Komórka

KOMÓRKA – podstawowa jednostka strukturalna i funkcjonalna wszystkich organizmów żywych, wykazuje wszelkie charakterystyczne właściwości żywych organizmów

Wyróżniamy:
procariota- nukleoplazma (zawartość jądra komórkowego) ma postać nici zawieszonej w cytoplazmie – bakterie i sinice
eucariota- posiada właściwe jądro, które oddzielone jest od cytoplazmy podwójną błoną

HIALOPLAZMA

HIALOPLAZMA(cytoplazma podstawowa) - roztwór związków organicznych organicznych nieorganicznych najczęściej ma charakter koloidalny, w niej znajdują się organella komórkowe

koloid hialoplazmy = białka rozproszone w wodzie

Typy mieszanin :
1. roztwór właściwy – cząsteczki substancji rozpuszczonej rozproszone są wśród cieczy, cząsteczki te są bardzo małe, roztwór jest przeźroczysty, punkt wrzenia jest wyższy niż wody a punkt zamarzania niższy niż wody (np.: roztwór wody z solą)
2. zawiesina – duże cząstki w zawiesinie, oddziałuje na nie silniej niż inne siły przyciąganie ziemskie, cząstki po pewnym czasie opadająca dno i zawiesina dzieli się na 2 fazy, zawiesiny nie przepuszczają światła, są nieprzeźroczyste, temp wrzenia i zamarzania taka sama jak wody
3. roztwór koloidowy – cząsteczki rozpuszczone mają rozmiary pośrednie, siły
przyciągania ziemskiego równoważą się z innymi siłami

protoplazma komórki ma strukturę półpłynną – tzw. zol (struktura ta spowodowana jest wiązaniem przez białka komórki znacznej liczby cząstek wody, przez zniszczenie ładunków elektrycznych na powierzchni białek można spowodować wytrącenie się białka i przejście zolu w żel)

zol  żel = koagulacja
żel  zol= peptyzacja

proces odwracalny, w pewnych okolicznościach może jednak dojść do nieodwracalnej koagulacji (wykrzepienie protoplazmy np.: śmierć organizmu powoduje koagulację cytoplazmy mięśni- stężenie pośmiertne)

Kationy wapnia i magnezu (dwuwartościowe) działają antagonistycznie w stosunku do kationów potasu i sodu( jednowartościowych). Kationy dwuwartościowe sprzyjają koagulacji koloidu protoplazmatycznego w żel, obniżają przepuszczalność błon, zwiększają pobudliwość i siłę skurczu mięśni. Kationy jednowartościowe powodują peptyzację żelu w zol, zwiększają przepuszczalność błon, zmniejszają pobudliwość mięśni
Dla prawidłowego funkcjonowania organizmu niezbędna jest równowaga kationów jednowartościowych i dwuwartościowych
W cytoplazmie panuje odczyn obojętny dzięki równoważnej ilości kationów i anionów w komórce.

Rozproszone białka tworzące koloid ze względu na różne ładunki na swojej powierzchni łączą się w łańcuchy, tworzą połączenia pomiędzy łańcuchami, powstaje szkielet , który zapewnia elastyczność , plastyczność protoplazmy


BŁONY CYTOPLAZMATYCZNE

Błona komórkowa oddzielająca protoplazmę od środowiska to plazmolemma. Zbudowana jest z lipidów i białek – błony o takim składzie noszą nazwę błon cytoplazmatycznych i mają strukturę mozaikową. jest półprzepuszczalna, małe cząsteczki mogą swobodnie dyfundować przez błonę, duże przenikają przez nią za pomocą przenośników. Błona wnika do wnętrza cytoplazmy tworząc system błon siateczki śródplazmatycznej która dzieli cytoplazmę na przedziały o różnej funkcji, błony cytoplazmatyczne otaczają o oddzielają również różne organelle.

Rodzaje siateczek śródplazmatycznych:

Siateczka śródplazmatyczna gładka – pozbawiona rybosomów, system połączonych ze sobą rurek, tworzy system dróg transportujący wewnątrz komórki wodę, jony, kropelki tłuszczów, substancje białkowe, jest miejscem syntezy sterydów
Siateczka Sródplazmatyczna ziarnista (szorstka) – system błon z przyłączonymi rybosomami, w nich zachodzi synteza i wewnątrzkomórkowy transport białek, składa się z płaskich woreczków (cystern) do których od strony cytoplazmy przyłączone są rybosomy

Skład błony komórkowej:

Lipidy – składają się z fosfolipidów, glikoproteidów, cholesterolu
• Fosfolipidy – fosfoglicerydy i sfingolipidy

1. fosfogliceryd- składa się z glicerolu i alkoholu trójwęglowego

2. sfingolipid- jego trzon stanowi nienasycony alkohol - sfingozyna


Fosfolipidem jest np.: lecytyna .cząsteczka lecytyny składa się z części polarnej(hydrofilnej) i niepolarnej (hydrofobowej).
Grupa hydrofilna dzięki obecności grupy fosforanowej i azotu może przyłączać cząsteczki wody, jest rozpuszczalna w wodzie.
Część niepolarna rozpuszcza się w tłuszczach.
Dzięki takiej budowie lecytyna w środowisku wodnym tworzy błonkę, gdyż jej polarne fragmenty łączą się z wodą zaś niepolarne łączą się wzajemnie z sobą.
• Glikolipidy – stanowi go sfingozyna z resztami cukrowymi

• Cholesterol – związek z grupy sterydów, pełni ważną rolę w usztywnieniu błony komórkowej


LIPIDY SĄ AMFIPATYCZNE – KAŻDA ICH CZĄSTECZKA MA CZĘŚĆ HYDROFILOWĄ I HYDROFOBOWĄ


Białka (białka błonowe) - pływają w warstewce tłuszczowej przebijając ją w licznych miejscach na wylot. Umożliwiają wnikanie wody i jonów do wnętrza komórki, pobierają z otoczenia niezbędne substancje i usuwają zbędne, pełnią funkcje receptorów
Rozróżniamy :

Białka powierzchniowe – luźno związane z błoną
Białka integralne – ściśle powiązane z błoną

*Glikogeny błonowe – enzymy, pełnią funkcje antygenowe, każda komórka prezentuje dla niej charakterystyczny układ glikoprotein typowy dla danego organizmu i rodzaju komórki

ORGANELLE KOMÓRKOWE

ORGANELLE- struktury w komórce, charakteryzujące się określoną budową, zbliżoną we wszystkich typach komórek, w których występują o pełnią określoną istotną dla istnienia komórki funkcję.

1. Rybosomy – w nich odbywa się proces translacji, zbudowane z rybonukleoproteidu, którego skład stanowią białka i rRNA, są związane z błonami siateczki śródplazmatycznej, liczne w komórkach gdzie zachodzi biosynteza białek
Drobne, kuliste organelle, są zbudowane z 2 podjednostek : małej – wiążącej RNA i większej – katalizującej tworzenie wiązań peptydowych.
Jednostki rozdzielają się w przypadku zbyt niskiego stężenia jonów magnezowych, ze względu na szybkość sedymentacji podjednostki określa się :mała – 40S, duża – 60S, gdy połączą się razem współczynnik sedymentacji rybosomu wynosi 80S,w komórkach prokariotycznych, mitochondriach, chloroplastach – rybosomy mniejsze,
współczynnik 70S
*sedymentacja- osadzanie się zawiesin na dnie pod wpływem siły ciężkości

2. Mitochondria – mają kształt pałeczek, nici bądź ziarenek, w komórce jest ich od kilku do kilkuset, główną ich rolą jest wytwarzanie energii ATP którą uzyskują w procesie oddychania tlenowego
Budowa:
• Błona zewnętrzna – jest to błona cytoplazmatyczna oddziela-
jąca mitochondrium od innych części komórki
• Kompartment zewnętrzny – zawarty między błoną zewnętrzną
A wewnętrzną
• Błona wewnętrzna – tworzy grzebienie, jest zbudowana jak inne
błony cytoplazmatyczne ale zawiera więcej białek, występują
enzymy katalizujące proces oddychania tlenowego, liczba
pofałdowań tworzących grzebień zwiększa powierzchnię
utleniania związków organicznych
• Matrix (macierz) – jest otoczona błoną wewnętrzną, jest to
koloidalny roztwór białek, występuje w nim DNA i rybosomy,
w DNA jest zapisana struktura białek matrixa oraz białek błony
wewnętrznej,tu znajdują się enzymy cyklu kresa

W mitochondrium zachodzą 2 etapy oddychania tlenowego: cykl kresa i łańcuch oddechowy, powstała w wyniku tych procesów energia jest magazynowana w ATP . proces fosforylacji oksydatywnej przebiega w wewnętrznych błonach mitochondriów, im większa powierzchnia błony tym więcej energii można uzyskać w jednostce czasu stąd pofałdowanie błony wew. I występowanie grzebieni. Energia wytworzona musi zostać natychmiastowo zużyta, gdyż nie nadaje się do transportu,mitochondria wędrują do miejsc w których zapotrzebowanie na energię jest większe. Ponieważ różnica w zapotrzebowaniu na energię różnych komórek jest niejednakowa najwięcej mitochondriów można znaleźć np. w sercu a stosunkowao niewielka liczba mitochondriów występuje w tkance tłuszczowej.

Fosforylacja oksydatywna – uwolnienie energii magazynowanej w wiązaniach związków organicznych, polega na przeniesieniu wodoru na cząsteczkę tlenu, powstaje woda a wytworzona energia magazynowana jest w wiązaniach wysokoenergetycznych ATP (łańcuch oddechowy)

3. Układ Golgiego – składa się z błon należących do układu wakuolarnego komórki, brak rybosomów, w tym układzie dojrzewają wydzieliny komórkowe
* u roślin i bezkręgowców układ zredukowany i rozsiany w cytoplazmie w postaci diktiosomów (utworzone są z prawie wyłącznie spłaszczonych woreczków z grupkami małych pęcherzyków na brzegach)

Budowa:
• Cysterny – spłaszczone woreczki otoczone pojedynczą błoną cytoplazmatyczną, są ułożone do siebie równolegle, wyst. W licznie od 3 do 8
• pęcherzyki – zgrupowania pęcherzyków zawierających zagęszczony materiał i ściśle połączony z woreczkami
• wakuole usytuowane na brzegach układu

Zadania układu Golgiego:
- zagęszczanie i dojrzewanie protein wydzielanych przez komórkę – białka proste powstające w szorstkiej siateczce śródplazmatycznej są rozcieńczone, przedostają się do układu Golgiego, wędrując od centrum ku brzegom zagęszczają się, łączą się z innymi substancjami, powstaje wydzielina która „pakowana” jest w pęcherzyk i po pewnym czasie oddziela się od układu
- wytwarzanie lizosomów – jak wyżej
- synteza cukrów prostych prostych i złożonych
- inaktywowanie trucizn poprzez ich łączenie z cukrowcami bądź resztami siarczanowymi w związki nietoksyczne ( u człowieka proces ma miejsce głównie w wątrobie)
* synteza polisacharydów ściany komórkowej – tylko u roślin

4. Lizosomy – organelle o kształcie zbliżonym do kuli, otoczone pojedynczą błoną cytoplazmatyczną, zawierają enzymy hydrolityczne, ich podstawowa funkcja to trawienie substancji wewnątrz i zewnątrzpochodnych które zetkną się z ich błoną, inne funkcje: wydzielanie, trawienie pozakomórkowe,obrona komórki przed czynnikami inwazyjnymi, rozwój chorób. Lizosomy powstają w układzie Golgiego, a ich łańcuchy białkowe są syntetyzowane w rybosomach szorstkiej siateczki śródplazmatycznej

Hipoteza GERL – miejscem powstawania lizosomów jest układ Golgiego, z tego układu pochodzi błona lizosomalna i enzymy wytwarzane w ziarnistej siateczce śródplazmatycznej.

Hydrolazy lizosomów zdolne są do strawienia wszystkich składników komórki, dostęp enzymów do wewnątrzkomórkowych substratów niemożliwia błona lizosomalna, jej uszkodzenie spowoduje samostrawienie komórki.

5. Mikrociałka – owalne, otoczone pojedynczą błoną, wyróżniamy:
• Peroksysomy- zawierają wiele enzymów, między innymi peroksydazę, katalazę, oksydazę moczanową. Oksydaza moczanowa występuje w postaci krystalicznego rdzenia i przy jej udziale zachodzą procesy utleniania różnych substratów, ubocznym produktem jest nadtlenek wodoru – silna trucizna. Katalaza Kataliza peroksydaza pełni rolę odtruwającą – powoduje natychmiastowy rozpad nadtlenku do wody i tlenu. Liczba peroksysomów jest zależna od ilości nadtlenku wodoru wytwarzanej przez komórkę, u roślin jest ich najwięcej najwięcej miękiszu (nadtlenek wodoru pojawia się tam jako następstwo fotosyntezy), w organizmie człowieka najwięcej peroksysomów jest w wątrobie (utlenianie kwasu moczowego i aminokwasów prowadzi do powstania H2O2)
• Glioksysomy – występują u roślin i grzybów, glonów, oprócz katalaz,oksydaz zawierają enzymy cyklu glioksalowego,pośredniczą w przemianach tłuszczów w węglowodany, znajdują się w nasionach roślin oleistych, ziarnach pyłku

Cykl glioksylanowy – utlenianie kwasów tłuszczowych,umożliwia wykorzystanie tłuszczów jako materiału do budowy węglowodanów

6. Wodniczki – w komórkach zwierzęcych wodniczki są liczne i drobne, tworzą system wakuolarny w którego skład wchodzą: cysterny siateczki śródplazmatycznej, system Golgiego, lizosomy, mikrociałka, wodniczki. U pierwotniaków spotyka się wodniczki tętniące- pełnią funkcje wydalnicze, zbiera się w nich nadmiar wody, zbędne produkty przemiany materii, po wypełnieniu wodniczka kurczy się i usuwa zawartość na zewnątrz przez system kanałów siateczki śródplazmatycznej. Wodniczki powstają w młodych komórkach przez zlewanie się pęcherzyków pochodzących z siateczki śródplazmatycznej lub układu Golgiego.
w komórkach roślinnych wodniczki są mniej liczne ale większych rozmiarów, są magazynem wydzieln bądź gromadzą produkty przemiany materii.
Wnętrze wakuoli (wodniczki)otacza tonoplast (pojedyncza błona cytoplazmatyczna). W wodniczce roślinnej znajduje się sok komórkowy – woda z rozpuszczonymi związkami organicznymi i nieorganicznymi (cukry, kwasy,estry kw. Organicznych, białka, barwniki, alkaloidy)
Barwniki – czerwone i niebieskie antocyjany, żółte flawonidy,błękitne lub zielone azuleny
Alkaloidy – mają właściwości trujące, np.: nikotyna, chinina, kofeina,atropina.

7. Ściana komórkowa – nadaje kształt komórce, chroni ją przed czynnikami zewnętrznymi, przepuszczalna dla wody, soli mineralnych, mineralnych nawet dla zw. Wielocząsteczkowych np.: białek., występuje tylko w komórkach roślinnych.
Ściana komórkowa jest zbudowana głównie z celulozy. Łańcuchy celulozy łączą się ze sobą tworząc micele te łącząc się tworzą mikrofibryle - makrofibryla, siatka makrofibryl składa się na ścianę komórkową. W ścianie istnieją plazmodesmy – otworki przez które komórki komunikują się ze sobą, są to delikatne pasma cytoplazmy łączące komórki.

• Ściana komórkowa pierwotna – występuje w młodych komórkach, jest cienka i elastyczna, składa się z macierzy utworzonej z niecelulozowych wielocukrów, białek, zanurzonych w niej włókien celulozy. Wraz ze wzrostem komórek włączane są do ściany nowe cząsteczki wielocukrów, składniki macierzy są syntetyzowane w układzie Golgiego i przenoszone za zewnątrz protoplastu, synteza celulozy mamiejsce na powierzchni protoplastów przez enzymy związane z plazmolemmą
• Ściana komórkowa wtórna – powstaje gdy komórka przestaje rosnąć, zawiera więcej od pierwotnej celulozy, wbudowane mogą być inne substancje co zmienia właściwości ściany:
Lignina – odkładana między mikrofibrylami powoduje drewnienie i usztywnienie ścian, protoplast zamiera
Kutyna, wosk – substancje tłuszczowe powodujące dobrą izolację, tworzą nieprzepuszczalną warstwę chroniącą przed utratą wody
Chityna- u wielu drożdży i grzybów,nadają twardości ścianie

8. Plastydy – występują w większości komórek roślinnych, brak ich u bakterii, śluzowców, grzybów, niektórych glonów. Zawierają barwniki, plastydy są otoczone 2 błonami cytoplazmatycznymi : łatwo przepuszczalną błoną zew. I słabo przepuszczalną błoną wew. Wnętrze plastyków stanowi stroma,plastydy posiadają własny genom,wszystkie rodzaje RNA, rybosomy. Najmłodszą formą plastydów są proplastydy z których rozwijają się dojrzałe formy plastydów.
Rodzaje plastydów:
• Chromatofory aktywne w procesach fotosyntezy – zawierają chlorofil i karotenowce, czasem inne barwniki, należą do nich chloroplasty,barwne chromatofory niektórych glonów
Chloroplasty – otoczone są podwójną błoną białkowo – lipidową tzw. Otoczka chloroplastu, błona wewnętrzna chloroplastu pukla się do wnętrza tworząc system wypustek zwanych tylakoidami ( w pewnych miejscach tylakoidy nakładają się na siebie tworząc grana w których zlokalizowany jest chlorofil), wnętrze chloroplastu pomiędzy tylakoidami wypełnia roztwór białek i elektrolitów- stroma.
W chloroplastach zachodzą reakcje związane z fotosyntezą. W tylakoidach wbudowany jest aparat fazy świetlnej fotosyntezy – chlorofil a i b oraz karotenoidy,przenośniki elektronów, kompleks ATP-azy i inne, enzymy fazy ciemniej znajdują się w stromie. Chloroplast rozwija się z proplastydu na skutek światła.W komórkach pozbawionych światła proplastydy przekształcają się w etioplastydy- zamiast chlorofilu zawierają protochlorofil, posiada ciało prolamelarne. Na świetle etioplast zmienia się w chloroplast – z ciała prolamelarnego powstają tylakoidy,protochlorofil przekształca się w chlorofil
• Chromatofory nieaktywne w procesie fotosyntezy – chromoplasty – zawierają karoten i ksantofil, nadają zabarwienie kwiatom i owocom,liściom jesiennym,mogą powstawać z proplastydów, leukoplastów, chloroplastów
• Leukoplasty – chromatofory bezbarwne – kształt pałeczkowaty bądź kulisty, uczestniczą w produkcji i magazynowaniu materiałów zapasowych (skrobia – amyloplasty,białka- proteinoplasty, tłuszcze – elajoplasty), występują głównie w podziemnej części rośliny,po wystawieniu na światło niektóre leukoplasty mogą przekształcić się w chloroplasty

9. Jądro komórkowe – kształt przeważnie zbliżony do kuli, otoczone jest podwójną błoną cytoplazmatyczną - otoczka jądrowa (karmolemma) , 2 błony są od siebie oddzielone wąską przestrzenią. Błona zew. Tworzy uwypuklenia łącząc się z siateczką śródplazmatyczną. Błona wew. Jest podścielona filamentami tworzącymi blaszkę jądrową – zbudowaną z włókienek białkowych (lamin- odpow. Za kształt jądra, uczestnicyz w budowie otoczki podczas mitozy). Otoczka posiada pory, przez nie zawartość jądra – karioplazma ,łączy się z cytoplazmą podstawową.
Wnętrze jądra wypełnia sok jądrowy – karioplazma, w niej znajduje się jąderko i romatynowa siateczka. Chromatyna to DNA, niskocząsteczkowe białka zasadowe, RNA. Dzielimy ją na :
Chromatynę zbitą – chromatynowe grudki, tzn. heterochromatyna
Chromatynę luźną – chromatyna luźno rozrzucona w karioplaźmie

Na ich pograniczu najintensywniej zachodzi transkrypcja

W jądrze występuje jąderko. Jest zbudowane z nukleoproteidów jest skupieniem RNA i białek,brak błony komórkowej, znajduje się w nim nieznaczna ilość DNA zawierająca informację dla syntezy rybosomowego RNA. W jąderku zachodzi synteza rRNA, który po połączeniu z białkami tworzy rybosomy,które z jąderka przemieszczają się do cytoplazmy.
W czasie podziału komórkowego jąderko zanika i jest odtwarzane na matrycy DNA zwanego organizatorem jąderkowym.
Funkcje jądra komórkowego :
- zawiera informację genetyczną zakodowaną w DNA
- steruje biocenozą białek
- przekazuje informację genetyczną komórkom potomnym w procesach podziału

10. centrosom (centrum komórkowe) – w centrosomie znajdują się centriole o postaci walca, najczęściej 2 w komórce ułożone do siebie prostopadle.
Centriole mają kształt walca. Zbudowane są z dziewięciu trójek mikrotubul powiązanych ze sobą mostkami białkowymi. Centriole są ośrodkiem tworzenia się mikrotubul wrzeciona podziałowego. Przed podziałem komórki odbywa się replikacja centrioli, powstają 2 pary centrioli które wędrują do przeciwległych biegunów komórki.

11. Cytoszkielet – utrzymuje kształt komórki, wpływa na zmianę kształtu poprzez zmianę wzajemnego położenia poszczególnych elementów szkieletu. Umożliwia ruchy komórek i transport pewnych substancji w cytoplazmie, poprzez błony i połączenia międzykomórkowe cytoszkielet kontaktuje się z innymi komórkami i środowiskiem.
Cytoszkielet tworzą:
• mikrofilamenty (włókna aktynowe)- zbudowane z kuleczek z białek globularnyh, mogą ulegać szybkiemu rozłączaniu się
• filamenty pośrednie * ( w niektórych komórkach) – zbudowane z białek fibrylarnych,bardziej oporne na zmiany np.:
cytokeratyny – włókienka w komorach nabłonkowych
desmina – filamenty mięśniowe
• mikrotubule – zbudowane z białek globularnych,tubuliny A i B, które tworzą dinery i łącząc się tworzą protofilamenty. Każda mikrotubula zbudowana jest z 13 protofilamentów,ulegają ciągłej polimeryzacji i depolimeryzacji, w komórkach są stabilizowane z białkami co powoduje stabilizację rusztowania sytoszkieletu

12. twory paraplazmatyczne – barwniki zawarte w cytoplazmie np.: melanina i człowieka

13. twory deutoplazmatyczne - substancje zapasowe magazynowane przez komórkę np.: krople lipidów, ziarna glikogenu czy skrobi

14. twory euplazmatyczne – twory tworzące się w komórce jedynie podczas jej podziałów np.,: włókienka wrzeciona kariokinetycznego

15. wici i rzęski – wici są długie i pojedyncze, rzęski krótkie, dość liczne.składają się z trzonu pokrytego błoną komórkową. Rdzeń trzonu zbudowany jest z 9 par mikrotobul otaczających 2 mikortubule w środku . mikortubule są połączone dyneiną- białkiem,które umożliwia im ruch. U podstawy znajduje się ciałko podstawowe zbudowane z centrioli : 9 trójek mikrotubul ułożonych cylindrycznie