I prokaryota celler såsom bakterier, organismens genetiska material, eller DNA (deoxiribonukleinsyra), "flyter" i cellcytoplasman, separerad från omvärlden endast genom cellens yttre barriär. I cellerna av eukaryoter som dig själv är DNA inneslutet i en membranbunden kärna, vilket erbjuder ett andra lager av skydd och förbättrad fokus för funktionalitet.
Inkapsling av cellens genetiska material i ett skyddande dubbelplasmamembran är ett exempel på avdelning. Det där eukaryota celler kan så lätt åberopa detta i sin cellarkitektur är den viktigaste strukturella anpassningen som har gjort det möjligt för eukaryoter att långt växa ur prokaryoter i storlek och total mångfald.
Prokaryot vs. Eukaryota celler
Alla celler har fyra grundläggande element: a cellmembranet på utsidan, cytoplasma fylla det mesta av insidan, ribosomer för syntetisering av proteiner och genetiskt material i form av DNA. Prokaryoter har vanligtvis lite mer än detta, och alla utom några består av bara en enda av dessa enkla celler. Vilket litet DNA de har sitter i ett löst kluster i cytoplasman.
Eukaryota celler (dvs. de från djur, växter, protister och svampar) har alla ovanstående inneslutningar och sedan några. Viktigt är att de innehåller membranbundna organeller som utför vitala, repetitiva funktioner, såsom att helt bryta ned kolhydratmolekylerna.
Eukaryota celler kan skilja sig markant från varandra både inom och mellan organismer och arter. Alla eukaryoter har till exempel mitokondrier, men med få få undantag har bara växtceller kloroplaster.
Varför DNA i en kärna?
Om du ombeds att förklara fördelarna med compartmentalization i eukaryota celler, skulle du ha en lätt uppgift om utrustad med grundläggande kunskaper om cellanatomi och fysiologi i allmänhet.
"Kompartmentaliseringsbiologi" är ett evolutionärt framsteg som har gjort det möjligt för celler att bli specialiserade små maskiner (och i vissa fall hela organismer).
Eukaryota celler har membranbundna organeller för att utföra matsmältningen, extrahera energi från maten och flytta nysyntetiserade proteiner från plats till plats. Utan alla dessa kan deras prokaryota motsvarigheter bara växa till en viss storlek och har i de flesta fall inte vuxit utöver att vara en enda cell totalt.
Den enorma storleken på det eukaryota genomet, vilket återspeglas i dess stora mängd DNA, kräver att det packas mycket tätt för att passa in i en cell. Således har en kärna stramar åt denna aspekt av eukaryot cellkonstruktion avsevärt.
Membranbundna organeller
Några av de mer framträdande membranbundna organellerna i eukaryota celler är:
Mitokondrier. Dessa kallas ofta cellernas "kraftverk" eftersom det är här som reaktionerna från aerob andning inträffar. Dessa reaktioner är ansvariga för den överväldigande mängden energi som "skapas" i eukaryoter.
Kloroplaster. Finns i växtceller, kloroplaster använd solljusets kraft för att tillverka socker från koldioxidgas i miljön.
Lysosomer. Dessa är "rengöringsbesättningen" av celler (se nedan).
Endoplasmatiska retiklet. Denna membranösa "motorväg" flyttar nygjorda proteiner från ribosomer till Golgi-kroppar och på andra håll.
Golgi-kroppar. Dessa "säckar" flyttar proteiner runt cellen mellan endoplasmatiska retiklet och deras yttersta destination.
Lysosomer och matsmältning
Lysosomer bär matsmältnings enzymer kan bryta ner cellavfall, men också friska cellkomponenter. Så när dessa enzymer framställs vid ribosomerna måste de flyttas till sina eventuella hem i lysosomer utan att skada något på vägen.
Dessa enzymer transporteras i cellen i nästan samma som HAZMAT (farligt avfall) transporteras längs amerikanska motorvägar och järnvägar: med särskilda etiketter och med stor försiktighet. En gång i lysosomernas höga surhetsmiljö, dessa syrahydrolas enzymer fungerar mycket effektivt.
Tre exempel på intracellulär matsmältning av lysosomer:
- Kolhydrater, lipider, nukleinsyror och proteiner
- "Döda" organeller och deras komponenter
- Bakterier och andra ämnen som tas in från utsidan av cellen