Heilkjörnungar

Heilkjörnungar (fræðiheiti: "Eukaryota") eru lífverur með frumur þar sem frumukjarninn (eða -kjarnarnir) er hulinn frumuhimnu. Heilkjörnungar telja bæði dýr, jurtir og sveppi (sem eru flest fjölfruma) auk ýmissa annarra hópa sem stundum eru flokkaðir sem frumverur og eru margir einfruma. Hinn meginhópur lífvera er dreifkjörnungar sem ekki eru með aðgreindan kjarna eða önnur frumulíffæri og telja gerla og fornbakteríur. Heilkjörnungar eiga sér sameiginlegan uppruna og eru stundum skilgreindir sem veldi eða lén.

Fruman er minnsta lífveran og allar lífverur eru gerðar úr einni eða fleiri frumum. Það eru meira en 300 ár síðan Robert Hooke skoðaði frumu fyrst í smásjá. Frumum fjölgar með skiptingu og allar frumur eru komnar af öðrum frumum. Frumum er hægt er að skipta í tvær megingerðir eftir því hvernig þær geyma erfðaefni sitt: Dreifkjörnunga ("e. prokaryotes") eða heilkjörnunga ("e.eukaryotes") sem stundum eru kallaðar kjarnafrumur.

Rannsóknir á steingervingum benda til þess að dreifkjörnungar hafi komið fyrst en heilkjörnungar hafi þróast frá þeim í mörgum skrefum. Líffræðingar eru ekki sammála um hvernig þau umskipti hafi átt sér stað og til eru um 20 mismunandi kenningar um það. Algengust er kenningin um að dreifkjarna fruma hafi þróað kjarna ("e.nucleus") fyrst, þá varð heilkjarafruma til sem síðan fékk hvatbera. En hvatberar eru aðalsmerki heilkjörnunga .

Eitt af því sem aðskilur dreifkjörnunga og heilkjörnunga er að dreifkjörnungar hafa ekki afmarkaðan kjarna heldur er erfðaefni þeirra fljótandi í umfryminu. Hjá heilkjörnungum er erfðaefnið í stérstökum frumukjarna . Heilkjarna frumur eru að meðaltali tíu sinnum stærri en dreifkjarna frumur. Vísindamenn telja að fyrstu heilkjörnungarnir hafi orðið til fyrir um 1,5 - 2 milljörðum ára . Það sem dreif- og heilkjörnungar eiga sameiginlegt er frumuhimna, umfrymi, kjarnasvæði, kjarni og ríbósom stundum kallaðar ríplur eða netkorn . Heilkjarnafrumur eru flóknari en dreifkjörnungar að því leiti að þær innihalda frumulíffæri ("e. organelles") sem talin eru upp hér við myndir 1 og 2.

Heilkjörnungar skiptast í dýra- og plöntu- og sveppafrumur samkvæmt skilgreiningu . Það sem einkennir heilkjörnunga er kjarni sem er mikill um sig og getur náð yfir stóran hluta frumunnar. Hann er oftast kringlóttur og yfirleitt staðsettur nokkurn veginn í miðju frumunnar. Kjarninn er einskonar stjórnstöð frumunnar og í honum er erfðaefni hennar DNA. Einnig kjarnakorn sem mynda ríbósóm. Erfðaefnið inniheldur uppskriftir af prótínum sem er helsta byggingarefni frumunnar ásamt ensímum. Ensím hafa það hlutverk að hvetja efnahvörf þannig að þau verði nægilega hröð til þess að lífveran haldist lifandi. Prótín ráða eiginleikum lífverunnar .

Dýrafrumur sjá mynd 1 eru eins og fyrr var sagt heilkjarna frumur, sem þýðir að erfðaefni þeirra er í kjarnanum og önnur frumulíffæri er að finna í umfryminu.

Dýrafruma og frumulíffæri.

1.     Kjarni

Kjarninn er umkringdur kjarnahimnu og er oftast staðsettur í miðju frumunnar. Kjarninn er stjórnstöð frumunnar og þar er erfðaefni hennar að finna. Í kjarnanum eru kjarnakorn og litningar .

2.     Kjarnakorn ("e. nucleus")

Kjarnakorn eru gerð úr próteinum og RNA kjarnasýru .

3.     Ríbósóm ("e. ribosomes")

4.     Korn ("e. vesicle")

5.     Kornótt frymisnet ("e. rough endoplasmic reticulum")

Frymisnetið sér um að flytja efni og efnasambönd bæði til og frá frumunni til líffæra hennar. Á kornótta frymisnetinu eru litlar kúlur sem að heita netkorn. Netkornin  framleiða prótín sem að berast eftir frymisnetinu út um alla frumuna og stundum útúr henni .

6.     Golgiflétta eða frymisflétta ("e. golgi apparatus")

Pakkar próteinum og fitu sem fruman flytur út í seytibólur .

7.     Frymisgrind eða frymisnet ("e. cytoskeleton")

8.     Slétt frymisnet ("e. smooth endoplasmic reticulum")

Frymisnetið sér um efnafluttning innan frumunnar.

9.     Hvatberi ("e. mitochondria")

Hvatberar (e. mitochonrion)  eru aðalsmerki heilkjörnunga og kallað orkuver frumunnar. Þeir eru gerðir úr tvöfaldri frymishimnu. Ytri himnan er slétt og er utanum hvatberann. Innri himnan er í fellingum og helsta virkni hvatberans fer þar fram. Í miðjunni á hvatberanum matrix sem er seigfljótandi vökvi sem inniheldur ensím, ríbósóm og erfðaefni. Hvatberar brenna fæðu og mynda orku sem notuð er til að viðhalda vefjum lífverunnar .

10.  Safabóla ("e. vascuol")

11.  Umfrymi ("e. cytosol")

Vökvinn inni í frumunni nefnist umfrymi. Það er seigfljótandi og er á milli frumulíffæranna.

12.  Leysikorn eða leysibólur ("e. lysosome")

13.  Deilikorn ("e. centriole")

Deilikorn er að finna rétt fyrir utan kjarnann en þau hjálpa til við frumuskiptingu frumna.

14.  Frumuhimna ("e. cell membrance")

Dýrafrumur hafa næfurþunna frumuhimnan yst (plöntufrumur hafa frumuhimnu innan við frumuvegg). Hún gegnir því hlutverki að halda  jafnvægi með því að taka inn og hleypa út efnum eftir þörfum. Frumuhimnan er valgegndræp og hleypa þannig inn nauðsynlegum efnum en halda úti þeim efnum sem eru óþörf eða skaðleg. Frumuhimnan er ótrúlega fullkomin og lætur ekki blekkjast sem dæmi á svipuðum efnum eins og Natríumjón og Kalíumjón. En efnafræðingar sem búnir eru  fullkomnustu græjum eiga fullt í fangi með að greina milli þessara tveggja jóna. Frumuhimnan er ekki í vafa og hleypir hún Natríumjónum út en kalíumjónum inn .

Hvað er ólíkt með dýra- plöntu og sveppafrumum?

Það sem  er ólíkt með dýra- og plöntufrumum er að plöntufrumur hafa eina stóra safabólu ásamt grænukornum og þykkan frumuvegg, sjá mynd 2. Dýrafrumur hafa frumuhimnu í stað frumuveggjar og margar litlar safabólur. Þær hafa að auki deilikorn sem er staðsett í geislaskauti þeirra. Þessi deilikorn sjá um að toga litninga í sundur þannig að heilt sett af litningum fari í hverja dótturfrumu. Deilikorn er ekki til staðar í plöntufrumum samt sem áður fer frumuskiptingin þeirra fram á sama máta að flestu leyti.

Það sem allar tegundir frumna eiga sameiginlegt er erfðaefni, umfrymi, ríbósóm og frumuhinma

Sveppir eru ýmist einfrumungar eða fjölfrumungar. Sveppir hafa frumuvegg eins og plöntufrumur. Munurinn er að frumuveggurinn er gerður úr kítíni í sveppafrumum en sellulósa í plöntum. Sveppafrumur eru ólíkar plöntufrumum að því leiti að þær hafa ekki blaðgrænu. Það sem er ólíkt með sveppafrumum og dýrafrumum er að fitusamsetningin í frumuhimnu sveppafruma öðruvísi .

Plöntufruma og frumulíffæri.

a. Frymisbrú (e.plasmodesmata)

b. Frumuhimna

Frumuhimnan er himna sem er  utanum frunuma og stjórnar því hvað fer inn og út úr frumunni .

c. Frumuveggur (e. cell wall)

Frumuveggur er stinnur veggur úr beðmi eða sellúlosa sem umlykur plöntufrumna og verndar hana (dýrafrumur hafa ekki frumuvegg). Hann gerir það að verkum að plöntur eru stinnar.  Pappír er búinn til úr beðmistrefjum úr frumuveggjum plantna .

1. Grænukorn (e. chloroplast)

Grænukorn gegna hlutverki til ljósstillífunar en þau framleiða einnig glúkósa.

d. Himna (e. thylakoid membrane)

Himna sem umlykur grænukornin.

e. Mjölvakorn (e. starch grain)

2. Safabóla (e. vacuole)

Safabólur eru yfirleitt fyrirferðamiklar í plöntufrumum. Þær geyma vatn og þrýstingur þess hefur áhrif á hversu stinnar plöntu eru. Þegar safabólan er full af vökva þrýstir hún á frumuvegginn þannig hún verður stinn en sé lítill vökvi verður plantan lin og limpast niður .

f. Safabóla

g. Himna (e. tonoplast). Hálfgegndræp himna utanum safabólu í plöntufrumu

h. Hvatberi

i. Oxunarkorn (e. peroxisome)

j. Umfrymi

k. Leysikorn eða leysibólur

l. Kornótt frymisnet

3. Kjarni

m. Kjarnaholur (e. nuclear pore)

n. Kjarnahúpur (e. nuclear envelope)

o. Kjarnakorn

Kjarnakorn myndar netkorn .

p. Ríbósóm

q. Slétt frymisnet

r. Golgi vesicles

s. Golgiflétta

t. Frymisgrind