Botanika Wykład I 22.02.2012
Komórka jako podstawowa jednostka budowy ciała rośliny
Organelle komórki roślinnej związki ich struktury i funkcji
Cykl komórkowy
Merystemy i histogeneza
Organizmy żywe mają zdolność autopoezy i zdolność ewoluowania w drodze doboru naturalnego.
Autopoeza: zdolność do odtwarzania samej siebie…
Najmniejszą jednostką mającą zdolność autopoezy i ewoluowania w drodze doboru naturalnego jest komórka.
Komórki wszystkich organizmów mają pewne cechy wspólne.
Każda grupa organizmów – bakterie, archeony, profity, grzyby, zwierzęta i rośliny komórki o cechach struktury i fizjologii wyróżniających dla tej grupy.
Komórka roślinna składa się z protoplastów ściany i komórkowej przynajmniej w początkowej fazie rozwoju.
U wielu roślin więc komórki obumarłe
Protoplasty można laboratoryjnie utrzymać przy życiu, ale nie mając ściany komórkowej są niezdolne do normalnego funkcjonowania i różnicowania
Błona komórkowa:
Struktura:
Podłoże to zwarstwiona lipidowa: fosfolipidy, sfingolipidy – w cząsteczce biegun hydrofobowy i hydrofilowy
Mikrodomeny, tratwy, wzbogacona w sterole
Białka roślin powiązane z błoną o różnych funkcjach : transportowa, receptorowa, enzymatyczna, kotwicząca
Glikozylacja! (dołączenie reszt cukrowych, filamentcytoszkieletu – fundament, wchodzi w oddziaływania z białkami fotoreceptorowymi
(białka integralne, powierzchniowe, sterole)
Funkcje:
Oddzielenie wnętrza komórki od środowiska
Transport substancji w poprzek błony z i do komórki – dyfuzja, selektywne przenośniki
Wymiana informacji – białkowe receptory cząsteczek sygnałowych (np. fitohormonów)
Udział w regulacji gospodarki wodnej komórki
Udział w transporcie międzykomórkowym i integracji procesów życiowych w ponadkomórkowej skali symplastu poprzez udział w wytworzeniu plazmodesmu
Symplast: przedział w ciele rośliny obejmujący wszystkie komórki połączone plazmodesmami i dzięki temu otoczone wspólną błoną komórkową
(pola i domeny symplastowe)
Cytoplazma podstawowa
System dwufazowy:
Faza wodna (ok. 80%) z metabolitami niskocząsteczkowymi
Faza białkowa (ok. 20%)
! za część fazy wodnej uznaje się cytoszkielet
Zol – żel
Podłoże licznych procesów metabolicznych
Cytoszkielet – trójwymiarowy układ skoordynowanych strukturalnie i funkcjonalnie mikrofilamentów aktynowych i mikrotubul tubulinowych
Cytoszkielet uwidoczniony w mikroskopie przy pomocy przeciwciał znakowanych fluorochromami
Budowa:
Podjednostka alfa, beta – tubulina
Heterodimery
Protofilamenty – spolaryzowane
Zdolność wiązania nukleotydów
Dynamiczna niestabilność
Cytoszkielet MH
14nm, 25nm w pionie
Alfa koniec plus, beta koniec minus
Cytoszkielet MF
! zmiana konformacji (na zamkniętą)
Aktyna G (globular) - podjedność
Protofilamenty – spolaryzowane
Zdolność wiązania nukeotydów
Dynamiczna niestabilność
Funkcje cytoszkieletu
Bezpośrednie przekazywanie informacji
Umiejscowienie składników komórki
Przemieszczanie składników komórki
Spolaryzowanie komórki
! białka towarzyszące metorycznie
Mitochondria: (odpowiadają za oddychanie) pół autonomiczne organella błoniaste
Struktury o pochodzeniu endosymbiotycznym – obszar nukleidopodobny
Budowa:
Mitochondria są owalne lub cylindryczne, wielkość kilku mikrometrów, otoczone dwiema błonami białkowo – lipidowymi, błona zewnętrzna jest gładka, przepuszczalna dla jonów, a wewnętrzna jest uwypuklona do wewnątrz tworzy grzebienie mitochondrialne, wnętrze wypełnia matrix zawierająca enzymy przyśpieszające reakcje utleniania substancji organicznych, DNA, rybosomy.
Podstawowa funkcja:
Udział w reakcjach oddychania tlenowego
Dekarboksylacja oksydacyjna pirogronianu – cytozol
Cykl Krebsa – matriksmitochondrium
Łańcuch oddechowy – przenośnik elektronów w błonie wewnętrznej otoczki mitochondrium
W łańcuchu NADPH i FADH2 z wcześniejszych etapów oddychania stopniowo zwartą w nich energię redoks cząsteczki tlenu to energia wykorzystywana do transportu protonów do przestrzeni perymitochondrialnej
Protony powracają do matriks poprzez kompleks ATP
…
Mitochondria: funkcje dodatkowe:
Rezerwuar kationów wapnia (wraz z ER)
Regulacja potencjału błonowego komórki (poprzez Ca++)
Udział w fotooddychaniu (z chloroplastami i peroksysomami)
Współpraca z glikosysomami i przemianami tłuszczów
Udział w programowanej śmierci komórki (PCD)
Udział w syntezie steroidów
Plastydy przechodzi ewolucyjne zmiany ze wskazaniem utraty peptydoglikanu (organizm o cechach współczesnych cyjanobakterii
Typy i współzależności rozwojowe
…
Wspólne elementy struktury(?)
Otoczka – import białek, wymiana metabolitów, synteza niektórych związków na wewnętrznej błonie, desaturacja lipid
Stroma: faza asymilacji CO2
Tylakoidy
Rybosomy 70S
Obszar(y) nukleoidopodobne
Ziarnao/-a skrobi
Plastoglobule
Fitoferrytyna (białko – gromadzi jony żelazowe)
Typy: protoplasty, … , leukoplasty (brak rybosomów i tylakoidów), chloroplast (etioplast, ferrytyna – forma włóknista)
Zielone chlorofile, żółte i pomarańczowe karotenoidy
Funkcje specjalne:
Chloroplast : fotosynteza
Amyloplast: gromadzenie skrobi
Chromoplast: synteza i gromadzenie karotenoidów – barwa
Leukoplast: części syntezy terpenoidów
Funkcje dodatkowe:
Chloroplast: synteza kwasów tłuszczowych (także innych typów plastydiów i lipidów, redukcja azotynów, asymilacja NH4+ i inne
Amyloplast: statolity
Chromoplast: synteza kwasów tłuszczowych
Aparat golgiego – jest to dynamicznie przebudowujące się organellom, polarne pod względem struktury i funkcji, składające się ze stosu spłaszczonych cystern (diktosom) i oddzielających się od nich pęcherzyków.
Struktura:
1 strona formowania (cis) – wypukła, mało perforacji, zwrócona do RER
2 systemy wewnętrzne – więcej perforacji
3 strona dojrzewania (trans) – wklęsła, silnie perforowana
4 krawędzie systemu przechodzą w sieć połączonych rurek na których końcach tworzą się i oddzielają pęcherzyki gładkie lub spłaszczone
! labilność struktury
! każda cysterna zachowuje odrębność morfoligczną, biochemiczną, czynnościową
! podlegające obróbce związki przenoszone są z cysterny do cysterny przez pęcherzyki
! po stronie cis biomy cystern podobnie do błon ER, po stronie trans do błony komórkowej
Funkcje:
Udział w kompartymentacji komórkowej
Udział w tworzeniu ściany komórkowej (polisacharydy nie celulozowe)
Syntezy różnych związków
Proteolityczna obróbka probiałek
Modyfikowanie białek (grupy cukrowe, markowe)
Udział w powstawaniu błon – głównie glikozylacja i siarkowanie białek i glikolipidów błonowych
Udział w powstawaniu wakuol litycznych
Udział w sekrecji – zagęszczenie wydzielanych substancji, ich sortowanie i pakowanie pęcherzyków
Udział w obiegu błon (egzocytoza + endocytoza)
Retikulum endoplazmatyczne jest to rozległy system rurek rozciągających się wewnątrz cytoplazmy post …
Procesy biochemiczne w RER:
Synteza białek sekrecyjnych, lizosomowych i białek błonowych, wstępna glikozylacja, syntetyzowanie białek
Funkcje:
1 udział w kompartymentacji komórkowej
2 synteza różnych związków
3 transport związków wewnątrz systemy ER wewnątrz komórki
4
5 udział w odbudowie otoczki jądrowej po podziale komórki
6 udział w syntezie ściany komórkowej
7 udział w reakcji na bodźce zewnętrzne (grawitropizm)
Procesy biochemiczne w SER:
1 synteza trójglicerydów
2 synteza fosfolipidów i glikolipidów
3 syst. Chloresteloru
…
Ciała tłuszczowe, okryte półbłoną
Jądro komórkowe
! jądro komórkowe u roślin: brak lamin
Funkcje:
Kompleksy …
Domeny chomatynowe
jąderko
obszar międzychromatynowy
włókna i ziarnistość okołochromatynowa
ściana komórkowa – zewnętrzna komórka matriks komórki roślin
Struktura: szkielet + matriks
Skład chemiczny:
(wspólne:)
Składniki wspólne dla ścian różnych typów
Celuloza (Krystaliczna + amorficzna)
Pektyny
Hemicelulozy
Białka strukturalne, enzymy i inne,
(tutaj już niewspólne:)
Woda
jony m. in. Ca2+, Mg
Składniki ścian ścian zmodyfikowanych:
Lignina, flawonoidy, garbniki,
Tłuszczowe: suberyna, kutyna, wosk
Polisacharydy śluzowe, koloza
Ściana komórkowa pierwotna:
Struktura jednolita o całej grubości
Delikatnie przepuszczalna
Skład chemiczny podstawowy
Przyrost powierzchni i na grubość
Ściana komórkowa wtórna:
Inne właściwości mechaniczne, przepuszczalność zależy od składu chemicznego
Skład chemiczny podstawowy, mogą być modyfikacje
Wzrost na grubość oraz powierzchni
Mogą być różniące się składem włókien celulozy