BUDOWA KOMÓRKI (błony komórkowe, siateczka śródplazmatyczna, aparat Golgiego, rybosomy, lizosomy, mikrociałka)

Historia badań nad komórką:

1590r. – Jansenowie – mikroskop optyczny (świetlny)

1665r. - R. Hooke – odkrył komórki roślinne w cienkim skrawku korka; wprowadził do biologii pojęcie komórka, czyli cellula

1831r. – R. Brown – odkrył jądro komórkowe i wprowadził do biologii pojecie jadro komórkowe (łac. nukleus, gr. karion )

1837/38r. Schlejden (botanik) i Schwann (zoolog) - niezależnie od siebie stworzyli teorie komórkową, która mówi, że organizmy zbudowane są z komórek.

1875r. – Mayzel – opisał kariokinezę, czyli podział jądra komórkowego

1931 r. – Ruska i Knoll – skonstruowali pierwszy mikroskop elektronowy, użyto go do badań dopiero w 1938r.

DEFINICJA KOMÓRKI

Komórka to najmniejsza funkcjonalna i strukturalna jednostka organizmu.

Funkcjonalna – podstawowe procesy życiowe zachodzą na poziomie komórki np. oddychanie zachodzi w każdej żywej komórce.

Strukturalna – jest podstawowym elementem struktur organizmu

apoptoza – genetycznie zaprogramowana śmierć komórki

KSZTAŁT KOMÓRKI

Pierwotnym kształtem komórki była kula, taki kształt zachowały do dziś komórki organizmów jednokomórkowych np. chlorella, pierwotek, wirusy.

W organizmach wielokomórkowych kształty się zróżnicowały, bo kształt komórki ma związek z pełnioną funkcją.

    ·         Komórka mięśnia gładkiego

    ·         Komórka mięśniowa poprzecznie prążkowana

  

    ·         Komórka nerwowa

    

Bardziej zróżnicowane kształty wykazują komórki zwierzęce, bo nie mają ściany komórkowej.

WIELKOŚĆ KOMÓRKI

Komórki są niewidoczne gołym okiem

Wielkość komórki mierzona jest w mikrometrach: 1 mikrometr = 1/1000 mm = 10^-6 m

Najmniejsze są komórki prokariotyczne (bez jądrowe)

1nm = 10^-9m – w nanometrach podajemy wielkość wirusów i organelli komórkowych

Największe komórki roślinne to włókna sklerenchymy np. lnu -  do 20 cm

Ramia (Indyjska)- włókna dochodzą do 0,5 m.

Komórki nerwowe mogą mieć do 1m długości.

Komórki jajowe kręgowców jajorodnych są duże np. kawior, skrzek (musi w nich być dużo materiału zapasowego).

BŁONY KOMÓRKOWE

Błony okrywają wszystkie organelle komórkowe.

Są białkowo – lipidowe.

Lipidy w błonach to głównie fosfolipidy, mniej jest glikolipidów, a w błonach komórek zwierzęcych jest również cholesterol. Cząsteczki fosfolipidów tworzą dwu warstwę (zrąb); zwrócone główkami do zewnątrz.

    ·         Główki są HYDROFILOWE, czyli wodolubne, bo zbudowane są z glicerolu i kwasu fosforowego.

    ·         Ogonki są HYDROFOBOWE, czyli wodonielubne, bo zbudowane z wyższych kwasów tłuszczowych.

W stosunku do tłuszczów zachowują się odwrotnie:

    ·         Główki są LIPOFOBOWE

    ·         Ogonki są LIPOFILOWE

Drugim składnikiem błon komórkowych są białka:

   ·         Białka powierzchniowe – zaledwie przylepione do powierzchni błony, łatwo je wypłukać

   ·         Białka integralne – występują na całej grubości błony; zespalają ze sobą 2 warstwy fosfolipidów

   ·         Białka transportowe – mają w środku kanaliki

   ·         Białka enzymatyczne

Cząsteczki białek często są powiązane z cukrami w wyniku czego powstaje glikokaliks

Glikokaliks – jest to powiązanie białka z cukrem, występuje po zewnętrznej stronie błon komórkowych i pełni 2 funkcje: receptorową (odbiera bodźce) i ochronną. Przez glikokaliks mówimy, że błona jest asymetryczna, bo występuje on tylko po zewnętrznej stronie błony. Glikokaliks występuje tylko u zwierząt.

Błony dzielimy na:

Zewnętrzne – błona na zewnątrz komórki nazywa się plazmolemma, pełni rolę ochronną i reguluje wpływ i wypływ różnych substancji z komórki i do komórki.

Wewnętrzne – pokrywają wszystkie organelle komórkowe, pełnią funkcje ochronną, oddzielają od siebie rejony komórkowe, umożliwiają więc zachodzenie różnych procesów w tym samym czasie.

TRANSPORT PRZEZ BŁONY KOMÓRKOWE

Osmoza – transport rozpuszczalnika – przenikanie wody z roztworu o stężeniu niższym (hipotonicznym) do roztworu o stężeniu wyższym (hipertonicznym).

Dyfuzja – ruch cząsteczek rozpuszczonych przez wodę.

Wyróżniamy 2 typy dyfuzji:

   ·         Dyfuzja prosta i złożona  - zachodzą zgodnie z gradientem stężeń, czyli transport odbywa się z roztworu hipertonicznego do roztworu hipotonicznego.

   ·         Dyfuzja wspomagana – transport jest wspomagany przez białka.

W żadnej dyfuzji  nie zużywa się energia, czyli jest to transport bierny. Do każdej dyfuzji cząsteczki wykorzystują własną energie kinetyczną.

Osmoza jest rodzajem dyfuzji.

Transport aktywny – zachodzi wbrew gradientowi stężeń, czyli transport zachodzi z roztworu i niższym stężeniu do roztworu o wyższym stężeniu i wykorzystuje energie z ATP do otwierania kanałów błonowych.

Transport przez błony to:

Endocytoza – wprowadzanie do komórki większych cząsteczek z udziałem błony komórkowej

Egzocytoza – usuwanie poza komórkę dużych cząstek z udziałem błony komórkowej.

W komórce występują błony:

Brak błon – na jąderku oraz na rybosomach.

Podwójne – na jądrze komórkowym, na mitochondriach, na chloroplastach.

Podwójne – na jądrze komórkowym, na mitochondriach, na chloroplastach.

Plazmolemma – graniczna, zewnętrzna błona komórki.

Kariolemma – błona okrywająca jądro

Tonoplast – pojedyncza błona na wakuoli

W komórce występują struktury zbudowane wyłącznie z błon i należą do nich: siateczka śródplazmatyczna i aparat Golgiego

SIATECZKA ŚRÓDPLAZMATYCZNA (RETIKULUM ENDOPLAZMATYCZNE)

System pojedynczych błon białkowo – lipidowych które się przecinają, tworzą pęcherzyki, kanaliki, cysterny (spłaszczone kanaliki). Znajduje się głównie w cytoplazmie w pobliżu jądra, ale dociera również do błony komórkowej. 

Siateczka śródplazmatyczna dzieli komórkę na szereg oddzielnych sektorów, w każdym z nich może zachodzić inny proces biochemiczny bez kolidowań.

Retikulum endoplazmatyczne może być szorstka (granuralna) -ta część siateczki powiązana z rybosomami, lub gładka (a granuralna).

W retikulum na szorstkim retikulum odbywa się synteza białek, na gładkim retikulum odbywa się synteza lipidów, sterydów i kwasów tłuszczowych.

Retikulum przypisuje się funkcje:

   ·         Transport wewnątrzkomórkowy

   ·         Zwiększa wewnętrzną powierzchnie komórki

APARAT GOLGIEGO

Leży w pobliżu retikulum, długo uważano, że jest jego częścią. W latach 50- tych pan Camillo Golgi odkrył, że twór ten wybarwia się innymi barwnikami i od jego nazwiska nazwano go aparat Golgiego.

W komórce może występować więcej niż jeden aparat Golgiego.

Stałym elementem aparatu Golgiego jest diktiosom.

Diktiosom – tworzą go płaskie  pęcherze z pojedynczych błon ułożone w stos jeden nad drugim. Jest ich od 4 do 8. Wokół diktiosom mogą tworzyć się pęcherzyki peryferyczne, występują tylko wtedy, gdy aparat jest aktywny.

Aparat Golgiego pełni funkcje:

    ·         Tu powstają wielocukry z cukrów prostych np. tu powstaje celuloza.

    ·         Odbiera od retikulum tworzone tam związki na retikulum gładkim i szorstkim, zagęszcza je, opakowuje i przekazuje do innych rejonów komórki lub poza komórkę.

    ·         Odpowiada za transport wewnątrzkomórkowy.

    ·         Neutralizuje szkodliwe substancje.

    ·         W aparacie Golgiego powstają lizosomy (są to pęcherzyki peryferyczne). 

 RYBOSOMY

Leżą w komórce na szorstkim retikulum, w cytoplazmie, są wewnątrz mitochondriów i chloroplastów, ale te w mitochondriach i chloroplastach to rybosomy małe (prokariotyczne).

W komórkach prokariotycznych są wyłącznie rybosomy małe 70s.

Rybosom składa się z 2 podjednostek mniejszej i większej, ma formę spłaszczonego grzybka . 

Są to twory nie obłonione. Jego składnikami są: RNA (rRNA) – 50% i białka 50% 

Funkcją rybosomów bez względu na wielkość i miejsce występowania jest biosynteza białek.

s- stała sedymentacji (stała osiadania podczas ultra wirowania)

80s – osiadają szybciej

70s – osiadają wolniej

Rybosom budują dwie podjednostki, gdy biosynteza białka nie zachodzi występują oddzielnie, na czas syntezy łączą je kwasy RNA.

LIZOSOMY

Typowe tylko dla komórek eukariotycznych, tworzone są przez aparat Golgiego.

Lizosomy to jedno błoniaste pęcherzyki wypełnione płynami hydrolitycznymi (trawiennymi).

Lizosom ma za zadanie trawienie wewnątrzkomórkowe: protisty, gąbki, parzydełkowce i płazińce.

Lizosomy mają za zadanie rozkład związków toksycznych, czyli ubocznych metabolizmu; mogą powodować samo strawienie komórki, gdy komórka umiera, wszystkie organelle umierają, błony też, Lizosom pęka i płyny trawienne trawią komórkę.

Przed samo strawieniem komórkę zabezpiecza:

   ·         Błona na lizosomie – zamyka enzymy trawienne

   ·         Lizosomy do swojej pracy potrzebują pH od 5 do 5,5

MIKROCIAŁKA

Rozmiary ich mierzymy w nanometrach

Peroksysomy – małe pęcherzyki wypełnione enzymami w tym katalazą (enzym kierujący rozkładem nadtlenku wodoru H₂O₂). Występuje w komórkach eukariotycznych roślinnych i zwierzęcych.

Nadtlenek wodoru H₂O₂ u roślin powstaje podczas fotosyntezy, u zwierząt jest efektem przemian substancji tłuszczowych.

H₂O_{2 -->}katalaza-->H₂O + 1/2 O₂

Nadtlenek wodoru jest dla komórek szkodliwy.

Glikosysomy – występują tylko w komórkach roślinnych, gdzie razem z mitochondriami i chloroplastami uczestniczą w procesie  fotooddychania – sensem tego procesu jest przetwarzanie aminokwasów.