1. SKŁAD CHEMICZNY KOMÓRKI :
   W skład organizmów żywych wchodzą pierwiastki (makro-, mikro- i ultraelementy), które budują związki nieorganiczne (woda i sole mineralne) oraz związki organiczne (cukrowce, tłuszczowce, białka i kwasy nukleinowe).
   
   Skład chemiczny organizmów żywych (w %)
   Składniki Rośliny Zwierzęta Człowiek
   woda 75,0 60,0 65,0
   związki mineralne 2,0 4,0 2,0
   cukrowce 18,0 5,8 2,0
   tłuszczowce 0,5 11,0 10,0
   białka 4,0 19,0 20,0
   kwasy nukleinowe 0,5 0,2 1,0
   
   1. Skład pierwiastkowy:
   * makroelementy to C, H, N, O, P, S (pierwiastki biogenne) oraz K, Na, Ca, Mg, Cl.
   * mikroelementy: Fe, Cu, Zn, Mn, Mo, Co, B, J, F, Se, Si.
   * ultraelementy: Au, Ag, Hg, (czasami: Cd, Pb).
   Większość pierwiastków jest przyswajana przez rośliny z roztworu glebowego lub wodnego w postaci jonów. Natomiast zwierzęta (w tym człowiek) pobierają pierwiastki w postaci złożonych związków występujących w pożywieniu oraz w wodzie.
   
   2. Woda:
   * cechy fizykochemiczne wody:
   - przezroczysta, bez smaku, bez zapachu;
   - dobry rozpuszczalnik dla wielu substancji (nieorganicznych: rozmaitych soli mineralnych i organicznych: proste białka, cukry proste i dwucukry);
   - wysoka temperatura topnienia (0°C) i wrzenia (100°C);
   - bardzo dobry przewodnik cieplny, wysokie ciepło parowania;
   - duża pojemność cieplna;
   - wysokie ciepło właściwe - woda wolno ogrzewa się i wolno ochładza;
   - wysokie napięcie powierzchniowe;
   - duża lepkość;
   - duża gęstość;
   - niesymetrycznie rozmieszczone ładunki elektryczne nadają jej charakter dipolu;
   - odczyn obojętny (pH=7).
   * cechy biologiczne wody:
   - transporter - składnik płynów wewnątrzustrojowych (cytoplazma, krew, limfa, płyny jamy ciała, soki roślinne);
   - uczestniczy w termoregulacji (regulacji temperatury ciała) i osmoregulacji (regulacji stężenia płynów i soli w organizmie);
   - bierze udział w reakcjach hydrolizy - rozpadzie różnych związków pod wpływem wody;
   - środowisko wewnętrzne komórek i organizmów - środowisko zachodzenia wszystkich procesów biochemicznych;
   - substrat i produkt wielu reakcji metabolicznych;
   - środowisko życia wielu organizmów żywych.
   
   3. Cukrowce (sacharydy):
   Są to związki zbudowane z węgla, wodoru i tlenu, bardzo rozpowszechnione w przyrodzie i spełniające ważne funkcje w organizmach.
   Klasyfikacja cukrowców:
   Ze względu na budowę i wielkość cząsteczki dzielimy cukry na:
   * cukry proste (monosacharydy), które dzielimy ze względu na liczbę atomów węgla w cząsteczce:
   - triozy - 3 atomy węgla (3C) - rzadko występujące w stanie wolnym, ale świetnie nadające się w komórce do syntezy cukrów składających się z większej liczby węgli
   - tetrozy - 4 atomy węgla (4C) - występujące jeszcze rzadziej
   - pentozy - 5 atomów węgla (5C) - występujące w kwasach nukleinowych (RNA i DNA) i związkach będących akumulatorami i przenośnikami energii (ATP), np.: ryboza i deoksyryboza
   - heksozy - 6 atomów węgla (6C) - najczęściej występujące, np.: glukoza, fruktoza (cukier występujący w owocach, cukier winny), galaktoza (cukier występujący w mleku)
   * cukry złożone składające się z dwu lub większej liczby cząsteczek cukrów prostych połączonych wiązaniem glikozydowym
   - dwucukry (disacharydy) - zbudowane z dwóch cukrów prostych
   ® sacharoza (glukoza + fruktoza) - pospolicie występująca w roślinach: bulwach ziemniaka, łodydze i liściach trzciny cukrowej
   ® laktoza (glukoza + galaktoza) - dużo zawiera jej mleko krowie
   - wielocukry (polisacharydy) - składające się z wielu tysięcy cząsteczek cukrów prostych
   ® celuloza - podstawowy budulec ścian komórek roślinnych
   ® skrobia - cukier zapasowy większości roślin
   ® glikogen - cukier zapasowy większości zwierząt gromadzony w wątrobie i mięśniach szkieletowych
   ® chityna - cukier budulcowy, występuje w pancerzykach stawonogów
   rysunek przedstawiający schematyczną budowę wielocukru
   Ponieważ polisacharydy nie rozpuszczają się w wodzie doskonale nadają się na materiał budulcowy w komórce (celuloza) lub zapasowy (skrobia i glikogen).

Funkcje cukrowców:
* budulcowa - budują ściany komórkowe
* energetyczna - znaczy to, że cukry proste, szczególnie glukoza, są paliwem biologicznym w komórce; służą do uzyskania energii w procesie biologicznego utleniania, czyli oddychania komórkowego zgodnie z reakcją:
substrat organiczny + O2® CO2 + H2O + energia (zatrzymana w ATP)
Dlaczego to cukry proste używane są przez organizmy żywe do uzyskiwania energii? Dlaczego nie tłuszcze, które są bardziej kaloryczne? Odpowiedź jest bardzo prosta. Cukry jest łatwiej transportować i łatwiej rozłożyć gdyż mają prostszą budowę niż tłuszcze.
* zapasowa - cukry złożone mogą być na długo odkładane w komórce bo nie rozpuszczają się w wodzie, jeżeli zaistnieje taka potrzeba mogą być znów rozłożone do cukrów prostych, a te spalone w celu uzyskania energii.

4. Białka:
Jest to największa i jedna z najważniejszych grup związków organicznych. Białka zaliczamy do związków polimerycznych, a polimer to związek zbudowany z powtarzających się elementów: monomerów.

Budowa białek:
Monomerem białek jest aminokwas, stąd: białko = n (aminokwas). Aminokwasy ułożone są szeregowo i połączone wiązaniami peptydowymi.
Znamy około 20 aminokwasów, które ułożone w dowolny sposób tworzą białka. Liczba kombinacji jest niewyobrażalnie wielka!
Białka są związkami wielkocząsteczkowymi, co znaczy, że mają bardzo dużą masę cząsteczkową. Ponieważ są bardzo duże mają też skomplikowaną budowę. Mówimy o czterech stopniach rzędowości w budowie białek.

Klasyfikacja białek:
* białka proste (proteiny) - zbudowane są tylko z aminokwasów np.:
- białko jaja kurzego - albumina,
- białka osocza krwi - globuliny,
- białka odpornościowe - przeciwciała,
- białko budujące włosy i paznokcie - keratyna;
* białka złożone (proteidy) - zbudowane z aminokwasów i elementu nie białkowego, „czegoś innego”, co nie jest aminokwasem np.:
- łańcuch aminokwasów + cząsteczka barwnika, czyli chromoproteid, np. hemoglobina, barwnik oddechowy krwi,
- łańcuch aminokwasów + atom metalu, czyli metaloproteid, np. wiele enzymów,
- łańcuch aminokwasów + reszta cukrowa, czyli glikoproteid, np. białka błon biologicznych.

Funkcje białek:
* budulcowa - białka budują błony biologiczne, czyli tworzą komórki i organizują wnętrze komórki; budują włosy, paznokcie, kopyta, rogi; współtworzą szkielet kręgowców
*regulatorowa - białka mogą być enzymami, czyli takimi związkami, które umożliwiają zachodzenie wielu reakcji w komórce (biokatalizatorami); białka mogą też być hormonami, które odpowiadają za prawidłowy przebieg procesów w organizmie, np.: adrenalina
* zapasowa - złożone białko jest substancją zapasową u roślin, szczególnie w nasionach roślin strączkowych takich jak: fasola, bób, soja, groch; u zwierząt białka bardzo rzadko pełnią funkcje zapasową, wyjątkiem są komórki jajowe
* energetyczna - tę funkcję białka pełnią bardzo rzadko, najczęściej zużywane są dopiero gdy organizm zużyje zapas cukrów i tłuszczów.
Ponieważ białka pełnią tak rozliczne role w komórce i całym organizmie żywym to właśnie ich budowa została zapisana w budowie kwasów nukleinowych.

5. Tłuszczowce (lipidy):
Są to związki, które powstają w reakcji alkoholi i wyższych kwasów tłuszczowych. Na przykład glicerolu z kwasem palmitynowym czy stearynowym.
Choć jest to duża i zróżnicowana grupa ich wspólną cechą jest to, iż nie rozpuszczają się w wodzie.

Klasyfikacja tłuszczowców:
* tłuszcze proste (trójglicerydy, tłuszcze właściwe) - z alkoholem łączą się trzy kwasy tłuszczowe, wszystkie takie same lub każdy inny; zaliczamy tu także woski np.: wosk pszczeli.
* tłuszcze złożone - z alkoholem łączą się dwa kwasy tłuszczowe oraz coś innego, inna cząsteczka:
- kwas fosforowy - tworzy się wtedy fosfolipid (występuje w błonach komórkowych
- cukier - powstaje glikolipid (też spotkamy go w błonach komórkowych).
* pochodne tłuszczów - o dość skomplikowanej budowie np.: hormony płciowe (testosteron - hormon męski, estradiol - hormon żeński)
Tłuszcze mogą występować w postaci stałej: łój, wosk roślinny, wosk zwierzęcy (pszczeli, kaszalota tzw. olbrot, z wełny owczej tzw. lanolina) albo w postaci ciekłej: tran, oleje roślinne.

Funkcje tłuszczy:
* zapasowa - magazynowane są u roślin w nasionach (słonecznika, soi, rzepaku), owocach i korzeniach a także u zwierząt np.: zapadających w sen zimowy (suseł, niedźwiedź, borsuk); tłuszcze gromadzone są w cytoplazmie komórek, u zwierząt jest to tkanka podskórna;
* ochronna - tłuszcze chronią organizmy przed:
- niskimi temperaturami u: ssaków morskich jak foka, wieloryb czy mors,
- nadmierną utratą wody jak woski pokrywające liście i owoce wielu roślin,
- urazami mechanicznymi jak warstwa tkanki tłuszczowej chroniąca gałkę oczną, nerki i inne narządy jamy brzusznej;
* budulcowa - budują błony biologiczne;
* energetyczna - spalone służą do uzyskania w komórce energii.

6. Kwasy nukleinowe. Porównanie budowy DNA i RNA:
Ich ilość w komórce jest niewielka, ale spełniają ogromną rolę, warunkują bowiem zjawisko dziedziczności. W cząsteczkach tych kwasów jest zapisana informacja o budowie i właściwościach organizmu.
Kwasy nukleinowe są polimerami. Monomerem kwasów nukleinowych jest nukleotyd, czyli budowę kwasów nukleinowych możemy zapisać:
kwas nukleinowy = n (nukleotyd)
Każdy nukleotyd jest zbudowany z trzech elementów:
* jednej z zasad azotowych - adeniny (A), guaniny (G), cytozyny (C), tyminy (T) lub uracylu (U);
* cukru pentozy - rybozy (R) lub deoksyrybozy (D);
* reszty kwasu fosforowego (P).
Znamy dwa typy kwasów nukleinowych: kwas deoksyrybonukleinowy (DNA) i kwas rybonukleinowy (RNA). Różnią się one budową i funkcją.

Skład chemiczny i właściwości DNA RNA
pentoza deoksyryboza (D) ryboza (R)
zasada azotowa adenina (A), guanina (G), cytozyna (C), tymina (T), uracyl (U)
reszta kwasu fosforowego (P) (P)
liczba łańcuchów (nici) 2 skręcone w prawo, w spiralę(a helisę): trzy rodzaje RNA :mRNA informacyjny, tRNA transportowy, rRNA rybosomalny
funkcje: pełen zapis budowy wszystkich białek danego organizmu przenoszą informacje o budowie danego białka z jądra komórkowego, z DNA, do rybosomów w cytoplazmie - miejsca syntezy białek (mRNA), transportują aminokwasy do budowy tego białka (tRNA), budują rybosomy (rRNA)

Kwasy nukleinowe powstają w komórkach zawsze na matrycy innego kwasu nukleinowego. Zwykle DNA powstaje na wzór już istniejącego DNA (replikacja = powielenie), rzadko DNA powstaje na matrycy RNA (tak dzieje się u pewnych wirusów np. HIV), natomiast RNA powstaje na matrycy fragmentu DNA (transkrypcja = przepisanie).
W 1953r. James D. Watson i Francis H. Crick otrzymali Nagrodę Nobla za odkrycie spiralnej struktury DNA.


TEORIA KOMÓRKOWA SCHLEIDENA I SCHWANNA. TEZY LWOFFA.
„Komórka jest w zasadzie kompletnym mikrokosmosem, w którym toczy się życie; jest ona najmniejszą jednostką zdolną do samodzielnego przeprowadzenia wszystkich procesów życiowych.”
Idea, że komórka jest podstawową jednostką budującą każdy organizm, zarówno zwierzęcy jak i roślinny, stała się podstawą ogłoszonej w 1838r. teorii komórkowej. Doszli do tego, niezależnie od siebie, dwaj panowie: botanik Matthias Schleiden i zoolog Thomas Schwann. Teoria ta została rozszerzona w 1855r. przez Rudolfa Virchowa o stwierdzenie, że nowe komórki powstają tylko z już istniejących. Innymi słowy komórka nie może powstać spontanicznie jako mieszanina substancji nieożywionej.
W 1962r. Lwoff dodał do powyższych stwierdzeń następujące fakty:
* komórki charakteryzuje stałość składu chemicznego - znaczy to, że wszystkie komórki składają się z takich samych grup związków chemicznych i takich samych pierwiastków;
* komórki charakteryzuje stałość budowy - to z kolei oznacza, że wszystkie komórki posiadają takie same organella, różnice w budowie komórek wynikają jedynie z różnorodnych funkcji, które pełnią;
* komórki charakteryzuje stałość funkcji życiowych - każda komórka jest w stanie przeprowadzać podstawowe procesy metaboliczne warunkujące życie;
* komórki charakteryzuje stałość zapisu i sposobu przekazywania informacji genetycznej - wszystkie cechy budowy i funkcji komórki są zapisane w kwasie dezoksyrybonukleinowym (DNA) i istnieją identyczne dla każdej komórki sposoby przekazywania tej informacji z pokolenia na pokolenie.
W związku z powyższym teoria komórkowa w pełnym brzmieniu to stwierdzenie: „Komórka jest podstawową jednostką strukturalną i funkcjonalną każdego organizmu.”
Z komórek zbudowane są wszystkie, nawet najbardziej złożone organizmy, a także organizmy najprostsze. Możemy więc powiedzieć, że „każdy organizm zbudowany jest z komórek, bądź sam jest komórką”. Będzie to inna wersja brzmienia teorii komórkowej. Przypominam z kolei, że to jest dowodem na jedność wszystkich istot na naszej planecie i dowodzi, że wszystkie te istnienia, będące skupiskami komórek, mają wspólne pochodzenie, wspólnego przodka, prakomórkę, z której powstały w zamierzchłych czasach Ziemi.
Kiedy odkryto komórki? Było to w drugiej połowie XVII w., kiedy to Robert Hook obejrzał za pomocą skonstruowanego przez siebie mikroskopu, fragment korka. Struktury, które widział były w zasadzie martwymi ścianami komórkowymi, a nie żywymi komórkami, ale zdano sobie z tego sprawę dużo później.

2. WIELKOŚĆ, KSZTAŁT I RODZAJE KOMÓREK :
Komórki są mikroskopowej wielkości. Rozmiary komórek prokariotycznych wahają się w zakresie od 1nm do 10nm, natomiast komórek eukariotycznych od 10nm do 100nm. Oczywiście w świecie organizmów żywych znajdziemy również komórkowe „giganty”, np. niektóre komórki (a w zasadzie komórczaki) mięśni poprzecznie prążkowanych mają do 30cm, a włókna indyjskiej rośliny rami ok. 50cm.

Wymiary i kształty komórek związane są z funkcjami, które pełnią.
* kształt podstawowy to kształt kulisty, jednak taka forma jest możliwa tylko, gdy komórka jest bądź samodzielnym organizmem, bądź gdy w organizmie wielokomórkowym komórki występują samodzielnie zanurzone w płynach i wzajemnie na siebie nie naciskają, np. komórka jajowa człowieka
* kształt pełzakowy charakterystyczny dla komórek pełzaków (ameb) czy krwinek białych, związany z ich zdolnością do poruszania się i zmiany kształtu
* komórki z wicią są również przystosowane do przemieszczania się, np. plemniki
* komórki nerwowe zaopatrzone są w wypustki cytoplazmatyczne pomocne przy odbieraniu wielu bodźców i przewodzeniu ich na znaczne odległości, w niektórych ludzkich komórkach nerwowych długość tych wypustek może przekraczać 1metr!
* kształt prostopadłościenny jest charakterystyczny dla komórek roślinnych tkanek okrywających lub tkanki nabłonkowej, tworzą wtedy zwarte struktury stanowiące granice narządów czy organizmów
rysunki przedstawiające podstawowe kształty komórek

Ze względu na organizację wyróżniamy cztery podstawowe rodzaje komórek:
* komórki prokariotyczne (bezjądrowe) i eukariotyczne (jądrowe)
* komórki typu roślinnego i komórki typu zwierzęcego.


3. ORGANIZACJA PRZESTRZENNA KOMÓRKI
Komórka oddzielona jest od środowiska zewnętrznego błoną komórkową (czasami też ścianą komórkową, jak to ma miejsce w komórkach roślinnych i bakteryjnych), jej środowisko wewnętrzne tworzy cytoplazma i organella komórkowe w niej zanurzone.
Organella komórkowe dzielimy na plazmatyczne i nieplazmatyczne lub „żywe” i „martwe”. Organellum plazmatyczne to takie, które otoczone jest błoną biologiczną lub jest błoną biologiczną oraz wypełnione cytoplazmą (albo substancją przypominającą składem i konsystencją cytoplazmę) lub samo jest cytoplazmą.

Organella plazmatyczne, = protoplast („żywe”):
* błony biologiczne np. błona komórkowa (= plazmalemma);
* cytoplazma;
·*organella otoczone podwójną błoną biologiczną:
- jądro komórkowe - zawiera informację genetyczną, „centrum dowodzenia komórki”;
- mitochondrium - tu zachodzi oddychanie komórkowe, czyli biologiczne spalanie, „siłownia komórki”;
- plastydy - grupa organelli występujących w komórkach roślinnych, do tej grupy zaliczamy chloroplasty, w których odbywa się fotosynteza;
* organella otoczone pojedynczą błoną biologiczną:
- reticulum endoplazmatyczne (= siateczka wewnątrzplazmatyczna, = ER) - kanały „wewnętrznej łączności” komórkowej;
- aparaty Golgiego - wydzielają rozmaite substancje;
- lizosomy - zawierają enzymy trawienne;
- sferosomy i mikrociałka - pęcherzyki zawierające różne enzymy.
Organella nieplazmatyczne („martwe”):
* ściana komórkowa;
* wodniczka (= wakuola) - spełniają rozmaite role, w komórkach zwierzęcych biorą udział w pobieraniu i trawieniu pokarmów, w komórkach roślinnych są „śmietnikami i magazynami” komórki.

4. Ultrastruktura, skład chemiczny i właściwości błon biologicznych:
Wszystkie błony biologiczne zbudowane są według tej samej zasady. Składają się zawsze z dwóch komponentów: fosfolipidów, tworzących tak zwany zrąb lipidowy oraz białek.
Budowa błony biologicznej:
* fosfolipidy są związkami polarnymi, to znaczy, że dwa bieguny cząsteczki mają odmienne właściwości: hydrofilowe „główki” (mające powinowactwo do wody) i hydrofobowe „nóżki” (nie mające powinowactwa do wody); ponieważ obie strony błony biologicznej zawsze kontaktują się ze środowiskiem wodnym „główki” są skierowane na zewnątrz błony, a „nóżki” do wnętrza; powstaje w ten sposób dwuwarstwowa struktura zrębu lipidowego
* białka zanurzone są w warstwie lipidowej (białka integralne) lub leżą na powierzchni błony skąd można je łatwo usunąć (białka powierzchniowe); białka wchodzące w skład błony są białkami prostymi lub złożonymi, utrwalają strukturę błony, pełnią funkcje transportowe lub są swego rodzaju „etykietkami” świadczącymi o charakterze komórki i jej osobniczej lub gatunkowej przynależności
* w komórkach zwierzęcych, w których to nie występuje ściana komórkowa, pojawia się glikokaliks utworzony z łańcuchów cukrowych, które mogą towarzyszyć białkom i lipidom - oprócz funkcji wzmacniającej glikokaliks bierze także udział w rozpoznawaniu się komórek
Tak zbudowana błona ma charakter płynnej mozaiki:
„W morzu lipidów pływają góry lodowe białek”, znaczy to, że błony mają budowę dynamiczną - białka nie mają ustalonego miejsca i mogą się przemieszczać.
Właściwości błon biologicznych:
* poprzez swoją dynamiczną strukturę błony są elastyczne, co jest ważne przy odkształcaniu się w czasie tworzenia nowych struktur błoniastych w komórce (np. tworzenie wodniczek) lub gdy komórka porusza się ruchem pełzakowym
* błony są półprzepuszczalne, to znaczy, że rozpuszczalnik (woda) migruje przez błonę swobodnie, a wybiórczo substancje w wodzie zawarte, ma to znaczenie w transporcie na poziomie komórkowym
* błony są spolaryzowane, to znaczy, że na zewnątrz błony zgromadzone są ładunki dodatnie, a na stronie wewnętrznej ładunki ujemne, ma to znaczenie przy odbieraniu i przewodzeniu bodźców.
Funkcje błon biologicznych:
* stanowią granicę pomiędzy światem zewnętrznym a światem wewnętrznym komórki lub organellum
* błony organizują komórkę i jej wnętrze: budują organella komórkowe i tworzą przedziały subkomórkowe
* umożliwiają kontakt ze środowiskiem: odbieranie bodźców, pobieranie i wydalanie rozmaitych substancji i cząstek
* przez błony odbywa się transport: na drodze dyfuzji, dyfuzji ułatwionej, transportu aktywnego oraz na drodze endocytoz i egzocytoz
* błony odbierają i przewodzą bodźce
* w błonach odbywają się niektóre procesy biochemiczne jak: fosforylacja w fotosyntezie, łańcuch oddechowy w oddychaniu tlenowym.

4.1. Typy transportu przez błony biologiczne.
Błony biologiczne nie są ścisłą granicą pomiędzy komórkami, czy organellami, a środowiskiem zewnętrznym. Poprzez błony musi być możliwy transport różnych cząstek, zarówno z komórki, jak i do komórki . To w jaki sposób transportowane są dane cząstki zależy od ich rozmiaru i właściwości.
Transport małych cząstek:
* dyfuzja - swobodne przenikanie cząsteczek wody, gazów oddechowych, glicerolu itp. przez podwójną warstwę lipidową z obszaru o stężeniu wyższym do obszaru o stężeniu niższym, czyli zgodnie z gradientem stężeń; jest to niewybiórczy typ transportu oparty jedynie na zjawisku fizycznym
- dializa - transport substancji rozpuszczonych przez błonę
- osmoza - transport wody lub innego rozpuszczalnika przez błonę
* dyfuzja ułatwiona - niektóre cząsteczki, np. glukoza, potrzebują nośników białkowych, co zwiększa tempo ich przedostawania się przez błony, jest to ruch także zgodny z gradientem stężeń; nośnikami są białka błonowe, które w czasie pracy nie zmieniają swojego charakteru
* transport aktywny - transportowanie cząsteczek wbrew gradientowi stężeń z udziałem nośników białkowych i nakładzie energii (często z ATP), np. transport jonów Na+ i K+ za pomocą mechanizmu pompy jonowej: sodowo - potasowej.
Transport większych cząstek:
Czasami komórka musi pobrać bądź wydalić duże cząstki np. pobrać pożywienie i wydalić niestrawione resztki pokarmowe. Mamy wtedy do czynienia z transportem „z błoną”.
* endocytoza to pobranie do wnętrza komórki cząstek poprzez wytworzenie z błony komórkowej wodniczki, która oderwawszy się od plazmallemy przeniesie pobraną cząstkę do cytoplazmy; sposób ten stosują pierwotniaki podczas pobierania pożywienia i leukocyty w czasie walki z antygenami
- fagocytoza
- pinocytoza
* egzocytoza to wydalenie z komórki, np. niestrawionych resztek lub wydzielenie z komórki, np. hormonów w wodniczkach, które z cytoplazmy zdążają do plazmallemy, gdzie błony wodniczki i błona otaczająca komórkę połączą się.Jak widać endocytoza i egzocytoza to procesy przeciwstawne.


5. Właściwości, skład i rola cytoplazmy:
Cytoplazma jest substancją wypełniającą każdą żywą komórkę.
* cytoplazma jest roztworem koloidalnym, czyli roztworem, w którym cząsteczki substancji rozpuszczonej są zbyt małe, aby osiadać (pod wpływem siły ciążenia) na dnie naczynia, a zbyt duże, aby rozproszyć się w rozpuszczalniku i utworzyć roztwór właściwy
* wyróżniamy fazę rozpraszającą (wodę - 90% objętości cytoplazmy) i fazę rozproszoną (substancje zawieszone w wodzie - ok. 9% to substancje organiczne, a ok. 1% to związki mineralne)
* kiedy przepuścimy strumień światła przez roztwór koloidalny zaobserwować możemy tzw. zjawisko Tyndalla - załamanie i rozproszenie wiązki światła na cząsteczkach koloidu - powstaje charakterystyczny stożek utworzony przez strumień światła; zjawisko takie można zaobserwować podczas jazdy samochodem w czasie mgły (mgła też jest koloidem: roztworem cieczy rozproszonym w gazie) z zapalonymi reflektorami
* na terenie cytoplazmy komórek eukariotycznych znajduje się tzw. cytoszkielet - układ włókien białkowych przytwierdzonych od wewnątrz do błony komórkowej i błon różnych organelli:
- mikrofilamenty (o średnicy ok. 7 nm) i mikrotubule (o średnicy ok. 25 nm) zbudowane z białek globularnych
® mikrofilamenty są utworzone z białka aktyny i innych białek, które towarzyszą aktynie (np. miozyny w komórkach mięśniowych) - włókna te stanowią mechaniczną podporę dla komórki i różnych elementów komórkowych, biorą udział w ruchach komórki a w komórkach mięśniowych umożliwiają skurcz tych komórek
® mikrotubule tworzą się głownie z białka tubuliny, maja postać rurek, których ściany utworzone są ze spiralnie zwiniętych łańcuchów cząsteczek białka - włókna te biorą udział w podziałach komórkowych (odpowiadają za rozejście się chromosomów w czasie kariokinezy, czyli podziału jądra), ruchach komórek i organelli oraz tworzą rzęski i wici
Ţ w komórkach, które się nie dzielą mikrotubule grupują się w rejonie zwanym centrosomem
Ţ w centrosomie komórek zwierzęcych występują dwie prostopadłe do siebie struktury, małe pęczki włókienek - centriole, które podwajają się przed podziałem komórki
- filamenty pośrednie (o średnicy od 8 - 10 nm) zbudowane z białek fibrylarnych, będące elementami strukturalnymi pomagają utrzymać określony kształt komórki.

Właściwości cytoplazmy:
* cytoplazma jest ciągliwa i lepka, dzięki dużej zwartości białek
* cytoplazma ma zdolność do zmiany stanu skupienia, co zależy od warunków środowiska wewnętrznego jak i zewnętrznego komórki (temperatury, uwodnienia itp.)
zol « żel
postać półpłynna cytoplazmy postać półstała cytoplazmy
* cytoplazma ma zdolność ruchu, dzięki obecności włókien białek kurczliwych:
- ruch rotacyjny - wokół centralnie, zazwyczaj, położonej wakuoli
- ruch cyrkulacyjny - pomiędzy organellami
- ruch pulsacyjny - w różnych kierunkach.

Rola cytoplazmy:
* wypełnia komórkę i nadaje jej kształt
* jest środowiskiem „życia” organelli komórkowych
* zachodzi w niej wiele reakcji metabolicznych, np. glikoliza - pierwszy etap oddychania komórkowego
* dzięki jej ruchom i elementom cytoszkieletu możliwe jest przemieszczanie organelli i transport substancji w komórce.


6. Budowa i funkcje jądra komórkowego:
Jądro to organellum charakterystyczne dla komórek eukariotycznych (zresztą ten typ komórek jest wyróżniany właśnie ze względu na obecność jądra komórkowego). Jądro przeznaczone jest do przechowywania informacji genetycznej i dlatego zwykle nazywane jest „centrum dowodzenia” komórki, gdyż tu podejmowane są decyzje o budowie komórki i jej poszczególnych elementów oraz o funkcjonowaniu komórki.
Organellum to jest zwykle kulistego kształtu, choć bywają jądra o kształcie walcowatym czy soczewkowatym.
Zwykle w komórce występuje jedno jądro komórkowe, ale zdarza się, że komórka wtórnie traci jądro, albo, że w komórce jest wiele jąder.
Ze względu na obecność lub brak jądra komórkowego wyróżniamy następujące typy komórek:
* komórki pierwotnie pozbawione jądra to komórki prokariotyczne, czyli komórki bakterii *komórki wtórnie pozbawione jądra to komórki eukariotyczne, które ze względu na pełnione funkcje utraciły jądro w procesie specjalizacji, np. krwinki czerwone ssaków czy duże komórki rurek sitowych,taka sytuacja obserwowana jest w większości komórek komórki, w których występuje wiele jąder powstają w dwojaki sposób: · w czasie podziału komórkowego dzieli się tylko jądro, a cytoplazma komórki nie · po wielu podziałach zanikają przegrody pomiędzy powstałymi komórkami, np. komórki mięśni poprzecznie prążkowanych

Budowa jądra komórkowego:
* jądro otoczone jest podwójną błoną biologiczną zwaną otoczką jądrową, w której obecne są pory ułatwiające kontakt jądra z otaczającą cytoplazmą
* wypełnione jest substancją przypominającą składem i konsystencją cytoplazmę - kariolimfą
* zawiera prawie całe DNA komórki (inne cząsteczki DNA znajdują się w mitochondriach lub plastydach)
- w czasie, gdy komórka się nie dzieli, informacja genetyczna przybiera postać chromatyny, czyli długich łańcuchów DNA nawiniętych na rdzenie histonowe
- w czasie podziału komórki chromatyna zostaje silnie skręcona i tworzy chromosomy
* jąderko - jest to najlepiej widoczna pod mikroskopem część jądra, będąca obszarem silnie skondensowanej chromatyny; jest miejscem syntezy rRNA i tworzenia rybosomów

Funkcje jądra komórkowego:
* przechowuje informację na temat budowy i funkcjonowania komórki, stąd jest ośrodkiem „decyzyjnym” w komórce
* jest miejscem syntezy DNA - replikacji informacji genetycznej przed podziałem jądra
* jest miejscem syntezy wszystkich typów RNA - transkrypcji
* w jąderku powstają rybosomy - struktury odpowiedzialne za syntezę białek.

7. Budowa i funkcje mitochondrium:
Mitochondria to organella występujące w komórkach eukariotycznych, odpowiedzialne za proces oddychania tlenowego, czyli proces przekształcania energii chemicznej związków organicznych w energię wiązań ATP. Liczba mitochondriów w komórce zależy od aktywności metabolicznej komórki, a więc od zapotrzebowania komórki na energię. Najliczniej mitochondria występują np. w komórkach mięśni poprzecznie prążkowanych czy komórkach wątroby (ponad 1000!). Mogą one zmieniać swój kształt i rozmiary, a nowe mitochondria powstają przez wzrost i podział już istniejących.
Organella te są organellami półautonomicznymi, czyli w pewnym sensie niezależnymi od jądra komórkowego. Zawierają własne DNA z informacją o budowie swoistych białek i aparat translacyjny do syntezy tych białek. To pozwala na mnożenie się tych struktur niezależnie od podziałów komórki, a zależnie od zapotrzebowania w komórce na energię.

Budowa mitochondrium:
* mitochondrium otoczone jest podwójną błoną biologiczną
* błona wewnętrzna wpukla się tworząc grzebienie mitochondrialne, na nich, od strony matriks, znajdują się kompleksy enzymów biorące udział w łańcuchu oddechowym - grzybki mitochondrialne, czyli oksysomy
* mitochondrium wypełnione jest substancją przypominającą składem i konsystencją cytoplazmę - matriks mitochondrialną
* w matriks zanurzone są: naga, kolista cząsteczka DNA i rybosomy o cechach przypominających DNA i rybosomy Procaryota

Funkcje mitochondrium:
Ponieważ energia w komórce nie może istnieć w stanie wolnym (ulegałaby rozproszeniu) musi być ona zmagazynowana w wiązaniach chemicznych. Najlepiej do tego nadaje się ATP (adenozynotrifosforan), w którego budowie występują dwa wysokoenergetyczne wiązania. Synteza ATP odbywa się poprzez przyłączenie reszty kwasu fosforowego (Pi) do ADP (adenozynodifosforanu), przy udziale energii z rozpadu wiązań innych związków. Reakcja ta to fosforylacja.

ADP + Pi + energia ® ATP

ATP jest związkiem nietrwałym, łatwo ulega rozpadowi, dlatego nie może być transportowane z komórki do komórki. Każda komórka produkuje więc ATP tylko na własne potrzeby. Praktycznie całe wyprodukowane w danej sekundzie ATP jest zużywane na bieżąco.
Największym źródłem ATP są reakcje biologicznego spalania, czyli oddychanie komórkowe.

C6H12O6 + 6O2 ® 6CO2 + 6H2O + energia w wiązaniach ATP

Funkcje Mitochondrium:
* zachodzi w nim oddychanie tlenowe, a właściwie dwa ostatnie jego etapy: cykl Krebsa i łańcuch oddechowy
* w wyniku tych procesów powstaje ATP, które może być zużywane na potrzeby komórki (różne reakcje syntez, pracę mechaniczną czy transport aktywny)
* transportuje ATP, ponieważ mitochondria mogą przemieszczać się w cytoplazmie.

8. Klasyfikacja, budowa i funkcje plastydów.
Plastydy to organella charakterystyczne dla komórek typu roślinnego, czyli komórek roślin i glonów, a niektóre typy plastydów występują także w komórkach grzybów.

Klasyfikacja plastydów:
plastydy bezbarwne barwne
proplastydy, etioplasty nieczynne w fotosyntezie czynne w fotosyntezie
leukoplasty, chromoplasty, chloroplasty

Budowa i funkcje poszczególnych klas plastydów:
Wszystkie plastydy mają dyskowaty lub walcowaty kształt i otoczone są podwójną błoną biologiczną.
* proplastydy to młodociane postaci wszystkich typów plastydów
- występują w komórkach zarodkowych i z nich w zależności od potrzeb rośliny lub warunków środowiska powstają inne typy tych organelli
- są to małe pęcherzyki
* etioplasty to organella rozwijające się z proplastydów wtedy gdy roślina rozwija się bez dostępu do światła (w czasie etiolacji)
- zawierają nieczynną postać chlorofilu, czyli protochlorofil
- jeżeli „zadziała” światło przekształcą się w chloroplasty
- występują np. w pędach kiełkujących pod ziemią
* leukoplasty to struktury przeznaczone do magazynowania substancji zapasowych
- nie zawierają żadnych barwników
- występują w organach przetrwalnych i spichrzowych, np. w nasionach, korzeniach spichrzowych buraka, liściach spichrzowych kapusty czy w owocach
- magazynują, ale zwykle osobno, następujące związki
® cukry, szczególnie skrobię, np. w bulwach ziemniaka
® tłuszcze
® białka
* chromoplasty nadają barwę różnym częściom roślin
- zawierają barwniki z grupy karotenoidów (żółte ksantofile i czerwone karoteny)
- barwią płatki korony kwiatów słonecznika, owoce pomidorów, nasiona kukurydzy, korzenie marchwi, liście
- odpowiedzialne są za „jesienną” barwę liści, kiedy to chloroplasty przekształcają się w chromoplasty - roślina wycofuje chlorofil do części trwałych, a w plastydach odsłaniają się barwniki karotenoidowe towarzyszące chlorofilowi
* chloroplasty to organella odpowiedzialne za samożywność roślin
- zachodzi w nich fotosynteza
- zawierają barwniki asymilacyjne: chlorofile a i b oraz karotenoidy
- nadają zieloną barwę liściom i łodygom
- znajdują się w miękiszu asymilacyjnym, w zielonych częściach roślin
Plastydy, ponieważ mają wspólne pochodzenie, mogą przekształcać się w różne formy w zależności od warunków środowiska i stanu fizjologicznego rośliny.

Budowa chloroplastu:
* chloroplast otoczony jest podwójną błoną biologiczną
* błona wewnętrzna wpukla się tworząc lamelle
* pęcherzyki utworzone z rozszerzeń lamelli to tylakoidy, tylakoidy zebrane są w grana
* w błony gran wbudowany jest chlorofil
* chloroplast wypełnia stroma - substancja składem i konsystencją przypominająca cytoplazmę
* w stromie zanurzone są: naga, kolista cząsteczka DNA i rybosomy o cechach przypominających DNA i rybosomy Procaryota

Funkcje chloroplastów:
W chloroplastach zachodzi fotosynteza. Fotosynteza jest formą autotroficznego odżywiania się organizmów. W dużym uproszczeniu polega na syntezie związków organicznych ze związków nieorganicznych przy udziale energii świetlnej.

6CO2 + 6H2O + energia świetlna ® C6H12O6 + 6O2

Fotosynteza przebiega w dwóch fazach:
* faza jasna, = zależna od światła
- przebiega w błonach gran, tam znajduje się chlorofil niezbędny do przeprowadzenia tej fazy
- polega na transformacji energii - energia świetlna, zaabsorbowana przez chlorofile, zamieniona zostaje w energię wiązań chemicznych (ATP)
- jej produktami są ATP i NADPH2 - tzw. siła asymilacyjna - potrzebne do fazy niezależnej od światła oraz tlen, który wydzielany jest do atmosfery, gdyż jest produktem ubocznym fotosyntezy
* faza ciemna, = niezależna od światła, = cykl Calvina
- przebiega w stromie chloroplastu
- polega na transformacji materii - związki nieorganiczne (H2O i CO2) pobrane z otoczenia zostają zamienione w cukry proste (glukoza), czyli proste związki organiczne, przy udziale energii zmagazynowanej w fazie jasnej w postaci ATP

9. Budowa i funkcje organelli otoczonych pojedynczą błoną biologiczną
Organella otoczone pojedynczą błoną biologiczną powstają w młodych komórkach zwykle z wpukleń błony komórkowej. Są ze sobą połączone strukturalnie i funkcjonalnie, stąd, aby podkreślić zależności tych organelli, powstał termin - GERL (aparat Golgiego + Endoplazmatyczne Reticulum + Lizosomy).

9.1 Reticulum endoplazmatyczne, = ER, = siateczka śródplazmatyczna
ER to system kanałów i cystern przenikający całą cytoplazmę każdej komórki eukariotycznej. Błony reticulum połączone są (wykazują ciągłość) z błoną komórkową i błonami, które otaczają inne organella. Ze względu na obecność lub brak rybosomów wyróżniamy dwa typy reticulum:
* reticulum granularne, = szorstkie, = ERg
- występują na nim rybosomy
- jest miejscem biosyntezy białek w komórce
* reticulum agranularne, = gładkie, = ERa
- pozbawione rybosomów
- jest miejscem syntezy kwasów tłuszczowych, metabolizmu fosfolipidów i sterydów.
Rybosomy to struktury występujące w każdej komórce, odpowiadają za proces biosyntezy białek. Struktury te składają się z dwóch okrągławych jednostek: mniejszej i większej. Ze względu na rozmiar i występowanie można podzielić rybosomy na dwie grupy:
* rybosomy małe - występują w komórkach Procaryota oraz w mitochondriach i plastydach Eucaryota, charakteryzują się stałą sedymentacji 70S (w dużym uproszczeniu mówiąc stała sedymentacji zależy od gęstości badanego obiektu), nie są związane z błonami biologicznymi
* rybosomy duże - występują w cytoplazmie komórek Eucaryota, ich stała sedymentacji to 80S, związane są z błonami biologicznymi, zwykle są to błony reticulum endoplazmatycznego.

Funkcje reticulum endoplazmatycznego:
* bierze udział w transporcie komórkowym,
* bierze udział w przekazywaniu informacji w komórce, np. impulsu nerwowego do wnętrza komórek mięśniowych
* na błonach reticulum odbywają się syntezy białek i kwasów tłuszczowych
* w świetle kanałów ER odbywa się modyfikowanie białek powstałych na powierzchni
* ER bierze udział w procesach detoksykacyjnych (odtruwaniu), np. rozkładanie związków rakotwórczych
* tworzy przedziały subkomórkowe, co umożliwia zachodzenie w bliskim sąsiedztwie przeciwstawnych reakcji
* z jego błon mogą powstawać aparaty Golgiego, lizosomy i wodniczki.

9.2. Aparaty Golgiego, = AG
Aparat Golgiego to struktura występująca w komórkach eukariotycznych związana z funkcjami wydzielniczymi komórki. Organella te występują w komórce w okolicy jądra komórkowego, w szczytowych partiach komórek lub są bezładnie rozrzucone w cytoplazmie.

Budowa aparatu Golgiego:
* ułożone w stos płaskie cysterny (od 3 do 12) zbudowane z błony biologicznej, które nie łączą się ze sobą
* odrywające się od cystern małe pęcherzyki
Często łączy się z aparatem Golgiego termin diktiosom, jednak w różnych podręcznikach terminu tego używa się do opisania różnych części aparatu: jednej cysterny, całego układu cystern lub jednego pęcherzyka.

Funkcje aparatów Golgiego:
* w ich cysternach odbywają się syntezy różnych związków, np. w komórkach roślinnych są to wielocukry do budowy ściany komórkowej
* tu odbywa się sprzęganie białek z cząsteczkami cukrów i dalsze modyfikacje tak powstałych cząsteczek oraz dalsze modyfikacje białek powstałych w ERg
* cząsteczki o różnym pochodzeniu są pakowane w pęcherzyki odrywające się od cystern i transportowane do innych organelli lub po fuzji z błoną komórkową wydalane na zewnątrz komórki
Szczególnie dużo jest struktur Golgiego w komórkach, które produkują dużo substancji „na eksport”, czyli wydzielają wyprodukowane przez siebie białka na zewnątrz komórki.

9.3. Lizosomy, sferosomy, mikrociałka
Lizosomy (w komórce zwierzęcej) i sferosomy (w komórce roślinnej) są to małe pęcherzyki wypełnione enzymami trawiennymi. Znajdują się tam enzymy służące do trawienia lipidów (lipazy), cukrowców (amylazy), białek (proteazy) oraz kwasów nukleinowych (nukleazy). Enzymy te otoczone są błoną biologiczną

Funkcje lizosomów i sferosomów:
* lizosomy w komórkach zwierzęcych trawią cząstki pokarmowe
* fagocytują ciała obce, np. wirusy czy bakterie
* biorą udział w rozkładaniu organelli komórkowych w sytuacji gdy w komórce brakuje energii, składniki, z których było zbudowane organellum posłużą jako źródło energii
* rozkładają obumarłe składniki komórki
Po obumarciu komórki błony lizosomów pękają uwalniając enzymy trawienne do cytoplazmy. To zjawisko jest przyczyną rozpadu wielu komórek po śmierci organizmu.

Mikrociałka to także małe pęcherzyki zawierające wiele enzymów katalizujących różne reakcje metaboliczne. Wyróżniamy dwa typy mikrociałek:
** peroksysomy
- zawierają enzymy rozkładające szkodliwe produkty metabolizmu lipidów
- w komórkach wątroby i nerek także produkty rozkładu etanolu
- w komórkach roślinnych, towarzyszą zwykle chloroplastom i biorą udział w fotooddychaniu
*** glioksysomy
- występujące tylko w komórkach roślinnych, zawierają enzymy przekształcające tłuszcze zapasowe w cukry
- komórki zwierzęce nie posiadają glioksysomów, więc nie mogą przekształcać tłuszczy w cukry.

10. Budowa i funkcje wodniczek w komórkach roślinnych i zwierzęcych:
Wodniczki (= wakuole) to pęcherzyki zbudowane z błony biologicznej, wypełnione płynem. Są organellami charakterystycznymi dla komórek eukariotycznych.
* wodniczki w komórkach zwierzęcych są małe i występują w dużej liczbie
- wodniczki pokarmowe biorące udział w pobieraniu cząstek pokarmowych i wraz z lizosomami w trawieniu ich
- wodniczki tętniące (u pierwotniaków) usuwające nadmiar wody z komórki
* w komórkach roślinnych jest zwykle jedna duża wodniczka
- wypełnia ją sok komórkowy, a otoczona jest tonoplastem - błoną biologiczną
- sok komórkowy to w 90% woda, pozostałe 10% przypada na związki mineralne i organiczne
® wolne jony oraz sole mineralne, np. kryształy szczawianu wapnia, soli nierozpuszczalnej w wodzie
® związki organiczne będące substancjami zapasowymi, barwnikami, produktami przemiany materii czy substancjami trującymi dla roślinożerców
Ţ w komórkach nasion zbóż są ziarna aleuronowe, czyli wakuole wypełnione do maksimum białkami
Ţ płatki kwiatów zabarwione są na niebiesko czy fioletowo antocjanami lub na żółto flawonami, są to barwniki, które występują w wodniczkach
Ţ w wodniczkach znajdują się alkaloidy - substancje, które są szkodliwe dla roślinożerców, a przez człowieka wykorzystywane jako leki, trucizny czy używki, np.
+ nikotyna w liściach tytoniu
+ kofeina w ziarnach kawy
+ teina w liściach herbaty
+ morfina w maku
+ kokaina w krzewach koki
+ digitalina w kwiatach naparstnicy
Ţ wodniczki komórek szałwi lub rumianku zawierają garbniki - substancje o działaniu antyseptycznym, odkażającym
Ponieważ komórki roślinne pozbawione są właściwości usuwania produktów przemiany materii poza obręb komórki, wszystkie produkty odpadowe kierowane są do wakuoli.


11. Powstawanie i modyfikacje ściany komórkowej:
Ściana komórkowa jest najbardziej zewnętrzną częścią komórki. Występuje w komórkach roślinnych, grzybów i bakterii. Poniższy opis dotyczyć będzie budowy ściany komórkowej u roślin.

Funkcje ściany komórkowej:
* stanowią granicę między światem zewnętrznym a wewnętrznym komórki
* chronią przed infekcjami
* zabezpieczają przed nadmierną utratą wody
* stanowią ochronę mechaniczną komórki
* nadają kształt komórce

Budowa ściany komórkowej:
* podczas podziału, pierwszą strukturą oddzielającą dwie nowopowstałe komórki jest blaszka środkowa, budowana wspólnie przez dwie komórki z wielocukrów, głównie związków pektynowych
* w młodych komórkach następną warstwą oddzielającą jest ściana pierwotna, budowana przez dwie komórki po obu stronach blaszki środkowej:
- jest ona cienka, elastyczna i może rosnąć wraz z komórką
- zbudowana jest z różnych wielocukrów o krótkich łańcuchach (pektyny i hemicelulozy) oraz z długich łańcuchów celulozy (ok. 20% suchej masy ścian) zebranych w wiązki tworzących nieregularną sieć; pomiędzy cząsteczki wielocukrów wnika woda
* gdy komórka przestaje rosnąć budowa ścian nie ustaje - rośnie ona teraz na grubość, dzięki temu, że od strony protoplastu odkładane są na powierzchnie ściany pierwotnej nowe warstwy celulozy - tworzy się ściana wtórna
- jest grubsza niż ściana pierwotna
- zbudowana jest z różnych wielocukrów, w tym celulozy (60% suchej masy ściany) oraz innych związków, które mogą zmieniać właściwości ściany
- podlega modyfikacjom, czyli pozwala przystosować komórkę do funkcji, którą dana komórka będzie pełnić:
® modyfikacje na drodze inkrustacji, czyli wnikania różnych substancji pomiędzy wiązki celulozy:
# mineralizacja - wnikanie związków mineralnych jak węglanu wapnia lub krzemionki co może powodować, że liście niektórych roślin są ostre i szorstkie, a więc nieatrakcyjne jako pokarm dla roślinożerców
# lignifikacja (drewnienie) - wnikanie ligniny (drzewnika), wtedy ściana twardnieje, a zawartość w niej wody bardzo spada, staje się nieprzepuszczalna dla wody i powietrza, komórka najczęściej obumiera, ale staje się wytrzymała i odporna na urazy mechaniczne; przykładem są komórki drewna
® modyfikacje na drodze adkrustacji, czyli powlekania ściany dodatkowymi warstwami różnych związków:
# kutynizacja i woskowacenie - powleczenie zewnętrznej strony ściany kutyną i (lub) woskiem, substancjami pochodzenia tłuszczowego, powstaje wtedy warstwa zwana kutikulą, charakterystyczna dla komórek skórki nadziemnych części roślin lądowych; kutikula zmniejsza parowanie wody z roślin
# suberynizacja (korkowacenie) - powleczenie wewnętrznej strony ściany suberyną, a potem jeszcze jedną warstwą celulozy; tak zmodyfikowana ściana staje się nieprzepuszczalna dla wody, pozostające skorkowaciałe ściany są doskonałą warstwą izolacyjną chroniącą roślinę przed wpływem niekorzystnych warunków środowiska lądowego - korek, tkanka okrywająca roślin.

Chociaż każda komórka jest otoczona własną ścianą, protoplasty sąsiadujących ze sobą komórek nie są całkowicie odizolowane od siebie. W ścianach komórkowych powstają pory przez, które przenikają pasma cytoplazmy wraz z fragmentami ER - są to plazmodesmy. Dzięki temu tkanki roślinne tworzą funkcjonalne i strukturalne kompleksy współpracujących ze sobą komórek.
Inną formą połączenia dwu leżących obok siebie komórek są jamki.


12. Porównanie komórki roślinnej i zwierzęcej:

*Podobieństwa pomiędzy komórkami roślinną i zwierzęcą wynikają ze wspólnoty organizacji komórkowej:· zbudowane są z takich samych klas związków chemicznych· przeprowadzają te same funkcje życiowe: odżywiają się, oddychają, rozmnażają, poruszają itp.· mają podobny plan budowy i znajdziemy w nich te same organella komórkowe: jądro komórkowe, mitochondrium, ER, aparat Golgiego· w ten sam sposób zapisana jest ich informacja genetyczna i w ten sam sposób przekazywana następnym pokoleniom.

* Różnice w budowie i funkcjonowaniu komórek roślinnej i zwierzęcej wynikają z odmienności funkcji jakie pełnią te komórki w organizmach
- W komórkach roślinnych obecne sa (różne ich typy w zależności od funkcji komórki) - chloroplasty odpowiadają za samożywność roślin; brak plastydów - organizmy zwierzęce są cudzożywne
-wodniczki: zwykle jedna duża wodniczka, w której gromadzone są wydaliny i wydzieliny komórki (komórki roślinne nie wydalają substancji na zewnątrz, wyjątek stanowi woda wydalana przez liście w procesie gutacji) dużo drobnych wodniczek w komórce zwierzęcej pełni odmienne funkcje:· wodniczki pokarmowe· wodniczki tętniące
-ściana komórkowa sztywna, ochronna struktura zbudowana z celulozy; brak ściany komórkowej
-centriole brak centrioli (obecne są tylko w komórkach glonów wyższych) występuje para centrioli odpowiedzialnych za organizacje wrzeciona koriokinetycznego podczas podziału komórki
-przebieg cytokinezy: cytokineza zachodzi dzięki działalności aparatów Golgiego, od środka komórki ku jej brzegom tworzona jest przegroda pierwotna przekształcająca się później w blaszkę środkową przewężenie cytoplazmy prowadzi do rozdzielenia się dwóch nowopowstałych komórek
-skład chemiczny: komórki te zawierają zwykle więcej wody i dużo cukrowców najwięcej w komórkach zwierzęcych jest białek i tłuszczowców


13. Porównanie komórek Procaryota i Eucaryota:

Podobieństwa pomiędzy komórkami Procaryota i Eucaryota wynikają ze wspólnoty organizacji komórkowej:· zbudowane są z takich samych klas związków chemicznych· przeprowadzają te same funkcje życiowe: odżywiają się, oddychają, rozmnażają, poruszają itp.· mają podobny plan budowy· w ten sam sposób zapisana jest ich informacja genetyczna
Różnice:organizmy zbudowane z danego typu komórek bakterie (w tym sinice) pierwotniaki, grzyby, glony, rośliny, zwierzęta
-wielkość komórek: 1 - 10 mm kilkadziesiąt mm, a niekiedy więcej
-aparat jądrowy: splątana i koliście zamknięta cząsteczka DNA jądro komórkowe otoczone podwójną błoną jądrową
-struktura DNA „naga” cząsteczka DNA, bez białek histonowych DNA, nawinięte na rdzenie histonowe, tworzy chromatynę
-DNA cytoplazmatyczny małe, koliste cząsteczki tworzące plazmidy małe koliste cząsteczki DNA w mitochondriach i plastydach
-ściana komórkowa obecna u większości komórek, zbudowana z kompleksów białkowo - śluzocukrowych (mukopeptyd)od zewnątrz może być okryta otoczką śluzową różnej grubości w komórkach zwierzęcych nie występuje, obecna w komórkach roślinnych (celuloza) i komórkach grzybów niższych (celuloza) oraz wyższych (chityna)
-cytoplazma gęsta, bez cytoszkieletu, nie wykazuje ruchu bardziej płynna, obecny cytoszkielet umożliwiający ruch cytoplazmy, a czasami całej komórki
-mitochondria brak, w komórkach oddychających tlenowo ich funkcje spełniają wpuklenia błony komórkowej bogate w enzymy wspomagające oddychanie komórkowe (mezosomy) zwykle obecne - 10 ·w komórkach oddychających tlenowo
-plastydy brak, w komórkach samożywnych bakterii zielonych, purpurowych i sinic ich funkcje spełniają -wpuklenia błony komórkowej bogate w barwniki fotosyntetyczne (chromatofory lub tylakoidy) występują w komórkach roślinnych przeprowadzających fotosyntezę
-reticulum endoplazmatyczne jakiekolwiek formy błoniaste w cytoplazmie nie występują obecne w każdej komórce jako system kanałów, cystern i pęcherzyków
-rybosomy pływają swobodnie w cytoplazmie, są to tzw. rybosomy małe związane z reticulum endoplazmatycznym, tzw. rybosomy duże
-GERL jakiekolwiek formy błoniaste w cytoplazmie nie występują jest systemem połączonych błon reticulum, aparatu Golgiego i lizosomów
-substancje zapasowe w cytoplazmie mogą być obecne: glikogen, skrobia, tłuszcze, białka, wolutyna gromadzone w cytoplazmie komórek zwierzęcych tłuszcze i glikogen, w komórkach roślinnych tłuszcze, białka czy skrobia w leukoplastach, w komórkach grzybów glikogen i tłuszcze, w komórkach glonów zaś substancje zapasowe są bardzo zróżnicowane
-podział komórki: podział bezpośredni podział pośredni: mitoza lub mejoza

RETIKULUM ENDOPLAZMATYCZNE (siateczka śródplazmatyczna ,ER )

Odkryte przez K. R. Portera w 1945 roku. Jest to struktura błoniasta występująca we wszystkich komórkach jądrzastych. Błony budujące ER stanowią 50% wszystkich błon komórki a obszar przez nie ograniczony obejmuje ponad 10 % jej objętości. Jest ona utworzona ze spłaszczonych zbiorników (cystern) oraz bogato rozgałęzionych rurek (tubul) i pęcherzyków ograniczonych błoną i łączących się w jeden układ przestrzenny. Błony tworzące siateczkę są cieńsze od błony komórkowej i różnią się brakiem wyraźnej struktury trójwarstwowej. Zawierają one więcej białek i ogólnie więcej fosfolipidów, mniej cholesterolu i sfingomieliny. Lipidy siateczki zbudowane są z kwasów tłuszczowych średniej długości, w znacznym stopniu nienasyconych, co nadaje błonom znaczną płynność. Brak tu asymetrii lipidów i asymetrii jonowej typowych dla błony komórkowej (plazmolemy) oraz glikoproteidów powierzchniowych. Wyróżnia się siateczkę szorstką (ziarnistą) i gładką.

ER szorstkie występuje głównie w postaci cystern a gładkie utworzone jest przeważnie z rurek. Na zewnętrznej powierzchni siateczki ziarnistej znajdują się rybosomy. Wzajemny stosunek obu form siateczki jest zmienny i zależy od rodzaju procesów metabolicznych zachodzących aktualnie w komórce. Rybosomy nie są związane z ER na stałe. Dyfundujące rybosomy przyłączają się do błon ER wtedy gdy aktualnie syntezują białka które powinny być odseparowane błoną od składników cytoplazmy, bądź też zostać wbudowane w samą błonę. Po przemieszczeniu się peptydu lub jego wbudowaniu rybosomy odpadają od błon retikulum. Ponowne przyłączenie się dużych podjednostek rybosomów do ER następuje w tych samych miejscach, choć nie dotyczy tych samych rybosomów.

Główne procesy metaboliczne zachodzące w ER to :

1. Synteza i przemiany białek (białka wbudowywane w błonę, zapasowe, wydzielnicze i związane z procesami wydzielniczymi, odcięcie odcinka sygnałowego, N-glikozylacja peptydów, modyfikacje łańcuchów oligosacharydowych peptydów)

2. Synteza i przemiany lipidów (synteza trójglicerydów fosfolipidów, cholesterolu, nasycanie kwasów tłuszczowych)

3. Utlenianie alifatycznych i aromatycznych węglowodorów amin i sterydów.

4. Synteza hormonów sterydowych.

5. U roślin synteza kutyny, żywic i terpenów

6. Regulacja zawartości wapnia w cytoplazmie

7. Detoksykacja (poprzez acetylację, metylację, przyłączenie siarczanu, glikuronianu )

8. Tworzenie innych obłonionych struktur komórkowych jak: lizosomy, mikrociała, aparat Golgiego, wakuole, otoczka jądrowa.

APARAT GOLGIEGO (AG)

Wykryty przez Golgiego w 1898r w kom. mózgu sowy. W skład struktury aparatu Golgiego wchodzą cysterny i pęcherzyki. Podstawowym elementem struktury AG jest diktiosom. Składa się on ze spłaszczonych woreczków (cystern) ułożonych w formie stosu przypominającego głębokie talerze ustawione jeden na drugim dnem do góry. W komórkach ssaków diktiosom zawiera 5-8 cystern, w komórkach roślinnych i u organizmów niższych ich liczba może przekraczać 20.

Diktiosom ma kształt półksiężycowaty z powierzchnią wypukłą najczęściej zwróconą do jądra komórkowego (do wnętrza komórki), a powierzchnią wklęsłą w stronę błony komórkowej. Błony cystern mają zmienną grubość od 5 do 7,5 nm. Cysterny sprawiają wrażenie zapadniętych w części środkowej, ku obwodowi rozszerzają się workowato. Cysterny diktiosomu lokalizują się zwykle w pobliżu centrum organizacji mikrotubul. Mikrotubule biorą udział w utrzymywaniu stałego położenia cystern w diktiosomie. Cysterny diktiosomu oglądane z góry maja formę dysku (krążka) o średnicy 1ၭm. i nieciągłym perforowanym dnie. Otwory w dnie (fenestracje) występują najliczniej w obu skrajnych cysternach diktiosomu. Od części obwodowej cystern odchodzą kanaliki leżące głównie w płaszczyźnie łączącej ze sobą cysterny diktiosomu. Po stronie wypukłej i wklęsłej diktiosomu występują pęcherzyki o średnicy 30-50nm zwane mikropęcherzykami. W komórkach gruczołowych występują ponadto po stronie wklęsłej duże wakuole, tzw. makropecherzyki (wakuole wydzielnicze) o średnicy 500- 3000 nm. Wakuole te, po zagęszczeniu ich zawartości przekształcają się w ziarna wydzielnicze.

W diktiosomie wyróżnia się dwie powierzchnie (bieguny): powierzchnię bliższą (pow. cis lub formowania) po stronie wypukłej oraz powierzchnię dalszą (pow. trans lub dojrzewania) po stronie wklęsłej. Biegunowość AG wyraża się poza tym nierównomiernym rozmieszczeniem pęcherzyków na obu biegunach a także w odmiennym charakterze błon budujących cysterny bliższe i dalsze diktiosomu. Cysterny bliższe (biegun wypukły) swoją grubością, niewyraźną struktura trójblaszkową i zawartością lipidów przypominają błony siateczki śródplazmatycznej. Błony cystern po stronie wklęsłej diktiosomu są grubsze, zbudowane z dwóch warstw, składem bardziej przypominają plazmolemę.

Diktiosomy wystepuja w komórkach w liczbie 1 do 20, większa ich liczba cechuje komórki aktywnie wydzielające. Mnogie diktiosomy mogą łączyć się ze sobą za pośrednictwem części kanalikowej w jedną funkcjonalną całość.

Rola aparatu Golgiego:

1. Udział w procesach wydzielniczych:

• odbieranie z ER produktów syntezy w pęcherzykach transportujących,

• transformacja chemiczna np. wiązanie bałek z węglowodanami, łączenie polipeptydów,

• tworzenie obłonionych ziarnistosci wydzielniczych,

• zagęszczanie (zmniejszanie rozmiarów) ziaren wydzielniczych,

• przemieszczanie pęcherzyków z zawartością ku plazmolemie,

• wydzielanie na zewnątrz komórki na sygnał specyficzny (hormonalny) lub niespecyficzny.

1. Synteza i wydzielanie za pośrednictwem AG m.in.:

• białka pozakomórkowe (osocza, tk. np. łącznej: kolagen, elastyna),

• składniki ściany komórkowej (prekursory celulozy, prekursory pektyn - kwasy galakturonowe, hemicelulozy, kaloza, śluzy).

1. Regulacja gospodarki wodnej - osmoregulacja (budują wodniczki tętniące, hydatody).

2. Tworzenie lizosomow pierwotnych.

3. Detoksykacja np. u roślin usuwanie ołowiu i kumulowanie go w ścianie komórkowej

4. Udział w przepływie błon w komórce - od rejonu przejściowego ER odrywają się pęcherzyki transportujące składniki błon lub wydzielinę (pęcherzyki gładkie lub okryte) i zmierzają do bieguna cis AG i następnie do plazmolemy.

LIZOSOMY

Odkryte przez De Duve'a w 1955 roku. Występują w ilości od 20 (kom. wątroby ) do kilkuset na komórkę. Są to otoczone pojedynczą błoną pęcherzyki o średnicy 0,25 - 0,8 mm. Wnętrze lizosomów wypełniają enzymy hydrolityczne i kwaśna fosfataza (enzym markerowy). Zidentyfikowano 36 enzymów trawiących białka, kw. nukleinowe, wielocukry, lipidy, siarczany, fosforany. Enzymy lizosomów aktywne są przy pH 4-5 a praktycznie nie działają w pH cytoplazmy (6,8 - 7,.3 ). Wysokie stężenie protonów (100 x większe niż w cytoplazmie) utrzymywane jest dzięki pompie protonowej zależnej od ATP. Wyróżnia się lizosomy pierwotne, które powstają w postaci pęcherzyków odrywających się od gładkiego ER i AG, oraz lizosomy wtórne, powstające przez połączenie lizosomu pierwotnego ze strukturami obłonionymi, takimi jak fagosomy (powstające w procesie fagocytozy), endosomy (pinocytoza) lub cytosegregosomy (regiony komórki wydzielone błoną). Dzięki temu składniki zawarte w strukturach obłoniomych mogą ulec strawieniu. Lizosomy wtórne w których trawione są fragmenty cytoplazmy zwane są wakuolą autofagiczną lub cytolizomem.

Rola :

1. Trawienie materiałów z zewnątrz (heterofagia) pobranych na drodze fago- i pinocytozy

2. Trawienie komórek martwych, uszkodzonych, nieprawidłowych, w morfogenezie, metamorfozie np. u płazów, owadów; redukcja liczby komórek np. gruczołu mlecznego po zakończeniu laktacji.

3. Trawienie materiałów endogennych np. materiały zapasowe, w procesie przebudowy komórki

4. Wydzielanie enzymów trawiennych poza komórkę (do środowiska - grzyby, rośliny owadożerne)

5. Uaktywnianie wydzieliny np. hormonów.

PEROKSYSOMY

Peroksysomy są organellami powszechnie występującymi w komórkach roślinnych i zwierzęcych. Najczęściej spotykane są w hepatocytach i komórkach kanalików krętych nerki a w komórkach roślinnych w pobliżu mitochondriów i chloroplastów. Są strukturami kulistymi o średnicy 0,1-1,0 ၭm. Otoczone są pojedynczą błoną. Liczba ich waha się w komórkach wątroby od 350 do 800 (1-3% objętości cytoplazmy). U ssaków (z wyj. naczelnych) peroksysomy zawierają parakrystaliczny rdzeń zbudowany z równolegle ułożonych białkowych rurek. U innych kręgowców pod błoną peroksysomu często występuje płytka brzeżna. Peroksysomy roślinne są kształtem i wielkością zbliżone do peroksysomów zwierzęcych. W ich wnętrzu (macierzy) spotyka się często inkluzje krystaliczne, amorficzne lub włókienkowe, wykazujące aktywność katalazy.

W peroksysomach wykryto ok. 40 różnych enzymów biorących udział głównie w procesach utleniania komórkowego. W procesach tych wydzielane jest ciepło oraz jako produkt uboczny nadtlenek wodoru (toksyczny dla komórki), który jest rozkładany na miejscu przez katalazę.

Enzymy zawarte w peroksysomach to m.in.:

- katalaza (enzym markerowy peroksysomów)

- oksydazy (D-aminokwasów, L-ၡ-hydroksykwasów, moczanowa, hydroksykwasów, poliamin),

- ၢ-oksydacji kwasów tłuszczowych,

- transportu i aktywacji kw. tłuszczowych,

- biosyntezy cholesterolu.

Rola peroksysomów:

• udział w procesach utleniania komórkowego (oksydazy utleniają m.in. glikol, L-mleczan, kwas moczowy; katalaza rozkłada nadtlenek wodoru, utlenia etanol, kwasu mrówkowego, azotyny),

• ၢ-oksydacja kwasów tłuszczowych,

• biosynteza cholesterolu,

• udział w produkcji kwasów żółciowych,

• katabolizm puryn,

• udział w metabilizmie aminokwasów.

U roślin wyodrębnia się dwa typy peroksysomów o charakterystycznej lokalizacji i funkcjach: peroksysomy liści i glioksysomy występujące wyłącznie w komórkach nasion magazynujących tłuszcze. Glioksysomy zlokalizowane są w pobliżu ciał tłuszczowych. W trakcie kiełkowania lipidy przekształcane są na drodze przemian biochemicznych w dostępną dla rozwijającego się zarodka sacharozę. Proces ten obejmuje ၢ-oksydację kwasów tłuszczowych, cykl glioksalowy, cykl Krebsa i szlak glukoneogenezy. Peroksysomy fotosyntetyzujacych liści uczestniczą z kolei w egzoergicznych reakcjach szlaku glikolanowego. W czasie rozwoju kiełkującej rośliny i uzyskiwania zdolności do fotosyntezy glioksysomy przekształcają się w peroksysomy poprzez zmianę swojego składu enzymatycznego.

RYBOSOMY

Rybosomy to struktury zbudowane z RNA (rRNA) i białek. Występują w cytoplazmie wszystkich komórek w ilości od 100 000 do kilku milionów na komórkę. Rybosomy Prokariota różnią się nieco swoimi rozmiarami i składem od rybosomów Eukaryota.

Wartości charakteryzujące rybosom	Prokaryota		Eukaryota
Stała sedymentacji	70S		80S
Skład procentowy: białka	50%		35%
rRNA	50%		65%
Wartości charakteryzujące podjednostki rybosomu	Mała podjednostka	Duża podjednostka	Mała podjednostka	Duża podjednostka
Stała sedymentacji	30S	50S	40S	60S
Liczba białek	21	34	33	45
Rodzaje rRNA	16S RNA	23S RNA 5S RNA	18S RNA	28S RNA 5,8S i 5S RNA

Rybosomy składają się z dwóch podjednostek, większej i mniejszej stanowiących, odpowiednio 1/3 i 2/3 ich masy. Struktura rybosomu utrzymywana jest głównie dzięki siłom jonowym i wiązaniom wodorowym pomiędzy kwasami rybonukleinowymi a białkami. Do utrzymania struktury rybosomu i wzajemnego łączenia podjednostek niezbędne są jony Mg²⁺. Po zakończeniu translacji rybosomy rozpadają się na podjednostki (dysocjują). W procesie biosyntezy białka rybosomy mogą tworzyć struktury zwane polisomami (polirybosomy). Polisom (polirybosom), to zespół rybosomów połączonych ze sobą nicią mRNA otoczonego białkami. Liczba rybosomów w polisomie zależy od długości nici mRNA , która z kolei jest warunkowana długością syntetyzowanego łańcucha polipeptydowego. Polisomy mogą występować jako wolne w cytoplazmie lub związane z błonami siateczki śródplazmatycznej w postaci sznura korali, spirali lub rozety. Na polisomach cytoplazmy wytwarzane są białka, które pozostają w cytoplazmie, przemieszczają się do jądra, niekiedy do innych organelli (np. do peroksysomów lub mitochondriów). Natomiast na polisomach związanych z siateczką śródplazmatyczą syntetyzowane są białka, które oddzielane są błoną od zawartości cytoplazmy (białka wydzielnicze, enzymy lizosomowe) lub wchodzą w skład samych błon.

Jakie reakcje biochemiczne przebiegają w mitochondriach?
W macierzy mitochondrialnej:

* cykl kwasu cytrynowego (cykl kwasów trójkarboksylowych, cykl Krebsa) - utlenianie dwuwęglowych fragmentów rożnych związków chemicznych (miedzy innymi glukozy) do dwutlenku węgla z jednoczesnym wytworzeniem energii chemicznej; elektrony i protony uwalniane w tym cyklu są przekazywane enzymom łańcucha oddechowego, które mieszczą się w wewnętrznej błonie mitochondrialnej;

* beta-oksydacja kwasów tłuszczowych - rozkład cząsteczek kwasów tłuszczowych na dwuwęglowe fragmenty, które następnie wchodzą do cyklu kwasu cytrynowego; uwalniane przy okazji elektrony i protony przechodzą do łańcucha oddechowego;

* cykl mocznikowy (głównie w mitochondriach wątroby) - wytwarzanie mocznika z grup aminowych uwolnionych z rozkładanych aminokwasów;

* transkrypcja genów mitochondrialnych i produkcja białek mitochondrialnych.

Cykl kwasu cytrynowego i beta-oksydacja są bezpośrednio związane z produkcją energii; cykl mocznikowy pozwala wyeliminować z organizmu szkodliwe produkty przemiany materii, a transkrypcja i translacja genów mtDNA pozwalają wytwarzać nowe białka mitochondrialne i w ten sposób kontrolować reakcje przeprowadzane przez mitochondrium. Nie będę teraz dokładnie omawiał tych reakcji... wrócimy do nich w którymś z kolejnych odcinków naszego kursu.

W wewnętrznej błonie mitochondrialnej siedzą enzymy łańcucha oddechowego. Łańcuch oddechowy to szeregowo ustawiona grupa enzymów, przez które przechodzą kationy wodorowe i elektrony. Energia związana z przechodzeniem elektronów przez enzymy łańcucha oddechowego jest wykorzystywana do pompowania protonów do przestrzeni międzybłonowej. W przestrzeni międzybłonowej gromadzi się wiele protonów, dlatego pH panujące w tej przestrzeni jest niskie i tworzy się gradient (różnica stężeń) protonów, zwany gradientem chemiosmotycznym. Wypompowane protony wracają do macierzy mitochondrialnej przez kanały cząsteczek enzymu zwanego syntazą ATP. Kiedy protony przechodzą przez syntazę ATP, uwalnia się energia wykorzystywana do produkcji nowych wiązań wysokoenergetycznych w cząsteczkach ATP. Jednocześnie elektrony przechodzą na atomy tlenu, które przygotowują się na przyjęcie wracających do macierzy protonów. W ten sposób tworzą się cząsteczki wody.

Duża cześć energii powstającej w procesie biologicznego utleniania ulega rozproszeniu w postaci ciepła, ale i tak komórki są bardziej sprawne niż maszyny stworzone przez człowieka. Ocenia się, że ok. 40% energii powstającej ze spalania złożonych cząsteczek ulega zmagazynowaniu w wysokoenergetycznych wiązaniach ATP. Wydajność silnika benzynowego to tylko około 10-20%...

Rodzaje RNA.

 

W komórkach zwierzęcych występują 4 zasadnicze rodzaje RNA: jądrowy -nRNA, transferowy - tRNA, matrycowy, czyli informacyjny - mRNA, i rybosomalny - rRNA.

Jądrowy RNA (nRNA)stanowi mieszaninę wielu rodzajów kwasów rybonukleinowych. Niektóre z nich, np. tRNA i rRNA, są w jądrze komórkowym syntetyzowane i przebywają w nim tylko okresowo. W jąderku stwierdzono obecność RNA, który jest prekursorem rRNA. Występujący stale w jądrze komórkowym RNA można podzielić na dwa rodzaje. Jeden z nich jest bardzo szybko syntetyzowany i kataboli-zowany. Jego okres półtrwania wynosi od kilku minut do kilku godzin. Został nazwany kwasem rybonukleinowym heterogennym (hnRNA) o dużej masie cząste­czkowej, dlatego był nazwany olbrzymiocząsteczkowym. Obecnie jest określany nazwą prekursorowy RNA lub pre-RNA. Pewna część tego pre-RNA ulega przeisto­czeniu w mRNA. Poprzedza go wiele przemian, jak usuwanie zbędnych sekwencji RNA oraz modyfikacje końców 3'- i 5'-. Pre-RNA występuje w nukleoplazmie i jest otoczony białkiem, zwanym informomerem. Zadaniem tych białek jest łączenie się z częścią RNA zawierającą informację genetyczną w celu jej zabezpieczenia podczas transportu. Przechodzący do cytoplazmy mRNA jest bowiem narażony na działanie enzymów nukleolitycznych. W jądrach komórkowych tworzą się kompleksy białek zasadowych informomerowych z nicią mRNA. Noszą one nazwę informosomów. Większa część pre-RNA pozostaje w jądrze, natomiast mniejsza przechodzi do cyto­plazmy w postaci mRNA w kompleksie informosomowym.

Drugi rodzaj RNA jądrowego to metabolicznie stabilny snRNA, o stosunkowo małych cząsteczkach. Zawiera, oprócz typowych zasad azotowych, ich postacie umetylowane. Kwas ten został elektroforetycznie rozdzielony na 12 frakcji, którym przypisuje się funkcje regulatorowe.

Transferowy RNA (tRNA) stanowi 10—12% ogólnej ilości kwasów rybonukleinowych w komórce. Jest on zbudowany z 70-90 nukleotydów. Charakteryzuje się wśród innych rodzajów RNA najmniejszą masą cząsteczkową, zawartą w granicach od 25 do 30 kDa. tRNA cechuje wysoka specyficzność w stosunku do aminokwasów. Każdy z aminokwasów syntetyzowanego białka może być transportowany przez jeden, a niektóre przez kilka różnych tRNA. Cząsteczki tRNA występują w komór­kach w stanie wolnym bądź też związane ze specyficznym aminokwasem.

Cząsteczka tRNA ma budowę palczastą. Jest ona zwinięta spiralnie, a w pewnych miejscach tworzą się pętle. Ramiona tych pętli są dwuniciowe, skręcone spiralnie. Na tych odcinkach pary zasad mogą łączyć się wiązaniami wodorowymi. Niektóre fragmenty pętli mają jednakowe sekwencje nukleotydowe we wszystkich tRNA. Istnieją odcinki wykazujące znaczne różnice, które decydują o specyficzności tych kwasów. W składzie nukleotydowym tRNA, oprócz zasad typowych, występuje około 10% zasad „rzadkich", do których należą metylowe pochodne zasad typowych, a także pseudourydyna i dihydrourydyna. Zasady rzadkie znajdują się przede wszystkim we fragmentach jednoniciowych.

W cząsteczce tRNA wyróżniono 5 ramion: aminokwasowe, dihydrourydynowe, antykodonowe, dodatkowe oraz ramię 'PFC (pseudourydynowe). Każde z tych ramion pełni inną funkcję

Ramię aminokwasowe służy do przyłączania aminokwasu w postaci reszty aminoacyłowej. Na końcu 3' tego ramienia znajduje się zawsze układ nukleotydów CC A. Na drugim końcu tego ramienia (5') w 80% przypadków znajduje się nukleotyd G, w pozostałych 20% nukleotyd C lub A. Po przyłączeniu reszty aminoacyłowej  na końcu 3' powstaje układ aminoacylo - tRNA, który można zobrazować schematycznie. 

Jest to postać aktywna transferowego RNA powstała na skutek enzymatycznej estryfikacji końcowej reszty adenylowej specyficznym aminokwasem.

Ramię TၙFC służy do łączenia się z rybosomem i umocowania tRNA na matrycy. Ramię dihydrourydynowe ma znaczenie rozpoznawcze dla syntezy aminoacylo--tRNA. Ramię antykodonowe ma znaczenie podczas wybierania właściwego miejsca do przyłączenia transportowanego aminokwasu. Na końcu tego ramienia znajduje się antykodon, zawierający 3 nukleotydy o nie sparowanych zasadach, które mogą łączyć się komplementarnie z zasadami kodonu na matrycowym RNA. W ten sposób transferowy RNA znajduje odpowiednie miejsce dla swego aminokwasu.

Większość aminokwasów ma więcej niż jeden kodon. Z tego względu dla każdego z nich istnieje w komórce kilka odmian tRNA, zwanych izoakceptorowymi tRNA. Jeden antykodon w tRNA nie jest w stanie rozpoznać często bardzo różnych kodonów dla tego samego aminokwasu. Istnieje zatem pewna tolerancja w układzie kodon -antykodon. Pierwsza zasada od 5'-końca antykodonu może z pierwszą i drugą zasadą kodonu tworzyć tylko właściwe pary, natomiast z trzecią zasadą kodonu - nawet trzy różne pary. Oddziaływanie tego rodzaju między pierwszą zasadą antykodonu i trzecią kodonu jest znane pod nazwą: zasada tolerancji Cricka.

Ramię dodatkowe jest cechą charakterystyczną każdego tRNA i stanowi podstawę klasyfikacji cząsteczek tRNA.

Matrycowy, czyli informacyjny RNA (mRNA) powstaje w jądrze komórkowym w procesie transkrypcji z DNA. Jest syntetyzowany z trifosforanów nukleozydów. Jego zasady są komplementarne w stosunku do jednej z nici chromosomowego DNA, na której jest wytwarzany. Matrycowy RNA przenosi informację genetyczną z DNA do cytoplazmy. Masa cząsteczkowa mRNA oraz sekwencja nukleotydów zależą do rodzaju białka, które jest w nim zakodowane. Trójki nukleotydów, czyli kodony, rozmieszczone w jego łańcuchu wyznaczają kolejność aminokwasów syntetyzowa­nego białka.

Budowa mRNA pro- i eukariontów wykazuje wyraźne różnice, decydujące o ich różnych właściwościach. Cząsteczka bakteryjnego mRNA może dysponować kodem dla całego zespołu białek. Ten mRNA jest zatem policistronowy. Oprócz kodonów łańcuch mRNA zawiera tzw. trójki nonsensowne, które są znakami przestankowymi, umożliwiającymi syntezę wielu białek. Długość łańcucha mRNA u prokariontów jest zależna od wielkości cząsteczek zakodowanych w nim białek. Końce łańcucha

transkrybowanego mRNA są nie zmodyfikowane, a więc nie zablokowane w celu ochrony przed degradacyjnym działaniem nukleaz. Cząsteczki mRNA prokariontów nie występują w połączeniach z białkami.

U eukariontów mRNA jest monocistronowy, a więc zawiera informację tylko dla jednego łańcucha polipeptydowego. Występują w nim przeważnie typowe zasady. Jest on pojedynczym łańcuchem skręconym w postaci spirali, chronionym białkami informomerowymi. W procesie transkrypcji u eukariontów powstaje najpierw pre--mRNA, jako składnik frakcji heterogennego jądrowego hnRNA. Dalszym etapem jest proces modyfikacji, w którym następuje dobieranie i łączenie z sobą fragmentów łańcucha RNA, aby powstał ostatecznie łańcuch zawierający informację o ściśle określonym białku.

Nić hnRNA jest znacznie dłuższa niż dojrzałego.mRNA. Nić ta zawiera regiony kodujące, zwane eksonami, które będą tworzyły dojrzały mRNA. Eksony oddzielają od siebie długie sekwencje, tzw. introny. Jeszcze na terenie jądra komórkowego introny, stanowiące większą część hnRNA, zostają usunięte, natomiast eksony zosta­ją połączone i tworzą mRNA.

Modyfikacji ulegają także końce łańcucha mRNA. Koniec 5' zostaje zablokowa­ny 7-rnetyloguanozyną, natomiast do końca 3' u większości eukarionów zostaje dołączony łańcuch poli(A) zbudowany z kilkudziesięciu nukleotydów adeninowych. Liczba tych nukleotydów wpływa na szybkość degradacji mRNA na skutek działania nukleaz. Modyfikacja końców mRNA, jak również obecność białek informomero-wych mają na celu ochronę informacji o cząsteczce białka zarówno podczas przeby­wania matrycowego RNA w jądrze komórkowym, jak i podczas jego transportu do cytosolu.

Rybosomalny RNA (rRNA)

stanowi około 80% ilości kwasów rybonukleino-wych komórki. Jest on podstawowym składnikiem rybosomów (por. rozdz. 2.6.1), gdzie sięga 65% zawartości. Resztę stanowią białka.

Rybosomalny RNA zawiera typowe zasady azotowe z niewielką domieszką ich metylowych pochodnych. Jego masa cząsteczkowa osiąga 2 MDa. Jest pojedyn­czym łańcuchem, bardzo mocno poskręcanym, tworzącym pętle, z fragmentami dwuniciowymi, gdzie występują wiązania wodorowe między komplementarnymi zasadami.

Rybosomalny RNA, podobnie jak inne rodzaje RNA, powstaje w procesie trans­krypcji z DNA. W komórkach prokariotycznych transkrypcja prowadzi do wytwo­rzenia pre-rRNA, który zawiera sekwencje wszystkich rodzajów rybosomalnych RNA. W komórkach eukariotycznych jest wytwarzany pre-rRNA 45S, zawierający sekwencje charakterystyczne dla 18S i 27S rRNA, natomiast oddzielnie jest wytwa­rzany pre-rRNA zawierający w swym składzie sekwencje 5S rRNA.

W rybosomach komórek prokariotycznych występują rRNA: 23S, 5S oraz 16S, gdy tymczasem w komórkach eukariotycznych: 28S; 5,8S; 5S i 18S. Rybosomalnym RNA towarzyszą w rybosomach liczne białka rybosomowe.

 

 

Budowa RNA, typy, transkrypcja i translacja.

BUDOWA RNA U organizmów mających jądro komórkowe olbrzymia większość DNA znajduje się w jądrze.Białka nie powstają jednak w jądrze,lecz w cytoplazmie(na rybosomach).To oznacza,że białko zapisane jest w jednym miejscu,a powstaje w innym.Pośrednikiem jest tu cząsteczka kwasu rybonukleinowego-RNA.RNA jest jednoniciowe i składa się z 4 nukleotydów połączonych ze sobą wiązaniami fosfodiesrtowymi,ale zamiast tyminy występuje ty uracyl.Cząsteczki RNA mają bardzo różne długości,od kilkudziesięciu do wielu tysięcy nukleotydów są więc krótsze od DNA.Nuklrotydy składają się z reszty fosforanowej,zasad azotowych,a zamiast cukru deoksyrybozy w nukleotydach znajduje się ryboza.

TYPY RNA I ICH FUNKCJE-RNA występuje w jądrze kom. I w cytoplazmie.Pełni funkcje związane z procesem biosyntezy białek.Dzieli się na:mRNA(pośrednik w przekazywaniu informacji genetycznej z DNA jądrowego do rybosomów,w których odbywa się biosynteza białka),tRNA(jest czytnikiem i transportuje aminokwasy podczas biosyntezy),rRNA(razem z białkami jest elemantem budulcowym rybosomów).
TRANSKRYPCJA-jest to I etap biosyntezy białek.Polega na przepisaniu informacji o budowie jednego białka z genu,który jest odcinkiem DNA matrycowego na kopię roboczą czyli mRNA według której w cytoplazmie w rybosomach zostanie zbudowana jedna cząstka białka.

PRZEBIEG TRANSKRYPCJI-DNA organizmów posiadających jądro komórkowe składa się z odcinków,w których jest zawarta zakodowana informacja o aminokwasach,z których będzie budowane białko i są to tzw.eksony.W tym DNA znajdują się również odcinki trójek nie kodujące aminokwasów zwane intronami.Transkrypcja polega tutaj na przepisaniu z nici matrycowej DNA całej sekwencji nukleotydów(łącznie z intronami) na mRNA.Przepisywanie odbywa się według zasady komplementarności,w wyniku czego powstaje pierwotna,niestabilna nic mRNA.Następnie nić ta w jądrze komórkowych ulega obróbce posttranskrypcyjnej polegającej na wycinaniu intronów i sklejaniu pozostałych eksonów w jedną całość za pomocą specjalnych enzymów.Tak otrzymane końcowe mRNA może być użyte jako pełna i właściwa informacja do dalszych etapów biosyntezy białka.

CZYNNOŚCI WARUNKUJĄCE PROCES TRANSLACJI:*wytworzenie w procesie transkrypcji kopii roboczej mRNA*dostarczenie dużej ilości energii(ATP) *przygotowanie zapsu aminokwasów*odpowiednie zorientowanie podjednostek rybosomu w celu sprawnego przeprowadzenia procesu biosyntezy*zapewniene udziału tRNA,którego zadaniem będzie transport aminokwasów,odczytywanie kodonów na mRNA i dostawianie tych aminokwasów do budowanego łańcucha białkowego.

BUDOWA I CECHY tRNA:zbudowany jest z ok90 nukleotydów,które tworzą 4 ramiona w kształcie liścia koniczyny.Jedno z ramion tworzy pętlę antykodonową,na której znajduje się specjalna trójka nukleotydów zwana antykodonem,której zadaniem jest odczytywanie kodonów na nici mRNA,które kodują konkretnie aminokwasy.Na wolnym końcu tRNA znajduje się miejsce,w którym są przyłączane i odłączane aminokwasy.
PRZEBIEG TRANSLACJI:W fazie początkowej mRNA podłącza się do rybosomu i ustawia w pozycji takiej,że tzw.trójka startowa AUG umożliwi rozpoczęcie biosyntezy.Jako pierwszy zawsze jest dostawiany aminokwas metionina kodowany przez AUG.Następnie trwa proces przyłączania kolejnych aminokwasów zgodnie z informacją zawartą w mRNA,oraz budowanie wiązań peptydowych pomiędzy aminokwasami.Proces ten trwa do pojawienia się tzw.kodonu nonsensownego(np.UAA),który oznacza zakończenie budowy łańcucha białkowego.

Transkrypcja, w genetyce przepisywanie informacji genetycznej z DNA na mRNA (kwasy nukleinowe), zachodzące w jądrze komórkowym w drodze syntezy RNA na matrycy DNA, kodującej białko. Z kolei mRNA w procesie translacji przekazuje informację genetyczną, według której zostaje ustalona sekwencja aminokwasów w łańcuchu polipeptydowym.
Proces transkrypcji zachodzi w komórkach pod wpływem enzymów zwanych polimerazami RNA. Przeprowadzają one syntezę RNA na nici DNA po rozpoznaniu specyfiki sekwencji zasad tzw. rejonu promotorowego (promotora), według określonych odcinków DNA zwanych egzonami, w których zawarte są sekwencje kodujące. Odcinki eksonów w licznych przypadkach są przedzielone odcinkami niekodującymi, tzw. sekwencjami ingerującymi, czyli intronami.

W procesie transkrypcji powstają: tzw. informacyjny, czyli matrycowy RNA - mRNA, rybosomowy RNA - rRNA i przenoszący RNA - tRNA.

TRANSLACJA [łac.], genet. jeden z etapów biosyntezy białka w komórce, proces syntezy polipeptydu na matrycy mRNA. Translakcja polega na rozpoznawaniu przez tRNA przy udziale rybosomów i różnych czynników białkowych kolejnych trójek nukleotydowych, kodonów, wyznaczających kolejne aminokwasy w syntetyzowanym polipeptydzie. Synteza polipeptydu zaczyna się od kodonu inicjującego w mRNA (zwykle AUG, wyznaczającego aminokwas metioninę), który jest rozpoznawany przez inicjujący tRNA, niosący metioninę; kolejne, następne kodony wyznaczają kolejne aminokwasy polipeptydu, aż do wystąpienia kodonu terminacyjnego (amber, ochre lub opal), taki odcinek w mRNA jest nazywany otwartą ramką odczytu (symbol ORF). Ponieważ kod genet. jest trójkowy, a translakcja przebiega w jednym kierunku (od końca 5' do 3' łańcucha DNA), to w podwójnym heliksie DNA teoretycznie mogą w każdym z łańcuchów wystąpić 3 fazy (ramki), odczyt byłby przesunięty względem siebie o 1 nukleotyd; najczęściej, ale nie zawsze, tylko w jednej nici DNA występuje 1 otwarta ramka odczytu kodująca syntezę jednego polipeptydu; w jednej nici DNA mogą być zakodowane różne polipeptydy w wyniku użycia innej fazy odczytu, innego miejsca startu bądź terminacji syntezy polipeptydu.

PĘTLA t-RNA

tRNA - zwany transferowym RNA, związany z enzymem - syntetazą aminoacylo-tRNA, służy do odczytywania kodu genetycznego i transportu odpowiednich aminokwasów do - rybosomu, w trakcie procesu translacji. Cząsteczki tRNA zbudowane są z ok. 75 nukleotydów, podobnie jak mRNA wytwarzane są one w wyniku obróbki cząsteczki pierwotnego transkryptu. W skład cząsteczki wchodzą również zmodyfikowane zasady azotowe (np.: dihydrourydyna, pseudourydyna). W każdej komórce znajduje się przynajmniej 20 rodzajów cząsteczek tRNA i przynajmniej jedna odpowiada swoistemu aminokwasowi. Cząsteczki tRNA posiadają cztery dwuniciowe obszary pozwalające wytworzyć drugorzędową strukturę podobną do liścia koniczyny. W cząsteczce tRNA można wyróżnić 4 główne ramiona. Ramię akceptorowe składa się z szypuły utworzonej ze sparowanych zasad, które kończy się sekwencją CCA (5'-3'). Grupa 3'-hydroksylowa reszty adenylowej wiąże się z grupą karboksylową odpowiednich dla danej cząsteczki tRNA aminokwasów wiązaniem estrowym. Pozostałe ramiona posiadają szypuły ze sparowanych zasad i na końcu pętle zawierające zasady niesparowane. Pętla ramienia antykodonowego posiada sekwencję antykodonową, decydującą o specyficzności cząsteczki tRNA w procesie translacji. Sekwencja antykodonowa rozpoznaje komplementarny tryplet nukleotydów tworzących kodon, na cząsteczce mRNA - w taki sposób następuje odczyt informacji genetycznej. Ramiona DHU i T C zostały nazwane od sekwencji, w których występują nietypowe nukleotydy wchodzących w skład ich końcowych pętli.

Istnieje jeszcze dodatkowe ramię, które w zależności od klasy tRNA posiada różną liczbę par zasad (Klasa 1 tRNA - ok. 75% wszystkich 3-5 pz, natomiast Klasa 2 - 13-21 pz). Stałą strukturę drugorzędową utrzymują komplementarne zasady we wszystkich ramionach tRNA.

TRANSLOKACJA

W genetyce translokacja (łac. przemieszczenie) to mutacja polegająca na przemieszczeniu fragmentu chromosomu w inne miejsce tego samego lub innego chromosomu. Ten rodzaj mutacji jest przyczną m.in. białaczki szpikowej.

Praktyczne znaczenie mają dwa rodzaje translokacji - wzajemna i robertsonowska, obserwowane w patologii człowieka:

Translokacja wzajemna: dwa chromosomy wymieniają między sobą odcinki. Całkowita liczba chromosomów pozostaje niezmieniona, a dwa spośród nich mają nieprawidłowe kształty

• Translokacja robertsonowska: łącza się całe lub prawie całe ramiona długie chromosomów. Miejscem połączenia jest rejon centromeru. Dochodzi do utraty ramion krótkich. W kariotypie stwierdza się brak chromosomu.

Translokacje mogą być zrównoważone i niezrównoważone:

• W translokacjach zrównoważonych zasadniczo nie zmienia się ilość materiału genetycznego, ale następuje zmiana jego rozmieszczenia w genomie. Liczba chromosomów może być prawidłowa lub zmieniona. Abberacja ta może nie przejawiać się fenotypowo.

• W translokacji niezrównoważonej zmianie ulega ogólny skład genowy. Ilość materiału jest większa, a liczba chromosomów jest prawidłowa. W tym przypadku zawsze dochodzi do ujawnienia fenotypowego choroby.

Laminy

Białka warstwy peryferycznej macierzy jądrowej. Warstwę peryferyczną buduje blaszka jądrowa z kompleksem porów otoczki jądrowej o masie cząsteczkowej ok. 125 MDa. Laminy są głównymi białkami macierzy jądrowej.
Biorą udział w rozpoznawaniu i odbudowie otoczki jądrowej, w organizacji kompleksu chromatynowego podczas interfazy i utrzymywaniu prawidłowej architektury jądra komórkowego, a także w zakotwiczeniu filamentów pośrednich do jego warstwy peryferycznej. Są dwa typy lamin - laminy A (w skład których wchodzi lamina A i lamina C) oraz laminy B (dwa podtypy B1 i B2). W cyklu komórkowym blaszka i otoczka jądrowa podlegają odwracalnym procesom odbudowy i rozpadu. Uważa się, że główną rolę w tych procesach gra proces fosforylacji lamin.

Kod genetyczny jest trójkowy: jednej trójce nukleotydów w cząsteczce mRNA (na przykład GGU) odpowiada jeden aminokwas w kodowanej cząsteczce białka (w tym przypadku glicyna). W białkach występuje 20 różnych rodzajów aminokwasów, a z czterech rodzajów nukleotydów RNA da się ułożyć aż 4³=64 różne trójki (inaczej: triplety lub kodony), więc jeden aminokwas w białku może być oznaczony przez kilka różnych kodonów (glicyna jest kodowana także przez triplety GGC, GGA i GGG). Oznacza to, że kod genetyczny jest niejednoznaczny.

Istnieją trzy kodony (UAG, UAA i UGA), które nie oznaczają żadnego aminokwasu - pojawienie się w cząsteczce mRNA któregoś z tych kodonów nonsensownych jest sygnałem do zakończenia syntezy białka.

HISTONY

Podstawowym poziomem upakowania chromatyny jest nukleosom. Pojedyncza cząstka rdzenia nukleosomu składa się z kompleksu ośmiu białek histonowych: 2x H2A, 2x H2B, 2x H3 2x H4. Oktamer histonowy tworzy rdzeń białkowy wokół którego nawinieta jest helisa dwuniciowego DNA. Rolą histonu H1 jest łączenie nukleosomów w zwartą strukturę. Pomiędzy cząstkami rdzeniowymi nukleosomu występuje DNA łącznikowy. Nukleosomy upakowane są jeden na drugim, tworząc strukturę o średnicy 30nm zwaną solenoidem .

Histony są zasadowymi białkami, na które nawinięta jest cząsteczka DNA. Umożliwia to upakowanie DNA w jądrze. Cztery z nich: H2A, H2B, H3 i H4 występujących po dwie cząsteczki tworząc oktamer histonowy, i z nawiniętym na niego fragmentem DNA oraz histonem H1 ("łącznikowym") tworzą nukleosom. Nukleosom jest główną powtarzającą się cząsteczką tworzącą chromatynę (widoczny w interfazie pod mikroskopem elektronowym jako "koraliki na sznurku").

Nukleosom - Większość cząsteczek DNA jądra komórkowego jest upakowana w postaci nukleosomów. Dzięki temu długie cząsteczki DNA mogą zmieścić się w jądrze komórkowym o niewielkiej objętości. Powstawanie nukleosomów jest pierwszym etapem tworzenia chromatyny, a od struktury chromatyny w pewnym stopniu zależy aktywność genów obecnych w cząsteczkach jądrowego DNA. Pojedynczy nukleosom składa się z białek histonowych i nawiniętego na te białka fragmentu cząsteczki DNA. Osiem cząsteczek histonów rdzeniowych (po dwie cząsteczki histonów H2A, H2B, H3 i H4) łączy się ze sobą, tworząc oktamer w kształcie dysku. Odcinek DNA o długości 146 par zasad owija się dookoła tego kompleksu białkowego i w ten sposób powstaje rdzeń nukleosomu. Kolejne nukleosomy są połączone przez odcinki łącznikowego DNA, które mogą różnić się długością. DNA nawinięty na nukleosomy przypomina koraliki; trzeba jednak pamiętać, że cząsteczka DNA nie przechodzi przez nukleosomy, ale jest nawinięta na ich powierzchnię. Nie do końca wyjaśniono rolę histonu H1 w tworzeniu chromatyny. To białko nie wchodzi w skład rdzenia nukleosomu, ale może spinać cząsteczki łącznikowego DNA i zmieniać stopień upakowania DNA chromatyny. Nukleosomy w ogóle nie występują w komórkach prokariotycznych. Histony rdzeniowe, które występują u różnych gatunków Eukaryota, mają prawie identyczną strukturę. Jest tak dlatego, że prawidłowa budowa nukleosomów jest potrzebna do utrzymania odpowiedniej struktury chromatyny, więc nawet drobne mutacje genów kodujących histony rdzeniowe mogą prowadzić do śmierci komórki.

składanie RNA (ang.: splicing, czyt.: splaising)

proces usuwania intronów z cząsteczki RNA i łączenia eksonów tak, by powstał funkcjonalny RNA

POLIMERAZA DNA BETA

W żywych komórkach istnieje kilka sytemów ochronnych zabezpieczających DNA przed uszkodzeniami i modyfikacjami - i przed powielaniem tych błędów. Jednym z tych systemów jest naprawa DNA przez wycinanie zasad (BER, Base Excision Repair), zaś jednym z kluczowych enzymów przeprowadzających BER - DNA polimeraza beta. Enzym ten wykazuje 2 aktywności: aktywność liazy powodująca usunięcie reszty 5'-dRP (dezoksyrybozo-fosforanu) oraz aktywność polimerazy, czyli synteza DNA mająca na celu wypełnienie krótkich przerw powstających przy naprawie uszkodzenia. Aktywność liazy wykazuje N-końcowa domena wielkości 8-kDa zaś aktywność polimerazy - 31 kDa domena C-końcowa, w której można wyróżnić trzy poddomeny: tzw. palce, kciuk i dłoń. Polimeraza DNA beta jest jedną z najmniejszych polimeraz DNA. Charakteryzuje się niską wiernością, co jest wynikiem braku aktywności 3'-5' egzonukleazy.

DYNAMIKA STRUKTURY BŁONY.

Każda cząsteczka wchodząca w skład błony nie pozostaje sztywna, lecz ma możliwości ruchu. Części polarne lipidów są mniej ruchliwe, natomiast "ogony" węglowodorowe są tym bardziej ruchliwe, im bardziej krótki jest łańcuch i zawiera wiązania podwójne. Pod wpływem wzrostu temperatury łańcuchy lipidów mogą wykonywać ruchy segmentalne wokół każdego z wiązań -C-C-. W niskich temperaturach wszystkie długie łańcuchy występują w postaci izometrycznej trans o najniższej energii. Są one wówczas prawie nieruchome. Oprócz ruchu segmentalnego możliwy jest także ruch rotacyjny, czyli obrotowy wokół podłużnej osi cząsteczki. Wymiana sąsiadujących cząsteczek w monowarstwie jest możliwa dzięki ruchowi lateralnemu (bocznemu), określanemu jako dyfuzja lateralna (dyfuzja boczna). Ruch ten jest bardzo szybki.
Ruch cząsteczek polegający na przechodzeniu cząsteczek z jednej monowarstwy do drugiej nazywa się ruchem flip-flop. Ponieważ w grę wchodzi przejście części hydrofilowej (polarnej) cząsteczki przez część hydrofobową (niepolarną) błony, występują utrudnienia energetyczne i ruch ten jest bardzo powolny (kilka minut -kilka dni).
Cząsteczki białek membranowych mogą wykonywać wszystkie ruchy oprócz segmentalnego. Mogą one zatem wykonywać ruchy obrotowe, przemieszczać się w płaszczyźnie błony drogą dyfuzji lateralnej oraz zanurzać się w warstwie hydrofobowej błony bądź wynurzać się z niej.

PŁYNNOŚĆ BŁONY 

zależy od jej wszystkich składników. Składniki ściślej upakowane w błonach, jak np. sfingomieliny lub cholesterol, zmniejszają płynność błony. Długość łańcuchów oraz obecność wiązań podwójnych wpływa na zwiększenie płynności błony. Podobnie wpływa podwyższenie temperatury, natomiast odwrotny wpływ ma podwyższenie ciśnienia. Na upakowanie cząsteczek istotny wpływ wykazują zmiany pH oraz obecność jonów. Płynność błon wpływa na ich funkcje. Wzrostowi płynności towarzyszy wzrost przepuszczalności dla wody i drobnocząsteczkowych związków polarnych. Wzrasta wówczas także dyfuzja lateralna białek. Płynność lipidów błonowych ma istotne znaczenie dla funkcji transportowej białek. Płynność błon wpływa na możliwości wiązania hormonów z ich receptorami błonowymi. Białka peryferyjne, np. przeciwciała, na skutek przyłączenia się do białek integralnych, mogą ograniczyć ich ruchliwość.
Wzrasta wówczas także dyfuzja lateralna białek. Płynność lipidów błonowych ma istotne znaczenie dla funkcji transportowej białek. Płynność błon wpływa na możliwości wiązania hormonów z ich receptorami błonowymi. Białka peryferyjne, np. przeciwciała, na skutek przyłączenia się do białek integralnych, mogą ograniczyć ich ruchliwość.

płynność polegającą na tym, że wszystkie praktycznie składniki błon poruszają się. Cząsteczki lipidów mogą obracać się wokół osi prostopadłej do powierzchni błony (tzw. dyfuzja rotacyjna) jak i przemieszczać się w jej płaszczyźnie (dyfuzja lateralna). Oprócz ruchu cząsteczek lipidów jako całości duże znaczenie posiadają także ruchy ich łańcuchów węglowodorowych. Ich ruchliwość zależy od wielu czynników - przede wszystkim od temperatury oraz ilości wiązań nienasyconych. Im bardziej ruchliwe są łańcuchy węglowodorowe tym większą zajmują efektywną objętość i tym samym luźniej upakowane są cząsteczki lipidów w dwuwarstwie. Ma to duże znaczenie zarówno dla własności błony jako przegrody jak i dla działania wielu białek błonowych. Czynnikiem regulującym płynność błon jest obecność w nich cząsteczek steroli - w błonach komórek eukariotycznych przede wszystkim cholesterolu. Cząsteczki lipidów mogą też przechodzić z warstwy cytoplazmatycznej do zewnętrznej (lub odwrotnie). Zajwisko takie nazywane jest "flip-flop" - w błonach komórkowych występuje ono z małym prawdopodobieństwem.
Białka integralne mogą ulegać dyfuzji rotacyjnej i lateralnej. Ze względu na rozmiary ich cząsteczek oba typy dyfuzji są dla białek wolniejsze niż dla lipidów. W odniesieniu do białek nie spotyka się natomiast

procesu analogicznego do "flip-flop" - białka nie zmieniają swej orientacji względem powierzchni błony.

Podział białek

Białka należą do związków chemicznych typu makromolekuł, czyli wielkocząsteczkowych. Wśród składników żywych organizmów białka należą do substancji, które posiadają decydujące znaczenie dla procesów biochemicznych detrminyjących zjawiska życiowe. Ze względu na złożoną i wielopostaciową strukturę molekularną, białka występują w różnych formach oraz wykazują różnorodność właściwości biologicznych. Są zasadniczym i ilościowo najobficiej występującym składnikiem komórek. W suchej masie ciała dorosłego człowieka zawartość białek sięga 56%. Białka są obecne w każdej komórce, we krwi, płynach tkankowych i mózgowo-rdzeniowych, limfie itp. Odgrywają dużą rolę w regulacji ciśnienia osmotycznego, stężenia jonów wodorowych spełniając rolę buforów, dalej biorą udział w krzepnięciu krwi i procesach odpornościowych. Białka jako enzymy spełniają rolę katalizatorów, a jako hormony regulują przemiany materii.
Wszystkie białka zawierają azot (ok. 16%), poza tym węgiel, wodór, tlen, a często i inne pierwiastki, np. sukę, fosfor,, żelazo i miedź.
Białka dzieli się na dwie obszerne klasy;

• białka fibrylarne (inaczej włókniste lub włókiennikowe)

• białka globuralne (inaczej białka kuliste lub kłębuszkowe)

Uwzględniając właściwości fizykochemiczne białka dzielimy na:

• białka proste albo proteiny (poddane procesowi hydrolizy rozpadaja się wyłącznie na aminokwasy)

• białka złożone albo proteidy, których część białkowa jest związana ze składnikiem niebiałkowym zwanym grupą prostetyczną.

Białka proste - proteiny

Do białek prostych zaliczamy te, które hydrolizując dają jedynie aminokwasy. Białka proste dzielimy:

• protaminy -posiadaja masę cząsteczkową (1000 - 80000) o przewadze zasadowych aminokwasów. Ptotaminy z kwasami dezoksyrybonukleinowymi tworzą połączenia zwane nukleoproteidami

• albuminy - białka zwierzęce i roślinne. W skład albumin wchodzą wszystkie aminokwasy; dobrze rozpuszczaja się w wodzie. Spotykamy je w białku jaja kurzego, w osoczu krwi i mleku.

• globuliny - szeroko rozpowszechnione białko w świecie roslinnym i zwierzęcym. Spotykane są w osoczu krwi, mleku i białku jaja kurzego

• histony - występują w jądrze komórkowym. Bogate w histony są gruczoły grasicy

• prolaminy - białka roślinne, nierozpuszczalne w wodzie. Są składnikiem mąki. Prolaminy zawierają dużo kwasu glutaminowego

• gluteliny - podobne do prolamin

• keratyny - należ ado nich przede wszystkim białka tkanki łącznej tworów zrogowaciałych (paznokcie, pióra i włosy)

Białka złożone - proteidy

Są to białka, w których część białkowa związana jest ze składnikiem prostetycznym. Białka złożone hydrolizują na aminokwasy, kwasy, cukry, barwniki, witaminy, itp. Do białek złożonych zaliczamy:

• nukleoproteidy - są podstawową masą komórki i wchodzi w skład protoplazmy.

• chromoproteidy - białka posiadające jako grupę prostetyczną substancję barwną. Do tej grupy należy hemoglobina - substancja barwna czerwonych ciałek krwi.

• metaloproteidy - białka zawierające w części niebiałkowej grupę prostetyczną składającą się z metali, które jednak nie wchodzą w skład substancji barwnej. Do tych białek należy ferrytyna, zawierająca około 20% żelaza, które następnie dostarcza dla syntezy hemoglobiny

• fosfoproteidy - zawieraja kwas fosforowy związany z białkiem w postaci estru. Fosfoproteidami są: kazeina mleka, witelina żółtka jaj.

• glikoproteidy - białka zawierające w grupie prostetycznej cukrowce

• lipoproteidy - białka, które w grupie prostetycznej zawierają lipidy. spotykane są w osoczu krwi, żółtku jaja kurzego

Białka proste - proteiny

Do białek prostych zaliczamy te, które hydrolizując dają jedynie aminokwasy. Białka proste dzielimy:

• protaminy -posiadaja masę cząsteczkową (1000 - 80000) o przewadze zasadowych aminokwasów. Ptotaminy z kwasami dezoksyrybonukleinowymi tworzą połączenia zwane nukleoproteidami

• albuminy - białka zwierzęce i roślinne. W skład albumin wchodzą wszystkie aminokwasy; dobrze rozpuszczaja się w wodzie. Spotykamy je w białku jaja kurzego, w osoczu krwi i mleku.

• globuliny - szeroko rozpowszechnione białko w świecie roslinnym i zwierzęcym. Spotykane są w osoczu krwi, mleku i białku jaja kurzego

• histony - występują w jądrze komórkowym. Bogate w histony są gruczoły grasicy

• prolaminy - białka roślinne, nierozpuszczalne w wodzie. Są składnikiem mąki. Prolaminy zawierają dużo kwasu glutaminowego

• gluteliny - podobne do prolamin

• keratyny - należ ado nich przede wszystkim białka tkanki łącznej tworów zrogowaciałych (paznokcie, pióra i włosy)

Białka złożone - proteidy

Są to białka, w których część białkowa związana jest ze składnikiem prostetycznym. Białka złożone hydrolizują na aminokwasy, kwasy, cukry, barwniki, witaminy, itp. Do białek złożonych zaliczamy:

• nukleoproteidy - są podstawową masą komórki i wchodzi w skład protoplazmy.

• chromoproteidy - białka posiadające jako grupę prostetyczną substancję barwną. Do tej grupy należy hemoglobina - substancja barwna czerwonych ciałek krwi.

• metaloproteidy - białka zawierające w części niebiałkowej grupę prostetyczną składającą się z metali, które jednak nie wchodzą w skład substancji barwnej. Do tych białek należy ferrytyna, zawierająca około 20% żelaza, które następnie dostarcza dla syntezy hemoglobiny

• fosfoproteidy - zawieraja kwas fosforowy związany z białkiem w postaci estru. Fosfoproteidami są: kazeina mleka, witelina żółtka jaj.

• glikoproteidy - białka zawierające w grupie prostetycznej cukrowce

• lipoproteidy - białka, które w grupie prostetycznej zawierają lipidy. spotykane są w osoczu krwi, żółtku jaja kurzego.

---