Budowa komórki eukariotycznej
cz. III
Budowa komórki eukariotycznej
cz. III
Komórki wykształciły różne strategie segregowania i
organizowania swoich reakcji chemicznych. Jedną z nich
jest agregacja różnych enzymów w kompleksy białkowe.
Drugą strategią najsilniej rozwiniętą w komórkach
eukariotycznych
polega
na
zamknięciu
różnych
procesów i prowadzących je białek w różnych
przedziałach ograniczonych błoną. Jak omówiono w
części II, błony komórkowe stwarzają selektywne
przepuszczalne bariery, pozwalające – w przypadku
większości cząsteczek – na kontrolowanie ich transportu
zachodzącego przez te błony.
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
(plazmolemmą),
ale
w
przeciwieństwie do błony komórkowej, błony siateczki
nie są spolaryzowane.
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.
Często wyróżnia się także ER sarkoplazmatyczne, które
występuje w komórkach mięśni i gromadzi jony wapnia
niezbędne do skurczu.
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
RER
SER
JĄDRO
KOMÓRKOWE
RYBOSOMY
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. Przykładami mogą być:
komórki śluzowe żołądka i jelita cienkiego.
BŁONY ER
Funkcje ER
• Zwiększa powierzchnię wewnętrzną komórki,
• dzieli cytoplazmę na sektory, umożliwiając jednoczesne
przeprowadzanie różnych, często wzajemnie się
wykluczających procesów, np. syntezy i rozpadu,
• tworzy wewnętrzne kanały łączności pomiędzy różnymi
strukturami w komórce,
• syntetyzuje białka (RER) i lipidy (SER),
• przeprowadza detoksykację trucizn i leków (głównie w
komórkach wątroby).
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.
1
2
1
1
2
3
1-PĘCHERZYKI TRANSPORTUJĄCE
2-ŚWIATŁO CYSTERNY
3-CYSTERNY (PŁASKIE PĘCHERZYKI)
Każdy stos Golgiego ma dwie strony: wejściową – czyli cis i
wyjściową,
czyli trans. Strona cis jest zorientowana ku ER, natomiast strona
trans –
ku błonie komórkowej. Najbardziej zewnętrzna cysterna każdej strony
jest częścią sieci powiązanych miedzy sobą błonowych rurek i
pęcherzyków.
CIS
TRANS
• Rozpuszczalne białka
wchodzą do sieci cis
Golgiego poprzez
pęcherzyki
transportujące (1)
pochodzące z ER. Białka
wędrują poprzez cysterny
(2), poprzez pęcherzyki
transportujące, które
odrywają się od jednej
cysterny i łączą poprzez
fuzję z następną. Białka
opuszczają sieć trans
Golgiego w pęcherzykach
transportujących,
kierowanych albo do
powierzchni komórki,
albo do innych
przedziałów.
RER
SER
CIS
TRANS
1
1
2
1
BŁONA KOMÓRKOWA
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
Sferosomy
Są drobnymi (od 0,5 do 1 μm), kulistymi organellami
charakterystycznymi dla komórek roślinnych. Wiele
danych wskazuje, że są one odpowiednikami lizosomów
komórek zwierzęcych. Zawierają lipidy oraz liczne
enzymy hydrolityczne. Ich główną funkcją jest:
• trawienie wewnątrzkomórkowe,
• synteza tłuszczów,
• gromadzenie tłuszczów zapasowych.
Mikrociałka
Są to bardzo małe oragnelle, dla których charakterystyczna
jest
obecność
dużych
ilości
katalazy,
enzymu
rozkładającego nadtlenek wodoru na wodę i tlen.
Peroksysomy
– pęcherzyki występujące w komórkach
roślinnych
i
zwierzęcych
przeprowadzają
reakcje
utleniania z wykorzystaniem tlenu cząsteczkowego.
Procesom tym zwykle towarzyszy wydzielanie się
toksycznego nadtlenku wodoru, który jest rozkładany
przez katalazę do produktów nieszkodliwych. U
człowieka, w komórkach wątroby struktury te uczestniczą
m.in. w neutralizowaniu etanolu.
Mikrociałka
Glioksysomy
– druga grupa mikrociałek, występująca
wyłącznie w komórkach roślin wyższych i to w tkankach
magazynujących tłuszcze (np. w nasionach oleistych).
Zawierają enzymy rozkładające kwasy tłuszczowe i
przekształcające produkty ich rozpadu w węglowodany.
Uczestniczą zatem w uruchamianiu rezerw tłuszczowych
i przekształcaniu ich w cukry, co ma miejsce w czasie
kiełkowania nasion.
GERL
W niektórych komórkach eukariotycznych stwierdzono
obecność
powtarzalnego
kompleksu
błoniastego,
będącego jakby połączeniem aparatu Golgiego,
retikulum endoplazmatycznego i lizosomów. Ponieważ
kompleks ten wykazywał pewne odrębne właściwości
biochemiczne nadano mu nazwę GERL (Golgi
Endoplsmatic Reticulum Lysosom system).
Literatura:
• Lewiński W., Walkiewicz J., 2000. Biologia 1. Operon,
Rumia
• Alberts B. i in., 1999. Podstawy biologii komórki. PWN,
Warszawa
• Szweykowska A., Szweykowski J. 2004. Botanika.
Morfologia, PWN, Warszawa