Сходства и различия в строении клеток растений, животных, грибов
Сходства эукариотических клеток
О сходстве эукариотических клеток свидетельствует целый ряд общих признаков:
1. Общий план строения клетки (наличие клеточной мембраны, цитоплазмы и ядра с органеллами).
2. Принципиальное сходство процессов обмена веществ и энергии в клетке.
3. Кодирование наследственной информации при помощи нуклеиновых кислот.
4. Единство химического состава клеток.
5. Сходные процессы деления клеток.
Различия клеток животных и растений
На рисунке 1 представлена таблица «Различия клеток растений и животных».
Рис. 1. Различие клеток растений и животных
Главное отличие между клетками царств животных и растений заключается в их способе питания. Клетки растений являются автотрофами, то есть они синтезируют органические вещества из неорганических за счет энергии солнечного света в процессе фотосинтеза. Клетки животных являются гетеротрофами, то есть источником углерода для них служат органические вещества, поступающие вместе с пищей; эти же вещества служат и источником энергии.
Для обеспечения фотосинтеза в клетках растений содержатся пластиды, например хлоропласты, в которых содержится основной пигмент фотосинтеза – хлорофилл. В клетках животных пластид нет, однако существуют исключения, например растительные жгутиконосцы, к которым относится эвглена зеленая. В темноте она питается готовыми органическими веществами (как животное), а на свету она способна к фотосинтезу.
Поскольку клетки растений по-разному синтезируют органические вещества, то и запасной углевод у них тоже различный. У растений накапливается в клетках крахмал, а у животных откладывается гликоген.
Для растительной клетки характерно наличие клеточной стенки, состоящей из целлюлозы и пектиновых веществ. Клеточная стенка придает клеткам растений механическую прочность и опору.
Большую часть растительной клетки занимает вакуоль, в которой содержится жидкость. Вакуоли в растительной клетке хранят органические вещества, в них содержатся гидролитические ферменты (выполняют функцию лизосом), также они участвуют в регуляции рН клетки и в них происходит изолирование и обезвреживание токсических веществ. В животной клетке могут содержаться небольшие вакуоли, которые выполняют пищеварительную и сократительную функцию. Строение вакуоли в животной клетке отличается от растительной.
В животной клетке, в отличие от растительной, находятся центриоли.
Так как растительная клетка имеет клеточную стенку, которая защищает ее содержимое и обеспечивает постоянную форму, то она делится с образованием перегородки. Животная клетка делится с образованием перетяжки, так как не имеет клеточной стенки.
Некоторые функции вакуолей у растений
Вакуоли – это ограниченные мембраной участки клетки, заполненные жидкостью. Мембрана, которая ограничивает вакуоль от цитоплазмы, носит название тонопласт. Она является одинарной мембраной.
Молодая растительная клетка, как правило, имеет много мелких вакуолей, которые сливаются в одну большую по мере взросления клетки. В зрелой растительной клетке вакуоль может занимать до 90 % ее объема. Рост клетки происходит за счет увеличения вакуоли – в этом состоит основная роль вакуоли и тонопласта.
Основной компонент вакуолярного сока – это вода, все остальные компоненты сильно варьируются в зависимости от типа растений и его физиологического состояния. В вакуолях могут содержаться сахара, соли, реже белки, иногда в них откладываются пигменты.
Тонопласт играет активную роль в транспорте некоторых ионов в вакуоли.
Содержимое в вакуоли имеет слабокислую, кислую и, в редких случаях, сильнокислую (лимон) реакцию.
Вакуоли – это место накопления продуктов обмена веществ. Иногда в них накапливаются ядовитые для человека вещества (алкалоид никотина).
Вакуоли могут выполнять функцию лизосом, поскольку содержат гидролитические ферменты, которые переваривают вещества, попавшие вовнутрь вакуоли. Когда клетка погибает, то содержимое вакуоли изливается наружу и начинает переваривать клетку (процесс автолиз).
Особенности строения клеток грибов
Клетки грибов содержат признаки растений и животных. Также они имеют свои специфические особенности.
Признаки животных клеток
Клетки грибов являются гетеротрофами, следовательно, у них нет пластид и не происходит процесс фотосинтеза. Запасным углеводом у них является гликоген. Они могут быть сапротрофами (питаются органикой мертвых существ) или паразитами. Среди грибов встречаются симбионты (см. Рис. 2), которые вступают во взаимовыгодную связь с другими живыми организмами (с растениями или с цианобактериями).
Рис. 2. Грибы-симбионты
Среди грибов существуют хищники, образующие в почве клейкие петли, в которых запутываются мелкие черви-нематоды (см. Рис. 3). Затем грибница разрастается и проникает в тело червя, высасывая из него все содержимое.
Рис. 3. Червь-нематод в клейкой петле
Признаки растительной клетки
С растительной клеткой сходство грибной проявляется в наличии клеточной стенки поверх плазматической мембраны, но клеточная стенка грибов в основном состоит из хитина.
Так же как и растения, грибы не способны к активному движению, но способны к неограниченному росту.
Размножение и распространение спорами также сближает грибы с растениями.
Особые признаки грибов
Тело гриба образовано нитевидными структурами в один ряд клеток – гифами. У некоторых грибов перегородки между гифами утрачиваются и возникает грибница, состоящая из одной гигантской многоядерной клетки. Совокупность гиф образовывают мицелий.
Таким образом, выделение грибов в отдельное царство, насчитывающее более ста тысяч видов, обоснованно.
Микориза
Некоторые грибы играют ключевую роль в минеральном питании сосудистых растений. Всходы многих видов лесных деревьев, выращенные в стерильном питательном растворе, а затем перенесенные в луговую почву, будут плохо расти и даже погибать от недостатка пищи. Однако если добавить к почве лесную почву, содержащую соответствующие грибы, рост нормализуется. Это обусловлено микоризой («грибокорнем»), тесным взаимовыгодным симбиозом корней и грибов.
Микориза известна в большинстве групп сосудистых растений. Всего несколько семейств цветковых не образуют ее или образуют очень редко, например крестоцветные и осоковые.
Многие растения могут нормально развиваться и без микоризы при хорошем обеспечении незаменимыми элементами, особенно фосфором. Участие микоризы в прямом транспорте фосфора из почвы в корни доказано экспериментально. В свою очередь, растение снабжает симбиотические грибы углеводами. Одно из наиболее удивительных свойств микоризы – функционирование при определенных обстоятельствах в качестве «моста» для переноса продуктов фотосинтеза, фосфора и, возможно, других соединений от одного образующего ее растения к другому.
Хищные грибы
В процессе эволюции у хищных грибов сформировались различные приспособления для захвата и переваривания крошечных животных, например круглых червей нематод.
Микроскопические представители хищных грибов известны достаточно давно, но недавно было выяснено, что некоторые пластинчатые грибы, такие как вешенка, тоже являются хищными грибами. Вешенка выделяет специальное вещество, которое обездвиживает нематод, после этого грибница опутывает червя и внедряется в него. Затем продуцируются ферменты, которые переваривают тело червя. В дальнейшем грибницы высасывают содержимое нематод. Поскольку вешенка обитает на трухлявой древесине, которая бедна азотом, то черви для этого гриба являются источником этого элемента.
Некоторые микроскопические грибы выделяют на поверхности гиф клейкое вещество, к которому прилипают мелкие животные (простейшие, мелкие насекомые). Другие грибы образуют петли, которые захватываю нематод.