У прокаріотичних клітинах, таких як бактерії, генетичний матеріал організму або ДНК (дезоксирибонуклеїнова кислота), «плаває» в цитоплазмі клітини, відокремлений від зовнішнього світу лише зовнішнім бар’єром самої клітини. У клітинах еукаріотів, таких як ви, ДНК укладена в ядро, зв’язане з мембраною, що забезпечує другий шар захисту та покращений фокус функціональності.
Прикладом є включення генетичного матеріалу клітини в захисну подвійну плазматичну мембрану компартменталізація. Це еукаріотичні клітини можуть так легко посилатися на це в своїй клітинній архітектурі - це основна структурна адаптація, яка дозволила еукаріотів значно перерости прокаріоти за розмірами та загальним різноманіттям.
Прокаріотичний vs. Еукаріотичні клітини
Усі клітини мають чотири основні елементи: a клітинна мембрана зовні, цитоплазма заповнюючи більшу частину всередині, рибосоми для синтезу білків та генетичного матеріалу у формі ДНК. Прокаріоти зазвичай мають трохи більше цього, і всі, крім кількох, складаються лише з однієї з цих простих клітин. Те, що мало у них ДНК, сидить у пухкому скупченні в цитоплазмі.
Клітини еукаріот (тобто клітини тварин, рослин, протистів та грибів) мають усі перераховані вище включення, а потім і деякі. Важливо, що вони містять органели, пов’язані з мембраною, які виконують життєво важливі, повторювані функції, такі як повне розщеплення молекул вуглеводів.
Еукаріотичні клітини можуть помітно відрізнятися одна від одної як всередині організмів, так і між ними. Усі еукаріоти, наприклад, мають мітохондріїале, за незначним винятком, є лише клітини рослин хлоропласти.
Чому ДНК в ядрі?
Якщо вас попросять пояснити переваги компартменталізації в клітинах еукаріотів, ви мали б легке завдання, якщо б ви мали базові знання про анатомію клітин та фізіологію загалом.
"Біологія компартменталізації" - це еволюційний прогрес, який дозволив клітинам стати спеціалізованими маленькими машинами (а в деяких випадках і цілими організмами).
Еукаріотичні клітини мають мембранно зв’язані органели для здійснення травлення, вилучення енергії з їжі та переміщення щойно синтезованих білків з місця на місце. За відсутності всього цього, їхні аналоги-прокаріоти можуть зростати лише до певного розміру, і в більшості випадків вони не зросли, перебуваючи в цілому лише як одна клітина.
Величезний розмір генома еукаріотів, що відображається в його величезній кількості ДНК, вимагає його упаковки дуже щільно, лише щоб поміститися в клітину. Таким чином, маючи ядро значно посилює цей аспект побудови клітин еукаріотів.
Зв’язані мембраною органели
Деякі з найбільш відомих органел, пов'язаних з мембраною, в клітинах еукаріотів:
Мітохондрії. Їх часто називають «електростанціями» клітин, оскільки саме тут відбуваються реакції аеробного дихання. Ці реакції відповідають за переважну кількість "створення" енергії в еукаріотів.
Хлоропласти. Знаходиться в рослинних клітинах, хлоропласти використовувати силу сонячного світла для виробництва цукрів із вуглекислого газу в навколишньому середовищі.
Лізосоми. Це «екіпаж очищення» клітин (див. Нижче).
Ендоплазматичний ретикулум. Ця перетинчаста "магістраль" переміщує нещодавно створені білки від рибосом до Тіла Гольджі та в інших місцях.
Тіла Гольджі. Ці "мішечки" переміщують білки навколо клітини між ендоплазматичний ретикулум та їх кінцевий пункт призначення.
Лізосоми та травлення
Лізосоми несуть травні ферменти здатний розщеплювати клітинні відходи, але також здорові клітинні компоненти. Отже, коли ці ферменти утворюються в рибосомах, їх потрібно перемістити до своїх кінцевих будинків у лізосомах, не пошкоджуючи нічого на цьому шляху.
Ці ферменти транспортуються в клітині майже так само, як і HAZMAT (небезпечні відходи) транспортуються по американських автострадах та залізницях: з особливою маркуванням. Опинившись у висококислому середовищі лізосом, ці кислотна гідролаза ферменти функціонують дуже ефективно.
Три приклади внутрішньоклітинного травлення лізосомами:
- Вуглеводи, ліпіди, нуклеїнові кислоти та білки
- «Мертві» органели та їх компоненти
- Бактерії та інші речовини, що надходять поза клітину