• Τι είναι ένα φυτικό κύτταρο;
• Τύποι φυτικών κυττάρων
• Μέρη και λειτουργίες ενός φυτικού κυττάρου
• Ζωικό κύτταρο

Εξηγούμε τι είναι ένα φυτικό κύτταρο, την ταξινόμησή του, τα μέρη του και τους τύπους που υπάρχουν. Επίσης, οι διαφορές του με ένα ζωικό κύτταρο.

Ένα φυτικό κύτταρο μπορεί να διαφοροποιηθεί από ένα ζώο, παρόλο που είναι και τα δύο ευκαρυώτες.

Τι είναι ένα φυτικό κύτταρο;

Το φυτικό κύτταρο είναι αυτό που αποτελεί πολλούς από τους ιστούς των οργανισμών που ανήκουν στο βασίλειο Plantae, αυτό είναι το φυτά. Τα φυτικά κύτταρα, όπως και τα ζωικά κύτταρα, είναι ευκαρυωτες, άρα έχουν α πυρήνας ορίζεται (στο οποίο βρίσκεται το γενετικό υλικό), μια κυτταρική μεμβράνη και διάφορα οργανίδια που βρίσκονται στο κυτταρόπλασμα.

Ωστόσο, αν και μοιράζονται ορισμένα χαρακτηριστικά, ένα τυπικό φυτικό κύτταρο μπορεί να διαφοροποιηθεί τέλεια από ένα ζώο. Αυτές οι διαφορές δεν οφείλονται μόνο σε μορφολογικά κριτήρια, στις δομικές ανάγκες των φυτών, αλλά και στις λειτουργίες που επιτελούν και στον τύπο μεταβολισμός κατέχουν. Το φυτικό κύτταρο έχει χαρακτηριστικές δομές που του επιτρέπουν να πραγματοποιήσει τη διαδικασία του φωτοσύνθεση.

Όλοι οι οργανισμοί που ανήκουν στο φυτικό βασίλειο είναι φωτοαυτότροφοι, δηλαδή είναι ικανοί να συνθέτουν τη δική τους τροφή μέσω της φωτοσύνθεσης. Κατά τη διάρκεια αυτής της διαδικασίας, από ανόργανο υλικό (Νερό, διοξείδιο του άνθρακα) και τη χρήση του Ενέργεια του Ήλιος, τα φυτά περίτεχνα οργανικό υλικό (γλυκόζη) που χρησιμοποιούν ή αποθηκεύουν και οξυγόνο που απελευθερώνουν στην ατμόσφαιρα. Σε αντίθεση με τα λαχανικά, τα ζώα είναι ετερότροφα, έτσι πρέπει να τρέφονται με άλλους ζωντανά όντα για να αποκτήσει την πηγή της οργανικής ύλης.

Παρά αυτή τη διαφορά στον τρόπο που παίρνουν τα δικά τους τροφή, τόσο τα φυτικά όσο και τα ζωικά κύτταρα πραγματοποιούν κυτταρική αναπνοή, μια διαδικασία με την οποία λαμβάνουν ενέργεια (ATP) από την οξείδωση της οργανικής ύλης.

Τα φυτά εξελίχθηκαν σε διάφορους τύπους κυττάρων, το καθένα εξειδικευμένο για συγκεκριμένες λειτουργίες. Τα φυτικά κύτταρα οργανώνονται σε ιστούς και αυτοί οι ιστοί, με τη σειρά τους, οργανώνονται σε τρία συστήματα ιστών, καθένα από τα οποία εκτείνεται σε όλο το σώμα. Το μεγαλύτερο μέρος του φυτικού σώματος αποτελείται από το θεμελιώδες σύστημα, το οποίο έχει διάφορες λειτουργίες, όπως η φωτοσύνθεση, η αποθήκευση και η υποστήριξη.

Το αγγειακό σύστημα, ένα περίπλοκο σύστημα αγωγιμότητας που εκτείνεται σε όλο το σώμα του φυτού, είναι υπεύθυνο για τη μεταφορά διαφόρων ουσιών, συμπεριλαμβανομένου του νερού, των διαλυμένων μετάλλων και της τροφής (διαλυμένη ζάχαρη). Το αγγειακό σύστημα λειτουργεί επίσης για την ενίσχυση και την υποστήριξη του φυτού. Το επιδερμικό σύστημα παρέχει μια κάλυψη στο σώμα του φυτού. Οι ρίζες, οι μίσχοι, τα φύλλα, τα μέρη των λουλουδιών και οι καρποί είναι όργανα, επειδή το καθένα αποτελείται από τα τρία συστήματα ιστών.

Τύποι φυτικών κυττάρων

Οι οργανισμοί στο φυτικό βασίλειο έχουν πολλούς διαφορετικούς τύπους κυττάρων. Οι βοτανολόγοι διακρίνουν, αφενός, τα αρχικά ή μεριστωματικά κύτταρα (αυτά που βρίσκονται στα κύρια κέντρα ανάπτυξης και διαίρεσης, όπου η μιτωτική δραστηριότητα είναι σταθερή) από διαφοροποιημένα κύτταρα (προερχόμενα από μεριστωματικά κύτταρα) και ταξινομούνται ως:

• Κύτταρα παρεγχύματος. Είναι υπεύθυνα για την υποστήριξη του οργανισμού, την έκκριση πολλών ενώσεων όπως ρητίνες, τανίνες, ορμόνες, ένζυμα και ζαχαρούχο νέκταρ, από τη μεταφορά και αποθήκευση του ουσίες, καθώς και η ίδια η φωτοσύνθεση. Είναι τα πιο άφθονα, αλλά τα λιγότερο εξειδικευμένα από τον φυτικό οργανισμό.
• Κύτταρα κολενχύματος. Προικισμένα με μόνο ένα πρωτεύον τοίχωμα, είναι ζωντανά κατά την ωριμότητα και είναι τυπικά επιμήκη, δίνοντάς τους πρόσφυση, ευκαμψία Υ αντοχή στους ιστούς, δηλαδή είναι πλαστικά δομικά υποστηρικτικά κύτταρα. Τα φυτά δεν διαθέτουν το συνηθισμένο σκελετικό σύστημα πολλών ζώων. Αντίθετα, μεμονωμένα κύτταρα, συμπεριλαμβανομένων των χολογχυματικών κυττάρων, υποστηρίζουν το σώμα του φυτού.
• Κύτταρα σκληρογχύματος. Είναι σκληρά, άκαμπτα κύτταρα, των οποίων τα δευτερεύοντα τοιχώματα έχουν λιγνίνη, καθιστώντας τα αδιάβροχα. Στην ωριμότητα το φυτό είναι συνήθως ήδη νεκρό, χωρίς κυτόπλασμα, αφήνοντας μόνο μια κενή κεντρική κοιλότητα. Ο κύριος ρόλος του είναι η αμυντική και μηχανική υποστήριξη. Μπορούν να είναι σκληροειδή και ίνες. Τα Sclereids είναι κύτταρα μεταβλητού σχήματος, κοινά στο κέλυφος των καρυδιών και στα κουκούτσια φρούτων όπως τα κεράσια και τα ροδάκινα. Οι ίνες είναι μακριές κωνικές κυψέλες, που εμφανίζονται συχνά σε μπαλώματα ή ομάδες, είναι ιδιαίτερα άφθονες στο ξύλο, τον εσωτερικό φλοιό και τις φλέβες του φύλλου.
• Κύτταρα ξυλώματος. Είναι κύτταρα που μεταφέρουν το νερό και μεταλλικά στοιχεία διαλύεται από τις ρίζες μέχρι τους μίσχους και τα φύλλα και παρέχει δομική υποστήριξη. Τα κύτταρα ξυλώματος μπορεί να είναι δύο τύπων: τραχειοειδή και αγγειακά στοιχεία. Οι τραχειίδες και τα γυάλινα στοιχεία μεταφέρουν το νερό και τα διαλυμένα μέταλλα. Είναι εξαιρετικά εξειδικευμένοι στην οδήγηση. Καθώς αναπτύσσονται, και οι δύο τύποι κυττάρων υφίστανται προγραμματισμένο κυτταρικό θάνατο και ως αποτέλεσμα είναι κούφια, μένουν μόνο τα κυτταρικά τους τοιχώματα.
• Φλοιμικά κύτταρα. Είναι κύτταρα που μεταφέρουν τροφικά υλικά, δηλαδή υδατάνθρακες σε διάλυμα που σχηματίζονται στη φωτοσύνθεση σε όλο το φυτό και παρέχουν δομική υποστήριξη. Μπορούν να είναι δύο τύπων: στοιχεία σωλήνα κόσκινου και συνοδευτικά κύτταρα. Τα στοιχεία του σωλήνα κόσκινου ενώνονται από άκρη σε άκρη για να σχηματίσουν μακρούς σωλήνες κόσκινου. Τα στοιχεία του σωλήνα κόσκινου είναι ζωντανά στην ωριμότητα αλλά πολλά από τα οργανίδια τους, συμπεριλαμβανομένων πυρήνας, κενοτόπιο, μιτοχόνδρια και τα ριβοσώματα, αποσυντίθενται ή συρρικνώνονται καθώς ωριμάζουν. Τα στοιχεία του σωλήνα κόσκινου είναι από τα λίγα ευκαρυωτικά κύτταρα που μπορούν να λειτουργήσουν χωρίς πυρήνες. Δίπλα σε κάθε στοιχείο σωλήνα κόσκινου υπάρχει μια συνοδευτική κυψέλη που βοηθά στη λειτουργία του στοιχείου σωλήνα κόσκινου. Το κύτταρο συνοδός είναι ένα πλήρες, ζωντανό κύτταρο με πυρήνα. Αυτός ο πυρήνας πιστεύεται ότι κατευθύνει τις δραστηριότητες τόσο του συνοδευτικού κυττάρου όσο και του στοιχείου του σωλήνα κόσκινου.
• Κύτταρα της επιδερμίδας. Στα περισσότερα φυτά, η επιδερμίδα αποτελείται από ένα μόνο στρώμα πεπλατυσμένων κυττάρων. Τα επιδερμικά κύτταρα συνήθως δεν περιέχουν χλωροπλάστες και επομένως είναι διαφανή έτσι ώστε το φως να μπορεί να διεισδύσει στους εσωτερικούς ιστούς των στελεχών και των φύλλων. Και στους μίσχους και στα φύλλα, φωτοσυνθετικοί ιστοί βρίσκονται κάτω από την επιδερμίδα. Τα επιδερμικά κύτταρα των εναέριων τμημάτων εκκρίνουν μια κηρώδη επιδερμίδα στην επιφάνεια των εξωτερικών τοιχωμάτων τους. Αυτό το κηρώδες στρώμα περιορίζει σημαντικά την απώλεια νερού από τις επιφάνειες των φυτών.
• Κύτταρα της περιδερμίδας. Είναι τα κύτταρα που σχηματίζουν πολλά παχιά κυτταρικά στρώματα κάτω από την επιδερμίδα για να παρέχουν ένα νέο προστατευτικό κάλυμμα καθώς η επιδερμίδα καταστρέφεται. Καθώς ένα ξυλώδες φυτό συνεχίζει να αυξάνει την περιφέρειά του, αποβάλλει την επιδερμίδα του και εκθέτει την περίδερμα, η οποία σχηματίζει τον εξωτερικό φλοιό των παλαιότερων στελεχών και ριζών. Σχηματίζουν πολύπλοκες δομές που αποτελούνται από κύτταρα φελλού και παρεγχυματικά κύτταρα φελλού. Τα κύτταρα του φελλού πεθαίνουν στην ωριμότητα και τα τοιχώματά τους καλύπτονται με μια ουσία που ονομάζεται σουβερίνη, η οποία βοηθά στη μείωση της απώλειας νερού. Τα παρεγχυματικά κύτταρα του φελλού λειτουργούν κυρίως ως αποθήκευση.

Μέρη και λειτουργίες ενός φυτικού κυττάρου

Η φωτοσύνθεση λαμβάνει χώρα στους χλωροπλάστες.

Ένα τυπικό φυτικό κύτταρο αποτελείται από:

• Μεμβράνη πλάσματος. Όπως όλα τα κύτταρα, τα φυτικά κύτταρα έχουν μια μεμβράνη που αποτελείται από ένα διπλό στρώμα από λιπίδια Υ πρωτεΐνη που διακρίνει το εσωτερικό της κυψέλης από το εξωτερικό της και τους επιτρέπει να διατηρούν το εύρος πιέσεών τους και pH. Εκτός από το μεμβράνη πλάσματος ρυθμίζει την είσοδο και έξοδο ουσιών μεταξύ του εσωτερικού και του εξωτερικού του κυττάρου.
• Κυτταρικός πυρήνας. Όπως όλα τα ευκαρυωτικά κύτταρα, τα φυτικά κύτταρα έχουν έναν καλά καθορισμένο κυτταρικό πυρήνα, όπου βρίσκεται το γενετικό υλικό (DNA) οργανώθηκε σε χρωμοσώματα. Η κύρια λειτουργία του πυρήνα είναι να προστατεύει την ακεραιότητα του DNA και να ελέγχει τις κυτταρικές δραστηριότητες, γι' αυτό και λέγεται ότι αποτελεί το κέντρο ελέγχου του κυττάρου.
• Κυτταρικό τοίχωμα. Τα φυτικά κύτταρα έχουν μια άκαμπτη δομή που επενδύει την πλασματική μεμβράνη, που αποτελείται κυρίως από κυτταρίνη, της οποίας η λειτουργία είναι να παρέχει προστασία, ακαμψία, υποστήριξη και σχήμα στο κύτταρο. Διακρίνονται δύο τοίχοι: ένας πρωτεύων και ένας δευτερεύων, που χωρίζονται από μια δομή που ονομάζεται μεσαίο έλασμα. Η παρουσία του κυτταρικού τοιχώματος εμποδίζει την ανάπτυξη του κυττάρου αυτού καθαυτού και το αναγκάζει να πυκνώσει, εναποθέτοντας μικροΐνες κυτταρίνης.
• Κυτόπλασμα. Όπως όλα τα κύτταρα, το κυτταρόπλασμα είναι το εσωτερικό του κυττάρου και αποτελείται από το υαλόπλασμα ή κυτταρόπλασμα, ένα υδατικό εναιώρημα ουσιών και ιόντωνκαι κυτταρικά οργανίδια.
• Plasmodesmata. Είναι οι συνεχείς μονάδες του κυτταροπλάσματος που μπορούν να διασχίσουν το κυτταρικό τοίχωμα και να συνδέσουν τα φυτικά κύτταρα του ίδιου οργανισμού, επιτρέποντας την επικοινωνία μεταξύ των κυτταροπλασμάτων των κυττάρων και την άμεση κυκλοφορία των ουσιών μεταξύ τους.
• Κυτταρικό κενό. Υπάρχει σε όλα τα φυτικά κύτταρα και είναι μια ομάδα κλειστών διαμερισμάτων χωρίς καθορισμένο σχήμα που περιβάλλονται από μια πλασματική μεμβράνη που ονομάζεται τονοπλαστή, που περιέχει Νερό, ένζυμα, σάκχαρα, άλατα, πρωτεΐνες, χρωστικές και μεταβολικά υπολείμματα. Γενικά, τα ώριμα φυτικά κύτταρα έχουν ένα μεγάλο κενοτόπιο, το οποίο μπορεί να καταλάβει έως και το 90% του όγκου των κυττάρων. Το κενοτόπιο είναι ένα πολυλειτουργικό οργανίδιο που συμμετέχει στην αποθήκευση ουσιών, στην πέψη, στην οσμορύθμιση και στη διατήρηση του σχήματος και του μεγέθους των φυτικών κυττάρων.
• Πλάστος. Είναι οργανίδια που είναι υπεύθυνα για την παραγωγή και αποθήκευση στο κύτταρο απαραίτητων ουσιών για αρχέγονες διεργασίες, όπως η φωτοσύνθεση, η σύνθεση αμινοξέων ή λιπίδια. Υπάρχουν διάφοροι τύποι plastos, όπως:
  • Χλωροπλάστες. Αποθηκεύουν χλωροφύλλη (υπεύθυνη για τον χαρακτηριστικό πράσινο χρωματισμό των φυτικών ιστών) και αποτελούν το οργανίδιο στο οποίο λαμβάνει χώρα η φωτοσύνθεση.
  • Οι λευκοπλάστες. Αποθηκεύουν άχρωμες ουσίες (ή ελάχιστα χρωματισμένες) και επιτρέπουν τη μετατροπή της γλυκόζης σε πιο πολύπλοκα σάκχαρα.
  • Χρωμοπλάστες. Αποθηκεύουν χρωστικές ουσίες που ονομάζονται καροτίνες, οι οποίες καθορίζουν, για παράδειγμα, την χρώμα από φρούτα, ρίζες και λουλούδια.
• Συσκευή Golgi. Είναι ένα σύνολο πεπλατυσμένων σάκων που περιβάλλονται από μια μεμβράνη, η οποία είναι υπεύθυνη για την επεξεργασία, τη συσκευασία και τη μεταφορά (εξαγωγή) διαφορετικών μακρομόρια, όπως οι πρωτεΐνες και τα λιπίδια.
• Ριβοσώματα. Είναι μακρομοριακά σύμπλοκα πρωτεϊνών και RNA, που βρίσκεται στο κυτταρόπλασμα και στο τραχύ ενδοπλασματικό δίκτυο, όπου η πρωτεϊνική σύνθεση λαμβάνει χώρα από τις πληροφορίες που περιέχονται στο DNA. Είναι Γενετική πληροφορία Φεύγει από τον πυρήνα με τη μορφή mRNA (αγγελιοφόρος), και φτάνει στο ριβόσωμα όπου «διαβάζεται και μεταφράζεται» σε μια συγκεκριμένη πρωτεΐνη.
• Ενδοπλασματικό δίκτυο. Είναι ένα σύνθετο σύστημα κυτταρικών μεμβρανών που περιλαμβάνει ολόκληρο το κυτταρικό κυτταρόπλασμα των ευκαρυωτών, με τη μορφή πεπλατυσμένων σάκων και διασυνδεδεμένων σωληναρίων που συνεχίζουν με την πυρηνική μεμβράνη. Το ενδοπλασματικό δίκτυο συνήθως χωρίζεται σε δύο μέρη που έχουν διαφορετικές λειτουργίες: το λείο δίκτυο, που εμπλέκεται στον μεταβολισμό των λιπιδίων, την αποθήκευση ασβεστίου και την κυτταρική αποτοξίνωση και το τραχύ δίκτυο, στην επιφάνεια του οποίου είναι ενσωματωμένα πολλαπλά ριβοσώματα και το οποίο είναι υπεύθυνο για τη σύνθεση. ορισμένων πρωτεϊνών και ορισμένες τροποποιήσεις σε αυτές.
• Μιτοχόνδρια. Είναι μεγάλα οργανίδια που υπάρχουν σε όλα τα ευκαρυωτικά κύτταρα, τα οποία λειτουργούν ως το ενεργειακό κέντρο του κυττάρου. Στα μιτοχόνδρια, το κυτταρική αναπνοή, μέσω του οποίου το κύτταρο καταφέρνει να παράγει την ενέργεια (ATP) που χρειάζεται για τις λειτουργίες του.

Ζωικό κύτταρο

Τα ζωικά κύτταρα, σε αντίθεση με τα φυτικά κύτταρα, δεν έχουν κυτταρικό τοίχωμα (που τα καθιστά πιο εύκαμπτα) ή πλασμοδέσματα ή κεντρικό κενοτόπιο (συνήθως έχουν πολλά πολύ μικρότερα κυστίδια). Επίσης δεν έχουν καθόλου πλαστίδια, πράγμα λογικό αν θυμηθούμε ότι δεν φωτοσυνθέτουν.

Ακριβώς όπως υπάρχουν οργανίδια που είναι αποκλειστικά φυτικά κύτταρα, υπάρχουν και άλλα που υπάρχουν μόνο στα ζωικά κύτταρα, ανάλογα με τις μεταβολικές απαιτήσεις και ανάγκες τους. Αυτή είναι η περίπτωση, για παράδειγμα, των κεντρολίων, υπεροξισωμάτων και λυσοσώματα. Σε ορισμένες περιπτώσεις, τα ζωικά κύτταρα παρέχονται με βλεφαρίδες και μαστίγια για να κινηθούν, κάτι που δεν έχουν τα φυτικά κύτταρα.

Αξίζει, ωστόσο, να διευκρινιστεί ότι όταν έχουμε να κάνουμε με ευκαρυωτικά κύτταρα, τα φυτικά και ζωικά κύτταρα έχουν κοινές δομές: και τα δύο έχουν έναν κυτταρικό πυρήνα (που φιλοξενεί το DNA), πλασματική μεμβράνη, κυτταρόπλασμα, ελεύθερα ριβοσώματα και μεμβρανώδη οργανίδια από κοινού, όπως π.χ. τη συσκευή του Golgi, το λείο και τραχύ ενδοπλασματικό δίκτυο και τα μιτοχόνδρια.