Przedstaw dowody jedności i różnorodności komórki roślinnej i zwierzęcej

Komórka to podstawowy element strukturalny i czynnościowy każdego organizmu, zdolny do spełnienia różnych funkcji życiowych, to jest oddychania, odżywiania, rozmnażania, wzrostu. Wielkość komórek jest bardzo mała: najmniejsza komórka mierzy 0,2mm (bakterie), dlatego też ich obserwacja stała się możliwa dopiero po skonstruowaniu pierwszego mikroskopu optycznego. Pierwszy mikroskop dający powiększenie 100 – 150x skonstruował Robert Hooke w 1665 roku. W 1939 roku Matthias Schleiden i Theodor Schwann ogłosili tak zwaną teorię komórkową. Stwierdzała ona, że podstawową jednostką budulcową ciała roślin i zwierząt jest komórka zawierająca jądro. W 1962 roku Lwoff stwierdził jedność wszystkich żywych organizmów na poziomie komórkowym. Jedność ta przejawiała się w planie budowy, funkcjach, składzie chemicznym i informacjach genetycznych. Jednakże między komórkami roślinną i zwierzęcą istnieją nie tylko podobieństwa, ale o różnice.Jak widać na wyżej przedstawionym rysunku, komórki te różnią się następującymi rzeczami: KOMÓRKI ZWIERZĘCE KOMÓRKI ROŚLINNEBrak plastydów Obecne plastydyBrak fotosyntezy (cudzożywne) Fotosynteza (samożywne)Brak ściany komórkowej Obecna ściana komórkowa, a wraz z nią obecne jamkiPośrednie zdobywanie energii Bezpośrednie wykorzystanie energii słonecznejWiele małych wodniczek (wakuol) Jedna lub kilka dużych wakuolOdmienne funkcje i zawartość wodniczek (wakuol) Odmienne funkcje i zawartość wakuolCentriole Centriole występują rzadziej, brak u roślin wyższychLizosomy zwierzęce Lizosomy roślinneObecne mikrokosmki Brak mikrokosmkówObecne organelle ruchu (wyróżnia się ruch: pełzakowaty, rzęskowy, mięśniowy) Raczej brak organelli ruchu (wyjatek: gamety, zarodniki, niektóre glony) Każda komórka roślinna jest zbudowana z dwóch podstawowych składników, czyli ściany komórkowej i protoplastu. Natomiast komórka roślinna nie posiada ściany komórkowej, a jedynie błonę. Ściana komórkowa jest wytworem protoplastu, a on z kolei jest żywą częścią komórki i składa się z następujących struktur:Protoplast: Ř Cytoplazma Ř PlastydyŘ JądroŘ MitochondriaCytoplazma:Ř Cytoplazma podstawowaŘ Struktury membranoweŘ RybosomyŘ MikrotubuleStruktury membranowe:Ř PlazmolemaŘ LizosomyŘ Retikulum endoplazmatyczneŘ Struktury GolgiegoŘ SferosomyKomórkę roślinną można określić w przenośni i tak też obrazowo przedstawić jako „miniaturową fabrykę”:OMÓWIENIE POSZCZEGÓLNYCH ELEMENTÓW KOMÓRKI ROŚLINNEJ I ZWIERZĘCEJ:ŚCIANA KOMÓRKOWA:To zewnętrzna powłoka komórki roślinnej (zwierzęca jej nie posiada), w której skład wchodzą 3 warstwy: Ô Ściana pierwotnaÔ Ściana wtórnaÔ Blaszka środkowaZbudowana jest z mikrofibryli celulozowych, pektyn i hemiceluloz wypełniających przestrzenie między mikrofibrylami, jak też z niewielkiej ilości wody.Rola ściany komórkowej:Ô Zabezpiecza przez nadmierną utratą wodyÔ Osłania i ochrania protoplast komórek przed niekorzystnymi wpływami środowiskaÔ Tworzy mocne rusztowania dla całej roślinyÔ Dzięki jamkom, przez które przenikają nitki cytoplazmy tzw. plazmodesmy, zapewniony jest kontakt między sąsiednimi komórkami.Ściana komórkowa w zależności od warunków środowiska i typu rośliny podlega pewnym modyfikacjom. Dzięki temu wyróżniamy ściany komórkowe:Ô ZdrewniałeÔ SkorkowaciałeÔ SkutynizowaneÔ ZwoskowaciałeÔ ZmineralizowaneÔ ZeśluzowaciałeBŁONA KOMÓRKOWA:Występuje i w komórce roślinnej i zwierzęcej. Jest podstawą budowy struktur komórkowych. Na podstawie badań różnych błon, w tym błony komórkowej, stwierdzono, że wszystkie błony biologiczne zbudowane są zgodnie z takim samym ogólnym planem. Zarówno plazmalemma (błona komórkowa) jak i pozostałe błony cytoplazmatyczne charakteryzują się strukturą mozaikową, czego dowiedli w 1972 roku Singer i Nicolson). Model cząsteczki lecytyny:Składniki błon:1. Białka:Ř integralne – sięgają poprzez całą błonęŘ peryferyjne - leżą powierzchniowoŃ Funkcje:Ô Transportujące – umożliwiają wnikanie pewnych substancji (wody, jonów)Ô Receptorowe – reagują na bodźce (chemiczne, termiczne, mechaniczne)Ô enzymatyczne – katalizują różne reakcje metaboliczne.2. Lipidy:Ô Fosfolipidy – zbudowane na bazie glicerolu, którego dwie grupy alkoholowe zestryfikowane są kwasami tłuszczowymi (nasyconymi i nienasyconymi – ich wzajemny udział ilościowy decyduje o płynności błony), a trzecia kwasem fosforowym. Podstawowy fosfolipid błonowy – lecytyna.Ô Cholesterol – 5 – 25% składu lipidów błonowych. Sterydy łączą się z tłuszczową częścią błon, zwiększając ich lepkość – zwiększanie stabilizacji błon cytoplazmatycznych.3. Glikolipidy: Ô Występują tylko w błonie otaczającej cała komórkę i wchodzą w skład glikokaliksu.GLIKOKALIKS – wartstwa na powierzchni błony komórkowej, zbudowana z reszt cukrowych połączonych z białkami błonowymi (glikoproteidy) lub z lipidami zewnetrznej warstwy błony (glikolipidy). Pośredniczy w transporcie, nawilża komórkę, odpowiada za procesy immunologiczne (rozpoznawanie się komórek) oraz tworzenie zespołów komórkowych. CYTOPLAZMA:Jest składnikiem zarówno komórki roślinnej jak i zwierzęcej. Jest to bezpostaciowa cytoplazma, czyli hialoplazma (cytosol), fizycznie jest to ciągliwa, lepka, elastyczna, galaretowata masa mająca charakter koloidu. Znajduje się ona w nieustannym ruchu, który to możemy podzielić na rotacyjny, cyrkulacyjny i pulsacyjny.W skład cytoplazmy wchodzą: H2O (80-90%), białka (7-10%) i tłuszcze (1-2%).W bezpostaciowej cytoplazmie podstawowej występują różne struktury zwane organellami cytoplazmatycznymi (komórkowymi). W jej obrębie znajdują się także włókniaste struktury białkowe: mikrofilamenty i mikrotubule.Mikrofilamenty są to włókienka długości 5-16 nm, zbudowane z aktyny lub z miozyny. Posiadają zdolność kurczenia się, na przykład w mięśniach, a także odgrywają istotną rolę w ruchach cytoplazmy, a nawet całych komórek, na przykład ameba. Mikrotubule to proste rureczki długości 5 – 30 nm, zbudowane z białka tubuliny. Odgrywają zasadniczą rolę w czasie podziałów komórki, tworząc wrzeciono podziałowe. Biorą także udział w ruchu cytoplazmy i stanowią sztywny element mikroszkieletu cytoplazmatycznego. JĄDRO KOMÓRKOWE:Najważniejsze z organelli komórkowych występujące w komórkach roślinnych i zwierzęcych, odgrywające decydującą rolę w przekazywaniu cech dziedzicznych i przebiegu przemiany materii.Jądro otoczone jest podwójną błoną jądrową, zaopatrzoną w pory zapewniające kontakt z treścią komórki, w środku jądro komórkowe wypełnione jest nukleoplazmą (karioplazmą), w której wyróżnić można chromatynę, będącą siedliskiem informacji genetycznej (kwasy nukleinowe), jąderko i sok jądrowy (kariolimfa).Główne procesy zachodzące w jądrze komórkowym to samopowielanie DNA (replikacja DNA) zawartego w chromatynie oraz przekazywanie informacji genetycznej na RNA (transkrypcja).Jąderko jest miejscem syntezy RNA rybosomowego, składa się z odcinka DNA kodującego syntezę rRNA oraz zRNA i białka, nie jest otoczone żadną błoną.Podstawowym składnikiem silnie uwodnionej kariolimfy wypełniającej przestrzenie między strukturami jądra są białka, szczególnie enzymy związane z funkcjami jądra.Budowa jądra komórkowego:Bardzo istotnym elementem jądra komórkowego jest chromatyna, rozmieszczona w kariolimfie w postaci delikatnej, splątanej niteczki. W trakcie podziału jądra chromatyna organizuje się w struktury zwane chromosomami.MITOCHONDRIUM:Organella te występują w komórkach zwierzęcych i roślinnych. Ponieważ zawierają własne DNA i RNA należą do autonomicznych organelii komórki. Oprócz kwasów nukleinowych występują białka, lipidy i cukry. Wymiary mitochondrium są oczywiście bardzo niewielkie, wahają się od 0,5 do 3 mm. Mitochondrium jest centrum energetycznym komórki, w którym zachodzi utlenianie biologiczne. Bierze ono udział w procesach oddychania wewnątrzkomórkowego. Zachodzące w nim etapy tego oddychania to cykl Krebsa i łańcuch oddechowy. Glikoliza przebiega w cytoplazmie komórki. Powstała w wyniku tych procesów energia jest gromadzona w wiązaniach wysokoenergetycznego związku ATP. Budowa mitochondrium:Najwięcej mitochondriów znajduje się w tych narządach, w których zapotrzebowanie energetyczne jest największe, na przykład komórki mięśnia sercowego zawierają bardzo dużo mitochondriów, natomiast komórki tkanki tłuszczowej mało. Największą liczbę mitochondriów znaleziono u ameby – 500 tysięcy, natomiast najmniejszą w plemniku – 23. WAKUOLA:Co prawda wakuola jest organem, który występuje w obu komórkach, to jednak w każdej z nich różni się trochę budową, ilością i funkcjami. W komórkach zwierzęcych. występuje wiele małych wodniczek (wakuol), natomiast w roślinnych jedna lub kilka dużych. Wodniczki powstają z różnych struktur błoniastych w komórce, między innymi z błon siateczki śródplazmatycznej, struktur Golgiego, w komórkach roślinnych powstają przez podział dużych wakuoli na mniejsze. Wodniczka, podobnie jak ściana komórkowa zaliczana jest do martwych składników komórki. Wakuola jest to wydzielona przestrzeń w cytoplazmie wypełniona sokiem komórkowym (wakuolarnym), zawierającym przede wszystkim wodę, a ponadto substancje zapasowe, wydaliny i wydzieliny komórki. Jest otoczona pojedynczą błoną lipidowo-białkową, tzw. tonoplastem. W soku wakuolarnym znajdują się woda, związki nieorganiczne, jak np. sole, związki organiczne jak np. cukry i aminokwasy, barwniki antocyjany i flawony nadające barwę kwiatom, garbniki (związki organiczne wykorzystywane do garbowania skóry), alkaloidy (związki nadające gorzki i cierpki smak, np. nikotyna, kofeina.Do podstawowych funkcji wakuol należą:Ô utrzymywanie turgoru, czyli jędrności - stanu napięcia komórkiÔ przechowywanie substancji zapasowychÔ gromadzenie materiałów zapasowych, wydalin i wydzielinÔ przechowywanie substancji toksycznychPLASTYDY:Są to autonomiczne organelle o podwójnej błonie lipidowo – białkowej, które występują tylko w komórkach roślinnych.Możemy wyróżnić trzy rodzaje plastydów:Ô chloroplastyÔ chromoplastyÔ leukoplasty Plastydy Zawarte barwniki Funkcje, występowanieCHLOROPLAST zielonychlorofil Proces fotosyntezyNadają zieloną barwę liściom, łodygomCHROMOPLAST żółtyksantofilpomarańczowo-czerwonykaroten Nadaje żółtą barwę np. ziarnom zbóż, kwiatom słonecznikaNadaje barwę pomarańczowoczerwoną owocom: pomidora, jarzębiny, róży, papryki, marchwiLEUKOPLAST bezbarwny(brak barwników) Zdolność do syntezy oraz magazynowania: białek, cukrów.Budowa chloroplastu:RETIKULUM ENDOPLAZMATYCZNE:Inaczej zwane siateczką śródplazmatyczną, jest organem występującym zarówno w komórkach zwierzęcych jak i roślinnych. Jest to błoniasty system kanalików, pęcherzyków lub cystern biorących udział w transporcie wewnątrzkomórkowym różnych substancji, w syntezie białek (retikulum szorstkie), izolacji przeciwstawnych procesów metabolicznych zachodzących w różnych obszarach cytoplazmy, w przemianach węglowodanowych, lipidowych (retikulum gładkie) oraz w obronie przed toksycznym działaniem związków chemicznych, np. leków.APARAT GOLGIEGO:Jest to kolejny organ wspólny i dowodzący podobieństwa komórek roślinnej do zwierzęcej. Są to struktury błoniaste ułożone jedna na drugiej, niczym zmniejszające się spodeczki. Występuje w pobliżu jądra. Gromadzi wydzieliny oraz produkty syntezy. Aparat Golgiego pozostaje w ścisłym związku z retikulum endoplazmatycznym, lizosomami oraz plazmolemą.CENTRIOLE:Co prawda może się zdążyć, że centriole będą występować w komórkach roślinnych, niemniej jednak rzadziej, natomiast jest ich całkowity brak u roślin wyższych. Występują natomiast w komórkach zwierzęcych. Są to cylindryczne twory, zbudowane z 9 zespołów mikrotubul. Ich rolą jest bycie inicjatorem i organizatorem wrzeciona kariokinetycznego na biegunach komórki. LIZOSOMY:W obu komórkach występują lizosomy, jednak są to inne ich odmiany, gdyz w komórkach zwierzęcych występują lizosomy zwierzęce, a w roślinnych analogicznie – roślinne. Lizosomy są to pęcherzyki otoczone pojedynczą błoną lipidowo – białkową, zawierające enzymy hydrolityczne, zdolne do degradowania większości biologicznych makrocząsteczek.Komórki roślinna i zwierzęca z pewnością nie są takie same, ale myślę, że można stwierdzić, iż są bardzo do siebie podobne. Moim zdaniem najistotniejszymi różnicami między nimi są brak plastydów, zdolności do fotosyntezy i ściany komórkowej z komórce zwierzęcej. Zgodnie z teorią Lwoffa dotyczącej jedności wszystkich organizmów na poziomie komórkowym, możemy stwierdzić, że podstawowe składniki komórki takie jak jądro, wakuole i mitochondrium występują w obu tych komórkach. Podobnież jest z funkcjami, gdyż podstawowy metabolizm i czynności życiowe są w nich takie same. Także, jak twierdził Lwoff, wszystkie komórki składają się z tych samych, podstawowych makromolekuł, a te zaś składają się z takich samych jednostek niższego rzędu np. białek składających się z aminokwasów.