Główna przewaga strukturalna eukariontów nad prokariontami

Eukarionty to organizmy, z których każda komórka ma jądro i organelle z własnymi błonami. Prokariota to prostsze, jednokomórkowe organizmy bez jądra i tylko jednej przestrzeni wewnętrznej. Ta różnica stanowi przewagę strukturalną, która umożliwia komórkom eukariotycznym organizowanie się w organizmy wielokomórkowe. Organelle wewnętrzne, w tym jądro, izolują różne procesy komórkowe i ułatwiają ich kontrolowanie.

Bez jądra komórki prokariotyczne rozmnażają się w trudnym do kontrolowania procesie rozszczepienia binarnego. Oznacza to, że mogą szybko się rozmnażać, gdy dostępne są zasoby i przestrzeń, ale tak szybki, niekontrolowany wzrost nie jest pożądany, gdy komórka stanowi część większego organizmu. Zamiast tego każda komórka musi koordynować swój wzrost i podział ze wszystkimi innymi komórkami organizmu. Komórki eukariotyczne mają do tego złożoność strukturalną, podczas gdy komórki prokariotyczne nie mają takiej zdolności.

Domeny prokariotyczne to Bakterie i Archaea; każda z tych domen jest podzielona na królestwa i mniejsze kategorie taksonomiczne. Jako organizmy jednokomórkowe bez jądra i organelli, charakteryzują się następującymi istotnymi cechami:

• Pojedyncze komórki mają ścianę komórkową.
  
• Pojedyncze komórki mają błonę komórkową.
• Komórki zawierają nić DNA.
• Komórki zawierają rybosomy.
• Komórki mają wić.

Pojedyncze komórki bakterii i archeonów są narażone na działanie środowiska i dlatego potrzebują Ściana komórkowa by ich chronić. Pod mikroskopem ściana komórkowa jest grubą, wyraźnie widoczną strukturą otaczającą komórkę. Po wewnętrznej stronie ściany komórkowej znajduje się błona komórkowa, która kontroluje, jakie substancje mogą przedostawać się do komórki i z niej wychodzić.

Wewnątrz błony komórkowej znajduje się ciasno zwinięta pojedyncza nić DNA. Pasmo jest okrągłe, a kiedy komórka zaczyna się dzielić, pasmo rozwija się i przyjmuje okrągły kształt przed kopiowaniem. Gdy nić zostanie zduplikowana, dwie kopie przesuwają się na przeciwległe końce komórki, a komórka dzieli się na dwie.

Swobodnie unoszące się w cytoplazmie komórki rybosomy wytwarzają białka wymagane przez komórkę. Na jednym końcu komórki biczowata struktura zwana a rozłóg jest przymocowany, aby zapewnić mobilność komórek. Komórki prokariotyczne wykorzystują swoją prostą strukturę jako zaletę ewolucyjną. Ich DNA nie jest chronione i mutuje się swobodnie, a szybkie tempo reprodukcji pozwala na szybką adaptację do nowych sytuacji i zmian w otoczeniu.

Jeśli porównasz struktury komórek prokariotycznych i eukariotycznych pod mikroskopem, komórki wyglądają zupełnie inaczej. Podobnie jak komórki prokariotyczne, komórki eukariotyczne mają błonę i rybosomy, ale widoczne są następujące różnice:

• Komórki nie mają ściany komórkowej.
  
• Komórki mają jądro.
• DNA składa się z kilku nici wewnątrz jądra.
• Istnieją mitochondria i lizosomy, każdy z własną błoną zewnętrzną.
• Dodatkowymi organellami związanymi z błoną są ciała Golgiego i retikulum endoplazmatyczne.
• Komórki mają dwie centriole.

Oczywiste jest, że komórki tworzące eukarionty mają inną strukturę niż komórki prokariotyczne. Chociaż są one złożone i rozmnażają się w bardziej skomplikowany sposób, nie jest to oczywiste dlaczego dokładnie to daje eukariontom przewagę strukturalną.

Komórki eukariotyczne mają swoje niezależne funkcje, ale często funkcjonują jako część większego organizmu. W roślinach i zwierzętach importują substancje z innych komórek i eksportują produkty odpadowe oraz przydatne białka, hormony i enzymy. Kiedy angażują się w aktywność, wysyłają sygnały do ​​innych komórek, co robią. Nie mają ściany komórkowej, ponieważ nie potrzebują jej do ochrony, a to przeszkadzałoby wymiany międzykomórkowe.

Zamiast dokonywać syntezy substancji komórkowych i konwersji energii w ogólnej przestrzeni wewnątrz błony komórkowej mają wyspecjalizowane obszary wewnątrz określonych organelli, w których odbywają się te czynności miejsce. Konwersja glukozy do cząsteczki magazynującej energię ATP odbywa się w mitochondria. Rozkład resztek komórkowych i odpadów odbywa się w waste lizosomy. Ciała Golgiego i retikulum endoplazmatyczne syntetyzować białka, węglowodany i lipidy. Związane z błoną organelle komórek eukariotycznych specjalizują się w wytwarzaniu określonych substancji komórkowych.

Komórki eukariontów mają dwa sposoby namnażania się: rozmnażanie płciowe i bezpłciowe. Rozmnażanie bezpłciowe ma miejsce, gdy potrzeba więcej tego samego rodzaju komórek, na przykład w komórkach skóry zwierząt. Rozmnażanie płciowe jest stosowane, gdy tworzony jest nowy złożony organizm, taki jak roślina lub zwierzę. W rozmnażaniu bezpłciowym liczba komórek wzrasta, podczas gdy w rozmnażaniu płciowym liczba organizmów wzrasta.

Oba rodzaje reprodukcji to skomplikowane operacje wieloetapowe. W przypadku rozmnażania bezpłciowego jądro komórkowe dzieli się na dwie identyczne części w procesie zwanym mitoza. Każde jądro zawiera kompletne kopie DNA komórki, a kiedy komórka się dzieli, każda część otrzymuje udział organelli.

W celu rozmnażania płciowego wytwarzane są komórki o różnych cechach płciowych w procesie zwanym mejoza. Na przykład u zwierząt dwa rodzaje komórek to plemniki i komórki jajowe. Dwie komórki o różnych cechach płciowych i zwykle pochodzące z różnych organizmów tego samego gatunku łączą się ponownie, tworząc nowy organizm. U zwierząt plemnik zapładnia komórkę jajową, a kombinacja wyrasta na nowe zwierzę.

Różnice między komórkami eukariontów i prokariontów dają eukariotom zalety w kilku obszarach. Kiedy wymienimy cechy, które znajdują się u eukariontów, ale nie u prokariontów, jakie korzyści dają te różnice? Główne różnice strukturalne dotyczą jądra, organelli i zewnętrznej ściany komórki. Różnice te dają eukariontom specyficzne zalety i możliwości, których nie mają prokarionty. W rezultacie prokariota pozostają prostymi organizmami jednokomórkowymi. Chociaż istnieją również jednokomórkowe eukarionty, niektóre eukarionty wykorzystały te zalety, aby ewoluować w wyższe rośliny i zwierzęta.

Obecność jądro w komórkach eukariotycznych daje eukariotom dwie zalety. Jądro stanowi dodatkową ochronną osłonę DNA. W rezultacie eukariotyczne DNA jest mniej podatne na mutacje. Jądro ułatwia również kontrolowanie reprodukcji. Skomplikowane procesy rozrodcze oparte na jądrach komórkowych mają wiele punktów, które mogą zatrzymać koordynację wzrostu i namnażania komórek z innymi komórkami organizmu.

Integracja organelle w komórkach eukariotycznych koncentruje funkcje we własnych przestrzeniach wewnętrznych. Oznacza to, że procesy takie jak produkcja energii i eliminacja odpadów są znacznie bardziej wydajne w komórkach eukariotycznych niż u prokariontów. Kiedy mitochondria produkują energię komórkową, komórki mogą mieć mniej lub więcej mitochondriów, w zależności od roli, jaką pełnią w organizmie. Bez organelli cała komórka prokariotyczna musi zrobić wszystko, a poziom sprawności jest niższy.

Brak ściany komórkowej u złożonych organizmów eukariotycznych jest zaletą, która umożliwia komórkom eukariotycznym organizowanie się w struktury, takie jak organy, kości, łodygi roślin i owoce. Komórki te współpracują ze sobą i różnicują się w zależności od otaczających je komórek. Ściana komórkowa zapobiegłaby tak bliskim interakcjom. Chociaż komórki prokariotyczne czasami gromadzą się w prostych strukturach, nie różnicują one tak, jak robią to komórki eukariotyczne w złożonych organizmach.

główna zaleta strukturalna eukariontów nad prokariontami to zdolność do tworzenia zaawansowanych, wielokomórkowych organizmów. Podczas gdy eukarionty mogą przetrwać zarówno jako organizmy jednokomórkowe, jak i wielokomórkowe, prokariota nie mają zdolności do tworzenia złożonych struktur ani organizmów.