Porównanie komórki roślinnej i zwierzęcej

Komórka to podstawowy element strukturalny i czynnościowy każdego organizmu, zdolny do pełnienia różnych funkcji życiowych. Wielkość i kształt komórek mogą być bardzo różne. Najmniejsza komórka mierzy 0,2μm (bakteria)a njwiększe to 50 cm - włókna indyjskiej rośliny ramii. Kształty komórek są bardzo zróżnicowane. Formą najprostszą jest komórka o kształcie kulistym. Takie komórki występują u prymitywnych organizmów (w organizmach rozwiniętych jest oocyt). Wynika to z tego, ze kształt kulisty komórki ma najbardziej niekorzystny stosunek powierzchni do objętości. U organizmów bardziej rozwiniętych komórki są bardzio rozwinięte zarówno pod względem strukturalnym jak i funkcjonalnym.

U form wysoko zorganizowanych komórki połączone w tkanki mają bardzo różną postać, zależną od wykonywanej przez nie funkcji; np. u roślin nasiennych spotykamy ok. 80 różnych typów komórek. Spotykamy wiec komórki prostokątne (np. korek) ,wydłużone , okrągłe (np. komórka jajowa) niciowate (np. neuron) , komórki z główką i ogonkiem (plemnik) i wiele innych rożnych komórek ze wszystkich tkanek i narządów różnych organizmów.

Komórki możemy podzielić na roślinne i zwierzęce a także na eukariotyczne i prokariotyczne. Komórki prokariotyczne to organizmy słabo rozwinięte: bakterie i sinice. Odznaczają się one małymi rozmiarami nie przekraczającymi kilku mikrometrów. Charakteryzują się bardzo słabym rozwojem błon plazmatycznych. Materiał genetyczny nie jest oddzielony od cytoplazmy a więc organizmy prokariotyczne nie posiadają jądra komórkowego. DNA prokariota jest zwinięty w kłębek i tworzy obszar o nazwie nukleoid. Organizmy prokariotyczne nie posiadają mitochindrium - ich organellum energetycznym jest mezosom utworzony przez pofałdowanie błony komórkowej. Inną różnicą pomiędzy prokariotami a eukariotami jest brak u tych pierwszych aparatu Golgiego i związany z tym brak lizosomów. W komórkach prokaroitycznych nie występuje także retikulum endoplazmatyczne.

Najważniejszą różnicą pomiędzy komórkami roślinnymi a zwierzęcymi jest występowanie u roślin plastydów. Dzięki obecności chloroplastów komórki roślinne mogą przeprowadzić proces fotosyntezy - związana jest z tym ich samożywność. Komórki zwierzęce posiadają tylko jedną błonę zewnętrzną komórki - błonę komórkową. Komórki roślinne mają błonę i ścianę komórkową. U roślin występuje tylko jedna duża wakuola a komórki zwierzęce posiadają kilka mniejszych wodniczek.

Wspólną cechą komórek roślinnych i zwierzęcych jest ich skład chemiczny. Różnią się one jedynie ilością poszczególnych składników.

Skład chemiczny organizmów (w %)

Składniki	Rośliny	Zwierzęta	Człowiek
woda	75,0	60,0	65,0
zw. mineralne	2.0	4,0	2,0
węglowodany	18,0	5,8	2,0
tłuszcze	0,5	11,0	10,0
białka	4,0	19.0	20,0
kw. nukleinowe	0,5	0,2	1,0

Substancje występujące w komórkach dzielimy na organiczne i nieorganiczne a ze względu na sposób wykorzystania na budulcowe, regulacyjne i zapasowe. Do najważniejszych związków organicznych zaliczmy białka, tłuszcze, węglowodany i kwasy nukleinowe.

Największą grupą związków organicznych są białka. Ich podstawowymi składnikami są aminokwasy. W białkach występuje 20 aminokwasów. Wspólną cechą aminokwasów jest występowanie grupy aminowej i karboksylowej. W bialkach aminokwasy są połączone za pomocą wiązań peptydowych. tworzących się pomiędzy grupą aminową jednego aminokwasu a grupą karboksylową drugiego. Struktura białek wykazuje 4 stopnie złożoności: --> [Author:KK] --> [Author:KK]

1. Struktura pierwszorzędowa ­- ­czyli liniowe ułożenie aminokwasów

2. Struktura drugorzędowa - jest to zwinięcie struktury pierwszorzędowej e trójwymiarową heliksę (umożliwia to istnienie wiązań wodorowych)

3. Struktura trzeciorzędowa - jest to dalsze zwijanie się i fałdowanie heliksy w przestrzeni (umożliwia to istnienie tzw. mostków siarkowych)

4. Struktura czwartorzędowa - jest to sposób połączenia się struktur trzeciorzędowych w większą całość.

Białka dzielimy na proste, czyli proteiny i złożone, czyli proteidy. Białka proste są zbudowane wyłącznie z aminokwasów a białka złożone z aminokwasów i grupy prostetycznej (barwniki, cukry, tłuszcze, metal, kw. nukleinowy)

Białka występujące w komórkach roślinnych i zwierzęcych są takie same.

Innym bardzo ważnym związkiem organicznym są tłuszczowce. Są to estry wyższych kwasów tłuszczowych i alkoholu. Tłuszcze dzielimy na proste i złożone (np. fosfolipidy, glikolipidy ) Tłuszcze mogą występować w 2 postaciach: stałej (tłuszcze zwierzęce i tłuszcz kakaowy) i płynnej (tłuszcze roślinne i tran). Ogólmie biorąc tłuszcze dzielimy na roślinne i zwierzęce. Różnica polega głównie na składzie chemicznym z którego wynikają różne właściwości fizykochemiczne. Tłuszcze zwierzęce (z wyjątkiem tranu) to glicerydy kwasów tłuszczowych nasyconych, natomiast tłuszcze roślinne są glicerydami kwasów tłuszczowych nienasyconych. Zarówno u roślin jak i zwierząt tłuszcze tworzą się w reakcjach biosyntezy.

Tłuszcze spełniają różne funkcje biologiczne:

1. stanowią materiał odżywczy, budulcowy i energetyczny, zarówno u roślin jak i u zwierząt

2. tworzą substancje zapasowe roślin w nasionach

3. chronią rośliny przed utratą wody (woski)

4. są materiałem zapasowym u zwierząt

5. stanowią warstwę termoregulacyjną u zwierząt

6. chronią narządy wewnętrzne zwierząt

7. są składnikami wszystkich błon plazmatycznych

Następną ważną grupą są węglowodany. Obok białek i tłuszczów są one podstawowymi składnikami organizmów żywych zwłaszcza roślin. Stanowią ważny składnik pożywienia dla zwierząt i człowieka. Są istotnym źródłem energii dla wszystkich organizmów. Węglowodany dzielimy na: cukry proste, dwucukry (disacharydy) i wielocukry. Węglowodany są dla organizmów żywych podstawowym źródłem energii (glukoza) , stanowią materiał zapasowy roślin (skrobia) oraz zwierząt (glikogen). Sacharydy to także substancje odżywcze dla zwierząt (laktoza, maltoza, sacharoza) oraz materiał budulcowy roślin (celuloza, pektyny) materiał do budowy szkieletów stawonogów (chityna).

Innym związkiem organicznym występującym zarówno w komórkach roślinnych i zwierzęcych są kwasy nukleinowe. Są to związki o skomplikowanej budowie w skład których wchodzą: pentoza, zasady azotowe i kwas fosforowy. W komórkach występują dwa rodzaje kwasów nukleinowych: DNA i RNA. Prawie całe DNA zlokalizowane jest w jądrze komórkowym. DNA ma decydujący wpływ na jakość i ilość białek syntetyzowanych w komórce. Za pośrednictwem białek enzymatycznych DNA kieruje wszystkimi reakcjami chemicznymi zachodzącymi w komórce a także poza nią. DNA ma ważny udział w dziedziczeniu i przekazywaniu cech. Kwas DNA występuje w postaci dwuniciowej heliksy. Kwas rybonukleinowy występuje w trzech odmianach: mRNA (informacyjny) tRNA (transporyjący) rRNA (rybosomalny). Wszystkie rodzaje RNA są syntetyzowane w jądrze w oparciu o DNA i stamtąd transportowane do cytoplazmy, gdzie biorą udział w biosyntezie białek.

Związkami nieorganicznymi w komórce jest woda, pierwiastki i sole mineralne. W komórkach występują makroelementy (C, H, O, N, P, K, Na, Ca, Mg, S, Cl) mikroelementy (Fe, Cu, Zn, Mn, Mo, B, J, F, Se). W komórkach roślinnych i zwierzęcych występują tzw. ultraelementy.

Komórka zbudowana jest z części plazmatycznej i nieplazmatycznej. Do pierwszej zaliczamy cytoplazmę, jądro, mitochonfria, siateczkę wewnątrzplazmatyczną, lizosomy i aparat Golgiego oraz plastydy występujące tylko w komórkach roślinnych. Częścią wspólną komórek roślinnych i zwierzęcych są wszystkie składniki oprócz plstydów i ściany komórkowej występujących tylko u roślin. Wodniczki w komórkach roślinnych i zwierzęcych mają inną budowę i spełniają odmienne funkcje. Charakterystyczne dla komórek zwierzęcych jest występowanie centrioli którach na próżno by szukać w komórkach roślinnych. Do części nieplazmatycznej zaliczamy niektóre wakuole oraz ścianę komórkową występującą w komórkach bakterii, grzybów i roślin. Część plazmatyczna nazywana jest protoplastem. Główną jego częścią jest cytoplazma w której znajdują się plazmatyczne składniki komórki. Jest to ciągliwa, lepka, elastyczna, galaretowana masa mająca charakter koloidu będąca w nieustannym ruchu. W skład cytoplazmy wchodzą: woda, białka i tłuszcze. W cytoplazmie znajdują się włókniste struktury białkowe: mikrofilamenty (odgrywają istotną rolę w ruchach cytoplazmy) i mikrotubule (odgrywają rolę w czasie podziałów komórki tworząc wrzeciono podziałowe, biorą udział w ruchu cytoplazmy, stanowią cytoszkielet).

Następnym składnikiem komórek roślinnych i zwierzęcych są błony cytoplazmatyczne: plazmolemma, tonoplast, siateczka wewnątrzplazmatyczna (ER). Plazmolemma ogranicza obszar cytoplazmy. Jest to błona półprzepuszczalna działająca wybiórczo na różne składniki. Wszystkie błony plazmatyczne zbudowane są z lipidów i białek. Tworzą one tzw. kompozycje mozaiki. Funkcje błony plazmatycznej:

1. utrzymuje indywidualność komórki

2. zapewnia regulowany kontakt ze środowiskiem zewnętrznym

3. reguluje procesy transportu

4. wpływa na szybkość reakcji

5. umożliwia przewodzenie impulsów dzięki wytworzeniu różnicy potencjałów

6. umożliwia zachodzenie przeciwstawnych reakcji chemicznych

7. zapewnia rozpoznawanie się komórek

Tonoplast ma podobną budowę jak plazmolemma; jest on błoną ograniczającą wakuolę. Siateczka śródplazmatyczna jest to błoniasty system kanalików, pęcherzyków lub cystern biorących udział w transporcie wewnątrzkomórkowym, w syntezie białek (R szorstkie), izolacji przeciwstawnych procesów, w przemianach węglowodanowych, lipidowych (R gładkie) oraz w obronie przed toksycznym działaniem związków chemicznych.

Aparat Golgiego budują diktosdomy. Są to zespoły spłaszczonych różnej wielkości cystern i pęcherzyków otoczonych błoną białkowo-lipidową mających kształt odwróconych spodków położonych jeden na drugim. Występuje on w pobliży jądra. Gromadzi wydzieliny oraz produkty syntezy. Aparat Golgiego pozostaje w ścisłym związku z retikulum endoplazmatycznym, lizosomami oraz plazmolemmą.

Lizosomy to pęcherzyki otoczone pojedynczą błoną białkowo-lipidową zawierające enzymy zdolne do degradowania większości biologocznych makrocząsteczek. Funkcją lizosomów jest trawienie wewnątrzkomórkowe oraz degradowanie zbędnych produktów metabolizmu.

Rybosomy są stałym składnikiem żywej komórki zbudowanym z białka i RNA. Tworzą je dwie podjednostki: większa i mniejsza. Funkcją rybosomów jest biosynteza białka.

Jądro komórkowe jest nadrzędną organellą każdej komórki, warunkuje właściwy jej metabolizm, reprodukcję i wzrost. Głównym składnikiem jądra jest DNA. Zawiera także RNA które jest w nim syntetyzowane. DNA w połączeniu z białkami histonowymi tworzy na terenie jądra rodzaj siateczki zwany chromatyną. Chromatyna jest bardzo ważnym elementem w procesie dziedziczenia. W jądrze ponadto znajdują się owalne twory zwane jąderkami. Jądro osłonięte jest otoczką jądrową zbudowaną z błon białkowo lipidowych. Znajdują się w niej liczne otwory umożliwiające kontaktowanie się wnętrza jądra z cytoplazmą

Mitochondria są to zespoły drobnych tworów mających postać kulistą, pałeczkowatą lub nitkowatą. Każde mitochondrium zawiera białka, lipidy, RNA i niewielkie ilości DNA. Mitochondria są w komórce centrami energetycznymi. Wytwarzana w nich energia uzyskiwana jest w procesie oddychania w czasie którego związki organiczne (węglowodany, białka, tłuszcze) utleniane są do CO₂. Powstała energia zostaje zmagazynowana w ATP. Mitochondrium otoczone jest dwiema błonami białkowo-lipidowymi. Wpkuklenia błony wewnętrznej tworzą tzw. grzebień mitochondrialny pogrążony w białkowej matrix. Na terenie matrix znajduje się zwinięta nić DNA. Obecnie w matrix rybosomów oraz enzymów związanych z syntezą DNA i RNA świadczy o dużej autonomi mitochondriów.

Centriole są to cylindryczne parzyste twory zbudowane z 9 zespołów mikrotubul połączobych z osią centroli. Występują w komórkach eukariotycznych (z wyjątkiem roślin wyższych), spełniają rolę inicjatora i organizatora wrzeciona podziałowego, na biegunach komórki tworzą ciałka podstawowe wici i rzęsek.

Plastydy to autonomiczne organelle o podwójnej błonie białkowo-lipidowej charakterystyczne wyłącznie dla komórek roślinncyh. Wyróżniamy 3 rodzaje plastydów: chloroplasty, chromoplasty, leukoplasty. Chloroplasty są najbardziej zróżnicowane pod względem struktury wewnętrznej. Otaczają je dwie błony białkowo-lipidowe. Błona wewnętrzna wpuklając się do środka tworzy regularną strukturę tzw. grana. Wnętrze chloroplastu wypełnione jest białkową substancją zwaną stromą. Na terenie grany zlokalizowany jest chlorofil który warunkuje proces fotosyntezy i nadaje łodygom i liściom zieloną barwę. Na terenie stromy występują także rybosomy, niewielkie ilości DNA oraz enzymy uczestniczące w procesie fotosyntezy. Świadczy to o autonomii tej organelli. Innym rodzjem plastydów są leukoplasty (plastydy bezbarwne). Uczestniczą one w produkcji materiałów zapasowych (węglowodany - skrobia, białka - ziarna aleuronowe). Następną formą plastydów są chromoplasty. zawierają one ksantofile i karoteny. Barwniki te, nadają żółtą barwę (ksentofil) ziarnom zbóż, kwiatom i pomarańćzową (karoten) np. owocom.

Składnikami nieplazmatycznymi komórki są wakuole i ściana komórkowa.

Wakuole mają postać pęcherzyków różnych rozmiarów otoczonych tonoplastem. W wakuolach gromadzą się wszelkie wydaliny lub wydzieliny komórki powstające w procesie przemiany materii. Wakuole w kompórkach roślinnych i zwierzęcych usytuowane są w różny sposób i pełnią różne funkcje. Wakuola w komórce roślinnej jest zbiornikiem w którym gromadzą się zbędne produkty przemiany materii lub produkty okresowo wykorzystywane przez komórkę. U zwierząt spotykane są natomiast wakuole odgrywające aktywną rolę w procesach odżywczych i wydalniczych. W komórce roślinnej występuje najczęściej jedna duża wakuola, natomiast u zwierząt występuje system drobnych wodniczek. Drugim nieplazmatycznym elementem komórki jest ściana komórkowa występująca wyłącznie u roślin. W jej skład wchodzą trzy warstwy: ściana pierwotna, ściana wtórna i blaszka środkowa. Ściana komórkowa zbudowana jest z mikrofibryli celulozowych, pektyn i hemiceluloz a także z niewielkiej ilości wody. Rola ściany komórkowej:

1. zabezpiecza przed utratą wody

2. chroni przed niekorzystnymi wpływami środowiska

3. tworzy mocne rusztowania dla całej rośliny

Ściana komórkowa w zależności od warunków środowiska i typu rośliny może podlegać pewnym modyfikacjom takich jak:

1. zdrewnienie - między mikrofibrylami odkłada się lignina

2. skorkowacenie - ściany komórkowe powleczone są suberyną

3. skutynizowanie - zewnętrzna powierzchnia ściany pokryta jest kutyną

4. zwoskowacenie - na zewnątrz ściany komórkowej odkłada się wosk

5. zmineralizowanie - ściany komórkowe przesycone są substancjami mineralnymi

6. ześluzowacenie - komórki pokryte są śluzem

Wszystkie komórki roślinne i zwierzęce dzielą się. Na podział komórki składają się 2 procesy: podział jądra czyli kariokineza i podział cytoplazmy czyli cytokineza. Wyróżniamy 2 rodzaje podziałów: mitoza i mejoza. Mitoza to podział w wyniku którego powstają komórki potomne o jądrach zawierających taką samą liczbę chromosomów jak jądro komórki macierzystej. Mitoza zachodzi w komórkach somatycznych i prowadzi do ich namnażania. Cykl mitotyczny dzieli się na: profazę, metafazę, anafazę i telofazę. Przebieg mitozy:

1. profaza. W wyniku grubienia chromatyny wyodrambniają się chromosomy; każdy chromosom dzieli się na chromatydy; zanika otoczka jądrowa; zanika jąderko; tworzy się wrzeciono kariokinetyczne

2. metafaza Chromosomy ustawiają się w płaszczyźnie równikowej komórki; włókno wrzeciona kariokinetycznego jednym końcem przyczepia się do bieguna komórki a drugim do chromusomu

3. anafaza Włókna wrzeciona kariokinetycznego odciągają ku biegunom komórki chromatydy; początek cytokinezy

4. telofaza Chromatydy osiągają bieguny komórki, zanika wrzeciono kariokinetyczne; kontytuowana jest kariokineza; tworzą się nowe jądra komórkowe; chromosomy ulegają despiralizacji. Dobiega końca proces cytokinezy

Mejoza jest to podział jądra komórkowego podczas którego następuje redukcja liczby chromosomów. Zachodzi ona w komórkach zarodników oraz gamet i prowadzi do powstania haploidalnych zarodników, plemników, i komórek jajowych. Podczas mejozy zachodzą 2 sprzężone ze sobą podziały: pierwszy podział mejotyczny czyli redukcyjny, drugi podział mejotyczny o przebiegu podobnym do mejozy.

1. profaza I -

1. leptoten - wyodrębniają się chromosomy

2. zygoten - chromosomy homologiczne tworzą biwalenty

3. pachyten - chromosomy dzielą się na chromatydy

4. diploten - zachodzi crossing over

5. diakineza - zanika otoczka jądrowa, i jąderko, tworzy się włókno wrzeciona kariokinetycznego

2. metafaza I - w płaszczyźnie równikowej ustawiają się biwalenty, włókna wrzeciona kariokinetycznego przyczepiają się do biegunów komórki i do chromosomów

3. anafaza I - włókna wrzeciona kariokinetycznego odciągają chromosomy podzielone na dwie chromatydy do biegunów komórki

4. telofaza I - chromosomy osiągają bieguny komórki, powstają dwa jądra potomne, liczba chromosomów wynosi 1n,

komórka wchodzi w drugi etap mejozy - podział mitotyczny

Podczas mejozy (crssing over) dochodzi do rekombinacji materiały genetycznego w wyniku czego poszczególne potomne osobniki różnią się między sobą. Jest to bardzo ważne zjawisko gdyż dzięki niemu nie istnieją dwa identyczne osobniki tego samego gatunku.

Podziały komórkowe są identyczne dla roślin i zwierząt.

Jak widać komórki zwierzęce i roślinne mają dużo cech wspólnych. Różni ich od siebie jednak kilka rzeczy. Najważniejszą z nich jest chyba brak chloroplastów u zwierząt i związana z tym cudzożywność. Gdyby nie to, to nie potrzebowalibyśmy jeść ale mielibyśmy wszyscy zieloną skórę.

mi

Strona: 1

---