Сравнительная характеристика животной и растительной клетки
Клетка – это основной структурный, функциональный и воспроизводительный элемент живого организма, его элементарная биологическая система.
В зависимости от строения и набора органоидов клетки все организмы поделены на царства. Клетки растений и животных относятся к эукариотам и имеют ряд подробностей и отличий.
Общие признаки растительных и животных клеток:
- мембранное строение органоидов;
- наличие сформированного ядра, которое содержит хромосомный набор;
- идентичный набор органелл, характерный для всех эукариот;
- подобность химического состава клеток;
- похожие процессы непрямого деления клетки (митоз);
- похожесть функций (биосинтез белка), использование и превращения энергии;
- участие в процессе размножения.
Отличительные признаки :
- растительная клетка имеет целлюлозную клеточную стенку, расположенную сверху клеточной мембраны;
- в цитоплазме растительной клетки расположены пластиды: хлоропласты, хромопласты и лейкопласты;
- все животные клетки содержат клеточный центр, а у растений его имеют только клетки низших растений;
- растительные клетки имеют вакуоли (осмотические резервуары клетки) – крупные пустоты, заполненные клеточным соком – водным раствором органических и неорганических веществ, которые являются конечными или запасными продуктами; животные клетки простейших имеют лишь сократительные и пищеварительные мелкие вакуоли;
- способ питания растений автотрофный (фототрофный), а животных – гетеротрофный (сапротрофный, паразитический);
- включения: запасные питательные вещества растительных клеток – зёрна крахмала, белка, капли масла, кристаллы солей; запасные питательные вещества животных клеток – зёрна и капли белков, жиров, углевод гликоген, пигменты;
- синтез АТФ в растительных клетках проходит в хлоропластах и митохондриях, а в животных – только в митохондриях;
- в процессе обмена веществ растений процессы синтеза преобладают над процессами распада, а у животных наоборот: процессы распада преобладают над процессами синтеза.
Подобность структурно-функциональной организации животной и растительной клеток говорит об их общем происхождении и отношении их к эукариотам, а отличия связаны с разными способами питания: у растений – автотрофный, а у животных – гетеротрофный.
Клетки живых организмов имеют поверхностный аппарат, цитоплазму и ядра. Ядра не имеют только бактериальные клетки и клетки цианобактерий.
Поверхностный аппарат клетки
Надмембранной структурой животных клеток является гликокаликс, а растительных клеток – оболочка, или клеточная стенка (состоит в основном из целлюлозы).
Гликокаликс – свойственное животным клеткам образование на поверхности мембраны. Он образован молекулами полисахаридов, которые соединены с белками и липидами мембраны и окружают её как «антенны». Благодаря ему при образовании тканей между клетками возникают контакты. Это свойство клеток лежит в основе явления тканевой совместимости. Функция полисахаридных «антенн» - распознавание сигналов внешней среды.
Клеточная оболочка свойственна клеткам растений, грибов, бактерий. Это мёртвое образование, располагающееся на поверхности плазматической мембраны. Клеточная оболочка полностью проницаема для воды и газов. В её состав в растительной клетке входят целлюлоза, гемицеллюлоза, пектин.
К изменениям клеточной оболочки относятся:
- одревеснение, которое сопровождается её пропиткой веществом лигнином (это придаёт ей твёрдость);
- пробкование – пропитка суберином (клеточная оболочка становится непроницаемой для газов и воды);
- кутинизация – пропитка кутином – жирообразным веществом, оберегающим растения от излишнего испарения;
- осизнение, которое защищает от вымывания клетки водных растений;
- минерализация – пропитка клеточной оболочки соединения ми кремния (хвощ, осока).
Растительные клетки соединяются между собой с помощью тяжей цитоплазмы – плазмодесм.
Функции клеточной оболочки: защищает содержимое клетки, играет роль внешнего скелета.
Благодаря наличию поверхностного аппарата отделяется внутреннее содержимое клетки, обеспечивается защита от неблагоприятного влияния окружающей среды и обеспечивается обмен веществ между окружающей естественной средой и содержимым клетки.
Подмембранные клеточные комплексы
Подмембранные комплексы клетки – микронити, микротрубочки, пеликула.
Цитоплазма всех клеток содержит внутренний цитоскелет, который состоит из микротрабекулярной системы, микротрубочек и микрофиламентов.
Микротрабекулярная система представляет сеть тонких фибрилл (микротрабекул) толщиной 2 – 3 нм, которые пересекают цитоплазму в различных направлениях и связывают все внутриклеточные компоненты: микротрубочки, органеллы и цитоплазматическую мембрану в единое целое.
Микротрабекулы состоят из различных белков, которые объединяются в сложные комплексы. В точках пересечения или в местах соединения концов трабекул располагаются рибосомы.
Система микротрабекул цитоплазма разделяется на две фазы: полимерную, богатую белками, и жидкую – в промежутках между трабекулами.
Микротрубочки есть во всех эукариотических клетках и представляют собой неразветвлённые полые цилиндры. Это очень тонкие структуры с внешним диаметром, не превышающим 30 нм, и с толщиной стенки 5 нм. Длина их может достигать нескольких микрометров. Цитоплазматические микротрубочки могут легко распадаться (разбираться) и собираться вновь. Микротрубочки образованы глобулярным белком тубулином (одна субъединица образована двумя молекулами белка).
Считают, что роль матрицы (организатора микротрубочек) при образовании микротрубочек могут играть центриоли, базальные тельца ресничек и жгутиков, а также особенные структуры хромосом в месте первичной перетяжки – кинетохоры (центромеры). Процесс происходит при наличии ионов магния, АТФ и в кислой среде. Распадение микротрубочек ускоряется с повышением концентрации ионов кальция и снижением температуры.
Микротрубочки вместе с трабекулярной системой выполняя опорную функцию в клетке придают ей определённую форму. С их участием так же образуется веретено деления и обеспечивается расхождение хромосом к полюсам клетки, они способствуют перемещению клеточных органелл: благодаря им последние направляются в нужное место.
Микрофиламенты представлены тонкими нитями, расположенными во всей цитоплазме клетки.
Особенно густо расположены микрофилламенты в поверхностном слое цитоплазмы; в ложноножках подвижных клеток они формируют плотную сеть перекрещённых тонких нитей; пучки микрофиламентов присутствуют и в эпителиальных микроворсинках кишечника.
Микрофиламенты образованы белком актином, молекулы которого полимеризируются в длинную фибриллу, состоящую из двух, закрученных относительно друг друга, спиралей. В клетках содержится 10-15% актина от общего количества всех белков. В микрофиламентах можно найти нити ещё одного важного сократительного белка – миозина, хотя содержание его значительно меньше. Взаимодействие актина и миозина лежит в основе сокращения мышц. Актиновые микрофиламенты взаимодействуют с микротрубочками поверхностного слоя цитоплазмы и с плазмолеммой, что обеспечивает двигательную активность цитоплазмы. Также считают, что они участвуют в образовании перетяжки во время деления клеток, в эндоцитозе и обеспечении амебоидного движения.
К подмембранным компонентам относится также пеликула, которая представляет уплотнённый внешний слой цитоплазмы многих простейших (эвглены, инфузорий и т. п.). Пеликула обеспечивает относительное постоянство формы клетки и придаёт прочности поверхностному аппарату.
Цитоплазма
Цитоплазма – обязательная составляющая клетки, внутренняя полужидкая среда клетки, расположенная между плазматической мембраной и ядром. Имеет относительно постоянные строение, химический состав и физические свойства.
Цитоплазма – полужидкое содержимое клетки, в которой расположены все органоиды.
Пространство между органоидами клетки заполнено цитозолем - растворимой частью цитоплазмы. Цитоплазма содержит соли, сахара, белки, аминокислоты, ионы, АТФ, ферменты и т. п.
Цитоплазма - это матрикс для всех элементов клетки, обеспечивающий взаимодействие клеточных структур, в ней проходят все клеточные химические реакции и перемещение веществ внутри клетки и между клетками.
Цитоплазма состоит из матрикса (гиалоплазмы), цитоскелета, органелл и включений.
Гиалоплазма – бесцветная коллоидная клеточная система, состоящая из полисахаридов, липидов, растворимых белков, РНК и расположенных определённым образом расположенных клеточных структур: мембраны, органелл и включений.
Цитоскелет, или внутриклеточный скелет, представлен системой белковых образований – микронитей и микротрубочек. Его основные функции:
- опорная;
- изменение формы клетки;
- движение;
- обеспечение определённого расположения ферментов в клетке.
Органеллы – постоянные клеточные структуры, каждая из которых выполняет определённые функции, обеспечивают те или иные процессы жизнедеятельности клетки (питание, дыхание, движение, синтез и транспорт органических соединений, сохранение и передача наследственной информации).
Органеллы эукариот делятся на:
- двумембранные (пластиды, митохондрии),
- одномембранные (эндоплазматическая сеть, вакуоли, аппарат (комплекс) Гольджи, лизосомы),
- немембранные (рибосомы, клеточный центр),
- органеллы движения (псевдоподии, жгутики, реснички, миофибриллы).
Включения – временные компоненты клеток. К ним относя продукты синтеза и конечные продукты обмена веществ: капли жира, зёрна крахмала и гликогена, кристаллы солей.
