Eukaryoty sú organizmy, ktorých bunky majú každý jadro a organely s vlastnými membránami. Prokaryoty sú jednoduchšie, jednobunkové organizmy bez jadra a iba jedného vnútorného priestoru. Tento rozdiel predstavuje štrukturálnu výhodu, ktorá umožňuje eukaryotickým bunkám organizovať sa do mnohobunkových organizmov. Vnútorné organely vrátane jadra izolujú rôzne bunkové procesy a uľahčujú ich kontrolu.
Bez jadra sa prokaryotické bunky množia prostredníctvom ťažko kontrolovateľného procesu binárneho štiepenia. To znamená, že sa môžu rýchlo množiť, ak sú k dispozícii zdroje a priestor, ale o taký rýchly a nekontrolovaný rast sa nežiada, keď bunka tvorí súčasť väčšieho organizmu. Namiesto toho musí každá bunka koordinovať svoj rast a delenie so všetkými ostatnými bunkami organizmu. Eukaryotické bunky majú na to štrukturálnu zložitosť, zatiaľ čo prokaryotické bunky túto schopnosť nemajú.
Vlastnosti a charakteristiky prokaryotických buniek pod mikroskopom
Prokaryotické domény sú Baktérie a Archea; každá z týchto domén je rozdelená do kráľovstiev a menších taxonomických kategórií. Ako jednobunkové organizmy bez jadier alebo organel sa vyznačujú týmito výraznými vlastnosťami:
- Jednotlivé bunky majú bunkovú stenu.
- Jednotlivé bunky majú bunkovú membránu.
- Bunky obsahujú reťazec DNA.
- Bunky obsahujú ribozómy.
- Bunky majú bičík.
Jednotlivé bunky baktérií a archea sú vystavené prostrediu, a preto potrebujú a bunková stena chrániť ich. Pod mikroskopom je bunková stena hustá, jasne viditeľná štruktúra obklopujúca bunku. Na vnútornej strane bunkovej steny je bunková membrána, ktorá riadi, ktoré látky môžu prechádzať do bunky a z bunky.
Vo vnútri bunkovej membrány je pevne stočený jeden reťazec DNA. Prameň je kruhový a keď sa bunka začne deliť, prameň sa rozvinie a pred kopírovaním získa svoj kruhový tvar. Po duplikovaní vlákna sa tieto dve kópie presunú na opačné konce bunky a bunka sa rozdelí na dva.
V bunkovej cytoplazme voľne plávajú ribozómy, ktoré produkujú proteíny požadované bunkou. Na jednom konci bunky bola bičovitá štruktúra nazývaná a bičík je pripojený k bunkovej mobilite. Prokaryotické bunky využívajú svoju jednoduchú štruktúru ako evolučnú výhodu. Ich DNA je nechránená a voľne mutuje, zatiaľ čo ich rýchla rýchlosť reprodukcie umožňuje rýchle prispôsobenie sa novým situáciám a zmenám v okolí.
Štruktúra eukaryotických buniek
Ak porovnáte štruktúry prokaryotických a eukaryotických buniek pod mikroskopom, bunky vyzerajú úplne inak. Rovnako ako prokaryotické bunky majú aj eukaryotické bunky membránu a ribozómy, sú však viditeľné nasledujúce rozdiely:
- Bunky nemajú bunkovú stenu.
- Bunky majú jadro.
- DNA je v niekoľkých vláknach vo vnútri jadra.
- Existujú mitochondrie a lyzozómy, každý s vlastnou vonkajšou membránou.
- Dodatočnými organelami viazanými na membránu sú Golgiho telieska a endoplazmatické retikulum.
- Bunky majú dva centrioly.
Je zrejmé, že bunky tvoriace eukaryoty majú inú štruktúru ako prokaryotické bunky. Aj keď sú zložité a reprodukujú sa komplikovanejším spôsobom, nie je to zrejmé prečo presne to dáva eukaryotom štrukturálnu výhodu.
Ako fungujú eukaryotické bunky
Eukaryotické bunky majú svoje vlastné nezávislé funkcie, ale často fungujú ako súčasť väčšieho organizmu. V rastlinách a zvieratách dovážajú látky z iných buniek a vyvážajú odpadové látky a užitočné bielkoviny, hormóny a enzýmy. Keď sa venujú nejakej činnosti, to, čo exportujú, signalizuje ďalším bunkám, čo robia. Nemajú bunkovú stenu, pretože ju nepotrebujú na ochranu, a bránila by im medzibunkové výmeny.
Namiesto toho, aby uskutočňovali svoju syntézu bunkových látok a ich premenu energie vo všeobecnom priestore vo vnútri bunkovej membrány majú špecializované oblasti vo vnútri špecifických organel, kam tieto činnosti prebiehajú miesto. Konverzia glukózy na molekulu akumulujúcu energiu ATP sa uskutočňuje v mitochondrie. K odbúravaniu bunkových zvyškov a odpadu dochádza v lyzozómy. Golgiho telá a endoplazmatické retikulum syntetizuje bielkoviny, sacharidy a lipidy. Membránovo viazané organely eukaryotických buniek sa špecializujú na produkciu špecifických bunkových látok.
Reprodukcia eukaryotických buniek
Bunky eukaryotov sa môžu množiť dvoma spôsobmi: sexuálnou a nepohlavnou reprodukciou. Nepohlavné rozmnožovanie prebieha, keď je potrebných viac rovnakých druhov buniek, napríklad v kožných bunkách zvierat. Pohlavná reprodukcia sa používa, keď sa vytvorí nový komplexný organizmus, napríklad rastlina alebo zviera. Pri nepohlavnom rozmnožovaní sa zvyšuje počet buniek, zatiaľ čo pri pohlavnom rozmnožovaní sa počet organizmov znásobuje.
Oba druhy reprodukcie sú komplikované viacstupňové operácie. Pre nepohlavné rozmnožovanie sa bunkové jadro rozdelí na dve identické časti v procese zvanom mitóza. Každé jadro má úplné kópie bunkovej DNA a keď sa bunka rozdelí, dostane každá časť podiel organel.
Na účely sexuálnej reprodukcie sa bunky vytvárajú s rôznymi sexuálnymi charakteristikami v procese tzv meióza. Napríklad u zvierat sú to dva typy buniek, bunky spermií a vajíčka. Dve bunky s rôznymi sexuálnymi charakteristikami a zvyčajne z rôznych organizmov rovnakého druhu sa znova spoja a vytvoria nový organizmus. U zvierat spermiálna bunka oplodňuje vajíčkovú bunku a z kombinácie vyrastie nové zviera.
Štrukturálna výhoda eukaryotu
Rozdiely medzi bunkami eukaryotov a prokaryotov poskytujú eukaryotom výhody v niekoľkých oblastiach. Keď uvedieme zoznam funkcií, ktoré sa nachádzajú v eukaryotoch, ale nie v prokaryotoch, aké výhody tieto rozdiely poskytujú? Hlavné štrukturálne rozdiely spočívajú v jadre, organelách a vonkajšej stene bunky. Tieto rozdiely vedú k osobitným výhodám a možnostiam pre eukaryoty, ktoré prokaryoty nemajú. Výsledkom je, že prokaryoty zostávajú jednoduchými jednobunkovými organizmami. Zatiaľ čo existujú aj jednobunkové eukaryoty, niektoré eukaryoty využili tieto výhody na to, aby sa z nich vyvinuli vyššie rastliny a zvieratá.
Prítomnosť a jadro v eukaryotických bunkách dáva eukaryotom dve výhody. Jadro predstavuje ďalší ochranný obal DNA. Výsledkom je, že eukaryotická DNA je menej náchylná na mutácie. Jadro tiež uľahčuje kontrolu reprodukcie. Komplikované reprodukčné procesy založené na jadre majú mnoho bodov, ktoré môžu pôsobiť ako zastávka pri koordinácii rastu a množenia buniek s ostatnými bunkami organizmu.
Integrácia organely do eukaryotických buniek koncentruje funkcie do svojich vlastných vnútorných priestorov. To znamená, že procesy ako výroba energie a eliminácia odpadu sú v eukaryotických bunkách oveľa efektívnejšie ako v prokaryotoch. Keď mitochondrie produkujú energiu bunky, bunky môžu mať viac alebo menej mitochondrií v závislosti od úlohy, ktorú v organizme zohrávajú. Bez organel musí celá prokaryotická bunka robiť všetko a úroveň účinnosti je nižšia.
Absencia bunkovej steny v komplexných eukaryotoch je výhodou, ktorá umožňuje eukaryotickým bunkám organizovať sa do štruktúr, ako sú orgány, kosti, stonky rastlín a ovocie. Tieto bunky spolupracujú a odlišujú sa v závislosti od svojich okolitých buniek. Bunková stena by zabránila takýmto blízkym interakciám. Zatiaľ čo sa prokaryotické bunky niekedy zhlukujú do jednoduchých štruktúr, nerozlišujú spôsob, akým to robia eukaryotické bunky v zložitých organizmoch.
The hlavná štrukturálna výhoda eukaryotov nad prokaryotmi je schopnosť formovať vyspelé mnohobunkové organizmy. Zatiaľ čo eukaryoty môžu prežiť ako jednobunkové aj mnohobunkové organizmy, prokaryoty nemajú schopnosť vytvárať zložité štruktúry alebo organizmy.