Komórka jako elementarna jednostka strukturalna i funkcjonalna organizmu

Organizm to istota żywa zdolna do samodzielnej egzystencji, zbudowana z komórek - podstawowych jednostek strukturalnych, których zachodzą wszystkie życiowe procesy chemiczne. Najprostsze organizmy jednokomórkowe składają się z jednej komórki, te najbardziej skomplikowane, np. ludzie, zbudowane są z wielu ich milionów. Organizmy wielokomórkowe posiadają komórki rożnego typu, każde z nich przystosowane do wykonywania specyficznych funkcji, za które są odpowiedzialne. Gruby komórek tego samego rodzaju wraz z materią nie ożywioną tworzą różne tkanki, np. mięśniową. Różne typy tkanek budują organy, np. żołądek, te zaś wchodzą w skład układów, np. układu trawiennego.

Budowa komórki

Każda komórka składa się z takich samych podstawowych elementów, z których każdy odgrywa w jej życiu określoną rolę.

Protoplazma
Błona komórkowa, jądro i cytoplazma.

Błona komórkowa
Nazywana również błoną plazmatyczną lub plazmalemmą stanowi zewnętrzne pokrycie komórki. Jest półprzepuszczalna, tj. dokonuje selekcji substancji, które przepuszczają do wnętrza.

Cytoplazma
Substancja, w której zachodzą wszystkie chemiczne reakcje życiowe. Zasadniczo składa się z galaretowatej warstwy zewnętrznej i bardziej płynnej wewnętrznej.

(komórka zwierzęca)

(komórka roślinna)

Wakuole lub wodniczki
Wypełnione płynem woreczki umiejscowione w cytoplazmie. W komórkach zwierzęcych są niewielkie i nietrwałe, odpowiadające za usuwanie produktów przemiany lub przechowywanie płynów wprowadzonych do komórki. Większość komórek roślinnych posiada jedną wielką stałą wodniczkę, wypełnioną sokiem roślinnym (rozpuszczonymi związkami mineralnymi i cukrami).

Jądro komórkowe
Centrum kontrolne komórki. Jest otoczone podwójną powłoką (błoną jądrową) i zawiera galaretowaty płyn (nukleoplazmę lub kariolimfę), w którym znajduje się jedno lub więcej jąderek i materiałów genetycznych DNA. Jest on zawarty w chromosomach – tj. w ciałach, które, gdy komórka nie jest w fazie podziału, formują się w nitkowaną masę nazywaną chromatyną.

Organelle

Organelle są maleńkimi ciałami w cytoplazmie. Każdy ich rodzaj spełnia określoną rolę podczas zachodzenia w obrębie komórki reakcji chemicznej.

Lizosomy
Okrągłe woreczki zawierające silnie działające enzymy wchłaniające ciało obce w komórce, np. bakterie, i rozkładające je. Zewnętrzna błona lizosomów nie pozwala enzymom wydostać się na zewnątrz, co chroni komórkę przed uszkodzeniem. Jeśli jednak ta zostaje zniszczona, błona zanika i komórka trawi sama siebie.

Rybosomy
Maleńkie okrągłe cząstki często zakotwiczone na retikulum endoplazmatycznym. W nich budowane są białka z aminokwasów. Zakodowana w DNA w jądrze komórkowym informacja jest przesyłana do rybosomów w postaci związków nazywanych informacjami RNA (mRNA). Przekazuje one „kod” tak, aby rybosomy mogły łączyć aminokwasy w poprawny sposób i produkować potrzebne białka. W komórce występują jeszcze co najmniej dwa rodzaje RNA. Rybosomy zbudowane są z rybosomalnego RNA, a cząsteczki transferowego RNA (tRNA) przenoszą aminokwasy do rybosomów.

Retikulum ebdoplazmatyczne (RE)
System spłaszczonych worków, które są wewnętrznymi fałdami błony komórkowej i łączą się z błoną jądrową. Dzięki temu połączeniu uzyskana zostaje przestrzeń niezbędna przy reakcjach chemicznych i do gromadzenia płynów. Stanowi ono także drogę przepływu płynów przez ko przez komórkę. RE z rybosomami to RE szorstkie, a bez rybosomów to RE gładkie.

Aparat Golgiego
Specjalny obszar gładkiego RE zwany również diktiosomem. Zbiera i rozdziela substancje wytworzone w komórce (np. białka, odpady reakcji chemicznych). Substancje te wypełniają woreczki, które stopniowo wybrzuszają się na zewnętrznych krawędziach i ostatecznie pękają. Cząstki te (wakuole) podróżują na zewnątrz komórki poprzez cytoplazmę i .

Podział komórki

Podział komórki polega na utworzeniu z jednej komórki macierzystej dwóch identycznych komórek potomnych. W przyrodzie występują dwa rodzaje podziałów komórkowych różniących się sposobem podziału jądra komórkowego (kariokinezą), po którym nastąpi podział cytoplazmy (cytokineza). Pierwszy typ zwany jest podziałem mitotycznym (binarnym). W jego wyniku powstają nowe komórki niezbędne w procesie wzrostu i zastępujące miliony starych, umierających każdego dnia z powodu zniszczenia choroby lub zużycia. Jest to rodzaj rozmnażania bezpłciowego wielu organizmów jednokomórkowych. Drugi typ podziału komórkowego polega na tworzeniu gamet (komórek płciowych), które w procesie rozmnażania płciowego łączą się, dając nowy organizm.

Mitoza
Podział jądra komórkowego, którego celem jest wzrost lub naprawa komórek roślinnych lub zwierzęcych (podział binarny). W wyniku mitozy każde z dwóch nowych jąder potomnych otrzymuje tę samą liczbę chromosomów (struktur, które przenoszą „zakodowaną” informacje dziedziczną) co jądro macierzyste. Liczbę tę nazywamy liczbą diploidalną. Każdy organizm żywy posiada swą własną charakterystyczną liczbę diploidalną, co znaczy, że wszystkie jego komórki (z wyjątkiem gamet) zawierają tę samą specyficzną liczbę chromosomów, pogrupowanych w identyczne pary nazywane chromosomami homologicznymi. Ludzie mają 46 chromosomów w 23 parach. Chodź mitoza jest procesem ciągłym, może być dla udogodnienia podzielona na cztery fazy. Mitozę zawsze poprzedza interfaza.

Interfaza
Czas między podziałami komórkowymi. Interfazy są określeniami dużej aktywności, kiedy to nie tylko zachodzą wszystkie procesy życiowe, ale przygotowany jest również materiał do produkcji „kopii” elementów struktury komórki, tak aby oba nowo uformowane po podziale organizmy miały wszystko, czego potrzebują. Tuż przed rozpoczęciem mitozy nici chromatyny w jądrze komórkowym również podwajają się tak, że po ich spiralizacji każdy chromosom będzie zawierał dwie chromatydy.

Fazy mitozy

1.Profaza
Błona Jądrowa zanika w włókna chromatyny w jądrze komórkowym skręcają się spiralnie i formują chromosomy. Po podziale każdy z nich dwie identyczne, długie spirale (chromatydy) połączone ze sobą w jednym miejscu niewielkim zgrubieniem (centromerem). Dwie centriole przemieszczają się do przeciwległych biegunów komórki.

2.Metafaza
Centriole (teraz znajdujące się na przeciwległych biegunach) tworzą włókna białkowe nazywane włóknami wrzeciona kariokinetycznego, które łączą się ze sobą tworząc wrzeciono podziałowe. Chromosomy (pary chromatyd) poruszają się w kierunku strefy równikowej wrzeciona i zostają do jego włókien przyczepione za pomocą centrometrów.

3.Anafaza
Centrometry rozdwajają się i dwie chromatydy, po jednej z każdej pary, (teraz nazywane chromosomami potomnymi) wędrują do przeciwległych biegunów wrzeciona podziałowego przyciągane przez kurczące się włókna wrzeciona.

4.Telofaza
Włókna wrzeciona i promienie astralne zanikają, a wokół każdej grupy chromosomów potomnych formuje się nowa błona jądrowa. Powstają dwa nowe jądra komórkowe (jądra potomne), wewnątrz których chromosomy ulegają de spiralizacji (rozplatają się) i raz jeszcze formują nitkowatą masę (chromatynę) Centriole podwajają się, zatem w każdej nowej komórce po cytokinezie będzie ich po parze.

Cytokineza
Podział cytoplazmy, na skuter którego powstają dwie nowe komórki wokół nowych jąder komórkowych utworzonych w procesie mitozy (lub mejozy). W komórkach zwierzęcych wokół strefy równikowej komórki formuje się bruzda podziałowa, która zaciska się jak obręcz tak długo, aż komórka zostanie rozdzielona. W komórkach roślinnych linia dzieląca, nazywana blaszką dzielącą, wyznacza oś komórki, a nowa ściana komórkowa jest budowana wzdłuż niej po każdej jej stronie.