Mikrofilamenty - charakterystyka:

  • Tworzone przez łańcuchy aktyny
  • Powstałe poprzez polimeryzację
  • Możliwa zmiana kształtu
  • Umożliwiają poruszanie się komórki (poprzez pełzanie)
  • Występują w największej ilości w komórkach mięśniowych kręgowców, u których stanowią 20%

Mikrotubule - charakterystyka:

  • Stanowią proste rurki, puste w środku, zbudowane z tubuliny
  • Będąc elementem dynamicznym mają zdolność wydłużania się lub skracania
  • Początek polimeryzacji mikrotubul ma miejsce przy centrosomie
  • Umożliwiają zachowanie kształtu komórki
  • Decydują o rozmieszczeniu organelli (kieruje aparat Golgiego w stronę jądra oraz centrosomu, powoduje rozciągnięcie siateczki śródplazmatycznej)
  • Odpowiadają za transport ukierunkowany wewnątrz komórki; uczestniczą bezpośrednio w transporcie dyneiny i kinezyny
  • Wchodząc w skład rzęsek i wici, odpowiadają za możliwość ruchu komórek
  • Są elemenentami wrzeciona kariokinetycznego
  • W trakcie cytokinezy komórek zwierząt określają położenie bruzdy podziałowej a w komórkach roślinnych - płaszczyznę podziału (tworzą fragmoplast; powiązane z transportem pęcherzyków ze składnikami budującymi ścianę komórkową)

Filamenty Pośrednie - charakterystyka:

  • W ich składzie keratyna
  • Występują pod błoną, choć obecne także w cytoplazmie
  • Decydują o wytrzymałości mechanicznej
  • Duża ilość w komórkach naskórka

Elementy stanowiące połączenia między komórkowe:

  • Desmosomy - stanowią białkowe wypustki, łączące komórki sąsiadujące ze sobą.; dzięki desmosomom tworzy się zwarta, jednolita warstwa komórek
  • Złącza szczelinowe komórek zwierzęcych - są białkowymi kanałami o niewielkiej średnicy, przechodzącymi z jednej komórki do drugiej; stwarzają możliwość wymiany cząsteczek znajdujących się w cytoplazmie; zatrzymują białka a przepuszczają jony cukru i nukleotydy
  • Plazmodesmy komórek roślinnych - umożliwiają przechodzenie cząsteczek między komórkami sąsiadującymi ze sobą; dzięki nim możliwy jest transport cząsteczek większych niż w przypadku złącz; umożliwiają łączenie się siateczki śródplazmatycznej.

Apoptoza - zwana inaczej śmiercią zaprogramowaną komórki. Dzięki apoptozie możliwe jest pozbywanie się zużytych bądź uszkodzonych komórek jakimi są np. komórki z wadliwym DNA. W przypadku uszkodzenia DNA następuje skurcz komórki i skondensowanie zawartości jądra; uaktywnienie odpowiednich enzymów prowadzi do zniszczenia białek i DNA jądrowego. Taka komórka w rezultacie zostaje usunięta przez działania wyspecjalizowanych komórek układu immunologicznego.

Ściana komórkowa

Ściana komórkowa występuje i roślin, grzybów i bakterii i zbudowana jest z, odpowiednio dla organizmów, celulozy, chityny oraz mureiny. Podstawowe jej funkcje to ochrona oraz nadanie kształtu komórce.

Proces tworzenia ściany komórkowej rozpoczyna się od tworzenia pęcherzyków poprzez włókna celulozy, stanowiących swego rodzaju rusztowanie. Kolejnym elementem ściany jest tzw. macierz podstawowa, w której zanurzone są włókna celulozowe. Tworzą ją białka, pektyny oraz cząsteczki wody.

Łańcuchy celulozy stanowią tzw. mikrofibryllę (= micele + micele)

Podziała ściany komórkowej:

  • Pierwotna - właściwości: rozciągliwa, charakteryzuje się wysoka elastycznością, silnie uwodniona, zawiera dużą ilość wody, 20% stanowi celuzoza
  • Wtórna - właściwości: twardy, 3-warstwowy składnik komórki, powstaje wówczas, gdy zakończony jest wzrost komórki, zawiera 60% celulozy, mniejsza zawartość wody.

Zjawisko maceracji polega na zanikaniu blaszki środkowej. Proces gotowania powoduje zanik blaszki środkowej, co sprawia, iż pomniejszona jest jej zwartość.

Możliwe są następujące modyfikacje ściany komórkowej:

  • Inkrustacja:
      • Lignina - odkładanie ligniny, nadające sztywność, zwiększające oporność na mikroorganizmy
      • Żywica
      • węglan wapnia (krzemionka) - przesycanie solami wapnia (krasnorosty) lub krzemionką (trawy i skrzypy)
  • Adkrustacja:
      • suberyna (korek) - odkładanie suberyny na wewnętrznej powierzchni ściany pierwotnej, co powoduje jej usztywnienie, zapobiega przedostawaniu się pasożytów i przenikaniu wody
      • śluz - tworzenie otoczek śluzowych wokół komórek (np. glony, bakterie)
      • kutyna - pokrycie zewnętrznej powierzchni ściany komórki kutyną, zapobiegające utracie wody.

Elementami komórkowymi, odpowiadającymi za proces tworzenia ściany komórkowej są: retikulum gładkie (Era) oraz aparat Golgiego.

Jądro komórkowe

Charakterystyka jądra:

  • otoczka jądrowa stanowiona przez dwie błony
  • obecne pory jądrowe, umożliwiające kontakt z cytoplazmą; przepuszczają do środka nukleotydy i określone białka; przez nie wydostają się swoiste reszty kwasów rybonukleinowych;
  • zawiera euchromatynę aktywną genetycznie i podlegającą transkrypcji oraz nie aktywną heterochromatynę, będącą zbitą strukturą
  • płyn wypełniający jądro to kariolimfa; skład: jąderko (widoczne, charakterystyczne skondensowanie chromatyny), chromatyna, RNA, podjednostki rybosomów, białka, fosfolipidy, woda;
  • błona otaczająca jądro to kariolemma

W skład chemiczny jądra wchodzi: RNA, DNA, białka, chromatyna.

Podstawowymi funkcjami jądra są:

  • przechowanie DNA
  • kierowanie przekształceniami biochemicznymi komórki
  • udział w tworzeniu rybosomów
  • udział w procesie dzielenia się komórek generatywnych oraz somatycznych

Jądro przyjmuje kształt kulisty (w komórkach foremnych), wrzecionowaty, soczewkowaty lub płatkowaty.

Lokalizacja zależy od wieku komórki - młodsze komórki charakteryzują się wycentrowaniem, w starszych komórkach jądro położne jest w pobliżu ściany.

Istnieje możliwość powstania wielojądrowej komórki, co spowodowane jest brakiem podziału cytoplazmy lub zanikiem błon cytoplazmatycznych po podziale jądra i cytoplazmy (stworzenie syncytium).

Etapy pakowania DNA w komórce:

1. Tworzenie nukleosomów - na oktamery białkowe, stworzone przez 8 białek histonowych, nawijane jest DNA. Nukleosom i białko histonowe tworzy fibrylę chromatynową.

2. Tworzenie solenoidu (walca pustego w środku) - zwijanie fibryli.

3. Powstanie tzw. domen (pętelek).

4. Przyłączenie białek, spinających domeny

5. Powstanie chromosomu

Mitochondria

Elementy budowy mitochondriów:

  • matriks (macierz), będące roztworem koloidalnym białek, w swoim składzie zawiera DNA oraz rybosomy
  • dwie błony:
  • - zewnętrzna, która przepuszcza małe cząsteczki
  • - wewnętrzna, nieprzepuszczalna dla wielu molekuł, zwłaszcza dla jonów;
  • grzebienie mitochondrialne, będące uwypukleniami błony wewnętrznej mitochondrium, skierowanymi do
  • matriks mitochondrialnego. W strukturze tej występują tzw. oksysomy, czyli kanały białkowe, zwane białkami integralnymi
  • mitochondrialne DNA (mitDNA)
  • małe rybosomy

Do funkcji mitochondriów należy:

  • tworzenie ATP
  • dostarczenie energii powstałej w trakcie oddychania wewnątrzkomórkowego
  • cykl Krebsa
  • udział w procesie utleniania substancji organicznych

Charakterystycznymi właściwościami mitochondriów jest m.in.. występowanie DNA o kolistej strukturze, ograniczona samowystarczalność oraz duża ilość energii, w jaką są wyposażone. Ich duża ilość jest charakterystyczna dla mięśni, plemników, mózgu oraz wątroby.

Rybosomy

Zbudowane są z rRNA oraz białek i w swej strukturze posiadają podjednostkę większą i mniejszą. Nie posiadają obłonienia. Na nich powstają łańcuchy polipeptydowe białek zbudowane z aminokwasów.

Podział rybosomów:

  • małe - 70s; podjednostki: mała 30s oraz duża 50s
  • duże - 80s; podjednostki: mała 40s oraz duża 60s

W cytoplazmie występują rybosomy wolne, a w retikulum związane.

Miejsca występowania rybosomów:

Plastydy

Schemat możliwych przemian plastydów:

Elementy budowy plastydów:

  • dwie błony:
      • wewnętrzna, stanowiąca silna barierę, słabo przepuszczalna
      • zewnętrzna, przepuszczalna
  • tylakoidy, będące obłonionymi, spłaszczonymi woreczki, które tworzone są przez wewnętrzną błonę;
  • Części: stroma oraz granum
  • stroma, w skład której wchodzą kwasy nukleinowe, związki organiczne, rybosomy , białka;
  • DNA

Funkcje jakie pełnią plastydy to stanowienie miejsca przebiegu fotosyntezy oraz asymilacja światła.

Podział plastydów:

Charakterystyka plastydów:

  • Leukoplasty - są bezbarwnymi strukturami magazynującymi zapasowe materiały, w tym przede wszystkim skrobię
  • Chromoplasty - o barwie żółtej, pomarańczowej lub czerwonej, występujące w liściach starzejących się jesienią, w tkankach charakteryzujących się niską aktywnością fizjologiczną oraz w dojrzałych owocach i kwiatach
  • obecne są w formie rozpuszczonej w kroplach tłuszczu albo jako kryształy
  • Chloroplasty - posiadają chlorofil, będący asymilacyjnym barwnikiem o zielonej barwie; obecny chlorofil oraz ksantofile i karoteny wbudowane są w błony (lamelle tylakoidów); posiadają dobrze ukształtowany układ błon wewnętrznych, które przyjmują kształt spłaszczonych woreczków.

Aparat Golgiego

Do funkcji aparatu Golgiego należą:

  • Tworzenie lizosomów oraz błon komórkowych
  • Detoksykacja (neutralizacja) związków toksycznych
  • Wytwarzanie cukrów
  • Wydzielanie substancji
  • Przemiany białek, które powstały w retikulum endoplazmatycznym

Aparat Golgiego w swej budowie przypomina spłaszczone cysterny. W jego skład wchodzą diktiosomy (elementy powstałe na skutek podziału aparatu Golgiego) i pęcherzyki. Wklęsła struktura tego organellum określana jest jako trans, wypukła - cis.

Tzw. system Gerl to lizosom w połączeniu z aparatem Golgiego oraz retikulum endoplazmatycznym.

Retikulum Endoplazmatyczne

Retikulum endoplazmatyczne, złożone z białka i lipidów, przyłączone jest do otoczki jądra.

Szorstkie (granularne) retiklum endoplazmatyczne powiązane jest z rybosomami i odpowiada za syntezę i modykacje białek. Powstanie tej struktury rozpoczyna się od rozpoznania przez białka receptorowe sygnału obecnego na końcu łańcucha, przechodzącego poprzez błonę. Po tym następuje połączenie rybosomu z błoną..

Gladkie retikulum (agranuralne) nie jest powiązane z rybosomami i związane jest z syntezą lipidów oraz detoksem (np., w wątrobie). Ma także swój udział w powstawaniu otoczki jądrowej.

Połączenie retikulum endplazmatycznego z aparatem Golgiego odbywa się poprzez specjalne pęcherzyki wędrujące od retikulum do aparatu Golgiego.

Lizosomy

Lizosomy to pęcherzyki, które otacza jedna błona. Ich pH to około 5. Posiadają następujące enzymy trawienne:

  • Amylolityczne -ich funkcją jest trawienie wiązań glikozydowych występujących w cukrowcach
  • Lipolityczne, trawiące astrowe wiązania w tłuszczach
  • Nukleolityczne, trawią nukleinowe kwasy
  • Proteolityczne - białek wiązania peptydowe są trawione przez te enzymy

Różne rodzaje lizosomów powiązane są z odpowiadającymi im funkcjami:

  • Lizosomy trawienne - odpowiadają za rozkład substancji
  • Lizosomy magazynujące - odpowiedzialne za magzynowanie substancji
  • Lizosomy zwane "grabarzami" - biorą udział w rozkładzie obumarłych elementów cytoplazmy

Funkcje pełniące przez lizosomy:

    • Detoksykacja
    • funkcje trawienne i odżywcze
    • Regeneracja i modyfikacje komórki
    • Pozbywanie się niepotrzebnych elementów w komórce
    • Funkcje ochronne przed patogenami(wirusami)

Duża liczba lizosomów w leukocytach pozwala na "pożeranie" elementów patogennych.

Podział lizosomów:

  • Pierwotne - w aparacie Golgiego powstaje pęcherzyk pojedynczy, napełniony płynem; łączy się następnie wypełnioną fagosomem wodniczką;
  • Wtórne - funkcją trawienie pokarmu

Powstawania lizosomów rozpoczyna się od syntezy białek na retikulum szorstkim, które podlegają modyfikacjom enzymatycznym w tym samym miejscu. Obłonienie struktury zachodzi w aparacie Golgiego.

Wakuola

W skład wakuoli wchodzi tonopast, sok wakuolarny oraz enzymy.

Funkcje jakie pełni wakuola są następujące:

  • Trawienie
  • Utrzymanie stałego pH oraz turgoru
  • Składowanie nadmiaru protonów
  • Przechowywanie rozmaitych substancji

Składniki soku wakuolarnego:

Cytoplazma

Składniki cytoplazmy:

Funkcje cytoplazmy:

  • Umożliwienie ruchów chromosomów, przemieszczania substancji pokarmowych, przebiegu przemian chemicznych oraz ruchów komórki
  • Stworzenie miejsca do zachodzenia glikolizy
  • Zapewnienie wytrzymałości elastycznej
  • Środowisko dla organelli

Rodzaje ruchów cytoplazmy:

a) Rotacyjny, odbywający się wokół jednej wodniczki centralnej

b) Pulsacyjny - w różnych kierunkach wokół kilku wodniczek

c) Cyrkulacyjny - zachodzący wokół paru wodniczek

Możliwe przemiany struktury cytoplazmy:

Mikrociałka

Mikrociałka zwane peroksysomami zbudowane są z pęcherzyków wielkości lizosomów. Otoczone są pojedynczą błoną i posiadają enzymy o charakterze utleniającym.

Do ich funkcji należy:

      • przeprowadzanie reakcji utlenienia
      • przeprowadzanie reakcji detoksyfikacji
      • zabezpieczenie przed nadtlenkiem wodoru (poprzez działanie katalazy)

Duża ilość peroksysomów występuje w wątrobie.

Glioksysomy, które pośredniczą w przekształceniu lipidów w cukrowce, występują w komórkach roślin, grzybów oraz glonów.

Błona komórkowa

W skład błony komórkowej wchodzą:

  • Białko integralne i powierzchniowe
  • Glikolipidy
  • Fosfolipidy, tworzące dwu warstwową, półprzepuszczalną błonę w wodzie
  • Cholesterol
  • Glikokalik, którego funkcja jest odbieranie bodźców oraz ochrona przed nieznacznymi uszkodzeniami mechanicznymi

Funkcje błony komórkowej:

  • Funkcje ochronne i receptorowe
  • Przekazywanie impulsów nerwowych
  • Nadanie kształtu komórce
  • Utrzymanie przedziałowości komórki
  • Wyznaczenie specyficzności
  • Umożliwienie wykonywania ruchu pełzakowatego
  • Zachowanie homeostazy
  • Gwarant ATP

Charakterystyczne właściwości komórkowej błony:

  • Delikatna i cienka
  • Asymetryczna
  • Giętka
  • Półpłynna o dynamicznej i elastycznej strukturze
  • O śliskiej zewnętrznej stronie
  • Przepuszczalna selektywnie dla hydrosole

Transport przez błonę

Na zasadzie swobodnej dyfuzji przemieszczają się:

Dyfuzja ułatwiona zachodzi przy udziale białek oraz kanałów jonowych. Możliwe są następujące przypadki transportu:

  • uniport - transport przez błonę tylko jednego rodzaju cząsteczek
  • symport -transport aktywny, w trakcie którego przenoszona jest cząsteczka i jon, przemieszczające się w jednym kierunku
  • antiport - to sprzężony transport cząsteczki i jonu przez błonę, przemieszczające się w przeciwnych kierunkach

Transport poprzez pompę sodowo-potasową odbywa się przeciwko gradientowi stężeń i wymaga obecności ATP. Pozwala utrzymać stały poziom jonów wewnątrz i na zewnątrz.

Transport wielkocząsteczkowych substancji odbywa się na drodze:

  • endocytozy - powstanie pęcherzyka wewnątrz komórki i wyrzucenie jego zawartości na zewnątrz
  • egzocytozy - substancje poza komórka zbierane są przez błonę komórkową i pobierane do wnętrza komórki. Rodzaje:

Pojęcia:

Dializa - to zgodne z gradientem przemieszczenie się substancji

Osmoza - ruch molekuł wody

Dyfuzja jest rozprzestrzenieniem się samorzutnym substancji