Budowa komórki eukariotycznej

cz. VI

Mitochondrium i jądro komórkowe

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.

Mitochondria nie występują u Procaryota, tam ich rolę pełnią

mezosomy.

1

2

3

4

5

6

7

8

1-mitochondrium, 2-przestrzeń perymitochondrialna, 3-błona zewnętrzna, 4-błona
wewnętrzna, 5-grzebienie mitochondrialne, 6-matriks, 7-mitochondrialny DNA,
8-rybosomy

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 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

Jądro komórkowe

• Jest to najbardziej charakterystyczny element komórki

eukariotycznej. U Procaryota odpowiednikiem jądra jest
nukleoid, który stanowi centralny obszar cytoplazmy
zawierający cząsteczkę DNA, nazywaną genoforem lub
chromosomem prokariotycznym.

• W większości komórkach występuje jedno jądro komórkowe,

ale są i takie, w których występuje więcej – wówczas mówi
się o komórczakach. Powstają one w dwojaki sposób:

- poprzez wielokrotne podziały jądra, którym nie towarzyszą

podziały cytoplazmy,

- na drodze zlewania się komórek jednojądrowych – powstają

wówczas syncytia (np. włókna mięśni szkieletowych).

Składniki chemiczne jądra

komórkowego

O T O C Z K A
J Ą D R O W A

L I P I D Y

O T O C Z K A
J Ą D R O W A
E N Z Y M Y
C H R O M A T Y N A

B I A Ł K A

Z A S A D Y
A Z O T O W E

D E O K S Y R Y B O Z A
R Y B O Z A

C U K R Y -
P E N T O Z Y

D N A , R N A

W O D A

S K Ł A D N I K I

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)

1

2

5

3

6

7

4

• 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.

JĄDERKO

PORY
JĄDROWE

KARIOLIMFA

OTOCZKA

JĄDROWA

POR
JĄDROWY

BŁONA

WEWNĘTRZNA

BŁONA

ZEWNĘTRZNA

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).

1

2

3

4

5

7

8

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).

JĄDRO
KOMÓRKOWE

1

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.

Rodzaje chromosomów – w

zależności od położenia

centromeru

• A - metacentryczny - to taki chromosom, w którym

centromer jest położony dokładnie w połowie długości
chromatyd.

• B - submetacentryczny chromosom, w którym

centromer położony jest w pobliżu środka chromosomu,
ale nie dokładnie w środku.

• C - akrocentryczny to taki chromosom, w którym

centromer położony jest blisko końca chromatyd.

• D - telocentryczny - jest to chromosom, w którym

centromer położony jest na końcu chromosomu dlatego
posiada tylko jedną parę ramion.

Chromosomy człowieka

• U człowieka we wszystkich komórkach (z wyjątkiem

komórek linii płciowej) występują 22 pary autosomów i 1
para chromosomów płciowych (u kobiet złożona z dwóch
chromosomów X, u mężczyzny z chromosomu X i
chromosomu Y).

X

Y

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

P R O G R A M D L A D A N E J

K O M Ó R K I

C Z Y O R G A N I Z M U

P R O G R A M D L A P O T O M S T W A

C E N T R A L A I N F O R M A C J I

G E N E T Y C Z N E J D L A

K O M Ó R K I L U B C A Ł E G O

O R G A N I Z M U Z A W I E R A J Ą C A :

Z A W I E R A S U B S T A N C J Ę

D Z I E D Z I C Z O N Ą W P O S T A C I

D N A W C H R O M O S O M A C H

R E P L I K A C J A

D N A

T R A N S K R Y P C J A

I N F O R M A C J I

K O M Ó R K O M

P O T O M N Y M D R O G Ą

P O D Z I A Ł U J Ą D R A

K O M Ó R K O W E G O

D O C Y T O P L A Z M Y

W B I O S Y N T E Z I E

B I A Ł E K

P R Z E K A Z Y W A N I E

I N F O R M A C J I :

J E S T R E G U L A T O R E M

F U N K C J I K O M Ó R K I

R O L A

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

• Rozmus M., Drewniak M., Kornaś A. 1997. Botanika

ogólna, Wydawnictwo Naukowe WSP, Kraków