Všechno živé na Zemi lze rozdělit do dvou hlavních skupin. Jeden, prokaryoty, vznikl téměř před tři a půl miliardou let a zahrnuje dvě domény organismů, Bakterie a Archaea. Jedná se o jednoduché, většinou jednobuněčné organismy, které mají jen malé množství genetického materiálu a množí se nepohlavně, což znamená, že u daného druhu prokaryot neexistuje systematická genetická rozmanitost při absenci náhodných mutací; všichni potomci daného prokaryota jsou geneticky identičtí. Reprodukují se pomocí procesu zvaného binární štěpení.
Doména Eukaryota, na rozdíl od toho zahrnuje zvířata, rostliny a houby a je vyroben z převážně mnohobuněčných tvorů. Jejich genetický materiál je rozdělen na jednotky zvané chromozomy, které jsou obsaženy v jádru vázaném na membránu, a jsou bohaté na specializované vnitřní struktury zvané organely. Eukaryotické buňky mají buněčný cyklus a pohlavně se reprodukují pomocí procesů mitózy a cytokineze. Existuje však několik výjimek z pravidla „pouze binární štěpení podléhá prokaryotům“.
Prokaryotické buňky vs. Eukaryotické buňky
Prokaryotické buňky mají jen malé množství genetického materiálu, kterým je ve všech známých formách života DNA (kyselina deoxyribonukleová). Tato DNA často nabývá formy kruhového chromozomu, který sedí v cytoplazmě, nebo želatinové matrice který tvoří látku buňky uvnitř její vnější buněčné membrány a stěny vně membrána. Cytoplazma také obsahuje ribozomy, které podle pokynů z DNA vytvářejí bílkoviny.
Eukaryotické buňky mají kromě jádra i spoustu dalších organel vázaných na membránu. Patří mezi ně mitochondrie, Golgiho těla, endoplazmatické retikulum a (v rostlinách) chloroplasty. Na rozdíl od prokaryotických buněk tyto buňky využívají také aerobní („s kyslíkem“) dýchání anaerobní („bez kyslíku“) dýchání, které představuje podstatně větší velikost eukaryotiky organismy.
Prokaryotické dělení buněk je charakterizováno skutečností, že k segregaci DNA dochází ve shodě s rozštěpením celé buňky (a tedy téměř ve všech případech i organismu). U eukaryot je DNA replikována nebo kopírována. a poté se rozdělí na mitózu, zatímco samotná buňka se následně rozdělí na cytokinezi.
Příklady binárního štěpení
Zatímco termín „binární štěpení“ nejčastěji odkazuje na rozdělení celého jednobuněčného organismu na dvě části, to odkazuje obecněji na jakýkoli buněčný proces, jehož výsledkem je jednoduchá nesexuální duplikace entity v rámci buňka. Když se eukaryoty připravují na buněčné dělení, nejdříve vše replikují ale jejich DNA, navíc se obecně zvětšují.
Mitóza a buněčný cyklus
Eukaryotická buňka začíná svůj život jako jedna ze dvou dceřiných buněk vytvořených při cytokinezi. Poté prochází několika fázemi, souhrnně označovanými jako buněčný cyklus:
- G1, ve kterém buňka replikuje všechny své organely a zvětšuje se.
- S, ve kterém se chromozomy v jádře replikují.
- G2, ve kterém buňka kontroluje svou práci.
- M, který zahrnuje mitózu a cytokinezi.
Samotná mitóza fáze M zahrnuje odlišné fáze: profázu, metafázi, anafázi a telofázu. Zde se jaderná membrána rozpouští, replikované chromozomy se od sebe oddělují a kolem identických dceřiných jader se tvoří nové membrány. Cytokineze, která ve skutečnosti začíná během anafáze, je dokončena brzy po telofáze mitózy a buněčný cyklus je dokončen.
Binární štěpení u eukaryot
Volala třída jednobuněčných eukaryot prvoky, které zahrnují améby a paramecium, jsou velmi „prokaryotické“ až na přítomnost organel, i když ne všechny organely jsou přítomny. Tyto organismy se často množí spíše binárním štěpením než mitózou.
Toto štěpení může mít řadu podob. Mezi nimi je pučící, ve kterých jsou dvě dceřiné buňky, jejichž velikost je značně nerovná; nitrobuněčné pučení, ve kterém dcera vyvstává uvnitř organismu, místo aby se jednoduše odštěpila; a vícenásobné štěpení (také zvaný segmentace), který představuje řadu po sobě jdoucích cyklů jaderné replikace, po nichž nenasleduje cytokineze, což vede k mnohojaderné buňce, která pak může vést k více potomkům současně.