Сравнение клеток грибов и растений

Клетки грибов и растений часто объединяют в школьном ответе: у обеих есть ядро, митохондрии, вакуоли и жёсткая клеточная стенка. Но это сходство не делает гриб растением. Гриб не фотосинтезирует, питается готовым органическим веществом, запасает гликоген и строит стенку преимущественно из хитина и глюканов. Растение получает углерод из углекислого газа, имеет пластиды, откладывает крахмал, а его стенка основана на целлюлозе. Ниже признаки разложены по пунктам: так сравнение легче превратить в точный ответ, а не в список случайных различий.

Сначала главное: обе клетки эукариотические

И грибная, и растительная клетка относятся к эукариотам. У них есть ядро с хромосомами, эндоплазматическая сеть, аппарат Гольджи, рибосомы 80S, митохондрии, цитоскелет и плазматическая мембрана. Последняя отделяет цитоплазму от среды и выборочно пропускает вещества; её общий принцип удобно повторить в материале о строении плазматической мембраны.

Общая стенка снаружи от мембраны тоже не означает одинаковый состав. Она поддерживает форму, защищает протопласт от разрыва при поступлении воды и служит средой контакта с внешним миром. При этом стенка проницаема для многих малых веществ, а избирательный барьер создаёт именно мембрана. Не следует путать «есть стенка» с «нет осмоса»: осмотический поток воды остаётся важен для обеих групп.

Большая таблица сравнения

Клеточная стенка: хитин и глюканы против целлюлозы

Основной каркас стенки большинства грибов составляют хитин и глюканы. Хитин - полимер N-ацетилглюкозамина; глюканы построены из остатков глюкозы, но их связи и организация отличны от целлюлозы. Состав варьирует у разных грибов, поэтому формула «стенка гриба = чистый хитин» слишком груба. Корректнее сказать: хитин и глюканы образуют важный структурный каркас, к которому присоединяются другие компоненты. Такой состав подтверждает обзор NCBI о грибной клеточной стенке.

У высших растений целлюлозные микрофибриллы погружены в матрикс гемицеллюлоз и пектинов. Целлюлоза тоже является полимером глюкозы, но это не делает её глюканом грибной стенки в учебном смысле: важны тип связей, полимерная архитектура и весь матрикс. Поэтому в сравнительной таблице всегда называйте не один мономер, а материал стенки целиком.

Рассчитать для своей задачи

Пластиды и способ получения углерода

У растительной клетки есть пластиды. Хлоропласты поглощают свет и участвуют в фотосинтезе: из углекислого газа образуются органические вещества. Другие пластиды специализируются на окраске или запасании. Строение хлоропласта с тилакоидами и гранами разобрано в статье о пластидах и цитоплазматической наследственности.

У грибов пластид нет, поэтому они не используют фотосинтез для фиксации углерода. Их питание гетеротрофное: ферменты выделяются во внешнюю среду, крупные органические молекулы расщепляются вне клетки, а растворимые продукты всасываются через поверхность гиф. Такой способ называют осмотрофией. Важно не говорить, что гриб «питается как растение через корни»: гифы увеличивают площадь поглощения, но не образуют растительных корней и сосудов.

Крахмал, гликоген и эволюционное родство

Избыток глюкозы растения обычно откладывают в форме крахмала. Грибы запасают гликоген - разветвлённый полисахарид, привычный также для животных. В вопросе «почему грибы ближе к животным?» это хороший, но не единственный аргумент: современное родство устанавливают по совокупности молекулярных данных. Грибы и животные входят в группу опистоконтов, тогда как растения относятся к другой крупной линии эукариот. Биохимическое совпадение с гликогеном иллюстрирует вывод, но само по себе не доказывает филогению.

Сравнение запасных и структурных углеводов требует аккуратности: крахмал и гликоген - запасные вещества, а целлюлоза и хитин - главным образом структурные. О том, как различают классы липидов и их роли в клетке, полезно прочитать отдельно: классификация липидов не смешивает запасную и мембранную функции.

Мембрана: эргостерин и фитостерины

Стеролы стабилизируют мембранный липидный бислой и влияют на его текучесть. У многих изученных грибов важным стеролом является эргостерин. Но это не абсолютно универсальная «визитная карточка» любого представителя царства: у некоторых линий преобладают другие стеролы. У растений встречаются фитостерины, в том числе ситостерин и стигмастерин.

Это различие имеет практическое значение в медицине. Азольные противогрибковые препараты подавляют фермент синтеза эргостерина, а полиены связываются с эргостерином; подробный механизм приведён в обзоре NCBI по противогрибковым средствам. Не следует из этого делать вывод, что препарат «растворяет хитиновую стенку»: мишень у азолов и полиенов связана прежде всего с мембраной, а эхинокандины действуют на синтез одного из глюканов стенки.

Рассчитать для своей задачи

Вакуоли, мочевина, гифы и септы

Вакуоли имеются у обеих групп. В зрелой растительной клетке центральная вакуоль часто занимает большую часть объёма: она поддерживает тургор, хранит растворённые вещества и помогает регулировать кислотность. Связь вакуоли с упругостью клетки хорошо видна в разборе тургорного давления. У грибов вакуоли также участвуют в запасании, осморегуляции, поддержании pH и переработке клеточного материала; их наличие нельзя использовать как различительный признак.

Для многих грибов характерны разветвлённые гифы, формирующие мицелий. Септы разделяют гифу на участки, но часто имеют поры, через которые между отделами проходят цитоплазма и некоторые органеллы. Есть и коеноцитные гифы с редкими перегородками. Формула «каждая гифа состоит из полностью изолированных клеток» неверна.

В ряде учебных сравнений упоминают мочевину как продукт азотистого обмена грибов. Это допустимо лишь с оговоркой: метаболизм сильно различается между видами и условиями, поэтому признак не столь надёжен, как пластиды, состав стенки или запасной полисахарид. Лучше не строить на нём единственный вывод.

Как не перепутать уровни сравнения

В одной строке таблицы должен стоять один уровень признака. «Хитин» и «целлюлоза» сравнивают материалы стенки; «гликоген» и «крахмал» - запасные углеводы; «эргостерин» и фитостерины - мембранные липиды. Нельзя ставить рядом «хитин - фотосинтез»: первое обозначает вещество, второе - процесс. Полезная проверка перед ответом: к каждому слову задайте вопрос «это структура, вещество, органелла или функция?». Тогда различия окажутся сопоставимыми.

Ещё одна тонкость - слово «растительная». Наличие целлюлозной стенки и пластид характерно для растительных клеток, но конкретные ткани не одинаковы: у некоторых зрелых проводящих элементов нет живого протопласта, а клетки корня обычно не имеют хлоропластов. В базовом задании сравнивают типичную живую растительную клетку, а не каждое возможное исключение. У грибов тоже есть дрожжевые одноклеточные формы, поэтому гифы описывают распространённый, но не обязательный вариант организации царства.

Как отвечать на задание о сравнении

Сначала назовите общее: оба объекта - эукариотические клетки с мембраной, ядром, митохондриями, вакуолями и стенкой. Затем проведите четыре опорные оси: стенка, пластиды и питание, запасной углевод, стеролы. После этого добавьте организацию грибного тела через гифы и септы. Такая последовательность не даёт перескочить от строения к несвязанным фактам.

Если в задаче спрашивают о водном режиме, отличайте стенку от мембраны: стенка задаёт механическую опору, а мембрана обеспечивает избирательность. Опыт с гипертоническим раствором и отставанием протопласта описан в статье о плазмолизе и деплазмолизе. Это применимо к растительной клетке и помогает понять, почему жёсткая стенка не отменяет осмос.

Частые ошибки

• Называют гриб растением. Общие вакуоли и стенка не отменяют отдельного царства, гетеротрофии и отсутствия пластид.
• Пишут «у грибов целлюлоза». Для большинства грибов в учебном сравнении верно назвать хитин и глюканы; целлюлоза - ключевой компонент стенки высших растений.
• Считают вакуоль только растительной органеллой. Вакуоли есть и у грибов, но центральная вакуоль особенно типична для зрелой растительной клетки.
• Превращают эргостерин в абсолют. Он распространён и важен фармакологически, но стерольный состав грибов разнообразнее одной молекулы.
• Приравнивают септу к глухой стене. У многих грибов в септах есть поры для обмена между участками гифы.

FAQ

Что общего у клеток грибов и растений? Обе эукариотические: содержат ядро, мембранные органеллы, митохондрии, вакуоли, плазматическую мембрану и клеточную стенку.

Почему грибы не относят к растениям? У них нет пластид и фотосинтеза, иной материал стенки, гетеротрофное осмотрофное питание и гликоген как основной запасной полисахарид.

Какие признаки сближают грибы с животными? Прежде всего запасание гликогена, гетеротрофное питание и молекулярно подтверждённое положение грибов и животных среди опистоконтов. Это не означает, что грибная клетка превращается в животную: стенка и осмотрофия сохраняют её особенность.

Коротко

Клетки грибов и растений сходны как эукариотические клетки со стенкой и вакуолями, но различаются по ключевым пунктам. Грибная стенка построена преимущественно из хитина и глюканов, пластид нет, питание гетеротрофное осмотрофное, запасной углевод - гликоген, а важный мембранный стерол у многих видов - эргостерин. У растения стенка целлюлозная, есть пластиды, преобладает фотоавтотрофия, а запасается крахмал. Для задания этого достаточно дополнить гифами, септами и оговоркой о вариабельности биохимических признаков.