TYPY BUNIEK: PROKARYOTICKÉ BUNKY, EUKARYOTICKÉ BUNKY - BIOLÓGIE - 2025

Dva typy buniek tvoria všetky živé organizmy, ktoré dokážeme identifikovať v prírode; tieto sú známe ako prokaryoty a eukaryoty. Prvý z nich je typický pre niektoré mikroorganizmy, zatiaľ čo druhý z nich tvorí viacbunkové organizmy také zložité ako rastliny a zvieratá.

Bunky predstavujú základnú základnú jednotku života, ktorá je známa viac-menej od roku 1840. Hovorí sa, že ide o „základné jednotky“, pretože v každej z nich sú rovnaké procesy, aké poznáme vo „vyšších“ alebo vyšších organizmoch. zložitá.

Schéma dvoch typov buniek v prírode: eukaryoty a prokaryoty. Zobrazené sú hlavné časti, ktoré ukazujú rozdiely medzi nimi (Zdroj: Nebol poskytnutý žiadny strojovo čitateľný autor. Predpokladaný Mortadelo2005 (na základe nárokov na autorské práva). Via Wikimedia Commons)

Bunka je teda najmenšou živou bytosťou, ktorá môže živiť, metabolizovať, rásť a reprodukovať sa, pričom zanecháva potomstvo (bunka môže pochádzať iba z inej už existujúcej bunky).

Veľkosť buniek sa môže veľmi líšiť. Ak vezmeme do úvahy veľkosť malej baktérie, ktorá dokáže merať niečo vyše 100 mikrónov, a porovnáme ju s veľkosťou neurónu dospelého človeka, ktorý dokáže zmerať až 1 meter, zistíme rozdiel približne o 6 rádov.

Keďže však procesy, ktoré sa v nich vyskytujú, sú podobné, rôzne typy buniek zdieľajú mnoho charakteristík. Napríklad všetky sú obklopené membránou, ktorá ich oddeľuje od okolitého prostredia a ktorá umožňuje selektívny prechod látok z jednej strany na druhú.

Priestor obklopený touto membránou obsahuje druh kvapaliny alebo tekutiny nazývanej cytosol, v ktorej sú intracelulárne zložky, ktoré umožňujú metabolizmus a reprodukciu, aby sme vymenovali niekoľko procesov.

Cytosol všetkých buniek obsahuje (oddelené vnútornými membránami alebo nie) dedičný materiál zložený z nukleových kyselín; veľké množstvo štrukturálnych proteínov a s enzymatickou aktivitou; ióny, uhľohydráty a iné molekuly rôznej chemickej povahy.

Niektoré bunky majú bunkovú stenu, ktorá zakrýva ich plazmatickú membránu a ktorá im poskytuje určitú tuhosť, podporu a mechanickú a chemickú odolnosť. Okrem toho prokaryotické aj eukaryotické organizmy môžu mať štruktúry, ako je cília a bičíky, ktoré slúžia na rôzne účely.

Prokaryotické bunky

Prokaryotické bunky sú relatívne jednoduché bunky. Jeho názov pochádza z gréckeho slova „pro“, čo znamená predtým, a „karyon“, čo znamená jadro, a to sa používa na označenie organizmov s prvotným alebo „primitívnym“ jadrom, ktoré nemá membránové jadro.

Prokaryotické organizmy sú baktérie a archaea. Baktérie predstavujú jednu z najdôležitejších skupín živých bytostí z ekologického a praktického hľadiska (antropocentricky povedané), ako aj z hľadiska ich hojnosti (počet jedincov).

Schéma «priemernej» prokaryotickej bunky (Zdroj: Mariana Ruiz Villarreal (LadyofHats). Španielske štítky od Alejandra Porto. Via Wikimedia Commons)

Archaea, bohaté na baktérie, obývajú nehostinné a nepriateľské miesta, ako sú soľanky, sopečné pramene alebo vysoko kyslé a horúce miesta.

Existuje veľa rozdielov medzi archaea a baktériami, ale len najvýraznejšie charakteristiky baktérií budú uvedené nižšie, pretože sú najznámejšou skupinou.

- Vlastnosti

Prokaryoty majú veľmi variabilné veľkosti a tvary, ktoré v zásade závisia od druhu a spôsobu uvažovaného života. Napríklad baktérie sa morfologicky rozlišujú na koky a bacily.

Cocci sú takmer sférické tvary a môžu sa navzájom spájať, aby vytvorili bunkové agregáty (podobné strapcom hrozna), ktoré sú charakteristické pre niektoré druhy.

Bacily sú v tvare tyčinky, ale ich šírka a dĺžka sú veľmi variabilné; Môžu byť tiež navzájom spojené, pričom vytvárajú reťazce podobné „reťazci“ chorizo.

Salmonella typhimurium (červená) napádajúca ľudské bunky. Autor: Rocky Mountain Laboratories, NIAID, NIH Vládou USA (Súbor: SalmonellaNIAID.jpg), prostredníctvom Wikimedia Commons

Prokaryotické bunky majú veľké množstvo štruktúr, ktoré sú zodpovedné za vykonávanie všetkých ich životne dôležitých procesov. Jednou z charakteristík, ktorá odlišuje baktériu od akejkoľvek eukaryotickej bunky, je neprítomnosť vnútorných membránových štruktúr.

Inými slovami, baktériám chýbajú cytosolové organely, aké sa nachádzajú v eukaryotoch (mitochondrie, jadro, endoplazmatické retikulum atď.).

- Časti prokaryotickej bunky

Baktéria; prokaryotické bunky, jednobunkové organizmy

Časti, ktoré sa dajú rozlíšiť vo väčšine prokaryotov, sú plazmatická membrána, ribozómy, inklúzne telieska, nukleoidná oblasť, periplazmatický priestor, bunková stena, kapsula, fimbriae a pili a bičíky.

Plazma alebo bunková membrána

Membrána, ktorá pokrýva bakteriálne bunky, vykonáva rôzne funkcie ako rozhranie medzi nimi a ich prostredím. Skladá sa z lipidov usporiadaných vo forme dvojvrstvy a niektorých pridružených proteínov, ktoré spolu tvoria štruktúru nie väčšiu ako 10 nm.

Čelné strany dvojvrstvy, ktoré „čelia“ „v“ a „von“ z buniek obsahujú hydrofilnú časť lipidov, zatiaľ čo ich vnútro je vysoko hydrofóbne. Pridružené proteíny môžu byť integrálne alebo periférne v závislosti od chemickej povahy ich asociácie.

Prokaryoty nemajú vnútorné membránové štruktúry, ich plazmatické membrány však môžu vo svojom vnútri vytvárať invagácie alebo výrazné záhyby a tieto plnia rôzne funkcie.

cytoplazma

Cytoplazma je priestor medzi bunkovou membránou a jadrom; obsahuje cytosol. Je celkom podobný cytoplazme eukaryotických buniek.

cytosol

Plazmatická membrána uzatvára kvapalnú látku známu ako cytosol. V tejto tekutine nie sú žiadne cytoskeletálne proteíny alebo membránové organely, ale je možné rozlišovať „regióny“ s definovanými funkciami a špecifickými zložkami.

Dobrým príkladom niektorých „štruktúr“ spojených s cytosolom baktérií sú inklúzne telieska, ktorými sú granule zložené z organického alebo anorganického materiálu zabudovaného do cytosolickej matrice.

Ribozómy a molekulárne chaperóny

V cytosóle prokaryotických buniek je možné vidieť veľké množstvo častíc (niekedy spojených s plazmatickou membránou), ktoré sú zodpovedné za syntézu bunkových proteínov; Sú známe ako ribozómy a nachádzajú sa tiež v eukaryotických bunkách, hoci v nich sú väčšie.

V úzkom spojení s ribozómami existujú aj proteíny nazývané molekulárne chaperóny, ktoré sú zodpovedné za spoluprácu so skladaním proteínov syntetizovaných ribozómami.

Nukleoid

Prokaryotické bunky normálne obsahujú molekulu DNA, ktorá tvorí dvojvláknový kruhový chromozóm. Tento chromozóm nie je uzavretý v jadre ohraničenom membránou, ale je skôr zabalený do definovanej oblasti cytozolu.

Táto oblasť je známa ako nukleoidná alebo jadrová oblasť. Toto je ten, ktorý obsahuje všetky genetické informácie, ktoré definujú charakteristiky baktérie, a informácie, ktoré sa replikujú v čase delenia buniek.

Bunková stena baktérií

Všetky baktérie majú bunkovú stenu, ktorá obklopuje plazmovú membránu. Táto štruktúra je veľmi dôležitá pre prežitie prokaryot, pretože im poskytuje určitú odolnosť proti osmotickej lýze.

V závislosti od charakteristík bunkovej steny boli rozlíšené dve veľké skupiny baktérií: grampozitívna a grampozitívna.

Bunková stena gram-pozitívnych baktérií je zložená z homogénnej vrstvy peptidoglykánu (N-acetylglukozamínu a kyseliny N-acetylmurámovej), ktorá obklopuje plazmovú membránu.

Gramnegatívne baktérie majú tiež peptidoglykánovú bunkovú stenu na plazmatickej membráne, ale majú aj ďalšiu vonkajšiu membránu, ktorá ich obklopuje.

Priestor medzi bunkovou stenou a plazmatickou membránou oboch typov baktérií sa nazýva periplazmatický priestor, v ktorom sa nachádza veľké množstvo enzýmov a iných proteínov s dôležitými funkciami.

Niektoré baktérie okrem bunkovej steny obsahujú vrstvu polysacharidov a glykoproteínov, ktoré pôsobia na ochranu pred vysušením alebo napadnutím patogénmi, ako sú bakteriofágy; funguje tiež v procesoch bunkovej adhézie.

plazmidy

Plazmidy sú kruhové štruktúry DNA. Sú nosičmi génov, ktoré sa nezúčastňujú reprodukcie.

kapsule

Nachádza sa v niektorých bakteriálnych bunkách a pomáha udržiavať vlhkosť, pomáha bunke priľnúť k povrchom a živinám. Je to ďalší vonkajší povlak, ktorý chráni bunku, keď je absorbovaná inými organizmami.

pili

Prokaryotické bunky majú tiež vonkajšie štruktúry známe ako „pili“, ktoré sú druhom „chĺpkov“ na povrchu týchto buniek a ktoré často hrajú dôležitú úlohu pri výmene genetickej informácie medzi baktériami.

Genetický materiál (DNA a RNA)

Prokaryotické bunky majú veľké množstvo genetického materiálu vo forme DNA a RNA. Pretože prokaryotické bunky nemajú jadro, cytoplazma obsahuje iba veľké kruhové vlákno DNA, ktoré obsahuje väčšinu génov potrebných na bunkový rast, reprodukciu a prežitie.

Eukaryotické bunky

Príklad eukaryotickej bunky (živočíšnej bunky) a jej častí (Zdroj: Alejandro Porto prostredníctvom Wikimedia Commons)

Eukaryotické bunky tvoria väčšinu organizmov, ktoré vidíme v prírode. Eukaryoty sú kvasinky a iné jednobunkové huby, obrie stromy ako sekvoje a majestátne cicavce ako modré veľryby.

V porovnaní s prokaryotickými bunkami sú eukaryotické bunky podstatne väčšie a komplexnejšie, pretože majú vo svojom cytosole zabudované veľké množstvo vnútorných organel a komplexných membránových systémov.

Slovo „eukaryota“ pochádza z gréckeho slova „eu“, čo znamená true a „karyon“, čo znamená jadro a používa sa na pomenovanie buniek, ktoré majú „skutočné jadro“ ohraničené membránou.

- Vlastnosti

Zvieratá, rastliny, huby a niektoré jednobunkové organizmy, ako sú améby a kvasinky, sú tvorené eukaryotickými bunkami.

Bunky tvoriace tieto organizmy majú so svojimi rozdielmi zložitú vnútornú organizáciu: majú membránové jadro a veľkú rozmanitosť vnútorných organel, oddelených membrán.

- Časti eukaryotickej bunky

cytoplazma

Nachádza sa medzi plazmatickou membránou a jadrom, v nej sú organely a cytoskelet. Priestory, ktoré sú obsiahnuté v membránach organel, tvoria vnútrobunkové mikropodniky.

Plazmatická membrána

Jadro eukaryotických buniek

Jadro je najvýznamnejšou a charakteristickou intracelulárnou organelou eukaryotickej bunky. Je to „kontajner“, v ktorom je genetický materiál (nukleové kyseliny) uzavretý v úzkom spojení s proteínmi nazývanými „históny“, ktoré tvoria eukaryotické chromozómy.

Táto organela je ohraničená jadrovým obalom, čo zodpovedá páru koncentrických membrán, ktoré oddeľujú jadrové komponenty od zvyšku cytosolu a ktoré majú dôležité funkcie z hľadiska génovej expresie.

mitochondrie

mitochondrie

Cytosol eukaryotickej bunky má tiež ďalšie veľmi dôležité membránové organely, ktoré sú zodpovedné za vytváranie energie, ktorú môže bunka využiť: mitochondrie.

Vďaka týmto organelám môžu živé organizmy žiť v prítomnosti kyslíka.

Mitochondrie sú „tyčinkovité“ štruktúry podobné baktérii (pozri endosymbiotickú teóriu), majú svoj vlastný genóm, takže sa replikujú takmer nezávisle od bunky, v ktorej sú umiestnené, a majú dve membrány, jednu vysoko zloženú vnútornú a vonkajšiu. , ktorý je oproti cytosolu.

Medzi mitochondriami, cytosolom a niektorými membránovými organelami eukaryotických buniek, ktoré sú nevyhnutné pre fungovanie bunky, dochádza k konštantnej výmene metabolitov a informácií.

ribozómy

Sú nevyhnutnými štruktúrami pre syntézu proteínov. Pozostávajú z ribozomálnej RNA a proteínov. Ribozómy slúžia na výrobu proteínov.

chloroplasty

chloroplast

Rastliny, riasy a cyanobaktérie majú okrem mitochondrií aj organely (plastidy) špecializované na fotosyntézu. Obsahujú početné invagácie a vnútorné membránové procesy, ktoré sú bohaté na špecifické pigmenty a enzýmy.

Drsné endoplazmatické retikulum (RER)

Je to oblasť retikula, ktorá má ribozómy spojené s organelárnou membránou. Pritom sú proteíny modifikované a syntetizované. Jeho hlavnou funkciou je produkcia proteínov, ktoré pôsobia mimo bunky alebo vo vnútri vezikúl.

Hladké endoplazmatické retikulum (REL)

Táto oblasť retikula nemá ribozómy, takže jeho hladký vzhľad je zodpovedný za syntézu lipidov a steroidov.

Golgiho komplex alebo prístroj

Golgiho komplex je definovaný ako „zväzok sploštených vakov“ pokrytých membránou. Je to jedno z modifikačných miest proteínov syntetizovaných v endoplazmatickom retikule a je zodpovedné za ich distribúciu do iných oblastí bunky a do vonkajšieho prostredia.

endozomy

Endozómy možno opísať ako kompartmenty obmedzené membránou, ktorá je súčasťou mechanizmov endocytózy. Hlavnou funkciou je klasifikácia proteínov, ktoré sa odosielajú cez vezikuly a posielajú sa na svoje konečné miesta určenia, čo sú rôzne kompartmenty buniek.

lysozomy

Lyzozómy sú malé organely a sú zodpovedné za intracelulárne trávenie „zastaraných“ proteínov, ktoré uvoľňujú výživné zlúčeniny do cytozolu.

Perosixomas

Peroxizómy sú na druhej strane primárne zodpovedné za degradáciu reaktívnych druhov kyslíka a podieľajú sa aj na oxidácii mastných kyselín.

V niektorých parazitických mikroorganizmoch existujú modifikované a špecializované peroxizómy pre glukózový katabolizmus, a preto sú známe ako glykozómy.

vakuoly

Rastlinné bunky majú obvykle vakuolu, čo sú veľké organely, ktoré majú veľký význam pre rast a vývoj rastlín, pretože zaberajú viac ako 80% celkového objemu buniek, obsahujú vodu a majú známy endomembránový systém. ako toneplast.

cytoskelet

Ďalším aspektom, ktorý odlišuje eukaryotické bunky od prokaryot, je prítomnosť siete vnútorných vláknitých proteínov, ktoré tvoria určitý druh lešenia v cytosóle.

Tento „skafold“ prispieva nielen k mechanickej stabilite buniek, ale má tiež dôležité funkcie pre intracelulárnu komunikáciu, vnútorný transport a pohyb buniek.

mikrotubuly

Je súčasťou prvkov cytoskeletu spolu s vláknami. Môžu sa predĺžiť a skrátiť, čo sa nazýva dynamická nestabilita.

- Cilia a bičíky

Ako to platí pre baktérie, mnoho eukaryotických buniek, zvierat a rastlín má vonkajšie štruktúry zložené z mikrotubulov, ktoré fungujú najmä pri pohybe a pohybe.

Flagella sú štruktúry do 1 mm dlhé, zatiaľ čo cilia môže mať dĺžku 2 až 10 mikrónov. Tieto štruktúry sú bohaté v mikroorganizmoch a v malých mnohobunkových organizmoch.

U zvierat a rastlín sú tiež bunky s biliárou a bičíkom. To je prípad bičíkov spermií a riasiniek, ktoré lemujú bunkové povrchy, ktoré vytvárajú vnútorný epitel niektorých orgánov.

Centrioles

Centrioly sú duté valcové štruktúry, ktoré sú tvorené mikrotubulami. Jeho deriváty generujú základné telieska riasiniek a objavujú sa iba v bunkách živočíšneho typu.

vlákna

Môžu byť klasifikované ako aktínové vlákna a medziproduktové vlákna. Aktínové bunky sú flexibilné vlákna aktínových molekúl a medziprodukty sú lanovité vlákna, ktoré sa tvoria z rôznych proteínov.

Proteazómy

Sú to proteínové komplexy, ktoré enzymaticky degradujú poškodené proteíny.

Referencie

1. Alberts, B., Dennis, B., Hopkin, K., Johnson, A., Lewis, J., Raff, M., … Walter, P. (2004). Esenciálna bunková biológia. Abingdon: Garland Science, Taylor & Francis Group.
2. Enger, E., Ross, F. a Bailey, D. (2009). Concepts in Biology (13. vydanie). McGraw-Hill.
3. Lodish, H., Berk, A., Kaiser, Kalifornia, Krieger, M., Bretscher, A., Ploegh, H., … Martin, K. (2003). Molecular Celí Biology (5. vydanie). Freeman, WH & Company.
4. Meshi, T., & Iwabuchi, M. (1995). Faktory transkripcie rastlín. Plant Cell Physiology, 36 (8), 1405 - 1420.
5. Prescott, L., Harley, J., & Klein, D. (2002). Mikrobiológia (5. vydanie). Spoločnosti McGraw-Hill.
6. Solomon, E., Berg, L. a Martin, D. (1999). Biológia (5. vydanie). Philadelphia, Pensylvánia: Saunders College Publishing.
7. Taiz, L., & Zeiger, E. (2010). Physiológia rastlín (5. vydanie). Sunderland, Massachusetts: Sinauer Associates Inc.