ÖKARYOTIK HÜCRE: ÖZELLIKLERI, ÇEŞITLERI, PARÇALARI, METABOLIZMASI - BIYOLOJI - 2024

Ökaryotik hücreler, bir zar ile ayrılmış bir çekirdeği olan hücrelere sahip ve organellerin bir dizi sahip olması ile karakterize edilen organizmaların geniş bir hat yapısal bileşenleridir.

Ökaryotların en önemli organelleri arasında, bitkilerde bulunan ve fotosentetik süreçten sorumlu olan, hücresel solunumdan ve enerji ve kloroplastların oluşumuyla ilgili diğer yollardan sorumlu mitokondriye sahibiz.

Hayvan ökaryotik hücresi. Kaynak: Nikol valentina romero ruiz, Wikimedia Commons'tan

Ek olarak, ökaryotlara özgü olan Golgi aygıtı, endoplazmik retikulum, vakuoller, lizozomlar, peroksizomlar gibi zarlarla sınırlanan başka yapılar da vardır.

Ökaryotların parçası olan organizmalar hem boyut hem de morfoloji açısından oldukça heterojendir. Grup, tek hücreli protozoa ve mikroskobik mayalardan derin denizde yaşayan bitkilere ve büyük hayvanlara kadar uzanır.

Ökaryotlar, yüksek bir genetik materyal organizasyonuna sahip olmanın yanı sıra, esas olarak çekirdek ve diğer iç organellerin varlığı ile prokaryotlardan farklılık gösterir. Ökaryotların hem yapısal hem de işlevsel olarak farklı yönlerden çok daha karmaşık olduğu söylenebilir.

Genel özellikleri

Ökaryotik bir hücreyi tanımlayan en önemli özellikler şunlardır: İçinde genetik materyal (DNA) bulunan tanımlanmış bir çekirdeğin varlığı, belirli görevleri yerine getiren hücre altı organelleri ve hücre iskeleti.

Bu nedenle, bazı soyların özel nitelikleri vardır. Örneğin, bitkilerin kloroplastları, büyük bir vakuolü ve kalın bir selüloz duvarı vardır. Mantarlarda, kitin duvarı karakteristiktir. Son olarak, hayvan hücrelerinin merkezcilleri vardır.

Benzer şekilde, protistler ve mantarlar içinde ökaryotik tek hücreli organizmalar vardır.

Parçalar (organeller)

Ökaryotların ayırt edici özelliklerinden biri, bir zarla çevrili organellerin veya alt hücre bölmelerinin varlığıdır. Sahip olduğumuz en göze çarpanlar arasında:

çekirdek

Ökaryotik insan hücre gösterimi. Çekirdeğini görebilirsin

Çekirdek, ökaryotik hücrelerde en göze çarpan yapıdır. Sitoplazma ile nükleer iç kısım arasında madde değişimine izin veren çift gözenekli bir lipid membran ile sınırlandırılmıştır.

Tüm hücresel süreçleri koordine etmekten sorumlu organeldir, çünkü DNA'da çok çeşitli işlemlerin gerçekleştirilmesine izin veren gerekli tüm talimatları içerir.

Çekirdek, DNA'sının rastgele dağılmış olduğu, mükemmel küresel ve statik bir organel değildir. Nükleer zarf, kromatin ve nükleol gibi farklı bileşenlerle mükemmel karmaşıklığa sahip bir yapıdır.

Çekirdeğin içinde Cajal cisimleri ve PML cisimleri (İngilizceden: promiyelositik lösemi) gibi başka cisimler de vardır.

Mitokondri

Mitokondri

Mitokondri, çift zar sistemi ile çevrili organellerdir ve hem bitkilerde hem de hayvanlarda bulunur. Hücre başına düşen mitokondri sayısı, ihtiyacına göre değişir: yüksek enerji gereksinimi olan hücrelerde sayı nispeten daha yüksektir.

Mitokondride yer alan metabolik yollar şunlardır: sitrik asit döngüsü, elektron taşınması ve oksidatif fosforilasyon, yağ asitlerinin beta oksidasyonu ve amino asit parçalanması.

Kloroplastlar

kloroplast

Kloroplastlar, karmaşık zar sistemleri sunan tipik bitki ve alg organelleri. En önemli bileşen, doğrudan fotosenteze katılan yeşil bir pigment olan klorofildir.

Fotosentez ile ilişkili reaksiyonlara ek olarak, kloroplastlar ATP oluşturabilir, amino asitleri, yağ asitlerini ve diğerlerini sentezleyebilir. Son zamanlarda yapılan araştırmalar, bu bölümün patojenlere karşı madde üretimi ile ilgili olduğunu göstermiştir.

Mitokondri gibi, kloroplastların da dairesel bir şekilde kendi genetik materyalleri vardır. Evrimsel bir bakış açısından bu gerçek, mitokondri ve kloroplastlara neden olan olası endosimbiyotik süreç teorisini destekleyen bir delildir.

Endoplazmik retikulum

Endoplazmik retikulum

Retikulum, çekirdek ile devam eden ve labirent şeklinde hücre boyunca uzanan bir zar sistemidir.

İçindeki ribozomların varlığına bağlı olarak pürüzsüz bir endoplazmik retikuluma ve kaba bir endoplazmik retikuluma bölünmüştür. Kaba retikulum, bağlı ribozomlar sayesinde protein sentezinden birincil derecede sorumludur. Pürüzsüz, kendi açısından, lipidlerin metabolik yollarıyla ilgilidir.

Golgi cihazı

"Golgian sarnıçları" adı verilen bir dizi düzleştirilmiş diskten oluşur. Proteinlerin salgılanması ve modifikasyonu ile ilgilidir. Ayrıca lipitler ve karbonhidratlar gibi diğer biyomoleküllerin sentezine de katılır.

Ökaryotik organizmalar

1980 yılında araştırmacı Carl Woese ve çalışma arkadaşları, moleküler teknikler kullanarak canlılar arasındaki ilişkileri kurmayı başardılar. Bir dizi öncü deney yoluyla, beş bölgenin geleneksel görüşünü geride bırakarak üç alan ("süper alemler" olarak da adlandırılır) oluşturmayı başardılar.

Woese'nin sonuçlarına göre, dünyanın canlı formlarını üç göze çarpan gruba ayırabiliriz: Archaea, Eubacteria ve Eukarya.

Ökaryot alanında ökaryotlar olarak bildiğimiz organizmalar vardır. Bu soy, oldukça çeşitlidir ve hem tek hücreli hem de çok hücreli bir dizi organizmayı kapsar.

Tek hücreli

Tek hücreli ökaryotlar son derece karmaşık organizmalardır, çünkü tek bir hücrede bir ökaryotun tüm tipik işlevlerine sahip olmaları gerekir. Protozoa tarihsel olarak rizopodlar, siliatlar, kamçılılar ve sporozoanlar olarak sınıflandırılır.

En önemli örnek olarak euglena'ya sahibiz: kamçıdan geçebilen fotosentetik türler.

Paramecium cinsine ait ünlü paramecia gibi kirpikli ökaryotlar da vardır. Bunlar tipik bir terlik şekline sahiptir ve çok sayıda kirpikler sayesinde hareket ederler.

Bu grupta ayrıca, Trypanosoma cinsi gibi patojenik insan türleri ve diğer hayvanlar vardır. Bu parazit grubu, uzun bir gövdeye ve tipik bir kamçıya sahip olmasıyla karakterize edilir. Chagas hastalığının (Trypanosoma cruzi) ve uyku hastalığının (Trypanosoma brucei) nedenidir.

Plasmodium cinsi, insanlarda sıtma veya sıtmaya neden olan ajandır. Bu hastalık ölümcül olabilir.

Tek hücreli mantarlar da vardır, ancak bu grubun en göze çarpan özellikleri daha sonraki bölümlerde anlatılacaktır.

Bitkiler

Her gün gözlemlediğimiz bitkilerin tüm büyük karmaşıklığı, çimler ve otlardan karmaşık ve büyük ağaçlara kadar ökaryotik soyuna aittir.

Bu bireylerin hücreleri, yapıya sertlik veren selülozdan oluşan bir hücre duvarına sahip olmaları ile karakterize edilir. Ek olarak, fotosentetik işlemin gerçekleşmesi için gerekli tüm biyokimyasal elementleri içeren kloroplastlara sahiptirler.

Bitkiler, yalnızca birkaç özelliği kapsaması imkansız olan karmaşık yaşam döngülerine sahip oldukça çeşitli bir organizma grubunu temsil eder.

Mantarlar

"Mantar" terimi, mantar üretebilen küfler, mayalar ve bireyler gibi farklı organizmaları belirtmek için kullanılır.

Türlere bağlı olarak, eşeyli veya eşeysiz üreyebilirler. Esas olarak sporların üretimi ile karakterize edilirler: çevresel koşullar uygun olduğunda gelişebilen küçük gizli yapılar.

Bitkilere benzediklerini düşünebilirsiniz, çünkü her ikisi de sabit bir yaşam tarzı sürmekle karakterize edilir, yani hareket etmezler. Bununla birlikte, mantarlarda kloroplast yoktur ve fotosentez yapmak için gerekli enzimatik mekanizmaya sahip değildir.

Beslenme yolları, çoğu hayvan gibi heterotrofiktir, bu yüzden bir enerji kaynağı aramaları gerekir.

Hayvanlar

Hayvanlar, doğru şekilde kataloglanmış ve sınıflandırılmış yaklaşık bir milyon türden oluşan bir grubu temsil ediyor, ancak zoologlar gerçek değerin 7 veya 8 milyona yakın olabileceğini tahmin ediyor. Yukarıda bahsedilenler kadar çeşitlidirler.

Heterotrofik olmalarıyla (kendi yiyeceklerini ararlar) karakterize edilirler ve hareket etmelerine izin veren olağanüstü bir hareketliliğe sahiptirler. Bu görev için karada, suda ve havada hareket etmelerine izin veren bir dizi çeşitli hareket mekanizmasına sahipler.

Morfolojileriyle ilgili olarak, inanılmaz derecede heterojen gruplar buluyoruz. Omurgasızlar ve omurgalılar olarak bir ayrım yapabilirsek de, onları ayıran özellik vertebral kolon ve notokordun varlığıdır.

Omurgasızlar arasında poriferler, cnidaryanlar, annelitler, nematodlar, yassı kurtlar, eklembacaklılar, yumuşakçalar ve ekinodermler var. Omurgalılar balık, amfibiler, sürüngenler, kuşlar ve memeliler gibi daha iyi bilinen grupları içerir.

Ökaryotik hücre türleri

Çok çeşitli ökaryotik hücreler vardır. En kompleksin hayvanlarda ve bitkilerde bulunduğunu düşünseniz de, bu yanlıştır. En büyük karmaşıklık, yaşam için gerekli tüm unsurların tek bir hücre içinde hapsolmuş olması gereken protist organizmalarda gözlemlenir.

Çok hücreli organizmaların ortaya çıkmasına neden olan evrimsel yol, hücre farklılaşması olarak bilinen görevleri birey içinde dağıtma ihtiyacını da beraberinde getirdi. Bu nedenle, her hücre bir dizi sınırlı faaliyetten sorumludur ve bunları gerçekleştirmesine izin veren bir morfolojiye sahiptir.

Gamet füzyonu veya döllenme süreci meydana geldikçe, ortaya çıkan zigot 250'den fazla hücre tipinin oluşumuna yol açacak bir dizi sonraki hücre bölünmesine maruz kalır.

Hayvanlarda, embriyonun izlediği farklılaşma yolları, çevreden aldığı sinyaller tarafından yönlendirilir ve büyük ölçüde gelişmekte olan organizmadaki konumuna bağlıdır. Sahip olduğumuz en önemli hücre türleri arasında:

Nöronlar

Sinir sisteminin bir parçası olan sinir uyarısının iletilmesinde uzmanlaşmış nöronlar veya hücreler.

Kas hücreleri

Kasılma özelliklerine sahip olan ve bir filament ağı içinde hizalanmış iskelet kası hücreleri. Bunlar, koşma veya yürüme gibi tipik hayvan hareketlerine izin verir.

Kıkırdak hücreleri

Kıkırdak hücreleri destek konusunda uzmanlaşmıştır. Bu nedenle kolajen içeren bir matrisle çevrelenmişlerdir.

Kan hücreleri

Kanın hücresel bileşenleri kırmızı ve beyaz kan hücreleri ve trombositlerdir. İlki disk şeklindedir, olgunlaştığında çekirdekten yoksundur ve hemoglobini taşıma işlevine sahiptir. Beyaz kan hücreleri, kanın pıhtılaşma sürecindeki bağışıklık tepkisine ve trombositlere katılır.

Metabolizma

Ökaryotlar, glikoliz, pentoz fosfat yolları, yağ asitlerinin beta oksidasyonu gibi spesifik hücresel bölmelerde düzenlenmiş bir dizi metabolik yol sunar. Örneğin, mitokondride ATP üretilir.

Bitki hücreleri, güneş ışığını almak ve organik bileşikler oluşturmak için gerekli enzimatik mekanizmaya sahip olduklarından, karakteristik bir metabolizmaya sahiptirler. Bu işlem fotosentezdir ve onları metabolizmalarının gerektirdiği enerjik bileşenleri sentezleyebilen ototrofik organizmalara dönüştürür.

Bitkiler, glioksisomda meydana gelen ve lipitlerin karbonhidratlara dönüştürülmesinden sorumlu olan, glioksilat döngüsü adı verilen özel bir yola sahiptir.

Hayvanlar ve mantarlar heterotrof olmaları ile karakterize edilir. Bu soylar kendi yiyeceklerini üretemiyorlar, bu yüzden aktif olarak onu aramalı ve onu aşağılamalılar.

Prokaryotlarla farklılıklar

Bir ökaryot ile bir prokaryot arasındaki en önemli fark, bir zarla sınırlanmış ve ilk organizma grubunda tanımlanan bir çekirdeğin varlığıdır.

Bu sonuca her iki terimin etimolojisini inceleyerek ulaşabiliriz: prokaryot prokaryot "önce" anlamına gelen köklerden ve çekirdek olan karyondan gelir; ökaryot ise "gerçek çekirdeğin" varlığına işaret ederken (eu "gerçek" anlamına gelir ve karyon çekirdek anlamına gelir)

Bununla birlikte, iyi bilinen Paramecium veya mayalar gibi tek hücreli ökaryotlar (yani tüm organizma tek bir hücredir) buluyoruz. Aynı şekilde, insanlar dahil hayvanlar gibi çok hücreli ökaryotik organizmalar (birden fazla hücreden oluşan) buluyoruz.

Fosil kayıtlarına göre ökaryotların prokaryotlardan evrimleştiği sonucuna varmak mümkün olmuştur. Bu nedenle, her iki grubun da bir hücre zarının varlığı, ortak metabolik yollar gibi benzer özelliklere sahip olduğunu varsaymak mantıklıdır. İki grup arasındaki en göze çarpan farklılıklar aşağıda açıklanacaktır:

Kaynak: Yazan Makine tarafından okunabilen bir yazar sağlanmadı. Mortadelo2005 varsayıldı (telif hakkı taleplerine göre). , Wikimedia Commons aracılığıyla

Boyut

Ökaryotik organizmalar genellikle prokaryotlardan daha büyüktür, çünkü çok daha karmaşıktırlar ve daha fazla hücresel element içerirler.

Ortalama olarak, bir prokaryotun çapı 1 ile 3 um arasındadır, ökaryotik bir hücre ise 10 ile 100 um arasında olabilir. Bu kuralın dikkate değer istisnaları olmasına rağmen.

Organellerin varlığı

Prokaryotik organizmalarda, bir hücre zarı ile sınırlandırılmış yapılar yoktur. Bunlar son derece basittir ve bu iç bedenlerden yoksundur.

Normalde, prokaryotların sahip olduğu tek zar, organizmayı dış çevre ile sınırlamaktan sorumludur (bu zarın ökaryotlarda da mevcut olduğuna dikkat edin).

çekirdek

Yukarıda bahsedildiği gibi, bir çekirdeğin varlığı, her iki grup arasında ayrım yapmak için anahtar bir unsurdur. Prokaryotlarda, genetik materyal herhangi bir biyolojik membran türü ile sınırlandırılmaz.

Buna karşılık ökaryotlar, karmaşık bir iç yapıya sahip hücrelerdir ve hücre tipine bağlı olarak, önceki bölümde ayrıntılı olarak açıklanan belirli organelleri sunar. Bu hücreler, insanlardaki çoğu hücrede olduğu gibi, genellikle her bir genin iki kopyasına sahip tek bir çekirdeğe sahiptir.

Ökaryotlarda, DNA (deoksiribonükleik asitler) farklı seviyelerde oldukça organize edilmiştir. Bu uzun molekül, histon adı verilen proteinlerle ilişkilidir ve hücre bölünmesinde belirli bir noktada kromozomlar olarak görülebilen küçük bir çekirdeğe girebilecek seviyeye sıkıştırılır.

Prokaryotların bu kadar karmaşık organizasyon seviyeleri yoktur. Genetik materyal, genellikle hücreyi çevreleyen biyomembrana yapışabilen tek bir dairesel molekül olarak oluşur.

Bununla birlikte, DNA molekülü rastgele dağılmamıştır. Bir zara sarılmasa da genetik materyal, nükleoid denen bölgede yer almaktadır.

Mitokondri ve kloroplastlar

Spesifik mitokondri durumunda, bunlar hücresel solunum süreçleri için gerekli proteinlerin bulunduğu hücresel organellerdir. Oksidatif reaksiyonlar için bu enzimleri içermesi gereken prokaryotlar, plazma membranına sabitlenir.

Aynı şekilde prokaryotik organizmanın fotosentetik olduğu bir durumda işlem kromatoforlarda gerçekleşir.

Ribozomlar

Ribozomlar, haberci RNA'yı molekülün kodladığı proteinlere çevirmekten sorumlu yapılardır. Oldukça bol miktarda bulunurlar, örneğin Escherichia coli gibi yaygın bir bakteri, 15.000'e kadar ribozoma sahip olabilir.

Ribozomu oluşturan iki birim ayırt edilebilir: bir majör ve bir minör. Prokaryotik soy, büyük 50S alt birimi ve küçük 30S alt biriminden oluşan 70S ribozomlarının sunulmasıyla karakterize edilir. Buna karşılık, ökaryotlarda büyük bir 60S ve küçük bir 40S alt biriminden oluşurlar.

Prokaryotlarda ribozomlar sitoplazma boyunca dağılmıştır. Ökaryotlarda iken, kaba endoplazmik retikulumda olduğu gibi zarlara tutturulurlar.

sitoplazma

Prokaryotik organizmalardaki sitoplazma, ribozomların varlığı sayesinde çoğunlukla granüler bir görünüme sahiptir. Prokaryotlarda, sitoplazmada DNA sentezi gerçekleşir.

Hücre duvarı varlığı

Hem prokaryotik hem de ökaryotik organizmalar, çift lipidik biyolojik bir zar ile dış çevrelerinden ayrılır. Ancak hücre duvarı, hücreyi çevreleyen ve sadece prokaryotik soyda, bitkilerde ve mantarlarda bulunan bir yapıdır.

Bu duvar serttir ve en sezgisel genel işlev, hücreyi çevresel stres ve olası ozmotik değişikliklerden korumaktır. Ancak kompozisyon düzeyinde bu duvar bu üç grupta tamamen farklıdır.

Bakteri duvarı,-1,4 tipi bağlarla bağlanan iki yapısal bloktan oluşan peptidoglikan adı verilen bir bileşikten oluşur: N-asetil-glukozamin ve N-asetilmuramik asit.

Bitkilerde ve mantarlarda - her iki ökaryotta - duvarın bileşimi de değişir. İlk grup, şeker glikozunun tekrarlanan birimleri tarafından oluşturulan bir polimer olan selülozdan yapılırken, mantarlar kitin duvarları ve glikoproteinler ve glikanlar gibi diğer elementlere sahiptir. Tüm mantarların bir hücre duvarına sahip olmadığını unutmayın.

DNA

Ökaryotlar ve prokaryotlar arasındaki genetik materyal, yalnızca sıkıştırılma biçiminde değil, aynı zamanda yapısı ve miktarı açısından da değişir.

Prokaryotlar, 600.000 baz çifti arasında 8 milyona kadar düşük miktarda DNA'ya sahip olmaları ile karakterize edilir. Yani 500'den birkaç bin proteine ​​kadar kodlayabilirler.

İntronlar (proteinleri kodlamayan ve genleri kesintiye uğratan DNA dizileri) prokaryotlarda değil ökaryotlarda bulunur.

Yatay gen transferi prokaryotlarda önemli bir süreçtir, ökaryotlarda ise pratik olarak yoktur.

Hücre bölünmesi süreçleri

Her iki grupta da hücre hacmi yeterli boyuta ulaşıncaya kadar artar. Ökaryotlar, karmaşık bir mitoz süreci ile bölünme gerçekleştirir ve bu da benzer büyüklükte iki yavru hücre ile sonuçlanır.

Mitozun işlevi, her hücre bölünmesinden sonra uygun sayıda kromozom sağlamaktır.

Bu işlemin bir istisnası, mayaların, özellikle Saccharomyces cinsinin hücre bölünmesidir, burada bölünme, bir "şişkinlik" vasıtasıyla oluşturulduğu için, daha küçük bir yavru hücrenin oluşumuna yol açar.

Prokaryotik hücreler, çekirdek eksikliğinin doğal bir sonucu olan mitoz hücre bölünmesine uğramaz. Bu organizmalarda bölünme ikili bölünme ile gerçekleşir. Böylece hücre büyür ve iki eşit parçaya bölünür.

Centromeres gibi ökaryotlarda hücre bölünmesine katılan bazı elementler vardır. Prokaryotlar söz konusu olduğunda, bunların analogları yoktur ve sadece birkaç bakteri türünün mikrotübülleri vardır. Cinsel tipte üreme ökaryotlarda yaygındır ve prokaryotlarda nadirdir.

Hücre iskeleti

Ökaryotlar, hücre iskeleti seviyesinde çok karmaşık bir organizasyona sahiptir. Bu sistem, çaplarına göre mikrofilamentler, ara filamentler ve mikrotübül olarak sınıflandırılan üç tip filamentten oluşur. Ek olarak, bu sistemle ilişkili motor özelliklere sahip proteinler vardır.

Ökaryotlar, hücrenin kendi ortamında hareket etmesine izin veren bir dizi işleme sahiptir. Bunlar, şekli bir kırbacı andıran ve ökaryot ve prokaryotlarda hareket farklı olan kamçılardır. Kirpikler daha kısadır ve genellikle çok sayıda bulunur.

Referanslar

1. Birge, EA (2013). Bakteriyel ve bakteriyofaj genetiği. Springer Science & Business Media.
2. Campbell, MK ve Farrell, SO (2011). Biyokimya.
3. Cooper, GM ve Hausman, RE (2000). Hücre: Moleküler yaklaşım. Sinauer Associates.
4. Curtis, H. ve Barnes, NS (1994). Biyolojiye davet. Macmillan.
5. Hickman, CP, Roberts, LS, Larson, A., Ober, WC ve Garrison, C. (2001). Entegre zooloji ilkeleri. McGraw - Tepe.
6. Karp, G. (2009). Hücre ve moleküler biyoloji: kavramlar ve deneyler. John Wiley & Sons.
7. Pontón, J. (2008). Mantarların hücre duvarı ve anidulafunginin etki mekanizması. Rev Iberoam Micol, 25, 78–82.
8. Vellai, T. ve Vida, G. (1999). Ökaryotların kökeni: prokaryotik ve ökaryotik hücreler arasındaki fark. Kraliyet Topluluğu B Bildirileri: Biyolojik Bilimler, 266 (1428), 1571–1577.
9. Voet, D. ve Voet, JG (2006). Biyokimya. Panamerican Medical Ed.
10. Haftalar, B. (2012). Alcamo'nun Mikropları ve Topluluğu. Jones & Bartlett Yayıncılar.