Все живое на Земле можно разделить на две большие группы. Один из них, прокариоты, появился около трех с половиной миллиардов лет назад и включает в себя два домена организмов: Бактерии и Архей. Это простые, в основном одноклеточные организмы, имеющие лишь небольшое количество генетического материала и воспроизводящие бесполым путем, что означает отсутствие систематического генетического разнообразия в данном виде прокариот при отсутствии случайных мутаций; все потомки данного прокариота генетически идентичны. Они воспроизводятся с помощью процесса, называемого двойным делением.
Домен Эукариоты, напротив, включает животных, растения и грибы и состоит в основном из многоклеточных существ. Их генетический материал разделен на единицы, называемые хромосомами, которые содержатся в мембраносвязанном ядре, и они богаты специализированными внутренними структурами, называемыми органеллами. Эукариотические клетки имеют клеточный цикл и размножаются половым путем, используя процессы митоза и цитокинеза. Однако есть несколько исключений из правила «только прокариоты подвергаются бинарному делению».
Прокариотические клетки vs. Эукариотические клетки
Прокариотические клетки имеют лишь небольшое количество генетического материала, которым во всех известных формах жизни является ДНК (дезоксирибонуклеиновая кислота). Эта ДНК часто принимает форму круглой хромосомы, находящейся в цитоплазме, или желеобразной матрицы. который составляет вещество клетки внутри ее внешней клеточной мембраны и стенку, внешнюю по отношению к мембрана. Цитоплазма также содержит рибосомы, которые производят белки в соответствии с инструкциями ДНК.
Эукариотические клетки имеют, помимо ядра, множество других мембраносвязанных органелл. К ним относятся митохондрии, тельца Гольджи, эндоплазматический ретикулум и (у растений) хлоропласты. В отличие от прокариотических клеток, эти клетки используют аэробное («кислородное») дыхание, а также анаэробное («без кислорода») дыхание, которое объясняет значительно больший размер эукариотических организмы.
Деление прокариотических клеток характеризуется тем фактом, что расщепление ДНК происходит одновременно с расщеплением всей клетки (и, следовательно, организма, почти во всех случаях). У эукариот ДНК реплицируется или копируется. и затем делится в митозе, тогда как сама клетка впоследствии делится в цитокинезе.
Примеры бинарного деления
Хотя термин «бинарное деление» чаще всего относится к разделению на две части целого одноклеточного организма, он в более общем смысле относится к любому клеточному процессу, который приводит к простому несексуальному дублированию объекта в пределах клетка. Когда эукариоты готовятся к делению клеток, они сначала все копируют. но их ДНК, помимо того, что они в целом растут.
Митоз и клеточный цикл
Эукариотическая клетка начинает свою жизнь как одна из двух дочерних клеток, образующихся в процессе цитокинеза. Затем он проходит несколько этапов, в совокупности называемых клеточный цикл:
- грамм1, в котором клетка воспроизводит все свои органеллы и становится больше.
- S, в котором хромосомы в ядре реплицируются.
- G2, в котором ячейка проверяет свою работу.
- M, который включает митоз и цитокинез.
Сам митоз М-фазы включает отдельные стадии: профазу, метафазу, анафазу и телофазу. Здесь ядерная мембрана растворяется, реплицированные хромосомы раздвигаются, и вокруг идентичных дочерних ядер образуются новые мембраны. Цитокинез, который фактически начинается во время анафазы, завершается вскоре после телофазы митоза, и клеточный цикл завершается.
Бинарное деление у эукариот
Класс одноклеточных эукариот, называемый простейшие, которые включают амебу и парамеций, очень «прокариотоподобны», за исключением наличия органелл, хотя и не все органеллы присутствуют. Эти организмы часто размножаются путем бинарного деления, а не митоза.
Это деление может принимать различные формы. Среди них подающий надежды в котором есть две дочерние клетки, заметно различающиеся по размеру; внутриклеточное почкование, при котором дочь возникает внутри организма, а не просто отщепляется; а также множественное деление (также называемый сегментация), который имеет ряд последовательных циклов ядерной репликации, за которыми не следует цитокинез, в результате чего получается многоядерная клетка, которая затем может дать начало множеству потомков одновременно.