پروکاریوت و یوکاریوت دو نوع سلولی هستند که روی زمین وجود دارند. چندین تفاوت بین این دو سلول وجود دارد، اما بزرگترین تمایز بین آنها این است که سلول های یوکاریوتی دارای یک هسته متمایز حاوی مواد ژنتیکی سلول هستند، در حالی که سلول های پروکاریوتی هسته ندارند و در عوض دارای مواد ژنتیکی شناور آزاد هستند.

همه موجودات زنده را می توان به سه حوزه اصلی تقسیم کرد: باکتری ها، آرکیا و یوکاریا. ارگانیسم های اصلی تک سلولی موجود در حوزه باکتری ها و آرکیا به عنوان پروکاریوت شناخته می شوند. این موجودات از سلول های پروکاریوتی – کوچکترین، ساده ترین و قدیمی ترین سلول ها ساخته شده اند.

موجودات موجود در حوزه یوکاریا از سلول های یوکاریوتی پیچیده تر ساخته شده اند. این موجودات که یوکاریوت نامیده می شوند، می توانند تک سلولی یا چند سلولی باشند و شامل حیوانات، گیاهان، قارچ ها و پروتیست ها می شوند. بسیاری از مردم در مورد اینکه آیا مخمرها یا قارچ ها پروکاریوت هستند یا یوکاریوت نامشخص هستند. هر دو یوکاریوت هستند و ساختار سلولی مشابهی با سایر یوکاریوت ها دارند. به گفته دانشگاه برکلی کالیفرنیا، شواهدی وجود دارد که نشان می دهد یوکاریوت ها فرزندان سلول های پروکاریوتی مجزا هستند.

تاریخچه پروکاریوت و یوکاریوت

به گفته مؤسسه ملی بهداشت  (NIH) یوکاریوت ها حداقل ۲.۷ میلیارد سال پیش، پس از ۱ تا ۱.۵ میلیارد سال تکامل پروکاریوتی، رشد کردند. به گفته دانشگاه تگزاس، دانشمندان فرض می کنند که هسته و سایر ویژگی های یوکاریوتی ممکن است پس از بلعیدن موجودات پروکاریوتی دیگری شکل گرفته باشند.

به گفته دانشگاه برکلی، همچنین پیشنهاد شده است که اندامک ‌های کوچک در سلول‌ های یوکاریوتی – به نام میتوکندری – ممکن است نزول باکتری‌های زنده پروکاریوتی باشند که با سلول‌های دیگر تلفیق شده و به عنوان مهمان دائمی در سلول باقی مانده‌اند.

پروکاریوت و یوکاریوت چه چیزی های مشترک دارند؟

اگرچه سلول‌های پروکاریوتی و یوکاریوتی تفاوت‌های زیادی با هم دارند اما در برخی از ویژگی‌ها مشترک هستند که در ادامه آمده است:

DNA : رمزگذاری ژنتیکی که تمام خصوصیات موجودات زنده را تعیین می کند.

غشای سلولی (یا پلاسما): لایه بیرونی که سلول را از محیط اطراف جدا می کند و به عنوان یک مانع انتخابی برای مواد ورودی و خروجی عمل می کند.

سیتوپلاسم: مایع ژله مانند درون یک سلول که عمدتاً از آب، نمک و پروتئین تشکیل شده است.

ریبوزوم ها: اندامک هایی که پروتئین می سازند

پروکاریوت ها و یوکاریوت ها چگونه متفاوت هستند؟

به گفته Nature Education سلول های یوکاریوتی دارای هسته ای هستند که توسط یک پوشش هسته ای که از دو غشای لیپیدی تشکیل شده است احاطه شده است. هسته نگهدارنده DNA سلول یوکاریوتی است. سلول های پروکاریوتی هسته ندارند. به گفته دانشگاه واشنگتن، در عوض، آنها دارای یک ناحیه نوکلوئیدی بدون غشاء (بخش باز سلول) هستند که DNA شناور آزاد را در خود نگه می دارد.

بر اساس گزارشی که در سال ۲۰۲۰ در مجله مجموعه مقالات آکادمی ملی علوم (PNAS) منتشر شد، اگرچه فقط یوکاریوت ها اندامک های متصل به غشاء را حمل می کنند، شواهد اخیر نشان می دهد که هم یوکاریوت ها و هم پروکاریوت ها می توانند ساختارهای اندامک مانندی تولید کنند که فاقد غشا هستند.

به عنوان مثال، طبق مطالعه PNAS، در باکتری اشریشیا کلی، مولکول‌ ها و پروتئین ‌ها در کنار هم قرار می ‌گیرند و «محفظه‌های» مایع درون سیتوپلاسم را تشکیل می ‌دهند. طبق بیانیه ای از دانشگاه میشیگان، این محفظه ها مشابه نحوه تشکیل قطرات روغن هنگام مخلوط شدن با آب است. چنین ساختارهای بدون غشایی در بسیاری از گونه های باکتری از جمله مایکوباکتریوم توبرکلوزیس که باعث سل می شود و سیانوباکتری ها، نوعی باکتری فتوسنتزی که می تواند باعث بیماری نیز شود، گزارش شده است.

پروکاریوت و یوکاریوت چیست و چه تفاوتی دارند؟

کل DNA موجود در یک سلول را می توان در تکه های جداگانه ای به نام کروموزوم یافت. سلول های یوکاریوتی دارای کروموزوم های زیادی هستند که در طی تقسیم سلولی تحت میوز و میتوز قرار می گیرند، در حالی که بیشتر سلول های پروکاریوتی فقط از یک کروموزوم دایره ای تشکیل شده اند. با این حال، مطالعات اخیر نشان داده است که برخی از پروکاریوت ها دارای چهار کروموزوم خطی یا دایره ای هستند. برای مثال، ویبریو کلرا، باکتری عامل وبا، دارای دو کروموزوم دایره‌ای است.

سلول های یوکاریوتی دارای چندین اندامک دیگر متصل به غشاء هستند که در سلول های پروکاریوتی یافت نمی شوند. اینها شامل میتوکندری (تبدیل انرژی غذا به آدنوزین تری فسفات یا ATP برای تقویت واکنش های بیوشیمیایی) است. شبکه آندوپلاسمی خشن و صاف (شبکه به هم پیوسته ای از لوله های محصور در غشاء که پروتئین های سنتز شده را انتقال می دهند). مجموعه گلژی (پروتئین ها را برای ترشح مرتب می کند و بسته بندی می کند). و در مورد سلول های گیاهی، کلروپلاست ها (هدایت فتوسنتز). همه این اندامک ها در سیتوپلاسم سلول یوکاریوتی قرار دارند.

در سلول‌های یوکاریوتی، ریبوزوم ‌ها بزرگ ‌تر، پیچیده‌ تر و توسط یک غشاء محدود می‌ شوند. آنها را می توان در مکان های مختلف مثلا در سیتوپلاسم، روی شبکه آندوپلاسمی یا متصل به غشای هسته (پوشش روی هسته) مشاهده کرد.

در سلول های پروکاریوتی، ریبوزوم ها پراکنده شده و آزادانه در سراسر سیتوپلاسم شناور هستند. ریبوزوم های سلول های پروکاریوتی نیز زیر واحدهای کوچک تری دارند. همه ریبوزوم ها (در هر دو سلول یوکاریوتی و پروکاریوتی) از دو زیر واحد – یکی بزرگ تر و دیگری کوچک تر ساخته شده اند. در یوکاریوت ها، این قطعات توسط دانشمندان به عنوان زیر واحدهای ۶۰-S و ۴۰-S شناسایی می شوند. در پروکاریوت ها، ریبوزوم ها از زیر واحدهای کمی کوچک تر به نام های ۵۰-S و ۳۰-S ساخته شده اند.

به گفته انجمن بیولوژی سلولی بریتانیا، تفاوت در انواع زیر واحدها به دانشمندان این امکان را داده است که داروهای آنتی بیوتیکی مانند استرپتومایسین تولید کنند که به انواع خاصی از باکتری های عفونی حمله می کند. از جنبه منفی، برخی از سموم باکتریایی و ویروس فلج اطفال از تفاوت های ریبوزوم به نفع خود استفاده می کنند. آن‌ها می توانند مکانیسم ترجمه سلول‌های یوکاریوتی یا فرآیندی که توسط آن RNA پیام‌رسان به پروتئین ‌ها ترجمه می ‌شود، شناسایی کرده و به آنها حمله کنند.

بیشتر یوکاریوت ها از طریق جنسی نیز تولید مثل می کنند (اگرچه برخی از پروتیست ها و قارچ های تک سلولی ممکن است از طریق میتوز که از نظر عملکردی مشابه تولید مثل غیرجنسی است، تولید مثل کنند). پروکاریوت ها به صورت غیرجنسی تولید مثل می کنند و در نتیجه فرزندان شبیه سازی دقیق والد هستند. بر اساس  Concepts of Biology، برخی از سلول ‌های پروکاریوتی دارای پیلی هستند که برآمدگی‌های مو مانندی هستند که برای تبادل مواد ژنتیکی در طی نوعی فرآیند جنسی به نام کونژوگاسیون استفاده می‌شوند. کونژوگاسیون می تواند در باکتری ها، تک یاخته ها و برخی از جلبک ها و قارچ ها رخ دهد.

اکثر سلول های پروکاریوتی دارای دیواره سلولی سفت و سختی هستند که غشای پلاسمایی را احاطه کرده و به ارگانیسم شکل می دهد. در یوکاریوت ها، مهره داران دیواره سلولی ندارند اما گیاهان دارای دیواره سلولی هستند. دیواره های سلولی پروکاریوت ها از نظر شیمیایی با دیواره های سلولی یوکاریوتی سلول های گیاهی که عمدتاً از سلولز ساخته شده اند، متفاوت است. به عنوان مثال، در باکتری ها، طبق دانشگاه واشنگتن، دیواره های سلولی از پپتیدوگلیکان ها (قندها و اسیدهای آمینه) تشکیل شده است.