U prokariotskim stanicama poput bakterija, genetskog materijala organizma ili DNA (deoksiribonukleinska kiselina), "pluta" u staničnoj citoplazmi, odvojen od vanjskog svijeta samo vanjskom barijerom same stanice. U stanicama eukariota poput vas, DNA je zatvorena u membranu vezanu jezgru, nudeći drugi sloj zaštite i poboljšani fokus funkcionalnosti.
Primjer je zatvaranja genetskog materijala stanice unutar zaštitne dvostruke plazmatske membrane kompartmentalizacija. Da eukariotske stanice mogu se tako lako pozvati na to u svojoj staničnoj arhitekturi glavna je strukturna prilagodba koja je omogućila eukarionima da puno prerastu prokariote u veličini i ukupnoj raznolikosti.
Prokariotski vs. Eukariotske stanice
Sve stanice imaju četiri osnovna elementa: a stanična membrana Vani, citoplazma ispunjavajući veći dio unutrašnjosti, ribosomi za sintezu proteina i genetskog materijala u obliku DNA. Prokarioti obično imaju malo više od ovoga, a svi, osim nekoliko, sastoje se samo od jedne od ovih jednostavnih stanica. Ono malo DNA koje imaju smješteno je u labavom nakupinu u citoplazmi.
Eukariotske stanice (tj. Stanice životinja, biljaka, protista i gljivica) imaju sve gore navedene inkluzije, a zatim i neke. Važno je da sadrže organele povezane s membranom koje izvršavaju vitalne, ponavljajuće se funkcije, poput potpunog razgradnje molekula ugljikohidrata.
Eukariotske stanice mogu se međusobno znatno razlikovati kako unutar organizma tako i između njih. Svi eukarioti, na primjer, imaju mitohondriji, ali uz rijetke iznimke, imaju samo biljne stanice kloroplasti.
Zašto DNK u jezgri?
Ako vas pitaju da objasnite prednosti kompartmentalizacije u eukariotskim stanicama, imali biste lak zadatak ako biste dobili osnovno znanje o anatomiji stanica i fiziologiji općenito.
"Biologija kompartmentalizacije" evolucijski je napredak koji je omogućio stanicama da postanu specijalizirani mali strojevi (a u nekim slučajevima i čitavi organizmi).
Eukariotske stanice imaju membrane vezane organele za provođenje probave, izvlačenje energije iz hrane i premještanje novosintetiziranih bjelančevina s mjesta na mjesto. U nedostatku svega ovoga, njihovi prokariontski kolege mogu narasti samo do određene veličine, a u većini slučajeva nisu narasli dalje od toga da su ukupna stanica.
Ogromna veličina eukariotskog genoma, koja se odražava u njegovoj ogromnoj količini DNA, zahtijeva da se jako zapakira samo da stane u stanicu. Tako imajući jezgra znatno zaoštrava ovaj aspekt eukariotske izgradnje stanica.
Membrane vezane organele
Neke od najistaknutijih organela vezanih za membranu u eukariotskim stanicama su:
Mitohondrije. Njih se često naziva "elektranama" stanica, jer se ovdje javljaju reakcije aerobnog disanja. Te su reakcije odgovorne za ogromnu količinu "stvaranja" energije u eukariotima.
Kloroplasti. Nalazi se u biljnim stanicama, kloroplasti koristite snagu sunčeve svjetlosti za proizvodnju šećera iz plina ugljičnog dioksida u okolišu.
Lizozomi. To su "posada za čišćenje" stanica (vidi dolje).
Endoplazmatski retikulum. Ovaj membranski "autoput" premješta novostvorene proteine iz ribosoma u Golgijeva tijela i drugdje.
Golgijeva tijela. Te "vrećice" premještaju proteine oko stanice između endoplazmatski retikulum i njihovo krajnje odredište.
Lizozomi i probava
Lizozomi nose probavni enzimi sposoban razgraditi stanični otpad, ali i zdrave stanične komponente. Dakle, kada se ti enzimi stvaraju u ribosomima, moraju se premjestiti u svoje eventualne domove u lizosomima, a da pritom ništa ne oštete.
Ti se enzimi prevoze u stanici gotovo na isti način kao i HAZMAT (opasni otpadni materijali) koji se prevozi američkim autocestama i željeznicama: Noseći posebne naljepnice i s velikom pažnjom. Jednom kada su u lizosomima u okruženju s visokom kiselošću kisele hidrolaze enzimi djeluju vrlo učinkovito.
Tri primjera unutarstanične probave lizosomima:
- Ugljikohidrati, lipidi, nukleinske kiseline i proteini
- "Mrtve" organele i njihove komponente
- Bakterije i druge tvari unesene izvan stanice