Všetko živé na Zemi možno rozdeliť do dvoch hlavných skupín. Jeden, prokaryoty, vznikol takmer pred tri a pol miliardami rokov a zahŕňa dve domény organizmov, Baktérie a Archaea. Jedná sa o jednoduché, väčšinou jednobunkové organizmy, ktoré majú iba malé množstvo genetického materiálu a množia sa nepohlavne, čo znamená, že u daného druhu prokaryotov neexistuje systematická genetická diverzita pri absencii náhodných mutácií; všetci potomkovia daného prokaryota sú geneticky identickí. Rozmnožujú sa pomocou procesu nazývaného binárne štiepenie.
Doména Eukaryota, na rozdiel od toho, zahŕňa zvieratá, rastliny a huby a je vyrobený väčšinou z mnohobunkových tvorov. Ich genetický materiál je rozdelený na jednotky nazývané chromozómy, ktoré sú obsiahnuté v jadre viazanom na membránu, a sú bohaté na špecializované vnútorné štruktúry nazývané organely. Eukaryotické bunky majú bunkový cyklus a reprodukujú sa sexuálne pomocou procesov mitózy a cytokinézy. Existuje však niekoľko výnimiek z pravidla „iba prokaryoty prechádzajú binárnym štiepením“.
Prokaryotické bunky vs. Eukaryotické bunky
Prokaryotické bunky majú iba malé množstvo genetického materiálu, ktorým je vo všetkých známych formách života DNA (kyselina deoxyribonukleová). Táto DNA často nadobúda formu kruhového chromozómu, ktorý sedí v cytoplazme, alebo rôsolovitej matrice ktorý tvorí látku v bunke vo vonkajšej bunkovej membráne a v exteriéri steny membrána. Cytoplazma obsahuje aj ribozómy, ktoré podľa pokynov z DNA vytvárajú proteíny.
Eukaryotické bunky majú okrem jadra aj množstvo ďalších organel viazaných na membránu. Patria sem mitochondrie, Golgiho telieska, endoplazmatické retikulum a (v rastlinách) chloroplasty. Na rozdiel od prokaryotických buniek tieto bunky využívajú aj aeróbne („s kyslíkom“) dýchanie anaeróbne („bez kyslíka“) dýchanie, ktoré predstavuje podstatne väčšiu veľkosť eukaryotiky organizmov.
Prokaryotické delenie buniek je charakterizované skutočnosťou, že k segregácii DNA dochádza v zhode s rozdelením celej bunky (a teda takmer vo všetkých prípadoch aj organizmu). U eukaryotov sa DNA replikuje alebo kopíruje. a potom sa delí na mitózu, zatiaľ čo bunka sa sama delí potom na cytokinézu.
Príklady binárneho štiepenia
Zatiaľ čo pojem „binárne štiepenie“ najčastejšie označuje rozdelenie na dva celé jednobunkové organizmy, je to tak označuje všeobecnejšie akýkoľvek bunkový proces, ktorý vedie k jednoduchej nesexuálnej duplikácii entity v rámci a bunka. Keď sa eukaryoty pripravujú na delenie buniek, najskôr replikujú všetko ale ich DNA, okrem toho, že sa všeobecne zväčšujú.
Mitóza a bunkový cyklus
Eukaryotická bunka začína svoj život ako jedna z dvoch dcérskych buniek vytvorených pri cytokinéze. Potom prechádza niekoľkými fázami, ktoré sa súhrnne nazývajú bunkový cyklus:
- G1, v ktorom bunka replikuje všetky svoje organely a zväčšuje sa.
- S, v ktorom sa chromozómy v jadre replikujú.
- G2, v ktorom bunka kontroluje svoju prácu.
- M, ktorá zahŕňa mitózu a cytokinézu.
Samotná mitóza M fázy zahrnuje odlišné štádiá: profázu, metafázu, anafázu a telofázu. Tu sa jadrová membrána rozpustí, replikované chromozómy sa od seba odtrhnú a okolo rovnakých dcérskych jadier sa tvoria nové membrány. Cytokinéza, ktorá skutočne začína počas anafázy, je dokončená krátko po telofáze mitózy a bunkový cyklus je dokončený.
Binárne štiepenie u eukaryotov
Trieda jednobunkových eukaryotov tzv prvoky, ktoré zahŕňajú améby a paramecium, sú veľmi „prokaryotické“ až na prítomnosť organel, aj keď nie všetky sú prítomné. Tieto organizmy sa často množia skôr binárnym štiepením ako mitózou.
Toto štiepenie môže mať niekoľko podôb. Medzi nimi je pučiace, v ktorých sú dve dcérske bunky, ktorých veľkosť je výrazne rozdielna; intracelulárne pučanie, pri ktorom dcéra vzniká skôr v tele, ako by sa mala jednoducho odštiepiť; a viacnásobné štiepenie (tiež nazývaný segmentácia), ktorý predstavuje množstvo po sebe nasledujúcich cyklov jadrovej replikácie, po ktorých nenasleduje cytokinéza, ktorých výsledkom je viacjadrová bunka, ktorá potom môže viesť k vzniku viacerých potomkov súčasne.