BUDOWA KOMÓRKI
EUKARIOTYCZNEJ I FUNKCJE JEJ
SKŁADNIKÓW CZ. I
BUDOWA KOMÓRKI
EUKARIOTYCZNEJ I FUNKCJE JEJ
SKŁADNIKÓW CZ. I
Komórka
to najmniejsza strukturalna i funkcjonalna jednostka
organizmów żywych. Jest zdolna do przeprowadzania
wszystkich podstawowych procesów życiowych, takich jak
przemiana materii, wzrost, podział i różnicowanie.
W zależności od struktury i stopnia złożoności wyróżniamy
komórki:
• eukariontyczne
– zawierające jądro komórkowe oraz
wewnątrzkomórkowe organella błoniaste.
• prokariotyczne
– nie mają wyszczególnionego jądra i są na
ogół znacznie mniejsze niż komórki eukariotyczne.
Komórki eukariotyczne
Wśród komórek eukariotycznych wyróżniamy komórki roślinne i
zwierzęce. Schemat budowy komórki roślinnej jest inny niż schemat
budowy komórki zwierzęcej. Przede wszystkim komórki roślinne
posiadają dodatkowo ścianą komórkową zbudowaną z polisacharydów
oraz plastydy umożliwiające przeprowadzanie im fotosyntezy.
Ponadto w komórce roślinnej występuje zazwyczaj jedna duża wakuola,
natomiast w komórkach zwierzęcych wyróżniamy liczne wodniczki.
Komórka roślinna i
zwierzęca
1-chloroplast, 2-wakuola, 3-ER gładkie, 4-jądro, 5-aparat Golgiego, 6-ściana
komórkowa, 7-ER szorstkie, 8-mitochondrium, 9-błona komórkowa, 10-
cytoplazma, 11-lizosomy, 12-rybosomy
1
2
3
4
5
6
7
8
3
8
5
7
4
10
9
10
9
11
12
12
Składniki komórkowe - podział
Składniki
komórek
podzielono
na
dwie
grupy:
plazmatyczne (żywe)
i
nieplazmatyczne (martwe).
Do
pierwszych zalicza się: błony komórkowe, cytoplazmę,
jądro komórkowe z jąderkiem , plastydy, mitochondria,
struktury
Golgiego,
rybosomy,
siateczkę
śródplazmatyczną. Razem tworzą one
protoplast
.
Natomiast ściana komórkowa oraz sok wakuolarny
należą do grupy składników nieplazmatycznych.
Cytoplazma
Nazywana cytoplazmą podstawową, macierzą lub matriks
cytoplazmatyczną, a także cytozolem. Jest jednorodnym
środowiskiem, w którym znajdują się składniki komórki. Jej
struktura
w
mikroskopie
elektronowym
jest
drobnoziarnista i względnie jednorodna. Jest to układ
dynamiczny o różnej aktywności metabolicznej w różnych
okresach życia komórki, a tym samym zmienny w
odniesieniu zarówno do składu jak i właściwości
fizykochemicznych. Prawdopodobnie tworzy ją sieć
łańcuchów białkowych stanowiąca układ koloidowy.
Cytoplazma - skład
Głównym składnikiem cytoplazmy jest woda – stanowi 90%
całej objętości. W wodzie zawieszone są:
- białka enzymatyczne oraz budulcowe, lipidy, cukry, tRNA
- elektrolity – rozpuszczone w wodzie związki nieorganiczne
i organiczne, uczestniczące w procesach metabolicznych
- biokatalizatory – enzymy, witaminy, hormony – katalizują
kolejne ogniwa przemian metabolicznych, regulują
procesy wzrostu i rozwoju
- związki wysokoenergetyczne i przenośniki energii – ATP i
ADP
- pośrednie i wtórne produkty przemiany materii
Cytoplazma - właściwości
Cytoplazma ma zdolność do odwracalnej zmiany stanów
skupienia. Raz zachowuje się jak płyn (stan zol -
półpłynny), w innym przypadku jest dość sztywna i
elastyczna (stan żel – półstały). Możliwość zmiany stanu
skupienia wynika z koloidalnego charakteru cytoplazmy
i ma znaczenie m.in. w sterowaniu natężenia przemian
metabolicznych w komórkach.
Przejście jednego stanu w drugi można przedstawić:
zol żel
zol
KOAGULACJA
PEPTYZACJA
Cytoplazma - właściwości
• Cytoplazma ma zdolność wykonywania ruchów, co
potwierdza jej dynamiczny charakter.
• Rodzaje ruchów cytoplazmy w komórce:
- rotacyjny – wokół jednej, dużej, centralnie położonej
wakuoli (wodniczki) - A
- cyrkulacyjny – wokół kilku drobnych wodniczek (wakuol)
- B
- pulsacyjny - cytoplazma płynie raz w jednym, raz w
drugim kierunku (wokół wakuoli) - C
A
B
C
Cytoszkielet
Cytoszkielet jest to sieć białkowych filamentów rozciągających
się wewnątrz cytoplazmy. Od niego zależy zdolność komórek
do :
- przyjmowania różnorodnych kształtów,
- wykonywania różnorodnych ruchów
- organizowania wielu składników swojego wnętrza.
Ta sieć filamentów podpiera znaczną objętość cytoplazmy w
komórce eukariotrycznej, co jest szczególnie ważne w
przypadku komórek zwierzęcych nie mających ściany
komórkowej. Jest to struktura wysoce dynamiczna,
podlegająca ciągłej reorganizacji, ponieważ komórka zmienia
kształt, dzieli się i odpowiada za bodźce środowiskowe.
Cytoszkielet - funkcje
Cytoszkielet jest nie tylko „kością” komórki, ale również jej
„mięśniem” i jest bezpośrednio odpowiedzialny za ruchy
na dużą skalę, takie jak pełzanie komórek po powierzchni,
skurcze komórek mięśniowych i zmiany kształtu komórek,
które mają miejsce w trakcie rozwoju embrionalnego.
Cytoszkietel
stanowi
maszynerię
ruchów
wewnątrzkomórkowych, takich jak transport organelli z
jednego miejsca na drugie, separacje chromosomów w
trakcie podziału mitotycznego i rozdzielanie się komórek
w trakcie podziałów.
Cytoszkielet kontroluje zarówno przemieszczanie się
organelli, jak również transport miedzy nimi.
Cytoszkielet - budowa
Cytoszkielet zbudowany jest z trzech rodzajów filamentów
białkowych:
» filamentów pośrednich
» mikrotubul
» filamentów aktynowych
Wybarwione na czerwono
- filamenty aktynowe
Wybarwione na zielono
- mikrotubule
Niebieskie – jądro komórkowe
Filamenty pośrednie
Mają dużą wytrzymałość, a ich główną funkcją jest
umożliwienie
komórce
przeciwstawienia
się
mechanicznym stresom, które pojawiają się gdy komórka
ulega rozciąganiu. Są zatem najbardziej sztywnymi i
wytrzymałymi ze wszystkich trzech typów filamentów
tworzących cytoszkielet.
Szczególnie
liczne
są
w
komórkach
nerwowych,
mięśniowych i nabłonkowych – w skórze. W tych
wszystkich komórkach filamenty pośrednie, poprzez
napinanie
się
i
rozkładanie
efektu
miejscowo
przyłożonych sił, zapobiegają pękaniu komórek i ich błon
w odpowiedzi na rozciąganie.
Filamenty pośrednie są również wykrywane w obrębie jądra
komórkowego, gdzie zbudowane są z białka laminy i
tworzą sieć zwaną blaszką jądrową.
Mikrotubule
Są to długie i stosunkowo sztywne
wydrążone rurki białkowe, zbudowane
z białka tubuliny, które mogą zostać
szybko zdemontowane w jednym
miejscu, a uformowane w drugim. Są
częścią cytoszkieletu odpowiedzialną
za określenie pozycji organelli w
obrębie komórki oraz z transport
wewnątrzkomórkowy. Budują także
wrzeciono mitotyczne, gdy komórka
zaczyna się dzielić. Mikrotublule
tworzą także struktury wykonujące
rytmiczne ruchy – rzęski i wici.
1
1 – dimer tubuliny
Filamenty aktynowe
Filamenty, których głównym białkiem budulcowym jest
aktyna, znajdowane są we wszystkich komórkach
eukariotycznych i są niezbędne do wykonywania wielu
ruchów, szczególnie tych, które dotyczą powierzchni
komórki.
Filamenty te tworzą:
- aparat kurczliwy mięśnia,
- mikrokosmki jelita cienkiego,
- małe pęczki kurczliwe w cytoplazmie, które są zdolne do
skurczu i działają jak „mięśnie” komórki,
- pierścienie skurczowe, które dzielą cytoplazmę na dwie
części w momencie podziału komórki.
Budowa rzęsek i wici
Rzęski
(cilia)
są
włosopodobnymi
strukturami,
występującymi na powierzchni wielu rodzajów komórek
eukariotycznych. Ich funkcją jest przemieszczanie płynu
ponad powierzchnią komórki lub nadawanie ruchu
komórce w płynie. U człowieka między innymi rzęski
komórek wyścielających drogi oddechowe przesuwają
warstwy śluzu z wychwyconymi cząstkami kurzu.
Wić (flagellum) jest napędem wielu pierwotniaków i
plemników. Przypomina rzęskę pod względem struktury
wewnętrznej, ale jest zazwyczaj dłuższa . Wici są
przeznaczone do ruchu całej komórki.
Organizacja mikrotubul w rzęsce
i wici
Każda rzęska i wić komórki
eukariotycznej
składa
się
z
cienkiego,
cylindrycznego
trzonka
pokrytego
wypustką
błony komórkowej (1). Rdzeń
trzonka stanowi wiązka złożona z
rozmieszczonych
koliście
dziewięciu par mikrotubul (3),
które otaczają dwie mikrotubule
znajdujące się w środku (2). Takie
ułożenie określa się jako układ
9+2. U podstawy każdej wici i
rzęski
znajduje
się
ciałko
podstawowe (4), składa się ono z
zestawu
dziewięciu
trójek
(trypletów)
mikrotubul,
rozmieszczonych cylindrycznie.
1
2
3
4
Literatura:
• Szweykowska A., Szweykowski J., 2004. Botanika –
morfologia. PWN, Warszawa
• Lewiński W., Walkiewicz J., 2000. Biologia 1. Operon,
Rumia
• Biologia, 1994, Państwowe Wydawnictwo Rolnicze i
Leśne, Warszawa
• Alberts B.,1999. Podstawy biologii komórki. PWN,
Warszawa