lab 3 Budowa komorki eukariotycznej

2011-09-27

Ćwiczenie 3

Budowa komórek Eucaryota

struktura

Komórka prokariotyczna

Komórka eukariotyczna

roślinna

Komórka eukariotyczna

zwierzęca

Jądro kom.

-/nukleoid

Błona kom.

Ściana kom.

cytoplazma

chloroplasty

-/chromatofory

Retikulum

endoplazmatyczne

wakuole

-/wodniczki

rybosomy

Aparat Golgiego

lizosomy

miotchondium

-/mezosom

Wici, rzęski

+/wiele

+/rzadko

Komórka prokariotyczna

Komórka eukariotyczna

Prosta struktura aparatu jądrowego w formie
nukleoidu/genoforu nie otoczonego błoną;

Występuje jądro otoczone podwójną błoną,
zawierające (zwykle liczne) chromosomy;

Struktura chromosomu- kolista (mogą
dodatkowo występować plazmidy o DNA
liniowym, kolistym) jest stosunkowo prosta, DNA
związane z białkami histonopodbnymi;

Struktura chromosomu złożona ; DNA związane z
białkami histonowymi (nukleosomy);

Organizmy haploidalne, mejoza i mitoza nie
występują;

Organizmy diploidalne; podział komórki wymaga
mitozy i mejozy;

Ściana komórkowa występuje u większości
przedstawicieli; u większości bakterii zawiera
mureinę; u archeonów występuje pseudomureina;
dodatkowo zbudowana z polisacharydów, białek i
glikoproteidów;

Ściana komórkowa jeśli występuje zawiera
składniki strukturalne w postaci celulozy lub
chityny, nigdy nie zawiera mureiny;

Nie występują mitochondria , plastydy, siateczka
endoplazmatyczna, aparat Golgiego, brak
lizosomów; natomiast są kolejno: mezosomy,
chromatofory;

Występują mitochondria, u organizmów
fotosyntetyzujacych także chloroplasty, Obecność
gładkiej i szorstkiej siateczki endoplazmatycznej,
obecność aparatu Golgiego; obecne lizosomy;

Komórki zawierają rybosomy 70S;

Dwa typy rybosomów: 70S (organellowe ) i 80S
(cytoplazmatyczne);

U bakterii ruchliwych najczęściej występują
rzęski o budowie odmiennej niż u eukariotów;

Mogą występować wici o złożonej strukturze;

Jadro komórkowe



Jest to najbardziej charakterystyczny element komórki
eukariotycznej;



W większości komórkach występuje jedno jądro komórkowe, ale są
i takie, w których występuje więcej – wówczas mówi się o
komórczakach;



Składniki chemiczne jadra komórkowego:

OTOCZKA

JĄDROWA

LIPIDY

OTOCZKA

JĄDROWA

ENZYMY

CHROMATYNA

BIAŁKA

ZASADY

AZOTOWE

DEOKSYRYBOZA

RYBOZA

CUKRY -

PENTOZY

DNA, RNA

WODA

SKŁADNIKI

Jądro komórkowe



Składa się z otoczki jądrowej (1),
kariolimfy (4), chromatyny (6) oraz
jąderka (3). Otoczka jądrowa składa
się z dwóch błon plazmatycznych. Jest
„poprzebijana” otworami – porami
jądrowymi (2), dzięki którym
możliwa jest wymiana substancji
pomiędzy jądrem a cytoplazmą.
Zewnętrzna błona jądrowa przechodzi
w błony siateczki śródplazmatycznej
szorstkiej (5) pokrytej rybosomami
(7). Wnętrze jądra wypełnia kariolimfa
– sok jądrowy. Tworzy ona płynne
środowisko, w którym zanurzona jest
chromatyna (6)

Jąderko



Jąderko stanowi nieobłoniony twór, zbudowany z RNA i białek. W jąderku
powstają podjednostki rybosomów;



Kariolimfa wypełnia przestrzenie miedzy strukturami jądra, jest silnie
uwodniona, a jej podstawowym składnikiem są białka, a wśród nich szereg
enzymów związanych z funkcjami jądra;

2011-09-27

Organizacja materiału genetycznego



Badania przy użyciu mikroskopu
elektronowego wykazały, że nici
chromatynowe zbudowane są z kwasu
deoksyrybonukleinowego – DNA (1)
„nawiniętego” na specjalne białka
histonowe (2). Połączenie 8 cząsteczek
histonów tworzy rdzeń, na który nawija się
odcinek DNA. W ten sposób powstaje
nukleosom (8) czyli podstawowa jednostka
fibryli chromatynowej (3). Następnie każda
fibryla zwija się ciasno tworząc solenoid (4),
czyli nić chromatynową. Długa i cienka nić
tworzy pofałdowane pętle ułożone jedna
przy drugiej, czyli domeny (5). Poprzez
spiralizację chromatyny powstają
chromosomy (7).

Postacie chromatyny



Chromatyna przechodzi zmiany strukturalne podczas cyklu
życiowego komórki;



Najwyższy stopień kondensacji chromatyny występuje w
chromosomach pojawiających się podczas podziału jądra;



W jądrze interfazowym (nie dzielącym się lub miedzy
podziałami) w zależności od stopnia kondensacji wyróżnia się
chromatynę luźną, aktywną w procesie syntezy RNA
(transkrypcji) – euchromatynę (1), oraz chromatynę
skondensowaną, zbitą, nieaktywną transkrypcyjnie –
heterochromatynę (2).

Budowa chromosomu



Pojedynczy chromosom składa się z
ramion rozdzielonych przewężeniem
pierwotnym (centromerem) – jest to
odcinek pozbawiony DNA, zawiadujący
ruchem chromosomu. W niektórych
chromosomach występuje także
przewężenie wtórne (określane jako
region jąderkotwórczy). Dystalny
fragment chromosomu poza
przewężeniem wtórnym to tzw. trabant
(satelita). Widoczny jest także podział
podłużny chromosomu na dwie połówki –
chromatydy.

Procesy zachodzące w jądrze

komórkowym



Replikacja DNA – podwojenie DNA, tuż przed podziałem
komórki;



Transkrypcja – przepisanie informacji genetycznej z DNA
na RNA;



Procesy potranskrypcyjne związane z dojrzewaniem RNA;

Rola jądra komórkowego

PROGRAM DLA DANEJ

KOMÓRKI

CZY ORGANIZMU

PROGRAM DLA POTOMSTWA

CENTRALA INFORMACJI

GENETYCZNEJ DLA

KOMÓRKI LUB CAŁEGO

ORGANIZMU ZAWIERAJĄCA:

ZAWIERA SUBSTANCJĘ

DZIEDZICZONĄ W POSTACI

DNA W CHROMOSOMACH

REPLIKACJA

DNA

TRANSKRYPCJA

INFORMACJI

KOMÓRKOM

POTOMNYM DROGĄ

PODZIAŁU JĄDRA

KOMÓRKOWEGO

DO CYTOPLAZMY

W BIOSYNTEZIE

BIAŁEK

PRZEKAZYWANIE

INFORMACJI:

JEST REGULATOREM

FUNKCJI KOMÓRKI

ROLA

Mitochondria



Są to organella występujące u wszystkich Eucaryota (z wyjątkiem
erytrocytów ssaków);



Zalicza się je do struktur błoniastych – otoczone są podwójną błoną
lipidowo – białkową. Błona zewnętrzna jest gładka i dość łatwo
przepuszczalna, natomiast wewnętrzna jest trudno przepuszczalna i
tworzy do wnętrza mitochondrium głębokie, prostopadłe wpuklenia,
inaczej grzebienie;



Pomiędzy błonami znajduje się niewielka strefa, którą nazywa się
przestrzenią perymitochondrialną;



Wnętrze mitochondium wypełnia jednorodna macierz, w której
znajdują się cząstki mitochondrialnego DNA, RNA, enzymy,
rybosomy;

2011-09-27

Budowa mitochondrium

Mitochondria



Są organellami półautonomicznymi, zawierającymi własny,

mitochondrialny DNA w formie podwójnej helisy nie związanej z

białkami, przypominającej nukleoid prokariotyczny. Nukleoid ten

znajduje się w macierzy mitochondrialnej, w której zawarte są
rybosomy typu 70 S oraz enzymy. Informacja genetyczna zawarta w

mitochondrialnym DNA pozwala jednak na syntezę tylko niewielkiej

części białek znajdujących się w mitochondriach;



Podobieństwo mitochondriów do komórek prokariotycznych

(nukleoid, rybosomy 70S, podwójna błona jak u bakterii

gramujemnych) stanowi podstawę hipotezy o pochodzeniu tych

organelli od jednokomórkowych organizmów prokariotycznych, które

w zamierzchłych ewolucyjnie czasach wniknęły jako symbionty do

komórek eukariotycznych i na tyle uzależniły się od swego partnera, że

utraciły zdolność do samodzielnego życia i stały się jego integralnym

składnikiem;

Mitochondria



Mitochondria są zazwyczaj pod względem kształtu i wymiaru podobne do
bakterii, aczkolwiek ich właściwości mogą się różnić w zależności od tylu
komórki. Są niezwykle ruchliwymi organellami, stale zmieniają kształt i
położenie. Występują w dużej ilości i mogą tworzyć długie łańcuchy
związane z mikrotubulami cytoszkieletu. W niektórych komórkach
komórkach pozostają jednak nieruchome, np. w komórce mięśnia
sercowego mitochondria przylegają do aparatu kurczliwego, natomiast w
plemniku ciasno oplatają ruchomą witkę.

MITOCHONDRIA

Mitochondria – fabryki energii

Mitochondria dostarczają energii użytecznej biologicznie w postaci ATP.

ATP

(adenozynotrifosforan) nazywany jest uniwersalnym akumulatorem i

przenośnikiem energii, głównym jego źródłem jest proces

oddychania

wewnątrzkomórkowego

, polegającego na utlenianiu związków

organicznych w następującej kolejności: węglowodany, tłuszcze i białka.
Najwydatniejsze - tlenowe etapy tego procesu zachodzą właśnie w
mitochondriach

ATP

Siateczka śródplazmatyczna (ER)



ER (endoplasmic reticulum) jest najlepiej rozwiniętym
systemem błonowym w komórce eukariotycznej. Struktura ta
jest bardzo powszechna u Eucaryota (z wyjątkiem erytrocytów
ssaków). W komórkach Procaryota ER nie występuje;



Stanowi układ spłaszczonych błon, tworzących kanaliki,
cysterny i pęcherzyki. Ma połączenie z błoną jądrową i błoną
cytoplazmatyczną.

Retikulum endoplazmatyczne - rodzaje

Z uwagi na charakter błon ER wyróżnia się:



Siateczkę śródplazmatyczną gładką – retikulum
endoplazmatyczne agranularne, w skrócie SER. Na jej błonach
nie występują rybosomy;



Siateczkę śródplazmatyczną szorstką – retikulum
endoplazmatyczne granularne, w skrócie RER. Na błonach tej
siateczki występują ziarnistości. Są to przytwierdzone do
powierzchni błony liczne rybosomy.

2011-09-27

ER gładkie (agranularne)



Na powierzchni zewnętrznych błon nie występują rybosomy. Jej
główną funkcją jest synteza lipidów. SER jest szczególnie
rozwinięta w komórkach specjalizujących się w syntezie
niebiałkowych składników organicznych.

BŁONY ER

ER szorstkie (granularne)



Na zewnętrznych powierzchniach błon ER zlokalizowane są
rybosomy. Jej główną funkcją jest synteza białek
przeznaczonych na „eksport”, stąd też licznie występuje m.in. w:



komórkach nabłonka gruczołowego trzustki (wydzielają enzymy
trawienne);



neuronach bez- i kręgowców (o dużej ilości białek
przenośnikowych);



komórkach kościotwórczych (wydzielają enzymy pomagające
przy rekonstrukcji i przebudowie kości);

RYBOSOMY

Aparat Golgiego



Jest to system błon złożony z płaskich cystern, rurek i
pęcherzyków, blisko związany z siateczką śródplazmatyczną,
stanowiący jakby jej przedłużenie pod względem pochodzenia i
funkcji;



Strukturą podstawową aparatu Golgiego jest diktiosom – stos
płaskich woreczków (

cystern - 1

). Na brzegach cystern tworzą się

liczne rozdęcia, które odłączają się następnie w postaci kulistych

pęcherzyków – 2

DIKTIOSOM

Aparat Golgiego nie występuje u Procayrota.
Najlepiej rozwinięty jest natomiast w komórkach wydzielniczych

Funkcje Aparatu Golgiego



Modyfikacja i sortowanie białek, zwłaszcza przyłączanie do
nich reszt cukrowych;



Synteza niektórych cukrów;



udział w procesach wydzielniczych komórki;



transport wydzielin w kierunku błony komórkowej;

Lizosomy



Są to otoczone pojedynczą błoną biologiczną pęcherzyki,
powszechne tylko u Eucaryota;



Zawierają enzymy hydrolityczne, które prowadzą kontrolowane
wewnątrzkomórkowe trawienie zarówno materiału
zewnątrzkomórkowego jak i zużytych organelli;



Enzymy te są optymalnie aktywne w środowisku kwaśnym
utrzymywanym w lizosomach, dzięki czemu nawet gdyby nastąpił
jakiś przeciek, zależność enzymów od dużego zakwaszenia chroni
zawartość komórki przed strawieniem;

ENZYMY HYDROLITYCZNE

Plastydy



Organelle otoczone podwójną
błoną plazmatyczną,
występujące tylko u roślin oraz
protistów roślinopodobnych;



Plastydy rozwijają się z
proplastydów – jednego rodzaju
struktur wyjściowych, a niekiedy
mogą się przekształcać z jednego
rodzaju w inny;



Protoplastydy posiadają słabo
wykształconą lub
niewykształconą strukturę
wewnętrzną. Występują w
komórkach embrionalnych i
merystematycznych;

2011-09-27

Plastydy dzielimy na:



Bezbarwne, wytwarzane bez udziału światła, aktywne podczas procesów metabolicznych:

- leukoplasty, których główną funkcją jest przechowywanie materiałów zapasowych,

do których zaliczają się:

* lipidoplasty, olejoplasty, elajoplasty (magazynujące tłuszcze)
* amyloplasty (magazynujące węglowodany – w postaci ziaren skrobi,
uczestniczące w zjawisku geotropizmu statolity)
* proteoplasty, proteinoplasty (magazynujące białka – w postaci ziaren
aleuronowych)
- etioplasty, powstają z proplastów w etiolacji zawieraja protochlorofil



Barwne wytwarzane z udziałem światła:

- aktywne w procesie fotosyntezy i innych procesach metabolicznych:
* chloroplasty oraz inne różnobarwne aktywne chromatofory, występujące w
niektórych glonach, mające za zadanie produkowanie glukozy z wykorzystaniem energii
świetlnej (fotosynteza)
- nieaktywne podczas fotosyntezy i innych procesów metabolicznych
* chromoplasty – zawierające barwnik czerwony karoten lub żółty ksantofil, czyli
barwniki nadające barwę kwiatom, owocom, a czasem również korzeniom (np. marchwi);

Nie wszystkie komórki bez jądra komórkowego to
komórki prokariotyczne -> erytrocyty tracą jądro
podczas dojrzewania, przez co NIE STAJĄ SIĘ
komórkami prokariotycznymi.