Знаешь, когда слышишь, как кто-то начинает предложение со слов «Есть два типа людей», и думаешь про себя: «О боже, вот оно». Потому что сведение всего человечества к «двум типам людей» кажется в лучшем случае одиозным занятием.
Но что, если я скажу вам, что существует всего два вида организмов?
По мнению ученых, мир разделен на два вида организмов - прокариоты и эукариоты, которые имеют два разных типа клеток. Организм может состоять как из одного типа, так и из другого. Некоторые организмы состоят только из одной малюсенькой клетки, но даже в этом случае эта клетка будет либо прокариотической, либо эукариотической. Просто так обстоят дела.
В Органеллу или не в Органеллу?
Разница между эукариотическими и прокариотическими клетками связана с небольшими частями клетки, которые выполняют функции, называемыми органеллами. Прокариотические клетки проще и лишены связанных с мембраной органелл и ядра эукариот, которые инкапсулируют клеточную ДНК. Хотя прокариотические бактерии более примитивны, чем эукариоты, они представляют собой самую разнообразную и многочисленную группу организмов на Земле - мы, люди, буквально покрыты прокариотами внутри и снаружи. С другой стороны, все люди, животные, растения, грибы и протисты (организмы, состоящие из одной клетки) являются эукариотами. И хотя некоторые эукариоты одноклеточные - например, амебы и парамеции - нет прокариот, у которых более одной клетки.
Прокариотическая эффективная квартира против эукариотического особняка
«Я думаю о прокариотах как об однокомнатной квартире, а об эукариотах - как об особняке за 6 миллионов долларов», - говорит Эрин Шанле, профессор кафедры биологических наук и наук об окружающей среде Лонгвудского университета, в интервью по электронной почте..«Размер и разделение функциональных «комнат» или органелл у эукариот подобны многочисленным комнатам и сложной организации особняка. Прокариоты должны выполнять аналогичную работу в одной комнате без роскоши органелл».
Одна из причин, по которой эта аналогия полезна, заключается в том, что все клетки, как прокариоты, так и эукариоты, окружены избирательно проницаемой мембраной, которая позволяет проникать и выходить только определенным молекулам - так же, как окна и двери нашего дома. Вы можете запереть двери и окна, чтобы не пустить бродячих кошек и грабителей (сотовый эквивалент вирусов или инородных материалов), но вы открываете двери, чтобы принести продукты и вынести мусор. Таким образом, все клетки поддерживают внутренний гомеостаз или стабильность.
«Прокариоты гораздо проще в отношении строения», - говорит Шанле. «У них есть одна «комната» для выполнения всех необходимых для жизни функций, а именно для производства белков по инструкциям, хранящимся в ДНК, что представляет собой полный набор инструкций для построения клетки. У прокариот нет отдельных отсеков для производства энергии, упаковки белков, переработки отходов или других ключевых функций».
У эукариот, напротив, есть связанные с мембраной органеллы, которые используются для разделения всех этих процессов, а это означает, что кухня отделена от главной ванной комнаты - есть десятки отгороженных стеной комнат, каждая из которых выполняет разные функции. в камере.
Например, ДНК хранится, реплицируется и обрабатывается в ядре эукариотической клетки, окруженном избирательно проницаемой мембраной. Это защищает ДНК и позволяет клетке точно настраивать производство белков, необходимых для выполнения ее работы и поддержания жизни клетки. Другие ключевые органеллы включают митохондрии, которые перерабатывают сахара для выработки энергии, лизосомы, которые перерабатывают отходы, и эндоплазматический ретикулум, который помогает организовывать белки для распределения по клетке. Прокариотическим клеткам приходится делать много того же самого, но у них просто нет отдельных комнат для этого. В этом смысле они больше похожи на двухбитную операцию.
«Многие эукариотические организмы состоят из нескольких типов клеток, каждый из которых содержит один и тот же набор ДНК-схем, но выполняет разные функции», - говорит Шанле. «Разделяя большие чертежи ДНК в ядре, можно использовать определенные части чертежа для создания разных типов клеток на основе одного и того же набора инструкций».
Эволюция эукариот
Вам может быть интересно, как организмы делятся таким образом. Ну, согласно эндосимбиотической теории, все началось около 2 миллиардов лет назад, когда какой-то крупный прокариот сумел создать ядро, свернув свою клеточную мембрану внутрь себя.
«Со временем меньшая прокариотическая клетка была поглощена этой большей клеткой», - говорит Шанле. «Меньший прокариот может выполнять аэробное дыхание или перерабатывать сахар в энергию с использованием кислорода, подобно митохондриям, которые мы видим у современных эукариот. Эта меньшая клетка поддерживалась в более крупной клетке-хозяине, где она реплицировалась и передавалась последующим поколениям. Эти эндосимбиотические отношения в конечном итоге привели к тому, что меньшая клетка стала частью более крупной клетки, в конечном итоге потеряв свою автономию и большую часть своей исходной ДНК».
Однако митохондрии современных эукариот имеют свои собственные схемы ДНК, которые реплицируются независимо от ДНК в ядре, а митохондриальная ДНК имеет некоторое сходство с прокариотической ДНК, что подтверждает эндосимбиотическую теорию. Считается, что аналогичная модель привела к эволюции хлоропластов у растений, но история начинается с эукариотической клетки, содержащей митохондрии, поглощающие фотосинтезирующий прокариот.
Эукариоты и прокариоты - они разные! Но даже несмотря на то, что может быть трудно увидеть сходство между людьми и бактериями, мы все сделаны из одного и того же материала: ДНК, белков, сахаров и липидов.
Интересно
Хотя эндосимбиотическая теория - всего лишь "теория", это лучшее объяснение эволюции эукариот. Хотя однажды это может быть опровергнуто, это подтверждается множеством фактов.
Часто задаваемые вопросы о прокариотических клетках
Что такое прокариотическая клетка?
Прокариотическая клетка - это клетка, не имеющая ядра или каких-либо связанных с мембраной органелл. Организмы, подпадающие под этот тип, включают археи и бактерии, а другие известны как эукариотические.
Какова структура прокариотической клетки?
Прокариотическая клетка - это одноклеточный организм, имеющий одну хромосому. Плазматическая мембрана действует как защитное покрытие вокруг клетки. Также имеется жесткая клеточная стенка, обеспечивающая дополнительную поддержку и защиту.
В чем разница между прокариотической и эукариотической клеткой?
Основное различие между прокариотическими и эукариотическими клетками заключается в том, что последние имеют мембраносвязанное ядро, а первые - нет. В этом ядре хранится вся генетическая информация эукариот.
Что является примером прокариотической клетки?
Бактерии, такие как E.coli, являются хорошим примером прокариотической клетки, поскольку у нее нет мембраносвязанного ядра.
Какова основная функция прокариотической клетки?
Прокариотические клетки имеют небольшие размеры, что позволяет попавшим в них органическим молекулам быстро распространяться в другие части клетки, а любые отходы быстро выводятся из клетки.