Name: cell compartments in eukaryotes
Uploaded: 2020-11-23T11:47:33.000Z
Duration: 1 min 46 s
Channel: JoVE

תאים איקריוטים מכילים מדורים פנימיים רבים, אברונים תחומים בקרום, מה שמאפשר לתפקודים מוגדרים מאוד להתרחש בתוך מיקרו-סביבות המוגנות גם מפני הציטופלזמה התוך תאית וגם מהסביבה החוץ תאית. למשל, הגרעין דורש תנאים מבוקרים לבקרה מדויקת של הגנים שבפנים. לכן הוא מוקף על-ידי קרום כפול, מעטפת הגרעין, בעלת נקבוביות השולטות בסוג המולקולות שיכולות להיכנס ולצאת, כמו mRNA.יתר על כן, חלבונים מסויימים דורשים סביבה מחמצנת וחייבים להיות מבודדים מהציטוזול, שהוא מחזר. לפיכך, הריבוזומים מייצרים חלבונים אלה בתוך הרשתית התוך-פלזמית, שם הם יכולים גם לעבור שינויים רציניים. פעולות המשך אף מתרחשות בתוך מיקרוקוסמוסים כימיים קטנים הנקראים שלפוחיות, בעודן בדרכן אל היעדים הסופיים שלהן.אברונים אחרים, כגון פרוקסיזומים, מספקים הגנה מפני תוצרי הלוואי המזיקים של עצמם, כמו מי חמצן, על-ידי בידוד אנזימים הממירים תרכובות רעילות למולקולות לא מזיקות, כגון מים. באופן דומה, הליזוזומים מפרידים בין אנזימים, אבל מסיבה אחרת, כדי להגן על תגובות עיכול הדורשות pH נמוך בהרבה מאשר זה של ציטופלזמה. למיטוכונדריה גם יש תוכן חומצי בין שני הקרומים שלהן, מה שמסייע בהפקת אנרגיה.בסך הכל, המידור האיקריוטי תומך בפעולות שאחרת לא היה ניתן לבצען אם בוצעו בו-זמנית, ללא צורה כלשהי של הכלה.

גבלדון, טוני ואלכסנדרוס א. פיטיס. "מקור ואבולוציה של מידור תת-תאי מטבולי באיקריוטים." Biochimie 119 (דצמבר 2015): 262–68. [<a href="https://doi.org/10.1016/j.biochi.2015.03.021" target="__blank">Source</a>]

מידור אאוקריוטי

<div style="direction:rtl">אחד המאפיינים המובהקים של תאים אוקריוטיים הוא שהם מכילים אברונים הקשורים לממברנה, כגון הגרעין והמיטוכונדריה, המבצעים פונקציות מיוחדות. מכיוון שממברנות ביולוגיות חדירות רק באופן סלקטיבי למומסים, הן עוזרות ליצור תא עם תנאים מבוקרים בתוך אברון. מיקרו-סביבות אלו מותאמות לתפקודים הספציפיים של האברון ועוזרות לבודד אותם מהציטוזול שמסביב. לדוגמה, ליזוזומים בתאי בעלי החיים שומרים על סביבה חומצית בהשוואה לציטוזול שמסביב. דבר זה עוזר לאנזימים הליזוזומליים לעכל פסולת תאית. באופן דומה, ויסות pH בתוך המיטוכונדריה מסייע בסינתזה של מולקולות אנרגיה. בנוסף, חלק מהחלבונים דורשים סביבה חמצנית לקיפול ועיבוד נאותים, אך הציטוזול הוא בדרך כלל רדוקטיבי. לכן, חלבונים אלו מיוצרים על ידי ריבוזומים ברשת האנדופלזמית (ER), השומרים על הסביבה הדרושה. לאחר מכן חלבונים מועברים ליעדם הסופי בתוך התא דרך שלפוחיות הקשורות לממברנה. החומר הגנטי של תאים אוקריוטיים ממודר בתוך הגרעין, מוקף בממברנה כפולה הנקראת המעטפת הגרעינית. נקבוביות קטנות במעטפת שולטות אילו מולקולות או יונים יכולים להיכנס או לצאת מהגרעין. לדוגמה, RNA שליח (mRNA) יוצא מהגרעין דרך הנקבוביות הללו כדי להעביר את ההוראות הגנטיות המקודדות ב-DNA אל הריבוזומים, שם ניתן לתרגם אותם לחלבון. לכן, מידור מאפשר ביצוע של פונקציות רבות ושונות ביעילות רבה יותר בתוך אותו תא על ידי ריכוז הרכיבים הנדרשים בחלל מצומצם והפרדתם משאר התא.</div>

אחד המאפיינים הבולטים של תאים איקריוטים הוא שהם מכילים אברונים הקשורים לקרום, כגון הגרעין והמיטוכונדריה, הנושאים ...

Education

JoVE Core

Molecular Biology

ביולוגיה מולקולרית

Unit 1

יחידה 1

DNA, Cells, and Evolution

DNA, תאים ואבולוציה

KEY TERMS AND CONCEPTS

מונחים ומושגים מרכזיים

Eukaryotic Compartmentalization

cell compartments in eukaryotes

Eukaryotic cells use compartments to organize many different jobs inside one cell. These compartments help separate processes so they can happen in the right place.

The compartment called the cytosol is the fluid part of the cell. It surrounds the other internal structures and helps support many cell processes.

Inside the cell, membrane-bound organelles create distinct microenvironments. A microenvironment is a small internal space with conditions that fit a specific task. This separation lets the cell run different reactions at the same time.

The nucleus is one of the main compartments in eukaryotic cells. It keeps the cell’s genetic material in a protected space and helps separate DNA-related activities from other work in the cytosol.

Compartmentalization is a key feature of eukaryotic cells. It improves organization and helps the cell control where important processes take place.

Cell Compartments in Eukaryotes

the dna helix

DNA Structure and Base Pairing

DNA has a helical structure that helps store genetic information. The double helix is the shape formed by two strands that twist around each other. This structure is a key feature of DNA in cells. The two strands are held together by base pairing. Bases on one strand match with bases on the other strand in a regular way. This pairing helps keep the DNA molecule stable and organized. The helix shape also helps explain how DNA fits into chromosomes and carries instructions for living things. By...

the central dogma

DNA to Protein: Central Dogma Steps

The central dogma explains how genetic information moves from DNA to RNA to protein. This flow is a key idea in molecular biology. It helps show how cells use genes to make the molecules that carry out work. DNA stores the instructions for making proteins. During transcription, a gene in DNA is copied into RNA. The RNA then carries that message to the next stage. In translation, the RNA message is used to build a protein. Proteins do much of the cell’s work, so this process connects genes to...

prokaryotic cells

Inside Prokaryotic Cell Structure

Prokaryotic cells have a simple internal structure compared with many other cells. They are usually divided into two groups: bacteria and archaea. These cells have no nucleus, so their DNA is not enclosed in a membrane-bound compartment. Instead, the genetic material is found in the nucleoid, a region where the DNA is located in the cell. Some prokaryotic cells also contain plasmids, which are small extra DNA molecules. A capsule may surround the cell and provide an additional outer layer. <br...

eukaryotic compartmentalization

Eukaryotic cells use compartments to organize many different jobs inside one cell. These compartments help separate processes so they can happen in the right place. The compartment called the cytosol is the fluid part of the cell. It surrounds the other internal structures and helps support many cell processes. Inside the cell, membrane-bound organelles create distinct microenvironments. A microenvironment is a small internal space with conditions that fit a specific task. This separation...

the tree of life - bacteria, archaea, eukaryotes

the-tree-of-life-bacteria-archaea-eukaryotes

How Life Is Classified Into Three Domains

The tree of life shows how organisms are related through evolution. Its root represents the common ancestor of all life on Earth. From that point, branches spread out like a tree. The tips of the branches represent living, or extant, species. Species that no longer exist, called extinct species, appear closer to the center of the tree. Today, these organisms are grouped into three domains: bacteria, archaea, and eukaryotes. Scientists still debate these divisions, so the tree of life keeps...

mutations

How Mutations Change DNA

Mutations are changes in DNA. They can alter the genetic code and affect how genes work. In high school biology, students often study mutations to understand how DNA changes can influence traits. The transcript focuses on two common mutation types: point mutations and frameshift mutations. A point mutation changes one nucleotide, which is one DNA building block. A frameshift mutation happens when nucleotides are added or removed and the reading frame shifts. These changes matter because they...

gene evolution - fast or slow?

Why Some Gene Regions Evolve Faster

Gene regions do not all change at the same rate. In eukaryotes, long stretches of DNA do not code for proteins or RNAs. Some of these non-coding regions include important regulatory sequences, but most have no known function. Because little or no selection pressure acts on them, they often change the fastest over evolutionary time. Protein-coding regions usually evolve more slowly. A change in a coding sequence can alter a protein and make it less effective at doing its job. That creates...

genome size and the evolution of new genes

genome-size-and-the-evolution-of-new-genes

How Genome Size Shapes New Genes

Genome size can vary widely, and it also helps show how new genes form. Every living organism has a genome, whether it uses RNA or DNA. Yet the size of that genome can be very different from one organism to another. One major difference is whether the organism is prokaryotic or eukaryotic. Prokaryotic genomes usually have little to no non-coding sequence, which means genes are packed closely together in operons along the chromosome. Eukaryotic genomes contain long stretches of non-coding DNA...

gene families

How Gene Families Evolve and Diversify

Gene families are groups of genes that are thought to come from a shared ancestor. They usually form when a gene is copied by mistake during cell division. The original gene stays under selection pressure to keep its job, while the extra copy can change more quickly over time. Some copied genes gain a new role in the organism. When that happens, they are called paralogs, which are two genes in the same species that evolved from one common ancestral gene. Gene families also include orthologs,...

types of genetic transfer between organisms

types-of-genetic-transfer-between-organisms

How Genes Move Within and Across Generations

Genetic transfer is the movement of genetic information from one organism to another. It happens in two main ways: vertical gene transfer and horizontal gene transfer. Vertical gene transfer moves genes from one generation to the next. It is much more common than horizontal gene transfer. Vertical gene transfer happens during both sexual reproduction and asexual reproduction. In both cases, one or more organisms pass some or all of their genome to their offspring. This kind of transfer occurs...

key terms and concepts

Learn how eukaryotic cells use the cytosol, nucleus, and membrane-bound organelles to create microenvironments and organize cell processes.

Cell Compartments in Eukaryotes | JoVE K12

molecular biology

JoVE Core Molecular Biology showcases the molecular processes of the cell through clear and concise animated video lessons. Additionally, in scientist-in-action videos, these concepts' application is demonstrated through real experiments in modern laboratories.

myJoVE Corporation

Cell Compartments in Eukaryotes

Description

Transcript

Tags