ТИПЫ КЛЕТОК: ПРОКАРИОТИЧЕСКИЕ КЛЕТКИ, ЭУКАРИОТИЧЕСКИЕ КЛЕТКИ. - БИОЛОГИЯ - 2025

Два типа клеток составляют все живые организмы, которые мы можем идентифицировать в природе; они известны как прокариоты и эукариоты. Первые типичны для некоторых микроорганизмов, а вторые образуют многоклеточные организмы, столь же сложные, как растения и животные.

Клетки представляют собой основную базовую единицу жизни, известную более или менее с 1840 года. Говорят, что они являются «основными единицами», поскольку внутри каждой из них происходят те же процессы, которые мы распознаем в «высших» или высших организмах. сложный.

Схема двух типов клеток в природе: эукариот и прокариот. Показаны основные части, демонстрирующие различия между ними (Источник: автор не указан в машиночитаемом формате. Предполагается, что Mortadelo2005 (на основании заявлений об авторских правах). Через Wikimedia Commons)

Таким образом, клетка - это самое маленькое живое существо, которое может питаться, метаболизировать, расти и воспроизводиться, оставляя потомство (клетка может происходить только из другой уже существующей клетки).

Размер ячеек может сильно различаться. Если мы рассмотрим размер небольшой бактерии, которая может измерять чуть более 100 микрон, и сравним его с размером нейрона взрослого человека, который может измерять до 1 метра, мы обнаружим разницу примерно в 6 порядков.

Однако, поскольку процессы, которые происходят в них, схожи, разные типы клеток имеют много общих характеристик. Например, все они окружены мембраной, которая отделяет их от окружающей среды и позволяет веществам избирательно проходить с одной стороны на другую.

Пространство, окруженное этой мембраной, содержит своего рода жидкость или жидкость, называемую цитозолем, в которой находятся внутриклеточные компоненты, которые делают возможными метаболизм и размножение, если назвать несколько процессов.

Цитозоль всех клеток содержит (отделенный внутренними мембранами или нет) наследственный материал, состоящий из нуклеиновых кислот; большое количество структурных белков и с ферментативной активностью; ионы, углеводы и другие молекулы различной химической природы.

Некоторые клетки имеют клеточную стенку, которая покрывает их плазматическую мембрану и придает им определенную жесткость, поддержку, а также механическую и химическую стойкость. Кроме того, как прокариотические, так и эукариотические организмы могут иметь такие структуры, как реснички и жгутики, которые служат множеству целей.

Прокариотические клетки

Прокариотические клетки - относительно простые клетки. Его название происходит от греческого «про», что означает «до», и «карион», что означает ядро, и это используется для обозначения организмов с первичным или «примитивным» ядром, у которых отсутствует мембранное ядро.

Прокариотические организмы - это бактерии и археи. Бактерии представляют собой одну из наиболее важных групп живых существ с экологической и практической точки зрения (антропоцентрически говоря), а также с точки зрения их численности (количества особей).

Схема «средней» прокариотической клетки (Источник: Мариана Руис Вильярреал (LadyofHats). Испанские лейблы Алехандро Порто. Via Wikimedia Commons)

Археи, изобилующие бактериями, обитают в негостеприимных и враждебных местах, таких как рассолы, вулканические источники или сильно кислые и горячие места.

Между архей и бактериями существует много различий, но ниже будут упомянуты только наиболее отличительные характеристики бактерий, поскольку они являются наиболее известной группой.

- Характеристики

Прокариоты имеют очень разные размеры и формы, которые в основном зависят от рассматриваемых видов и образа жизни. Бактерии, например, морфологически делятся на кокки и бациллы.

Кокки имеют почти сферическую форму и могут соединяться друг с другом, образуя клеточные агрегаты (похожие на гроздь винограда), характерные для некоторых видов.

Бациллы имеют палочковидную форму, но их ширина и длина сильно различаются; Они также могут быть связаны друг с другом, образуя цепочки, похожие на «нить» чоризо.

Salmonella typhimurium (красный), проникающая в клетки человека. Автор: Rocky Mountain Laboratories, NIAID, NIH Правительство США (файл: SalmonellaNIAID.jpg), через Wikimedia Commons

Прокариотические клетки имеют большое количество структур, которые отвечают за выполнение всех их жизненно важных процессов. Одна из характеристик, которая отличает бактерию от любой эукариотической клетки, - это отсутствие внутренних мембранных структур.

Другими словами, у бактерий отсутствуют цитозольные органеллы, подобные тем, которые обнаружены у эукариот (митохондрии, ядро, эндоплазматический ретикулум и т. Д.).

- Части прокариотической клетки

Бактерия; прокариотическая клетка, одноклеточные организмы

Части, которые можно различить у большинства прокариот, - это плазматическая мембрана, рибосомы, тельца включения, нуклеоидная область, периплазматическое пространство, клеточная стенка, капсула, фимбрии, а также пили и жгутики.

Плазма или клеточная мембрана

Мембрана, покрывающая бактериальные клетки, выполняет различные функции в качестве интерфейса между ними и окружающей их средой. Он состоит из липидов, расположенных в виде бислоя, и некоторых связанных белков, которые вместе образуют структуру толщиной не более 10 нм.

Грани бислоя, которые «обращены» «внутрь» и «наружу» из клеток, содержат гидрофильную часть липидов, в то время как их внутренняя часть очень гидрофобна. Ассоциированные белки могут быть интегральными или периферическими, в зависимости от химической природы их ассоциации.

Прокариоты не имеют внутренних мембранных структур, однако их плазматические мембраны могут образовывать инвагинации или выступающие складки внутри них, и они выполняют разные функции.

цитоплазма

Цитоплазма - это пространство между клеточной мембраной и ядром; содержит цитозоль. Она очень похожа на цитоплазму эукариотических клеток.

Цитозоль

Плазматическая мембрана содержит жидкое вещество, известное как цитозоль. В этой жидкости нет цитоскелетных белков или мембранных органелл, но можно выделить «области» с определенными функциями и конкретными компонентами.

Хорошим примером некоторых «структур», связанных с цитозолем бактерий, являются тельца включения, которые представляют собой гранулы, состоящие из органического или неорганического материала, встроенные в цитозольный матрикс.

Рибосомы и молекулярные шапероны

В цитозоле прокариотической клетки можно увидеть большое количество частиц (иногда связанных с плазматической мембраной), которые отвечают за синтез клеточных белков; Они известны как рибосомы и также встречаются в эукариотических клетках, хотя в последних они больше.

В тесной связи с рибосомами существуют также белки, называемые молекулярными шаперонами, которые отвечают за сотрудничество с фолдингом белков, синтезируемых рибосомами.

Нуклеоид

Прокариотические клетки обычно содержат молекулу ДНК, которая составляет двухцепочечную кольцевую хромосому. Эта хромосома не заключена в ядро, ограниченное мембраной, а скорее упакована в определенную область цитозоля.

Эта область известна как нуклеоидная или ядерная область. Это тот, который содержит всю генетическую информацию, определяющую характеристики бактерии, и тот, который воспроизводится во время деления клетки.

Клеточная стенка бактерий

У всех бактерий есть клеточная стенка, окружающая плазматическую мембрану. Эта структура очень важна для выживания прокариот, поскольку она придает им определенную устойчивость против осмотического лизиса.

В зависимости от характеристик клеточной стенки были выделены две большие группы бактерий: грамположительные и грамотрицательные.

Клеточная стенка грамположительных бактерий состоит из гомогенного слоя пептидогликана (N-ацетилглюкозамина и N-ацетилмурамовой кислоты), который окружает плазматическую мембрану.

Грамотрицательные бактерии также имеют клеточную стенку пептидогликана на плазматической мембране, но также имеют дополнительную внешнюю мембрану, которая их окружает.

Пространство между клеточной стенкой и плазматической мембраной обоих типов бактерий называется периплазматическим пространством, где размещается большое количество ферментов и других белков, выполняющих важные функции.

Некоторые бактерии, помимо клеточной стенки, содержат слой полисахаридов и гликопротеинов, которые защищают от высыхания или атаки патогенов, таких как бактериофаги; он также работает в процессах клеточной адгезии.

Плазмиды

Плазмиды - это кольцевые структуры ДНК. Они носители генов, не участвующих в воспроизводстве.

Капсула

Он содержится в некоторых бактериальных клетках и помогает удерживать влагу, помогает клетке прилипать к поверхностям и питательным веществам. Это дополнительное внешнее покрытие, которое защищает клетку, когда она поглощается другими организмами.

Пили

Прокариотические клетки также имеют внешние структуры, известные как «пили», которые представляют собой своего рода «волоски» на поверхности этих клеток и часто играют важную роль в обмене генетической информацией между бактериями.

Генетический материал (ДНК и РНК)

Прокариотические клетки имеют большое количество генетического материала в виде ДНК и РНК. Поскольку у прокариотических клеток отсутствует ядро, цитоплазма содержит единственную большую кольцевую цепь ДНК, которая содержит большинство генов, необходимых для роста, воспроизводства и выживания клеток.

Эукариотические клетки

Пример эукариотической клетки (клетки животного) и ее частей (Источник: Алехандро Порто через Wikimedia Commons)

Эукариотические клетки составляют большинство организмов, которые мы видим в природе. Эукариоты - это дрожжи и другие одноклеточные грибы, гигантские деревья, такие как секвойи, и величественные млекопитающие, такие как синие киты.

По сравнению с прокариотическими клетками, эукариотические клетки значительно крупнее и сложнее, поскольку они имеют большое количество внутренних органелл и сложных мембранных систем, встроенных в их цитозоль.

Слово «эукариот» происходит от греческого «eu», что означает «истинный», и «karyon», что означает ядро, и используется для обозначения клеток, которые имеют «истинное ядро», ограниченное мембраной.

- Характеристики

Животные, растения, грибы и некоторые одноклеточные организмы, такие как амебы и дрожжи, состоят из эукариотических клеток.

При своих различиях клетки, из которых состоят эти организмы, имеют сложную внутреннюю организацию: у них есть перепончатое ядро ​​и большое разнообразие внутренних органелл, отдельных мембран.

- Части эукариотической клетки

цитоплазма

Он расположен между плазматической мембраной и ядром, внутри него находятся органеллы и цитоскелет. Пространства, содержащиеся в мембранах органелл, составляют внутриклеточные микрокомпартменты.

Плазматическая мембрана

Ядро эукариотической клетки

Ядро - наиболее заметная и характерная внутриклеточная органелла эукариотической клетки. Это «контейнер», в котором генетический материал (нуклеиновые кислоты) заключен в тесной связи с белками, называемыми «гистонами», которые образуют эукариотические хромосомы.

Эта органелла ограничена ядерной оболочкой, которая соответствует паре концентрических мембран, которые отделяют ядерные компоненты от остальной части цитозоля и которая выполняет важные функции с точки зрения экспрессии генов.

Митохондрии

Митохондрии

Цитозоль эукариотической клетки также имеет другие очень важные мембранные органеллы, отвечающие за выработку энергии, которая может быть использована клеткой: митохондрии.

Благодаря этим органеллам живые организмы могут жить в присутствии кислорода.

Митохондрии представляют собой «палочковидные» структуры, похожие на бактерии (обратитесь к теории эндосимбиотиков), у них есть собственный геном, поэтому они реплицируются почти независимо от клетки, в которой они находятся, и у них есть две мембраны: одна сильно сложенная внутренняя и внешняя. , которая обращена к цитозолю.

Между митохондриями, цитозолем и некоторыми мембранными органеллами эукариотических клеток происходит постоянный обмен метаболитами и информацией, которые необходимы для функционирования клетки.

Рибосомы

Они являются важными структурами для синтеза белка. Они состоят из рибосомной РНК и белков. Рибосомы служат для производства белков.

Хлоропласты

Хлоропласт

У растений, водорослей и цианобактерий, помимо митохондрий, есть органеллы (пластиды), специализирующиеся на фотосинтезе. Они содержат многочисленные инвагинации и внутренние перепончатые отростки, богатые специфическими пигментами и ферментами.

Грубая эндоплазматическая сеть (RER)

Это область ретикулума, которая имеет рибосомы, связанные с мембраной органелл. В нем модифицируются и синтезируются белки. Его основная функция - производство белков, которые действуют вне клетки или внутри пузырька.

Гладкая эндоплазматическая сеть (REL)

В этой области ретикулума нет рибосом, поэтому ее гладкий вид отвечает за синтез липидов и стероидов.

Комплекс Гольджи или аппарат

Комплекс Гольджи определяется как «стопка сплющенных мешочков», покрытых мембраной. Это один из сайтов модификации белков, синтезируемых в эндоплазматическом ретикулуме, и он отвечает за их распределение в других областях клетки и за ее пределами.

Эндосомы

Эндосомы можно описать как компартменты, ограниченные мембраной, которая является частью механизмов эндоцитоза. Основная функция - это классификация белков, которые проходят через везикулы и направляются в их конечные пункты назначения, которыми могут быть различные клеточные компартменты.

Лизосомы

Лизосомы - это маленькие органеллы, которые отвечают за внутриклеточное переваривание «устаревших» белков, выделяя питательные соединения в цитозоль.

Перосиксомы

Пероксисомы, с другой стороны, в первую очередь ответственны за разложение активных форм кислорода, а также участвуют в окислении жирных кислот.

У некоторых паразитических микроорганизмов есть модифицированные и специализированные пероксисомы для катаболизма глюкозы, поэтому они известны как гликосомы.

Вакуоли

Клетки растений обычно имеют вакуоли, которые представляют собой большие органеллы, имеющие большое значение для роста и развития растений, поскольку они занимают более 80% общего объема клеток, содержат воду и имеют известную эндомембранную систему. как тонпласт.

цитоскелета

Другой аспект, который отличает эукариотические клетки от прокариот, - это наличие сети внутренних нитчатых белков, которые образуют своего рода каркас в цитозоле.

Этот «каркас» способствует не только механической стабильности клеток, но также выполняет важные функции для внутриклеточной коммуникации, внутреннего транспорта и клеточных движений.

Микротрубочки

Он входит в состав элементов цитоскелета вместе с нитями. Они могут удлиняться и укорачиваться, что называется динамической нестабильностью.

- Реснички и жгутики

Как и в случае с бактериями, многие эукариотические, животные и растительные клетки имеют внешние структуры, состоящие из микротрубочек, которые функционируют, в частности, при передвижении и движении.

Жгутики представляют собой структуры длиной до 1 мм, а реснички - от 2 до 10 мкм. Эти структуры изобилуют микроорганизмами и небольшими многоклеточными организмами.

У животных и растений также есть клетки с ресничками и жгутиками. Так обстоит дело со жгутиками сперматозоидов и ресничками, которые выстилают поверхности клеток, составляющих внутренний эпителий некоторых органов.

Центриоли

Центриоли представляют собой полые цилиндрические структуры, состоящие из микротрубочек. Его производные образуют базальные тельца ресничек и появляются только в клетках животного типа.

Filaments

Их можно разделить на актиновые филаменты и промежуточные филаменты. Клетки актина представляют собой гибкие нити молекул актина, а промежуточные соединения представляют собой веревочные волокна, которые образуются из различных белков.

Протеасомы

Это белковые комплексы, которые ферментативно разрушают поврежденные белки.

Ссылки

1. Альбертс, Б., Деннис, Б., Хопкин, К., Джонсон, А., Льюис, Дж., Рафф, М., … Уолтер, П. (2004). Эссенциальная клеточная биология. Абингдон: Garland Science, Taylor & Francis Group.
2. Энгер Э., Росс Ф. и Бейли Д. (2009). Концепции в биологии (13-е изд.). McGraw-Hill.
3. Лодиш, Х., Берк, А., Кайзер, Калифорния, Кригер, М., Бретчер, А., Плоег, Х., … Мартин, К. (2003). Молекулярная клеточная биология (5-е изд.). Фриман, WH & Company.
4. Меши, Т., и Ивабучи, М. (1995). Факторы транскрипции растений. Физиология растительной клетки, 36 (8), 1405–1420.
5. Прескотт Л., Харли Дж. И Кляйн Д. (2002). Микробиология (5-е изд.). Компании McGraw-Hill.
6. Соломон, Э., Берг, Л., и Мартин, Д. (1999). Биология (5-е изд.). Филадельфия, Пенсильвания: издательство Saunders College.
7. Тайз, Л., и Зейгер, Э. (2010). Физиология растений (5-е изд.). Сандерленд, Массачусетс: Sinauer Associates Inc.