Cytologia

• Dyscyplina samodzielna od XIX w.

• Hooke, 1665 - wprowadził termin komórka opisując teksturę korka

• Grew - badał komórki roślinne opisując jamki, pęcherzyki otoczone ścianą celulozową

• Leeuwenhoek , 1674 - odkrył komórki nieosłonięte błoną, a w nich różne struktury

Teoria komórkowa - Schleiden 1838, Schwann 1839

-Wszystkie istoty żywe budowane są z komórek i ich wytworów

-Każda komórka powstaje i innej komórki przez jej podział

- Wszystkie komórki charakteryzuje podobieństw składu chemicznego i aktywności enzymatycznej

-Organizm jest wynikiem aktywności i współdziałania komórek

Rozwój biologii komórkowej zadecydowały:

-zastosowanie mikroskopu elektronowego techniki badania ugięcia promieni Roentgena

- Współdziałania i zazębienie się nauk biologicznych i innymi dziedzinami wiedzy (genetyka, fizjologia, biochemia)

Komórki- miniaturowe laboratorium

- Metabolizm - suma wszystkich przemian chemicznych jakie zachodzą w komórce

-Katabolizm procesy prowadzące do rozkładu substancji, reakcje egzoergiczne tj , wyzwalające energię.

-Anabolizm procesy, w których syntetyzowane są nowe związki chemiczne, reakcje endoergiczne tj, pochłaniające energie.

Enzymy

- enzymy katalizatory biologiczne przyspieszające reakcje chemiczne zachodzące w komórce. Białka posiadające jedno lub więcej miejsc adsorpcji (grup czynnych) w cząstce, doktorach przyłączony jest substrat.

-Substrat substancja na której działa enzym.

- Produkt efekt przekształcania substratu.

Podział enzymów

W zależności od prowadzącej reakcji

1. Oksydoreduktazy ( reakcja oksydoredukcyjne)

2. Transferazy (przenoszenie grup)

3. Hydrolazy (rekacje hydrolistyczne)

4. Liazy (dołączanie lub usuwanie grup)

5. Izomerazy ( Kataliza izomeryzacji)

6. Ligazy i syntetazy ( kondensacja dwóch cząsteczek przed hydrolizę wiązania fostoranowego)

Aktywność enzymów

Aktywność enzymu zależy od częstości zderzeń między cząsteczkami enzymu i substratu.

Czynniki wpływają cena aktywność enzymu:

1. pH ( dla każdego enzymu optymalne)

2. Temperatura ( dla organizmów stałocieplnych optymalna jest norma temperatury ciała >56- inaktywacja)

3. Względne stężenie enzymu u substratu

W zależności od specyficzności względem substratu:

1. Absolutna- enzym działa tylko na jeden substrat

2. Stereochemiczna- działanie zależne od konformacji stereochemicznej substratu

3. Względne enzym oddziałuje z wieloma związkami danego typu

Komórka

• Prokaryota Eukarota (pozostałe)

• 1. Bakterie

• 2. Sinice

Żywe organelle

• 1. CYTOPLAZMA 1. Cytoplazma

• 2. Robosomy 2. Rybosomy

• 3. Membrany fotosentyzujące 3. Plastydy ( obecne lub nie)

• ( organizmy auto czy heterotroficzne) 4. Mitochondria

• 4. Mezosomy 5. Retikulum endoplazma tyczne

• 6. Struktury Golgiego

• 7. Lizosomy, sfero somy

• 8. Wici,rzęski obecnelubnie

• 9. Jądro komórkowe

Komórka

• Martwe organelle

• 1. Substancje zapasowe ,sok wakuolarny

• 2. Wydzieliny

• 3. Wydaliny

Komórka

• Różnice między komórka roślinną i zwierzęcą

• Komórka roślinna

Komórka zwierzęca

• 1. Ścianka komórkowa

Błona komórkowa, Zawisty ściany

• 2. Plastydy

2. lizosomy

• 3. Większe wakuole

• 4. Sfero somy

Komórka prokariotyczna

(Wirusy, bakterie, sinice)

Brak błony jądrowej

Substancja jądrowa zmieszana zresztą cytoplazmy lub zostaje z nią w bezpośrednim kontakcie

Komórka otoczona ścianą komórkową, zawierającą cząsteczki białka, polisacharydów, lipidów

Błona komórkowa ( struktura lipopreteinowa)

Cytoplazma

Rybosomy (RNA + białka: miejsce syntezy białek) Membrany fotosyntetyzujące

Nukleoid- obszar nie oddzieloną błoną jądrową, w których obecny jest chromosom bakteryjny w postaci pojedynczych cząsteczek kwasu dezoksyrybonukleinowego

Kształt komórki

• Zmienny- ameby, leukocyty

• Typowy wielościany mniej lub bardziej ustalony

• Specyficzny - plemniki, rzęski , erytrocyty komórki nabłonkowe, komórki nerwowe itd.

Kształt komórki zależy od:

• Adaptacji czynnościowej komórek

• Napięcia powierzchniowego

• Lepkości protoplazmy

• Mechanicznego oddziaływania sąsiednich komórek

Stopnia sztywności błony komórkowej

Wielkość komórek

• Wielkość kilka µm

• Najmniejsze ok. 4µm

• Jaja ptaków- kilka, kilkadziesiąt cm

Jądro komórkowe

• Brown 1831 (pręciki trzykrostki)

• Występuje w komórkach grzybów, roślin i zwierząt. Wielkości i ilości jąder w komórce jest cechą gatunkową

• Erytrocydy ssaków oraz dojrzale człony rurek sitowych nie posiadają jąder ( komórki bezjądrzaste)

Struktura jądra komórkowego

Otoczka- podwójna błona ( wewnętrzna gładka, zewnętrzna przechodzi w błony RE granularnego) poprzecinana porami

Kariolimfa (sok jądrowy)- koloid białkowy ,płynne środowisko. w których zanużone są: chromatynai jąderko

Chromatyna - interfaza postać materiału genetycznego

1. Chromo centry czyli gatunki chromatydy

2. Chromo nemy czyli nici chromatydy

3. Fibryle chromatynowe= chromo centry+ chromo nemy

Jąderko- jedno lub kilka, nieobłonone, zawiera RNA i białka (polimeraza RNA)

Budowa fibryli

• DNA- ilość stała dla gatunku

• Histony- zasadowe białka proste ( arginina, lizyna)

• Białka niehistonowe - cząsteczki o różnym odczynie pH, rola regulatorowa i stabilizująca w chromosomach

• RNA( z wyjątkiem RNA organelli autonomicznych)

Stadia rozwojowe ściany komórkowej:

• Blaszka środkowa-pektyny

• Ściana pierwotna

a)Składniki konstrukcji- polisacharydy lub ich pochodne tworzące mikrofibryle

-u roślin - celuloza

-grzybów z wyjątkiem glonowców- chityna

- u bakterii i sinic-kwasy: pimelinowy i muraminowy

b) składniki podłoża wypełnione konstrukcja, matrix

- pektyny

-hemicelulozy

-białka

Ściana wtórna powstaje powstaję prze chemiczne i fizyczne zmiany ścian pierwotnych

Sposoby zmiany ściany pierwotnej

1. Inkrustacja- odkładanie się związków chemicznych wewnątrz istniejącej ściany. Między elementy szkieletowe

- lignina (drzewnik)-proces drewnienia ( lignifikacja)

-węglan wapnia, krzemionka-mineralizacja

2. Adkrustacja- odkładanie związków na zewnętrzną powierzchnie ściany pierwotnej

A) polisacharydy

-Śluz

-Dumy

B) tłuszczowce

-Kutyna- proces kutynizacja

-Suberyna proces suberynizacja

-Sporopolenina- proces sporopolenizacja

Budowa błony komórkowej

1. Lipidy

1. Fosfolipidy-cząsteczki mają charakter amfipatyczny ( jeden koniec rozpuszcza się w wodzie drugi w tłuszczach)

2. Sterole- u zwierząt cholesterol

3. Glikolipidy- zawierają polarne grupy węglowodanowe

4. Sfingolipidy- zamiast glicerolu sfingozyna

5. Cerebrozydy- zawierają zarówno węglowodany jak i sfingozynę

2. Białka- klasyfikacja oparta na stopień zawiązania z lipidami

• A) Białka integralne- trudno usuwalne z błony, zawierają część hydrofilową hydrofobową często wystaje z błony

• B) białka powierzchniowe usuwane z błony

-hydrofilowe ( liofobowe) zbudowane głównie a aminokwasów kwaśnych np. kwas glutaminowy

- hydrofobowe (lipofilne) aminokwasy, których łańcuchy boczne mogą tworzyć nietrwałe wiązania z łańcuchami węglowodorowymi kwasów tłuszczowych

Struktura błony komórkowej

1. Półpłynny, podwójny zrąb utworzony przez dwie warstwy lipidów

Główki- hydrofilowe, na zewnątrz

Ogonki- hydrofobowe, do wnętrza

2. Mozaikowo rozmieszczone w zrębie i na powierzchni białka

Cytoplazma

• Cytoplazma - półpłynna, galaretowata substancja o niejednolitej strukturze

1. Faza rozpraszająca - woda 60-90%

2. Faza rozproszona

- białko 50%

- tłuszcze 12-25%

- węglowodany 15-20%

- nukleoproteidy 5%

- aminokwasy

- sole mineralne: Ca, Mg, K, Na, P itp.

- mikrotubule, mikrofilamenty

Mikrotubule (mikrorureczki)- Sr 25 µm - luźno rozmieszczone w cytoplazmie, odpowiadają za przemieszczenia i ruch cytoplazmy, wchodzą w skład wrzeciona kariokinetycznego, rzęsek, wici, centrioli

Mikrofilamenty (mikrowłokienka)

1. O śr 10-12 µm, keratynowe w nabłonkach pełnią funkcję podporową

2. O śr 4-8 µm, odpowiedzialne za ruchy i zmianę kształtu komórek, we włóknach mięśniowych aktynowe i miozynowe, w innych komórkach aktynowe

Mitochondrium

Morfologia mitochondriów różni się w zależności od rodzaju komórki, ale jest mniej więcej stała w komórkach podobnego typu

1. Kształt - zasadniczo podłużny lub kulisty czasami pałeczka lub pęcherzyk

2. Wielkość - zmienna, szerokość stosunkowo stała ok. 0,5m, długość największa 7 m - zależna od stanu fizjologicznego komórki, ciśnienia i pH

3. Rozmieszczenie- w obrębie cytoplazmy równomierne chociaż mogą się skupiać wokół jądra lub w cytoplazmie obwodowej ( patologia)

4. Liczebność- waha się w zależności od typu komórki i jej stanu czynnościowego

Budowa mitochondrium

1. Błona zewnętrzna - gładka

2. Błona wewnętrzna - tworzy poprzeczne wpuklenia - grzebienie mitochondrium

1. Płytkowate - mitochondria grzebieniaste

2. Rurkowate - mitochondria rurkowate

3. Przestrzeń pery mitochondrialna - strefa między błonami

4. Matrix mitochondrialna - koloid w skład, którego wchodzą enzymy cyklu Krebsa, β-oksydacji

5. Genofor mitochondrialny - mitDNA

6. Rybosomy

Aparaty Golgiego

Aparaty Golgiego (1881) - zespół pęcherzyków, ułożonych jeden na drugim, otoczonych błoną białkowo- lipidową

1. Spłaszczone cysterny

2. Zgrupowania gęstych pęcherzyków ściśle związanych z cysternami

3. Duże jasne wakuole na brzegach układu

4. Czasem elementy pęcherzykowe połączone z RE

U bezkręgowców i glonów pojedynczy dictiosom ( spłaszczony pęcherzyk). U wyższych organizmów - 4-8 spłaszczonych woreczków ułożonych w stos, wokół pęcherzyki i kanaliki

• Lokalizacja, wielkość aparatu Golgiego - różne w zależności o typu komórek i stanu fizjologicznego komórki

Wodniczka

• Przestrzeń ograniczona tonoplastem i wypełniona sokiem wakuolarnym, martwy składnik komórki ( błona wodniczki zaliczana do protoplastu)

Składniki wodniczki

• Nieorganiczne

- woda 90%

- K, Na, Ca, Mg, Zn, Cl, SO, PO i inne

- związki wytrącone z roztworu ( rafidy i druzy )

• Organiczne

-aminokwasy, białka, rozpuszczalne kwasy organiczne

- cukry rzadko tłuszcze

- metabolity wtórne

a) glikozydy (antocyjany, flawony)

b) alkaloidy (nikotyna, chinina, morfina, strychnina, kofeina, kokaina, skopolamina

c) garbniki - pochodne cukrów i polifenoli

Retikulum endoplazma tyczne

• Zespół tuneli kanalików połączonych ze sobą, ograniczonych błoną lipidowo - białkową

• Podział:

1. Szorstkie

2. Gładkie

Plastydy, chromo-, chloro-, leukoplasty, chromatofory

• Chloroplasty

1. Kształt, wielkość i rozmieszczenie różne w zależności od komórki i gatunku rośliny, stosunkowo stałe w obrębie danej tkanki

- maczugowaty

- kulisty

- jajowaty

- dyskowaty

b) liczba - u poszczególnych gatunków stosunkowo stała 20-40 w komórkach roślin wyższych

c) rozmiary - wielkość stała dla danego typu komórek, różnice rozmiarów uwarunkowane są płcią i podłożem genetycznym

- chloroplasty komórek poliploidalnych są większe niż komórek diploidalnych

- większe u roślin, które wyrosły w miejscach zacienionych niż u roślin z miejsc nasłonecznionych

d) rozmieszczenie w komórce

- równomiernie w cytoplazmie

- grupują się w pobliżu jądra lub ścian komórkowych

e) gęstość - większa niż gęstość cytoplazmy

Skład chemiczny

• Białka ( 30-55% suchej masy)

• Lipidy (20-30%- sterole, woski, fosfatydy, tłuszcze właściwe)

• Cukrowce ( zmienny % suchej masy)

• Chlorofil ( 9% w tym chlorofil a i b)

• Karotenoidy (4.5%)

• Kwasy nukleinowe (RNA 2-3% i DNA 0.01-0.02%)

Budowa chloroplastu

• Podwójna błona lipoproteinowa

- zewnętrzna gładka

- wewnętrzna - system równoległych wpukleń

• Tylakoidy - spłaszczone woreczki poukładane w grana ( grana struktury cylindryczne powstałe przez ułożenie jednej na drugiej cystern o podwójnych błonach - tylakoidów połączonych systemem lamelli)

• Stroma - koloid, macierz, w niej zanurzone są grana i łączące je błony integralne

Rybosomy

• Robinson, 1953 ( komórka korzenia fasoli, komórki zwierzęce)

Każdy zbudowany z dwóch podjednostek- większej i mniejszej

Skład chemiczny:

1. Rybosomy RNA

2. Białka zasadowe - strukturalne

3. Białka kwaśne - enzymatyczne

---