Ćwiczenie I
Porównanie komórki roślinnej i zwierzęcej. Charakterystyka wybranych tkanek zwierzęcych (nabłonkowa, łączna, mięśniowa, nerwowa)
Komórka (łac. cellula) jest najmniejszą strukturalną i czynnościową jednostką organizacyjną organizmów żywych zdolną do przeprowadzenia wszystkich procesów życiowych (rozmnażanie, metabolizm, wzrost). Pierwsze formalne stwierdzenie tego faktu miało miejsce w I poł. XIX. gdy M. Schleiden i T. Schwann sformułowani tzw. teorię komórkową.
1. Porównanie komórki roślinnej i zwierzęcej.
Komórki zwierzęce i roślinne należą do grupy komórek eukariotycznych, które tym różnią się od komórek prokariotycznych, że posiadają jądro komórkowe (wyodrębniony błoną jądrową obszar cytoplazmy, w którym zawarty jest materiał genetyczny). Cechą wspólną komórek eukariotycznych jest również istnienie autonomicznych organelli komórkowych zdolnych do samopowielania się. Są to: mitochondria, chloroplasty i centriole. Struktury te otoczone są błoną komórkową. Ponadto, chloroplasty i mitochondria posiadają cząsteczki pozajądrowedo DNA w formie plazmidów. To zapewnia im autonomiczność. Komórki eukariotyczne posiadają wyspecjalizowane obszary cytoplazmy, które rozgraniczone błoną komórkową są obszarem związanym z syntezą i degradacją białek: siateczka śródplazmatyczna, aparat Golgiego, endosomy, lizosomy.
Organelle otoczone podwójną błoną:
Jądro komórkowe - centrum informacyjne komórki otoczone otoczką jądrową zbudowaną z dwóch błon. Zawiera materiał genetyczny upakowany w postaci chromosomów. Chromosomy zbudowane z DNA i białek uwidaczniają się szczególnie gdy komórka przygotowuje się do podziału. Strukturą amorficzną wypełniająca jądro jest macierz jądrowa.
Mitochondria - centrum energetyczne komórki. Otoczone podwójną błoną, z których wewnętrzna tworzy liczne pofałdowania wnikające w głąb organelli. Znajdują się na niej wszystkie składniki związane z łańcuchem oddechowym oraz fosforylacją oksydacyjną.
Chloroplasty - transformatory energii pozwalają roślinom na wychwytywanie energii światła słonecznego (autotrofizm) i przeprowadzenie syntezy węglowodanów. Strukturę wewnętrzną tworzą tylakoidy (płaskie pęcherzyki o kolistym zarysie) i stroma, czyli macierz chloroplastu.
Inne organelle:
Rybosomy - struktury zbudowane z białek i kwasów nukleinowych, występują luźno w cytoplazmie, na szorstkiej siateczce śródplazmatycznej, w chloroplastach i w macierzy mitochondrium, biorą udział w procesie syntezy białek, tworzą często łańcuchy zwane polirybosomami.
Struktury błoniaste:
Siateczka śródplazmatyczna (retikulum endoplazmatyczne) - zbiór cystern i kanalików zamkniętych podwójną błoną białkowo-lipodową występujący w dwóch formach: szorstkiej - pokrytej rybosomami i gładkiej - sieć rozgałęzionych kanalików.
Aparat Golgiego - struktura błoniasta uformowana z wielu płaskich cystern ułożonych w stos położona w okolicach szorstkiej siateczki śródplazmatycznej, której jedną z podstawowych funkcji jest modyfikacja potranslacyjna białek i lipidów.
Lizosomy - pęcherzyki otoczone pojedynczą błoną białkowo-lipidową, wypełnione enzymami hydrolitycznymi, umożliwiają rozkład wchłoniętych pokarmów.
Różnice w budowie komórek roślinnych i zwierzęcych
|
Komórka roślinna |
Komórka zwierzęca |
Ściana komórkowa |
obecna, zbudowana z celulozy |
brak |
Błona komórkowa |
obecna, zwana pazmolemmą |
obecna |
Wakuola |
obecna, centralnie położona, otoczona tonoplastem |
obecne wodniczki, które spełniają inne funkcje |
Kształt komórki |
stały, nie zmieniony przez całe życie komórki |
może zmieniać się w trakcie rozwoju komórki |
Plastydy |
obecne chloroplasty, leukoplasty i chromoplasty wykształcające się z proplastydów |
brak |
Ściana komórkowa u roślin zbudowana jest z włókien celulozy tworzących mikrofibryle zatopione w macierzy. Może ulegać modyfikacjom chemicznym, np. mineralizacji, drewnieniu. Cała treść komórki zamknięta w plazmalemie zwana jest protoplastem. Komórki roślinne łączą się ze sobą za pomocą plazmodesm, czyli pasm cytoplazmy i RE przechodzące przez jamki w ścianie komórkowej.
2. Charakterystyka wybranych tkanek zwierzęcych (nabłonkowa, łączna, mięśniowa, nerwowa).
Tkanka (gr. histós) jest zespołem komórek o podobnej strukturze i funkcji. W organizmach zwierzęcych wyszczególniono cztery podstawowe podstawowe typy tkanek: nabłonkową, łączną, mięśniową i nerwową.
Tkanka nabłonkowa
Komórki tkanki nabłonkowej są zróżnicowane pod względem budowy, pochodzenia (entodermalne, endodermalne i mezodermalne) i funkcji. Jej cechą charakterystyczną jest zwarty układ komórek, minimalna ilość szczelin i substancji międzykomórkowej, a także zdolność do wchłaniania i transportu różnych substancji oraz do syntezy białek i płynów zwilżających powierzchnię tkanki. Komórki nabłonków spoczywają na błonie podstawnej, która jest ich wytworem Komórki zróżnicowane są biegunowo, co wiąże się z wytwarzaniem różnego typu struktur, tj. migawki. Wyróżnia się część szczytową (apikalną) i podstawną (bazalną) komórki. Część szczytowa skierowana jest do światła wyściełanego kanału lub jamy, natomiast cześć bazalna umocowana jest na błonie podstawnej. Tkanka jest odżywiana poprzez naczynia krwionośnie ulokowane pod błoną podstawną.
FUNKCJE: okrywa ciało, stanowiąc zewnętrzną barierę; oddzielanie wnętrza ciała i poszczególnych narządów od otoczenia; odbieranie bodźców ze środowiska; udział w wydalaniu, wymianie gazowej i resorpcji substancji; wyścielanie wszystkich przewodów w organizmie (drogi oddechowe, przewód pokarmowy, przewody wyprowadzające gruczołów dokrewnych i trawiennych) oraz jamy ciała. Tkanki nabłonkowe klasyfikuje się w zależności od trzech kryteriów:
o liczby warstw komórek (nabłonek jednowarstwowy, wielowarstwowy i pseudowielowarstwowy)
o kształtu komórek (nabłonek płaski, kubiczny i cylindryczny)
o pełnionej funkcji
nabłonki okrywające i wyściełające - w przypadku, gdy oddziela ciało zwierzęcia od środowiska od środowiska, nazywa się je okrywającymi. Gdy nabłonek pokrywa narządy wewnętrzne i jamę ciała, nazywa się go wyścielającym
nabłonki gruczołowe - o komórkach ze szczególnie dobrze rozwiniętą zdolnością do produkcji "na eksport" specyficznych substancji. Tkanki te współtworzą u wszystkich zwierząt gruczoły wydzielania zewnętrznego, np. trzustkę, wątrobę, gruczoły łojowe.
nabłonki zmysłowe - specjalizują się w odbiorze (percepcji) sygnałów płynących ze środowiska. Z nabłonków powstają wówczas komórki zmysłowe i podporowe wielu narządów zmysłowych u kręgowców i bezkręgowców
Tkanka łączna
Tkanka łączna jest zróżnicowana pod względem budowy i funkcji. Jej cechą charakterystyczną jest luźny układ komórek i duża ilość substancji międzykomórkowej (macierzy). Macierz budują dwa składniki: amorficzna substancja o konsystencji żelu oraz składnik włóknisty, czyli kolagen, włókna elastylowe lub fibronektyna.
FUNKCJE: ochronna, otacza narządy wewnętrzne, pośredniczy między innymi typami tkanek, zapewnia strukturalną i metaboliczną bazę dla wszystkich narządów organizmu. Wyróżniamy kilka typów tkanki łącznej:
o tkanka łączna właściwa
tkanka łączna zarodkowa - najbardziej pierwotna forma tkanki łącznej, z tej formy powstają w trakcie życia zarodkowego i płodowego wszystkie inne typy tkanki łącznej, brak elementów włóknistych, komórki (fibroblasty mają kształt gwiaździsty);
tkanka łączna wiotka - występują w niej włókna kolagenowe,
tkanka łączna zbita - odporna na zerwanie i rozciąganie, występują w niej głównie włókna kolagenowe,
tkanka łączna siateczkowa
o tkanka łączna oporowa
tkanka chrzęstna - trwała i sprężysta, zawieszone w niej komórki noszą nazwę chondrocytów, tworzą one skupienia lub występują pojedynczo umieszczone w jamkach, elementami włóknistymi są włókna kolagenowe
tkanka chrzęstna szklista - włókna kolagenowe niewidoczne w mikroskopie świetlnym, występowanie: w życiu zarodkowym tworzy zawiązki kości szkieletu a w organizmie dojrzałym chrząstki żebrowe, prawie wszystkie chrząstki krtani, pierścienie tchawicy i oskrzeli oraz powierzchnie stawowe;
tkanka chrzęstna włóknista - zawiera liczne, grube włókna kolagenowe, które tworzą nieregularne sploty, mała ilość substancji międzykomórkowej, występowanie: krążki międzykręgowe, miejsce przyczepu ścięgien do kości,
tkanka chrzęstna sprężysta - zawiera włókna elastyny zapewniające jej sprężystość, występowanie: nagłośnia, małe chrząstki krtani, małżowina uszna, ulega mineralizacji;
tkanka kostna powstaje w wyniku mineralizacji chrząstki szklistej, Zbudowana jest z substancji podstawowej, która wysycona jest solami mineralnymi (głównie fosforanami i węglanami wapnia oraz magnezu). W substancji występują włókna kolagenowe, zwane osseinowymi i jamki, w których leżą komórki kostne (osteocyty). Wyróżniamy trzy typy komórek tkanki kostnej: komórki kostne (osteocyty), komórki kościotwórcze (osteoblasty) i komórki kościogubne (osteoklasty). Osteoblasty dzięki swoim podziałom produkują nowe komórki kości (w czasie wzrostu organizmu lub w czasie regeneracji kości), produkują także kolagen i inne substancje organiczne wchodzące w skład substancji międzykomórkowej. Osteocyty, budujące kość, leżą w jamkach i kontaktują się kanalikami kostnymi. Osteoklasty, powstają najczęściej z przekształcenia osteocytów w miejscach uszkodzenia kości, produkują enzymy lizogenne, które trawią uszkodzone osteocyty. W miejscu regeneracji inne osteocyty przekształcają się w osteoblasty, czyli komórki kościotwórcze produkujące nowe komórki kostne.
kość zbita - liczne blaszki kostne, które stanowią włókna kolagenowe sklejone osseomukoidem, otaczają koncentrycznie kanał Haversa, którym biegną nerwy i naczynia krwionośne. Pomiędzy blaszkami kostnymi leżą jamki wraz z osteocytami. Taki pojedynczy układ nazywa się osteonem. Występowanie: trzony kości długich i kości czaszki
kość beleczkowata - blaszki kostne, owinięte dookoła siebie, tworzą beleczki kostne, które tworzą sieć. Przestrzenie w sieci wypełnione są przez czerwony szpik kostny. Kość beleczkowata buduje nasady kości długich.
o tkanka łączna płynna składa się z osocza (substancji płynnej) i zawieszonych w nim elementów morfotycznych: erytrocytów, leukocytów i trombocytów.
Tkanka mięśniowa
Cechą wrodzoną wszystkich komórek tkanki mięśniowej jest kurczliwość. Procesy te są związane z obecnością dwóch białek fibrylarnych - aktyny i miozyny. Białka te tworzą systemy wykorzystujące energię chemiczną pochodząca z rozpadu cząsteczki ATP. Rozróżniamy trzy typy tkanek mięśniowych:
o mięśnie poprzecznie prążkowane - związane są z układem szkieletowym przez co zapewniają ruch całego organizmu. Układ włókien kurczliwych jest zorganizowany w sposób periodyczny. Podstawowym elementem strukturalnym tkanki jest włókno mięśniowe o charakterze syncytium (komórki wielojądrowej). Jądra położone są przy powierzchni błony komórkowej (sarkolemmy). Ze względu na wysoką specjalizację komórek niektóre jej elementy posiadają odrębne nazewnictwo: cytoplazma - sarkoplazma, mitochondriom - sarkosom, siateczka śródplazmatyczna - siateczka sarkoplazmatyczna.
o mięśnie gładkie - występują w prawie wszystkich narządach trzewnych, tj. naczynia krwionośne i limfatyczne, przewód pokarmowy, pęcherz moczowy, macica. Mięśnie są pod kontrolą autonomicznego układu nerwowego, którego działanie nie zależy od naszej woli. Komórki mięśni gładkich zwane miocytami, mają wrzecionowaty kształt.
o mięśnie serca - komórki mięśnia sercowego zwane są kardiomiocytami. Są to komórki jedno- lub dwujądrzaste posiadające wypustki. Skurcz mięśnia nie jest zależny od woli organizmu. Obecne poprzeczne prążkowanie.
Tkanka nerwowa
Podstawową jednostką strukturalną tkanki jest neuron, czyli komórka nerwowa, której głównym zadaniem jest odbieranie i przesyłanie sygnałów - bodźców. Ciało komórki nerwowej (perykarion) może tworzyć jedną lub wiele krótkich wypustek (dendrytów), które doprowadzają impulsy nerwowe do wnętrza komórki. Impulsy przesyłane są od środka poprzez neuryt (akson), czyli pojedynczą, długą wypustkę. Na końcu neurytu znajdują się synapsy, których głównym zadaniem jest wydzielanie neuroprzekażników.
3. Podstawy mikroskopowania.
Konstrukcja mikroskopu optycznego to połączenie dwóch mechanizmów:
o optycznego
o mechanicznego.
Układ mechaniczny służy do ustawiania położenia odpowiednich elementów układu optycznego, natomiast układ optyczny służy do uzyskania powiększonego obrazu badanego obiektu.
W skład układu mechanicznego wchodzą:
Korpus mikroskopu i statyw - jego głównym zadaniem jest zapewnienie całemu układowi stabilności i sztywności
Stolik przedmiotowy - jest to element, który służy do umieszczenia na nim badanego preparatu i możliwości jego przesuwania w płaszczyźnie stolika
Śruba mikrometryczna i makrometryczna - śruby pozwalające na regulację odległości przedmiotu od obiektywu, czyli ustawienie ostrości obrazu przedmiotu. W zależności od konstrukcji mikroskopu ich obrót może powodować opuszczanie i podnoszenie stolika, lub przemieszczenie tubusu wraz z całym układem obiektyw - okular.
Rewolwer - jest to obrotowa tarcza, zaopatrzona w gniazda, w których to znajdują się obiektywy.
Tubus - jest to przestrzeń znajdująca się pomiędzy obiektywem mikroskopu, a jego okularem.
Kondensator - w najprostszym przypadku jest to zwykłe lusterko, które pozwala na odpowiednie skierowanie światła. W mikroskopach bardziej skomplikowanych kondensator stanowi odpowiednia lampa, wyposażona jest w kolektor, oraz układ którym można regulować różne jej parametry. Odpowiednie oświetlenie preparatu jest sprawą kluczową dla obserwacji.
W skład układu optycznego wchodzą:
Oświetlacz - w najprostszym przypadku jest to zwykłe lusterko, które pozwala na odpowiednie skierowanie światła. W mikroskopach bardziej skomplikowanych kondensator stanowi odpowiednia lampa, wyposażona jest w kolektor, oraz układ, którym można regulować różne jej parametry. Odpowiednie oświetlenie preparatu jest sprawą kluczową dla obserwacji.
Obiektyw - jest to układ optyczny, który zbiera światło pochodzące od przedmiotu i tworzy jego powiększony obraz wewnątrz tubusu
Nasadka okularowa - jest to element, w którym osadzone są okulary, pozwalający na zmianę biegu promieni świetlnych, tak, aby zapewnić wygodę obserwacji.
Okular - układ optyczny, który służy do powiększania i obserwacji obrazu utworzonego przez obiektyw mikroskopu.
Przebieg ćwiczenia:
Omówienie różnic między komórkami zwierzęcymi i roślinnymi.
Charakterystyka tkanek zwierzęcych (nabłonkowej, łącznej, mięśniowej, nerwowej)
Zaznajomienie się z podstawami mikroskopowania. Budowa mikroskopu. Obserwacja mikroskopowa preparatów różnych typów tkanek zwierzęcych. Materiały: gotowe preparaty
- nabłonek orzęsiony
- nabłonek płaski wielowarstwowy
- nabłonek płaski
- tkanka łączna luźna
- tkanka chrzęstna
- tkanka kostna
- krew ludzka (wymaz)
- tkanka mięśniowa gładka
- tkanka mięśniowa poprzecznie prążkowana (przekrój poprzeczny i przekrój podłużny)