Определение клетки

Клетки являются основной единицей жизни. В современном мире это самый маленький известный мир, который выполняет все жизненные функции. Все живые организмы являются либо отдельными клетками, либо многоклеточный организмы, состоящие из множества клеток, работающих вместе.

Клетки – это самая маленькая известная единица, которая может выполнять все эти функции. Определение характеристик, которые позволяют ячейке выполнять эти функции, включает:

  • клеточная мембрана это держит химические реакции жизни вместе.
  • Хотя бы один хромосома состоит из генетического материала, который содержит «чертежи» и «программное обеспечение» клетки.
  • цитоплазма – жидкость внутри клетки, в которой происходят химические процессы жизни.

Ниже мы обсудим функции, которые должны выполнять клетки, чтобы облегчить жизнь, и то, как они выполняют эти функции.

Функция клеток

Ученые определяют семь функций, которые должны быть выполнены живым организм, Эти:

  • Живое существо должно реагировать на изменения в окружающей среде.
  • Живое существо должно расти и развиваться на протяжении всей своей жизни.
  • Живое существо должно уметь воспроизводить или копировать себя.
  • Живое существо должно иметь метаболизм.
  • Живое существо должно поддерживать гомеостаз или не изменяйте внутреннюю среду независимо от внешних изменений.
  • Живое существо должно быть сделано из клеток.
  • Живое существо должно передать черты своему потомству.

Именно биология клеток позволяет живым существам выполнять все эти функции. Ниже мы обсудим, как они делают возможными жизненные функции.

Как работают клетки

Для их достижения они должны иметь:

  • Клеточная мембрана, которая отделяет внутреннюю часть клетки от внешней. Концентрируя химические реакции жизни внутри небольшой области в мембране, клетки позволяют реакциям жизни протекать намного быстрее, чем в противном случае.
  • Генетический материал, способный передавать черты потомству клетки. Чтобы размножаться, организмы должны обеспечить, чтобы их потомки обладали всей информацией, необходимой им для выполнения всех жизненных функций. Все современные клетки выполняют это с использованием ДНК, чьи свойства спаривания оснований позволяют клеткам делать точные копии «чертежи» и «операционная система» ячейки. Некоторые ученые считают, что первые клетки могли использовать РНК вместо этого.
  • Белки, которые выполняют широкий спектр структурных, метаболических и репродуктивных функций. Существует бесчисленное множество различных функций, которые клетки должны выполнять для получения энергии и размножения. В зависимости от клетки, примеры этих функций могут включать фотосинтез расщепление сахара, локомоция, копирование собственной ДНК, пропускание одних веществ через клеточную мембрану, не допуская других, и т. д. аминокислоты которые похожи на “Legos” биохимия, Аминокислоты бывают разных размеров, разных форм и с разными свойствами, такими как полярность, ионный заряд и гидрофобность. Путем объединения аминокислот на основе инструкций в их генетическом материале клетки могут создавать биохимические механизмы для выполнения практически любой функции. Некоторые ученые считают, что первые клетки могли использовать РНК для выполнения некоторых жизненно важных функций, а затем перейти на гораздо более универсальные аминокислоты, чтобы сделать работу в результате мутация,

Различные типы клеток, которые мы обсудим ниже, имеют различные способы выполнения этих функций.

Типы клеток

Из-за миллионов разнообразных вид жизни на Земле, которая со временем растет и постепенно меняется, существует бесчисленное множество различий между бесчисленными существующими типами клеток.

Однако здесь мы рассмотрим два основных типа ячеек и две важные подкатегории каждого.

Прокариоты

Прокариоты являются более простым и старшим из двух основных типов клеток. Прокариоты являются одноклеточными организмами. бактерии а также архебактерии примеры прокариотических клеток.

Прокариотические клетки имеют клеточную мембрану и один или несколько слоев дополнительной защиты от внешней среды. Многие прокариоты имеют клеточную мембрану из фосфолипидов, заключенную в клеточная стенка изготовлен из жесткого сахара. Клеточная стенка может быть окружена другой толстой «капсулой» из сахаров.

Многие прокариотические клетки также имеют реснички, хвосты или другие способы, которыми клетка может контролировать свое движение.

Прокариотические клетки имеют единственную хромосому, которая содержит весь основной наследственный материал клетки и инструкции по эксплуатации. Эта одиночная хромосома обычно округлая. Там нет ядра или каких-либо других внутренних мембран или органелл. Хромосома просто плавает в цитоплазме клетки.

Дополнительные генетические признаки и информация могут содержаться в других ген Единицы внутри цитоплазмы, называемые «плазмидами», но обычно это гены, которые передаются взад и вперед прокариотами в процессе «горизонтального переноса генов», когда одна клетка передает генетический материал другой. Плазмиды содержат несущественную ДНК, без которой клетка может жить, и которая не обязательно передается потомству.

Когда прокариотическая клетка готов к воспроизведению, он делает копию своей единственной хромосомы. Затем клетка делится пополам, распределяя одну копию своей хромосомы и случайный ассортимент плазмид на каждую дочернюю клетку.

На сегодняшний день ученым известны два основных типа прокариот: архебактерии, представляющие собой очень старую родословную жизни с некоторыми биохимическими отличиями от бактерий и эукариот, и бактерии, которые иногда называют «эубактерий Или истинные бактерии, чтобы отличать их от архебактерий.

Бактерии считаются более «современными» потомками архебактерий.

Обе семьи имеют «бактерии» в названии, потому что различия между ними не были поняты до изобретения современных методов биохимического и генетического анализа.

Когда ученые начали изучать биохимию и генетика из прокариот в деталях, они обнаружили эти две очень разные группы, которые, вероятно, имеют разные отношения с эукариотами и разные эволюционные истории!

Некоторые ученые считают, что эукариоты, такие как люди, более тесно связаны с бактериями, поскольку эукариоты имеют сходную химию клеточных мембран с бактериями. Другие считают, что архебактерии более тесно связаны с нами, эукариотами, поскольку они используют похожие белки для размножения своих хромосом.

Третьи считают, что мы можем быть потомками обоих – что эукариотические клетки могли появиться, когда архебактерии начали жить внутри бактериальной клетки, или наоборот! Это объясняет, почему у нас есть важные генетические и химические атрибуты, и почему у нас есть несколько внутренних компартментов, таких как ядро, хлоропласты и митохондрии !

эукариоты

Эукариотические клетки считаются самым современным основным типом клеток. Все многоклеточные организмы, включая вас, вашу кошку и ваши комнатные растения, являются эукариотами. По-видимому, эукариотические клетки «научились» работать вместе для создания многоклеточных организмов, в то время как прокариоты, по-видимому, не могут этого сделать.

Эукариотические клетки обычно имеют более одной хромосомы, которая содержит большое количество генетической информации. В организме многоклеточного организма разные гены в этих хромосомах могут быть включены и выключены, что позволяет клеткам, которые имеют разные черты и выполнять разные функции в одном и том же организме.

Эукариотические клетки также имеют одну или несколько внутренних мембран, что привело ученых к выводу, что эукариотические клетки, вероятно, эволюционировали, когда один или несколько типов прокариот начали жить в симбиотических отношениях внутри других клеток.

Органеллы с внутренними мембранами, обнаруживаемыми в эукариотических клетках, обычно включают:

  • Для клеток животных – митохондрии, которые высвобождают энергию из сахара и превращают ее в АТФ чрезвычайно эффективным способом. У митохондрий даже есть своя собственная ДНК, отдельная от ядерной ДНК клеток, что дает дополнительную поддержку теории, которой они раньше были независимые бактерии.
  • За растение клетки – хлоропласты, которые выполняют фотосинтез, производя АТФ и сахар из солнечного света и воздуха. Хлоропласты также имеют свою собственную ДНК, что позволяет предположить, что они могли возникать как фотосинтетические бактерии.
  • Ядро – в эукариотических клетках ядро ​​содержит необходимые чертежи ДНК и инструкции по эксплуатации клетки. Считается, что ядерная оболочка обеспечивает дополнительный уровень защиты ДНК от токсинов или захватчиков, которые могут ее повредить. Неизвестно, является ли ядро возможно, когда-то также был эндосимбиотическим прокариотом, или его мембрана просто эволюционировала как дополнительный слой защиты ДНК клетки.
  • Эндоплазматическая сеть – Эта сложная внутренняя мембрана является основным местом создания белка для клеток. Эволюционное происхождение эндоплазматического ретикулума не известно.
  • аппарат Гольджи – Этот внутренний мембранный комплекс можно рассматривать как «почтовое отделение» эндоплазматического ретикулума. Он получает белки из ER, упаковывает и «маркирует» их, прикрепляя сахара по мере необходимости, а затем отправляет их в конечные пункты назначения!
  • Другие – Многие эукариотические клетки могут создавать временные внутренние мембранные «мешочки», называемые «вакуолями», для хранения отходов или упаковки важных материалов. Некоторые клетки, например, имеют специальные вакуоли, называемые «лизосомами», которые полны едких веществ и пищеварительных ферментов. , Клетки просто сбрасывают свой «мусор» в лизосомы, где суровая среда разбивает их на более простые компоненты, которые можно использовать повторно!

Примеры клеток

Archaebacteria

Как уже упоминалось выше, архебактерии – очень старая форма прокариотических клеток. Биологи фактически помещают их в своидомен Жизни, отдельно от других бактерий.

Ключевые отличия архебактерий от других бактерий:

  • Их клеточные мембраны, которые сделаны из типа липидов, не найденных ни в бактериях, ни эукариотическая клетка Мембраны.
  • Их ферменты репликации ДНК, которые больше похожи на ферменты эукариот, чем на бактерии, предполагают, что бактерии и археи связаны только отдаленно, и архебактерии могут быть более тесно связаны с нами, чем с современными бактериями.
  • Некоторые архебактерии обладают способностью продуцировать метан, который является метаболическим процессом, которого нет у бактерий или эукариот.

Уникальные химические свойства Archaebacteria позволяют им жить в экстремальных условиях, таких как перегретая вода, чрезвычайно соленая вода и некоторые среды, которые токсичны для всех других форм жизни.

В последние годы ученые были очень взволнованы открытием Lokiarchaeota – разновидности архебактерий, у которых много генов с эукариотами, которых раньше никогда не было в прокариотических клетках!

Сейчас считается, что Локиархеота может быть нашим ближайшим родственником в мире прокариот.

бактерии

Скорее всего, вы знакомы с типом бактерий, которые могут вас заболеть. Действительно, общие патогены, такие как стрептококки и стафилококки, являются прокариотическими бактериальными клетками.

Но есть также много видов полезных бактерий, включая бактерии, которые разрушают мертвые отходы, превращая ненужные материалы в плодородную почву, и бактерии, которые живут в нашем пищеварительном тракте и помогают нам переваривать пищу.

Бактериальные клетки обычно можно найти живущими в симбиотических отношениях с многоклеточными организмами, такими как мы, в почве и в любом другом месте, которое не слишком экстремально для них, чтобы жить!

Растительные клетки

Растительные клетки – это эукариотические клетки, которые являются частью многоклеточных фотосинтезирующих организмов.

Растения клетки имеют хлоропласт органеллы, которые содержат пигменты, которые поглощают фотоны света и собирают энергию этих фотонов.

Хлоропласты обладают замечательной способностью превращать световую энергию в клеточное топливо и использовать эту энергию для извлечения углекислого газа из воздуха и превращения его в сахара, которые могут использоваться живыми существами в качестве топлива или строительного материала.

В дополнение к наличию хлоропластов, растительные клетки также обычно имеют клеточную стенку, изготовленную из жестких сахаров, чтобы позволить тканям растений сохранять свои вертикальные структуры, такие как листья, стебли и стволы деревьев.

Растительные клетки также имеют обычные эукариотические органеллы, включая ядро, эндоплазматический ретикулум и аппарат Гольджи.

Клетки животных

Для этого упражнения давайте рассмотрим тип клетка животного это очень важно для вас: ваш собственный печень клетка.

Как и все клетки животных, у него есть митохондрии, которые выполняют клеточное дыхание превращая кислород и сахар в большое количество АТФ для питания клеточных функций.

Он также имеет те же органеллы, что и большинство животных клеток: ядро, эндоплазматический ретикулум, аппарат Гольджи и т. Д.

Но как часть многоклеточного организма, ваша клетка печени также экспрессирует уникальные гены, которые придают ей уникальные черты и способности.

Клетки печени, в частности, содержат ферменты, которые расщепляют многие токсины, что позволяет печени очищать ваш организм. кровь и сломать опасные телесные отходы.

Клетка печени является отличным примером того, как многоклеточные организмы могут быть более эффективными, если разные типы клеток работают вместе.

Ваше тело не может выжить без клеток печени, которые расщепляют определенные токсины и продукты жизнедеятельности, но сама клетка печени не может выжить без нервов и мускул клетки, которые помогают вам найти пищу, и пищеварительный тракт, чтобы разбить эту пищу на легко усваиваемые сахара.

И все эти типы ячеек содержат информацию для создания всех других типов ячеек! Просто вопрос о том, какие гены включены или выключены во время разработки.

  • Epigenetics – Процесс, посредством которого гены включаются или выключаются путем добавления или удаления химических групп из частей хромосомы.
  • эукариоты – Сложные клетки с несколькими хромосомами и внутренними органеллами, такими как митохондрии, хлоропласты и ядра.
  • Прокариот – Одноклеточные организмы с простой структурой, обычно имеющие одну хромосому и не имеющие внутренних органелл.

викторина

1. Что из перечисленного НЕ является основной функцией, которую должны выполнять все живые существа?A. Живое существо должно размножаться.B. Живое существо должно быть способным поддерживать свою внутреннюю среду независимо от внешних изменений.C. Живое существо должно реагировать на изменения в окружающей среде.D. Ни один из вышеперечисленных.

Ответ на вопрос № 1

D верно. Все вышеперечисленное является неотъемлемой функцией жизни!

2. Что из перечисленного НЕ относится к типу прокариотических клеток?A. ArchaebacteriaB. Стафилококковые бактерииC. Стрептококковые бактерииD. Клетка печени

Ответ на вопрос № 2

D верно. Клетки печени – это эукариотические клетки, как и все клетки многоклеточных организмов!

3. Что из перечисленного НЕ является эукариотической клеткой органеллы ?A. плазмида B. ядроC. МитохондрииD. хлоропластов

Ответ на вопрос № 3

В верно. Плазмиды – это кусочки ДНК, которые передаются между прокариотическими клетками. Они не органеллы.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *