Podstawowe typy komórek. Charakterystyka struktur komórkowych, Notatki z Biologia

Pobierz Podstawowe typy komórek. Charakterystyka struktur komórkowych i więcej Notatki w PDF z Biologia tylko na Docsity!

Podstawowe typy komórek. Charakterystyka struktur komórkowych Komórka to podstawowa jednostka strukturalna i funkcjonalna każdego organizmu. Oznacza to, że każdy organizm może składać się z jednej lub wielu komórek oraz że każda komórka wykonuje wszystkie podstawowe czynności życiowe, takie jak odżywianie, oddychanie czy rozmnażanie. Kształt komórki może być bardzo różny. Pierwotnie kształt ten jest zbliżony do kuli, ale komórki wyspecjalizowane, wchodzące w skład tkanek mają bardzo różnorodne kształty, co wiąże się z pełnioną przez nie funkcją. Wielkość komórek waha się najczęściej w granicach od kilku do kilkudziesięciu μm. Najmniejsze komórki to komórki bakterii (0,2 μm), największe to u roślin włókna indyjskiej rośliny rami (do 50 cm), a u zwierząt komórka strusiego jaja o średnicy 30 cm. Komórki nerwowe u dużych zwierząt mogą osiągać długość 1 m. Budowa komórki Wśród komórek eukariotycznych wyróżnia się dwa zasadnicze typy:

• komórkę roślinną
• komórkę zwierzęcą

Tabela: Porównanie budowy różnych komórek Element budowy Komórka prokariotyczna Komórka eukariotyczna zwierzęca roślinna jądro komórkowe jego rolę pełni nukleoid + + cytoplazma + + + błona komórkowa + + + ściana komórkowa zbudowana z innych związków (nie z celulozy)

• celulozowa chloroplasty - - + mitochondria - + + siateczka wewnątrzplazmatyczna

rybosomy + + + wodniczki/wakuole - liczne, małe jedna (czasem kilka), duże rodzaj materiału zapasowego różne substancje (białka, tłuszcze) glikogen skrobia

Błona komórkowa Zewnętrzna błona otaczająca komórkę ma za zadanie oddzielać ją od otoczenia, ale równocześnie umożliwić jej kontakt ze środowiskiem. Budowa błony komórkowej Błona komórkowa ma budowę białkowo-lipidową. Podstawowym składnikiem z grupy lipidów są fosfolipidy. Cząsteczki te tworzą dwie warstwy charakterystycznie ułożone „główkami” na zewnątrz i „ogonkami” do środka. Pomiędzy fosfolipidami znajdują się białka, których rola może być różna, np.:

• są elementem budulcowym błony
• uczestniczą w transporcie substancji do i z komórki (białka transportowe)
• odbierają sygnały ze środowiska (białka receptorowe). Błona jest strukturą dynamiczną. Białka wchodzące w skład błony nieustająco zmieniają swoje położenie, dlatego jej budowę najlepiej ilustruje model płynnej mozaiki.

Przechodzenie substancji przez błonę komórkową Błona komórkowa jest półprzepuszczalna. Oznacza to, że niektóre substancje mogą przez nią przenikać, a inne nie. W transporcie błonowym biorą też udział białka, pomagając większym cząsteczkom w przejściu na drugą stronę. Sposoby przechodzenia substancji przez błonę komórkową:

1. Dyfuzja prosta to swobodne przenikanie substancji przez błonę, w którym wykorzystywana jest naturalna dążność cząsteczek do wyrównania stężeń. Odbywa się zawsze w kierunku od wyższego stężenia do niższego (zgodnie z gradientem stężeń). Dotyczy cząsteczek na tyle małych, że mogą zmieścić się w porach pomiędzy cząsteczkami lipidów (np. tlen, dwutlenek węgla) lub cząsteczek rozpuszczalnych w tłuszczach.
2. Dyfuzja wspomagana dotyczy cząsteczek większych, które nie mieszczą się w porach błony komórkowej, np. glukozy czy aminokwasów. Do przejścia na drugą stronę wykorzystują one odpowiednie białka transportowe. Kierunek transportu jest zgodny z gradientem stężeń, więc proces ten nie wymaga nakładu energii.
3. Transport aktywny polega na przenoszeniu cząsteczek wbrew gradientowi stężeń, czyli od niższego stężenia do wyższego. Transport taki przebiega wbrew naturalnym prawom dyfuzji i dlatego wymaga sporych nakładów energii i obecności białek transportowych. Dyfuzja nigdy nie wymaga nakładów energii, gdyż odbywa się zgodnie z gradientem stężeń. W dyfuzji wspomaganej biorą udział białka transportowe. Transport aktywny wymaga nakładów energii i obecności białek transportowych, gdyż zachodzi wbrew gradientowi stężeń. Omówione wyżej sposoby dotyczą przenikania substancji rozpuszczonych w wodzie. Natomiast sama woda może swobodnie przenikać przez błonę w procesie zwanym osmozą. Osmoza jest szczególnym rodzajem dyfuzji polegającym na przenikaniu przez błonę półprzepuszczalną cząsteczek rozpuszczalnika.

Siateczka wewnątrzplazmatyczna To system kanalików przecinających wnętrze komórki, połączonych z błoną komórkową oraz z błoną jądrową. Rozróżniamy w komórce dwa typy siateczki:

• gładką - na jej powierzchni nie występują żadne struktury, bierze ona udział w produkcji lipidów
• szorstką - do jej powierzchni przyczepione są liczne rybosomy, które uczestniczą w syntezie białka Niezależnie od rodzaju siateczki pełni ona też inne funkcje:
• dzieli komórkę na przedziały, dzięki temu obok siebie mogą zachodzić różne, czasem przeciwstawne reakcje biochemiczne
• ułatwia transport wewnątrzkomórkowy - duże cząsteczki (np. białka) są przesyłane kanalikami siateczki Aparat Golgiego Jest to struktura związana z siateczką wewnątrzplazmatyczną. Zbudowana jest z błon w kształcie mocno spłaszczonych pęcherzyków ułożonych jeden obok drugiego i licznych banieczek odrywających się od zasadniczej części aparatu. Zachodzą tu końcowe etapy syntezy białek i lipidów , a w komórkach roślinnych produkowana jest celuloza do budowy ściany komórkowej. Gotowe produkty zamykane są w banieczkach i w postaci pęcherzyka wędrują do miejsca przeznaczenia. Często ich zawartość wydzielana jest poza obręb komórki. Stąd szczególnie duża ilość aparatów Golgiego występuje w komórkach gruczołowych. Lizosomy

Powstają jako jeden z rodzajów pęcherzyków w aparacie Golgiego i wypełnione są enzymami trawiennymi. Odgrywają dużą rolę w komórkach zwierzęcych pobierających pokarm wymagający strawienia (np. komórki pierwotniaków). Biorą też udział w niszczeniu starych, zużytych lub uszkodzonych organelli komórkowych, co umożliwia regenerację i przebudowę organizmu. Enzymy muszą być zamknięte w lizosomach, gdyż uwolnienie ich spowodowałoby samostrawienie komórki. Taki proces zachodzi po śmierci organizmów. Błona otaczająca lizosom po jakimś czasie ulega uszkodzeniu, enzymy wydostają się do cytoplazmy i rozpoczyna się proces rozkładu. Jądro komórkowe Rola jądra komórkowego wynika z faktu, że zawiera ono materiał genetyczny komórki (DNA). Tu zaczyna się proces realizacji informacji genetycznej, tym samym jądro steruje wszystkimi procesami metabolicznymi komórki. W czasie podziału komórki jądro odpowiada za precyzyjne rozdzielenie materiału genetycznego do komórek potomnych. Budowa jądra komórkowego Jądro otoczone jest podwójną błoną białkowo-lipidową , w której znajdują się otworki zwane porami. Dzięki nim kontaktuje się ono z cytoplazmą. Wewnątrz jądro wypełnione jest substancją podobną do cytoplazmy, nazywaną sokiem jądrowym albo kariolimfą. Znajdują się w niej m.in. enzymy odpowiedzialne za syntezę DNA i RNA. W soku jądrowym zawieszona jest chromatyna. Jest to wielokrotnie zwinięta nić DNA połączona z białkami. W czasie podziału komórki chromatyna układa się w widoczne pod mikroskopem świetlnym wydłużone struktury zwane chromosomami. W obrębie chromatyny można wyróżnić jedną do kilku kulistych struktur, nazywanych jąderkami. Zadaniem jąderka jest synteza składników rybosomów.

Im więcej energii potrzebuje komórka, tym więcej ma mitochondriów i więcej grzebieni w ich wnętrzu !!!! Cytoplazma (cytozol) Cytoplazma jest półpłynną, galaretowatą substancją wypełniającą wnętrze komórki. Składa się głównie z wody, w której rozproszone są cząsteczki białek i innych związków organicznych. Cytoplazma jest roztworem koloidalnym. Może przyjmować postać bardziej płynną (tzw. zol) , lub bardziej stałą (tzw. żel). Przechodzenie jednego stanu w drugi jest naturalnym procesem wykorzystywanym przez niektóre komórki np. do wykonywania ruchów pełzakowatych. Wśród białek występujących w cytoplazmie szczególną rolę odgrywają:

• białka enzymatyczne: ich obecność wiąże się z faktem, że w cytoplazmie zachodzą liczne reakcje biochemiczne wymagające udziału wielu enzymów. Przykładem może tu być początkowy etap oddychania komórkowego (glikoliza), czy też proces biosyntezy białka;
• białka cytoszkieletu: to białka tworzące wewnętrzne elastyczne rusztowanie w komórce, umożliwiające ruch cytoplazmy i organelli w jej wnętrzu, ruch całej komórki oraz nadające jej określony kształt. Włókienka białkowe wchodzące w skład cytoszkieletu dzielimy na mikrofilamenty (czyli mikropałeczki), mikrotubule (inaczej mikrorureczki) i filamenty pośrednie. Rybosomy Rybosomy są strukturami, w których zachodzi proces biosyntezy białka. Są małymi ziarnistościami rozproszonymi luźno w obrębie cytoplazmy lub związanymi z błonami siateczki wewnatrzplazmatycznej i zewnętrzną błoną jądrową. Składają się z cząsteczek kwasu rybonukleinowego (tzw. rybosomalny RNA, w skrócie rRNA) i białek. Rybosomy zbudowane są z dwóch podjednostek (mniejszej i większej), które mogą się łączyć i rozdzielać. Tylko rybosomy, w których zachodzi w danym momencie synteza białka są złożone, natomiast podjednostki nieczynnych rybosomów występują oddzielnie.

Wodniczki (wakuole) Są to struktury otoczone błoną i wypełnione w środku wodą z rozpuszczonymi w niej różnymi substancjami. Pełnią zupełnie inne funkcje w komórkach zwierzęcych i roślinnych, stąd zwyczajowo używa się terminu wodniczka w odniesieniu do komórki zwierzęcej, a wakuola do roślinnej. Wodniczki komórki zwierzęcej Dla komórki zwierzęcej charakterystyczna jest duża ilość drobnych wodniczek. Występują one w dwóch rodzajach: Wodniczka pokarmowa Tworzy się w komórkach pochłaniających większe cząstki pokarmu wymagające strawienia. Powstaje w procesie fagocytozy. Polega on na tym, że błona komórkowa wpukla się do wnętrza komórki wraz z cząstką pokarmu (może to być nawet inna, mniejsza komórka). Gdy wpuklenie jest dostatecznie głębokie, błona komórkowa zamyka się nad nim i powstaje banieczka z zawartością w środku. Jest to właśnie wodniczka pokarmowa, do której dołącza się lizosom z enzymami trawiennymi i zawartość wodniczki zostaje strawiona. Wodniczki takie spotykane są głównie w świecie pierwotniaków lub bardzo prostych bezkręgowców. W organizmie człowieka występują w komórkach układu odpornościowego (makrofagi).

na zewnętrznej powierzchni nabłonków, a ich ruch służy np. usuwaniu zanieczyszczeń z dróg oddechowych. Wici i rzęski różnią się jedynie długością i ilością w jakiej występują. W budowie wewnętrznej nie ma między nimi różnicy. Podstawowym elementem budowy są włókienka białkowe - mikrotubule , rozmieszczone zawsze według takiego samego schematu: 1 para mikrotubuli znajduje się w środku, a 9 par na obwodzie. Wić (lub rzęska) otoczona jest z zewnątrz błoną komórkową. Chloroplasty Są organellami występującymi wyłącznie w komórkach roślinnych. W ich wnętrzu przebiegają reakcje składające się na proces fotosyntezy. Otoczone są podwójną błoną białkowo-lipidową, przy czym błona wewnętrzna tworzy skomplikowany system pofałdowań. Pofałdowania te układają się w specyficzne struktury zwane granami , w których znajduje się chlorofil. Całe wnętrze chloroplastu wypełnione jest substancją przypominającą cytoplazmę, zwaną stromą. Wewnątrz chloroplastu znajduje się cząsteczka DNA i rybosomy, a więc, podobnie jak mitochondrium, chloroplast jest autonomicznym organellum komórkowym. Chloroplasty są jednym z rodzajów plastydów. Wszystkie ich rodzaje spotykamy wyłącznie w komórkach roślinnych. Poza chloroplastami do plastydów należą chromoplasty , które nadają żółtoczerwone zabarwienie owocom lub jesiennym liściom oraz bezbarwne leukoplasty , w których gromadzona jest skrobia.

Wakuola w komórce roślinnej Dla komórki roślinnej charakterystyczna jest jedna duża wakuola (rzadziej 2-3), wypełniająca prawie całe wnętrze komórki. Błona otaczająca wakuolę nazywana jest tonoplastem , a wypełniający ją roztwór sokiem komórkowym. Funkcje wakuoli roślinnej:

• jest rezerwuarem wody i utrzymuje komórkę w odpowiednim stanie uwodnienia (odpowiada za turgor komórki)
• jest zbiornikiem różnych zbędnych produktów przemiany materii (komórki roślinne ze względu na obecność ściany komórkowej nie mogą ich wydalać)
• magazynuje substancje odżywcze (np. białka)
• odkładane są w niej substancje specyficzne dla określonego gatunku rośliny, na przykład: alkaloidy - substancje silnie oddziaływające na organizm człowieka, często będące truciznami lub wykorzystywane jako leki, np. morfina, kodeina, kofeina, nikotyna, strychnina; glikozydy - stosowane przez człowieka jako leki nasercowe, np. digitalina, strofantyna. Ściana komórkowa Ściana komórkowa występuje w komórkach roślin, grzybów i bakterii. Jest najbardziej zewnętrzną częścią komórki i tam gdzie występuje, pełni podobne funkcje: nadaje komórkom kształt, usztywnia je i stanowi dodatkową warstwę ochronną (dość skuteczną - np. komórki roślin w porównaniu ze zwierzęcymi znacznie trudniej ulegają infekcji wirusowej). U poszczególnych organizmów ściana różni się budową: u roślin zbudowana jest z celulozy , u grzybów z chityny , a u bakterii z substancji białkowo-węglowodanowej. Zestawienie elementów komórki i ich najważniejszych funkcji Element komórki Funkcja błona komórkowa  oddziela komórkę od otoczenia  umożliwia kontakt ze środowiskiem  transportuje substancje do i z komórki  odbiera sygnały ze środowiska cytoplazma  wypełnia wnętrze komórki  jest środowiskiem reakcji biochemicznych  zawiera cytoszkielet jądro komórkowe  zawiera materiał genetyczny  steruje metabolizmem komórki