Wodniczki (wakuole)

To pęcherzyki zbudowane z błony elementarnej, są wypełnione płynem, organelle charakterystyczne dla komórki eukariotycznej. Spełniają funkcje pokarmowe oraz magazynujące, bierze udział w pobieraniu cząstek pokarmowych oraz wraz z lizosomami w ich trawieniu. W komórce zwierzęcej też występują wodniczki, ale są malutkie i jest ich 2 – 3, natomiast w komórce roślinnej jest jedna, ale o dużych rozmiarach. Błona, która otacza wodniczkę nazywa się tonoplastem. Wewnątrz wodniczki główną substancją jest woda – ok. 90%, 10% to sole mineralne, z których największą ilość stanowią nierozpuszczalne kryształki szczawianu wapnia, przyjmują różną postać, charakteryzują się zmiennym wyglądem, są pomocne w identyfikacji roślin. W wodniczce występują także substancje zapasowe roślin, barwniki, produkty przemiany materii, substancje trujące dla roślinożerców. W komórkach zbóż, szczególnie tych dojrzewających, które charakteryzują się pewną zawartością wody, wodniczki po brzegi wypełnione są ziarnami aleuronowymi (funkcjonalnie wywodzących się z proteinoplastów), wodniczka zawiera bardzo duże ilości białka (glutenu).

Inne składniki soku wakuolarnego:

• Cukry

• Aminokwasy

• Białka enzymatyczne mające różny charakter

• Kwasy organiczne (kwas jabłkowy, cytrynowy, winowy)

• Antociany (związki nadające barwę roślinom, najczęściej czerwony, fioletowy, niebieski) oraz flawonoidy (żółty) – wabią owady, zabezpieczają roślinę przed nadmiernym promieniowaniem UV

• Garbniki – związki organiczne, których cechą charakterystyczną jest zdolność do koagulacji białek, czyli związki te mają w pewnym sensie działania konserwujące

• Alkaloidy – ich cechą charakterystyczną jest złożoność budowy pod względem chemicznym, obecność atomu azotu, wysoka toksyczność przy małych stężeniach związku. Należą do nich: nikotyna, kofeina, morfina, chinina; ich cechą wspólną jest to, że działają one pobudzająco lub hamująco na OUN

• Wydaliny komórkowe

Podstawowe funkcje wakuoli:

1. Magazynowanie

2. Przechowywanie

3. Utrzymywanie turgoru komórkowego, czyli jędrności komórki

Ściana komórkowa

Jest najbardziej zewnętrzną otoczką komórki roślinnej. Jest to martwy składnik komórki zwany inaczej otoczką komórki, posiada funkcję ochronną i szkieletową.

Ściana komórkowa występuje także w komórkach:

• Grzybów – zbudowana z chityny

• Bakterii – zbudowana z mureiny

• Roślin – zbudowana z celulozy i jej modyfikacji (najczęściej pochodne zwane hemicelulozą, pektyny)

Ściana komórkowa dzieli się na warstwy:

Ściana wtórna powstała w wyniku adkrustacji

Blaszka środkowa

Ściana pierwotna

Ściana wtórna powstała w wyniku inkrustacji

Blaszka środkowa jest charakterystyczna dla komórek rosnących, wchodzi w skład tzw. ściany złożonej, której elementem podstawowym jest ściana pierwotna.

Ściana komórkowa pomimo tego, że jest wytworem protoplastu, czyli jądra i cytoplazmy stanowi część nieplazmatyczną komórki, czyli część martwą.

Ściany komórkowe nierosnących ulegają pewnym modyfikacjom:

• Adkrustacja – odkładanie się substancji na powierzchni ściany komórkowej, czyli na zewnątrz w formie pierwotnej ściany komórkowej złożonej z korka – korkowacenie, natomiast na zewnątrz warstwy korkowej odkłada się tzw. suberyna, która czyni całość nieprzenikliwą dla wody, usztywnia delikatny korek i zapobiega przedostawaniu się pasożytów do wnętrza.

• Inkrustacja – odkładanie się nowych substancji wewnątrz ściany, odkładająca się substancja nosi nazwę drewna, które zbudowane jest z ligniny (nadaje sztywność komórce), zabezpiecza przed wnikaniem mikroorganizmów do wnętrza, z czasem twardnieje, ulega mineralizacji – odkładanie minerałów.

Ścianę komórkową przebijają na wylot liczne otwory stanowiące połączenia międzykomórkowe, są funkcjonalnie jamkami lub szczelinami w ścianie komórkowej. Plazmodesmy (połączenia) są charakterystyczne dla komórki roślinnej, są to pasma cytoplazmy i siateczki śródplazmatycznej zwanej retikulum endoplazmatycznym, służą wymianie pomiędzy komórkami różnych substancji.

Ściana komórkowa powstaje w jednym z etapów podziału komórki, po podziale jądra komórkowego komórka roślinna przyjmuje zazwyczaj kształt wielościanów, dlatego najczęściej ściana komórkowa przyjmuje kształt wielościenny.

Funkcje ściany komórkowej:

• Nadaje kształt

• Ułatwia wymianę międzykomórkową

• Zabezpiecza przed utratą wody

• Ochrania protoplast przed niekorzystnymi wpływami środowiskowymi

• Ułożenie regularne wielu ścian komórek tworzy rusztowanie (sztywne) ułatwiające wzrost roślin

• Zapewnia kontakt między komórkami tworząc jamki (plazmodesmy), które wypełnia retikulum endoplazma tyczne

Błona komórkowa

Zwana błoną elementarną, jest to twór o budowie mozaikowej, utworzona jest z podwójnej, warstwy lipidowej, którą stanowią fosfolipidy; jednostką strukturalną jest cząsteczka lecytyny; wewnątrz występują białka integralne, które pełnią różne funkcje, natomiast najważniejszą jest funkcja transportowa umożliwiająca przedostawanie się na drodze różnych procesów substancji z zewnątrz komórki do wewnątrz i odwrotnie. Upakowanie i ufałdowanie sprzyja prowadzeniu wielu procesów związanych z wytwarzaniem energii naraz i niezależnie obok siebie.

Błona komórkowa może wnikać do wnętrza komórki tworząc system błon elementarnych zwanych inaczej retikulum endoplazmatycznym (ER) lub siateczką śródplazmatyczną. Dzieli się na ER gładkie i ER szorstkie.

Funkcje ER:

• Zwiększa powierzchnię wewnętrzną komórki

• Stanowi kanały wewnętrznego transportu

• Umożliwia przeprowadzenie obok siebie i na swojej powierzchni wielu procesów biochemicznych nawet takich, które by się wzajemnie w normalnych warunkach wykluczał

• W zależności od występowania pełni inne różne funkcje

Odmianą ER gładkiego jest ER szorstkie. Szorstkość wynika z posiadania na swej powierzchni tzw. rybosomów.

Rybosomy

Są bardzo ważnym elementem odpowiedzialnym za tworzenie (syntezę) i wewnątrzkomórkowy transport białek. Rybosom ma kształt grzybkowaty, składa się z dwóch podjednostek (dużej i małej). Liczba rybosomów waha się w granicach paru mln, może się zwiększać w zależności od rodzaju komórki i jej funkcji. Rybosomy mogą się dzielić na rybosomy wolne (samodzielne występujące na obrzeżach komórki) oraz związane (związane z błoną ER).

Na rybosomach odbywa się translacja, czyli odczytywanie materiału genetycznego i zbudowanie na jego podstawie białek, które potem są przenoszone do ER, a stamtąd do miejsca przeznaczenia. Elementem, który odczytuje informacje genetyczną jest mRNA (matrycowe RNA), jest to wierna odwrotna kopia DNA, które przechowywane jest w jądrze i go nie opuszcza. Przy użyciu enzymów do struktury mRNA przełączają się cząsteczki transportowego RNA (tRNA), które do struktury mRNA podłączają kolejne elementy aminokwasowe, które stanowią strukturę białka. Pojedynczy aminokwas to peptyd, a powstające białko z wielu aminokwasów to polipeptyd.

Mitochondrium

Zaliczane jest do organelli, które zawsze występuje w komórce roślinnej i zwierzęcej. Ich liczba uzależniona jest od rodzaju komórki, tkanki w jakiej się znajdują. Charakteryzuje się tym, że posiada własne RNA i DNA. Funkcja polega na tym, że stanowi centrum energetyczne komórki. Energię czerpie z rozkładu substancji odżywczych i magazynuje w postaci wysokoenergetycznych cząstek zwanych ATP (adenozyno trójfosforany).

Mitochondrium składa się z:

• Zewnętrznej podwójnej błony elementarnej

• Wewnętrznej pojedynczej błony elementarnej, która układa się na kształt grzebienia, którego stopień pofałdowania i upakowania zależy od aktywności komórki. Liczba grzebieni jest zależna od intensywności reakcji jaką prowadzi mitochondrium. Na powierzchni wewnętrznej błony znajdują się twory zawierające enzym ATP – azę, odpowiedzialną za syntezę ATP. Miejsca wydzielania tego enzymu mają kształt grzybkowaty

• Wnętrze wypełnione jest białkową substancją zwaną matrix lub stroma

Energia w ATP magazynowana jest w postaci wysokoenergetycznych wiązań fosforowych.

Stałym elementem cząsteczki jest adenozyna składająca się z części azotowej – adeniny i cukru – rybozy oraz jednej reszty fosforanowej. Taka cząsteczka nazywa się AMP – adenozynomonofosforan. Zaopatrzenie cząsteczki AMP w potencjał energetyczny polega na dobudowaniu kolejnych atomów fosforu. Pomiędzy pierwszym atomem fosforu a drugim atomem fosforu dobudowanym występuje wiązanie bogate w energię. Taką cząsteczkę nazywamy ADP – adenozynodwufosforan. Następnie powstaje nowe wiązanie z kolejnym atomem fosforu i taką cząsteczkę nazywamy ATP.

Aparat Golgiego

Jest to pojedyncza, najczęściej silnie spłaszczona pęcherzykowata organella, jest charakterystycznie wygięta, a pojedynczy fragment nazywa się diktosomem. Najczęściej aparat Golgiego stanowi od 4 do 8 diktosomów ułożonych w stos, a wokół nich rozmieszczone są pojedyncze pęcherzyki. Diktosomy najczęściej przeszyte są częścią kanalików.

Aparat Golgiego występuje najczęściej w bliskości jądra komórkowego i pełni szereg ważnych funkcji, głównie wydzielniczych:

1. Wydziela zagęszczone substancje pochodzące z metabolizmu komórkowego poza komórkę; aby metabolity mogły całkowicie opuścić komórkę w takim pęcherzyku musi odbyć się pinocytoza

2. Syntetyzuje wielocukry; dostarczają je na potrzeby rosnących ścian komórkowych; w tkankach łącznych oporowych odpowiedzialne są za syntezę śluzo wielocukrów, które tworzą tzw. istotę międzykomórkową

3. Sprzęgają węglowodory z proteinami, które wytwarza ER i tworzą glikoproteiny

4. Uczestniczą w przechowywaniu wielu substancji w obrębie komórki i poza nią

Chloroplast

Ciałka zieleni – zawierają zielony barwnik – chlorofil umożliwiający fotosyntezę, mają budowę podobną do plastydów. Wewnątrz chloroplastu występują tzw. tylakoidy gran (lamelle), które są zanurzone w koloidalnej macierzy chloroplastu zwanej stromą. Tylakoidy gran umiejscowione są na błonie wewnętrznej, która wraz z dojrzewaniem komórki mocno się rozrasta, a całość otoczona jest zewnętrzną gładką błoną lipoproteinową. Tylakoidy gran biorą bezpośredni udział w fotosyntezie i mają zdolność pochłaniania energii słonecznej i zamieniania jej na energię chemiczną (poestają cząsteczki ATP).

Peryksyzom

Otoczony pojedynczą błoną białkowo – lipidową; wewnątrz nich znajdują się różnorodne enzymy; w komórkach roślinnych pełnią określoną rolę w zależności od położenia, np. znajdując się w komórkach liści pełni rolę pomocniczą w fotosyntezie, natomiast przy budowie nasienia spełniają rolę przekształcającą tłuszcze, czyli materiał zapasowy nasion na cukry, cukry wykorzystywane są przez młode rośliny jako źródło energii i materiał potrzebny do syntezy innych związków.

Jądro komórkowe

Pełni nadrzędna rolę w komórce, zawiera w swoim wnętrzu DNA, które jest niezbędne w procesach rozmnażania komórek oraz steruje przemianami biochemicznymi komórek. Jądro komórkowe otoczone jest podwójną błoną białkowo – lipidową, która zawiera liczne pory. Przez te pory możliwy jest kontakt miedzy jądrem a pozostałą częścią komórki. Wewnątrz jądro wypełnione jest kariolimfą (sok jądrowy), która składa się w dużej mierze z białek i fosfolipidów. Na terenie jądra znajdują się jąderka, które zbudowane są z RNA i białek. W jąderkach tworzą się rybosomy. Najważniejszym elementem strukturalnym jądra jest DNA, które w połączeniu z białkami o charakterze zasadowym zwanymi histonami oraz z RNA tworzy strukturę zwaną chromatyną. Chromatyna w komórce niedzielącej się jest rozłożona luźno, przed podziałem zaczyna się kondensować oraz skręcać silnie upakowując się. W czasie podziału taki upakowany twór nosi miano chromosomu i wyraża się w strukturze – jest podobny do litery X.

Zwykle komórki posiadają jedno jądro komórkowe, natomiast występują też komórki wielojądrowe i noszą one nazwę komórczaków. Występują też komórki bezjądrowe – erytrocyty (ssaki).

W jąderku następuje synteza rybosomalnego RNA oraz tworzone są podjednostki rybosomów, które składają się z dwóch podjednostek – małej i dużej. Wewnątrz dużej podjednostki występuje transportowe RNA – tRNA, którego zadanie polega na syntezie białek na podstawie odczytanej sekwencji pochodzącej z mRNA.