TYPY KOMÓREK: KOMÓRKI PROKARIOTYCZNE, KOMÓRKI EUKARIOTYCZNE - BIOLOGIA - 2025

Dwa rodzaje komórek tworzą wszystkie żywe organizmy, które możemy zidentyfikować w naturze; są one znane jako prokarionty i eukarionty. Te pierwsze są typowe dla niektórych mikroorganizmów, podczas gdy te drugie tworzą organizmy wielokomórkowe tak złożone jak rośliny i zwierzęta.

Komórki stanowią podstawową jednostkę życia, znaną mniej więcej od 1840 roku. Mówi się, że są to „jednostki podstawowe”, ponieważ w każdej z nich zachodzą te same procesy, które rozpoznajemy w organizmach „wyższych” lub wyższych. złożony.

Schemat dwóch typów komórek w przyrodzie: eukariontów i prokariotów. Główne części są pokazane, pokazując różnice między nimi (Źródło: nie podano autora do odczytu maszynowego. Założono Mortadelo2005 (na podstawie roszczeń dotyczących praw autorskich). Via Wikimedia Commons)

Tak więc komórka jest najmniejszą żywą istotą, która może żywić się, metabolizować, rosnąć i rozmnażać się, pozostawiając potomstwo (komórka może pochodzić tylko z innej istniejącej wcześniej komórki).

Rozmiar komórek może się znacznie różnić. Jeśli weźmiemy pod uwagę wielkość małej bakterii, która może mierzyć nieco ponad 100 mikronów, i porównamy ją z neuronem dorosłego człowieka, który może mierzyć do 1 metra, znajdziemy różnicę około 6 rzędów wielkości.

Ponieważ jednak zachodzące w nich procesy są podobne, różne typy komórek mają wiele wspólnych cech. Na przykład wszystkie są otoczone membraną, która oddziela je od otaczającego ich środowiska i umożliwia selektywne przechodzenie substancji z jednej strony na drugą.

Przestrzeń otoczona tą membraną zawiera rodzaj cieczy lub płynu zwanego cytosolem, w którym znajdują się wewnątrzkomórkowe składniki, które umożliwiają metabolizm i rozmnażanie, by wymienić tylko kilka procesów.

Cytosol wszystkich komórek zawiera (oddzielony wewnętrznymi błonami lub nie) materiał dziedziczny złożony z kwasów nukleinowych; duża ilość białek strukturalnych i aktywność enzymatyczna; jony, węglowodany i inne cząsteczki o różnym charakterze chemicznym.

Niektóre komórki mają ścianę komórkową, która pokrywa ich błonę plazmatyczną, co zapewnia im pewną sztywność, wsparcie oraz odporność mechaniczną i chemiczną. Ponadto zarówno organizmy prokariotyczne, jak i eukariotyczne mogą mieć struktury, takie jak rzęski i wici, które służą wielu celom.

Komórki prokariotyczne

Komórki prokariotyczne to stosunkowo proste komórki. Jego nazwa pochodzi od greckiego „pro”, co oznacza przed, oraz „karyon”, co oznacza jądro, i jest używane do określenia organizmów z pierwotnym lub „prymitywnym” jądrem, które nie posiada jądra błoniastego.

Organizmy prokariotyczne to bakterie i archeony. Bakterie stanowią jedną z najważniejszych grup istot żywych z ekologicznego i praktycznego punktu widzenia (mówiąc antropocentrycznie), a także pod względem liczebności (liczby osobników).

Schemat «przeciętnej» komórki prokariotycznej (źródło: Mariana Ruiz Villarreal (LadyofHats). Hiszpańskie etykiety Alejandro Porto. Via Wikimedia Commons)

Archaea, bogate w bakterie, zamieszkują niegościnne i nieprzyjazne miejsca, takie jak solanki, źródła wulkaniczne lub miejsca silnie kwaśne i gorące.

Istnieje wiele różnic między archeonami a bakteriami, ale poniżej zostaną wymienione tylko najbardziej charakterystyczne cechy bakterii, ponieważ są one najlepiej znaną grupą.

- Charakterystyka

Prokariota mają bardzo zmienne rozmiary i kształty, które zasadniczo zależą od gatunku i rozważanego sposobu życia. Na przykład bakterie rozróżnia się morfologicznie na ziarniaki i pałeczki.

Cocci mają prawie kuliste kształty i mogą łączyć się ze sobą, tworząc skupiska komórek (podobne do kiści winogron), które są charakterystyczne dla niektórych gatunków.

Pałeczki mają kształt pręcika, ale ich szerokość i długość są bardzo zmienne; Można je również łączyć ze sobą, tworząc łańcuchy podobne do „struny” chorizo.

Salmonella typhimurium (czerwona) atakuje ludzkie komórki. Autor: Rocky Mountain Laboratories, NIAID, NIH By US gov (plik: SalmonellaNIAID.jpg), za Wikimedia Commons

Komórki prokariotyczne mają dużą liczbę struktur, które są odpowiedzialne za przeprowadzanie wszystkich procesów życiowych. Jedną z cech odróżniających bakterię od dowolnej komórki eukariotycznej jest brak wewnętrznych struktur błoniastych.

Innymi słowy, bakterie nie posiadają organelli cytozolowych, takich jak te występujące u eukariotów (mitochondria, jądro, retikulum endoplazmatyczne itp.).

- Części komórki prokariotycznej

Bakteria; komórka prokariotyczna, organizmy jednokomórkowe

Części, które można rozróżnić u większości prokariotów, to błona plazmatyczna, rybosomy, ciałka inkluzyjne, region nukleoidowy, przestrzeń peryplazmatyczna, ściana komórkowa, torebka, fimbrie oraz pilusy i wici.

Osocze lub błona komórkowa

Błona pokrywająca komórki bakteryjne pełni różne funkcje jako interfejs między nimi a ich otoczeniem. Składa się z lipidów ułożonych w formie dwuwarstwy i niektórych powiązanych z nimi białek, które razem tworzą strukturę o grubości nie większej niż 10 nm.

Powierzchnie dwuwarstwy, które są „skierowane” do wewnątrz i na zewnątrz komórek, zawierają hydrofilową część lipidów, podczas gdy ich wnętrze jest wysoce hydrofobowe. Skojarzone białka mogą być integralne lub obwodowe, w zależności od chemicznego charakteru ich połączenia.

Prokarioty nie mają wewnętrznych struktur błoniastych, jednak ich błony plazmatyczne mogą tworzyć wgłębienia lub wydatne fałdy we wnętrzu, które pełnią różne funkcje.

Cytoplazma

Cytoplazma to przestrzeń między błoną komórkową a jądrem; zawiera cytozol. Jest dość podobny do cytoplazmy komórek eukariotycznych.

Cytosol

Błona plazmatyczna otacza płynną substancję zwaną cytozolem. W płynie tym nie ma białek cytoszkieletu ani organelli błoniastych, ale można wyróżnić „regiony” o określonych funkcjach i określonych składnikach.

Dobrym przykładem niektórych „struktur” związanych z cytozolem bakterii są ciałka inkluzyjne, które są ziarnkami złożonymi z materiału organicznego lub nieorganicznego osadzonego w macierzy cytozolowej.

Rybosomy i chaperony molekularne

W cytozolu komórki prokariotycznej można zobaczyć dużą liczbę cząstek (czasami związanych z błoną plazmatyczną), które są odpowiedzialne za syntezę białek komórkowych; Są one znane jako rybosomy i znajdują się również w komórkach eukariotycznych, chociaż w tych ostatnich są większe.

W ścisłym związku z rybosomami istnieją również białka zwane molekularnymi chaperonami, odpowiedzialne za współpracę przy fałdowaniu białek syntetyzowanych przez rybosomy.

Nukleoid

Komórki prokariotyczne zwykle posiadają cząsteczkę DNA, która tworzy dwuniciowy chromosom kolisty. Chromosom ten nie jest zamknięty w jądrze otoczonym błoną, ale jest upakowany w określonym regionie cytozolu.

Ten region jest znany jako region nukleoidowy lub jądrowy. To ta, która zawiera wszystkie informacje genetyczne określające cechy bakterii i ta, która replikuje się w czasie podziału komórki.

Ściana komórkowa bakterii

Wszystkie bakterie mają ścianę komórkową otaczającą błonę plazmatyczną. Ta struktura jest bardzo ważna dla przeżycia prokariotów, ponieważ zapewnia im pewną odporność na lizę osmotyczną.

W zależności od właściwości ściany komórkowej wyróżniono dwie duże grupy bakterii: Gram-dodatnie i Gram-ujemne.

Ściana komórkowa bakterii Gram-dodatnich składa się z jednorodnej warstwy peptydoglikanu (N-acetyloglukozaminy i kwasu N-acetylomuraminowego) otaczającej błonę plazmatyczną.

Bakterie Gram-ujemne mają również ścianę komórkową peptydoglikanu na błonie komórkowej, ale mają również dodatkową błonę zewnętrzną, która je otacza.

Przestrzeń między ścianą komórkową a błoną plazmatyczną obu typów bakterii nazywana jest przestrzenią peryplazmatyczną, w której znajduje się duża liczba enzymów i innych białek o ważnych funkcjach.

Niektóre bakterie, oprócz ściany komórkowej, zawierają warstwę polisacharydów i glikoprotein, które chronią przed wysuszeniem lub atakiem patogenów, takich jak bakteriofagi; działa również w procesach adhezji komórek.

Plazmidy

Plazmidy to okrągłe struktury DNA. Są nosicielami genów, które nie biorą udziału w rozmnażaniu.

Kapsuła

Występuje w niektórych komórkach bakteryjnych i pomaga zatrzymać wilgoć, pomaga komórce przylegać do powierzchni i składników odżywczych. Jest to dodatkowa zewnętrzna powłoka, która chroni komórkę, gdy zostanie wchłonięta przez inne organizmy.

Pili

Komórki prokariotyczne mają również zewnętrzne struktury zwane „pilami”, które są rodzajem „włosków” na powierzchni tych komórek i które często odgrywają ważną rolę w wymianie informacji genetycznej między bakteriami.

Materiał genetyczny (DNA i RNA)

Komórki prokariotyczne mają duże ilości materiału genetycznego w postaci DNA i RNA. Ponieważ komórki prokariotyczne nie posiadają jądra, cytoplazma zawiera jedyną dużą kolistą nić DNA, która zawiera większość genów niezbędnych do wzrostu, rozmnażania i przeżycia komórek.

Komórki eukariotyczne

Przykład komórki eukariotycznej (komórki zwierzęcej) i jej części (źródło: Alejandro Porto via Wikimedia Commons)

Komórki eukariotyczne stanowią większość organizmów, które widzimy w naturze. Eukarionty to drożdże i inne jednokomórkowe grzyby, gigantyczne drzewa, takie jak sekwoje, i majestatyczne ssaki, takie jak płetwal błękitny.

W porównaniu z komórkami prokariotycznymi komórki eukariotyczne są znacznie większe i bardziej złożone, ponieważ zawierają dużą liczbę organelli wewnętrznych i złożone układy błoniaste osadzone w cytozolu.

Słowo „eukariot” pochodzi od greckiego „eu”, co oznacza prawdę i „karyon”, co oznacza jądro komórkowe i jest używane do nazywania komórek posiadających „prawdziwe jądro”, ograniczone błoną.

- Charakterystyka

Zwierzęta, rośliny, grzyby i niektóre organizmy jednokomórkowe, takie jak ameby i drożdże, składają się z komórek eukariotycznych.

Dzięki swoim różnicom komórki tworzące te organizmy mają złożoną organizację wewnętrzną: mają błoniaste jądro i dużą różnorodność organelli wewnętrznych, oddzielne błony.

- Części komórki eukariotycznej

Cytoplazma

Znajduje się między błoną plazmatyczną a jądrem, wewnątrz niej znajdują się organelle i cytoszkielet. Przestrzenie zawarte w błonach organelli stanowią wewnątrzkomórkowe mikroprzedziały.

Błona plazmowa

Jądro komórki eukariotycznej

Jądro jest najbardziej widocznym i charakterystycznym wewnątrzkomórkowym organellem komórki eukariotycznej. Jest to „pojemnik”, w którym materiał genetyczny (kwasy nukleinowe) jest zamknięty w ścisłym związku z białkami zwanymi „histonami”, które tworzą chromosomy eukariotyczne.

Organellą tę wyznacza otoczka jądrowa, która odpowiada parze koncentrycznych błon oddzielających składniki jądra od reszty cytozolu i która pełni ważne funkcje z punktu widzenia ekspresji genów.

Mitochondria

Mitochondria

Cytosol komórki eukariotycznej ma również inne bardzo ważne organelle błoniaste, odpowiedzialne za wytwarzanie energii, którą może wykorzystać komórka: mitochondria.

Dzięki tym organellom organizmy żywe mają zdolność życia w obecności tlenu.

Mitochondria są strukturami „pręcikowymi”, podobnymi do bakterii (patrz teoria endosymbiotyczna), mają swój własny genom, więc replikują się prawie niezależnie od komórki, która je kryje i mają dwie błony, jedną mocno pofałdowaną wewnętrzną i zewnętrzną. , który jest skierowany w stronę cytozolu.

Stała wymiana metabolitów i informacji zachodzi między mitochondriami, cytozolem i niektórymi błoniastymi organellami komórek eukariotycznych, które są niezbędne do funkcjonowania komórki.

Rybosomy

Są niezbędnymi strukturami do syntezy białek. Składają się z rybosomalnego RNA i białek. Rybosomy służą do produkcji białek.

Chloroplasty

Chloroplast

Rośliny, algi i cyjanobakterie oprócz mitochondriów posiadają organelle (plastydy) specjalizujące się w fotosyntezie. Obejmują one liczne wgłębienia i wewnętrzne wyrostki błoniaste, które są bogate w określone pigmenty i enzymy.

Retikulum endoplazmatyczne szorstkie (RER)

Jest to obszar retikulum, który ma rybosomy związane z błoną organelli. W nim białka są modyfikowane i syntetyzowane. Jego główną funkcją jest produkcja białek, które działają na zewnątrz komórki lub wewnątrz pęcherzyka.

Retikulum endoplazmatyczne gładkie (REL)

W tym rejonie retikulum nie ma rybosomów, więc jego gładki wygląd odpowiada za syntezę lipidów i steroidów.

Kompleks lub aparat Golgiego

Kompleks Golgiego definiuje się jako „stos spłaszczonych worków” pokrytych membraną. Jest to jedno z miejsc modyfikacji białek syntetyzowanych w retikulum endoplazmatycznym i odpowiada za ich dystrybucję do innych regionów komórki i na zewnątrz.

Endosomy

Endosomy można opisać jako przedziały ograniczone błoną będącą częścią mechanizmów endocytozy. Główną funkcją jest klasyfikacja białek, które są przesyłane przez pęcherzyki i przekazywane do ich ostatecznego miejsca przeznaczenia, czyli do różnych przedziałów komórkowych.

Lizosomy

Lizosomy są małymi organellami i są odpowiedzialne za wewnątrzkomórkowe trawienie „przestarzałych” białek, uwalniając składniki odżywcze do cytozolu.

Perosixomas

Z drugiej strony peroksysomy są głównie odpowiedzialne za degradację reaktywnych form tlenu i biorą również udział w utlenianiu kwasów tłuszczowych.

W niektórych mikroorganizmach pasożytniczych występują zmodyfikowane i wyspecjalizowane peroksysomy do katabolizmu glukozy, dlatego nazywane są glikosomami.

Vacuoles

Komórki roślinne zwykle mają wakuole, które są dużymi organellami o wielkim znaczeniu dla wzrostu i rozwoju roślin, ponieważ zajmują ponad 80% całkowitej objętości komórek, zawierają wodę i mają znany system endomembrany jak toneplast.

Cytoszkielet

Innym aspektem, który odróżnia komórki eukariotyczne od prokariotów, jest obecność sieci wewnętrznych białek nitkowatych, które tworzą rodzaj rusztowania w cytozolu.

To „rusztowanie” przyczynia się nie tylko do mechanicznej stabilności komórek, ale także pełni ważne funkcje w komunikacji wewnątrzkomórkowej, transporcie wewnętrznym i ruchach komórek.

Mikrotubule

Wchodzi w skład elementów cytoszkieletu wraz z włóknami. Mogą się wydłużać i skracać, co jest znane jako dynamiczna niestabilność.

- Rzęski i wici

Podobnie jak w przypadku bakterii, wiele komórek eukariotycznych, zwierzęcych i roślinnych ma zewnętrzne struktury złożone z mikrotubul, które działają szczególnie w lokomocji i ruchu.

Wici to struktury o długości do 1 mm, a rzęski mogą mieć długość od 2 do 10 mikronów. Struktury te są bogate w mikroorganizmy i małe organizmy wielokomórkowe.

U zwierząt i roślin są też komórki z rzęskami i wici. Tak jest w przypadku wici plemników i rzęsek, które wyścielają powierzchnie komórek, które tworzą wewnętrzne nabłonki niektórych narządów.

Centrioles

Centriole to puste w środku struktury w kształcie cylindra, które składają się z mikrotubul. Jego pochodne wytwarzają podstawowe ciała rzęsek i pojawiają się tylko w komórkach zwierzęcych.

Włókna

Można je podzielić na filamenty aktynowe i włókna pośrednie. Komórki aktyny to elastyczne włókna cząsteczek aktyny, a produkty pośrednie to włókna podobne do sznurów, które powstają z różnych białek.

Proteasomy

Są to kompleksy białkowe, które enzymatycznie rozkładają uszkodzone białka.

Bibliografia

1. Alberts, B., Dennis, B., Hopkin, K., Johnson, A., Lewis, J., Raff, M., … Walter, P. (2004). Podstawowa biologia komórki. Abingdon: Garland Science, Taylor & Francis Group.
2. Enger, E., Ross, F. i Bailey, D. (2009). Concepts in Biology (13th ed.). McGraw-Hill.
3. Lodish, H., Berk, A., Kaiser, CA, Krieger, M., Bretscher, A., Ploegh, H., … Martin, K. (2003). Molecular Cell Biology (wyd. 5). Freeman, WH & Company.
4. Meshi, T. i Iwabuchi, M. (1995). Roślinne czynniki transkrypcyjne. Plant Cell Physiology, 36 (8), 1405–1420.
5. Prescott, L., Harley, J. i Klein, D. (2002). Microbiology (5 wyd.). Firmy McGraw-Hill.
6. Solomon, E., Berg, L. i Martin, D. (1999). Biology (5 wyd.). Filadelfia, Pensylwania: Saunders College Publishing.
7. Taiz, L. i Zeiger, E. (2010). Plant Physiology (wyd. 5). Sunderland, Massachusetts: Sinauer Associates Inc.