Основные составляющие растительной клетки – это оболочка клетки и её содержимое, которое называется протопластом. Оболочка отвечает за форму клетки, а также обеспечивает надёжную защиту от влияния внешних факторов. Взрослая клетка растения отличается наличием полости с клеточным соком , которая имеет название вакуоль. Протопласт клетки содержит ядро, цитоплазму, а также органеллы: пластиды, митохондрии. Ядро клетки растения покрыто двумембранной оболочкой, которая содержит поры. Через эти поры поступают к ядру вещества.
Следует сказать, что цитоплазма растительной клетки имеет достаточно сложное строение мембран. Сюда входят и лизосомы, и комплекс Гольджи, и ретикулум эндоплазмы. Цитоплазма растительной клетки является основным компонентом, который участвует в важных процессах жизнедеятельности клетки. Существуют также и немембранные структуры в цитоплазме: рибосомы, микротрубочки и прочие. Основная плазма, в которой располагаются все органеллы клетки, называется гиалоплазмой. Растительная клетка содержит хромосомы, которые отвечают за передачу наследственной информации.
Особые признаки растительной клетки
Можно выделить основные отличительные особенности клеток растения:
- Оболочка клетки состоит из целлюлозной оболочки.
- В клетках растений содержатся хлоропласты, которые отвечают за фотоавтотрофное питание за счёт наличия хлорофиллов с зелёным пигментом.
- Клетка растения предполагает наличие трёх разновидностей пластид.
- Растение имеет особую клетку вакуоль, причем молодые клетки имеют небольшие вакуоли, а взрослая клетка отличается наличием одной большой.
- Растение способно откладывать углевод про запас в качестве крахмальных зёрен.
Строение животной клетки
Животная клетка в обязательном порядке содержит ядро и хромосомы, наружную мембрану, а также органоиды, расположенные в цитоплазме. Мембрана животной клетки защищает её содержимое от внешнего воздействия. В состав мембраны входят молекулы белков и липидов. Взаимодействие ядра и органоидов клетки животного обеспечивает цитоплазма клетки.
К органоидам животной клетки относят рибосомы, которые расположены в эндоплазматической сети. Здесь происходит процесс синтеза белков, углеводов и липидов. Рибосомы же отвечают за синтез и транспортировку белка.
Митохондрии животной клетки ограничены посредством двух мембран. Лизосомы клетки животного способствуют детальному расщеплению белков до аминокислот, липидов до уровня глицерина, а жирных кислот до моносахаридов. Также клетка содержится комплекс Гольджи, который состоит из группы определённых полостей, которые отделены мембраной.
Сходства растительных и животных клеток
К признакам, которыми похожи растительные и животные клетки, можно отнести следующие:
- Схожее строение системы структуры, т.е. наличие ядра и цитоплазмы.
- Обменный процесс веществ и энергии близки по принципу осуществления.
- И в животной, и в растительной клетке имеется мембранное строение.
- Химический состав клеток очень похож.
- В клетках растения и животного присутствует похожий процесс клеточного деления.
- Растительная клетка и животная имеет единый принцип передачи кода наследственности.
Существенные различия между растительной и животной клеткой
Помимо общих признаков строения и жизнедеятельности растительной и животной клетки, существуют и особые отличительные черты каждой из них. Отличия клеток заключаются в следующем:
Таким образом, можно сказать, что растительные и животные клетки похожи между собой содержанием некоторых важных элементов и некоторыми процессами жизнедеятельности, а также имеют существенные отличия в структуре и обменных процессах.
Клетки животных и растений, как многоклеточных, так и одноклеточных, в принципе сходны по своему строению. Различия в деталях строения клеток связаны с их функциональной специализацией.
Основными элементами всех клеток являются ядро и цитоплазма. Ядро имеет сложное строение, изменяющееся на разных фазах клеточного деления, или цикла. Ядро неделящейся клетки занимает приблизительно 10-20% ее общего объема. Оно состоит из кариоплазмы (нуклеоплазмы), одного или нескольких ядрышек (нуклеол) и ядерной оболочки. Кариоплазма представляет собой ядерный сок, или кариолимфу, в которой находятся нити хроматина, образующие хромосомы.
Обязательными элементами ядра являются хромосомы, имеющие специфическую химическую и морфологическую структуру. Они принимают активное участие в обмене веществ в клетке и имеют прямое отношение к наследственной передаче свойств от одного поколения к другому.
Цитоплазма клетки обнаруживает весьма сложное строение. Введение методики тонких срезов и электронной микроскопии позволило увидеть тонкую структуру основной цитоплазмы.
Установлено, что последняя состоит из параллельно расположенных сложных структур, имеющих вид пластинок и канальцев, на поверхности которых располагаются мельчайшие гранулы диаметром 100-120 Å. Эти образования названы эндоплазматическим комплексом. В состав этого комплекса включены различные дифференцированные органоиды: митохондрии, рибосомы, аппарат Гольджи, в клетках животных и низших растений - центросома, животных - лизосомы, у растений - пластиды. Кроме того, цитоплазме обнаруживается целый ряд включений, принимающих участие в обмене веществ клетки: крахмал, капельки жира, кристаллы мочевины и т. д.
Центриоли (клеточный центр) состоит из двух компонентов: триоли и центросферы - особым образом дифференцированного участка цитоплазмы. Центриоли состоят из двух мелких округлых колец. В электронном микроскопе видно, что эти тельца представляют собой систему строго ориентированных трубочек.
Митохондрии в клетках бывают разной формы: палочковидные, нулообразные и др. Полагают, что форма их может изменяться зависимости от функционального состояния клетки. Размеры митохондрии варьируют в значительных пределах: от 0,2 до 2-7 мк. клетках разных тканей они располагаются или равномерно по цитоплазме, или с большей концентрацией в определенных участках. Установлено, что митохондрии принимают участие в окислительных процессах обмена веществ клетки. Митохондрии состоят белков, липидов и нуклеиновых кислот. В них найден ряд ферментов, участвующих в аэробном окислении, а также связанных реакцией фосфорилирования. Полагают, что в митохондриях происходят все реакции цикла Кребса: большая часть освобождаются при этом энергии расходуется на работу клетки.
Строение митохондрий оказалось сложным. Поданным электрон-микроскопических исследований, они представляют собой тельца, суженные гидрофильным золем заключенные в избирательно проницаемую оболочку - мембрану, толщина которой около 80 Å. Митохондрии имеют слоистую структуру в виде системы утренних гребней-кристаллов, толщина которых 180-200 Å. Они отходят от внутренней поверхности мембран, образуя кольцобразные диафрагмы. Предполагается, что митохондрии размножаются путем деления. При делении клетки распределение их по крайним клеткам не подчиняется строгой закономерности, так как % по-видимому, могут быстро размножаться до необходимого клетки количества. По форме, величине и роли в биохимических процессах митохондрии являются характерными для каждого типа ни и вида организма.
При биохимических исследованиях цитоплазмы в ней найдены микросомы, которые представляют собой фрагменты мембран с структурой эндоплазматической сети.
В значительном количестве в цитоплазме находятся рибосомы размерам они варьируют от 150 до 350 Å и в световом микроскопе невидимы. Особенностью их является высокое содержание РНК и белков: около 50% всей клеточной РНК находится в рибосомах, что указывает на большое значение последних в деятельности клетки. Установлено, что рибосомы участвуют в синтезе клеточных белков под контролем ядра. Репродукция самих рибосом также контролируется ядром; в отсутствии ядра они теряют способность синтезировать цитоплазматические белки и исчезают.
В цитоплазме имеется также аппарат Гольджи . Он представляет систему гладких мембран и канальцев, располагающихся вокруг ядра или полярно. Предполагают, что этот аппарат обеспечивает выделительную функцию клетки. Тонкое строение его остается еще не выясненным.
Органоидами цитоплазмы являются также лизосомы - литические тела, выполняющие функцию пищеварения внутри клетки. Они открыты пока только в животных клетках. Лизосомы содержат активный сок - ряд ферментов, способных расщеплять белки, нуклеиновые кислоты и полисахариды, поступающие в клетку. В случае если мембрана лизосомы разрывается и ферменты переходят в цитоплазму, то они «переваривают» другие элементы, цитоплазмы и приводят к растворению клетки - «самопоеданию».
Для цитоплазмы растительных клеток характерно присутствие пластид, которые осуществляют фотосинтез, синтез крахмала и пигментов, а также белков, липидов и нуклеиновых кислот. По окраске и выполняемой функции пластиды могут быть разделены на три группы: лейкопласты, хлоропласты и хромопласты. Лейкопласты - бесцветные пластиды, участвующие в синтезе крахмала из сахаров. Хлоропласты представляют белковые тела более плотной консистенции, чем цитоплазма; наряду с белками они содержат много липидов. Белковое тело (строма) хлоропластов несет пигменты, в основном - хлорофилл, чем и объясняется их зеленая окраска, хлоропласты осуществляют фотосинтез. Хромопласты содержат пигменты - каротиноиды (каротин и ксантофилл).
Пластиды размножаются путем прямого деления и, по-видимому, не возникают в клетке заново. До сих пор нам не известен принцип их распределения по дочерним клеткам при делении. Возможно, что строгого механизма, обеспечивающего равное распределение, не существует, так как необходимое число их может быстро восстанавливаться. При бесполом и половом размножении растений через материнскую цитоплазму могут наследоваться признаки, определяемые свойствами пластид.
Здесь мы не будем останавливаться на особенностях изменений отдельных элементов клетки в связи с выполняемыми ими физиологическими функциями, так как это входит в область изучения цитологии, цитохимии, цитофизики и цитофизиологии. Однако следует отметить, что в последнее время исследователи приходят к очень важному выводу в отношении химической характеристики органелл цитоплазмы: ряд из них, такие как митохондрии, пластиды и даже центриоли, имеет собственную ДНК. Какова роль ДНК и каково состояние, в котором она находится, остается пока неясным.
Мы познакомились с общей структурой клетки лишь для того, чтобы в последующем оценить роль отдельных ее элементов в обеспечении материальной преемственности между поколениями, т. е. в наследственности, ибо все структурные элементы клетки принимают участие в ее сохранении. Следует, однако, иметь в виду, что, хотя наследственность и обеспечивается всей клеткой как единой системой, ядерные структуры, а именно хромосомы, занимают при этом особое место. Хромосомы, в отличие от органелл клетки, представляют собой уникальные структуры, характеризующиеся постоянством качественного и количественного состава. Они не могут взаимозаменять друг друга. Несбалансированность хромосомного набора клетки приводит в конечном счете к ее гибели.
Под давлением эволюционного процесса, живые организмы приобретали все новые и новые признаки, способствующие приспособлению к окружающей среде и, помогающие занять определенную экологическую нишу. Одним из первых произошло разделение по способу организации клеточного строения между двумя царствами: растениями и животными.
Сходные элементы клеточного строения растительной и животной клеток
Растения, как и животные, относятся к эукариотическим организмам, т.е. имеют ядро - двумембранный органоид, отделяющий генетический материал клетки от остального её содержимого. Для осуществления синтеза белков, жироподобных веществ, их последующей сортировки и выведения в клетках и животных и растений есть эндоплазматическая сеть (гранулярная и агранулярная), комплекс Гольджи и лизосомы. Для синтеза энергии и клеточного дыхания обязательным элементом являются митохондрии.
Отличные элементы клеточного строения растительной и животной клеток
Животные - гетеротрофы (потребляют готовые органические вещества), растения - автотрофы (с использованием солнечной энергии, воды и углекислого газа синтезируют простые углеводы и далее преобразуют их). Именно различиями в типах питания и обусловлена разница в клеточном строении. Животные не имеют пластид, главной функцией которых является фотосинтез. Вакуоли растений крупные, служат для запасания питательных веществ. Животные же запасают вещества в цитоплазме в виде включений, а их вакуоли - мелкие и служат в основном для изоляции ненужных или даже опасных веществ, и их последующего выведения. Растения запасают углеводы в виде крахмала, животные - в виде гликогена.
Другое основопологающее отличие растений и животных - способ роста. Для растений характерен верхушечный рост, для его направления, поддержания жесткости клетки, а также для ее защиты предназначена клеточная стенка, которая отсутствует у животных.
Таким образом, растительная в отличие от животной клетки
- имеет пластиды;
- имеет несколько крупных вакуолей с запасом питательных веществ;
- окружена клеточной стенкой;
- не имеет клеточного центра;
По своему строению клетки всех живых организмов можно разделить на два больших отдела: безъядерные и ядерные организмы.
Для того чтобы сравнить строение растительной и животной клетки, следует сказать, что обе эти структуры принадлежат к надцарству эукариот, а значит, содержат мембранную оболочку, морфологически оформленное ядро и органеллы разного назначения.
| Растительная | Животная | |
| Способ питания | Автотрофный | Гетеротрофный |
| Клеточная стенка | Находится снаружи и представлена целлюлозной оболочкой. Не меняет своей формы | Называется гликокаликсом – тонкий слой клеток белковой и углеводной природы. Структура может менять свою форму. |
| Клеточный центр | Нет. Может быть только у низших растений | Есть |
| Деление | Образуется перегородка между дочерними структурами | Образуется перетяжка между дочерними структурами |
| Запасной углевод | Крахмал | Гликоген |
| Пластиды | Хлоропласты, хромопласты, лейкопласты; отличаются друг от друга в зависимости от окраски | Нет |
| Вакуоли | Крупные полости, которые заполнены клеточным соком. Содержат большое количество питательных веществ. Обеспечивают тургорное давление. В клетке их относительно немного. | Многочисленные мелкие пищеварительные, у некоторых – сократительные. Строение различно с вакуолями растений. |
Особенность строения растительной клетки:
Особенность строения животной клетки:
Краткое сравнение растительной и животной клетки
Что из этого следует
- Принципиальное сходство в особенностях строения и молекулярного состава клеток растений и животных указывает на родство и единство их происхождения, вероятнее всего, от одноклеточных водных организмов.
- В составе обоих видов содержится множество элементов Периодической таблицы, которые в основном существуют в виде комплексных соединений неорганической и органической природы.
- Однако различным является то, что в процессе эволюции эти два типа клеток далеко отошли друг от друга, т.к. от различных неблагоприятных воздействий внешней среды они имеют абсолютно разные способы защиты и также имеют различные друг от друга способы питания.
- Растительная клетка главным образом отличается от животной крепкой оболочкой, состоящей из целлюлозы; специальными органоидами – хлоропластами с молекулами хлорофилла в своем составе, с помощью которых осуществим фотосинтез; и хорошо развитыми вакуолями с запасом питательных веществ.
Животная и растительная клетки. Сравнение.
Перед тем как начать сравнение надо еще раз упомянуть (хотя об этом уже не раз говорилось), что и растительные и животные клетки объединяются (вместе с грибами) в надцарство эукариот, а для клеток данного надцарства типично наличие мембранной оболочки, морфологически обособленного ядра и цитоплазмы (матрикс) содержащей различные органоиды и включения.
Итак, сравнение животной и растительной клеток: Общие признаки: 1. Единство структурных систем - цитоплазмы и ядра. 2. Сходство процессов обмена веществ и энергии. 3. Единство принципа наследственного кода. 4. Универсальное мембранное строение. 5. Единство химического состава. 6. Сходство процесса деления клеток.
|
Растительная клетка |
Животная клетка |
|
|
Размер (ширина) |
10 – 100 мкм |
10 – 30 мкм |
|
Однообразная – кубическая или плазматическая. |
Форма разнообразная |
|
|
Клеточная стенка |
Характерно наличие толстой целлюлозной клеточной стенки, углеводный компонент клеточной оболочки сильно выражен и представлен целлюлозной клеточной оболочной. |
Имеют, как правило тонкую клеточную стенку, углеводный компонент относительно тонок (толщина 10 – 20 нм), представлен олигосахаридными группами гликопротеинов и гликолипидов и называется гликокаликсом. |
|
Клеточный центр |
У низших растений. |
Во всех клетках |
|
Центриоли | ||
|
Положение ядра |
Ядра у высокодифференцированных растительных клеток, как правило, оттеснены клеточным соком к периферии и лежат пристеночно. | У животных клеток они чаще всего занимают центральное положение. |
|
Пластиды |
Характерны для клеток фотосинтезирующих организмов (растения фотосинтезирующие – организмы). В зависимости от окраски различают три основных типа: хлоропласты, хромопласты и лейкопласты. | |
|
Крупные полости, заполненные клеточным соком - водным раствором различных веществ, являющихся запасными или конечными продуктами. Осмотические резервуары клетки |
Сократительные, пищеварительные, выделительные вакуоли. Обычно мелкие |
|
|
Включения |
Запасные питательные вещества в виде зерен крахмала, белка, капель масла; вакуоли с клеточным соком; кристаллы солей |
Запасные питательные вещества в виде зерен и капель (белки, жиры, углевод гликоген); конечные продукты обмена, кристаллы солей; пигменты |
|
Способ деления |
Цитокинез путем образования посередине клетки фрагмопласта. |
Деление путем образования перетяжки. |
|
Главный резервный питательный углевод |
Гликоген |
|
|
Способ питания |
Автотрофный (фототрофный, хемотрофный) |
Гетеротрофный |
|
Способность к фотосинтезу | ||
|
Синтез АТФ |
В хлоропластах, митохондриях |
В митохондриях |
Эукариотическая клетка
Рис. 1. Схема строения эукариотической клетки: 1 - ядро; 2 - ядрышко; 3 - поры ядерной оболочки; 4 - митохондрия; 5 - эндоцитозное впячивание; 6 - лизосома; 7 - агранулярный эндоплазматический ретикулум; 8 - гранулярный эндоплазматический ретикулум с полисомами; 9 - рибосомы; 10 - комплекс Гольджи; 11 - плазматическая мембрана. Стрелки указывают направление потоков при эндо- и экзоцитозе.
Схема строения плазматической мембраны:
Рис. 2. Схема строения плазматической мембраны: 1 - фосфолипиды; 2 - холестерин; 3 - интегральный белок; 4 - олигосахаридная боковая цепь.
Электронограмма клеточного центра (две центриоли в конце G1-периода клеточного цикла):
