[kliknij na wybrany element, aby zobaczyć opis]
Wszystkie organizmy żywe - ludzie, zwierzęta i rośliny - są zbudowane z komórek. Te najmniejsze części składowe żywej materii są odpowiedzialne za prawidłowy przebieg wszystkich procesów niezbędnych do podtrzymania życia.
Mają rozmaite kształty, wielkości i kolory. Większość jest zbudowana z cieniutkiej błony, otaczającej częściowo przezroczystą, galaretowatą substancję, i wiele maleńkich części wewnętrznych nazywanych organellami. Wielkość, kształt i organelle komórki zależą od wykonywanej przez nią pracy. Ludzki organizm zbudowany jest z ponad 50 bilionów komórek.
Typowa komórka zwierzęca jest otoczona cienką błoną plazmatyczną, wewnątrz której znajduje się galaretowata cytoplazma i około tuzina organelli. Komórki wątrobowe są najlepszym przykładem takiej typowej komórki. Każda komórka wątroby czyli hepacyt, ma około dziesięciu do dwudziestu mikronów przekroju. Zawiera większość głównych organelli, a jej podstawowym zadaniem jest przeprowadzanie skomplikowanych reakcji chemicznych, związanych z trawieniem pokarmu i odzyskiwaniem składników odżywczych.
Komórki zbudowane są z mniejszych jednostek tzw. organelli, które pełnią różne funkcje, jednak nie mogą samodzielnie działać poza komórką. Składniki budujące komórkę możemy podzielić na plazmatyczne (żywe) i nieplazmatyczne (martwe) Wszystkie żywe składniki znajdujące się w komórce nazywamy protoplastem. Do protoplastu należą: błona komórkowa, jądro kom., cytoplazma, mitochondria, plastydy, rybosomy, reticulum endoplazmatyczne oraz aparaty Golgiego, lizosomy, plazmodesmy. Do martwych części komórki należą wakuola i ściana komórkowa.
|
Mitochondrium - zaliczane jest do autonomicznych organelli, ponieważ zawiera w swej budowie własne DNA i RNA. Jest to centrum energetyczne komórki, w którym ma miejsce utlenianie biologiczne - proces oddychania wewnątrzkomórkowego. Zachodzą w nim następujące etapy oddychania: cykl Krebsa i łańcuch oddechowy. Powstała w wyniku tych procesów energia gromadzona jest w wiązaniach wysokoenergetycznych związku - ATP a następnie jest wykorzystywana w procesach endoergicznych (wymagających dostarczenia energii). Najwięcej mitochondriów znajduje się w tych narządach, w którycyh zapotrzebowanie energetyczne jest najwększe np. komórki mięśnia sercowego. Bardzo mało mitochondriów znajduje się w tkance tłuszczowej.
Mitochondria otoczone są podwójną błoną białkowo-lipidową. Błona wewnętrzna tworzy liczne wpuklenia do środka (co zwiększa znacznie jej powierzchnię) zwane grzebieniami mitochondrialnymi.
Liczba grzebieni nie jest stała lecz zwiększa się w czasie podwyższonej aktywności metabolicznej komórki. Na ich powierzchni znajdują się "grzybki" zawierające ATP-azę odpowiedzialną za syntezę ATP. Wnętrze mitochondrium wypełnione jest białkową substancją zwaną matrix lub stromą.
Wszystkie procesy życiowe wymagają energii, dlatego jednym z najważniejszych organelli w komórce jest mitochondrium - źródło energii komórki.
Mitochondrium wykorzystuje różne ilości glukozy, innych cukrów, pewnych tłuszczów i innych bogatych w energie związków chemicznych, które docierają do komórki z przetrawionego pożywienia. Na powierzchniach pofałdowanej wyściółki wewnętrznej zostają zamienione w wysokoenergetyczne cząsteczki, które mogą być łatwo zmagazynowane przez komórkę i wykorzystane do przeprowadzenia większości procesów życiowych. Te cząsteczki energetyczne to ATP - adenozyno trójfosforany. Każda komórka zużywa pewną ilość ATP w procesach pozwalających utrzymać życie, zdrowie i dobrą organizację. Jeśli jakaś komórka produkuje substancje, które zostaną wysłane na zewnątrz , albo zajmie się rozkładaniem potencjalnie szkodliwych produktów przemiany materii na bezpieczne związki, jej zapotrzebowanie energetyczne wzrasta. A im więcej energii zużywa komórka, tym więcej posiada mitochondriów. Duża komórka mięśniowa, która często zmienia kształt, zmniejszając swą długość podczas skurczu mięśnia, może mieć setki tysięcy mitochiondriów, co sekundę wykorzystujących miliony cząsteczek ATP
|
RETIKULUM ENDOPLAZMATYCZNE (ER)
Struktura ta została odkryta w latach 40-tych XX w. przez Claude'a i Portera przy pomocy mikroskopu elektronowego. Zobaczyli oni złożony, trójwymiarowy system błon elementarnych tworzących: kanaliki, cysterny i niewielkie wakuole. Całość nazwano siateczką śródplazmatyczną. Ta skomplikowana struktura jest niezwykle powszechna u Eucaryota (nie występuje jedynie w dojrzałych erytrocykach ssaków).W komórkach prokariotycznych nie występuje. ER jest organellum dynamicznym i jego rozwój zależy od wieku komórki, jej stanu czynnościowego i pełnionych w organizmie funkcji. Całość tworzą cienkie (5-6 nm) błony o niewyraĽnie trójwarstwowej strukturze. Błony ER, w przeciwieństwie do błony komrkówej, nie są spolaryzowane. Z chemicznego punktu widzenia retikulum składa się z lipidów (35-52% masy) oraz z białek (48-65%) masy. Błony siateczki śródplazmatycznej występują w dwóch zasadniczych postaciach: siateczki wewnątrzplazmatycznej szorstkiej ( retikulum endoplazmatyczne granularne, w skrócie ERg ); w preparatach mikroskopowych pojawiają się ziarnistości, ponieważ do powierzchni błon przytwierdzone są liczne rybosomy; siateczki wewnątrzplazmatycznej gładkiej ( retikulum endoplazmatyczne agranularne, w skrócie ERa ), na której błonach nie występują rybosomy. Funkcję ER można przedstawić następująco: zwiększa powierzchnię wewnętrzną komórki; umożliwia jednoczesne przeprowadzenie obok siebie różnych procesów, często wzajemnie się wykluczających procesów biochemicznych np. wymagających innego pH, innego stężenia jonów Ca2+ itd.; tworzy kanały wewnętrznej "łączności" pomiędzy różnymi strukturami; resyntetyzuje: białka (ERg), sterydy (szczególnie ERa), tłuszcze, uczestniczy w przemianach węglowodanów; przeprowadza unieczynnianie toksyn i leków (szczególnie w komórkach wątroby); resytetyzuje triglicerydy obojętne - odtwarza je z pochłoniętych kropli kwasów tłuszczowych i glicerolu; we wszystkich typach komórek mięśniowych nazywana jest siateczką sarkoplazmatyczną i uczestniczy w nich w przekazywaniu bodĽców do wnętrza komórki, umożliwiając w ten sposób skurcz miofibryli; w komórkach nerwowych występują skupienia ERg otaczające wolne rybosomy; odbywa się w nich intensywna biosynreza białka.
|
Jądro komórkowe - pełni nadrzędną rolę w komórce, gdzyż poprzez zawarte w nim DNA steruje przemianami biochemicznymi komórki. Jądro komórkowe gromadzi i przechowywuje w DNA, w postaci chromatyny, informację genetyczną o cechach organizmu, a następnie przekazuje ją do cytoplazmy na rybosomy za pomocą m-RNA. Jądro bierze także udział w podziałach komórek somatycznych (mitoza) i generatywnych (mejoza).
Jądro komórkowe jest otoczone podwójną błoną białkowo- lipidową, która zawiera liczne pory. To właśnie one umożliwiają utrzymywanie kontaktu jądra z pozostałą częścią komórki. Wewnątrz jądro jest wypełnione kariolimfą - sokiem jądrowym składającym się w głównej mierze z białek kwaśnych i fosfolipidów. Na terenie jądra znajduja się także jąderka(zbudowane z RNA i białek), które stanowią ośrodki tworzenia rybosomów. Bardzo ważnym elementem budującym jądro komórkowe jest DNA, które w połączeniu z białkami zasadowymi: histonami, białkami niehistonowymi oraz RNA tworzy strukturę zwaną chromatyną. W czasie podziałów komórki ulega ona skondensowaniu i tworzy chromosomy (u człowieka jest ich 23 pary w komórkach somatycznych, a w gametach o połowę mniej ).
Zwykle komórki posiadają jedno jądro komórkowe, lecz bywają także takie, które są wielojądrowe (tzw. komórczaki). Niektóre komórki w trakcie różnicowania się i specjalizacji tracą jądro, np. erytrocyty ssaków.
Niemal wszystkie komórki eukariotyczne zawierają jądro. Nie posiadają go jedynie erytrocyty u ssaków i dojrzałe człony rurek sitowych u roślin okrytonasiennych. Jądro ma kulisty kształt. Zwykle jest położone centralnie, lecz w niektórych komórkach roślinnych może być zepchnięte na brzeg komórki przez rozrośnięta wakuolę. Jądra peryferyjne występują również w komórkach mięśni poprzecznie prążkowanych. Jądro otaczają dwie błony tworzące otoczkę, wykazujące ciągłość ze sobą i błonami cytoplazmatycznymi. Błona zewnętrzna jest wysoce przepuszczalna, natomiast wewnętrzna, wyściełana laminowym szkieletem jest wysoce wybiórcza. Inną drogą transportu substancji z i do jądra są pory w otoczce jądrowej otwierające się w zależności od potrzeb i przepuszczalne w jednym bądĽ drugim kierunku. Do jądra transportowane są głównie białka strukturalne jądra, białka potrzebne do transkrypcji i replikacji oraz do budowy podjednostek rybosomów. Z jądra do cytoplazmy wędrują m.in. cząsteczki mRNA oraz podjednostki rybosomów. Wnętrze jądra wypełnia kariolimfa, w której znajduje się DNA w postaci chromatyny (substancja złożona przede wszystkim z DNA i silnie zasadowych białek zw. histonami)występującej w dwóch postaciach - luĽnej i skondensowanej. Podczas podziałów komórki chromatyna zostaje silnie zespiralizowana i upakowana w chromosomach. Wydzielonym obszarem jądra jest jąderko. W jąderku następuje synteza rRNA oraz są tworzone podjednostki rybosomów.
|
BŁONA KOMÓRKOWA
Błona komórkowa (plazmalemma) - otacza zarówno komórkę roślinną jak i zwierzęcą. Pod względem chemicznym składa się z fosfolipidów (w tym lecytyny), białek integralnych(stanowią 70% wszystkich protein) i powierzchniowych,oligosacharydów(1-5%)i enzymów. Ważnym składnikiem błon jest także cholesterol (5-25% składu lipidów błonowych), zwiększjący stabilność błon, gdyż łączy się z ich tłuszczową częścią, zwiększając lepkość.
Błony komórkowe mają strukturę mozaikową. Model plazmalemmy został opracowany przez Singera i Nicolsona w 1972 roku.Jest to płynna macierz, zbudowana z nieciągłej podwójnej warstwy fosfo- lipidowej z białkami integralnymi i powierzchniowymi.
Fosfolipidy przemieszczają się w obrębie warstwy oraz wymieniają się między warstwami. Białka integralne wykonuja ruchy wokół własnej osi oraz wysuwają się i zagłębiają w warstwach fosfolipidowych. Białka integralne: transportowe, receptorowe dla lektyn, antygenowe (warunkujące grupy krwi), wraz z enzymami i glikoproteinami przemieszczają się i ulegają degradacji. Na powierzchni błony komórkowej występuje glikokaliks. Zbudowany jest on z reszt cukrowych połączonych z białkami błonowymi (glikoproteidami) lub lipidami zewnętrznej warstwy błony (glikplipidy). Glikokaliks pośredniczy w transporcie, nawilża komórkę, odpowiada za procesy immunologiczne (rozpoznawanie obcych ciał) oraz za tworzenie zespołów komórkowych. Glikoproteidy powierzchniowe nadają właciwości antygenowe komórkom, tworzą osłonę dla komórek, są odpowiedzialne za agregację i aglutynizację komórek.
Błona komórkowa jest składnikiem każdej żywej komórki. Cechy charakterystyczne błony komórkowej można odnieść do większości błon biologicznych. Do najistotniejszych należałoby zaliczyć:
wysoką przepuszczalnością dla wody;
związki niejonowe przechodzą przez nią tym lepiej im łatwiej są rozpuszczalne w tłuszczach;
opór elektryczny jest duży, ma to istotne znaczenie dla przewodnictwa elektrycznego bodźców;
żywa błona komórkowa jest spolaryzowana, szczególnie dobrze jest to widoczne w komórkach zwierzęcych ponieważ nie posiadają ściany komórkowej;
wyizolowane błony ulegają lizie (rozkładowi) w obecności enzymów lipolitycznych i proteolitycznych (rozkładają białka).
Aktualnie budowę plazmalemy wyjaśnia model płynnej mozaiki. Każda błona biologiczna zawiera dwa podstawowe składniki strukturalne:
półpłynny podwójny zrąb tworzony przez dwie warstwy lipidów, których polarne „głowy" zwrócone są na zewnątrz w stronę środowiska wodnego, natomiast węglowodorowe łańcuchy kwasów tłuszczowych skierowane są do wewnątrz;
mozaikowato rozmieszczone na i w zrębie różnego rodzaju białka, z których większość zdolna jest dynamicznych przemieszczeń w obrębie błony;
w komórkach zwierzęcych na powierzchni plazmalemy występuje cieniutka, jednorodna warstewka zbudowana z mieszaniny węglowodorów reszt glikoproteidów i glikolipidów, których części zasadnicze wbudowane są w zrąb lipidowy - nazwano ją glikokaliksem.
chronią komórki przed działaniem czynników fizycznych i chemicznych, a także przed wnikaniem obcych organizmów, w szczególności chorobotwórczych,
regulują transport wybranych substancji z i do komórki,
reagują na bodźce chemiczne, termiczne i mechaniczne,
pełnią także funkcje enzymatyczne, katalizując różne reakcje metaboliczne,
utrzymują równowagą między ciśnieniem osmotycznym wewnątrz i na zewnątrz komórki.
|
Jądro komórkowe - pełni nadrzędną rolę w komórce, gdzyż poprzez zawarte w nim DNA steruje przemianami biochemicznymi komórki. Jądro komórkowe gromadzi i przechowywuje w DNA, w postaci chromatyny, informację genetyczną o cechach organizmu, a następnie przekazuje ją do cytoplazmy na rybosomy za pomocą m-RNA. Jądro bierze także udział w podziałach komórek somatycznych (mitoza) i generatywnych (mejoza).
Jądro komórkowe jest otoczone podwójną błoną białkowo- lipidową, która zawiera liczne pory. To właśnie one umożliwiają utrzymywanie kontaktu jądra z pozostałą częścią komórki. Wewnątrz jądro jest wypełnione kariolimfą - sokiem jądrowym składającym się w głównej mierze z białek kwaśnych i fosfolipidów. Na terenie jądra znajduja się także jąderka(zbudowane z RNA i białek), które stanowią ośrodki tworzenia rybosomów. Bardzo ważnym elementem budującym jądro komórkowe jest DNA, które w połączeniu z białkami zasadowymi: histonami, białkami niehistonowymi oraz RNA tworzy strukturę zwaną chromatyną. W czasie podziałów komórki ulega ona skondensowaniu i tworzy chromosomy (u człowieka jest ich 23 pary w komórkach somatycznych, a w gametach o połowę mniej ).
Zwykle komórki posiadają jedno jądro komórkowe, lecz bywają także takie, które są wielojądrowe (tzw. komórczaki). Niektóre komórki w trakcie różnicowania się i specjalizacji tracą jądro, np. erytrocyty ssaków.
Niemal wszystkie komórki eukariotyczne zawierają jądro. Nie posiadają go jedynie erytrocyty u ssaków i dojrzałe człony rurek sitowych u roślin okrytonasiennych. Jądro ma kulisty kształt. Zwykle jest położone centralnie, lecz w niektórych komórkach roślinnych może być zepchnięte na brzeg komórki przez rozrośnięta wakuolę. Jądra peryferyjne występują również w komórkach mięśni poprzecznie prążkowanych. Jądro otaczają dwie błony tworzące otoczkę, wykazujące ciągłość ze sobą i błonami cytoplazmatycznymi. Błona zewnętrzna jest wysoce przepuszczalna, natomiast wewnętrzna, wyściełana laminowym szkieletem jest wysoce wybiórcza. Inną drogą transportu substancji z i do jądra są pory w otoczce jądrowej otwierające się w zależności od potrzeb i przepuszczalne w jednym bądĽ drugim kierunku. Do jądra transportowane są głównie białka strukturalne jądra, białka potrzebne do transkrypcji i replikacji oraz do budowy podjednostek rybosomów. Z jądra do cytoplazmy wędrują m.in. cząsteczki mRNA oraz podjednostki rybosomów. Wnętrze jądra wypełnia kariolimfa, w której znajduje się DNA w postaci chromatyny (substancja złożona przede wszystkim z DNA i silnie zasadowych białek zw. histonami)występującej w dwóch postaciach - luĽnej i skondensowanej. Podczas podziałów komórki chromatyna zostaje silnie zespiralizowana i upakowana w chromosomach. Wydzielonym obszarem jądra jest jąderko. W jąderku następuje synteza rRNA oraz są tworzone podjednostki rybosomów.
|
RETIKULUM ENDOPLAZMATYCZNE (ER)
Struktura ta została odkryta w latach 40-tych XX w. przez Claude'a i Portera przy pomocy mikroskopu elektronowego. Zobaczyli oni złożony, trójwymiarowy system błon elementarnych tworzących: kanaliki, cysterny i niewielkie wakuole. Całość nazwano siateczką śródplazmatyczną. Ta skomplikowana struktura jest niezwykle powszechna u Eucaryota (nie występuje jedynie w dojrzałych erytrocykach ssaków).W komórkach prokariotycznych nie występuje. ER jest organellum dynamicznym i jego rozwój zależy od wieku komórki, jej stanu czynnościowego i pełnionych w organizmie funkcji. Całość tworzą cienkie (5-6 nm) błony o niewyraĽnie trójwarstwowej strukturze. Błony ER, w przeciwieństwie do błony komrkówej, nie są spolaryzowane. Z chemicznego punktu widzenia retikulum składa się z lipidów (35-52% masy) oraz z białek (48-65%) masy. Błony siateczki śródplazmatycznej występują w dwóch zasadniczych postaciach: siateczki wewnątrzplazmatycznej szorstkiej ( retikulum endoplazmatyczne granularne, w skrócie ERg ); w preparatach mikroskopowych pojawiają się ziarnistości, ponieważ do powierzchni błon przytwierdzone są liczne rybosomy; siateczki wewnątrzplazmatycznej gładkiej ( retikulum endoplazmatyczne agranularne, w skrócie ERa ), na której błonach nie występują rybosomy. Funkcję ER można przedstawić następująco: zwiększa powierzchnię wewnętrzną komórki; umożliwia jednoczesne przeprowadzenie obok siebie różnych procesów, często wzajemnie się wykluczających procesów biochemicznych np. wymagających innego pH, innego stężenia jonów Ca2+ itd.; tworzy kanały wewnętrznej "łączności" pomiędzy różnymi strukturami; resyntetyzuje: białka (ERg), sterydy (szczególnie ERa), tłuszcze, uczestniczy w przemianach węglowodanów; przeprowadza unieczynnianie toksyn i leków (szczególnie w komórkach wątroby); resytetyzuje triglicerydy obojętne - odtwarza je z pochłoniętych kropli kwasów tłuszczowych i glicerolu; we wszystkich typach komórek mięśniowych nazywana jest siateczką sarkoplazmatyczną i uczestniczy w nich w przekazywaniu bodĽców do wnętrza komórki, umożliwiając w ten sposób skurcz miofibryli; w komórkach nerwowych występują skupienia ERg otaczające wolne rybosomy; odbywa się w nich intensywna biosynreza białka.
|
Bardzo ważnym elementem występującym we wszystkich rodzajach komórek są niewielkie struktury komórkowe - rybosomy. Liczba rybosomów w komórce eukariotycznej wynosi przeciętnie parę milionów i w dużej mierze zależy od aktywności metabolicznej komórki. W komórkach eukariotycznych Rybosomy występują w cytoplazmie oraz w mitochondriach i plastydach. Wśród rybosomów cytoplazmatycznych wyróżniamy rybosomy wolne i związane z błonami szorstkiego reticulum endoplazmatycznego. Rybosomy wolne syntetyzują białka, które pozostaną w obrębie komórki lub będą przetransportowane do struktur takich jak jądro czy mitochondria. Natomiast cząsteczki białka powstające na rybosomach związanych z siateczką wewnątrzplazmatyczną wnikają do jej błony bądĽ są wysyłane poza komórkę.
Każdy rybosom jest zbudowany z dwóch podjednostek: małej i dużej. Obie te jednostki są zbudowane z białek i rRNA (rybosomowy RNA). Obie jednostki są składane w jąderku i oddzielnie transportowane na miejsce przeznaczenia. Na rybosomach odbywa się synteza białek (translacja). Pojawienie się cząsteczki mRNA (matrycowy) powoduje aktywację rybosomu. Dopiero wtedy podjednostki łączą się ze sobą. Cząsteczka mRNA przesuwa się wzdłuż małej podjednostki, a cząsteczki tRNA (transportującego RNA) przy udziale enzymów doprowadzają kolejne aminokwasy do rosnącego łańcucha polipeptydowego. Rybosomy mitochondrialne i plastydowe są mniejsze niż cytoplazmatyczne.
Nie odkryto do tej pory organizmów żywych pozbawionych białek. Budowanie tych skomplikowanych makrocząsteczek jest procesem złożonym, wymaga także bardzo dużej precyzji. W związku z tym każda żywa komórka posiada rybosomy - specjalne organella służące do produkcji białek. Rybosomy zostały odkryte w 1953 r. przez Robinsona w komórkach fasoli, a wkrótce potem także w komórkach zwierzęcych. Ze względu na niewielkie rozmiary można je obserwować jedynie przy użyciu mikroskopu elektronowego i to najlepiej po utrwaleniu w osmie. Ultrastruktur tych nie oddziela od cytoplazmy żadna błona biologiczna. Z chemicznego punktu widzenia w rybosomach występują dwa zasadnicze składniki: rybosomalny RNA, białka (zasadowe - strukturalne i kwaśne - enzymatyczne). Każdy kompletny rybosom składa się zawsze z dwóch podjednostek - większej i mniejszej. Ze względu na rozmiary i występowanie możne te organella podzielić można na dwa rodzaje: rybosomy małe występujące u Procaryota oraz w plastydach i mitochondriach u Eucaryota; rybosomy duże występujące w cytoplazmie komórek eukariotycznych.
|
RETIKULUM ENDOPLAZMATYCZNE (ER)
Struktura ta została odkryta w latach 40-tych XX w. przez Claude'a i Portera przy pomocy mikroskopu elektronowego. Zobaczyli oni złożony, trójwymiarowy system błon elementarnych tworzących: kanaliki, cysterny i niewielkie wakuole. Całość nazwano siateczką śródplazmatyczną. Ta skomplikowana struktura jest niezwykle powszechna u Eucaryota (nie występuje jedynie w dojrzałych erytrocykach ssaków).W komórkach prokariotycznych nie występuje. ER jest organellum dynamicznym i jego rozwój zależy od wieku komórki, jej stanu czynnościowego i pełnionych w organizmie funkcji. Całość tworzą cienkie (5-6 nm) błony o niewyraĽnie trójwarstwowej strukturze. Błony ER, w przeciwieństwie do błony komrkówej, nie są spolaryzowane. Z chemicznego punktu widzenia retikulum składa się z lipidów (35-52% masy) oraz z białek (48-65%) masy. Błony siateczki śródplazmatycznej występują w dwóch zasadniczych postaciach: siateczki wewnątrzplazmatycznej szorstkiej ( retikulum endoplazmatyczne granularne, w skrócie ERg ); w preparatach mikroskopowych pojawiają się ziarnistości, ponieważ do powierzchni błon przytwierdzone są liczne rybosomy; siateczki wewnątrzplazmatycznej gładkiej ( retikulum endoplazmatyczne agranularne, w skrócie ERa ), na której błonach nie występują rybosomy. Funkcję ER można przedstawić następująco: zwiększa powierzchnię wewnętrzną komórki; umożliwia jednoczesne przeprowadzenie obok siebie różnych procesów, często wzajemnie się wykluczających procesów biochemicznych np. wymagających innego pH, innego stężenia jonów Ca2+ itd.; tworzy kanały wewnętrznej "łączności" pomiędzy różnymi strukturami; resyntetyzuje: białka (ERg), sterydy (szczególnie ERa), tłuszcze, uczestniczy w przemianach węglowodanów; przeprowadza unieczynnianie toksyn i leków (szczególnie w komórkach wątroby); resytetyzuje triglicerydy obojętne - odtwarza je z pochłoniętych kropli kwasów tłuszczowych i glicerolu; we wszystkich typach komórek mięśniowych nazywana jest siateczką sarkoplazmatyczną i uczestniczy w nich w przekazywaniu bodĽców do wnętrza komórki, umożliwiając w ten sposób skurcz miofibryli; w komórkach nerwowych występują skupienia ERg otaczające wolne rybosomy; odbywa się w nich intensywna biosynreza białka.
|
Aparaty Golgiego są powszechnym składnikiem komórek eukariotycznych. Ich specyficzną cechą jest to, iż posiadają zdolność do redukcji azotanu (V) srebra (I). cecha ta umożliwiła ich odkrycie. Dokonał tego pan Camillo Golgi 1891 roku. U organizmów tzw. niższych (u bezkręgowców, a także glonów) struktura ta występuje w postaci pojedynczych, silnie spłaszczonych pęcherzyków, wygiętych w charakterystyczny sposób - diktiosomów. U wyższych budowa diktiosomów jest bardziej złożona . zwykle jest to 4 do 8 woreczków ułożonych w stos, koło którego rozmieszczone są mniejsze lub większe pęcherzyki i kanaliki. Zwykle są rozrzucone w cytoplazmie. Organella te nie występują w komórkach prokariotycznych. Ich liczba w komórce jest różna. U glonów jest ich zaledwie kilka, natomiast u okrytonasiennych może dochodzić do kilkuset. Aparat Golgiego to struktury błoniaste - cysterny, ułożone jedna na drugiej. Struktura ta występuje w pobliżu jądra komórkowego. W aparacie Golgiego następuje synteza i wydzielanie wielocukrowców, śluzów i innych związków. jest to także miejsce gdzie zachodzi przebudowa i różnicowanie się błon przeznaczonych do wbudowania w plazmalemmę. Substancje te są przenoszone przez małe pęcherzyki transportujące, odrywajace się od centralnie położonych cystern.
Aparaty Golgiego spełniaja wiele ważnych funkcji:
przede wszystkim wydzielają zagęszczone substancje poza komórkę w procesie egzocytozy, tzn. odwróconej pinocytozy (pęcherzyki wydzielnicze zlewają się z plazmalemmą);
syntetyzuja polisacharydy strukturalne - związki chemiczne, które dostarczają później na potrzeby rosnących ścian pierwotnych i wtórnych;
w tkankach łącznych oporowych odpowiedzialne są za syntezę mukopolisacharydów (śluzowielocukrowców istoty międzykomórkowej);
sprzęgają węglowodory z proteinami, które są produkowane przez ER szorstkie, w glikoproteidy;
uczestniczą w przekazywaniu wielu substancji w obrębie komórki i poza nią.
|
Mikrotubule to białkowe spirale zbudowane z cząsteczek tubuliny. W przekroju wyglądają jak cylindry zbudowane z 13 równoległych łańcuchów. Mikrotubule wraz z innymi składnikami cytoszkieletu nadają kształt komórkom, zwłaszcza zwierzęcym, które nie posiadają sztywnych ścian komórkowych oraz utrzymują poszczególne organelle (mitochondria, struktury Golgiego)w odpowiednim położeniu w obrębie komórki i wchodzą w skład wici i rzęsek oraz umożliwiają ich ruchy. Mikrotubule ukierunkowują transport w komórce, budują również wrzeciono podziałowe, które przyłącza się do chromosomów i odciąga je lub ich połówki do przeciwległych biegunów nowo powstających komórek podczas podziałów komórkowych.
|
W centrosomie niemal wszystkich komórek zwierzęcych występują dwie prostopadle do siebie ułożone struktury, zwane centriolami. struktury te o kształcie pustego w środku cylindra, zbudowane są z dziesięciu zestawów, z których każdy składa się z trzech mikrotubul. Centriole replikują się przed podziałem komórkowym i prawdopodobnie odgrywają rolę w polimeryzacji mikrotubul. Ich specyficzna funkcja nie jest jednak dokładnie znana. Komórki roślin wyższych, w których występuje odpowiednik centrum organizacyjnego mikrotubul, nie posiadają centrioli, co sugeruje, że albo proces ten odbywać się może za pośrednictwem innych mechanizmów. Mikrotubule tworzą się z dimerów podjednostek białkowych zwanych tubulinami. Każdy dimer utworzony jest z dwóch bardzo podobnych podjednostek, alfa i beta. Występują w komórce zwierzęcej, zbudowane z 9 tripletów. Pełni ważną rolę podczas podziału komórki, biorą udział w tworzeniu wrzeciona podziałowego, budują ciałka podstawowe. Chroamtyna- zbudowana z DNA, niskocząsteczkowych białek zasadowych- histomów, RNA i białek niehistomowych.
|
Lizosomy- drobne pęcherzyki zawierające enzymy trawienne. Z najważniejszych cech tych organelli należy wymienić: są wyłącznie eukariotyczne, przy czym trzeba dodać, że u roślin, ze względu na pewne różnice biochemiczne, nazywane są sferosomami; są to otoczone pojedynczą błoną biologiczną pęcherzyki o średnicy 0,1-0,5 ľm; enzymy hydrolityczne, które wypełniają lizosomy, znajdują się w stanie latencji, oznacza to, że białkowe biokatalizatory są normalnie nieaktywne, ponieważ najprawdopodobniej związane są z białkami błon lizosomów; powstają jako lizosomy pierwotne z aparatów Golgiego lub retikulum gładkiego; po połączeniu z fagosomami powstają lizosomy wtórne;
trawienne- rozkład substancji
Magazynujące- magazynują substancje
„grabarze” -rozkład obumarłych składników cytoplazmy. Enzymy w lizosomach nieczynne, pęcherzyk naruszony uczynnia się.
|
PEROKSYZOM
Peryksysomy to mikrociała otoczone błoną, które zawierają różnorodne enzymy. Substancje wypełniające te organella katalizują szereg reakcji metabolicznych. Podczas rozpadu lipidów produkowany jest nadtlenek wodoru (H2O2) - substancja toksyczna dla komórki. Peryksysomy zawierają enzymy rozkładające nadtlenek wodoru do produktów nieszkodliwych dla komórki. W komórkach wątroby i nerki peroksysomy mogą pełnić istotną rolę w detoksytacji takich substancji, jak etanol, występujący w napojach alkoholowych. Komórki roślinne zawierają mikrociała dwóch głównych typów. Peroksysomy występujące w komórkach liści pełnią rolę w fotosyntezie. Mikrociała zwane glioksysomami zawierają enzymy służące do przekształcenia tłuszczów zapasowych w nasionach w cukry. Cukry wykorzystywane są przez młode rośliny jako Ľródło energii i materiałów do syntezy innych związków. Komórki zwierzęce nie mają glioksysomów i nie mogą przeksztalcać kwasów tłuszczowych w cukry.
|
Mikrofilamenty składają się z dwóch łańcuchów białek globularnych: miozyny i aktyny. Mikrofilamenty mają zdolność kurczenia się i najczęściej odpowiadają za ruchy komórek.
Filamenty pośrednie są najbardziej stabilnym elementem cytoszkieletu. Są to długie, podobne do sznurów struktury złożone z białek fibrylarnych odpowiadające przede wszystkim za usztywnienie komórek.
|
Mitochondrium - zaliczane jest do autonomicznych organelli, ponieważ zawiera w swej budowie własne DNA i RNA. Jest to centrum energetyczne komórki, w którym ma miejsce utlenianie biologiczne - proces oddychania wewnątrzkomórkowego. Zachodzą w nim następujące etapy oddychania: cykl Krebsa i łańcuch oddechowy. Powstała w wyniku tych procesów energia gromadzona jest w wiązaniach wysokoenergetycznych związku - ATP a następnie jest wykorzystywana w procesach endoergicznych (wymagających dostarczenia energii). Najwięcej mitochondriów znajduje się w tych narządach, w którycyh zapotrzebowanie energetyczne jest najwększe np. komórki mięśnia sercowego. Bardzo mało mitochondriów znajduje się w tkance tłuszczowej.
Mitochondria otoczone są podwójną błoną białkowo-lipidową. Błona wewnętrzna tworzy liczne wpuklenia do środka (co zwiększa znacznie jej powierzchnię) zwane grzebieniami mitochondrialnymi.
Liczba grzebieni nie jest stała lecz zwiększa się w czasie podwyższonej aktywności metabolicznej komórki. Na ich powierzchni znajdują się "grzybki" zawierające ATP-azę odpowiedzialną za syntezę ATP. Wnętrze mitochondrium wypełnione jest białkową substancją zwaną matrix lub stromą.
Wszystkie procesy życiowe wymagają energii, dlatego jednym z najważniejszych organelli w komórce jest mitochondrium - źródło energii komórki.
Mitochondrium wykorzystuje różne ilości glukozy, innych cukrów, pewnych tłuszczów i innych bogatych w energie związków chemicznych, które docierają do komórki z przetrawionego pożywienia. Na powierzchniach pofałdowanej wyściółki wewnętrznej zostają zamienione w wysokoenergetyczne cząsteczki, które mogą być łatwo zmagazynowane przez komórkę i wykorzystane do przeprowadzenia większości procesów życiowych. Te cząsteczki energetyczne to ATP - adenozyno trójfosforany. Każda komórka zużywa pewną ilość ATP w procesach pozwalających utrzymać życie, zdrowie i dobrą organizację. Jeśli jakaś komórka produkuje substancje, które zostaną wysłane na zewnątrz , albo zajmie się rozkładaniem potencjalnie szkodliwych produktów przemiany materii na bezpieczne związki, jej zapotrzebowanie energetyczne wzrasta. A im więcej energii zużywa komórka, tym więcej posiada mitochondriów. Duża komórka mięśniowa, która często zmienia kształt, zmniejszając swą długość podczas skurczu mięśnia, może mieć setki tysięcy mitochiondriów, co sekundę wykorzystujących miliony cząsteczek ATP
|
|
Opis: Budowa komórki zwierzęcej: 1 - cytoplazma, 2 - siateczka śródplazmatyczna szorstka, 3 - rybosomy, 4 - chromatyna w jądrze komórkowym, 5 - jąderko, 6 - aparat Golgiego, 7 - lizosomy, 8 - błona komórkowa, 9 - mitochondrium, 10 - jądro komórkowe otoczone błoną jądrową
Autor: Nowotarska Elżbieta
-Kształty komórek zwierzęcach są bardziej zróżnicowane niż roślinnych: mogą być one podłużne, okrągłe, wielokątne lub drzewkowate. Ta różnorodność jest możliwa, gdyż komórki zwierzęce nie są ograniczone sztywną ścianą komórkową.Cytoplazma otoczona jest jedynie błoną, która jest elastyczna i może łatwo zmieniać kształt.Wewnątrz komórki w cytoplażmie znajdują się organelle komórkowe tj. jądro komórkowe, mitochondria,liczne drobne wakuole i inne.
Błona komórkowa jest składnikiem każdej żywej komórki. Cechy charakterystyczne błony komórkowej można odnieść do większości błon biologicznych. Do najistotniejszych należałoby zaliczyć:
wysoką przepuszczalnością dla wody;
związki niejonowe przechodzą przez nią tym lepiej im łatwiej są rozpuszczalne w tłuszczach;
opór elektryczny jest duży, ma to istotne znaczenie dla przewodnictwa elektrycznego bodźców;
żywa błona komórkowa jest spolaryzowana, szczególnie dobrze jest to widoczne w komórkach zwierzęcych ponieważ nie posiadają ściany komórkowej;
wyizolowane błony ulegają lizie (rozkładowi) w obecności enzymów lipolitycznych i proteolitycznych (rozkładają białka).
Aktualnie budowę plazmalemy wyjaśnia model płynnej mozaiki. Każda błona biologiczna zawiera dwa podstawowe składniki strukturalne:
półpłynny podwójny zrąb tworzony przez dwie warstwy lipidów, których polarne „głowy" zwrócone są na zewnątrz w stronę środowiska wodnego, natomiast węglowodorowe łańcuchy kwasów tłuszczowych skierowane są do wewnątrz;
mozaikowato rozmieszczone na i w zrębie różnego rodzaju białka, z których większość zdolna jest dynamicznych przemieszczeń w obrębie błony;
w komórkach zwierzęcych na powierzchni plazmalemy występuje cieniutka, jednorodna warstewka zbudowana z mieszaniny węglowodorów reszt glikoproteidów i glikolipidów, których części zasadnicze wbudowane są w zrąb lipidowy - nazwano ją glikokaliksem.
Aparaty Golgiego są powszechnym składnikiem komórek eukariotycznych. Ich specyficzną cechą jest to, iż posiadają zdolność do redukcji azotanu (V) srebra (I). cecha ta umożliwiła ich odkrycie. Dokonał tego pan Camillo Golgi 1891 roku. U organizmów tzw. niższych (u bezkręgowców, a także glonów) struktura ta występuje w postaci pojedynczych, silnie spłaszczonych pęcherzyków, wygiętych w charakterystyczny sposób - diktiosomów. U wyższych budowa diktiosomów jest bardziej złożona . zwykle jest to 4 do 8 woreczków ułożonych w stos, koło którego rozmieszczone są mniejsze lub większe pęcherzyki i kanaliki. Zwykle są rozrzucone w cytoplazmie. Organella te nie występują w komórkach prokariotycznych. Ich liczba w komórce jest różna. U glonów jest ich zaledwie kilka, natomiast u okrytonasiennych może dochodzić do kilkuset.
przede wszystkim wydzielają zagęszczone substancje poza komórkę w procesie egzocytozy, tzn. odwróconej pinocytozy (pęcherzyki wydzielnicze zlewają się z plazmalemmą);
syntetyzuja polisacharydy strukturalne - związki chemiczne, które dostarczają później na potrzeby rosnących ścian pierwotnych i wtórnych;
w tkankach łącznych oporowych odpowiedzialne są za syntezę mukopolisacharydów (śluzowielocukrowców istoty międzykomórkowej);
sprzęgają węglowodory z proteinami, które są produkowane przez ER szorstkie, w glikoproteidy;
uczestniczą w przekazywaniu wielu substancji w obrębie komórki i poza nią.
Lizosomy zostały odkryte w 1955 przez de Duve w czasie frakcjonowania komórek zwierzęcych. Okazało się, że są powszechne u Eukaryota. Z najważniejszych cech tych organelli należy wymienić: są wyłącznie eukariotyczne, przy czym trzeba dodać, że u roślin, ze względu na pewne różnice biochemiczne, nazywane są sferosomami; są to otoczone pojedynczą błoną biologiczną pęcherzyki o średnicy 0,1-0,5 ľm; enzymy hydrolityczne, które wypełniają lizosomy, znajdują się w stanie latencji, oznacza to, że białkowe biokatalizatory są normalnie nieaktywne, ponieważ najprawdopodobniej związane są z białkami błon lizosomów; powstają jako lizosomy pierwotne z aparatów Golgiego lub retikulum gładkiego; po połączeniu z fagosomami powstają lizosomy wtórne;
Peryksysomy to mikrociała otoczone błoną, które zawierają różnorodne enzymy. Substancje wypełniające te organella katalizują szereg reakcji metabolicznych. Podczas rozpadu lipidów produkowany jest nadtlenek wodoru (H2O2) - substancja toksyczna dla komórki. Peryksysomy zawierają enzymy rozkładające nadtlenek wodoru do produktów nieszkodliwych dla komórki. W komórkach wątroby i nerki peroksysomy mogą pełnić istotną rolę w detoksytacji takich substancji, jak etanol, występujący w napojach alkoholowych. Komórki roślinne zawierają mikrociała dwóch głównych typów. Peroksysomy występujące w komórkach liści pełnią rolę w fotosyntezie. Mikrociała zwane glioksysomami zawierają enzymy służące do przekształcenia tłuszczów zapasowych w nasionach w cukry. Cukry wykorzystywane są przez młode rośliny jako Ąródło energii i materiałów do syntezy innych związków. Komórki zwierzęce nie mają glioksysomów i nie mogą przeksztalcać kwasów tłuszczowych w cukry.
Mitochondria odkrył Kölliker w ok. 1888 r. w mięśniach skrzydeł owadów. Organella te posiadają zdolność do samopowielania. Otacza je podwójna błona lipo - proteinowa. Występują u wszystkich Eukaryota tlenowych (wyjątkiem są erytrocyty). Odpowiednikami mitochondriuów u Prokayota są mezosomy. W różnych komórkach mitochondria przyjmija kształty: wydłużone (owalne lub cylindryczne) o długości 3-7 ľm, niekiedy rozgałęzione ; okrągłe (kuliste, ziarniste) o średnicy 0,2-1 ľm . Liczba tych organelli waha się od 20 (w komórkach mało aktywnych metabolicznie) do kilku tysięcy (w komórkach o dużej aktywności metabolicznej, np. w komórkach czapeczki korzeniowej kukurydzy jest ich ok. 2500). Kilkaset jest także we włóknach mięśniowych poprzecznie prążkowanych i komórkach kanalików głównych nerki. Zasadniczo więcej mitochndriów występuje w komórkach zwierzęcych niż roślinnych, a wśród zwierząt u stałocieplnych. Ciekawą cechą mitochondriów jest ich ciągły ruch (obrotowy lub wijący). Związane jest to z pełnioną przez nie funkcją, polegającej na dostarczaniu energii przydatnej biologicznie (takiej, którą organizm może dowolnie przetwarzać) do miejsc zapotrzebowania. Związkiem, który jej dostarcza jest ATP - uniwersalny akumulator i przenośnik energii. Mitohondria otoczone są zawsze błoną lipidowo - proteinową o dużej przepuszczalności. Błona wewnętrzna tworzy tzw. grzebienie mitochondrialne w kształcie : płytkowatym - mówimy wtedy o mitochondriach lamelarnych (grzebieniastych), charakterystycznych dla zwierząt ; rurkowatym - mówimy wtedy o mitochondriach rurukowatych, typowych dla roślin. We wnętrzu mitochondrium znajduje się macierz mitochondrialna (tzw. martix). Jest to jednorodny roztwór koloidolny, w skład którego wchodzą m. in. enzymy Krebsa, ß - oksydacji i wiele innych. W matrix zawieszone są jedna lub kilka kolistych cząsteczek DNA (mitochondrialne DNA). Organellum to jest bardzo podobne do uproszczonej komórki prokariotycznej typu tlenowego. Świadczy o tym : kolista cząsteczka DNA kodująca część mitochondrialnych białek; występowanie rybosomów; kształt grzebieni przypomina rozbudowany mezosom; tylko jeden typ polimerazy RNA; mRNA mitochondrialny jest policistronowy ( zawiera informacje o budowie wielu białek ), takie mRNA mają komórki prokariotyczne. Nasuwa się przy tym ciekawy wniosek : najprawdopodobniej mitochondria są uproszczonymi tlenowymi symbiontami prokariotycznymi.
Rybosomy Nie odkryto do tej pory organizmów żywych pozbawionych białek. Budowanie tych skomplikowanych makrocząsteczek jest procesem złożonym, wymaga także bardzo dużej precyzji. W związku z tym każda żywa komórka posiada rybosomy - specjalne organella służące do produkcji białek. Rybosomy zostały odkryte w 1953 r. przez Robinsona w komórkach fasoli, a wkrótce potem także w komórkach zwierzęcych. Ze względu na niewielkie rozmiary można je obserwować jedynie przy użyciu mikroskopu elektronowego i to najlepiej po utrwaleniu w osmie. Ultrastruktur tych nie oddziela od cytoplazmy żadna błona biologiczna. Z chemicznego punktu widzenia w rybosomach występują dwa zasadnicze składniki: rybosomalny RNA, białka (zasadowe - strukturalne i kwaśne - enzymatyczne). Każdy kompletny rybosom składa się zawsze z dwóch podjednostek - większej i mniejszej. Ze względu na rozmiary i występowanie możne te organella podzielić można na dwa rodzaje: rybosomy małe występujące u Procaryota oraz w plastydach i mitochondriach u Eucaryota; rybosomy duże występujące w cytoplazmie komórek eukariotycznych.
Wici i rzęski są organellami służącymi do poruszania się komórki. Wici są na ogół długie w porównaniu z wielkością komórki i występują zazwyczaj pojedynczo. Rzęski są krótkie i liczne. Struktury te występują powszechnie u organizmów jednokomórkowych oraz u małych wielokomórkowców. Niezależnie od rodzaju komórek wici i rzęski mają podobną budowę. Każda składa się z cienkiego, cylindrycznego trzonka pokrytego wypustką błony komórkowej. Rdzeń trzonka stanowi wiązka złożona z rozmieszczonych koliście dziewięciu par mikrotubul, które otaczają dwie mikrotubule znajdujące się w środku. Takie ułożenie określa się jako układ 9+2. Jest on charakterystyczny dla rzęsek i wici wszystkich komórek eukariotycznych. U podstawy każdej wici i rzęski znajduje się ciało podstawowe, składa się ono z zestawu dziewięciu trójek (trypletów) mikrotubul, rozmieszczonych cylindrycznie.
Wakuole występują wyłącznie u Eucaryota. W komórkach roślin są zwykle duże i nieliczne, natomiast u zwierząt mają małe rozmiary, ale są liczniejsze. Ta prawidłowość jest dość dyskusyjna, wiele bowiem zależy od funkcji, wieku i stanu czynnościowego komórki np. w merystemach pierwotnych cytoplazma jest gęsta, a wakuole małe i nieliczne. Praktycznie przez wakuolę należy rozumieć pewien obszar ograniczony tonoplastem (błoną wakuolarną), który cechuje : duża przepuszczalność dla elektronów wynikająca z małej gęstości; brak rybosomów. Wakuola jest zaliczana do martwych składników komórki. Jest to o tyle prawdą, że przestrzeń ograniczona tonoplastem i wypełniona sokiem wakuolarnym jest martwa. Natomiast błona wodniczki jest klasyczną błoną biologiczną i należy ją zaliczyć do składników protoplastu. Składniki soku wakuolarnego dzielą się na organiczne i nieorganiczne. Do nieorganicznych zaliczamy : wodę ( ponad 90% ); liczne jony: K+, Na+, Ca+, Mg+, Zn+, Cl-, SO42-, PO43- i inne; szczególnie u roślin mogą występować związki wytrącone z roztworu np. kryształy wapnia tworzące rafidy i druzy; Organicznymi składnikami soku wakuolarnego są: rozpuszczone kwasy organiczne, wolne aminokwasy, białka, cukry, tłuszcze; metabolity wtórne: glikozydy - antocyjany (o zabarwieniu czerwonym) oraz flawony (o zabarwieniu żółtym); alkoidy - będące bezbarwnymi zasadami organicznymi często silnie trującymi (nikotyna, chinina, morfina, strychnina, kofeina, kokaina i skopolamina); garbniki - powstające jako pochodne cukrów i polifenoli; występują w dużych ilościach w różnych organach roślin dwuliściennych w postaci żółtych lub brunatnych wtrętów komórkowych. Do podstawowych funkcji wodniczek należy: utrzymanie komórek w stanie uwodnienia, inaczej mówiąc wakuole odpowiadają za turgor komórki; u roślin, magazynowanie zbędnych produktów przemiany materii, a także czasowe składowanie jonów i związków np. ziarna aleuronowe; u słodkowodnych pierwotniaków i wiciowców wodniczki tętniące usuwają nadmiar wody z cytoplazmy; w komórkach zdolnych do endocytoz wodniczki pokarmowe trawią pokarmy, czyli są lizosomami wtórnymi.
W centrosomie niemal wszystkich komórek zwierzęcych występują dwie prostopadle do siebie ułożone struktury, zwane centriolami . Struktury te o kształcie pustego w środku cylindra, zbudowane są z dziesięciu zestawów, z których każdy składa się z trzech mikrotubul. Centriole replikują się przed podziałem komórkowym i prawdopodobnie odgrywają rolę w polimeryzacji mikrotubul. Ich specyficzna funkcja nie jest jednak dokładnie znana. Komórki roślin wyższych, w których występuje odpowiednik centrum organizacyjnego mikrotubul, nie posiadają centrioli, co sugeruje, że albo proces ten odbywać się może za pośrednictwem innych mechanizmów. Mikrotubule tworzą się z dimerów podjednostek białkowych zwanych tubulinami. Każdy dimer utworzony jest z dwóch bardzo podobnych podjednostek, alfa i beta.
Cytoplazma jest wielofazowym układem koloidalnym o bardzo skomplikowanej budowie strukturalnej, chemicznej i złożonych funkcjach biochemicznych. W systemie tym woda tworzy fazę rozpraszającą. W niej są rozpuszczone bądĄ zawieszone białka globularne enzymów, fibrylarne składników tzw. cytoszkieletu, tłuszczowce, kwasy tłuszczowe, nukleoproteidy, wolne aminokwasy oraz sole: Ca, Mg, Na i P, jeśli wymienić tylko najważniejsze. Cytoplazma ze swoim pH zbliżonym zwykle do obojętnego tworzy środowisko dla zdecydowanej większości reakcji biochemicznych, dostarcza do nich substratów i co ważne, zawiera enzymy dla tych reakcji. Przykładami mogą być zasadnicze szlaki metaboliczne takie jak glikoza, czy cykl pentozofosforanowy. Hialoplazma jest też "transporterem", który siłą rzeczy pośredniczy w wymianie każdej substancji pomiędzy wszystkimi strukturami wewnątrzkomórkowymi a środowiskiem. Najbardziej zdumiewającą cechą cytoplazmy jest zdolność do odwracalnej zmiany stanów skupienia. Otóż, raz zachowuje się jak płyn (zol - półpłynny), kiedy indziej jest sztywna i elastyczna (żel - półstały). Możliwość ta wynika z koloidalnego charakteru cytoplazmy i ma ogromne znaczenie czynnościowe.
REtikulum Endoplazmatyczne (RE)- struktura ta została odkryta w latach 40-tych XX w. przez Claude'a i Portera przy pomocy mikroskopu elektronowego. Zobaczyli oni złożony, trójwymiarowy system błon elementarnych tworzących: kanaliki, cysterny i niewielkie wakuole. Całość nazwano siateczką śródplazmatyczną. Ta skomplikowana struktura jest niezwykle powszechna u Eucaryota (nie występuje jedynie w dojrzałych erytrocykach ssaków).W komórkach prokariotycznych nie występuje. ER jest organellum dynamicznym i jego rozwój zależy od wieku komórki, jej stanu czynnościowego i pełnionych w organizmie funkcji. Całość tworzą cienkie (5-6 nm) błony o niewyraĄnie trójwarstwowej strukturze. Błony ER, w przeciwieństwie do błony komrkówej, nie są spolaryzowane. Z chemicznego punktu widzenia retikulum składa się z lipidów (35-52% masy) oraz z białek (48-65%) masy. Błony siateczki śródplazmatycznej występują w dwóch zasadniczych postaciach: siateczki wewnątrzplazmatycznej szorstkiej ( retikulum endoplazmatyczne granularne, w skrócie ERg ); w preparatach mikroskopowych pojawiają się ziarnistości, ponieważ do powierzchni błon przytwierdzone są liczne rybosomy; siateczki wewnątrzplazmatycznej gładkiej ( retikulum endoplazmatyczne agranularne, w skrócie ERa ), na której błonach nie występują rybosomy. Funkcję ER można przedstawić następująco: zwiększa powierzchnię wewnętrzną komórki; umożliwia jednoczesne przeprowadzenie obok siebie różnych procesów, często wzajemnie się wykluczających procesów biochemicznych np. wymagających innego pH, innego stężenia jonów Ca2+ itd.; tworzy kanały wewnętrznej "łączności" pomiędzy różnymi strukturami; resyntetyzuje: białka (ERg), sterydy (szczególnie ERa), tłuszcze, uczestniczy w przemianach węglowodanów; przeprowadza unieczynnianie toksyn i leków (szczególnie w komórkach wątroby); resytetyzuje triglicerydy obojętne - odtwarza je z pochłoniętych kropli kwasów tłuszczowych i glicerolu; we wszystkich typach komórek mięśniowych nazywana jest siateczką sarkoplazmatyczną i uczestniczy w nich w przekazywaniu bodĄców do wnętrza komórki, umożliwiając w ten sposób skurcz miofibryli; w komórkach nerwowych występują skupienia ERg otaczające wolne rybosomy; odbywa się w nich intensywna biosynreza białka.
Badanie ultrastruktury jądra komórkowego wykazało, że składa się ono z :otoczki, kariolimfy, chromatyny, jąderka. Charakterystykę tych składników podano poniżej: błona jądrowa oddziela nukleoplazmę, czyli swoisty "ośrodek decyzyjny komórki", od cytoplazmy gdzie odbywa się "wykonywanie poleceń"; chromatyna - pod mikroskopem optycznym w okresie międzypodziałowym w jądrze komórkowym widać: chromocentry czyli grudki chromatyny, chromonemy czyli nici chromatyny. Obserwacje przy użyciu mikroskopu elektronowego wykazały, że chromatyna tworzy w jądrze, w zależności od stanu czynnościowego komórki skomplikowane struktury przestrzenne. Dzieje się tak ponieważ w tej sytuacji podstawowym problemem komórki jest ogromna ilość DNA jaką należy zmieścić w jądrze. Trzeba sobie zdać sprawę, że całkowita długość DNA w komórce somatycznej człowieka wynosi w przybliżeniu 180 cm. Jeśli podzielimy tę liczbę przez 46 to okaże się, że podczas gdy cała komórka ma zaledwie kilkadziesiąt mikrometrów. Wniosek jest prosty - trzeba, z jednej strony zapewnić dostepność materiału genetycznego, z drugiej "sprytnie" go zapakować w malej objętości. Ten problem natura rozwiązała w następujący sposób: DNA występuje w postaci superheliksu, czyli podwójnej spirali, co daje skrócenie ok.2x; helisa DNA nawinięta jest na oktamery histonowe przez co powstają nukleosomy, które współtworzą fibrylę chromatynową, skrócenie ok.7x; fibryla chromatynowa zwija się w ciasną "sprężynkę", albo jak kto woli "rurkę", czyli solenoid; wciąż jeszcze bardzo długa i cienka "rurka" solenoidu tworzy długie, pofałdowane pętle ułożone jedna przy drugiej, czyli domeny o średnicy przeciętnie ok.500 nm, pojedyncza domena zawiera średnio 50 000 par zasad i zachowuje się jak zamknięta kolista cząsteczka DNA, dzięki temu jest bardziej stabilna i mniej narażona na ataki egzonukleaz.
Komórka roślinna a zwierzęca
Obecnie jest wiadomo, że wszystkie organizmy żywe zbudowane są z większej lub mniejszej liczby komórek. Występują więc organizmy jednokomórkowe np. bakterie, pierwotniaki lub wielokomórkowe, zbudowane z wielu współpracujących ze sobą komórek. Komórka jest podstawową jednostką życia. Można ją porównać do cegiełek z jakich zbudowane są domy.
Komórka po raz pierwszy została zaobserwowana przez angielskiego fizyka R. Hooka, natomiast teorię komórkowej budowy organizmów sformułowało w latach 1838-1839 dwóch niemieckich uczonych: botanik Matthias Schleiden oraz fizjolog Theodor Schwann.
Różnorodność komórek jest ogromna. Najistotniejszy jest podział na komórki Prokariotyczne i Eukariotyczne. Komórki prokariotyczne różnią się od eukariotycznych tym, że nie posiadają jądra a ich materiał genetyczny zlokalizowany jest w obszarze jądrowym zwanym nukleoidem. Przykładem Prokaryota są bakterie. Natomiast do komórek eukariotycznych zaliczamy wszystkie komórki roślinne i zwierzęce. Zbudowane są one z takich samych elementów chociaż w ich budowie można dostrzec kilka istotnych różnic, które obrazuje tabelka. Rozmiary większości komórek zawierają się w przedziale 0,5-2000 mikrometrów chociaż zdarzają się komórki-olbrzymy widoczne gołym okiem, np. żółtko jajka ptasiego, niektóre pierwotniaki (0,5 cm długości) czy komórki nerwowe o metrowych wypustkach.
Komórki zbudowane są z mniejszych jednostek tzw. organelli, które pełnią różne funkcje, jednak nie mogą samodzielnie działać poza komórką. Składniki budujące komórkę możemy podzielić na plazmatyczne (żywe) i nieplazmatyczne (martwe) Wszystkie żywe składniki znajdujące się w komórce nazywamy protoplastem. Do protoplastu należą: błona komórkowa, jądro kom., cytoplazma, mitochondria, plastydy, rybosomy, reticulum endoplazmatyczne oraz aparaty Golgiego, lizosomy, plazmodesmy. Do martwych części komórki należą wakuola i ściana komórkowa.
Komórki w zależności od tego czy działają samodzielnie czy jako podporządkowane elementy organizmów wielokomórkowych, a także od funkcji jakie pełnią i środowiska w jakim się znajdują mogą przybierać bardzo różne formy morfologiczne i anatomiczne.
Tkanka okrywająca roślin i zwierząt zbudowana jest na przykład ze ściśle do siebie przylegających, prostopadłościennych komórek, komórka tkanki nerwowej jest wydłużona co umożliwia jej przesyłanie informacji na duże odległości, posiada także liczne rozgałęzienia, dzięki czemu może łączyć się z wieloma innymi komórkami, komórka wydzielnicza np. trzustki zawiera liczne pęcherzyki z wydzielaną substancją, komórki tkanki wzmacniającej roślin mają bardzo grube ściany, a komórki krwi w zależności od pełnionej funkcji różnią się kształtem (erytrocyty, trombocyty, leukocyty) oraz zdolnościami do poruszania się (leukocyty mogą przemieszczać się samodzielnie do określonych tkanek, natomiast erytrocyty nie mają takich zdolności).
Komórka eukariotyczna może być traktowana jako system błon oraz oddzielonych przez nie obszarów cytoplazmy i wnętrz poszczególnych organelli. Jest to cecha wszystkich komórek eukariotycznych zwana kompartmentacją czyli uprzedziałowieniem. Taka budowa umożliwia na jednoczesne przeprowadzanie wielu różnych reakcji, niekiedy biegnących w przeciwnych kierunkach.
Każda komórka aby żyć musi być otoczona błoną cytoplazmatyczną tzw. plazmalemmą. Poszczególne struktury komórkowe również są oddzielone jedną (lizosomy, wakuole, sferosomy, peroksysomy, struktury Golgiego, reticulum endoplazmatyczne) lub dwiema (jądro komórkowe, mitochondria, plastydy) błonami od cytoplazmy.
Wszystkie błony biologiczne zbudowane są przede wszystkim z lipidów tworzących dwuwarstwową błonę fosfolipidową, która zawsze jest podstawą błony, oraz białek, których zawartość w błonach może się wahać w granicach 25-75%. W błonach występują również niewielkie ilości cukrów w postaci oligosacharydów. Ich zawartość nie przekracza 5%. Cząsteczki fosfolipidów błonowych składają się z hydrofilowych główek oraz hydrofobowych ogonków, które w wodzie dążą do siebie, natomiast główki do zewnątrz.
Lipidy i białka mogą się przemieszczać. Błony biologiczne są strukturami dynamicznymi. Określamy je mianem płynnej mozaiki. Stopień płynności danego obszaru zależy od czynników środowiskowych (temperatury czy charakteru chemicznego roztworu stykającego się z błoną) oraz strukturalnych: mniejszą płynność wykazują błony o dużej zawartości cząsteczek cholesterolu i nienasyconych kwasów tłuszczowych w fosfolipidach, natomiast większą płynność wykazują błony o niewielkiej ilości cholesterolu i nienasyconych kwasów tłuszczowych przy czym płynność należy rozumieć jako możliwość przemieszczania się elementów tworzących błonę, szczególnie białek.
Cząsteczki białek błonowych mogą być związane z błoną trwale (białka integralne) lub być do niej przyczepione za pośrednictwem innych białek (białka peryferyczne). Niektóre białka integralne przenikają w poprzek całą błonę (transmembranowe), inne występują tylko po jej jednej stronie.
Funkcje błon biologicznych są różne. Przede wszystkim pomiędzy błonami odbywa się transport różnych substancji. Mówimy, że są to błony półprzepuszczalne. Przepuszczają wodę, tlen, małe jony, gazy, wybiórczo inne związki. Lipidy błonowe nie przepuszczają substancji rozpuszczonych w wodzie powodując oddzielenie roztworów znajdujących się po dwóch stronach błony. Natomiast transport substancji chemicznych przez błony odbywa się za pośrednictwem białek. Niektóre białka transmembranowe tworzą kanały, przez które rozmaite substancje przenikają na drugą stronę błony, inne mogą przenosić jednocześnie dwie substancje w przeciwnych kierunkach. Po obróceniu się takiego białka o 180o substancje pobrane po określonych stronach błony zostają wydzielone po stronie przeciwnej. Są też białka, które po pobraniu cząsteczek czy jonów po jednej stronie błony wędrują na drugą stronę by tam je uwolnić.
Oprócz funkcji transportowych błony biologiczne pełnią również funkcje ochronne oraz biorą udział w odbieraniu i przewodzeniu sygnałów (szczególnie plazmalemma), które docierają do komórek w postaci pewnych cząsteczek np. hormonów. Aby komórka mogła odebrać dany sygnał, musi mieć na powierzchni błony swoisty receptor - białko, najczęściej glikoproteinę, wiążące się z cząsteczką sygnałową.
Bardzo ważnym składnikiem każdej komórki jest cytoplazma. Jest to lepka, bezbarwna, półpłynna, galaretowata substancja wykazująca pewną elastyczność i ciągliwość. Wypełnia wnętrze komórki. W niej zawieszone są wszystkie organelle. Składa się z cytoplazmy podstawowej (cytozolu) oraz zawieszonych w nim struktur. Cytoplazma jest koloidem - wodnym roztworem białek, węglowodorów, lipidów i soli mineralnych. Jej uwodnienie ulega zmianie. Uwodniona cytoplazma to zol, a odwodniona - żel. Koagulacja jest to odwadnianie komórki (zol w żel), natomiast peptyzacja - nawadnianie (żel w zol) Przez cytoplazmę odbywa się transport różnych związków chemicznych między organellami. Zachodzi w niej również wiele ważnych reakcji chemicznych m.in. szlak glikolizy czyli pierwszy etap oddychania komórkowego czy biosynteza białka (na zlokalizowanych w cytozolu rybosomach). Cytoplazma komórek eukariotycznych może wykonywać ruchy. Są trzy rodzaje takich ruchów:
ruch rotacyjny - ruch cytoplazmy wokół centralnie ułożonej wakuoli
ruch cyrkulacyjny - ruch cytoplazmy po mostkach cytoplazmatycznych
ruch pulsacyjny - cytoplazma porusza się raz w jedną, raz w drugą stronę.
Ruchy cytoplazmy są najlepiej widoczne w komórkach roślinnych. Ich przejawem jest przemieszczanie się zawieszonych w cytoplazmie chloroplastów.
Cytoplazma komórek nie stanowi jednego, nieprzerwanego obszaru, lecz jest podzielona na fragmenty przez struktury błoniaste - siateczk...
Utworzony jest przez spłaszczone woreczki i cysterny z licznymi pęcherzykami (tzw. diktiosomy). Uczestniczy on w obróbce białek, syntezie polisacharydów ściany komórkowej, substancji międzykomórkowej, śluzów. Występuje tylko w komórkach eukariotycznych.
Wyszukiwarka
Podobne podstrony:
9481948194819481948194819481więcej podobnych podstron
