Wakuole (wodniczki) - struktury komórkowe występujące u roślin i niektórych pierwotniaków oraz w komórkach zwierzęcych. W komórkach zwierzęcych występuje wiele małych wodniczek (wakuol), natomiast w roślinnych jedna lub kilka dużych. U pierwotniaków występują wodniczki tętniące, odpowiedniki wakuoli, ale od wakuoli o wiele mniejsze. Zajmują do 90% komórki. Ze starzeniem się komórki zachodzi proces rozrośnięcia się i zamienienia wakuoli w jedną wodniczkę.

W skład soku komórkowego wypełniającego wakuolę wchodzą:

* związki nieorganiczne:

o woda (ok. 90% całości składu)

o jony potasowe, sodowe, wapniowe, magnezowe, cynkowe, siarczanowe, fosforowe, chlorkowe

o kryształy szczawianu wapnia (rafidy, druzy, styloidy) oraz węglanu wapnia (cystolity)

* związki organiczne:

o wolne aminokwasy

o białka

o cukry

o glikozydy (alkohol+cukier), np. strofantyna, digitalina, digitoksygenina (glikozydy nasercowe)

o antocyjany (barwnik o barwie czerwonej bądź niebieskiej, zależnie od pH), np. cyjanidyna w owocach śliwy

o flawony (barwnik o barwie żółtej)

o alkaloidy - zwykle trucizny (np. nikotyna, kofeina, kokaina, morfina, teofilina, teobromina, chinina, kolchicyna, skopolamina, atropina)

Dzięki różnicy stężeń substancji między sokiem komórkowym a otoczeniem, komórki roślinne mają możliwość pobierania wody z podłoża (osmoza). Jest to zjawisko analogiczne do umieszczenia komórki roślinnej w roztworze hipotonicznym.

Całość systemu wakuolarnego komórki nazywana jest wakuomem.

Funkcje wakuol

* utrzymanie komórki w stanie turgoru (napięcia)

* magazyn wody w komórce

* magazynowanie zbędnych produktów przemiany materii (u roślin)

* magazynowanie substancji, które mogłyby działać szkodliwie np. na cytoplazmę (głównie alkaloidy, kauczuk)

* utrzymywanie niskiego stężenia jonów sodowych w cytozolu (dzięki znajdującym się w tonoplaście pompom jonowym)

* czasami trawienie wewnątrzkomórkowe - wakuole mogą zawierać enzymy hydrolityczne biorące udział w procesie trawienia

* wodniczki tętniące - u pierwotniaków słodkowodnych biorą udział w osmoregulacji i wydalaniu; nazwa "tętniąca" pochodzi od jej nieustannego kurczenia się, spowodowanego wyrzucaniem poza obręb komórki nadmiaru wody

* wodniczki trawiące - u pierwotniaków reguluje poziom płynów w organizmie i wypuszcza soki trawienne w celu trawienia pokarmu

Tonoplast - selektywnie przepuszczalna, pojedyncza błona białkowo-lipidowa tworząca zewnętrzną powłokę wodniczki. Oddziela ona sok komórkowy od cytoplazmy.

Wakuole barwi czerwień obojętna.

Aparat Golgiego (compexus Golgiensis) - organellum występujące niemal we wszystkich komórkach eukariotycznych, służące chemicznym modyfikacjom substancji zużywanych przez komórkę, bądź wydzielanych poza nią. Podstawową jednostką strukturalną aparatu Golgiego jest diktiosom.

W strukturach Golgiego odbywa się:

* sortowanie i dojrzewanie białek i lipidów;

* modyfikacje reszt cukrowych glikoprotein i glikolipidów;

* synteza polisacharydów oraz mukopolisacharydów: glikozoaminoglikanów, hemicelulozy, pektyny;

Struktury błoniaste są strukturami dynamicznymi, odbywa się między nimi przepływ substancji zawartych wewnątrz kanałów i pęcherzyków (tutaj opatrzonych płaszczem koatomerowym z białek COPI) oraz błon.

Specyficzną cechą aparatu Golgiego jest to, że posiadają zdolność redukcji azotanu(V) srebra(I).

Każdy diktiosom składa się ze stosu podłużnych cystern oraz odpączkowujących pęcherzyków.

W obrębie diktiosomu wyróżnia się dwa bieguny:

* biegun cis (formowania)

* biegun trans (dojrzewania)

Od bieguna cis do bieguna trans wzrasta procentowa zawartość lipidów (cholesterolu). Po stronie cis znajdują się enzymy: transferaza N-acetyloglukozoaminy oraz transferazy: galaktozylowa, fukozylowa, sialowa.

Sieć cis stanowi "przedział ratunkowy" dla białek powstałych w retikulum endoplazmatycznym, które zostały przypadkowo złapane w pęcherzyki płynące do aparatu Golgiego (zostają one wyłapane przez enzymy i skierowane z powrotem).

Sieć trans (ang. trans-Golgi network) stanowi stację rozdzielczą i sortująca, w której produkty z wnętrza diktiosomu zostają rozsortowane zależnie od przeznaczenia i zapakowane do odpowiedniego typu pęcherzyków:

* pęcherzyki transportujące (dostarczają białek i lipidów do błony komórkowej);

* lizosomy (enzymy lizosomowe) i endosomy recyklujące i inne;

* egzosomy (gromadzą substancje, które mają być wydzielone na drodze egzocytozy).

Enzymem markerowym (markerem) Aparatu Golgiego jest transferaza acetylglukozaminylowa.

Schemat: Obraz jądra komórkowego, siateczki śródplazmatycznej i aparatu Golgiego.

1 jądro komórkowe 2 Por jądrowy 3 Szorstka siateczka śródplazmatyczna (Rough endoplasmic reticulum - rER) 4 Gładka siateczka śródplazmatyczna(sER) 5 Rybosom na rER 6 Białka, które są transportowane 7 Pęcherzyk transportowy 8 Aparat Golgiego 9 Biegun cis aparatu Golgiego 10 Biegun trans aparat Golgiego 11 Cysterna aparatu Golgiego

Retikulum endoplazmatyczne, siateczka śródplazmatyczna, siateczka wewnątrzplazmatyczna, ER (reticulum endoplasmaticum, complexus reticuli cytoplasmatici)- wewnątrzkomórkowy i międzykomórkowy system kanałów odizolowanych od cytoplazmy podstawowej błonami (membranami) biologicznymi. Tworzy nieregularną sieć cystern, kanalików i pęcherzyków.

W procesie wirowania frakcjonującego lizatu komórkowego błony retikulum endoplazmatycznego tworzą frakcję mikrosomalną.

Enzymem markerowym (markerem) ER jest glukozo-6-fosfataza

Rozróżnia się dwa typy retikulum:

* Retikulum endoplazmatyczne szorstkie (granularne) - ER-g - charakteryzujące się obecnością licznych rybosomów, osadzonych na jego zewnętrznej powierzchni, rozbudowywana w komórkach szybko rosnących oraz w komórkach w których zachodzi biosynteza białek (np. neurony, komórki nabłonka gruczołowego trzustki).

* Retikulum gładkie (agranularne) - ER-a - niezwiązane z rybosomami, stąd jego nazwa - gładkie. Rozwinięta w komórkach syntezujących niebiałkowe produkty organiczne (np. komórki jelita, komórki tkanki tłuszczowej).

Jej specjalizacją jest detoksykacja (niszczenie substancji toksycznych). Jest odpowiedzialne m.in. za syntezę tłuszczów - tworzenie sferosomów.

Funkcje ER

* synteza białek (szorstkie) i tłuszczów (gładkie)

* uczestniczy w przemianach węglowodanów

* przeprowadza unieczynnianie toksyn i leków (szczególnie w komórkach wątroby).

* pozwala na szybkie transporty wewnątrzkomórkowe (cytoplazma jest w nim rzadsza)

* dzieli cytoplazmę komórki na przedziały (kompartmenty), co pozwala na przeprowadzenie w różnych przedziałach reakcji, które przeszkadzałyby sobie wzajemnie.

Aleuron, ziarna aleuronowe - białko wytwarzane przez rośliny jako substancja zapasowa. Występuje głównie w nasionach, zwykle w komórkach zewnętrznych bielma i jest wytworem protoplazmy komórek. Gromadzone jest w wakuolach.

W miarę dojrzewania nasion wakuole z aleuronem stopniowo powiększają się, przekształcając się w ziarna aleuronowe. W dojrzałych nasionach ziarna aleuronowe wypełniają niemal całe wnętrze komórek.

Ziarna aleuronowe u niektórych roślin występują we wszystkich komórkach bielma, u innych roślin tylko w niektórych jego warstwach lub w zarodku nasienia.

Ziarna aleuronu u różnych roślin mogą mieć różną budowę, kształt i barwę. U niektórych roślin z rodziny wiechlinowatych (traw) ziarna aleuronu mają nieokreślony, bryłkowaty kształt (tzw. globoid) i utworzone są z magnezowo-wapniowej soli - fityny. U innych roślin, np. u rącznika (Ricinus) czy lnu (Linum), ziarna aleuronowe obok bezkształtnego globoidu zawierają duży krystaloid białka. U grochu ziarna aleuronowe są bardzo drobne.

Zadaniem aleuronu jest dostarczenie substancji odżywczych dla zarodka w okresie jego stanu spoczynku, kiełkowania i w początkowych fazach wzrostu rośliny.

Plazmoliza - proces tracenia wody w komórce w roztworze hipertonicznym. W wyniku tego następuje obkurczenie cytoplazmy od ścian komórki. Dotyczy ona wyłącznie komórek roślinnych.

Wyróżnia się 4 rodzaje plazmolizy:

* kątowa

* wklęsła

* wypukła

* graniczna

Procesem odwrotnym do plazmolizy jest deplazmoliza.

Deplazmoliza - proces odwrotny do plazmolizy, polegający na pobieraniu wody przez komórkę przeniesioną z roztworu hipertonicznego (niezbyt silnie) i zanurzoną w roztworze hipotonicznym. W wyniku deplazmolizy komórka odzyskuje turgor, a błona komórkowa w komórkach roślinnych, ponownie w pełni przylega do ściany komórkowej. Deplazmoliza zachodzi tylko jeżeli białka błony komórkowej nie uległy denaturacji, a błona jest nierozerwana, dzięki czemu wciąż cechuje ją półprzepuszczalność

Metabolity wtórne (wytwarzane tylko u pojedynczych gatunków lub grup spokrewnionych gatunków, albo tylko w niektórych tkankach lub szczególnych warunkach środowiska). Przykładami wtórnych metabolitów są: kauczuk naturalny (charakterystyczny dla kauczukowca brazylijskiego), pelargonidyna (charakterystyczna m.in. dla płatków pelargonii), tomatyna (charakterystyczna dla zielonych komórek pomidora), pisatyna (charakterystyczna dla komórek grochu poddanych stresowi). Wtórnym metabolitem nie jest sacharoza, ponieważ wprawdzie znaczne stężenia osiąga tylko w tkankach niektórych roślin (zwł. buraka cukrowego i trzciny cukrowej), ale w nieco niższych stężeniach występuje praktycznie we wszystkich komórkach roślinnych.

Metabolity wtórne są często środkami oddziaływania ze środowiskiem -

1. substancjami sygnałowymi (np. wabiącymi owady zapylacze, zapoczątkowującymi wnikanie bakterii brodawkowych do korzeni, czy alarmującymi dalej położone komórki o pojawieniu się szkodnika czy patogenu)

2. substancjami obronnymi i ochronnymi (zwalczającymi drobnoustroje, utrwalającymi martwe komórki drewna, chroniącymi tkanki przed nadmiernym wysychaniem lub oświetleniem). Często wykazują aktywność biologiczną i wiele poznanych znalazło zastosowanie jako leki, nutraceutyki, kosmetyki lub nawet środki owadobójcze (insektycydy).

---