Wszystkie żywe istoty na Ziemi można podzielić na dwie główne grupy. Jeden, prokariota, powstał blisko trzy i pół miliarda lat temu i obejmuje dwie domeny organizmów, Bakteria i Archea. Są to proste, w większości jednokomórkowe organizmy, które posiadają tylko niewielką ilość materiału genetycznego i rozmnażają się bezpłciowo, co oznacza, że nie ma systematycznej różnorodności genetycznej w danym gatunku prokariontów przy braku przypadkowych mutacji; wszyscy potomkowie danego prokarionta są genetycznie identyczni. Rozmnażają się za pomocą procesu zwanego rozszczepieniem binarnym.
Domena Eukariota, natomiast obejmuje zwierzęta, rośliny i grzyby i składa się głównie ze stworzeń wielokomórkowych. Ich materiał genetyczny jest podzielony na jednostki zwane chromosomami, które znajdują się w jądrze związanym z błoną i są bogate w wyspecjalizowane struktury wewnętrzne zwane organellami. Komórki eukariotyczne mają cykl komórkowy i rozmnażają się płciowo, wykorzystując procesy mitozy i cytokinezy. Istnieje jednak kilka wyjątków od zasady „jedynie prokariota przechodzą rozszczepienie binarne”.
Komórki prokariotyczne vs. Komórki eukariotyczne
Komórki prokariotyczne posiadają tylko niewielką ilość materiału genetycznego, którym we wszystkich znanych formach życia jest DNA (kwas dezoksyrybonukleinowy). Ten DNA często przybiera postać okrągłego chromosomu, który znajduje się w cytoplazmie lub galaretowatej matrycy który tworzy substancję komórki wewnątrz jej zewnętrznej błony komórkowej i ściany zewnętrznej od membrana. Cytoplazma zawiera również rybosomy, które wytwarzają białka na polecenie DNA.
Komórki eukariotyczne mają, oprócz jądra, bogactwo innych organelli związanych z błoną. Należą do nich mitochondria, ciała Golgiego, retikulum endoplazmatyczne i (w roślinach) chloroplasty. W przeciwieństwie do komórek prokariotycznych, komórki te wykorzystują oddychanie tlenowe („z tlenem”), a także oddychanie beztlenowe („beztlenowe”), które odpowiada za znacznie większe rozmiary eukariotów organizmy.
Podział komórki prokariotycznej charakteryzuje się tym, że segregacja DNA zachodzi wraz z podziałem całej komórki (a więc i organizmu, prawie we wszystkich przypadkach). U eukariontów DNA jest replikowane lub kopiowane. a następnie dzieli się w mitozie, podczas gdy sama komórka dzieli się później w cytokinezie.
Przykłady rozszczepienia binarnego
Chociaż termin „rozszczepienie binarne” najczęściej odnosi się do podziału na dwie części całego jednokomórkowego organizmu, to odnosi się bardziej ogólnie do dowolnego procesu komórkowego, który powoduje proste nieseksualne powielanie bytu w obrębie komórka. Kiedy eukarionty przygotowują się do podziału komórek, najpierw replikują wszystko ale ich DNA, oprócz ogólnego wzrostu.
Mitoza i cykl komórkowy
Komórka eukariotyczna rozpoczyna swoje życie jako jedna z dwóch komórek potomnych powstałych w cytokinezie. Następnie przechodzi kilka faz, wspólnie określanych jako cykl komórkowy:
- sol1, w którym komórka replikuje wszystkie swoje organelle i powiększa się.
- S, w którym replikują się chromosomy w jądrze.
- G2, w którym komórka sprawdza swoją pracę.
- M, który obejmuje mitozę i cytokinezę.
Mitoza samej fazy M obejmuje odrębne etapy: profazę, metafazę, anafazę i telofazę. Tutaj błona jądrowa rozpuszcza się, replikowane chromosomy są rozrywane i wokół identycznych jąder potomnych tworzą się nowe błony. Cytokineza, która faktycznie rozpoczyna się podczas anafazy, kończy się wkrótce po telofazie mitozy, a cykl komórkowy jest zakończony.
Rozszczepienie binarne w eukariotach
Klasa jednokomórkowych eukariontów zwana pierwotniaki, które obejmują amebę i pantofelek, są bardzo „prokariotyczne” z wyjątkiem obecności organelli, chociaż nie wszystkie organelle są obecne. Organizmy te często rozmnażają się raczej przez rozszczepienie binarne niż mitozę.
To rozszczepienie może przybierać różne formy. Wśród nich jest początkujący, w którym znajdują się dwie komórki potomne o wyraźnie nierównej wielkości; pączkowanie wewnątrzkomórkowe, w którym córka powstaje wewnątrz organizmu, a nie po prostu odszczepia się; i wielokrotne rozszczepienie (nazywany również segmentacja), który charakteryzuje się pewną liczbą sekwencyjnych cykli replikacji jądra, po których nie następuje cytokineza, co skutkuje wielojądrową komórką, która może następnie dać początek wielu potomstwu w tym samym czasie.