W komórkach prokariotycznych, takich jak bakterie, materiał genetyczny organizmu lub DNA (kwas dezoksyrybonukleinowy), "pływa" w cytoplazmie komórki, oddzielone od świata zewnętrznego jedynie zewnętrzną barierą samej komórki. W komórkach eukariontów, takich jak ty, DNA jest zamknięte w jądrze związanym z błoną, oferując drugą warstwę ochrony i lepsze skupienie funkcjonalności.
Przykładem jest zamknięcie materiału genetycznego komórki w ochronnej podwójnej błonie plazmatycznej kompartmentalizacja. Że komórki eukariotyczne może tak łatwo wywołać to w swojej architekturze komórkowej, jest główną adaptacją strukturalną, która pozwoliła eukariotom znacznie przerosnąć prokarionty pod względem wielkości i ogólnej różnorodności.
Prokariotyczny vs. Komórki eukariotyczne
Wszystkie komórki mają cztery podstawowe elementy: a Błona komórkowa na zewnątrz, cytoplazma wypełnienie większości wnętrza, rybosomy do syntezy białek i materiału genetycznego w postaci DNA. Prokarionty zwykle mają niewiele więcej, a wszystkie oprócz kilku składają się tylko z jednej z tych prostych komórek. Mała ilość DNA, którą mają, znajduje się w luźnym skupisku w cytoplazmie.
Komórki eukariotyczne (tj. zwierzęta, rośliny, protisty i grzyby) mają wszystkie powyższe wtrącenia, a nawet kilka. Co ważne, zawierają one związane z błoną organelle, które pełnią ważne, powtarzalne funkcje, takie jak pełny rozkład cząsteczek węglowodanów.
Komórki eukariotyczne mogą znacznie różnić się od siebie zarówno w obrębie organizmów, jak i gatunków oraz między nimi. Na przykład wszystkie eukarionty mają mitochondria, ale z nielicznymi wyjątkami tylko komórki roślinne mają chloroplasty.
Dlaczego DNA w jądrze?
Gdyby poproszono o wyjaśnienie zalet kompartmentalizacji w komórkach eukariotycznych, mielibyście łatwe zadanie, gdybyście byli wyposażeni w podstawową wiedzę na temat anatomii i fizjologii komórki w ogóle.
„Biologia kompartmentalizacji” to postęp ewolucyjny, który pozwolił komórkom stać się wyspecjalizowanymi małymi maszynami (aw niektórych przypadkach całymi organizmami).
Komórki eukariotyczne mają Związane z błoną organelli do przeprowadzania trawienia, pozyskiwania energii z pożywienia i przenoszenia nowo zsyntetyzowanych białek z miejsca na miejsce. Brak ich wszystkich powoduje, że ich prokariotyczne odpowiedniki mogą urosnąć tylko do pewnego rozmiaru, aw większości przypadków nie wyrosły poza ogólną pojedynczą komórkę.
Ogromny rozmiar genomu eukariotycznego, odzwierciedlony w samej ilości DNA, wymaga bardzo ciasnego upakowania, aby zmieścił się w komórce. W ten sposób mając jądro znacznie zacieśnia ten aspekt budowy komórek eukariotycznych.
Związane z błoną organelli
Niektóre z bardziej widocznych organelli związanych z błoną w komórkach eukariotycznych to:
Mitochondria. Są one często nazywane „elektrowniami” komórek, ponieważ to tutaj zachodzą reakcje oddychania tlenowego. Reakcje te są odpowiedzialne za przytłaczającą ilość „tworzenia” energii u eukariontów.
Chloroplasty. Znajduje się w komórkach roślinnych, chloroplasty wykorzystać moc światła słonecznego do produkcji cukrów z gazowego dwutlenku węgla w środowisku.
Lizosomy. Są to „załoga sprzątająca” komórek (patrz poniżej).
Retikulum endoplazmatyczne. Ta błoniasta „autostrada” przenosi nowo wytworzone białka z rybosomów do Ciała Golgiego i gdziekolwiek.
Ciała Golgiego. Te „worki” przemieszczają białka wokół komórki między retikulum endoplazmatyczne i ich ostateczne przeznaczenie.
Lizosomy i trawienie
Lizosomy przenoszą enzymy trawienne zdolny do rozkładania odpadów komórkowych, ale także zdrowych składników komórkowych. Więc kiedy te enzymy są wytwarzane na rybosomach, muszą zostać przeniesione do ich ostatecznych domów w lizosomach, nie uszkadzając niczego po drodze.
Enzymy te są transportowane w komórce prawie tak samo, jak HAZMAT (odpady niebezpieczne) są transportowane amerykańskimi autostradami i kolejami: posiadają specjalne etykiety i są bardzo ostrożne. Znajdując się w środowisku o wysokiej kwasowości lizosomów, kwaśna hydrolaza enzymy działają bardzo skutecznie.
Trzy przykłady trawienia wewnątrzkomórkowego przez lizosomy:
- Węglowodany, lipidy, kwasy nukleinowe i białka
- „martwe” organelle i ich składniki
- Bakterie i inne substancje pobierane z zewnątrz komórki