Porównanie budowy i funkcji organelli komórkowych komórek Prokariota i Eukariota

Ze względu na poziom organizacji wyróżnia się prymitywne komórki prokariotyczne - charakterystyczne dla bakterii i sinic, nie posiadające wyodrębnionego jądra komórkowego oraz komórki eukariotyczne - z jądrem oddzielonym od cytoplazmy przez otoczkę, czyli błonę jądrową. Komórki eukariotyczne to komórki roślin, zwierząt i grzybów.
Komórki eukariotyczne są stosunkowo duże. Poznano je wcześniej i dokładniej, gdyż szczegóły ich budowy były widoczne w mikroskopie świetlnym. Natomiast budowę bardzo drobnych komórek prokariotycznych o wymiarach 0,2 – 0.5 poznano po zastosowaniu mikroskopu elektronowego.
Typowa eukariotyczna komórka roślinna zawiera proloprast, czyli bryłkę żywej cytoplazmy z jądrem i innymi organellami komórkowymi. Proloprast posiada na powierzchni błonę cytoplazmatyczną – plazmalemmę, zaś system dobrze rozwiniętych błon cytoplazmatycznych (określanych też jako cytomembrany) oddziela wewnątrz cytoplazmy podstawowej takie organelle, jak jądro komórkowe, plastydy i mitochondria.
Jądro komórkowe (Nucleus), najważniejszy składnik protoplastru sterujący wszystkimi procesami w komórce, zawiera kwasy nukleinowe (DNA i RNA), wchodzące w skład zrębu chromatynowego. W jądrze widoczne są jąderka (kilka lub jedno) silnie łamiące światło. Jądro komórkowe oddzielone jest od cytoplazmy dwiema błonami cytoplazmatycznymi, określanymi jako podwójna błona jądrowa stanowiąca otoczkę.
W protoplascie komórek prokariotycznych kwas DNA występuje w formie kulistej cząsteczki bezpośrednio w cytoplazmie. Niekiedy otoczony jest przez uwypuklenia plazmalemmy. Struktura ta, o prawie tysiąckrotnie mniejszej zawartości materiału genetycznego od jej odpowiednika eukariotycznego, zwana jest nukleoidem. W komórce bakteryjnej DNA występuje także w formie niewielkich kolistych cząsteczek niosących informacje warunkujące typ płciowy, oporność na antybiotyki, odporność na metale ciężkie, zdolność katabolizmu specyficznych substancji.
W komórkach eukariotycznych podwójnymi błonami cytoplazmatycznymi otoczone są plastydy i mitochondria. Plastydy - stosunkowo duże ciała barwne - chromatofory i bezbarwne - leukoplasty, widoczne w mikroskopie świetlnym, są typowo roślinnym składnikiem komórki. W komórkach zwierzęcych i komórkach grzybów nigdy nie występują. Plastydy uczestniczą w procesach anabolicznych. Najważniejszy jest proces fotosyntezy, zachodzący w zielonych plastydach – chloroplastach. Oprócz podwójnej błony zewnętrznej posiadają one system wewnętrznych błon w formie spłaszczonych pęcherzyków zwanych tylakoidami. W nich zlokalizowane są zielone barwniki asymilacyjne.
Mitochondria - ciałka bardzo drobne, ledwie dostrzegalne w mikroskopie świetlnym, są składnikiem wszystkich komórek eukariotycznych, zarówno roślinnych jak i zwierzęcych. Pełnią funkcję oddechową i stanowią centra energetyczne na potrzeby życiowe komórki. Jedna z dwóch otaczających błon tworzy po stronie wewnętrznej liczne uwypuklenia, co zwiększa powierzchnię funkcjonalną mitochondrium.
Plastydy i mitochondria powstają przez podział i nigdy nie tworzą się od nowa, lecz mają swoje zawiązki już w komórkach embrionalnych.
W komórkach eukariotycznych występują w cytoplazmie różne struktury otoczone pojedynczymi cytomembranami, takie jak sieć śródplazmatyczna ( retikulum endoplazmatyczne), aparaty Golgiego, wakuole, sferosomy, mikrotubule i inne. Odgrywają one ważną rolę w funkcjonowaniu komórki, w transporcie wewnątrzkomórkowym, wydzielaniu, wydalaniu i magazynowaniu.
W komórkach prokariotycznych brak jest organelli o podwójnych błonach, takich jak plastydy i mitochondria, a proste struktury otoczone pojedynczymi błonami cytoplazmatycznymi występują w stopniu ograniczonym.
Nie ma sieci śródplazmatycznej, wakuoli, struktur Golgiego ani sferosomów. U bakterii niefotosyntetyzujących jedyną błoną cytoplazmatyczną jest plazmalemma. Może ona tworzyć do wnętrza protoplastu uwypuklenia o funkcjach oddechowych, oddzielające się jako pęcherzykowate mezosomy. U bakterii fotosyntetyzujących, a przede wszystkim u sinic, występują w obwodowej cytoplazmie membrany tworzące rodzaj tylakoidów, zawierające barwniki asymilacyjne.
W cytoplazmie komórek prokariotycznych i eukariotycznych występują zawsze, bez względu na stopień organizacji komórki, rybosomy. Są to drobne, kuliste ciałka uczestniczące w procesach tworzenia białka jako centra syntezy. Z innych składników wymienić należy substancje zapasowe, wydzieliny i wydaliny.
W większości komórek roślinnych na zewnątrz protoplastu występuje ściana komórkowa, będąca wytworem cytoplazmy. Tylko nieliczne komórki roślinne nie posiadają ściany, np. ameboidalne komórki roślin niższych, pływki oraz komórki płciowe – gamety. Ściana najczęściej jest celulozowa, choć może być utworzona z innych substancji chemicznych, co ma miejsce wśród roślin niższych. Nadaje ona kształt komórce i chroni od działania sił mechanicznych zewnętrznych i wewnętrznych. W organizmach wielokomórkowych występują w ścianach otwory, przez które przenikają pasemka cytoplazmy, tzw. Plazmodesmy, które pozwalają na utrzymanie więzi między żywymi komórkami organizmu.
Komórkę bakteryjną otacza różnej grubości otoczka śluzowa, która ma dla organizmu znaczenie ochronne. Niektóre bakterie mają kurczliwe rzęski, dzięki którym organizm porusza się w środowisku płynnym. Na ścianie komórkowej wielu bakterii znajdują się fimbrie - krótkie, proste i sztywne wyrostki, które decydują m.in. o zdolności adhezji bakterii do komórek makroorganizmów, są receptorami dla niektórych bakteriofagów lub przeciwciał. Występujące u niektórych bakterii fimbrie płciowe uczestniczą przy przekazywaniu materii genetycznej w procesie koniugacji.
Komórki roślinne mają kształty uzależnione od funkcji, jaką pełnią, i od tkanki, w skład której wchodzą. Organizmy jednokomórkowe mają postać najczęściej kulistą, choć bywa ona różnie zmodyfikowana przez kształt ściany komórkowej. Wielojądrowe komórki glonów przyjmują często kształty nitkowate. W organizmach tkankowych komórki są bardziej zróżnicowane. Tkanki miękiszowe zbudowane są z komórek wielościennych, na ogół równowymiarowych. W skład tkanek mechanicznych i przewodzących wchodzą komórki silnie wydłużone i na końcach klinowato zwężone. Komórki o mniej więcej równych wymiarach w trzech płaszczyznach określa się jako izometryczne lub parenchymatyczne, zaś komórki silnie wydłużone w jednym kierunku, włókniste – jako prozenchymatyczne.
Zróżnicowanie kształtów bakterii jest niewielkie. Mogą one występować pojedynczo lub w postaci kilku do kilkunastokomórkowych skupień i mają kilka podstawowych, często występujących kształtów i kilka nietypowych. Tak więc mamy bakterie kuliste (ziarniaki), które są bardzo pospolite. Występują pojedynczo lub w skupieniach o określonych nazwach. Do najbardziej znanych nalezą bakterii tej grupy należą: dwoinka zapalenia płuc i gronkowiec złocisty. Druga grupa to bakterie o walcowatych kształtach, do której zaliczamy przede wszystkim pałeczki i laseczki. Należy do nich pałeczka okrężnicy oraz znana z wywoływania zatruć pałeczka Salmonella, a także powodujące tężec i produkujące jad kiełbasiany laseczki Clostridium. Do bakterii spiralnych zaliczamy przecinkowce, śrubowce krętki np. przecinkowiec cholery, i krętek blady wywołujący kiłę. Ostatnią grupę stanowią występujące w glebie promieniowce.
Wielkość komórek roślinnych wyraża się w mikrometrach. Tylko komórki prokariotyczne bakterii mogą mieć rozmiary mniejsze niż jeden mikrometr.
Włókna lnu dochodzą do 65 mm długości, a włókna pokrzywy - do 75 mm. Najdłuższe włókna - od 0,5 m - posiada ramia (Boehmeria nivea), włóknodajna roślina tropikalna z Azji, należąca do rodziny pokrzywowatych. Duże komórki można spotkać także u glonów. Plecha ramienicy (Chara sp.) ma komórki międzywęźli do 80 mm długości, a jednokomórkowy nitkowaty glon Acetabularia w pewnym okresie cyklu rozwojowego osiąga rozmiar 60 mm.
Łatwo dostrzegalną pod mikroskopem częścią składową komórki jest ściana komórkowa, natomiast żywa zawartość, ze względu na duży stopień przezroczystości, jest trudniejsza do obserwacji. Dlatego w badaniach cytologicznych stosuje się różne metody utrwalania i barwienia komórek w celu wyróżnienia poszczególnych ich składników na podstawie istniejących między nimi różnic chemicznych. Nowoczesne techniki mikroskopowe pozwalają także na badania żywych komórek przez zastosowanie: barwników przyżyciowych, oświetlenia dwufazowego, ciemnego pola, luminescencji, filmu rejestrującego ruchy i zmiany zachodzące w czasie, pierwiastków znakowanych itp. Dzięki temu, oprócz coraz dokładniejszego poznania struktur komórkowych, możliwe stało się gruntowne badanie funkcji poszczególnych składników komórki.