Eukaryote organismer

Del 4 af 4 i projektet: Celler – Livets byggesten

I sidste afsnit lærte du, hvordan nogle encellede organismer udviklede sig til flercellede organismer – ligesom dig selv! Nu fortsætter vi evolutionen og fokuserer på de organismer, som lever på Jorden i dag.

Du har nok hørt, at mennesker og chimpanser er meget tæt beslægtede, hvorimod mennesker og regnorme ikke er. Men mennesket og regnormen har faktisk en fælles stamfader, hvis bare man kigger langt nok tilbage i tiden. Faktisk har alle nulevende organismer en fælles stamfader, som kaldes LUCA. LUCA står for ”Last Universal Common Ancestor” og var den simple, encellede organisme, du tidligere læste om, som levede for 3,8 milliarder år siden. Du kan se, hvornår LUCA levede på vores årskalender på Figur 1.

Figur 1: LUCA på årskalenderen. LUCA var den første organisme på Jorden, som levede for 3,8 milliarder år siden. Dette svarer til begyndelsen af marts måned på kalenderen, som samler Jordens levetid på et år.

Et stamtræ der viser, hvordan forskellige arter er beslægtet hedder også et ”fylogenetisk træ”.
Ser vi på det fylogenetiske træ på Figur 2, har LUCA’s efterkommere udviklet sig til tre domæner: Bakterier, arkæer og eukaryoter. Eukaryoter inkluderer dyr, planter og svampe, og dem skal du høre mere om senere i afsnittet. Bakterier er encellede organismer, som er at finde overalt, både på dig selv og i naturen, og nogle bakterier bruges endda i industrien. Bakterier er prokaryote, og de indeholder derfor ikke en cellekerne. Arkæer minder om bakterier, da de heller ikke indeholder en cellekerne. Dog har de en anderledes opbygning, som ofte gør dem i stand til at leve under ekstreme forhold; som ved meget høje temperaturer eller ved høje saltkoncentrationer.

Figur 2: Fylogenetisk træ. Tre domæner har udviklet sig fra cellen LUCA, der er stamfaderen, som levede for 3,8 milliarder år siden på Jorden. De tre domæner er bakterier, arkæer og eukaryoter. Eukaryoter inkluderer dyr, svampe og planter.

Nu fokuserer vi på de eukaryote organismer, altså på den højre gren på Figur 2. Disse organismer inkluderer bl.a. dig selv, mennesket. Eukaryote celler menes at være opstået for 1,8 milliarder år siden. Dette svarer til august måned på vores kalender over Jordens levetid, som du kan se på Figur 3.

Figur 3: Eukaryoter på årskalenderen. Eukaryote organismer opstod for 1,8 milliarder år siden, hvilket svarer til begyndelsen af august måned på kalenderen over Jordens levetid.

Dyreceller og planteceller

To velkendte eukaryote celler er dyreceller og planteceller. Som navnene hentyder, er dyr opbygget af dyreceller, mens planter er opbygget af planteceller. Selvom begge celler er eukaryote, indeholder de hver forskellige slags organeller (små fabrikker som udfører arbejdsopgaver i cellen) og strukturer. Plantecellen indeholder eksempelvis en stor blære, kaldet en vakuole, som indeholder væske og næring, så planten kan holde sig høj og rank. Omkring plantecellen er der desuden en cellevæg, som også hjælper med at støtte planten. Desuden indeholder plantecellen grønkorn, så den kan lave fotosyntese, som du skal høre mere om senere.
Dyrecellen har hverken grønkorn eller cellevæg. Til gengæld har den brug for mange mitokondrier, som er små energifabrikker. Plantecellen indeholder derimod kun få mitokondrier. Mitokondriernes opgave hører du mere om senere i afsnittet.

I tabellen nedenfor og på Figur 4 kan du se nogle at de vigtigste dele, som en dyrecelle og en plantecelle hver især indeholder. Du kan derefter teste din viden om plantecellers og dyrecellers opbygning i øvelsen Plantecellen og dyrecellen.

Figur 4. Dyrecelle og plantecelle. Dyreceller opbygger dyr. En dyrecelle indeholder bl.a. en cellekerne og mange mitokondrier. Dyrecellen er omgivet af en cellemembran. Planteceller opbygger planter. En plantecelle indeholder ligesom dyrecellen en cellekerne – men færre mitokondrier. Plantecellen indeholder også vakuoler og grønkorn, og cellen er både omgivet af en cellemembran og en cellevæg. Cellevæggen gør plantecellen kantet.

Dyrecelle	Plantecelle
1) Cellemembran: Membranen rundt om cellen som styrer, hvad der kommer ind og ud af dyrecellen.	1) Cellemembran: Membranen rundt om cellen som styrer, hvad der kommer ind og ud af plantecellen.
2) Cytoplasma: Væsken indeni cellen.	2) Cytoplasma: Væsken indeni cellen.
3) Mitokondrie: Laver energi til cellen gennem respirationsprocessen.	3) Mitokondrie: Laver energi til cellen gennem respirationsprocessen.
4) Cellekerne: Kontrolcenteret hvor DNA’et opbevares.	4) Cellekerne: Kontrolcenteret hvor DNA’et opbevares.
	5) Cellevæg: Hård, ydre væg, som giver planten en vis fasthed.
	6) Grønkorn: Hjælper til med at lave fotosyntese, så planten kan vokse.
	7) Vakuole: Blærer, som indeholder væske og næring til planten.

Ud fra vakuolernes funktion, kan du så gætte, hvorfor man sætter afskårne blomster i vand?

Afskårne blomster skal stå i vand for at opfylde vakuolerne – ellers begynder blomsterne at hænge. Dette kan du se på Figur 5.

Figur 5. Blomster har brug for vand. Blomsten til venstre har rigeligt vand. Dens vakuoler er fyldte, og derfor står den rankt. Blomsten til højre mangler vand, så dens vakuoler er tomme. Derfor hænger den.

Hvordan får celler energi?

Celler har brug for energi for at kunne leve og udføre arbejdsopgaver i organismen. Når mennesket spiser mad, omdanner kroppens celler maden til en energiform, de kan bruge. Denne form for energi kaldes for ATP. Alle dyreceller og planteceller, og dermed alle dyr og planter, får det meste af deres energi fra en proces, som kaldes respirationsprocessen. Uden energi ville cellerne ikke kunne fungere, og organismen ville dø.

Respirationsprocessen

Som nævnt, laver både dyreceller og planteceller respiration. Dette er den livsnødvendige proces, cellen bruger til at skaffe energi. Ved respirationsprocessen optager cellen sukker og ilt, som den omdanner til CO₂ (kuldioxid), vand og energi. Respirationsprocessen ses på Figur 6.

For at celler kan lave respiration, har de brug for at få sukker og ilt. Både dyreceller og planteceller får ilten fra luften, men de får ikke sukkeret samme sted fra. Sukker er ikke det hvide sukker, du drysser ovenpå din morgenmad, som navnet ellers kan antyde.
Når et dyr spiser et måltid, bliver noget af maden lavet om til sukkerstoffet glukose i dyret. Hvis en kanin fx spiser en gulerod, nedbrydes guleroden til tusindvis af glukose-molekyler, som kaninen så kan lave energi ud fra.

Modsat spiser planter naturligvis ikke mad. Til gengæld kan de bruge det sukker, som de selv danner gennem fotosyntesen til at lave energi med. Dette kan du se på Figur 7.

Respirationsprocessen sker i mitokondrierne i cellen. Dyreceller har flere mitokondrier end planteceller, da de har brug for mere energi. Planter har et lavt aktivitetsniveau, mens dyr foretager mange energikrævende aktiviteter, såsom at bevæge sig.

Fotosyntesen

Du hørte før, at planterne selv kan danne sukker til respirationsprocessen. Dette kan de gennem en anden proces, som hedder fotosyntesen. Planteceller laver altså både respiration og fotosyntese, mens dyreceller kun laver respiration.
Fotosyntesen foregår i plantecellens grønkorn. Grønkorn indeholder et farvestof, som hedder klorofyl. Det er netop klorofyl, som giver blade deres karakteristiske grønne farve. Klorofylets opgave er at indfange energi fra solens stråler, og med denne energi kan plantecellen lave fotosyntese.
Ved fotosyntese optager plantecellen vand og CO₂, der ved hjælp af solenergi laves om til sukker og ilt. Planten ”ånder” ilten ud som et restprodukt. Sukkeret bruger den enten til at vokse med eller som brændstof til respirationsprocessen. Fotosyntesen ser du på Figur 8.

Figur 6. Respirationsprocessens ligning. I respirationsprocessen omdannes sukkerstof og ilt til vand, kuldioxid og energi.

Figur 7: Sukkerstoffer til respirationsprocessen. Når dyreceller laver respiration, får de sukkerstoffer fra maden. I dyrets mavetarmsystem bliver måltidet nedbrudt til små sukker-molekyler, som cellerne så kan lave energi ud fra. Planteceller laver respiration ved at bruge sukkerstoffer fra dem selv. De danner nemlig sukkerstoffer gennem fotosyntesen, som de kan nedbryde til simple sukkermolekyler, der kan bruges til at lave energi med.

Figur 8. Fotosyntesens ligning. I fotosyntesen omdannes vand, kuldioxid og solenergi til sukker og ilt.

Prøv at kigge på Figur 6 og Figur 8 igen. Kan du se nogen ligheder mellem dem? Måske lægger du mærke til, at respirationsprocessen og fotosyntesen faktisk er modsatte af hinanden?

Gennem respirationsprocessen laver cellen energi ud fra sukker. Og modsat, gennem fotosyntesen laver cellen sukker ud fra energi – energi fra solens lys. På Figur 9 kan du se et overblik over de to processer. Kan du nu se, at de går i hver sin retning?

Figur 9. Respirationsprocessen og fotosyntesen er modsatrettede. Dyreceller kan kun lave respiration, mens planteceller både kan lave respiration og fotosyntese. De to processer bevæger sig i modsat retning af hinanden.

Fotosyntesen og respirationsprocessen forklares desuden i videoen herunder.

Du kan påvise fotosyntesen og respirationsprocessen i forsøget med algedråber, som du kan finde her.
De store forskelle på dyreceller og planteceller ses herunder:

Dyrecelle	Plantecelle
Måler 10-30 mm (mikrometer)	Måler 10-100 mm (mikrometer)
Har mange mitokondrier (energifabrikker)	Indeholder grønkorn, hvori fotosyntesen sker
Har en blød cellemembran yderst	Har vakuoler, som indeholder væske og næring
Laver kun respiration	Har en hård cellevæg udenpå den bløde cellemembran
	Laver både fotosyntese og respiration

Svampeceller

Svampeceller er den sidste af de tre slags eukaryote celler. De lever enten enkeltvis eller i mindre kæder, som også kaldes ”hyfer”.
Opbygningen af svampeceller minder meget om dyreceller: De indeholder en cellekerne og forskellige organeller. Dog adskiller de sig fra dyreceller ved at have en cellevæg udenpå cellemembranen. I øvelserne kan du se de tre slags eukaryote celler helt tæt; dyreceller, planteceller og svampeceller.

Svampeceller inddeles i tre typer: Frugtlegemesvampe, skimmel og gær, og de opsummeres på Figur 10.

Figur 10: Tre typer svampe. Svampeceller kan tilsammen danne flercellede frugtlegemesvampe, eller de kan være encellede gærceller, som fx bruges til brødbagning. Svampeceller kan også være skimmelsvampe, der ses som mug på gamle fødevarer.

Frugtlegeme-dannende svampe er de svampe, vi normalt tænker på, når vi taler om svampe, og som vi bl.a. kender fra skovbunden eller supermarkedet. Nogle svampe er spiselige som champignoner og kantareller, mens andre kan være giftige som rød fluesvamp.
Det synlige frugtlegeme er opbygget af et trådformet netværk af hyfer. Frugtlegemet har til opgave at sprede svampens sporer, så svampen kan formere sig. Ofte ses svampe ophøjet på en stok, da dette udsætter svampen for mere vind, og på den måde kan flere sporer spredes. Man finder ofte frugtlegemesvampe på skovbunden om efteråret.

Gærsvampe er encellede organismer, som eksempelvis bruges i industrien til at producere insulin eller i dagligdagen til at bage brød. Ved brødbagning optager gærcellerne sukkerstoffer fra melet, som de så omdanner til CO₂ (kuldioxid) og energi. CO₂ er en luftart, og når gærcellerne frigiver denne ud i dejen, sker det, at brødet fyldes med CO₂ og hæver. Dette kan du læse mere om her.

Skimmelsvampe kaldes også for mug, og de kan inddeles i tre typer: De gode, de slemme og de onde set fra menneskets synspunkt. De gode er nyttige for mennesket, og de kan eksempelvis bruges til at lave ost eller medicin. De slemme ses fx på rådne frugter, mens de onde kan medføre fodsvamp, svamp i bygninger og være sundhedsskadelige.
Faktisk er det synlige blågrønne mug på gammelt brød en skimmelsvamp, der danner et frugtlegeme. Her ses frugtlegemet som små blågrønne fimrehår.

I den tilhørende case: Gær, genmodificering og insulin, kan du få mere viden om, hvordan man ved hjælp af genteknologi kan få gærceller og andre GMO’er til at hjælpe os.