یوکاریوت و پروکاریوت:بررسی دقیق هر کدام

سلول ها بلوک های ساختمانی اساسی زندگی هستند که مسئول تمام عملکردها و فرآیندهایی هستند که در موجودات زنده اتفاق می افتد. در دنیای وسیع زیست شناسی سلولی، دو نوع اصلی سلول غالب هستند: سلول های پروکاریوتی و یوکاریوتی.

هر دو نوع سلول ساختارها و مکانیسم های پیچیده ای را دارا هستند، اما تفاوت های قابل توجهی دارند که اندازه، پیچیدگی و عملکرد کلی آنها را شکل می دهد. در این مقاله، جزئیات دقیق‌تر سلول‌های پروکاریوت و یوکاریوتی ها را بررسی می‌کنیم و ویژگی‌ها، تفاوت‌ها و عملکردهای کلیدی آنها را بررسی می‌کنیم.

سلول های پروکاریوتی

سلول های پروکاریوتی با سادگی و فقدان هسته واقعی مشخص می شوند. این سلول ها معمولا تک سلولی هستند و در دامنه های باکتری ها و آرکیا یافت می شوند. پروکاریوت ها برخی از قدیمی ترین و فراوان ترین اشکال حیات روی زمین در نظر گرفته می شوند که میلیاردها سال پیش تکامل یافته اند.

ساختار پروکاریوت ها

ساختار سلول های پروکاریوتی نسبتاً ساده است. آنها دارای یک غشای سلولی هستند که محتویات داخلی سلول را از محیط خارجی آن جدا می کند. اطراف غشای سلولی دیواره سلولی سفت و سختی است که از پپتیدوگلیکان تشکیل شده است، ماده ای منحصر به فرد که از سلول محافظت و شکل می دهد.

برخی از سلول های پروکاریوتی دارای لایه های اضافی در خارج از دیواره سلولی هستند، مانند لایه کپسول ، که محافظت بیشتری را در مقابل خطرات ارائه می دهد و به اتصال به سطوح کمک می کند.

در داخل سلول، یک ناحیه مرکزی به نام نوکلوئید وجود دارد که حاوی مواد ژنتیکی پروکاریوت است. این نوکلوئید دارای یک مولکول DNA منفرد و حلقوی است که حاوی تمام اطلاعات ژنتیکی لازم برای بقا و تولید مثل سلول است.

سلول‌های پروکاریوتی ممکن است حاوی مولکول‌های DNA خارج کروموزومی کوچکی به نام پلاسمید باشند که می‌توانند حامل ژن‌های کمکی باشند که ویژگی‌های مفیدی مانند مقاومت آنتی‌بیوتیکی را ارائه می‌دهند.

سلول‌های پروکاریوتی فاقد اندامک‌های مختلف متصل به غشاء هستند که در سلول‌های یوکاریوتی رایج هستند، مانند میتوکندری، شبکه آندوپلاسمی و دستگاه گلژی. با این حال، آنها دارای ساختارهای ویژه خاصی به نام  جسام انکلوزیونی (inclusion )هستند.

متابولیسم پروکاریوت ها

پروکاریوت ها تنوع متابولیکی شگفت انگیزی از خود نشان می دهند که به آنها اجازه می دهد در طیف وسیعی از محیط ها رشد کنند. استراتژی های کسب انرژی آنها را می توان به دو نوع اصلی طبقه بندی کرد: اتوتروف و هتروتروف.

پروکاریوت های اتوتروف می توانند مولکول های آلی خود را از منابع معدنی سنتز کنند. برخی از پروکاریوت ها مانند سیانوباکترها، فتوسنتز را انجام می دهند و از انرژی نور برای تولید کربوهیدرات ها، مشابه گیاهان استفاده می کنند. سایر پروکاریوت ها مانند متانوژن ها در  سنتز شیمیایی تخصص دارند و از واکنش های شیمیایی شامل ترکیبات معدنی انرژی می گیرند.

از سوی دیگر، پروکاریوت های هتروتروف برای تغذیه خود به منابع خارجی مولکول های آلی متکی هستند. آنها را می توان بر اساس منابع انرژی ترجیحی خود به گروه هایی طبقه بندی کرد، از جمله باکتری های هوازی که به اکسیژن نیاز دارند و باکتری های بی هوازی که در شرایط کمبود اکسیژن رشد می کنند. پروکاریوت‌های هتروتروف در چرخه‌های مختلف بیوژئوشیمیایی، مانند تجزیه مواد آلی و بازیافت مواد مغذی، نقش حیاتی دارند.

تولید مثل پروکاریوت ها

سلول های پروکاریوتی از طریق فرآیندی به نام شکافت دوتایی تکثیر می شوند. این مکانیسم تقسیم شامل تکثیر مواد ژنتیکی و به دنبال آن طویل شدن سلول است. در نهایت، غشای سلولی به سمت داخل فشرده می شود و سلول را به دو سلول دختر یکسان تقسیم می کند.

این تولید مثل سریع و کارآمد، همراه با توانایی آنها برای سازگاری، به پروکاریوت ها اجازه می دهد تا زیستگاه های مختلف را مستعمره کنند و در پاسخ به تغییرات محیطی به سرعت تکامل یابند.

سلول های یوکاریوتی

سلول های یوکاریوتی با ساختار داخلی پیچیده خود و وجود یک هسته واقعی که مواد ژنتیکی سلول را در خود جای داده است، مشخص می شود. یوکاریوت  موجودات چند سلولی و برخی از موجودات تک سلولی را در بر می گیرد. از گیاهان و حیوانات گرفته تا قارچ‌ها. طیف وسیعی از اشکال حیات سازمان‌دهی سلولی یوکاریوتی را نشان می‌دهند.

ساختاریوکاریوت ها

برخلاف پروکاریوت‌ها، سلول‌های یوکاریوتی دارای یک هسته واقعی هستند که مولکول‌های DNA خطی متعددی را در کنار هم به عنوان کروموزوم در خود جای می‌دهند. این هسته توسط یک غشای دوگانه به نام پوشش هسته ای محدود شده است که حاوی منافذ هسته ای است که امکان انتقال مولکول ها به داخل و خارج از هسته را فراهم می کند.

ماده ژنتیکی درون هسته با پروتئین‌های مختلف مرتبط است و ساختارهای فشرده‌ای را به نام کروماتین تشکیل می‌دهد.

سلول‌های یوکاریوتی همچنین حاوی اندامک‌های مختلف متصل به غشاء هستند که فرآیندهای سلولی مختلف را تقسیم‌بندی می‌کنند و امکان کارایی و تخصص بیشتر را فراهم می‌کنند.

به عنوان مثال، میتوکندری ها مسئول تولید انرژی از طریق تنفس سلولی هستند، در حالی که شبکه آندوپلاسمی نقش حیاتی در سنتز و انتقال پروتئین ایفا می کند. دستگاه گلژی پروتئین ها را برای حمل و نقل به مقاصد خاص اصلاح، دسته بندی و بسته بندی می کند و لیزوزوم ها به دفع زباله های سلولی کمک می کنند.

سلول‌های یوکاریوتی دارای یک اسکلت سلولی، شبکه‌ای از رشته‌های پروتئینی هستند که پشتیبانی ساختاری را فراهم می‌کند، به حرکت سلول کمک می‌کند و امکان انتقال اندامک‌ها را در داخل سلول فراهم می‌کند. علاوه بر این، یوکاریوت ها دارای یک سیستم پیچیده انتقال غشایی هستند، با وزیکول هایی که مولکول های مختلف را بین اندامک های مختلف و غشای سلولی جابه جا می کنند.

متابولیسم یوکاریوت ها

مشابه پروکاریوت‌ها، یوکاریوت‌ها استراتژی‌های متابولیکی متفاوتی از خود نشان می‌دهند. به عنوان مثال، سلول های گیاهی می توانند فتوسنتز را انجام دهند و از کلروپلاست ها برای جذب نور خورشید و تبدیل آن به انرژی شیمیایی استفاده کنند. از سوی دیگر، سلول های حیوانی برای تولید انرژی از طریق تنفس هوازی، با استفاده از مولکول های آلی به عنوان سوخت و تولید دی اکسید کربن و آب به عنوان محصولات جانبی، به میتوکندری متکی هستند.

یوکاریوت ها همچنین طیف وسیع تری از استراتژی های تغذیه ای را نسبت به پروکاریوت ها نشان می دهند. برخی از گونه ها قادر به فاگوسیتوز، بلعیدن و هضم ذرات یا موجودات دیگر برای به دست آوردن مواد مغذی هستند. برخی دیگر مانند قارچ ها هتروتروف هستند و با ترشح آنزیم هایی برای تجزیه مواد آلی در محیط خود تغذیه می شوند.

تولید مثل یوکاریوت ها

سلول های یوکاریوتی از طریق فرآیندی به نام چرخه سلولی، که شامل اینترفاز و میتوز است، تولید مثل می کنند. اینترفاز طولانی ترین مرحله چرخه سلولی است و شامل رشد، تکثیر DNA و آماده سازی برای تقسیم سلولی است. در طی میتوز، کروموزوم‌های تکثیر شده در یک راستا قرار می‌گیرند، جدا می‌شوند و به قطب‌های مخالف سلول حرکت می‌کنند و در نتیجه دو سلول دختر از نظر ژنتیکی یکسان می‌شوند.

جدا از میتوز، یوکاریوت ها توانایی تولید مثل از طریق میوز، نوعی تقسیم سلولی تخصصی که گامت ها (سلول های اسپرم و تخمک) را تولید می کند، دارند. میوز شامل دو دور تقسیم است که منجر به تولید سلول های هاپلوئید با نصف تعداد کروموزوم ها می شود. از طریق تولید مثل جنسی، این گامت ها می توانند برای ایجاد تنوع ژنتیکی ترکیب شوند و به تنوع گونه ها کمک کنند.

کلام اخر

سلول های پروکاریوتی و یوکاریوتی واحدهای اساسی حیات روی زمین را نشان می دهند. در حالی که پروکاریوت ها موجودات ساده و تک سلولی فاقد هسته هستند، یوکاریوت ها با اندامک ها و هسته های متعدد بسیار پیچیده تر هستند. پروکاریوت ها در تنوع متابولیک و تولید مثل سریع برتری دارند و به آنها اجازه می دهد در محیط های متنوع رشد کنند.

در مقابل، یوکاریوت‌ها سطح بیشتری از پیچیدگی بیولوژیکی را با بخش‌بندی اندامک‌ها و طیف وسیعی از استراتژی‌های متابولیک نشان می‌دهند.

همچنین تفاوت های ی بین پروکاریوت و یوکاریوت هارا میتوانید از اینجا بخوانید.

درک تفاوت‌های ظریف و تفاوت‌های بین این دو نوع سلول، بینش‌های ارزشمندی را در مورد شگفتی‌های متنوع زندگی و مکانیسم‌های اساسی که آن را هدایت می‌کنند، ارائه می‌کند.