Budowa komórki i funkcje jej składników

Cytoplazma

Cytoplazma stanowi zwykle główną masę komórki. Jej właściwości fizyczne podobne są do właściwości roztworu koloidowego. Jest bezbarwna przezroczysta, półpłynna, śluzowata o gęstości nieco większej od wody. Ma zdolność ciągłego ruchu. W jej skład wchodzą: woda, białka, lipidy, węglowodany i inne związki organiczne i nie organiczne. Cytoplazma nie ma jednolitej struktury. Jest zróżnicowana na cytoplazmę podstawową i siateczkę śródplazmatyczną - retikulum endoplazmatyczne.
Cytoplazma podstawowa stanowi bezpostaciowy ośrodek zwany też cytozolem lub matriks, składający się w dużej mierze z białek.
Siateczka śródplazmatyczna zbudowana jest błon cytoplazmatycznych, tworzących system rurek i cystern przenikających cytoplazmę podstawową. Ten system błon dzieli cytoplazmę na odrębne przedziały, w których mogą przebiegać bez zakłóceń różne reakcje enzymatyczne. Część błon retikulum endoplazmatycznego jest gładka - to tzw. retikulum endoplazmatyczne gładkie, a część błon jest szorstka, pokryta rybosomami - jest to tzw. retikulum endoplazmatyczne szorstkie. Od błon gładkiego retikulum endoplazmatycznego mogą oddzielać się pęcherzyki, które przekształcają się w wakuole i mikrociałka, takie jak sferosomy, peroksysomy itp. Siateczka śródplazmatyczna pełni ważną rolę w syntezie białek i lipidów oraz w przemieszczaniu się różnych związków w komórce.

cytoplazma - substancja koloidalna, wypełniająca wnętrze komórki
w skład cytoplazmy wchodzą globuliny o charakterze enzymatycznym, białka fiblyralne tworzące cytoszkielet, lipidy, węglowodany oraz woda


Błony cytoplazmatyczne

Plazmalemma - żywa, półprzepuszczalna błona białkowo-lipidowa, okalająca cytoplazmę (protoplast). Lipidy połączone są z białkami w taki sposób, że tworzą coś w rodzaju płynnej moaziki. Kontroluje metabolizm komórki regulując przepływ różnego rodzaju związków.

Siateczka wewnątrz plazmatyczna (retikulum endoplazmatyczne) - struktura wewnątrz cytoplazmy o charakterze błoniastym składająca się z zespołu kanalików, pęcherzyków lub banieczek, często łączących się ze sobą, ograniczonych błoną białkowo-lipidową. Rodzaje:
- siateczka wewnątrzplazmatyczna szorstka (retikulum endoplazmatyczne szorstkie) - z błoną siateczki łączą się rybosomy odgrywające ważną rolę przy syntezie białek
- siateczka wewnątrzplazmatyczna gładka - pozbawiona rybosomów - bierze udział w procesie syntezy kwasów tłuszczowych

Ściana komórkowa

Zbudowana z pektyn i celulozy (cukrowce). Między łańcuchami celulozy występują wolne przestrzenie wypełnione wodą i pektynami. Zespół łańcuchów pektynowych tworzy mikrofibrylle. W ścianie komórkowej mogą odkładać się także substancje pochodzenia tłuszczowego. Kontaktowanie się żywych protoplastów sąsiadujących komórek umożliwiają otworki (pory) w ścianach komórkowych.

Rybosomy

Kuliste struktury zbudowane z białek i RNA. Mogą one występować wolno w cytoplazmie lub mogą być związane z błonami retikulum endoplazmatycznego. Syntetyzują białka. Zespół rybosomów połączonych nicią matrycową stanowi polirybosom.

Lizosomy

Występują tylko w komórkach zwierzęcych. Ich odpowiednikami w komórkach roślinnych są sferosomy. Zawierają enzymy trawienne, które są w stanie latencji (nieaktywne). W nich zachodzą procesy trawienia wewnątrzkomórkowego składników protoplastu związane z przebudową komórki.

Aparat Golgiego

Inaczej zwany diktiosomem tworzy stosy kilku spłaszczonych cystern ułożonych równolegle do siebie. Cysterny ograniczone są pojedynczą błoną białkowo-lipidową. Od nich odrywają się pęcherzyki transportujące. Funkcja: synteza i wydzielanie wielocukrowców, śluzów. Jest również miejscem przebudowy i różnicowania błon przeznaczonych do wbudowania w plazmalemmę.

Centriole

Występują w komórkach zwierzęcych i roślin niższych w pobliżu jądra komórkowego. W okresie podziału wytwarzają struktury biegunowe wrzeciona podziałowego.

Mitochondrium

Organelle o kształcie kulistym lub wydłużonym. Otoczone dwiema błonami cytoplazmatycznymi. Wnętrze mitochondrium stanowi koloidalny ośrodek, tzw. matriks zawierający białka, zwłaszcza enzymy. Funkcja: uzyskiwanie energii w wyniku zespolonych reakcji utleniania produktów przemiany materii. Energia magazynowana jest w wiązaniach wysokoenergetycznych adenozynotrifosforanu -ATP. Mitochondria mają własne, różne od jądrowego DNA i RNA.

Plastydy

Charakterystyczne organelle komórek roślinnych. Mają kształt kulisty lub elipsoidalny. Otoczone są dwiema błonami cytoplazmatycznymi. Wnętrze plastydów stanowi bezpostaciowy ośrodek zwany sromą, plastydowy DNA i rybosomy. Najmłodszą formą plastydów są protoplastydy występujące w komórkach tkanki twórczej. Rodzaje protoplastydów:
- leukoplasty - bezbarwne, zdolne do syntezy i gromadzenia skrobi i innych związków zapasowych
- chloroplasty - zawierają zielony barwnik asymilacyjny - chlorofil; mają dobrze wykształcony system błon wewnętrznych, mających postać spłaszczonych woreczków zwanych tylakoidami (rozszerzone tylakoidy ułożone w stosy tworzą grana). Chlorofil i inne barwniki (karoten i ksantofil) wbudowane są w błony - lamelle tylakoidów.
- chromoplasty - plastydy zawierające czerwone, żółte i pomarańczowe barwniki karotenoidowe występujące w formie rozpuszczonej w kroplach tłuszczy lub w formie kryształów. Chromoplasty można zaobserwować w dojrzałych kwiatach i owocach, w starzejących się jesienią liściach, a więc w tkankach o małej aktywności fizjologicznej.

Podział komórki

Mitoza

Profaza:
- z siateczki chromatynowej wyodrębniają się chromosomy
- w późnym stadium profazy można wyróżnić w każdym chromosomie dwie chromatydy
- pod koniec profazy znika błona jądrowa i jąderko, wykształca się wrzeciono kariokinetyczne
- część włókien wrzeciona łączy się z chromosomami
Metafaza:
- chromosomy układają się w płaszczyźnie równikowej wrzeciona podziałowego
Anafaza:
- w wyniku funkcjonowania wrzeciona kariokinetycznego, chromatydy odciągane są do przeciwległych biegunów komórki
Telofaza:
- chromosomy ulegają procesowi despiralizacji i tworzą siateczkę chromatynową
- odtwarzane są jąderko i błona jądrowa

W wyniku podziału powstają dwie komórki, o takiej samej ilości jak i jakości DNA jak w komórce macierzystej.

Mejoza

Profaza pierwszego podziału:
- trwa dłużej niż w mitozie
- chromosomy homologiczne układają się w pary - biwalenty
- zanika jąderko i błona jądrowa, zaczyna się tworzyć wrzeciono kariokinetyczne
- zachodzi wymiana odcinków chromatyd między chromosomami homologicznymi - jest to tzw. proces crossing over
Metafaza pierwszego podziału:
- biwalenty ustawiają się w płaszczyźnie równikowej wrzeciona podziałowego
Anafaza pierwszego podziału
- każdy z pary chromosomów homologicznych przemieszcza się do przeciwległego bieguna (redukcja liczby chromosomów)
Telofaza pierwszego podziału
- powstają dwa jądra potomne o zredukowanej o połowę liczbie chromosomów

Bezpośrednio po pierwszym następuje drugi podział mejotyczny. W obu komórkach ma charakter podziału mitotycznego.

Ostatecznie powstają z jednej komórki macierzystej cztery komórki potomne o zredukowanej o połowę liczbie chromosomów.


Wirusy

Wirusy składają się z DNA lub RNA otoczonego przez płaszcz białkowy. Nie mają własnej przemiany materii - nie oddychają, nie odżywiają się. Rozmnażają się tylko we wnętrzu komórek. Gdy pojedynczy wirus (wirion) wniknie do komórki gospodarza powoduje zmianę jej metabolizmu ("przeprogramowuje ją") - komórka syntetyzuje kwas nukleinowy i białko wirusa łączące się w liczne wiriony. Wyróżnia się cztery zasadnicze formy wirusów:
- bryłowe - najczęściej dwudziestościany lub dwunastościany
- spiralne (hekoidalne) - mają postać pałeczki lub nieregularnych splotów
- bakteriofagi - wirusy bakteryjne złożone z wielościennej główki i ogonka
- o złożonej budowie


Bakterie
Są to najmniejsze znane organizmy (od o,2 do 80 mikrometra). Budowa:
- w komórce bakterii brak właściwego jądra - zastępuje je nukleoid złożony ze splątanej nici nukleinowej, zwanej genoforem funkcjonalnie odpowiadającej chromosomowi, choć różniącej się od niego chemicznie
- w cytoplaźmie znajduje się dużo rybosomów i mezosomów (twory, którym przypisuje się role centrów energetycznych)
- w cytoplaźmie znajdują się substancje zapasowe (węglowodany: glikogen, amyloza; tłuszcze; białka; wolutyna)
- protoplast otoczony jest błoną cytoplazmatyczną (węglowodanowo-tłuszczowo- peptydową)
- całą komórkę otacza otoczka śluzowa
- niektóre bakterie posiadają kurczliwe rzęski, dzięki którym mogą poruszać się w środowisku płynnym

Sposób odżywiania:
- większość jest cudzożywna (heterotrofia), tylko niektóre przeprowadzają proces fotosyntezy (samożywne - autotrofia)
Jedne pobierają tlen z otoczenia w celu utleniania związków organicznych i w związku z tym mogą żyć w środowisku tlenowym (nazywamy je tlenowcami lub aerobami). Inne natomiast potrafią żyć w środowisku beztlenowym (energię potrzebną im do życia uzyskują z utleniania związków organicznych bez pobierania tlenu z zewnątrz). Nazywamy je beztlenowcami lub anaaerobami.
Rozmnażają się przez uproszczony podział komórki.