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.
