BŁONA KOMÓRKOWA – PLAZMOLEMMA

Budowę błony komórkowej najlepiej wyjaśnia model płynnej mozaiki.

Plazmolemma jest półprzepuszczalna.

Oddziela komórkę od środowiska pozakomórkowego oraz zapewnia z nim kontakt.

Składnikami błony komórkowej są zawsze lipidybiałka.

Fosfolipidy składają się z części polarnej (hydrofilowej) i części niepolarnej (hydrofobowej).

W błonach występują lipidy (np. cholesterol, którego nie ma w błonach komórek roślinnych i bakterii).

Podwójna warstwa odpowiednio ułożonych fosfolipidów tworzy zrąb (podstawę) błony.

Ze zrębem połączone są liczne białka błonowe: receptorowe, transportowe.

Składniki lipidowe i białkowe są rozmieszczone w komórce asymetrycznie, jest to tzw. asymetria błony komórkowej

Łańcuchy węglowodanów, pokrywające powierzchnie komórki, nazywamy glikokaliks.

Chroni on komórkę zwierzęcą przed niewielkimi uszkodzeniami mechanicznymi.

Błona zachowuje się jak płyn.

Lipidy tworzące błonę komórkową nieustannie poruszają się i zmieniają miejscami w obrębie płaszczyzny błony.

Białka pływają w warstewce tłuszczowej, w licznych miejscach przebijając je na wylot.

Ważną cechą błony jest wybiórcza (selektywna) przepuszczalność:

- tlen, dwutlenek węgla, woda i mocznik dyfundują przez błonę swobodnie

- glukoza, sacharoza, samorzutnie, ale słabo przenikają przez lipidowy zrąb błony

- białka i kwasy nukleinowe nie przenikają wcale

Białka transportowe mogą wspomagać dyfuzję, a nawet aktywnie przemieszczać cząsteczki substancji wbrew gradientowi stężeń. Przenośniki transportu aktywnego (białko kanał jonowy lub białko przenośnik) są wysoce selektywne.

Komórka może bardzo precyzyjnie regulować skład i stężenie wielu substancji wewnątrz.

Pompa sodowo-potasowa sprzęga transport jonów sodu poza komórkę z jednoczesnym transportem potasu do wewnątrz.

Płynność i elastyczność umożliwiają odkształcanie błony komórkowej.

Komórki mogą dzięki temu zmieniać swój kształt, przeprowadzać endocytozę lub egzocytozę.

Pełnią funkcje antygenowe (glikoproteiny błonowe)

SIATECZKA ŚRÓDPLAZMATYCZNA

Błony siateczki śródplazmatycznej tworzą trójwarstwowy system kanalików i pęcherzyków.

Dzieli cytozol na wiele przedziałów, w których mogą zachodzić różne przeciwstawne procesy.

Wyznacza również trasy transportu substratów i produktów tych procesów.

  1. siateczka śródplazmatyczna szorstka zachodzi w niej synteza i wewnątrzkomórkowy transport białek

- pokryta rybosomami

- posiada neurony, ze względu na dużą liczbę białek przenośnikowych i wysokie tempo metabolizmu

- w komórkach:

* szybko rosnących

* w których aktywność biochemiczna jest skierowana na syntezę białek z przeznaczeniem na eksport (komórki nabłonka gruczołowego trzustki, wydzielające enzymy trawienne)

  1. siateczka śródplazmatyczna gładka tworzy system dróg zapewniających wewnątrzkomórkowy transport wody i jonów, kropelek tłuszczów, substancji białkowych.

- w komórkach tkanki tłuszczowej umożliwia syntezę tłuszczów zapasowych (jest miejscem syntezy sterydów)

- enzymy przeprowadzają detoksykację, czyli unieczynnianie i usuwanie toksyn

- w komórkach specjalizujących się w syntezie niebiałkowych związków organicznych na eksport

* komórki śluzowe żołądka i jelita cienkiego

* komórki gruczołowe jąder

* skórne gruczoły śluzowe u ryb i płazów

APARAT GOLGIEGO

Zbudowany jest przez gładkie błony plazmatyczne.

Najczęściej jest on bezładnie rozrzucony w cytoplazmie.

Dojrzewa w nim wydzielina komórkowa.

Występuje licznie w komórkach wydzielniczych trzustki.

W tym układzie i w najbliższym jego otoczeniu, brak jest rybosomów, co wyklucza możliwość syntezy białka.

Pojedynczy aparat Golgiego (struktura Golgiego – diktiosom) składa się z:

- spłaszczonych woreczków, zwanych cysternami, ułożonych równolegle

- zgrupowania pęcherzyków

- wielu jasnych wakuol, znajdujących się na brzegach układu

Zadaniem tych organelli jest:

- modyfikacja oraz przekazywanie zagęszczonych substancji w obrębie i poza komórkę (głownie białek i lipidów)

Przekazywanie polega na kierowaniu substancji w pęcherzykach transportujących do powierzchni komórki, gdzie zlewają się z błona komórkową. Następuje wówczas wydzielanie, czyli sekrecja na drodze egzocytozy

- wytwarzanie lizosomów

- synteza cukrów prostych i złożonych

- synteza polisacharydów ściany komórkowej (w komórkach roślinnych)

LIZOSOMY

Powstają w układzie Golgiego,

Są niewielkimi, kulistymi pęcherzykami.

Występują w komórkach zwierzęcych.

Dużo lizosomów mają np. komórki żerne układu odpornościowego.

Zawarte w nich łańcuchy białkowe enzymów syntetyzowane są w rybosomach szorstkiej siateczki śródplazmatycznej.

Zawierają liczne białka enzymatyczne, zdolne rozłożyć wchłonięte substancje, a także produkty odpadowe m.in. zużyte białka

Zawierają enzymy hydrolityczne, rozkładające substancje organiczne w środowisku wodnym.

- trawią substancje wewnątrz i zewnątrzpochodne, które zetkną się z błona lizosomów

- wydzielanie, trawienie pozakomórkowe

- ochrona komórki przed czynnikami inwazyjnymi

MIKROCIAŁKA

Są to niewielkie, pojedyncze pęcherzyki, mające owalny kształt.

Stwierdzono obecność licznych enzymów oksydaz i katalaz.

Pełnia role odtruwającą

W komórkach eukariotycznych występują dość powszechnie.

Od innych organelli odróżnia je specyficzny zestaw enzymów utleniających związki organiczne z udziałem tlenu.

Enzymy mikrociałek zużywają tlen, a reakcje, które przeprowadzają są silnie egzoergiczne.

Wyróżniamy:

  1. Proteasomy to małe organelle, zbudowane z białek. Ich zadaniem jest trawienie zdenaturowanych białek, lub tych o nieprawidłowej budowie (powinny być przez nierozpoznane i usunięte z komórki)
  2. Peroksysomy spełniają ważna rolę w usuwaniu nadtlenku wodoru (H2O2), który jest ubocznym, szkodliwym produktem utleniania lipidów. W ciele człowieka w komórkach wątroby uczestniczą w detoksykacji (neutralizacji) np. etanolu
  3. Glioksysomy zawierają enzymy rozkładające kwasy tłuszczowe do związku, który można wykorzystać do syntezy cukrów prostych (ważny w uruchamianiu rezerw tłuszczowych w nasionach oleistych)

WAKUOLA

Wodniczki są niezwykle duże i nieliczne.

Jedna wakuola może zajmować 90% objętości komórki (spychając jądro i cytoplazmę na obwód)

Błona otaczająca wakuolę (tonoplast) jest typową, pojedynczą błoną cytoplazmatyczną.

Płyn (sok komórkowy) może zawierać substancje zapasowe, organiczne, sole mineralne, metabolity wtórne.

Spośród związków organicznych odżywczych wymienić można:

- cukry (fruktoza, glukoza, sacharoza, glikogen u grzybów)

- białka (wakuole ściśle wypełnione białkiem to ziarna aleuronowe)

- rozpuszczalne kwasy organiczne (nadające smak owocom)

- wolne aminokwasy

Do metabolitów wtórnych należą:

  1. Glikozydy to połączenia monosacharydów i alkoholi

- antocyjany, czerwone (kwaśne) i niebieskie (zasadowe) barwniki. Powszechnie w kwiatach, jagodach

- flakony (flawonoidy), w roślinach leczniczych np. rutyna, mniszek lekarski

  1. Alkaloidy, związki bezbarwne, często o działaniu silnie trującym, występują w wodniczkach komórek nasion, liści, korzeni (nikotyna, chinina, morfina, strychina, kofeina, kokaina, skopolamina)
  2. Garbniki w organach roślin w postaci żółtych lub brunatnych skupień. Mają działanie garbujące oraz toksyczne

Funkcje wakuoli:

- utrzymanie komórki w stanie odpowiednio wysokiego uwodnienia, odpowiadają za jędrność (turgor) komórki

- zawierają enzymy trawiące (upodabnia je to do lizosomów)

CYTOZOL

Cytoplazma tworzy środowisko wewnętrzne komórki.

Jest płynnym, złożonym koloidem wodnym.

Tworzy środowisko dla bardzo licznych reakcji biochemicznych.

Cytoszkielet tworzą:

  1. filamety

- aktynowe, odpowiedzialne przede wszystkim za kształt i ruchy pełzakowate komórek

- pośrednie zapewniają komórce wytrzymałość mechaniczną

- jest ich wiele w komórkach nabłonkowych

  1. mikrotubule (mikrorureczki)

- osiągają największe rozmiary spośród elementów cytoszkieletu

- zbudowane są z tubuliny

- nieustannie zmieniają swoja długość

- jest to skomplikowany system szlaków transportu w komórce

- ogranicza możliwość swobodnego przemieszczania się organelli

Centrosomy, położone blisko jądra komórkowego są miejscem tworzenia mikrotubul.

RYBOSOMY

Odgrywają zasadniczą rolę w procesie biosyntezy białka.

Przypominają spłaszczony grzybek, który nie jest oddzielony od cytoplazmy żadną błoną.

Zbudowane są z białek i kilku rodzajów rybosomalnego kwasu rybonukleinowego (rRNA).

Każdy rybosom jest swoistą nanofabryczką, w której zachodzi właściwa biosynteza białek.

Kompletny rybosom składa się z dwóch dopasowanych podjednostek (większej i mniejszej).

Jedna szybkorosnąca komórka może zawierać nawet kilkadziesiąt tysięcy rybosomów.

MITOCHONDRIA

Błoniaste organelle przeprowadzające skomplikowane procesy przetwarzania energii.

Występują niemal we wszystkich komórkach eukariotycznych.

Oddzielone od cytoplazmy błonami.

Ma niewielka ilość DNA, rybosomy i inne elementy niezbędne do syntezy swoich białek.

Utleniają one proste związki organiczne z substancji odżywczych.

We włóknach mięśniowych poprzecznie prążkowanych i komórkach nerkowych, ze względu na duże zużycie energii może być ich nawet kilka tysięcy.

Komórki, w których zachodzi intensywna przemiana materii (komórki wątroby, mięśnia sercowego) zawierają bardzo dużo mitochondriów.

Możemy wyróżnić trzy główne elementy:

 - błona białkowo-lipidowa  

a) zewnętrzna, gładka, pozbawiona wypukłości

b) wewnętrzna tworząca poprzeczne uwypuklenia (grzebienie mitochondrialne)

- macierz (łac. matrix) otoczona jest błoną wewnętrzną mitochondrium. W jej skład wchodzą m.in. enzymy przyspieszające reakcje utleniania substancji organicznych.

CHLOROPLASTY - PLASTYDY

Oddzielony od cytoplazmy błonami.

Są to błoniaste organelle przeprowadzające skomplikowane procesy utleniania energii.

Zaliczamy do nich chromatoplasty, chromatofory i leukoplasty.

Powstają z niewielkich proplastydów.

Ma niewielką ilość DNA, rybosomy i inne elementy niezbędne do syntezy swoich białek.

Chloroplasty wykorzystują pochłoniętą energię świetlną do asymilacji CO2 i syntezy związków organicznych.

Dzielimy je na:

- grana, krótkie, poukładane w stosy

- tylakoidy stromy, długie, mniej liczne, łączące się ze sobą grana.

Tylokaidy znajdują się wewnątrz chloroplastu. Jest to system spłaszczonych woreczków, zanurzonych w jednolitej, koloidalnej macierzy chloroplastu – stromie.

ŚCIANA KOMÓRKOWA

Tworzy uporządkowana warstwę na zewnątrz protoplastu.

Struktura ta jest charakterystycznym, nieplazmatycznym składnikiem większości komórek:

- bakterii, której składnikiem ścian jest murena

- roślin, celuloza

Odpowiednio ułożone fibryle celulozy tworzą mocne rusztowanie, które wypełnione jest bezpostaciowymi substancjami organicznymi (pektynami lub hemicelulozą). Poza tym składnikiem pierwotnej ściany komórkowej jest woda.

- grzybów, chityna

- niektórych protistów

Pełni funkcję:

- wzmacniającą, dzięki sztywnym ścianom

- ochronną protoplastu przed uszkodzeniami mechanicznymi

- częściowo przed wnikaniem drobnoustrojów

Celulozowe sciany:

  1. pierwotne są stosunkowo miękkie i elastyczne. W komórkach merystematycznych i miękiszowych ściana komórkowa jest cienka i cały czas zachowuje pierwotny charakter
  2. wtórne, sztywniejsze i grubsze od pierwotnych. Mogą zachować charakter celulozowy. Często zajmują prawie całą objętość komórki (we włóknach sklerenchymatycznych)

Inkrustacja polega na odkładaniu substancji chemicznych między elementu szkieletu celulozowego (lignina – drewniane ściany)

Adkrustacja to odkładanie substancji na powierzchni pierwotnej (suteryna – korkowacenie ściany)

JĄDRO KOMÓRKOWE

Pozwala na oddzielanie od cytoplazmy głównego zasobu informacji genetycznej komórki.

W komórce najczęściej jest jedno, położone centralnie jądro.

We włóknach mięśniowych poprzecznie prążkowanych znajduje się nawet po kilkaset tysięcy jąder komórkowych o owalnym kształcie.

W białych krwinkach jądro jest płatowate lub nerkowate.

Badanie ultrastruktury jądra wykazało, że składa się ono z: 

  1. otoczki jądrowej

- składającej się z dwóch błon plazmatycznych. Odziela środek decyzyjny komórki od cytoplazmy

- posiada niewielkie okrągłe otworki, czyli pory jądrowe, których liczba jest zmienna w zależności od aktywności komórki, umożliwiając sprawną wymianę różnych substancji z cytoplazmą

  1. kariolimfy (soku jądrowego)

- tworzą płynne środowisko, w którym zanurzona jest chromatyna

- znajdują się w niej enzymy odpowiedzialne za syntezę DNA i RNA 

  1. chromatyny

- niezwykle skomplikowana plątanina bardzo cienkich i długich nici

- głównym składnikiem jest DNA, nawinięte na histony (zasadowe białka)

  1. jąderka

- nie sa oddzielone od pozostałych składników jądra komórkowego żadna błoną

- zachodzi w nim synteza rRNA

- tworzą się w niej podjednostki rybosomalne

Transkrypcja, jest to przepisanie informacji genetycznej z DNA na RNA

- nici chromatyny w przygotowujących się do podziału komórkach ulegają podwojeniu i chromosomy (paczki materiału genetycznego) stają się widoczne.

- chromosom składa się z ramion rozdzielonych przewężeniem pierwotnym – centromerem.

- widoczny jest podział podłużny chromosomu na dwie połówki – chromatydy.

- każda chromatyda posiada pojedynczą, bardzo długą cząsteczkę DNA.

W każdej komórce człowieka znajduje się 46 chromosomów (23pary). Taki podwójny komplet chromosomów, określamy jako diploidalny.

W gametach ta liczba zredukowana jest o połowę (23 chromosomy). Stanowią one pojedynczy komplet chromosomów, określany jako haploidalny.