Эукариотическая клетка: черты строения и ее основные части

Все клеточные организмы делятся на прокариоты (бактерии и археи) и эукариоты (растения, животные, грибы). Эукариотическая клетка — это базовая единица строения представителей второй группы. Её главное отличие от прокариотической в наличии ядра, защищающего наследственную информацию.

Оглавление:

• Различия прокариот и эукариот
• Части эукариотной клетки
• Строение и функции органоидов
• Происхождение эукариот

Все клеточные организмы делятся на прокариоты (бактерии и археи) и эукариоты (растения, животные, грибы). Эукариотическая клетка — это базовая единица строения представителей второй группы. Её главное отличие от прокариотической в наличии ядра, защищающего наследственную информацию.

Различия прокариот и эукариот

Основной признак, отличающий эукариотические клетки от прокариотических, — наличие ядра. В нём находится ДНК (дезоксирибонуклеиновая кислота), которая хранит генетическую информацию организма. У прокариот ДНК представлена одной кольцевой хромосомой и не защищена ядерной оболочкой. У эукариот она представлена линейными хромосомами, число которых может отличаться, связана с белками-гистонами и находится внутри ядра.

Другое отличие — присутствие у эукариотических клеток мембранных органоидов, или органелл: эндоплазматической сети (ЭПС), аппарата Гольджи, лизосом, митохондрий, пластид, вакуолей. Ядро также относится к таким органоидам. Благодаря наличию мембран у органелл возможна компартментализация клетки — разделение её на отсеки, в которых химические реакции могут протекать независимо. Существуют также органоиды — митохондрии и пластиды — имеющие и собственную ДНК.

Различается строение клеточной стенки прокариот и эукариот. Прокариоты имеют прочную стенку из муреина (бактерии) или псевдомуреина (археи), состоящую из одной молекулы вещества. У эукариот этой структуры либо вообще нет (животные), либо она многомолекулярная и состоит из других веществ — хитина и глюканов у грибов и целлюлозы у растений.

Характерная черта эукариотических клеток — размеры, намного большие, чем у прокариотических. Отличаются они на порядок: 0,5−10 мкм — диаметр бактерии или археи, 10−100 мкм — растительной или животной клетки. Объём при этом различается в тысячи раз. Рост величины может быть одной из причин утраты одномолекулярной клеточной стенки.

Эукариотные клетки, в отличие от прокариотных, способны к фагоцитозу — захвату твёрдого содержимого из внешней среды. Среди них появляются хищники, которые могут поедать других одноклеточных существ. У животных благодаря этой способности появляются фагоциты — кровяные элементы, поглощающие чужеродные организмы внутри тела.

Ещё одно отличие в том, что эукариоты бывают сложными многоклеточными организмами — растения и животные имеют характерное строение тела, различные органы и ткани. При этом бывают и одноклеточные эукариотные существа — некоторые водоросли и грибы, простейшие. Прокариоты же хотя и бывают колониальными (некоторые цианобактерии), но подобные организмы образовывать не могут.

Части эукариотной клетки

Наименьшая структурная и функциональная единица организма-эукариота — эукариотическая клетка. Строение и организация её у растений, животных и грибов во многом сходны. Отличаться могут лишь материал клеточной стенки (иногда она вовсе отсутствует) и некоторые органеллы — например, пластиды имеют только растения.

Основные части эукариотической клетки:

• цитоплазматическая мембрана;
• цитоплазма;
• органоиды — ядро, митохондрии, рибосомы, эндоплазматическая сеть, аппарат Гольджи и другие.

Цитоплазматическая мембрана, или плазмалемма — структура, которая отделяет внутреннюю среду клетки от внешней (или от клеточной стенки, если она присутствует). Строение и функции плазматической мембраны сходны с таковыми у прокариот. Образована она преимущественно липидами и белками. Липиды, формирующие двойной слой, состоят из:

• гидрофильной головки, которая у внутреннего слоя обращена внутрь клетки, у наружного — наружу;
• гидрофобного хвоста. Хвосты молекул обоих слоёв обращены друг к другу, внутрь мембраны.

Благодаря гидрофильным головкам жирорастворимые вещества проникают сквозь мембрану, гидрофобные хвосты не пропускают воду и растворённые в ней вещества, препятствуя смешиванию внутренней и внешней среды.

В билипидный слой встроены белки. Среди них выделяют три разновидности:

• интегральные — пронизывают мембрану насквозь;
• полуинтегральные — пронизывают только один из слоёв мембраны, наружный или внутренний;
• покровные — лежат на внешней или внутренней поверхности мембраны.

Белки участвуют в транспорте веществ в клетку и из неё — интегральные переносят электролиты и ионы, полуинтегральные — аминокислоты. Покровные могут выполнять рецепторную функцию.

За двумя слоями мембраны находится цитоплазма — коллоидная среда, содержащая в себе ядро, другие органоиды и различные включения — временные компоненты клетки, такие как зёрна крахмала, соляные кристаллы, жировые капли. Жидкая часть называется гиалоплазмой. Также в состав цитоплазмы входит цитоскелет — белковый клеточный скелет, образованный микротрубочками и микронитями.

Гиалоплазма в своём составе содержит полисахариды, липиды, белки, РНК. Вместе с клеточными структурами, «плавающими» в ней, она может двигаться. Амёбы и некоторые другие простейшие перемещаются в пространстве за счёт движения цитоплазмы.

Строение и функции органоидов

Органоидов в клетке множество, каждый из них выполняет специфическую функцию. В таблице описаны типичные для эукариот двумембранные, одномембранные и немембранные органеллы:

Происхождение эукариот

В биологии существует несколько гипотез происхождения эукариот. Основная из них — симбиотическая. Согласно ей, прокариотный организм, у которого по какой-то причине появилась способность к фагоцитозу, поглотил другие прокариотные клетки — они не переварились и стали органоидами. Наиболее явно на свою симбиотическую природу указывают митохондрии и пластиды — органеллы, имеющие собственную кольцевую ДНК, подобную ДНК бактерий.

Немного хуже эта гипотеза объясняет происхождение ядра. Генетической информации в нём намного больше, чем в пластидах и митохондриях. Возможно, в ядро переместился генетический материал из других органелл, которые вполне могут быть упростившимися, утратившими ДНК митохондриями и пластидами.

Другая гипотеза — инвагинационная. Она предполагает, что впачивания (инвагинации) мембраны, которые у прокариот выполняют функции органелл, отделились от мембраны клетки и стали собственно органеллами. Это объясняет, почему мембрана у многих органоидов двойная, но остаётся непонятным происхождение митохондрий и пластид с их кольцевой ДНК.

Кроме того, имеется третья гипотеза — химерная. Её можно рассматривать как разновидность симбиотической. Предполагается, что существовал некий способный к фагоцитозу прокариот, который поглощал другие клеточные организмы, и генетический материал хозяина и поглощённых клеток объединялся. Это хорошо объясняет возникновение ядра.

Появление эукариот сыграло важную роль в эволюции жизни на Земле. Только после этого смогли возникнуть сложные многоклеточные организмы — растения, грибы, животные и (в числе последних) человек.