Budowa komórki oraz lokalizacja aparatu Golgiego.

Elementy wchodzące w skład komórki roślinnej:

Wytworem żywej części komórki jest ściana komórkowa, która chroni wnętrze komórki przez szkodliwym wpływem warunków panujących na zewnątrz komórki. Dzięki ścianie komórkowej możliwe jest utrzymanie odpowiedniego kształtu komórki.

W obrębie ściany komórkowej zlokalizowane są plazmodesmy. Są to niewielkie otwory przez które przechodzi bardzo cienka nić cytoplazmy. Dzięki plazmodesmom możliwy jest kontakt pomiędzy kilkoma komórkami. Pod ściana komórkową znajduje się błona komórkowa. Dzięki swoim właściwościom odgrywa rolę w selekcji substancji, które dostają się do wnętrza komórki. Organellami występującymi tylko w komórce roślinnej są chloroplasty. W ich obrębie zgromadzone są barwiki fotosyntetyczne, które biorą udział w procesie fotosyntezy. Chloroplasty występują w komórkach, które wystawione są na działanie światła słonecznego. We wnętrzu komórki występują również mitochondria. W poszczególnych elementach takich jak matrix mitochondrialne czy grzebienie występują enzymy oddechowe, które przeprowadzają procesy fosforylacji oksydatywnej oraz innych przemian tlenowych. Mitochondria są niewielkie, kuliste lub podłużne. Ich liczba w komórce zależy od jej funkcji i zapotrzebowania na energię. Struktura ta otoczona jest podwójna błoną, przy czym warstwa wewnętrzna pukla się do środka tworząc wymienione już wcześniej struktury grzebieni. Grzebienie 'zatopione' są w matrix mitochondrialnej, w której to przebiega cykl Krebsa.

Procesy trawienne w komórce umożliwiają lizosomy. Są to niewielkie pęcherzyki, w których deponowane są enzymy trawienne. Gromadzą nawet 40 różnych enzymów, przy czym większość z nich to hydrolazy a także enzymy trawiące białka, węglowodany czy tłuszcze.

W obrębie komórki roślinnej występują także wodniczki. Są to struktury wypełnione tzw. sokiem komórkowym i otoczone pojedynczą błona tonoplastu. Dzięki nim możliwe jest utrzymanie stałego turgoru w komórce a także magazynowanie zbędnych produktów przemiany materii. Mówiąc o roli wodniczki w komórce roślinnej często wymienia się również funkcje odtruwającą. Ważna strukturą jest także retikulum endoplazmatyczne. W komórce występują dwa rodzaje tych struktur, gładkie i szorstkie. Na siateczce retikulum endoplazmatycznego gładkiego nie ma zlokalizowanych rybosomów. Retikulum gładkie odgrywa rolę w syntezie kwasów tłuszczowych. Drugi rodzaj retikulum endoplazmatycznego związany jest rybosomami, przez to w mikroskopie powstaje charakterystyczny obraz. Jest to siateczka wewnątrzplazmatyczna szorstka. Na tej siateczce odbywa się synteza białek.

Najważniejszym elementem każdej komórki eukariotycznej jest jądro komórkowe. Jądro komórkowe gromadzi materiał genetyczny, w którym zapisane są informacje dotyczące budowy i przebiegu wszystkich procesów zachodzących w komórce. Część materiału genetycznego przechowywana jest w jąderku.

Ważną strukturą komórkową jest aparat Golgiego. Występuje on w większości komórek.

Ma on postać ułożonych w stosy cystern. Poszczególne jego elementy to wygięte łukowato lub zupełnie poziome spłaszczone pęcherzyki. Ich liczba jest różna ale waha się w granicach kilkunastu. Od cystern odchodzą pęcherzyki opłaszczone i gładkie, których kształt może być bardzo różny. Pęcherzyki zawierają enzymy, związki pokarmowe, substancje niezbędne do budowy innych elementów komórkowych. Wszystkie wymienione struktury tworzą diktiosom.

Morfologia aparatu Golgiego zależy od pochodzenia komórki. W komórkach zwierząt jest to jeden układ cystern, w komórkach niższych organizmów są to liczne ale niewielkie kompleksy.

Aparat Golgiego wykazuje budowę polarną. Część wypukła to strona cis. W tej części aparatu dochodzi do formowania się różnych substancji. Strefa ta bywa także nazywana biegunem proksymalnym aparatu. Z tą strefa wiąże się siateczka wewnątrzplazmatyczna szorstka. Substancje tworzone i przekształcane w obrębie aparatu są transportowane kolejno pomiędzy cysternami aż do drugiego bieguna, nazywanego biegunem trans. Jest to biegun wklęsły, dystalny nazywany także strefą dojrzewania. W strefie tej dochodzi do uwolnienia tworzonych substancji za pośrednictwem licznych pęcherzy i wakuol..

Sieć trans dochodzi do rozdziału powstających białek na kilka grup. Pierwsza grupą są białka, których przeznaczeniem jest tworzenie błony komórkowej oraz substancji międzykomórkowej. Białka ta wydostają się na zewnątrz na drodze egzocytozy nieregulowanej. Kolejną grupa to białka enzymatyczne, należące głównie do hydrolaz. Przechodzą one do cytoplazmy w formie pęcherzyków opłaszczonych a następnie kierowane są do późnych endosomów. Ostatnia grupa to białka wydzielnicze, z aparatu Golgiego wydostają się na drodze endocytozy regulowanej.

Transport substancji możliwy jest dzięki dwóm rodzajom pęcherzyków:

- pęcherzyki opłaszczone, koatomerowe, umożliwiają one transport pomiędzy stroną cis a siateczką śródplazmatyczną, oraz pomiędzy błoną komórkową a stroną trans oraz w obrębie cystern budujących diktiosom,

- pęcherzyki klatrynowe, ich rolą jest transport hydrolaz z sieci trans aparatu Golgiego do późnych endosomów, w których następuje ich dojrzewanie.

Rolą aparatu Golgiego jest:

I. Prowadzenie ostatnich etapów tworzenia glikozylowanych białek, które zostało rozpoczęte na siateczce śródplazmatycznej szorstkiej, obróbce podlegają tu białka wchodzące w skład błony komórkowej, białka wydzielnicze, enzymy hydrolityczne.

Glikozylacja , która zachodzi w aparatach Golgiego polega na formowaniu łańcuchów cukrowych. Ostateczny skład łańcucha ustalany jest w strefie trans. Obróbka łańcucha przebiega etapami w czasie których następuje usuwanie cząsteczek mannozy i przyłączanie do łańcucha oligosacharydowego kolejnych cukrów. Procesy przyłączania lub odłączania kolejnych jednostek sacharydowych umożliwiają odpowiednie enzymy, których lokalizacja w obrębie aparatu Golgiego jest różna. Enzymami biorącymi udział w glikozylacji są transferazy ( przyłączana jest dzięki nim N- acetyloglukozamina), fukozylotransferaza

( przyłącza fukozę), sjalilotransferaza ( dołącza kwas sjalowy) i in.

Dzięki transferazom i glikozydazom dochodzi do powstania glikoprotein, które mają różną długość łańcuchów oligosacharydowych i różny skład cukrowy.

Gotowe zglikolizowane białka zostają przekazane do sieci trans a tu dochodzi do ich podziału na grupy wymienione powyżej.

Podział taki jest możliwy dzięki zlokalizowanym w cysternach receptorom dla modyfikowanych białek. I tak enzymy hydrolityczne oddzielane są dzięki związaniu ich z rozpoznającymi receptorami. Stąd przeprowadzane są do pęcherzyków otoczonych klatryną a te przenoszą je późnych endosomów. Proces ten umożliwia wiązanie się klatryny z odcinkami w których znajdują się scharakteryzowane wcześniej receptory. Klatryna polimeryzuje ( pojedyncze cząsteczki wiążą się ze sobą w charakterystyczny sposób) i tworzy w miejscu lokalizacji receptora dołek. Dołek pogłębia się do momentu aż nastąpi zamkniecie pęcherzyka. Strukturę tę wypełniają enzymy hydrolityczne oraz i kompleksy receptorowe.

II. Wydzielanie komórkowe niektórych substancji. Do białek wydzielniczych należą insulina czy zymogen. Hormony te gromadzą się następnie w kondensujących wakuolach, które tracąc wodę zagęszczają swoją zawartość i tworzą wydzielnicze ziarna, które wydostają się z komórki poprzez egzocytozy.

III. Dzięki nim dochodzi do powstawania pęcherzyków z enzymami hydrolitycznymi, biorącymi udział w procesach wewnątrzkomórkowego trawienia.

IV. Tworzenie białek integralnych, wchodzących w skład błony komórkowej.

V. Cięcie cząsteczek prekursorowych białka. Przeprowadzanie procesu obróbki pre-probiałka, dzięki któremu formy te stają się aktywne. Jest to proces w czasie którego dochodzi do usunięcia blokującego fragmentu peptydu.

VI. Zachodzi tu proces syntezy proteoglikanów i glikolipidów.

VII. Aparat Golgiego bierze udział w tworzeniu ściany komórkowej w czasie podziału komórki roślinnej.

VIII. U zwierząt w obrębie aparatu Golgiego powstaje akrosom plemnikowy.