Eukarüoodid on organismid, mille rakkudel on oma membraanidega tuum ja organellid. Prokarüoodid on lihtsamad üherakulised organismid, millel puudub tuum ja ainult üks siseruum. See erinevus on struktuuriline eelis, mis võimaldab eukarüootsetel rakkudel organiseeruda mitmerakulisteks organismideks. Siseorganellid, sealhulgas tuum, eraldavad erinevad rakuprotsessid ja muudavad need hõlpsamini kontrollitavaks.
Tuumata paljunevad prokarüootsed rakud läbi raskesti kontrollitava binaarse lõhustumise protsessi. See tähendab, et kui ressursid ja ruum on olemas, saavad nad kiiresti paljuneda, kuid sellist kiiret ja kontrollimatut kasvu ei taheta, kui rakk moodustab osa suuremast organismist. Selle asemel peab iga rakk kooskõlastama oma kasvu ja jagunemise kõigi teiste organismi rakkudega. Eukarüootsetel rakkudel on selleks struktuuriline keerukus, samas kui prokarüootsetel rakkudel seda võimalust pole.
Mikroskoobi all olevate prokarüootsete rakkude omadused ja omadused
Prokarüootsed domeenid on bakterid ja arheed; kõik need domeenid on jagatud kuningriikidesse ja väiksematesse taksonoomilistesse kategooriatesse. Üherakuliste organismidena, millel ei ole tuuma ega organelle, iseloomustavad neid järgmised silmapaistvad tunnused:
- Üksikutel rakkudel on rakusein.
- Üksikutel rakkudel on rakumembraan.
- Rakud sisaldavad DNA ahelat.
- Rakud sisaldavad ribosoome.
- Rakkudel on lipuke.
Bakterite ja arheede üksikud rakud puutuvad kokku keskkonnaga ja vajavad seega a raku sein nende kaitsmiseks. Mikroskoobi all on rakusein rakku ümbritsev paks, selgelt nähtav struktuur. Rakuseina siseküljel on rakumembraan, mis kontrollib, millised ained võivad rakku siseneda ja rakust väljuda.
Rakumembraani sees on tihedalt keerdunud üks DNA ahel. Struktuur on ümmargune ja kui rakk hakkab jagunema, rullub see enne kopeerimist lahti ja omandab selle ümmarguse kuju. Kui ahel on dubleeritud, liiguvad kaks koopiat raku vastaskülgedesse ja rakk jaguneb kaheks.
Raku tsütoplasmas vabalt hõljuvad ribosoomid, mis toodavad rakule vajalikke valke. Lahtri ühes otsas paikneb vitskonstruktsioon, mida nimetatakse a flagellum on raku liikuvuse tagamiseks kinnitatud. Prokarüootsed rakud kasutavad evolutsioonilise eelisena oma lihtsat struktuuri. Nende DNA on kaitsmata ja muteerub vabalt, samas kui nende kiire paljunemiskiirus võimaldab kiiresti kohaneda uute olukordade ja ümbruskonna muutustega.
Eukarüootsete rakkude struktuur
Kui võrrelda prokarüootsete ja eukarüootsete rakkude struktuure mikroskoobi all, näevad rakud välja üsna erinevad. Nagu prokarüootsetes rakkudes, on ka eukarüootsetes rakkudes membraan ja ribosoomid, kuid nähtavad on järgmised erinevused:
- Rakkudel puudub rakusein.
- Rakkudel on tuum.
- DNA on tuuma sees mitmes ahelas.
- On mitokondreid ja lüsosoome, millel kõigil on oma välimine membraan.
- Täiendavad membraaniga seotud organellid on Golgi kehad ja endoplasmaatiline retikulum.
- Rakkudel on kaks tsentriooli.
On selge, et eukarüootide moodustavatel rakkudel on erinev struktuur kui prokarüootsetel rakkudel. Kuigi need on keerulised ja paljunevad keerukamal moel, pole see ilmne miks täpselt see annab eukarüootidele struktuurse eelise.
Kuidas eukarüootsed rakud toimivad
Eukarüootsetel rakkudel on oma iseseisvad funktsioonid, kuid need toimivad sageli suurema organismi osana. Taimedes ja loomades impordivad nad aineid teistest rakkudest ning ekspordivad jääkaineid ja kasulikke valke, hormoone ja ensüüme. Kui nad tegelevad mõne tegevusega, annab see, mida nad ekspordivad, teistele rakkudele signaale, mida nad teevad. Neil pole rakuseina, sest nad ei vaja seda kaitsmiseks ja see takistab rakkudevahelised vahetused.
Selle asemel, et teostada nende rakuainete sünteesi ja energia muundamist üldises ruumis rakumembraani sees on neil spetsiifilised organellide piirkonnad, kus need tegevused toimuvad koht. Glükoos muundatakse energiasalvestavaks molekuliks ATP mitokondrid. Rakuprügi ja jäätmete lagundamine toimub aastal lüsosoomid. Golgi kehad ja endoplasmaatiline retikulum sünteesivad valke, süsivesikuid ja lipiide. Eukarüootsete rakkude membraaniga seotud organellid on spetsialiseerunud spetsiifiliste rakuainete tootmisele.
Eukarüootsete rakkude paljunemine
Eukarüootide rakkudel on kaks paljunemisviisi: suguline ja mittesuguline paljunemine. Seksuaalne paljunemine toimub siis, kui on vaja rohkem sama tüüpi rakke, näiteks loomade naharakkudes. Seksuaalset paljunemist kasutatakse uue keeruka organismi, näiteks taime või looma loomisel. Mittesugulisel paljunemisel suureneb rakkude arv, sugulisel paljunemisel aga organismide arv mitmekordistub.
Mõlemad reprodutseerimisviisid on keerukad mitmeastmelised toimingud. Mittesugulisel paljunemisel jaguneb rakutuum protsessis, mida nimetatakse kaheks identseks osaks mitoos. Igal tuumal on raku DNA täielikud koopiad ja kui rakk lõheneb, saab iga osa osa organellidest.
Seksuaalseks paljunemiseks toodetakse rakke, millel on erinevad seksuaalomadused, nn meioos. Näiteks loomadel on kahte tüüpi rakud seemnerakud ja munarakud. Kaks erineva sugutunnusega ja tavaliselt sama liigi erinevatest organismidest pärit rakud taasühinevad, moodustades uue organismi. Loomadel viljastab seemnerakk munarakku ja kombinatsioon kasvab uueks loomaks.
Eukarüootide struktuuriline eelis
Eukarüootide ja prokarüootide rakkude erinevused annavad eukarüootidele eeliseid mitmes valdkonnas. Kui loetleme omadused, mida leidub eukarüootides, kuid mitte prokarüootides, siis milliseid eeliseid need erinevused pakuvad? Peamised struktuursed erinevused seisnevad tuumas, organellides ja raku välisseinas. Need erinevused toovad esile eukarüootide spetsiifilisi eeliseid ja võimalusi, mida prokarüootidel pole. Seetõttu jäävad prokarüootid lihtsateks üherakulisteks organismideks. Kuigi eksisteerivad ka üherakulised eukarüoodid, on mõned eukarüoodid neid eeliseid kasutanud kõrgemateks taimedeks ja loomadeks arenemiseks.
A olemasolu tuum eukarüootsetes rakkudes annab eukarüootidele kaks eelist. Tuum tähistab DNA täiendavat kaitsvat ümbrist. Seetõttu on eukarüootne DNA mutatsioonidele vähem vastuvõtlik. Tuum muudab ka paljunemise hõlpsamini kontrollitavaks. Keerulistel tuumapõhistel paljunemisprotsessidel on palju punkte, mis võivad toimida peatusena, et koordineerida kasvu ja rakkude paljunemist organismi teiste rakkudega.
Programmi integreerimine organellid eukarüootsetesse rakkudesse koondab funktsioonid oma siseruumidesse. See tähendab, et sellised protsessid nagu energia tootmine ja jäätmete kõrvaldamine on eukarüootsetes rakkudes palju tõhusamad kui prokarüootides. Kui mitokondrid toodavad raku energiat, võib rakkudel olla rohkem või vähem mitokondreid, sõltuvalt nende rollist organismis. Organellideta peab kõike tegema kogu prokarüootne rakk ja efektiivsuse tase on madalam.
Rakuseina puudumine keerukates eukarüootides on eelis, mis võimaldab eukarüootsetel rakkudel organiseeruda sellisteks struktuurideks nagu elundid, luud, taimevarred ja viljad. Need rakud töötavad koos ja eristuvad sõltuvalt ümbritsevatest rakkudest. Rakusein hoiaks ära sellise tiheda interaktsiooni. Kuigi prokarüootsed rakud koonduvad mõnikord lihtsate struktuuridena, ei erista nad keerukate organismide eukarüootsete rakkude viisi.
The peamine struktuuriline eelis eukarüootide arv prokarüootide suhtes on võime moodustada arenenud, mitmerakulisi organisme. Ehkki eukarüoodid suudavad ellu jääda nii üherakuliste kui ka mitmerakuliste organismidena, pole prokarüootidel võimalust moodustada keerukaid struktuure ega organisme.