met dit systeem.
De eukaryoten presenteren een reeks verlengingen die de cel in zijn omgeving laten bewegen. Dit zijn de flagella, waarvan de vorm lijkt op een zweep en de beweging verschilt in eukaryoten en prokaryoten. De trilharen zijn korter en meestal in hoge aantallen aanwezig.
referenties
- Birge, E. A. (2013). Bacteriële en bacteriofaag genetica. Springer Science & Business Media.
- Campbell, M. K., & Farrell, S. O. (2011). biochemie.
- Cooper, G. M., & Hausman, R. E. (2000). De cel: moleculaire benadering. Sinauer Associates.
- Curtis, H., & Barnes, N. S. (1994). Uitnodiging voor biologie. Macmillan.
- Hickman, C.P., Roberts, L.S., Larson, A., Ober, W.C., & Garrison, C. (2001). Geïntegreerde principes van zoölogie. McGraw-Hill.
- Karp, G. (2009). Cel- en moleculaire biologie: concepten en experimenten. John Wiley & Sons.
- Pontón, J. (2008). De celwand van schimmels en het werkingsmechanisme van anidulafungine. Rev Iberoam Micol, 25, 78-82.
- Vellai, T., & Vida, G. (1999). De oorsprong van eukaryoten: het verschil tussen prokaryote en eukaryote cellen. Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences, 266(1428), 1571-1577.
- Voet, D., & Voet, J.G. (2006). biochemie. Ed. Panamericana Medical.
- Weeks, B. (2012). Alcamo's Microbes and Society. Jones & Bartlett Publishers.