Οι ευκαρυώτες είναι οργανισμοί των οποίων τα κύτταρα έχουν καθένα έναν πυρήνα και οργανίδια με τις δικές τους μεμβράνες. Οι προκαρυωτικοί είναι απλούστεροι, μονοκύτταροι οργανισμοί χωρίς πυρήνα και μόνο ένας εσωτερικός χώρος. Αυτή η διαφορά αντιπροσωπεύει ένα δομικό πλεονέκτημα που επιτρέπει στα ευκαρυωτικά κύτταρα να οργανωθούν σε πολυκυτταρικούς οργανισμούς. Τα εσωτερικά οργανίδια, συμπεριλαμβανομένου του πυρήνα, απομονώνουν τις διάφορες κυτταρικές διεργασίες και διευκολύνουν τον έλεγχο τους.
Χωρίς πυρήνα, τα προκαρυωτικά κύτταρα πολλαπλασιάζονται μέσω μιας διαδικασίας δυαδικής σχάσης που δύσκολα ελέγχεται. Αυτό σημαίνει ότι μπορούν να αναπαραχθούν γρήγορα όταν διατίθενται πόροι και χώρος, αλλά μια τέτοια γρήγορη, ανεξέλεγκτη ανάπτυξη δεν είναι επιθυμητή όταν ένα κύτταρο αποτελεί μέρος ενός μεγαλύτερου οργανισμού. Αντ 'αυτού, κάθε κύτταρο πρέπει να συντονίσει την ανάπτυξη και τη διαίρεσή του με όλα τα άλλα κύτταρα του οργανισμού. Τα ευκαρυωτικά κύτταρα έχουν τη δομική πολυπλοκότητα για να το κάνουν αυτό, ενώ τα προκαρυωτικά κύτταρα δεν έχουν αυτήν την ικανότητα.
Χαρακτηριστικά και χαρακτηριστικά των προκαρυωτικών κυττάρων κάτω από το μικροσκόπιο
Οι προκαρυωτικοί τομείς είναι τα Βακτήρια και η Αρχαία. καθένας από αυτούς τους τομείς χωρίζεται σε βασίλεια και μικρότερες ταξινομικές κατηγορίες. Ως μονοκύτταροι οργανισμοί χωρίς πυρήνα ή οργανίδια, χαρακτηρίζονται από τα ακόλουθα εμφανή χαρακτηριστικά:
- Τα μεμονωμένα κελιά έχουν κυτταρικό τοίχωμα.
- Τα μεμονωμένα κύτταρα έχουν κυτταρική μεμβράνη.
- Τα κύτταρα περιέχουν έναν κλώνο DNA.
- Τα κύτταρα περιέχουν ριβοσώματα.
- Τα κελιά έχουν μαστίγιο.
Τα μεμονωμένα κύτταρα βακτηρίων και αρχαίων εκτίθενται στο περιβάλλον και ως εκ τούτου χρειάζονται κυτταρικό τοίχωμα για την προστασία τους. Κάτω από ένα μικροσκόπιο, το κυτταρικό τοίχωμα είναι μια παχιά, ορατή δομή που περιβάλλει το κελί. Στο εσωτερικό του κυτταρικού τοιχώματος υπάρχει μια κυτταρική μεμβράνη που ελέγχει ποιες ουσίες μπορούν να διασχίσουν μέσα και έξω από το κύτταρο.
Μέσα στην κυτταρική μεμβράνη υπάρχει ένας σφιχτά κουλουριασμένος μονός κλώνος DNA. Ο κλώνος είναι κυκλικός και όταν το κελί αρχίζει να διαιρείται, ο κλώνος ξετυλίγεται και παίρνει το κυκλικό του σχήμα πριν αντιγραφεί. Μόλις αντιγραφεί ο κλώνος, τα δύο αντίγραφα μετακινούνται στα αντίθετα άκρα του κελιού και το κελί χωρίζεται σε δύο.
Το κυτταρόπλασμα που κυμαίνεται ελεύθερα είναι ριβοσώματα που παράγουν τις πρωτεΐνες που απαιτούνται από το κύτταρο. Στο ένα άκρο του κελιού, μια κτυπημένη δομή που ονομάζεται α μαστίγιο συνδέεται για να δώσει την κινητικότητα των κυττάρων. Τα προκαρυωτικά κύτταρα χρησιμοποιούν την απλή δομή τους ως εξελικτικό πλεονέκτημα. Το DNA τους δεν προστατεύεται και μεταλλάσσεται ελεύθερα, ενώ ο γρήγορος ρυθμός αναπαραγωγής τους επιτρέπει γρήγορη προσαρμογή σε νέες καταστάσεις και αλλαγές στο περιβάλλον.
Η δομή των ευκαρυωτικών κυττάρων
Εάν συγκρίνετε τις δομές προκαρυωτικών και ευκαρυωτικών κυττάρων με μικροσκόπιο, τα κύτταρα φαίνονται αρκετά διαφορετικά. Όπως τα προκαρυωτικά κύτταρα, τα ευκαρυωτικά κύτταρα έχουν μεμβράνη και ριβοσώματα, αλλά οι ακόλουθες διαφορές είναι ορατές:
- Τα κελιά δεν έχουν κυτταρικό τοίχωμα.
- Τα κύτταρα έχουν έναν πυρήνα.
- Το DNA βρίσκεται σε διάφορους κλώνους μέσα στον πυρήνα.
- Υπάρχουν μιτοχόνδρια και λυσοσώματα, το καθένα με τη δική του εξωτερική μεμβράνη.
- Πρόσθετα μεμβράνη που είναι συνδεδεμένα με μεμβράνη είναι τα σώματα Golgi και το ενδοπλασματικό δίκτυο.
- Τα κύτταρα έχουν δύο centrioles.
Είναι σαφές ότι τα κύτταρα που απαρτίζουν τα ευκαρυωτικά έχουν διαφορετική δομή από τα προκαρυωτικά κύτταρα. Αν και είναι περίπλοκα και αναπαράγονται με πιο περίπλοκο τρόπο, δεν είναι προφανές Γιατί ακριβώς που δίνει στους ευκαρυώτες ένα δομικό πλεονέκτημα.
Πώς λειτουργούν τα ευκαρυωτικά κύτταρα
Τα ευκαρυωτικά κύτταρα έχουν τις δικές τους ανεξάρτητες λειτουργίες, αλλά συχνά λειτουργούν ως μέρος ενός μεγαλύτερου οργανισμού. Σε φυτά και ζώα, εισάγουν ουσίες από άλλα κύτταρα και εξάγουν απόβλητα και χρήσιμες πρωτεΐνες, ορμόνες και ένζυμα. Όταν συμμετέχουν σε μια δραστηριότητα, τι εξάγουν σήματα σε άλλα κελιά τι κάνουν. Δεν έχουν κυτταρικό τοίχωμα επειδή δεν χρειάζονται ένα για προστασία, και θα παρεμποδίζει το διακυτταρικές ανταλλαγές.
Αντί να εκτελούν τη σύνθεση κυτταρικών ουσιών και τη μετατροπή της ενέργειας στον γενικό χώρο μέσα στην κυτταρική μεμβράνη, έχουν εξειδικευμένες περιοχές μέσα σε συγκεκριμένα οργανίδια όπου πραγματοποιούνται αυτές οι δραστηριότητες θέση. Η μετατροπή της γλυκόζης στο μόριο αποθήκευσης ενέργειας ATP πραγματοποιείται στο μιτοχόνδρια. Η διάσπαση των κυτταρικών υπολειμμάτων και των απορριμμάτων γίνεται στο λυσοσώματα. Σώματα Golgi και το ενδοπλασματικό πρόγραμμα συνθέτει πρωτεΐνες, υδατάνθρακες και λιπίδια. Τα συνδεδεμένα με μεμβράνη οργανίδια των ευκαρυωτικών κυττάρων ειδικεύονται στην παραγωγή συγκεκριμένων κυτταρικών ουσιών.
Αναπαραγωγή ευκαρυωτικών κυττάρων
Τα κύτταρα των ευκαρυωτικών έχουν δύο τρόπους πολλαπλασιασμού: σεξουαλική και ασεξουαλική αναπαραγωγή. Η ασεξουαλική αναπαραγωγή πραγματοποιείται όταν απαιτείται περισσότερο από το ίδιο είδος κυττάρου, όπως στα κύτταρα του δέρματος των ζώων. Η σεξουαλική αναπαραγωγή χρησιμοποιείται όταν δημιουργείται ένας νέος σύνθετος οργανισμός όπως ένα φυτό ή ένα ζώο. Στην ασεξουαλική αναπαραγωγή, ο αριθμός των κυττάρων αυξάνεται ενώ στη σεξουαλική αναπαραγωγή, ο αριθμός των οργανισμών πολλαπλασιάζεται.
Και τα δύο είδη αναπαραγωγής είναι πολύπλοκες λειτουργίες πολλαπλών σταδίων. Για την ασεξουαλική αναπαραγωγή, ο πυρήνας του κυττάρου χωρίζεται σε δύο ίδια μέρη σε μια διαδικασία που ονομάζεται μίτωσις. Κάθε πυρήνας έχει πλήρη αντίγραφα του κυτταρικού DNA και όταν το κύτταρο χωρίζεται, κάθε μέρος λαμβάνει ένα μερίδιο από τα οργανίδια.
Για σεξουαλική αναπαραγωγή, τα κύτταρα παράγονται με διαφορετικά σεξουαλικά χαρακτηριστικά σε μια διαδικασία που ονομάζεται μύωση. Για παράδειγμα, σε ζώα, οι δύο τύποι κυττάρων είναι τα σπερματοζωάρια και τα ωάρια. Δύο κύτταρα με διαφορετικά σεξουαλικά χαρακτηριστικά και συνήθως από διαφορετικούς οργανισμούς του ίδιου είδους επανενώνονται για να σχηματίσουν έναν νέο οργανισμό. Στα ζώα το σπερματοζωάριο γονιμοποιεί ένα ωάριο και ο συνδυασμός μεγαλώνει σε ένα νέο ζώο.
Το δομικό πλεονέκτημα του ευκαρυώτη
Οι διαφορές μεταξύ των κυττάρων των ευκαρυωτικών και των προκαρυωτικών παρέχουν ευκαρυωτικά πλεονεκτήματα σε αρκετές περιοχές. Όταν παραθέτουμε τα χαρακτηριστικά που βρίσκονται σε ευκαρυώτες αλλά όχι σε προκαρυώτες, ποια είναι τα πλεονεκτήματα που παρέχονται από αυτές τις διαφορές; Οι κύριες δομικές διαφορές βρίσκονται στον πυρήνα, στα οργανίδια και στο εξωτερικό τοίχωμα των κυττάρων. Αυτές οι διαφορές δημιουργούν συγκεκριμένα πλεονεκτήματα και δυνατότητες για ευκαρυώτες που δεν έχουν οι προκαρυώτες. Ως αποτέλεσμα, οι προκαρυωτικοί παραμένουν απλοί μονοκύτταροι οργανισμοί. Ενώ υπάρχουν επίσης μονοκύτταρα ευκαρυωτικά, ορισμένα ευκαρυωτικά έχουν χρησιμοποιήσει αυτά τα πλεονεκτήματα για να εξελιχθούν σε ανώτερα φυτά και ζώα.
Η παρουσία ενός πυρήνας σε ευκαρυωτικά κύτταρα δίνει ευκαρυωτικά δύο πλεονεκτήματα. Ο πυρήνας αντιπροσωπεύει ένα επιπλέον προστατευτικό περίβλημα του DNA. Ως αποτέλεσμα, το ευκαρυωτικό DNA είναι λιγότερο ευαίσθητο σε μεταλλάξεις. Ο πυρήνας διευκολύνει επίσης τον έλεγχο της αναπαραγωγής. Οι περίπλοκες αναπαραγωγικές διεργασίες με βάση τον πυρήνα έχουν πολλά σημεία που μπορούν να λειτουργήσουν ως στάση για τον συντονισμό της ανάπτυξης και του πολλαπλασιασμού των κυττάρων με τα άλλα κύτταρα του οργανισμού.
Η ολοκλήρωση του οργανίδια στα ευκαρυωτικά κύτταρα συγκεντρώνει τις λειτουργίες στους εσωτερικούς τους χώρους. Αυτό σημαίνει ότι διαδικασίες όπως η παραγωγή ενέργειας και η εξάλειψη των αποβλήτων είναι πολύ πιο αποτελεσματικές στα ευκαρυωτικά κύτταρα από ό, τι στα προκαρυωτικά. Όταν τα μιτοχόνδρια παράγουν την ενέργεια του κυττάρου, τα κύτταρα μπορούν να έχουν περισσότερα ή λιγότερα μιτοχόνδρια, ανάλογα με το ρόλο που διαδραματίζουν στον οργανισμό. Χωρίς οργανίδια, ολόκληρο το προκαρυωτικό κύτταρο πρέπει να κάνει τα πάντα και το επίπεδο αποτελεσματικότητας είναι χαμηλότερο.
Η απουσία κυτταρικού τοιχώματος σε σύνθετα ευκαρυωτικά είναι το πλεονέκτημα που επιτρέπει στα ευκαρυωτικά κύτταρα να οργανώνονται σε δομές όπως όργανα, οστά, φυτικά στελέχη και φρούτα. Αυτά τα κύτταρα λειτουργούν μαζί και διαφοροποιούνται ανάλογα με τα περιβάλλοντα κύτταρα τους. Ένα κυτταρικό τοίχωμα θα απέτρεπε τέτοιες στενές αλληλεπιδράσεις. Ενώ τα προκαρυωτικά κύτταρα συσσωρεύονται μερικές φορές σε απλές δομές, δεν διαφοροποιούν τον τρόπο που κάνουν τα ευκαρυωτικά κύτταρα σε πολύπλοκους οργανισμούς.
ο σημαντικό δομικό πλεονέκτημα των ευκαρυωτικών έναντι των προκαρυωτικών είναι η ικανότητα σχηματισμού προηγμένων, πολυκυτταρικών οργανισμών. Ενώ τα ευκαρυωτικά μπορούν να επιβιώσουν ως μονοκύτταρα και πολυκύτταρα, οι προκαρυωτικοί δεν έχουν την ικανότητα να σχηματίζουν σύνθετες δομές ή οργανισμούς.