Eukaryoty jsou organismy, jejichž buňky mají jádro a organely se svými vlastními membránami. Prokaryoty jsou jednodušší jednobuněčné organismy bez jádra a pouze jednoho vnitřního prostoru. Tento rozdíl představuje strukturální výhodu, která umožňuje eukaryotickým buňkám uspořádat se do mnohobuněčných organismů. Vnitřní organely, včetně jádra, izolují různé buněčné procesy a usnadňují jejich ovládání.
Bez jádra se prokaryotické buňky množí těžko kontrolovatelným procesem binárního štěpení. To znamená, že se mohou rychle množit, když jsou k dispozici zdroje a prostor, ale takový rychlý, nekontrolovaný růst není žádoucí, když buňka tvoří součást většího organismu. Místo toho musí každá buňka koordinovat svůj růst a dělení se všemi ostatními buňkami organismu. Eukaryotické buňky to mají strukturní složitost, zatímco prokaryotické buňky tuto schopnost nemají.
Vlastnosti a charakteristiky prokaryotických buněk pod mikroskopem
Prokaryotické domény jsou bakterie a archaea; každá z těchto domén je rozdělena na království a menší taxonomické kategorie. Jako jednobuněčné organismy bez jader nebo organel se vyznačují následujícími význačnými rysy:
- Jednotlivé buňky mají buněčnou stěnu.
- Jednotlivé buňky mají buněčnou membránu.
- Buňky obsahují řetězec DNA.
- Buňky obsahují ribozomy.
- Buňky mají bičík.
Jednotlivé buňky bakterií a archea jsou vystaveny prostředí a proto potřebují buněčná stěna chránit je. Pod mikroskopem je buněčná stěna tlustá, jasně viditelná struktura obklopující buňku. Na vnitřní straně buněčné stěny je buněčná membrána, která řídí, které látky mohou procházet dovnitř a ven z buňky.
Uvnitř buněčné membrány je pevně stočený jeden řetězec DNA. Pramen je kruhový, a když se buňka začne dělit, pramen se rozbalí a před kopírováním získá svůj kruhový tvar. Jakmile je vlákno duplikováno, obě kopie se přesunou na opačné konce buňky a buňka se rozdělí na dva.
Volně plovoucí v buněčné cytoplazmě jsou ribozomy, které produkují proteiny požadované buňkou. Na jednom konci buňky byla bičovitá struktura zvaná a bičík je připojen k zajištění buněčné mobility. Prokaryotické buňky využívají svou jednoduchou strukturu jako evoluční výhodu. Jejich DNA je nechráněná a volně mutuje, zatímco jejich vysoká rychlost reprodukce umožňuje rychlou adaptaci na nové situace a změny v okolí.
Struktura eukaryotických buněk
Pokud porovnáte struktury prokaryotických a eukaryotických buněk pod mikroskopem, buňky vypadají zcela odlišně. Stejně jako prokaryotické buňky mají i eukaryotické buňky membránu a ribozomy, ale jsou vidět následující rozdíly:
- Buňky nemají buněčnou stěnu.
- Buňky mají jádro.
- DNA je v několika vláknech uvnitř jádra.
- Existují mitochondrie a lysozomy, každý s vlastní vnější membránou.
- Dalšími organelami vázanými na membránu jsou Golgiho těla a endoplazmatické retikulum.
- Buňky mají dva centrioly.
Je jasné, že buňky tvořící eukaryoty mají jinou strukturu než prokaryotické buňky. I když jsou složité a reprodukují se složitějším způsobem, není to zřejmé proč přesně to dává eukaryotům strukturální výhodu.
Jak fungují eukaryotické buňky
Eukaryotické buňky mají své vlastní nezávislé funkce, ale často fungují jako součást většího organismu. V rostlinách a zvířatech dovážejí látky z jiných buněk a vyvážejí odpadní produkty a užitečné proteiny, hormony a enzymy. Když se věnují nějaké činnosti, exportují signály do jiných buněk, co dělají. Nemají buněčnou stěnu, protože ji k ochraně nepotřebují, a to by jí stálo v cestě mezibuněčné výměny.
Místo toho, aby prováděli syntézu buněčných látek a jejich přeměnu energie v obecném prostoru uvnitř buněčné membrány mají specializované oblasti uvnitř specifických organel, kam tyto činnosti probíhají místo. Konverze glukózy na molekulu akumulující energii ATP se provádí v mitochondrie. Odbourávání buněčného odpadu a odpadu probíhá uvnitř lysozomy. Golgiho těla a endoplazmatické retikulum syntetizovat bílkoviny, sacharidy a lipidy. Membránově vázané organely eukaryotických buněk se specializují na produkci specifických buněčných látek.
Reprodukce eukaryotických buněk
Buňky eukaryot mají dva způsoby množení: sexuální a nepohlavní rozmnožování. Nepohlavní rozmnožování probíhá, když je potřeba více stejného druhu buněk, například v kožních buňkách zvířat. Sexuální reprodukce se používá, když se vytvoří nový složitý organismus, jako je rostlina nebo zvíře. V nepohlavní reprodukci se počet buněk zvyšuje, zatímco v sexuální reprodukci se počet organismů znásobuje.
Oba druhy reprodukce jsou komplikované vícestupňové operace. Pro nepohlavní reprodukci se buněčné jádro rozděluje na dvě stejné části v procesu zvaném mitóza. Každé jádro má úplné kopie buněčné DNA a když se buňka rozdělí, každá část obdrží podíl organel.
Pro sexuální reprodukci jsou buňky produkovány s různými sexuálními charakteristikami v procesu zvaném redukční dělení buněk. Například u zvířat jsou dvěma typy buněk spermatické buňky a vaječné buňky. Dvě buňky s různými sexuálními charakteristikami a obvykle z různých organismů stejného druhu se znovu spojí a vytvoří nový organismus. U zvířat spermie oplodňuje vajíčko a z kombinace vyroste nové zvíře.
Strukturální výhoda eukaryotu
Rozdíly mezi buňkami eukaryot a prokaryot dávají eukaryotům výhody v několika oblastech. Když uvedeme seznam funkcí, které se nacházejí v eukaryotech, ale ne u prokaryot, jaké výhody tyto rozdíly poskytují? Hlavní strukturální rozdíly spočívají v jádru, organelách a vnější stěně buňky. Tyto rozdíly vedou ke zvláštním výhodám a schopnostem eukaryot, které prokaryoty nemají. Výsledkem je, že prokaryoty zůstávají jednoduchými jednobuněčnými organismy. Zatímco jednobuněčné eukaryoty také existují, některé eukaryoty využily těchto výhod k tomu, aby se z nich vyvinuly vyšší rostliny a zvířata.
Přítomnost a jádro v eukaryotických buňkách dává eukaryotům dvě výhody. Jádro představuje další ochranný obal DNA. Výsledkem je, že eukaryotická DNA je méně náchylná k mutacím. Jádro také usnadňuje ovládání reprodukce. Složité reprodukční procesy založené na jádře mají mnoho bodů, které mohou působit jako zastávka při koordinaci růstu a množení buněk s ostatními buňkami organismu.
Integrace organely do eukaryotických buněk koncentruje funkce do svých vlastních vnitřních prostorů. To znamená, že procesy, jako je výroba energie a eliminace odpadu, jsou mnohem efektivnější v eukaryotických buňkách než v prokaryotech. Když mitochondrie produkují energii buňky, buňky mohou mít více nebo méně mitochondrií, v závislosti na roli, kterou hrají v organismu. Bez organel musí celá prokaryotická buňka dělat všechno a úroveň účinnosti je nižší.
Absence buněčné stěny v komplexních eukaryotech je výhodou, která umožňuje eukaryotickým buňkám uspořádat se do struktur, jako jsou orgány, kosti, stonky rostlin a ovoce. Tyto buňky spolupracují a odlišují se v závislosti na okolních buňkách. Buněčná stěna by zabránila takovým blízkým interakcím. Zatímco prokaryotické buňky se někdy shlukují do jednoduchých struktur, nerozlišují způsob, jakým to dělají eukaryotické buňky ve složitých organismech.
The hlavní strukturální výhoda eukaryot nad prokaryoty je schopnost formovat pokročilé mnohobuněčné organismy. Zatímco eukaryoty mohou přežít jako jednobuněčné i mnohobuněčné organismy, prokaryoty nemají schopnost vytvářet složité struktury nebo organismy.