Eukarioti — definīcija, šūnu uzbūve, evolūcija un klasifikācija

Eukarioti — skaidra definīcija, šūnu uzbūve, evolūcijas gaita un klasifikācijas strīdi. Uzzini par kodolu, aļģēm, sēnēm un taksonomijas jaunākajām teorijām.

Eukarioti ir organisms ar komplicētām šūnām, kurās ģenētiskais materiāls ir organizēts hromosomās un izvietots šūnas kodolā. Eukariotu šūnām raksturīgas arī membrānām apjoztas organellas, piemēram, mitohondriji un (auglīgiem organismiem) hloroplasti, kā arī labi attīstīta endoplazmatiskā tīkla, Golgi aparāta un citoskeleta sistēma.

Galvenās iezīmes un šūnu uzbūve

Eukarioti parasti ir lielāki un funkcionāli sarežģītāki nekā prokarioti. To raksturo:

• Kodols: ģenētiskā informācija hromosomās, kas apņemta ar kodola membrānu;
• Membrānas organellas: mitohondriji (enerģijas ražošana), hloroplasti (fotosintēze augu un dažu aļģu grupās), endoplazmatiskā tīkls un Golgi komplekss (proteīnu apstrāde un transports);
• Citoskelets: mikrošūnas un starpsijām līdzīgas struktūras, kas nodrošina šūnas formu, intracelulāro transportu un šūnu dalīšanos;
• Komplekss hromosomu un gēnu regsitrācijas mehānisms: introni, splicing, sarežģīta transkripcijas un post-translācijas regulācija;
• Reprodukcija: gan neķermeniska (mitoze), gan ķermeniska (mejoze un apaugļošanās) reprodukcija daudzām grupām — tas veicina ģenētisko daudzveidību.

Piemēri un salīdzinājums ar prokariotiem

Dzīvnieki, augi, aļģes un sēnes ir eukarioti. Eukarionti ir arī starp vienšūnu protivīriem, kas nozīmē, ka eukariotu grupa ietver gan daudzšūnu, gan vienšūnu formas. Turpretī vienkāršākiem organismiem, piemēram, baktērijām un arhejām, nav kodola un citu membrānām apjoztu organellu — šādus organismus parasti sauc par prokariotiem.

Evolūcija un izcelsme

Eukariotu izcelšanās ir saistīta ar sarežģītu evolūcijas notikumu virkni, kurā svarīga loma bija endosimbiozei—simbiotiskai attiecībai starp seno arheju saimniekšūnu un baktērijām, kas vēlāk kļuva par mitohondrijiem un hloroplastiem. Mūsdienu ģenētiskie pētījumi, tostarp pētījumi par Asgard arhejām, liecina par šādas hibrīdizcelsmes iespējamo leģuālo ainu un par to, ka pēkšņas gēnu maiņas un hronoloģiskas pārbūves veicināja eukariotu laišanos.

Eukarietes attīstījās proterozoja eonā. Dažas no agrīnākajām pazīmēm, kas piešķir šaurāku skatu uz šo laiku, ietver fosilijas vaļīgā formā:

Senākā zināmā iespējamā eikarioze ir Grypania — līdz 30 mm garš vijīgs, nesazarots pavediens. Senākās Grypania fosilijas atrastas dzelzs raktuvēs netālu no Mičiganā. Sākotnējie datējumi lika šīm fosilijām būt aptuveni 2100 miljonus gadu vecām, bet vēlākie pētījumi sniedza precizētus datējumus ap ~1874 miljonus gadu. Grypania pastāvēja mezoproterozojā.

Vēl viena sena un plaši izplatīta fosiliju grupa ir akritarhi, kas, domājams, attēlo augu vai aļģu aļģu planktona cistas vai reproduktīvās stadijas. Acritarchs fosilijas ir atrastas nogulumos, kas datēti aptuveni 1400 miljonu gadu vecumā mezoproterozojā. ^{57. lpp.}

Svarīgs jēdziens evolūcijas pētījumos ir pēdējais kopīgais eukariotu priekštecis (LECA), no kura radušās galvenās eukariotu līnijas. LECA jau, visticamāk, bija sarežģīta šūna ar mitohondrijiem, kodolu un pamata eukariotiskajām funkcijām.

Klasifikācija un taksonomijas strīdi

Par Eukaryota klasifikāciju notiek aktīvas diskusijas, un ir ierosinātas vairākas taksonomijas. Historiski eukariotus mēģināja sakārtot piecās valstībās, taču nav vienprātības par to, kuras grupas jāiekļauj katrā no tām. Mūsdienu taksonomijā bieži lieto lielas „supergrupas”, piemēram:

• Opisthokonta — ietver dzīvniekus un sēnes;
• Archaeplastida — augi un vairākas aļģu grupas (paredz arī hloroplastu pirmreizējo endosimbiozi);
• SAR (Stramenopiles, Alveolates, Rhizaria) — liela un daudzveidīga grupa, kas ietver daudzas jūras aļģes, protistus un pat patogēnus;
• Excavata — galvenokārt vienšūnu ar noteiktām specializētām struktūrām;
• Amoebozoa — galvenokārt amebveidīgas formas un to radinieki.

Taksonomiskais darbs turpinās, jo molekulārie datu apjomi un genoma salīdzinājumi sniedz jaunas liecības par grupu attiecībām. Daudzas klasiķiskas sistēmas tiek pārrakstītas, un dažas grupas tiek pārvietotas starp līmeņiem atkarībā no jaunajiem pierādījumiem.

Ekololoģiskā un bioloģiskā nozīme

Eukarioti aizņem centrālu vietu biosfērā: tie veido augus, kas ražo skābekli un organisko vielu fotosintēzes ceļā; dzīvniekus, kas nodrošina daudzveidīgas baroķēdes funkcijas; sēnes, kas palīdz šķīdināt un atgriezt barības vielas augsnē; un daudzus vienšūnu eukariotus, kas nosaka ūdens ekosistēmu produktivitāti un biogeohīmiskos ciklus.

Kopsavilkumā, eukarioti ir sarežģīti organismi ar membrānas apjoztu kodolu un organellām, kas radušies ilgas evolucionāras vēstures gaitā un kuriem ir būtiska loma Zemes ekosistēmās. To klasifikācija joprojām tiek precizēta, jo jaunākie ģenētiskie un paleontoloģiskie dati sniedz jaunas atziņas.

Struktūra

Eikariotu šūnas parasti ir daudz lielākas par prokariotiem. Tās var būt līdz pat 10 reizes lielākas. Eikarijotu šūnām ir daudz dažādu iekšējo membrānu un struktūru, ko sauc par organelām. Tām ir arī citoskelets. Citoskelets sastāv no mikrotubulām un mikrofilamentiem. Šīm daļām ir liela nozīme šūnas formā. Eikariotu DNS ir ievietota saišķos, ko sauc par hromosomām, kuras šūnu dalīšanās laikā atdala mikrotubulārā vārpsta. Lielākajai daļai eikariotiju ir sava veida dzimumvairošanās ar apaugļošanas palīdzību, ko prokariotes neizmanto.

Prokariotiem nav dzimuma, taču tie var nodot DNS citām baktērijām. To šūnu dalīšanās ir aseksuāla. Baktēriju konjugācija ir tad, kad baktērijas pārnes ģenētisko elementu (bieži vien plazmīdu vai transpozonu) no vienas uz otru.

Eikariontiem ir lineāru hromosomu komplekti, kas atrodas kodolā, un hromosomu skaits parasti ir tipisks katrai sugai.

Iekšējā membrāna

Eikariotiskajās šūnās ir daudz lietu ar membrānām ap tām. Tās visas kopā sauc par endomembrānu sistēmu. Vienkārši maisiņi, ko sauc par vezikulām vai vakuolām, dažkārt veidojas, atdaloties no citām membrānām, līdzīgi kā bērni ar rotaļlietām veido burbuļus. Daudzas šūnas uzņem pārtiku un citas lietas, izmantojot tā saukto endocitozi. Endocitozes laikā membrāna, kas atrodas vistuvāk ārpusei, saliecas uz iekšu un tad atdalās, veidojot vezikulu. Daudzas citas organellas, kurām ir membrānas, iespējams, sākās kā vezikulas.

Kodolu ieskauj divas membrānas membrāna, kurā ir caurumiņi, lai tajā varētu ieplūst un izplūst dažādas lietas. No kodola apvalka ārā izceļas lietas, kas izskatās kā caurulītes un plāksnītes. Tās sauc par endoplazmatisko retikulu, ko bieži saīsina līdz ER. ER nodarbojas ar olbaltumvielu pārvietošanu un ļauj tām nobriest.

ER ir divas daļas - raupjais ER un gludais ER. Rupjajai ER ir pievienotas ribosomas. Olbaltumvielas, ko ražo ribosomas, kas pievienotas raupjajai ER, nonāk raupjās ER iekšpusē, ko sauc par lūmenu. Pēc tam tie parasti nonāk vezikulās, kas aug un atdalās no gludās ER. Lielākajā daļā eikariontu vezikulas ar olbaltumvielām iekšpusē saplūst ar saplacinātu vezikulu kaudzēm, ko sauc par Golgi ķermenīšiem, kur olbaltumvielas iekšpusē atkal mainās.

Pūslīši dažkārt tiek mainīti tā, lai tie varētu ļoti labi darīt vienu lietu. To sauc par specializāciju jeb diferenciāciju. Piemēram, lizosomās ir fermenti, kas noārda no barības vakuolām nākušo pārtiku, bet peroksisomās ir fermenti, kas noārda peroksīdu, indi, lai tas vairs nebūtu indīgs.

Daudziem vienšūņiem ir kontrakcijas vakuolas, kas ir vakuolas, kuras var saplūst vai atdalīties no ārējās membrānas. Kontraktilās vakuolas bieži tiek izmantotas, lai iegūtu un atbrīvotos no nevajadzīgā ūdens. Ekstrusomas izšauj vielas, kas liek plēsējiem aiziet prom vai noķert barību. Daudzšūnu organismos vezikulās bieži tiek veidoti hormoni. Sarežģītajos augos lielāko daļu augu šūnas iekšienes aizņem centrālā vakuole. Šī centrālā vakuole ir galvenais, kas uztur osmotisko spiedienu, lai šūna varētu saglabāt savu formu.

Endomembrānu sistēmas un tās komponentu detaļas

Jautājumi un atbildes

J: Kas ir eikarioti?

J: Ar ko eikarietes atšķiras no prokarietēm?

J: Kad attīstījās eikarioti?

J: Kas ir Grypania?

J: Kas ir akritarhi?

J: Vai eukaroītos ir DNS?

Jautājums: Cik valstību piedāvā mūsdienu Euakryota klasifikācija?

Meklēt pēc burta