Różnice w budowie i funkcjonowaniu komórek prokariotycznych i eukariotycznych

komórka prokariotyczna komórka eukariotyczna zwierzęca i roślinna

Charakterystyczną cechą komórki prokariotycznej jest brak jądra komórkowego.

Ze względu na zasadnicze różnice w budowie komórek, wszystkie organizmy żywe podzielono na dwie duże grupy: Prokaryota i Eukariota. Większość prokariontów jest jednokomórkowa. Najbardziej charakterystyczną cechą tych organizmów jest brak jądra komórkowego. Prokariotami są wszystkie bakterie. Do eukariontów należą organizmy zbudowane z komórek mających wyodrębnione, otoczone podwójną błoną plazmatyczną jądro komórkowe. Są wśród nich zarówno organizmy jednokomórkowe (na przykład drożdże), jak i zbudowane z wielu komórek tworzących wyspecjalizowane tkanki i narządy (złożonym organizmem eukariotycznym jest na przykład człowiek). Komórki eukariotyczne występują u zwierząt, roślin, grzybów oraz u bardzo zróżnicowanej grupy organizmów eukariotycznych zwanych protestami. Protista to grupa obejmująca wszystkie eukarionty jedno- lub wielokomórkowe, których nie można zaklasyfikować do roślin, zwierząt lub grzybów.

Nukleoid to wyodrębniony, ale nie otoczony błoną obszar cytoplazmy komórki prokariotycznej, w którym znajduje się chromosom bakteryjny.

Komórki prokariotyczne są zazwyczaj małe, a ich budowa jest znacznie prostsza niż komórki eukariotycznej. Materiał genetyczny prokariontów stanowi kolista cząsteczka DNA, oddziałująca ze swoistymi białkami, zwana chromosomem bakteryjnym. Określony obszar cytoplazmy, w którym znajduje się chromosom bakteryjny, nazywamy nukleoidem. Struktura ta jest funkcjonalnym odpowiednikiem jądra komórkowego eukariontów, jednak, w odróżnieniu od niego, nie jest oddzielona od cytoplazmy błoną śródplazmatyczną. Chromosom bakteryjny nie przemieszcza się swobodnie w całej cytoplazmie, ponieważ przynajmniej w jednym miejscu jest przytwierdzony do błony cytoplazmatycznej otaczającej komórkę.

Rybosomy prokariotyczne różnią się od rybosomów występujących w cytoplazmie komórek eukariotycznych.

Cytoplazma komórek prokariotycznych jest gęsta i nie ma cytoszkieletu. Występują w niej liczne (ponad 10000 w jednej komórce) rybosomy. Rybosomy prokariotyczne są mniejsze niż ich eukariotyczne odpowiedniki. Współczynnik sedymentacji rybosomów prokariotycznych wynosi 70S, natomiast eukariotycznych – 80S. Rybosom występujący w komórce prokariotycznej składa się z dwóch podjednostek: mniejszej – 30S i większej – 50S, natomiast rybosom eukariotyczny z podjednostek 40S i 60S.

Komórki prokariotyczne nie zawierają chloroplastów, mitochondriów ani wielu innych organelli powszechnie występujących w komórkach eukariotycznych.

Cytoplazma w komórce prokariotycznej jest otoczona białkowo-lipidową błoną cytoplazmatyczną, podobną do błony cytoplazmatycznej eukariontów. W komórkach prokariotycznych znajduje się znacznie mniej struktur niż w komórkach eukariotycznych. Komórka prokariotyczna nie zawiera jądra komórkowego, a także mitochondriów, chloroplastów, siateczki śródplazmatycznej, lizosomów, peroksysomów i aparatu Golgiego. Pomimo że komórki prokariotyczne nie mają mitochondriów, występują w nich białka uczestniczące w transporcie elektronów oraz synteza ATP. Białka te znajdują się bezpośrednio w błonie cytoplazmatycznje bakterii. Systemy przenoszenia elektronów występujące w błonach bakterii różnych gatunków różnią się znacznie między sobą. W cytoplazmie komórek niektórych bakterii fotosyntetyzujących (sinic) obserwuje się silnie rozwinięty system spłaszczonych pęcherzyków, które nazywamy tylakoidami. W ich błony są wbudowane barwniki fotosyntetyczne. Struktury te służą komórkom prokariotycznym do przeprowadzania fotosyntezy. W fotosyntetyzujących komórkach eukariotycznych organellami odpowiedzialnymi za fotosyntezę są chloroplasty.

Komórki większości prokariontów, a także roślin, grzybów i niektórych protestów, mają ściany komórkowe.

Komórki większości prokariontów wytwarzają na zewnątrz błony cytoplazmatycznej sztywną ścianę komórkową. Jej głównym składnikiem jest mureina. Do Prokaryota należy również niewielka grupa bardzo małych, jednokomórkowych organizmów, zwanych mykoplazmami, które nie mają ściany komórkowej. Komórki roślin i grzybów są otoczone również ścianami komórkowymi, ale ich budowa jest zupełnie inna. Ściana komórek roślinnych jest zbudowana głównie z celulozy, a komórek grzybów – z chityny. Jak wiecie, ten polisacharyd jest również głównym składnikiem pokrycia ciała zwierząt należących do wielu grup bezkręgowców, głównie stawonogów. Ścianę komórkową, podobną do tej, jaka występuje w komórce roślinnej, spotyka się również u niektórych protestów. U tych organizmów jest ona najczęściej zbudowana z celulozy lub pektyn. U różnych grup protestów ściana komórkowa może dodatkowo zawierać inne cząsteczki (na przykład krzemionkę u okrzemek). Komórki zwierzęce nie mają ściany komórkowej.

Fotosyntetyzujące eukarionty zawierają w swoich komórkach chloroplasty.

Charakterystycznymi dla komórki roślinnej organellami są plastydy. W komórkach fotosyntetyzujących występują chloroplasty, a w komórkach pełniących odmienne funkcje mogą pojawiać się inne plastydy, na przykład leukoplasty, amyloplasty lub chromoplasty. Chloroplasty występujące u fotosyntetyzujących przedstawicieli protestów różnią się budową od chloroplastów roślin – są one otoczone nie tylko podwójną osłonką zbudowaną z dwóch błon śródplazmatycznych, ale również dodatkowo osłonięte jedną lub nawet dwiema błonami. Plastydy nie występują w komórkach zwierząt i grzybów.

Chloroplasty i mitochondria są przekształconymi komórkami prokariotycznymi.

Występujące w komórce eukariotycznej chloroplasty i mitochondria wykazują pewne podobieństwo do komórek prokariotycznych. Przede wszystkim organelle te zawierają DNA, które może replikować niezależnie od powielania się cząsteczek DNA w jądrze komórkowym. Mitochondria i chloroplasty mają własne rybosomy, na których jest przeprowadzana synteza organellowych polipeptydów. Jednak, nie wszystkie białka występujące w mitochondriach i chloroplastach są syntetyzowane w ich wnętrzu. Duża część polipeptydów jest importowana przez organelle z cytoplazmy. Co ciekaw, swoją budową rybosomy mitochondrialne i chloroplastowe przypominają rybosomy prokariotyczne.

Endosymbiotyczna teoria powstania mitochondriów i chloroplastów zakłada, że organelle te są przekształconymi organizmami prokariotycznymi, które pierwotna komórka eukariotyczna wchłonęła na drodze fagocytozy. Komórki takie nie uległy strawieniu, ale stworzyły z komórką-gospodarzem układ symbiotyczny. Później, w toku ewolucji, zostały całkowicie „ujarzmione” i przekształcone w organelle wykonujące polecenia jądra komórkowego. Śladem tych wydarzeń jest występujący w mitochondriach i chloroplastach DNA oraz rybosomy, które różnią się od eukariotycznych, natomiast wykazują podobieństwo do prokariotycznych. Uważa się, że przodkami mitochondriów były bakterie purpurowe, a chloroplastów – sinice. Przypuszcza się, że chloroplasty autotroficznych protestów powstały w wyniku tak zwanej endosymbiozy wtórnej. W procesie tym przodkowie fotosyntetyzujących protestów nie wchłonęli na drodze fagocytozy fotosyntetyzujących bakterii, jak w przypadku endosymbiozy pierwotnej, ale prymitywną komórkę eukariotyczną, w której doszło już wcześniej do symbiozy z bakteriami fotosyntetyzującymi. Dodatkowe błony otaczające chloroplast protestów są śladami tego wydarzenia ewolucyjnego. Uważa się, że proces ten zachodził w czasie ewolucji kilkakrotnie, dlatego wśród protestów wyróżniamy kilka wyraźnie odmiennych typów organizmów autotroficznych.

Komórki roślin, grzybów i protestów zawierają wakuole (wodniczki).

Większość komórek roślin, grzybów i protistów zawiera wakuole. Są to pęcherzyki otoczone błoną wewnątrzkomórkową (w komórkach roślinnych błona wakuoli nosi nazwę tonoplastu). W niektórych komórkach roślin wakuola zajmuje nawet ponad 50% objętości komórki. Struktury te nie występują w komórkach zwierzęcych. Niektóre wakuole zawierają enzymy trawienne i pełnią funkcję lizosomów.

Glioksysomy to rodzaj peroksysomów występujących tylko w niektórych komórkach roślin.

U roślin, w komórkach tkanek magazynujących tłuszcz (na przykład w nasionach oleistych), występuje specyficzny rodzaj peroksysomów, zwanych gliksysomami. Organelle te zawierają enzymy rozkładające tłuszcze i przetwarzające je w cukry.

Centriole nie występują w komórkach roślin wyższych.

Dwie centrole wchodzące w skład centrosomu są strukturami charakterystycznymi przede wszystkim dla komórek zwierzęcych. Centrosom jest w tych komórkach głównym ośrodkiem wytwarzania mikrotubul i odgrywa istotną rolę w formowaniu wrzeciona podziałowego. W komórkach roślin okrytozalążkowych, a także w komórkach większości roślin nagozalążkowych i grzybów, nie występują centriole. W komórkach pozbawionych centriol mikrotubule powstają w stałych miejscach, głównie na powierzchni zewnętrznej błony otoczki jądrowej.

Literatura:

J. Duszyński, K. Grykiel, L. Hryniewiecka, A. Jarmołowska – Biologia, wyd. PWN

www.wikipedia.com/kom. eukariotyczne,kom. prokariotyczne