Коротко: прокариоты — «безъядерные» и компактные, эукариоты — «ядерные» и сильно компартментализованные. Различия связаны в основном с энергией и историей происхождения, сходства — с общим предком и универсальными законами биохимии.

Чем отличаются

1. Ядро и ДНК

• Прокариоты: нет истинного ядра; одна кольцевая «голая» хромосома + часто плазмиды; почти нет интронов; транскрипция и трансляция идут одновременно.

• Эукариоты: есть ядро с оболочкой; несколько линейных хромосом; ДНК упакована гистонами; много интронов; РНК дозревает (кэп, поли-А, сплайсинг) и только потом переводится в белок.
  Почему так: у эукариот большой геном и сложная регуляция — нужен «офис» (ядро) и упаковка; у прокариот ставка на скорость и экономию — поэтому всё проще и быстрее.

2. Органеллы и мембранная компартментализация

• Прокариоты: нет мембранных органелл (митохондрий, ЭПС, аппарата Гольджи); есть рибосомы 70S; иногда — внутренние мембранные складки/карбоксисомы у отдельных групп.

• Эукариоты: много органелл (митохондрии, хлоропласты у растений, ЭПС, Гольджи, лизосомы, пероксисомы); рибосомы 80S в цитозоле и 70S в митохондриях/хлоропластах.
  Почему так: по эндосимбиотической гипотезе, митохондрии/хлоропласты — бывшие бактерии. Митохондрии дали «энергетический профицит», что позволило вырасти и «развести цеха» по отделам.

3. Размер, форма и цитоскелет

• Прокариоты: обычно 0,5–5 мкм; есть белки-гомологи актину/тубулину (MreB, FtsZ), но цитоскелет проще.

• Эукариоты: обычно крупнее (10–100 мкм); развитые микротрубочки, актин, промежуточные филаменты.
  Почему так: диффузия в маленьких клетках работает хорошо без «трубопроводов», а большие клетки требуют мощного «каркаса» и транспорта по рельсам.

4. Деление и размножение

• Прокариоты: бинарное деление, часто очень быстро; горизонтальный перенос генов (трансформация, трансдукция, конъюгация).

• Эукариоты: митоз/мейоз, половое размножение; медленнее, но с генетической рекомбинацией «по расписанию».
  Почему так: быстрый цикл — преимущество в переменчивой среде для бактерий; сложная жизнь в многоклеточности у эукариот требует точного распределения хромосом и генетической «перетряски» через мейоз.

5. Клеточная оболочка и жгутики

• Прокариоты: плазматическая мембрана часто с хопаноидами; клеточная стенка обычно из пептидогликана (у архей — другие полимеры); бактериальный жгутик — роторный мотор.

• Эукариоты: в мембране чаще стеролы (холестерин); стенка есть не у всех (целлюлоза у растений, хитин у грибов); жгутик/реснички — «9+2» микротрубочек, качательный ход.
  Почему так: разные эволюционные решения одной задачи — защита/поддержка формы и движение.

Почему эти различия вообще возникли

• Энергетика как «бутылочное горлышко»: появление митохондрий радикально увеличило доступную энергию на геном, что позволило эукариотам иметь большие клетки, длинные геномы, много регуляции и органелл.

• Исторический путь: прокариоты — древнее, сформировались первыми, оптимизировались под скорость, простоту и колоссальную численность; эукариоты — «сборная конструкция» из симбиозов + усложнение регуляции.

• Физика масштаба: при росте размера катастрофически падает эффективность одной лишь диффузии — поэтому у эукариот появляются внутриклеточные «логистические сети».

В чём сходство

• Универсальная биохимическая «операционная система»: ДНК — носитель информации; один и тот же генетический код (с редкими оговорками); РНК-полимеразы, рибосомы, АТФ как «валюта энергии».

• Мембрана и протонные градиенты: у всех — липидный бислой, дыхательные цепи, АТФ-синтаза.

• Общие метаболические пути: гликолиз, цикл лимонной кислоты (с вариациями), базовый набор аминокислот и L-конфигурация в белках.

• Базовые структуры и принципы: рибосомы как фабрики белка, ферменты из белков, регуляция экспрессии генов, нуклеотидные кофакторы; у бактерий есть гомологи эукариотических цитоскелетных белков.

Почему есть это сходство

• Общий предок (LUCA): ключевые молекулярные решения закрепились очень рано и оказались чрезвычайно удачными, поэтому сохраняются у всех потомков.

• Функциональные и физико-химические ограничения: не так много способов эффективно хранить информацию, катализировать реакции и извлекать энергию в воде при физиологических условиях — эволюция «выбрала» те, что работают лучше всего.

• Конвергентность задач: движения, прикрепление, защита, обмен веществ — сходные задачи ведут к похожим решениям (например, наличие жгутиков у обоих, хоть и разного устройства).

Итог

Прокариоты — минималистичные и быстрые «спринтеры», эукариоты — энергообеспечённые «многостаночники» с отделами и сложной регуляцией. Различия вызваны энергетикой, масштабом и историей эндосимбиоза; сходства — наследием общего предка и универсальными ограничениями биохимии.