Eukariotai: apibrėžimas, ląstelės struktūra, evoliucija ir klasifikacija

Sužinokite, kas yra eukariotai — jų ląstelės struktūra, evoliucija, fosilijos ir klasifikacija. Aiškus, išsamus vadovas apie gyvūnus, augalus, dumblus ir grybus.

Eukariotas - tai organizmas, turintis sudėtingas ląsteles arba vieną ląstelę su sudėtingomis struktūromis. Šiose ląstelėse genetinė medžiaga yra suskirstyta į chromosomas ląstelės branduolyje.

Gyvūnai, augalai, dumbliai ir grybai yra eukariotai. Tarp vienaląsčių protistų taip pat yra eukariotų. Tuo tarpu paprastesni organizmai, pavyzdžiui, bakterijos ir archėjos, neturi branduolių ir kitų sudėtingų ląstelių struktūrų. Tokie organizmai vadinami prokariotais.

Ląstelės struktūra

Eukariotų ląstelės pasižymi aiškia branduolio membrana (nukleoplazma), kuri atskiria genetinę medžiagą nuo citoplazmos. Be branduolio, tipinėse eukariotų ląstelėse randami organoidai:

• Mitohondrijos – energijos gamybos centrai, kuriuose vyksta oksidacinis fosforilinimas.
• Chloroplastai (tik fotosintetinėse ląstelėse, pvz., daugelyje augalų ir kai kurių dumblių) – fotosintezei reikalingos organelės.
• Endomembraninė sistema – tai endoplazminis tinklas (glotnus ir grublėtas ER), Goldžio aparatas, lizosomos ir vezikulės, užtikrinančios baltymų sintezę, modifikaciją ir skirstymą.
• Citoplazminis karkasas (citoskeletas) – mikrofilamentai, mikropertvaros (mikrotubulės) ir tarpiniai filamentai, atsakingi už ląstelės formą, judėjimą ir organelių lokalizaciją.
• Plazminė membrana – selektyviai pralaidi riba tarp ląstelės ir aplinkos; kai kuriuose eukariotuose (pvz., augaluose ir grybose) papildomai yra ir ląstelių sienelės.

Kai kurios eukariotų ląstelės turi specializuotus judėjimo organus: žiuželiai ar blakstienėlės, sudaryti iš mikrotubulių, leidžiančių judėti pavienėms ląstelėms arba judinti skysčių srautus audiniuose.

Genetinė informacija, reprodukcija ir ląstelių dalijimasis

Eukariotų genetinė medžiaga yra organizuota į chromosomas, esančias branduolyje. Dauguma eukariotų turi ribotą, bet skirtingą chromosomų skaičių ir sudėtingą genų reguliavimo tinklą. Ląstelių dalijimasis vyksta keliais būdais:

• Mitozė – somatinių ląstelių dalijimasis, užtikrinantis genetinės informacijos tikslų perdavimą dukterinėms ląstelėms.
• Mejozė – gametų arba sporų susidarymas, mažinantis chromosomų skaičių perpus ir skatinantis genetinę įvairovę.

Eukariotų reprodukcija gali būti tiek nelytė (asexuali), tiek lytiška (sexual), o daugelis rūšių keičia strategijas priklausomai nuo aplinkos sąlygų.

Evoliucija ir kilmė

Eukariotai išsivystė Proterozojaus eone. Vieni iš seniausių galimų eukariotų fosilijų pavyzdžių yra:

• Grypania – iki 30 mm ilgio suvyniotas, nešakotas siūlas. Seniausios Grypania fosilijos rasta geležies kasyklose netoli Negaunee, Mičigano valstijoje; datavimai rodo amžių maždaug prieš 1874 mln. metų. Grypanija galėjo egzistuoti iki mezoproterozojaus eros.
• Akritarchai – mikroskopinės organinės liekanos, kurias dažnai interpretuoja kaip dumblių planktono cistas arba dauginimosi stadijas; jų rasta nuo maždaug 1400 mln. metų amžiaus.

Viena svarbiausių hipotezių, paaiškinančių kai kurių organelių kilmę, yra endosimbiozės teorija: mitochondrijos kilusios iš proteobakterijų, o chloroplastai – iš cianobakterijų, kurios senovėje pateko į kitų ląstelių vidų ir tapo simbiotinėmis organelėmis. Tai paaiškina, kodėl mitochondrijos ir chloroplastai turi savo DNR ir dvi membranas.

Įvairovė ir klasifikacija

Eukariotai dažnai laikomi superkilme arba sritimi. Dėl Eukaryota klasifikacijos aktyviai diskutuojama, pasiūlyta keletas taksonomijų. Tradiciškai eukariotai buvo skirstomi į penkias karalystes (pvz., gyvūnai, augalai, grybai, protistai ir bakterijų/archėjų skirtis istoriniuose modeliuose), tačiau nėra vieningos nuomonės, kurios grupės priklauso kiekvienai karalystei ir kaip jas geriausia apibrėžti.

Pastaraisiais dešimtmečiais taksonomija persiorientavo nuo klasikinio karalysčių skirstymo prie filogenetinių supergrupių, pagrįstų molekuline filogenetika. Dažnai minimų supergrupių pavyzdžiai yra Opisthokonta (įskaitant gyvūnus ir grybus), Amoebozoa, Excavata, SAR (Stramenopiles, Alveolates, Rhizaria) ir Archaeplastida (į kurią įtraukiami augalai ir kai kurie dumbliai). Šių grupių ribos ir tarpusavio santykiai vis dar ištiriami ir kartais keičiasi naujiems duomenims atsiradus.

Ekologinė ir praktinė reikšmė

Eukariotai atlieka pagrindinį vaidmenį ekosistemose: jie yra pagrindiniai energijos srauto dalyviai (pvz., fitoplanktonas, augalai), mitybos grandinių komponentai (gyvūnai, grybai) ir ekologiniai inžinieriai (pvz., dumblių kolonijos, mikorizės grybai). Be to, kai kurie eukariotai yra svarbūs žmonių sveikatai – yra parazitinių protistų ar patogeninių grybų, taip pat jų biologija yra pagrindas biotechnologijai, žemės ūkiui ir medicinai.

Išvados

Eukariotai yra sudėtingi, įvairūs organizmai su specializuotomis ląstelių struktūromis ir sudėtingais genomo bei ląstelių reguliavimo mechanizmais. Nors jų kilmė ir tarpusavio ryšiai vis dar yra aktyvių tyrimų objektas, aišku, kad eukariotai leido vystytis daugybei daugiarūšių formų ir sudarė pagrindą daugeliui šiandienos ekosistemų ir žmogaus veiklos sričių.

Pastaba: klasifikacijos ir filogenetinių grupių pavadinimai bei tarpusavio ryšiai gali būti atnaujinami, paremiant naujus molekulinius ir paleontologinius duomenis.

Struktūra

Eukariotų ląstelės paprastai yra daug didesnės nei prokariotų. Jos gali būti iki 10 kartų didesnės. Eukariotų ląstelės turi daug įvairių vidinių membranų ir struktūrų, vadinamų organelėmis. Jos taip pat turi citoskeletą. Citoskeletą sudaro mikrotubulės ir mikrofilamentai. Šios dalys labai svarbios ląstelės formai. Eukariotų DNR sudėta į pluoštus, vadinamus chromosomomis, kuriuos ląstelės dalijimosi metu atskiria mikrovamzdelinė verpstė. Dauguma eukariotų turi tam tikrą lytinio dauginimosi būdą apvaisinimo būdu, kurio prokariotai nenaudoja.

Prokariotai neturi lyties, tačiau jie gali perduoti DNR kitoms bakterijoms. Jų ląstelių dalijimasis yra aseksualus. Bakterijų konjugacija - tai kai bakterijos perkelia genetinį elementą (dažnai plazmidę arba transpozoną) iš vienos į kitą.

Eukariotai turi linijinių chromosomų rinkinius, esančius branduolyje, o chromosomų skaičius paprastai būdingas kiekvienai rūšiai.

Vidinė membrana

Eukariotinėse ląstelėse yra daugybė dalykų, kuriuos gaubia membranos. Visi jie kartu vadinami endomembranine sistema. Paprasti maišeliai, vadinami pūslelėmis arba vakuolėmis, kartais susidaro atšokus kitoms membranoms, panašiai kaip vaikai iš savo žaislų daro burbulus. Daugelis ląstelių įsisavina maistą ir kitus dalykus naudodamos vadinamąją endocitozę. Endocitozės metu arčiausiai išorės esanti membrana sulenkiama į vidų, o tada suspaudžiama ir susidaro pūslelė. Daugelis kitų organoidų, turinčių membranas, tikriausiai prasidėjo kaip pūslelės.

Branduolį supa dvi membranos membrana, kurioje yra skylutės, kad viskas galėtų patekti į vidų ir išeiti iš jo. Iš branduolio apvalkalo kyšo daiktai, kurie atrodo kaip vamzdeliai ir lakštai. Jie vadinami endoplazminiu tinklu, kuris dažnai sutrumpintai vadinamas ER. ER padeda judinti baltymus ir leidžia jiems subręsti.

ER turi dvi dalis: šiurkščiąją ER ir lygiąją ER. Prie šiurkščiosios ER yra prijungtos ribosomos. Baltymai, kuriuos pagamina prie šiurkštaus ER pritvirtintos ribosomos, patenka į šiurkštaus ER vidų, vadinamą liumeną. Po to jie paprastai patenka į pūsleles, kurios auga ir atsiskiria nuo lygiųjų ER. Daugumoje eukariotų pūslelės su viduje esančiais baltymais susilieja su krūvomis suplotų pūslelių, vadinamų Golgio kūneliais, kur viduje esantys baltymai vėl pasikeičia.

Kartais pūslelės keičiamos taip, kad galėtų labai gerai atlikti vieną dalyką. Tai vadinama specializacija arba diferenciacija. Pavyzdžiui, lizosomose yra fermentų, kurie skaido maistą, patekusį iš maisto vakuolių, o peroksisomose yra fermentų, kurie skaido peroksidą, nuodą, kad jis nebebūtų nuodingas.

Daugelis pirmuonių turi susitraukiančių vakuolių, t. y. vakuolių, kurios gali susilieti arba atsiskirti nuo išorinės membranos. Kontrakcinės vakuolės dažnai naudojamos nereikalingam vandeniui gauti ir juo atsikratyti. Ekstrusomos iššaukia medžiagas, kurios priverčia plėšrūnus pasitraukti arba sugauti maisto. Daugialąsčiuose organizmuose hormonai dažnai gaminami pūslelėse. Sudėtinguose augaluose didžiąją dalį augalinės ląstelės vidaus užima centrinė vakuolė. Ši centrinė vakuolė yra pagrindinis dalykas, kuris palaiko osmosinį slėgį, kad ląstelė galėtų išlaikyti savo formą.

Endomembraninės sistemos ir jos sudedamųjų dalių detalės

Klausimai ir atsakymai

K: Kas yra eukariotas?

K: Kuo eukariotai skiriasi nuo prokariotų?

K: Kada išsivystė eukariotai?

K: Kas yra Grypania?

K: Kas yra akritarchai?

K: Ar eukaroitai turi DNR?

K: Kiek karalysčių siūlo šiuolaikinė Euakryota klasifikacija?

Paieška pagal raidę