В прокариотни клетки като бактерии, генетичният материал на организма или ДНК (Дезоксирибонуклеинова киселина), "плава" в клетъчната цитоплазма, отделена от външния свят само от външната бариера на самата клетка. В клетките на еукариоти като вас, ДНК е затворена в мембранно свързано ядро, предлагащо втори слой защита и подобрен фокус на функционалността.
Прилагането на генетичния материал на клетката в защитна двойна плазмена мембрана е пример за разделяне. Че еукариотни клетки могат толкова лесно да се позоват на това в своята клетъчна архитектура е основната структурна адаптация, която е позволила на еукариотите да надраснат прокариотите по размер и цялостно разнообразие.
Прокариотични vs. Еукариотни клетки
Всички клетки имат четири основни елемента: a клетъчната мембрана отвън, цитоплазма запълване на по-голямата част от вътрешността, рибозоми за синтезиране на протеини и генетичен материал под формата на ДНК. Прокариотите обикновено имат малко повече от това и всички, с изключение на няколко, се състоят само от една от тези прости клетки. Това малко ДНК, което имат, седи в хлабав клъстер в цитоплазмата.
Еукариотните клетки (т.е. тези на животни, растения, протести и гъби) имат всички горепосочени включвания и след това някои. Важното е, че те съдържат органели, свързани с мембрана, които изпълняват жизненоважни, повтарящи се функции, като например разграждат молекулите на въглехидратите напълно.
Еукариотните клетки могат да се различават значително една от друга както вътре, така и между организмите и видовете. Всички еукариоти например имат митохондрии, но с оскъдни малки изключения имат само растителните клетки хлоропласти.
Защо ДНК в ядрото?
Ако бъдете помолени да обясните предимствата на компартментализацията в еукариотните клетки, ще имате лесна задача, ако сте снабдени с основни познания за клетъчната анатомия и физиологията като цяло.
"Биологията на разделянето" е еволюционен напредък, който позволи на клетките да се превърнат в специализирани малки машини (а в някои случаи и в цели организми).
Еукариотните клетки имат мембранно свързани органели за извършване на храносмилане, извличане на енергия от храната и преместване на новосинтезирани протеини от място на място. Липсвайки всичко това, техните прокариотични аналози могат да нараснат само до определен размер и в повечето случаи не са нараснали, освен като една клетка като цяло.
Огромният размер на еукариотния геном, отразен в огромното му количество ДНК, изисква той да бъде опакован много плътно, само за да се побере в клетка. По този начин като a ядро затяга този аспект на еукариотната клетъчна конструкция значително.
Свързани с мембраната органели
Някои от най-изявените мембранно свързани органели в еукариотните клетки са:
Митохондрии. Те често се наричат "електроцентрали" на клетките, защото тук се случват реакциите на аеробно дишане. Тези реакции са отговорни за огромното количество "създаване" на енергия в еукариотите.
Хлоропласти. Намира се в растителните клетки, хлоропласти използвайте силата на слънчевата светлина за производство на захари от въглероден диоксид в околната среда.
Лизозоми. Това са "екипаж за почистване" от клетки (виж по-долу).
Ендоплазмения ретикулум. Тази мембранна "магистрала" премества новосъздадените протеини от рибозомите към Тела на Голджи и другаде.
Тела на Голджи. Тези "торбички" преместват протеини около клетката между ендоплазмения ретикулум и крайната им дестинация.
Лизозоми и храносмилане
Лизозомите носят храносмилателни ензими способни да разграждат клетъчните отпадъци, но и здрави клетъчни компоненти. Така че, когато тези ензими са създадени в рибозомите, те трябва да бъдат преместени в евентуалните си домове в лизозоми, без да увреждат нищо по пътя.
Тези ензими се транспортират в клетката почти по същия начин, както HAZMAT (опасни отпадъчни материали) се транспортират по американските магистрали и железопътни линии: Носещи специални етикети и с голямо внимание. Веднъж попаднали в средата с висока киселинност на лизозомите, тези киселинна хидролаза ензимите функционират много ефективно.
Три примера за вътреклетъчно храносмилане чрез лизозоми:
- Въглехидрати, липиди, нуклеинови киселини и протеини
- "Мъртви" органели и техните компоненти
- Бактерии и други вещества, приети извън клетката