• Τι είναι ένα ευκαρυωτικό κύτταρο;
• Τύποι ευκαρυωτικών κυττάρων
• Λειτουργίες ευκαρυωτικών κυττάρων
• Μέρη ενός ευκαρυωτικού κυττάρου
• Διαφορά μεταξύ ευκαρυωτικού και προκαρυωτικού κυττάρου

Εξηγούμε τι είναι ένα ευκαρυωτικό κύτταρο, τους τύπους που υπάρχουν, τα μέρη και τις λειτουργίες τους. Επίσης, οι διαφορές του με ένα προκαρυωτικό κύτταρο.

Τα ευκαρυωτικά κύτταρα χαρακτηρίζονται από το ότι έχουν έναν καλά καθορισμένο πυρήνα.

Τι είναι ένα ευκαρυωτικό κύτταρο;

Ονομάζεται ευκαρυωτικό κύτταρο (από την ελληνική λέξη ευκαρυωτα, δέσιμο του ΕΕ «Αλήθεια» και καρυών "Καρύδι, πυρήνας") σε όλα εκείνα τα κύτταρα στα κυτταροπλάσματα των οποίων μπορεί να βρεθεί μια μεμβράνη που οριοθετεί το πυρήνα του κυττάρου, που περιέχει το μεγαλύτερο μέρος του γενετικού τους υλικού (DNA). Σε αυτό διαφέρει από προκαρυωτικό κύτταρο, πολύ πιο πρωτόγονο και του οποίου το γενετικό υλικό είναι διασκορπισμένο στο κυτόπλασμα. Επιπλέον, σε αντίθεση με τα προκαρυωτικά κύτταρα, τα ευκαρυωτικά κύτταρα διαθέτουν οργανίδια ή οργανίδια, εξειδικευμένες υποκυτταρικές δομές που μπορούν να αναγνωριστούν εντός και οριοθετούνται από μεμβράνες (για παράδειγμα, κύτταρα μιτοχόνδρια και χλωροπλάστες).

Η εμφάνιση των ευκαρυωτικών κυττάρων ήταν ένα σημαντικό βήμα στην εξέλιξη της ζωής, θέτοντας τα θεμέλια για πολύ μεγαλύτερη βιολογική ποικιλότητα, συμπεριλαμβανομένης της εμφάνισης κύτταρα ειδικεύεται σε πολυκύτταρους οργανισμούς. Αυτό έδωσε αφορμή για την βασίλεια: πρωταγωνιστές, μανιτάρια, φυτά, Υ των ζώων. ο ζωντανά όντα που αποτελούνται από ευκαρυωτικά κύτταρα ονομάζονται ευκαρυώτες.

Αν και η επιστημονική κοινότητα δεν αμφιβάλλει για τη σημασία της εμφάνισης των ευκαρυωτικών κυττάρων, δεν έχει καταστεί ακόμη δυνατό να δοθεί μια πολύ σαφής εξήγηση για την εμφάνισή τους. Η πιο αποδεκτή θεωρία εγείρει την πιθανή συμβιογένεση μεταξύ δύο προκαρυωτών, δηλαδή μια διαδικασία συμβίωση μεταξύ ενός βακτήριο και μια αρχαία που, συνυπάρχοντας πολύ στενά, θα συνέθετε τον ίδιο οργανισμό με το πέρασμα των γενεών, τόσο εξαρτημένοι που έγιναν το ένα από το άλλο. Αυτή η θεωρία για την εμφάνιση ευκαρυωτικών κυττάρων αναπτύχθηκε από την Αμερικανίδα εξελικτική βιολόγο Lynn Margulis το 1967, και είναι γνωστή ως «Ενδοσυμβιωτική Θεωρία» ή «Θεωρία Σειριακής Ενδοσυμβίωσης».

Τύποι ευκαρυωτικών κυττάρων

Υπάρχουν διάφοροι τύποι ευκαρυωτικών κυττάρων, αλλά βασικά αναγνωρίζονται τέσσερα, το καθένα με διαφορετικές δομές και διαδικασίες:

• Κύτταρα λαχανικών. Έχουν κυτταρικό τοίχωμα (αποτελούμενο από κυτταρίνη και πρωτεΐνη) που σας καλύπτει μεμβράνη πλάσματος και τους προσδίδει ακαμψία, προστασία και αντοχή. Επιπλέον, τα φυτικά κύτταρα έχουν χλωροπλάστες, δηλαδή οργανίδια που περιέχουν την απαραίτητη χλωροφύλλη για την πραγματοποίηση της διαδικασίας φωτοσύνθεση; και ένα μεγάλο κεντρικό κενοτόπιο, το οποίο διατηρεί το σχήμα των κυττάρων και ελέγχει το κίνηση απο μόρια στο κυτταρόπλασμα.
• Κύτταρα ζώων. Δεν έχουν χλωροπλάστες (αφού δεν φωτοσυνθέτουν) ή κυτταρικό τοίχωμα. Όμως, σε αντίθεση με τα φυτικά κύτταρα, έχουν κεντρόλια (οργανίδια που συμμετέχουν στην κυτταρική διαίρεση) και έχουν μικρότερα αλλά πιο άφθονα κενοτόπια, που ονομάζονται κυστίδια. Λόγω της έλλειψης κυτταρικού τοιχώματος, τα ζωικά κύτταρα μπορούν να πάρουν μεγάλο αριθμό μεταβλητών μορφών, ακόμη και να καταπιούν άλλα κύτταρα.
• Κύτταρα μυκήτων. Μοιάζουν με ζωικά κύτταρα, αν και διαφέρουν από αυτά λόγω της παρουσίας ενός κυτταρικού τοιχώματος που αποτελείται από χιτίνη (την οποία τα ζωικά κύτταρα δεν έχουν). Ένα άλλο χαρακτηριστικό γνώρισμα είναι ότι τα μυκητιακά κύτταρα έχουν μικρότερη κυτταρική εξειδίκευση από τα ζωικά κύτταρα. Αν και δεν είναι η πιο συχνή, υπάρχουν μονοκύτταροι μύκητες, όπως π.χ μαγιά.
• Πρωτιστικά κύτταρα. Τα ευκαρυωτικά κύτταρα αποτελούν συχνά μέρος του πολυκύτταροι οργανισμοί. Ωστόσο, υπάρχουν πρωτίστες που είναι απλοί μονοκύτταροι ή πολυκύτταροι ευκαρυωτικοί οργανισμοί που δεν σχηματίζουν ιστούς. Αν και οι μονοκύτταροι ευκαρυώτες είναι πιο απλά όντα από τα ζώα και τα φυτά, το γεγονός ότι αποτελούνται από ένα μόνο κύτταρο που πρέπει να εκτελεί όλες τις λειτουργίες του οργανισμού κάνει το κύτταρο να έχει μια πολύπλοκη οργάνωση. Επιπλέον, μπορούν να φτάσουν σε μακροσκοπικά μεγέθη. Μερικά παραδείγματα αυτού του τύπου οργανισμών είναι το euglena και το paramecia.

Λειτουργίες ευκαρυωτικών κυττάρων

Τα ευκαρυωτικά κύτταρα έχουν δύο κύριες λειτουργίες: τη διατροφή και την αναπαραγωγή.

Τα ευκαρυωτικά κύτταρα, όπως και τα προκαρυωτικά, εκτελούν βασικές λειτουργίες:

• Θρέψη. Περιλαμβάνει την ενσωμάτωση θρεπτικών ουσιών στο εσωτερικό του κυττάρου και τον μετασχηματισμό τους σε άλλες ουσίες, οι οποίες χρησιμοποιούνται για το σχηματισμό και την αντικατάσταση των κυτταρικών δομών και επίσης για τη λήψη του Ενέργεια απαραίτητο για την εκτέλεση όλων των λειτουργιών του. Ανάλογα με τη διατροφή τους, τα κύτταρα μπορεί να είναι αυτότροφοι (φτιάχνουν τα δικά τους τροφή από ανόργανο υλικό με διαδικασίες όπως η φωτοσύνθεση) ή ετερότροφα (πρέπει να ενσωματώσουν το οργανικό υλικό γιατί δεν είναι σε θέση να το κατασκευάσουν). Το άθροισμα όλων των χημικών δραστηριοτήτων του κυττάρου είναι ο μεταβολισμός του.
• Αυξάνουν. Περιλαμβάνει αύξηση του μεγέθους των μεμονωμένων κυττάρων σε έναν οργανισμό, του αριθμού των κυττάρων ή και στα δύο. Η ανάπτυξη μπορεί να είναι ομοιόμορφη σε διάφορα μέρη ενός οργανισμού ή μπορεί να είναι μεγαλύτερη σε ορισμένα μέρη από άλλα, με αποτέλεσμα οι αναλογίες του σώματος να αλλάζουν καθώς αναπτύσσεται.
• Απόκριση σε ερεθίσματα. Τα κύτταρα αλληλεπιδρούν με το περιβάλλον που τα περιβάλλει, λαμβάνοντας διαφορετικά ερεθίσματα (όπως παραλλαγές στο θερμοκρασία, υγρασία ή οξύτητα) και επεξεργάζονται τις αντίστοιχες απαντήσεις σε καθεμία από αυτές (όπως συστολή ή μετάφραση). Αυτή η ικανότητα αντίδρασης σε περιβαλλοντικά ερεθίσματα είναι γνωστή ως ευερεθιστότητα.
• Αναπαραγωγή. Είναι η διαδικασία σχηματισμού νέων κυττάρων (ή θυγατρικών κυττάρων) από ένα αρχικό κύτταρο (ή βλαστοκύτταρο). Υπάρχουν δύο τύποι διαδικασιών αναπαραγωγής κυττάρων: μίτωσις Υ μείωση. Μέσω της μίτωσης, ένα βλαστοκύτταρο δημιουργεί δύο πανομοιότυπα θυγατρικά κύτταρα, δηλαδή με την ίδια ποσότητα γενετικό υλικό και πανομοιότυπες κληρονομικές πληροφορίες. Από την άλλη πλευρά, μέσω της μείωσης, ένα βλαστοκύτταρο δημιουργεί τέσσερα θυγατρικά κύτταρα που είναι γενετικά διαφορετικά μεταξύ τους και τα οποία έχουν επίσης το μισό γενετικό υλικό του αρχικού κυττάρου. Η μίτωση παρεμβαίνει στις διαδικασίες ανάπτυξης και επισκευής των ιστών και στην αναπαραγωγή ζωντανών όντων που αναπαράγονται ασεξουαλικά. Η μείωση έχει έναν άλλο στόχο: εμφανίζεται μόνο να γεννήσει γαμέτες.
• Προσαρμογή. Η ικανότητα των κυττάρων να εξελίσσονται κατά τη διάρκεια πολλών γενεών και να προσαρμόζονται στο περιβάλλον τους, τους δίνει τη δυνατότητα να επιβιώσουν σε έναν μεταβαλλόμενο κόσμο. Οι προσαρμογές είναι κληρονομικά χαρακτηριστικά που αυξάνουν την ικανότητα ενός οργανισμού να επιβιώσει σε ένα συγκεκριμένο περιβάλλον. Οι προσαρμογές μπορεί να είναι δομικές, φυσιολογικές, βιοχημικές, συμπεριφορικές ή συνδυασμός των τεσσάρων. Όλοι οι βιολογικά επιτυχημένοι οργανισμοί είναι μια πολύπλοκη συλλογή συντονισμένων προσαρμογών που έχουν συμβεί μέσω εξελικτικών διαδικασιών.

Οι λειτουργίες του μεταβολισμού, της ανάπτυξης, της απόκρισης σε ερεθίσματα, της αναπαραγωγής και της προσαρμογής πραγματοποιούνται από όλα τα κύτταρα που ανήκουν τόσο σε προκαρυωτικούς όσο και σε ευκαρυωτικούς οργανισμούς. Ωστόσο, αυτές δεν είναι οι μόνες κυτταρικές λειτουργίες: υπάρχουν και άλλες λειτουργίες ανάλογα με κάθε τύπο κυττάρου και τον ιστό ή τον οργανισμό στον οποίο ανήκουν. Για παράδειγμα, νευρώνες (που αποτελούν μέρος του νευρικού ιστού) είναι σε θέση να επικοινωνούν μέσω ηλεκτρικών παλμών.

Μέρη ενός ευκαρυωτικού κυττάρου

Ο πυρήνας του κυττάρου είναι ένα κεντρικό οργανίδιο, οριοθετημένο από μια διπλή πορώδη μεμβράνη.

Τα κύρια συστατικά των ευκαρυωτικών κυττάρων είναι:

• Κυτταρική ή πλασματική μεμβράνη. Είναι ένα διπλό φράγμα που αποτελείται από λιπίδια Υ πρωτεΐνη που οριοθετεί το κύτταρο, για να το απομονώσει από το περιβάλλον που το περιβάλλει. Η πλασματική μεμβράνη έχει επιλεκτική διαπερατότητα: επιτρέπει μόνο την είσοδο του ουσίες απαραίτητο για το κυτταρόπλασμα και επίσης την αποβολή των μεταβολικών αποβλήτων. Αυτή η δομή υπάρχει σε όλα τα ευκαρυωτικά κύτταρα και ακόμη και σε προκαρυωτικά.
• Κυτταρικό τοίχωμα. Είναι μια άκαμπτη δομή που βρίσκεται έξω από την πλασματική μεμβράνη και δίνει στο κύτταρο σχήμα, υποστήριξη και προστασία. Το κυτταρικό τοίχωμα υπάρχει μόνο στο φυτικά κύτταρα και στους μύκητες, αν και η σύνθεσή του ποικίλλει μεταξύ των δύο τύπων κυττάρων: στα φυτά αποτελείται από κυτταρίνη και πρωτεΐνες, ενώ στους μύκητες από χιτίνη. Αν και αυτή η δομή προστατεύει το κύτταρο, εμποδίζει την ανάπτυξή του και το περιορίζει σε σταθερές δομές.
• Κυτταρικός πυρήνας. Είναι ένα κεντρικό οργανίδιο, που περιορίζεται από μια διπλή πορώδη μεμβράνη που επιτρέπει την ανταλλαγή υλικού μεταξύ του κυτταροπλάσματος και του εσωτερικού του. Ο πυρήνας στεγάζει το γενετικό υλικό (DNA) του κυττάρου, το οποίο είναι οργανωμένο σε χρωμοσώματα. Επιπλέον, μέσα στον πυρήνα υπάρχει μια εξειδικευμένη περιοχή που ονομάζεται πυρήνας, όπου μεταγράφεται το ριβοσωμικό RNA, το οποίο αργότερα θα γίνει μέρος των ριβοσωμάτων. Ο πυρήνας υπάρχει σε όλα τα ευκαρυωτικά κύτταρα.
• Ριβοσώματα. Είναι δομές που σχηματίζονται από RNA και πρωτεΐνες, στις οποίες λαμβάνει χώρα η πρωτεϊνοσύνθεση. Τα ριβοσώματα βρίσκονται σε όλους τους τύπους κυττάρων, ακόμη και στα προκαρυωτικά (αν και είναι δευτερεύοντα). Μερικά ριβοσώματα είναι ελεύθερα στο κυτταρόπλασμα και άλλα είναι προσκολλημένα στο τραχύ ενδοπλασματικό δίκτυο.
• Κυτόπλασμα. Είναι το υδατικό μέσο στο οποίο βρίσκονται τα διάφορα οργανίδια του κυττάρου. Το κυτταρόπλασμα αποτελείται από το κυτταρόπλασμα, το υδατικό τμήμα χωρίς οργανίδια που περιέχει διαλυμένες ουσίες και τον κυτταροσκελετό, ένα δίκτυο νηματίων που δίνει σχήμα στο κύτταρο.

Εκτός από την παρουσία του πυρήνα, ένα από τα διακριτικά χαρακτηριστικά του ευκαρυωτικού κυττάρου είναι η παρουσία οργανιδίων ή υποκυτταρικών διαμερισμάτων που περιβάλλονται από μια μεμβράνη, τα οποία έχουν εξειδικευμένες λειτουργίες. Μερικοι ειναι:

• Λυσοσώματα. Είναι κυστίδια γεμάτα με ένζυμα πεπτικό σύστημα, που υπάρχει αποκλειστικά σε ζωικά κύτταρα. Οι διεργασίες κυτταρικής πέψης πραγματοποιούνται σε λυσοσώματα, που καταλύονται από τα ένζυμα που περιέχουν μέσα τους.
• Μιτοχόνδρια. Είναι τα οργανίδια όπου η διαδικασία του κυτταρική αναπνοή. Περιβάλλονται από μια διπλή μεμβράνη, η οποία επιτρέπει στο κύτταρο να αποκτήσει την ενέργεια που χρειάζεται για να εκτελέσει τις λειτουργίες του. Τα μιτοχόνδρια υπάρχουν σε όλους τους τύπους ευκαρυωτικών κυττάρων και ο αριθμός τους ποικίλλει ανάλογα με τις ανάγκες τους: κύτταρα με υψηλές ενεργειακές απαιτήσεις τείνουν να έχουν μεγαλύτερο αριθμό μιτοχονδρίων.
• Χλωροπλάστες Είναι τα οργανίδια στα οποία λαμβάνει χώρα η φωτοσύνθεση και παρουσιάζουν ένα πολύπλοκο σύστημα μεμβρανών. Το θεμελιώδες συστατικό αυτών των οργανιδίων είναι η χλωροφύλλη, μια πράσινη χρωστική ουσία που συμμετέχει στη φωτοσυνθετική διαδικασία και της επιτρέπει να συλλάβει ηλιακό φως. Οι χλωροπλάστες είναι μοναδικοί στα φωτοσυνθετικά κύτταρα, επομένως υπάρχουν σε όλα τα φυτά και τα φύκια, των οποίων χρώμα Χαρακτηριστικό πράσινο δίνει η παρουσία χλωροφύλλης.
• Κυτταρικό κενό. Είναι ένας τύπος μεγάλης χοληδόχου κύστης που αποθηκεύεται Νερό, μεταλλικά άλατα και άλλες ουσίες, και οι οποίες βρίσκονται μόνο στα φυτικά κύτταρα. Το κενοτόπιο διατηρεί το σχήμα του κυττάρου και παρέχει υποστήριξη στο κύτταρο, εκτός από τη συμμετοχή στην ενδοκυτταρική κίνηση των ουσιών. Τα ζωικά κύτταρα έχουν κενοτόπια αλλά είναι μικρότερα και σε μεγαλύτερη ποσότητα.
• Centrioles. Είναι σωληνοειδείς δομές που βρίσκονται αποκλειστικά σε ζωικά κύτταρα. Συμμετέχουν στον χωρισμό των χρωμοσώματα κατά τη διαδικασία της κυτταρικής διαίρεσης.
• Ενδοπλασματικό δίκτυο. Είναι ένα σύστημα μεμβράνης που συνεχίζει με τον πυρήνα του κυττάρου και εκτείνεται σε όλο το κύτταρο. Η λειτουργία του σχετίζεται με τη σύνθεση ενώσεων που προορίζονται κυρίως για το εξωτερικό του κυττάρου. Το ενδοπλασματικό δίκτυο χωρίζεται σε τραχύ και λείο, ανάλογα με την παρουσία ή απουσία ριβοσωμάτων στην επιφάνειά του: το τραχύ δίκτυο περιέχει ριβοσώματα και είναι κυρίως υπεύθυνο για τη σύνθεση πρωτεϊνών προς εξαγωγή, ενώ το λείο δίκτυο σχετίζεται κυρίως με τις μεταβολικές οδούς του ο λιπίδια.
• Συσκευή Golgi. Είναι ένα οργανίδιο που αποτελείται από ένα σύνολο πεπλατυσμένων δίσκων και σάκων που ονομάζονται στέρνες. Η λειτουργία της συσκευής Golgi σχετίζεται με την τροποποίηση και τη συσκευασία πρωτεϊνών και άλλων βιομόρια (ως υδατάνθρακες και λιπίδια) για έκκριση ή μεταφορά.

Διαφορά μεταξύ ευκαρυωτικού και προκαρυωτικού κυττάρου

Τα προκαρυωτικά κύτταρα είναι απλούστερα και μικρότερα από τα ευκαρυωτικά κύτταρα.

Οι κύριες διαφορές μεταξύ αυτών των δύο τύπων κυττάρων είναι:

• Βασική παρουσία. Η πιο σημαντική διαφορά είναι ότι στα προκαρυωτικά το γενετικό υλικό διασπείρεται στο κυτταρόπλασμα σε μια περιοχή που ονομάζεται νουκλεοειδές, αντί εντός του πυρήνα, όπως συμβαίνει στους ευκαρυώτες.
• τύπος DNA. Οι προκαρυώτες έχουν ένα ενιαίο, κυκλικό μόριο DNA, το οποίο δεν σχετίζεται με πρωτεΐνες, γι' αυτό και αναφέρεται συχνά ως "γυμνό, κυκλικό DNA". Από την πλευρά του, το γενετικό υλικό των ευκαρυωτών έχει γραμμικό σχήμα και συνδέεται με πρωτεΐνες, σχηματίζοντας χρωματίνη (ή χρωμοσώματα, όταν το κύτταρο πρόκειται να εισέλθει σε κυτταρική διαίρεση). Κάθε είδος ευκαρυωτικού οργανισμού έχει έναν χαρακτηριστικό αριθμό χρωμοσωμάτων.
• Μέγεθος. Τα ευκαρυωτικά κύτταρα είναι σημαντικά μεγαλύτερα σε μέγεθος (10-100 μm) από τα κοινά προκαρυωτικά κύτταρα (0,2-2,0 μm).
• Σύνταγμα. Οι περισσότεροι ευκαρυωτικοί οργανισμοί είναι πολυκύτταροι, ενώ όλοι οι προκαρυωτικοί είναι μονοκύτταροι. Ωστόσο, αξίζει να θυμόμαστε ότι υπάρχουν μερικοί μονοκύτταροι ευκαρυωτικοί οργανισμοί, όπως η παραμέσια και η μαγιά.
• Αναπαραγωγή. Οι προκαρυώτες αναπαράγονται ασεξουαλικά (με δυαδική σχάση), ενώ οι ευκαρυώτες έχουν και τα δύο σεξουαλική αναπαραγωγή (με μείωση, που δημιουργεί γαμέτες ή σεξουαλικά κύτταρα) ως άφυλος (Για μίτωσις).
• Κυτταρικά οργανίδια. Τα ευκαρυωτικά κύτταρα παρουσιάζουν οργανίδια με συγκεκριμένες μεμβράνες και λειτουργίες, όπως π.χ μιτοχόνδριαλυσοσώματα ή χλωροπλάστες.