Еукариотите са организми, чиито клетки имат ядро и органели със собствени мембрани. Прокариотите са по-прости, едноклетъчни организми без ядро и само едно вътрешно пространство. Тази разлика представлява структурно предимство, което позволява на еукариотните клетки да се организират в многоклетъчни организми. Вътрешните органели, включително ядрото, изолират различните клетъчни процеси и ги правят по-лесни за контрол.
Без ядро, прокариотните клетки се размножават чрез трудно контролируем бинарен процес на делене. Това означава, че те могат да се възпроизвеждат бързо, когато са налични ресурси и пространство, но такъв бърз, неконтролиран растеж не се иска, когато клетката е част от по-голям организъм. Вместо това всяка клетка трябва да координира своя растеж и делене с всички останали клетки на организма. Еукариотните клетки имат структурна сложност, за да направят това, докато прокариотните клетки нямат тази способност.
Характеристики и характеристики на прокариотните клетки под микроскоп
Прокариотните домейни са бактерии и археи; всеки от тези домейни е разделен на царства и по-малки таксономични категории. Като едноклетъчни организми без ядро или органели, те се характеризират със следните видни характеристики:
- Единичните клетки имат клетъчна стена.
- Единичните клетки имат клетъчна мембрана.
- Клетките съдържат ДНК верига.
- Клетките съдържат рибозоми.
- Клетките имат флагел.
Единичните клетки на бактериите и археите са изложени на околната среда и по този начин се нуждаят от клетъчна стена за да ги защити. Под микроскоп клетъчната стена представлява дебела, ясно видима структура, заобикаляща клетката. От вътрешната страна на клетъчната стена има клетъчна мембрана, която контролира кои вещества могат да преминат в и извън клетката.
Вътре в клетъчната мембрана има плътно навита единична верига на ДНК. Нишката е кръгла и когато клетката започне да се дели, нишката се отвива и приема кръглата си форма, преди да бъде копирана. След като нишката е дублирана, двете копия се преместват в противоположните краища на клетката и клетката се разделя на две.
Свободно плаващи в клетъчната цитоплазма са рибозомите, които произвеждат протеините, необходими на клетката. В единия край на клетката има подобна на камшик структура, наречена a флагелум е прикрепен, за да даде на клетката подвижност. Прокариотните клетки използват простата си структура като еволюционно предимство. Тяхната ДНК е незащитена и мутира свободно, докато бързата им скорост на възпроизвеждане позволява бърза адаптация към нови ситуации и промени в околната среда.
Структурата на еукариотните клетки
Ако сравните структурите на прокариотните и еукариотните клетки под микроскоп, клетките изглеждат доста по-различно. Подобно на прокариотните клетки, еукариотните клетки имат мембрана и рибозоми, но са видими следните разлики:
- Клетките нямат клетъчна стена.
- Клетките имат ядро.
- ДНК е в няколко нишки вътре в ядрото.
- Има митохондрии и лизозоми, всяка със собствена външна мембрана.
- Допълнителни мембранно свързани органели са телата на Голджи и ендоплазменият ретикулум.
- Клетките имат две центриоли.
Ясно е, че клетките, изграждащи еукариоти, имат различна структура от прокариотните клетки. Въпреки че са сложни и се възпроизвеждат по-сложно, не е очевидно защо точно това дава на еукариотите структурно предимство.
Как функционират еукариотните клетки
Еукариотните клетки имат свои независими функции, но често функционират като част от по-голям организъм. В растенията и животните те внасят вещества от други клетки и изнасят отпадъчни продукти и полезни протеини, хормони и ензими. Когато участват в дейност, това, което изнасят сигнали към други клетки, какво правят. Те нямат клетъчна стена, защото не се нуждаят от такава за защита и тя ще попречи на междуклетъчен обмен.
Вместо да извършват техния синтез на клетъчни вещества и тяхното преобразуване на енергия в общото пространство вътре в клетъчната мембрана, те имат специализирани области в рамките на специфични органели, където се извършват тези дейности място. Преобразуването на глюкоза в молекулата за съхранение на енергия АТФ се извършва в митохондрии. Разрушаването на клетъчните отломки и отпадъци се извършва през лизозоми. Тела на Голджи и ендоплазмения ретикулум синтезират протеини, въглехидрати и липиди. Свързаните с мембраната органели на еукариотните клетки са специализирани в производството на специфични клетъчни вещества.
Възпроизвеждане на еукариотни клетки
Клетките на еукариотите имат два начина за размножаване: полово и безполово размножаване. Безполовото размножаване се осъществява, когато са необходими повече от същия вид клетки, например в кожните клетки на животните. Половото размножаване се използва, когато се създаде нов сложен организъм като растение или животно. При безполовото размножаване броят на клетките се увеличава, докато при половото размножаване броят на организмите се умножава.
И двата вида възпроизвеждане са сложни многоетапни операции. За безполово размножаване клетъчното ядро се разделя на две еднакви части в процес, наречен митоза. Всяко ядро има пълни копия на клетъчната ДНК и когато клетката се раздели, всяка част получава част от органелите.
За сексуално размножаване клетките се произвеждат с различни сексуални характеристики в процес, наречен мейоза. Например при животните двата типа клетки са сперматозоидите и яйцеклетките. Две клетки с различни сексуални характеристики и обикновено от различни организми от един и същи вид се обединяват, за да образуват нов организъм. При животните сперматозоидите оплождат яйцеклетка и комбинацията расте в ново животно.
Структурното предимство на Eukaryote
Разликите между клетките на еукариотите и прокариотите дават предимства на еукариотите в няколко области. Когато изброяваме характеристиките, които се срещат при еукариотите, но не и при прокариотите, какви са предимствата, предоставени от тези разлики? Основните структурни разлики се крият в ядрото, органелите и клетъчната външна стена. Тези разлики пораждат специфични предимства и възможности за еукариотите, които прокариотите нямат. В резултат на това прокариотите остават прости едноклетъчни организми. Докато едноклетъчните еукариоти също съществуват, някои еукариоти са използвали тези предимства, за да еволюират във висши растения и животни.
Наличието на a ядро в еукариотните клетки дава на еукариотите две предимства. Ядрото представлява допълнително защитно заграждение на ДНК. В резултат на това еукариотната ДНК е по-малко податлива на мутации. Ядрото също така улеснява контрола върху размножаването. Сложните ядрени репродуктивни процеси имат много точки, които могат да действат като спирка за координиране на растежа и размножаването на клетките с останалите клетки на организма.
Интегрирането на органели в еукариотните клетки концентрира функции в собствените си вътрешни пространства. Това означава, че процеси като производство на енергия и елиминиране на отпадъците са много по-ефективни в еукариотните клетки, отколкото в прокариотите. Когато митохондриите произвеждат енергията на клетката, клетките могат да имат повече или по-малко митохондрии, в зависимост от ролята, която играят в организма. Без органели цялата прокариотна клетка трябва да направи всичко и нивото на ефективност е по-ниско.
Липсата на клетъчна стена при сложни еукариоти е предимството, което позволява на еукариотните клетки да се организират в структури като органи, кости, стъбла на растения и плодове. Тези клетки работят заедно и се диференцират в зависимост от околните клетки. Клетъчната стена би предотвратила такива близки взаимодействия. Докато прокариотните клетки понякога се събират в прости структури, те не диференцират начина, по който еукариотните клетки в сложните организми правят.
The основно структурно предимство на еукариотите над прокариотите е способността да се образуват напреднали, многоклетъчни организми. Докато еукариотите могат да оцелеят както едноклетъчни, така и многоклетъчни организми, прокариотите нямат способността да образуват сложни структури или организми.