Eukaryoter är organismer vars celler vardera har en kärna och organeller med sina egna membran. Prokaryoter är enklare, encelliga organismer utan en kärna och bara ett inre utrymme. Denna skillnad representerar en strukturell fördel som tillåter eukaryota celler att organisera sig i flercelliga organismer. De inre organellerna, inklusive kärnan, isolerar de olika cellprocesserna och gör dem lättare att kontrollera.
Utan en kärna multipliceras prokaryota celler genom en svår-kontrollerad binär fissionsprocess. Detta innebär att de kan reproducera sig snabbt när resurser och utrymme är tillgängliga, men sådan snabb, okontrollerad tillväxt är inte önskvärd när en cell ingår i en större organism. Istället måste varje cell samordna sin tillväxt och delning med alla andra celler i organismen. Eukaryota celler har strukturell komplexitet för att göra detta medan prokaryota celler inte har den förmågan.
Funktioner och egenskaper hos prokaryota celler under mikroskop
De prokaryota domänerna är bakterier och archaea; var och en av dessa domäner är uppdelad i kungariken och mindre taxonomiska kategorier. Som encelliga organismer utan kärna eller organeller kännetecknas de av följande framträdande egenskaper:
- Enstaka celler har en cellvägg.
- De enskilda cellerna har ett cellmembran.
- Celler innehåller en DNA-sträng.
- Celler innehåller ribosomer.
- Cellerna har ett flagellum.
De enskilda cellerna från bakterier och archaea exponeras för miljön och behöver därför en cellvägg för att skydda dem. Under ett mikroskop är cellväggen en tjock, tydligt synlig struktur som omger cellen. På insidan av cellväggen finns ett cellmembran som styr vilka ämnen som kan passera in i och ut ur cellen.
Inuti cellmembranet finns en tätt lindad enkelsträng av DNA. Strängen är cirkulär, och när cellen börjar dela sig rullar strängen upp och antar sin cirkulära form innan den kopieras. När strängen har duplicerats flyttas de två kopiorna till motsatta ändar av cellen och cellen delas i två.
Fritt flytande i cellcytoplasman är ribosomer som producerar de proteiner som krävs av cellen. I ena änden av cellen kallades en piskliknande struktur a flagellum är fäst för att ge cellen rörlighet. De prokaryota cellerna använder sin enkla struktur som en evolutionär fördel. Deras DNA är oskyddat och muterar fritt medan deras snabba reproduktionshastighet möjliggör snabb anpassning till nya situationer och förändringar i omgivningen.
Strukturen av eukaryota celler
Om man jämför strukturerna för prokaryota och eukaryota celler under ett mikroskop, ser cellerna ut helt annorlunda. Liksom prokaryota celler har eukaryota celler ett membran och ribosomer, men följande skillnader är synliga:
- Celler har ingen cellvägg.
- Celler har en kärna.
- DNA är i flera strängar inuti kärnan.
- Det finns mitokondrier och lysosomer, var och en med sitt yttre membran.
- Ytterligare membranbundna organeller är Golgi-kroppar och endoplasmatisk retikulum.
- Celler har två centrioler.
Det är tydligt att cellerna som utgör eukaryoter har en annan struktur än prokaryota celler. Även om de är komplexa och reproducerar på ett mer komplicerat sätt är det inte uppenbart Varför exakt det ger eukaryoter en strukturell fördel.
Hur eukaryota celler fungerar
De eukaryota cellerna har sina egna oberoende funktioner, men de fungerar ofta som en del av en större organism. I växter och djur importerar de ämnen från andra celler och exporterar avfallsprodukter och användbara proteiner, hormoner och enzymer. När de deltar i en aktivitet signalerar det de exporterar till andra celler vad de gör. De har ingen cellvägg eftersom de inte behöver en för skydd, och det skulle komma i vägen för intercellulära utbyten.
Istället för att utföra sin syntes av cellämnen och deras omvandling av energi i det allmänna rummet inuti cellmembranet har de specialiserade regioner inuti specifika organeller där dessa aktiviteter tar plats. Omvandling av glukos till energilagringsmolekylen ATP utförs i mitokondrier. Nedbrytning av cellavfall och avfall sker i lysosomer. Golgi-kroppar och den endoplasmatiska retiklet syntetisera proteiner, kolhydrater och lipider. De membranbundna organellerna i eukaryota celler är specialiserade på produktion av specifika cellämnen.
Reproduktion av eukaryota celler
Eukaryotcellerna har två sätt att multiplicera: sexuell och asexuell reproduktion. Asexuell reproduktion äger rum när mer av samma typ av cell behövs, såsom i hudceller hos djur. Sexuell reproduktion används när en ny komplex organism som en växt eller ett djur skapas. Vid asexuell reproduktion ökar antalet celler medan sexuell reproduktion multiplicerar antalet organismer.
Båda typerna av reproduktion är komplicerade flerstegsoperationer. För asexuell reproduktion delas cellkärnan i två identiska delar i en process som kallas mitos. Varje kärna har fullständiga kopior av cell-DNA: t, och när cellen delas får varje del en del av organellerna.
För sexuell reproduktion produceras celler med olika sexuella egenskaper i en process som kallas meios. Till exempel hos djur är de två typerna av celler spermierna och äggcellerna. Två celler med olika sexuella egenskaper och vanligtvis från olika organismer av samma art återförenas för att bilda en ny organism. Hos djur befruktar spermierna en äggcell, och kombinationen växer till ett nytt djur.
Eukaryotens strukturella fördel
Skillnaderna mellan cellerna i eukaryoter och prokaryoter ger fördelar med eukaryoter inom flera områden. När vi listar de funktioner som finns i eukaryoter men inte prokaryoter, vilka fördelar ger dessa skillnader? De viktigaste strukturella skillnaderna ligger i kärnan, organellerna och cellens yttre vägg. Dessa skillnader ger upphov till specifika fördelar och funktioner för eukaryoter som prokaryoter inte har. Som ett resultat förblir prokaryoter enkla encelliga organismer. Medan encells eukaryoter också finns, har vissa eukaryoter använt dessa fördelar för att utvecklas till högre växter och djur.
Närvaron av en kärna i eukaryota celler ger eukaryoter två fördelar. Kärnan representerar en ytterligare skyddande inneslutning av DNA. Som ett resultat är eukaryot DNA mindre mottagligt för mutationer. Kärnan gör också reproduktion lättare att kontrollera. De komplicerade kärnbaserade reproduktiva processerna har många punkter som kan fungera som ett stopp för att samordna tillväxt och cellmultiplikation med de andra cellerna i organismen.
Integrationen av organeller in i de eukaryota cellerna koncentrerar funktioner till sina egna inre utrymmen. Detta innebär att processer som energiproduktion och eliminering av avfall är mycket effektivare i eukaryota celler än i prokaryoter. När mitokondrier producerar cellens energi kan celler ha mer eller färre mitokondrier, beroende på vilken roll de spelar i organismen. Utan organeller måste hela den prokaryota cellen göra allt, och effektivitetsnivån är lägre.
Frånvaron av en cellvägg i komplexa eukaryoter är fördelen som gör att de eukaryota cellerna kan organisera sig i strukturer som organ, ben, växtstammar och frukt. Dessa celler arbetar tillsammans och differentierar sig beroende på deras omgivande celler. En cellvägg skulle förhindra sådana nära interaktioner. Medan prokaryota celler ibland klumpar ihop i enkla strukturer, skiljer de inte på det sätt som eukaryota celler i komplexa organismer gör.
De stor strukturell fördel av eukaryoter över prokaryoter är förmågan att bilda avancerade, flercelliga organismer. Medan eukaryoter kan överleva som både encelliga och multicellulära organismer, har prokaryoter inte förmågan att bilda komplexa strukturer eller organismer.