În celulele procariote, cum ar fi bacteriile, materialul genetic al organismului sau ADN (acidul dezoxiribonucleic), „plutește” în citoplasma celulară, separată de lumea exterioară doar de bariera exterioară a celulei în sine. În celulele eucariotelor precum tine, ADN-ul este închis într-un nucleu legat de membrană, oferind un al doilea strat de protecție și o funcționalitate îmbunătățită.
Încadrarea materialului genetic al celulei într-o membrană plasmatică dublă de protecție este un exemplu de compartimentare. Acea Celulele eucariote poate invoca cu ușurință acest lucru în arhitectura celulară a acestora, este adaptarea structurală majoră care a permis eucariotelor să depășească cu mult procariotele în ceea ce privește dimensiunea și diversitatea generală.
Procariot vs. Celulele eucariote
Toate celulele au patru elemente de bază: a membrana celulara pe dinafara, citoplasma umplând majoritatea interiorului, ribozomi pentru sintetizarea proteinelor și materialului genetic sub formă de ADN. Procariotele au de obicei puțin mai mult decât aceasta și toate, cu excepția câtorva, constau doar dintr-o singură dintre aceste celule simple. Ce ADN mic au așezat într-un grup liber din citoplasmă.
Celulele eucariote (adică cele ale animalelor, plantelor, protiștilor și ciupercilor) au toate incluziunile de mai sus și apoi unele. Important, acestea conțin organite legate de membrană care îndeplinesc funcții vitale, repetitive, cum ar fi descompunerea completă a moleculelor de carbohidrați.
Celulele eucariote pot diferi semnificativ unele de altele, atât în interiorul, cât și între organisme și specii. Toți eucariotele, de exemplu, au mitocondrii, dar cu puține excepții, doar celulele vegetale au cloroplaste.
De ce ADN-ul într-un nucleu?
Dacă vi se va cere să explicați avantajele compartimentării în celulele eucariote, ați avea o sarcină ușoară dacă aveți cunoștințe de bază despre anatomia celulelor și fiziologia în general.
„Biologia de compartimentare” este un progres evolutiv care a permis celulelor să devină mașini specializate (și, în unele cazuri, organisme întregi).
Celulele eucariote au organite legate de membrană pentru efectuarea digestiei, extragerea energiei din alimente și mutarea proteinelor nou sintetizate dintr-un loc în altul. Lipsind toate acestea, omologii lor procariote pot crește doar la o anumită dimensiune și, în majoritatea cazurilor, nu au crescut dincolo de a fi o singură celulă în ansamblu.
Dimensiunea masivă a genomului eucariot, reflectată în cantitatea sa de ADN, necesită ca acesta să fie ambalat foarte bine doar pentru a se încadra într-o celulă. Astfel având o nucleu întărește considerabil acest aspect al construcției celulelor eucariote.
Organite legate de membrană
Unele dintre cele mai proeminente organite legate de membrană în celulele eucariote sunt:
Mitocondriile. Acestea sunt deseori numite „centrale electrice” ale celulelor, deoarece aici apar reacțiile respirației aerobe. Aceste reacții sunt responsabile pentru cantitatea copleșitoare de „creare” de energie în eucariote.
Cloroplastele. Găsit în celulele vegetale, cloroplaste folosiți puterea luminii solare pentru a produce zaharuri din dioxid de carbon gazos din mediu.
Lizozomi. Acestea sunt „echipajul de curățare” al celulelor (vezi mai jos).
Reticul endoplasmatic. Această „autostradă” membrană mută proteinele nou fabricate din ribozomi în Corpuri Golgi și în altă parte.
Corpuri Golgi. Aceste „saci” deplasează proteinele din jurul celulei între reticul endoplasmatic și destinația lor finală.
Lizozomi și digestie
Lizozomii poartă enzime digestive capabil să descompună deșeurile celulare, dar și componentele celulare sănătoase. Deci, atunci când aceste enzime sunt fabricate la nivelul ribozomilor, acestea trebuie mutate în eventualele lor case în lizozomi fără a deteriora nimic pe parcurs.
Aceste enzime sunt transportate în celulă aproape în același mod în care HAZMAT (deșeuri periculoase) sunt transportate de-a lungul autostrăzilor și căilor ferate americane: poartă etichete speciale și cu mare atenție. Odată ajunși în mediul cu aciditate ridicată al lizozomilor, aceștia acid hidrolaza enzimele funcționează foarte eficient.
Trei exemple de digestie intracelulară de către lizozomi:
- Carbohidrați, lipide, acizi nucleici și proteine
- Organele „moarte” și componentele lor
- Bacteriile și alte substanțe preluate din afara celulei