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 ROŚLINNE
Brak plastydów Obecne plastydy
Brak fotosyntezy (cudzożywne) Fotosynteza (samożywne)
Brak ściany komórkowej Obecna ściana komórkowa, a wraz z nią obecne jamki
Pośrednie zdobywanie energii Bezpośrednie wykorzystanie energii słonecznej
Wiele małych wodniczek (wakuol) Jedna lub kilka dużych wakuol
Odmienne funkcje i zawartość wodniczek (wakuol) Odmienne funkcje i zawartość wakuol
Centriole Centriole występują rzadziej, brak u roślin wyższych
Lizosomy zwierzęce Lizosomy roślinne
Obecne mikrokosmki Brak mikrokosmków
Obecne 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:
Cytoplazma
Plastydy
Jądro
Mitochondria


Cytoplazma:
Cytoplazma podstawowa
Struktury membranowe
Rybosomy
Mikrotubule



Struktury membranowe:
Plazmolema
Lizosomy
Retikulum endoplazmatyczne
Struktury Golgiego
Sferosomy



Komórkę 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:
Ściana pierwotna
Ściana wtórna
Blaszka środkowa

Zbudowana jest z mikrofibryli celulozowych, pektyn i hemiceluloz wypełniających przestrzenie między mikrofibrylami, jak też z niewielkiej ilości wody.

Rola ściany komórkowej:
Zabezpiecza przez nadmierną utratą wody
Osłania i ochrania protoplast komórek przed niekorzystnymi wpływami środowiska
Tworzy mocne rusztowania dla całej rośliny
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:
Zdrewniałe
Skorkowaciałe
Skutynizowane
Zwoskowaciałe
Zmineralizowane
Ześluzowaciałe




BŁONA 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:
integralne – sięgają poprzez całą błonę
peryferyjne - leżą powierzchniowo
Ń Funkcje:
Transportujące – umożliwiają wnikanie pewnych substancji (wody, jonów)
Receptorowe – reagują na bodźce (chemiczne, termiczne, mechaniczne)
enzymatyczne – katalizują różne reakcje metaboliczne.
2. Lipidy:
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.
Cholesterol – 5 – 25% składu lipidów błonowych. Sterydy łączą się z tłuszczową częścią błon, zwiększając ich lepkość – zwiększanie stabilizacji błon cytoplazmatycznych.
3. Glikolipidy:
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:
utrzymywanie turgoru, czyli jędrności - stanu napięcia komórki
przechowywanie substancji zapasowych
gromadzenie materiałów zapasowych, wydalin i wydzielin
przechowywanie substancji toksycznych





PLASTYDY:

Są to autonomiczne organelle o podwójnej błonie lipidowo – białkowej, które występują tylko w komórkach roślinnych.
Możemy wyróżnić trzy rodzaje plastydów:
chloroplasty
chromoplasty
leukoplasty





Plastydy Zawarte barwniki Funkcje, występowanie
CHLOROPLAST zielonychlorofil Proces fotosyntezyNadają zieloną barwę liściom, łodygom
CHROMOPLAST żółtyksantofilpomarańczowo-czerwonykaroten Nadaje żółtą barwę np. ziarnom zbóż, kwiatom słonecznikaNadaje barwę pomarańczowoczerwoną owocom: pomidora, jarzębiny, róży, papryki, marchwi
LEUKOPLAST 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.