PROCARYOTA
Organizm bezjadrowy, jednokomórkowy, budowa kom. bardzo prosta, mimo to pozwala spelniac wszystkie czynnosci zyciowe (sinice, bakterie). Ksztalt nadaje blona kom. wnetrze osloniete blona cytoplazmatyczna i wraz z nia stanowi protoplast. Nie ma jadra kom. i organelli tj.: mitochondrium, plastydy, ER. W cytoplazmie wystepuja kuleczkowate twory, zbudowane z RNA i bialek zwane rybosomami, sa miejscem syntezy bialek, funkcje jadra spelnia nukleoid, a funkcje oddechowe drobne twory, mezosomy.
EUCARIOTA
Struktura bardziej zlozona niz w Procaryota, stanowia samodzielne organizmy (glony, pierwotniaki), Protoplast ogranicza od zewnatrz blona kom. mozna wyróznic w nim organelle, wystepuje system blon ER przenikajacych cala cytoplazme polaczonych z blona kom. Porównanie Procaryota z Eucariota – Organelle fotosyntetyczne – P – Tylakoid, bakterie zielone, purpurowe, sinice. E – chloroplastr, kom. zielone. Sciana kom. P – zbudowana z kompleksu mukopolipeptydowego, brak celulozy. E – z celulozy u kom. roslinnych, u zwierzat brak. Organelle energetyczne – P. – mezosom – z koncentrycznie ulozonych blon, polaczonych ze soba cytoplazma. E – mitochondrium. Aparat jadrowy – P. – brak jadra, substytutem jest nukleoid – naga splatana nic DNA. E – jadro kom. jedno lub kilka, zawierajace chromatyne, kariolimfe i jaderko. Rybosomy – wystepuja w obu typach kom. Materialy zapasowe – wystepuja w obu typach kom. Aparat Golgiego – P. – brak. ER – P. – brak. Lizosomy – P. – brak. Podzial jadra kom. P. – amitoza. E – mitoza, mejoza.
KOMÓRKA
Najmniejszy i niepodzielny uklad zyjacy, zdolny do rozmnazania i wykonywania wszystkich podstawowych czynnosci zyciowych, istnieje samotnie lub jako skladnik zespolu komórkowego, oddziela sie od srodowiska w sposób umozliwiajacy wybiórcza wymiane substancji z otoczeniem (blona komórkowa). Wnetrze to zlozony koloid umozliwiajacy zachodzenie procesów komórkowych (cytoplazma). Centrum decyzyjne jest prawie zawsze (jaderko) steruje wszystkimi czynnosciami zyciowymi, informacje o sekwencji aminokwasów zawiera DNA. ATP – uniwersalny akumulator i przenosnik energii. Mitochondrium – syntetyzuje wiekszosc ATP, mini przetwórnia energetyczna, zachodza reakcje tlenowe, oddychanie wewnatrz komórkowe (u procaryota sa mezosomy). Chloroplasty – energia swietlna zostaje przetworzona na chemiczna (ATP) do asymilacji CO2 Inne plastydy pelnia funkcje zapasowe (leukoplasty). Wnetrze podzielone przez ER (retikulum endoplazmatyczne), u bezjadrowych ER nie ma. Rybosomy – synteza skomplikowanych i róznorodnych chemicznie makroczasteczek (bialek), rybosomy z ER tworza ER granularne. Aparat Golgiego – synteza i wydzielanie wielocukrów i sluzów. Lizosomy – trawienie wewnatrz komórki (u procaryota brak). Wakuole – smietniki gromadza substancje, których komórka nie potrzebuje lub nie moze wydalic (u procaryota brak).
BLONA KOMÓRKOWA
Plazmolemma – przepuszcza H2O, przechodzenie zwiazków niejonowych tym lepiej im lepiej rozpuszczone sa w lipidach, nie przepuszcza duzych czasteczek bialek i kwasów nukleinowych, duzy opór elektryczny, zywa silnie spolaryzowana. Sklada sie z lipidów (malo triglicerydów, duzo diglicerydów z grupy fosfolipidów, glikolipidy- zawieraja polarne grupy weglowodanowe, sfingolipidy- zamiast glicerolu sfingozyna, cerebrozydy). Bialka – slabo poznane zawieraja duzo aminokwasów, latwo usuwalne z plazmolemmy (powierzchniowe) z ER tworza ER granularne – hydrofilowe, zanurzone w powierzchniowej warstwie lipidów hydrofobowe. Integralne – trudno usuwalne, tak duze ze ich czesci hydrofilowe wyrastaja z blony. Funkcje blony to: separacja od srodowiska zewnetrznego, laczenie komórek, posrednictwo w wymianie jonów i czasteczek, odbieranie bodzców ze srodowiska i innych komórek, transport aktywny (nakladem energii zwiekszamy róznice stezen wybranych substancji.
CYTOPLAZMA
Wielofazowy uklad koloidalny o skomplikowanej budowie. Woda tworzy tu faze rozpraszajaca. Zawieszone lub rozpuszczone bialka globularne enzymów, fibrylarne (skladnik cytoszkieletu), tluszczowce, kwasy tluszczowe, sole oraz wolne aminokwasy. Tworzy srodowisko dla wiekszosci reakcji biochemicznych, dostarcza substraty i enzymy dla tych reakcji. Cytozol w srodku, cytozel przy scianach komórki. Wykonuje ruchy wokól wakuoli: rotacyjny – wokól 1 centralnej wodniczki, cyrkulacyjny – wokól kilku drobnych wodniczek, pulsacyjny – wokól kilku drobnych kierunek zmienny dajacy zludzenie pulsacji. W wiekszosci komórek erokariotycznych zawieszone sa w cytoplazmie wlókienkowate bialkowe skladniki cytoszkieletu (mikrotubule – luzno rozmieszczone w cytoplazmie, odpowiedzialne za przemieszczanie sie organelli komórkowych i ruch cytoplazmy, wchodza w sklad wrzeciona kariokinetycznego, mikrofilamenty – pelnia role podporowa i odpowiedzialne za ruch i zmiane ksztaltu komórki oraz ruchy morfogenetyczne w czasie embriogenezy.
JADRO
Nalezy do najwiekszych struktur protoplastu, jezeli w komórce jest wiecej jader to mówimy o komórczakach. Powstaja one przez wielokrotne mitozy i fuzje (zlanie sie) komórek jedno jadrowych. Jadro jest kuliste i polozone centralnie. Malo kiedy przybiera inna postac i polozone jest peryferyjnie. Wielkosc jest cecha gatunkowa podlega jednak wahaniom podczas okresu zyciowego komórki. Sklada sie z otoczki jadrowej (oddziela osrodek decyzyjny od cytoplazmy, sklada sie z dwóch blon wewnetrzna gladka, zewnetrzna przechodzi w blony Erg, pokryta rózna iloscia porów, które umozliwiaja wymiane substancji drobnoczasteczkowych z cytoplazma), kariolimfy – w srodku jadra komórkowego, tworzy plynne srodowisko, w którym zawieszone jest jaderko i chromatyna (wodny koloid bialkowy), utrzymuje otoczke w stanie napiecia. Najwazniejsze bialka w niej zawarte to enzymy, chromatyna- interfazowa postac materialu genetycznego, tworzy skomplikowane struktury przestrzenne, chromosomy – sa podzialowa postacia chromatyny, ich liczba jest stala dla danego gatunku, kazdy wyzszy organizm posiada podwójny komplet chromosomów. Sklada sie z centromeru (przewezenie pierwotne), przewezenia wtórnego, satelity, telomerów W okresie miedzy podzialowym w jadrze komórkowym widac chromocentry – grudki chromatyny, chromonemy – nici chromatyny. Jedne i drugie tworza skupiska fibryli chromatynowych zbudowanych z: DNA – ilosc stala dla danego gatunku (bez mutacji). Histonów – bialek zasadowych prostych (zawieraja duzo aminokwasów zasadowych). Bialek niechistonowych – czasteczki o róznym odczynie pH, spelniaja funkcje regulatorowe i stabilizujace. Wszystkich rodzajów RNA z wyjatkiem RNA wlasnego organelli autonomicznych. Jaderko – zwykle jedno, nie jest oddzielone od pozostalych skladników zadna blona. Skupisko bialek i RNA oraz nieznaczna ilosc DNA, w czasie podzialu zanika, zachodzi synteza RNA.
RYBOSOMY
Nie posiadaja zadnej blony biologicznej. Wystepuja dwa chemiczne skladniki: RNA i bialka (zasadowe – strukturalne, kwasne – enzymatyczne). Skladaja sie z dwóch podjednostek – wiekszej i mniejszej. Mozna je podzielic na rybosomy male: u procaryota i w mitochondriach, plastydach, rybosomy duze: w cytoplazmie komórek eukariotycznych. Wystepuja zwiazane z ER rzadziej jako wolne w cytoplazmie, z ER tworza ER granularne. Liczba zalezy od aktywnosci metabolicznej komórki. W komórkach szybko dzielacych jest ich duzo. Odpowiedzialne za biosynteze bialka.
PEROKSYSOMY
Pecherzyki wyspecjalizowane, zawieraja enzymy utleniajace.
APARAT GOLGIEGO
Pojedyncze silnie splaszczone pecherzyki diktiosomy (zbudowane z 4-8 splaszczonych woreczków, ulozone w stos, z boku mniejsze, wieksze pecherzyki, kanaliki).Pojedyncza blona bialkowo – lipidowa. Wydziela substancje zageszczone w procesie egocytozy (odwróconej pinocytozy), syntetyzuje polisacharydy (dostarczaja zwiazków na budowe scian pierwotnych i wtórnych), syntetyzuja sluzo wielocukry, przekazuja substancje w obrebie komórki.
LIZOSOMY
Ciala trawiace – tylko eurokariotyczne, pecherzyki otoczone jedna blona biologiczna, wypelniaja go enzymy hydrolityczne, powstaja z aparatów Golgiego jako lizosomy pierwotne lub ER jako lizosomy wtórne (to samo co wakuola trawienna). Umozliwia wewnatrzkomórkowe trawienie, broni komórke przed infekcja, rzadko zawartosc jest wydalana na zewnatrz, oddzielaja i trawia zbedne skladniki komórki umozliwiajac regeneracje i przebudowe uszkodzonych komórek lub starzejacych doprowadza do samo strawienia, mobilizuja rezerwy metaboliczne w komórkach zapasowych.
ER -retikulum sródplazmatyczne
Zbudowane z blon cytoplazmatycznych, tworzacych kanaliki, cysterny i niewielkie wakuole. Blony o trójwarstwowej strukturze. Blony nie sa spolaryzowane. Zbudowane z lipidów 35-52% (fosfolipidy, cholesterol oraz nienasycone kwasy tluszczowe). Bialka 48-65%(bialkowe uklady przenosnikowe i bialka enzymatyczne). Wyrózniamy ERa retikulum gladkie (agranularne) – nie wystepuja rybosomy i ERg retikulum szorstkie (granularne) – do powierzchni blon przytwierdzone sa rybosomy. W ER stwierdzono wiele enzymów (przeprowadzaja biosynteze diglicerydów oraz triglicerydów (mat. zapasowych) przenosza elektrony zwiazane z reduktaza NADH. ER zwieksza powierzchnie komórki, moga tu zachodzic obok siebie rózne procesy biochemiczne (rózne pH) kanal wewnetrznej lacznosci miedzy strukturami i obszarami w komórce, syntetyzuje bialka (ERg), sterydów i tluszczy (ERa), przemiany cukrów, przeprowadza detoksykacje.
MITOCHONDRIUM
Zdolne do samo powielania, otoczone podwójna blona lipo- proteidowa. Mezosomy u procaryota. W komórce jest ich od 20 – kilku tysiecy. Wiecej jest w zwierzecych komórkach. Porusza sie wijac lub obracajac, Porusza sie w poblizu tych struktur które zuzywaja najwiecej energii w celu dostarczenia im jej. Zwiazkiem, który dostarcza energii jest ATP (uniwersalny akumulator i przenosnik energii), Zbudowana z blony wewnetrznej stanowiacej grzebienie mitochondrialne (plytkowatego ksztaltu – kom. zwierzeca, rurkowate – kom. roslinne). Wnetrze stanowi koloidowy osrodek matriks – zawiera liczne bialka, zwlaszcza enzymy. Zadaniem mitochondrium jest przetwarzanie energii zwiazków organicznych na energie biologicznie uzyteczna zawarta w ATP. Ma wlasne rózne od jadrowego RNA i DNA.
WAKUOLA
Skladnik nieplazmatyczny, ograniczona blona wakuolarna (tonoplastem). Cechuje ja duza przepuszczalnosc dla elektronów, brak rybosomów. Wodniczki powstaja z malych prawakuoli które oddzielaja sie od ER, duzych wakuoli (przez podzial na mniejsze u roslin), pecherzyków (aparaty Golgiego). Wypelnione sokiem wakuolarnym, blona wodniczki to blona biologiczna. Skladniki soku wakuolarnego dzielimy na: organiczne, rozpuszczalne (kwasy organiczne, aminokwasy, bialka, cukry), metabolity wtórne – (glikozydy, alkaloidy, garbniki) oraz nieorganiczne – (90% woda, u roslin zwiazki wytracone z roztworu, w wodzie jony K, Na, Mg, Ca. Funkcjami wodniczek jest utrzymanie uwodnienia, wakuole – odpowiedzialne za jedrnosc komórki, w komórkach zdolnych do endocytoz, wodniczki pokarmowe trawia pokarmy (lizosomy wtórne). Sa smietnikami – zawieraja nieusuwalne dla komórek substancje.
CYKL KOMÓRKOWY
Na podzial kom. sklada sie dwa procesy: kariokineza (podzial jadra) – kom. potomne dostaja pelny zestaw chromosomów, w jadrze zachodzi szereg zmian w kolejnych fazach – profazie, metafaza, anafaza, telofaza. Cytokineza – (podzial cytoplazmy) – rozpoczyna sie pod koniec anafazy, tworzy sie wrzeciono cytokinetyczne zbudowane z mikrotubul, w tworzeniu blony cytopl. oddzielajacej obie kom. potomne biora udzial pecherzyki wytworzone przez aparat Golgiego.
INTERFAZA
Faza miedzy podzialowa – wyrózniamy okres wzrostu jadra, gdy osiaga normalna wielkosc (okres ten to G1). Po nim nastepuje okres syntezy DNA (replikacja) i bialek histonowych, w tym czasie wzrost ilosci chromatyny jest dwukrotny (okres ten to S). W okresie G2 powieksza sie jadro, co jest spowodowane zwiekszeniem ilosci soku kom.
REPLIKACJA DNA
Podwojenie sie ilosci DNA, rozlanczaja sie oba lancuchy polinukleotydowe, z których kazdy spelnia role matrycy umozliwiajac synteze lancucha dopelniajacego. Z jednej wyjsciowej czasteczki DNA powstaja dwie identyczne kopie. Replikacja DNA jest podstawa przekazywania stalej informacji genetycznej przez nastepujace po sobie pokolenia kom.
MITOZA
Obejmuje jeden podzial, to kariokineza w wyniku której dochodzi do cytokinezy i powstaja kom. potomne o jadrach zawierajacych taka sama liczbe chromosomów jak jadro kom. macierzystej. Zachodzi w kom. somatycznych i prowadzi do ich namnazania. Mitoza dzieli sie na: profaze (chromosomy dziela sie na 2 chromatydy), metafaze (chromosomy podzielone na 2 chromatydy ustawiaja sie w pozycji równikowej wrzeciona kariokinetycznego), anafaze (do biegunów kom. rozchodza sie w wyniku skracania wlókien wrzeciona kariokinetycznego chromatydy), telofaze (chromatydy osiagaja biegun kom., powstaja dwa jadra potomne o diploidalnej liczbie chromosomów. Po mitozie ilosc DNA jest o polowe mniejsza, ubytek jest uzupelniony w interfazie (okres S podczas replikacji DNA).Powstaja 2 kom. potomne. Przyczynia sie do podwajania liczby kom., do ich namnazania, a to prowadzi do przyrostu masy ciala organizmu i jego wzrostu. Nastepstwem jest przekazanie tej samej informacji genetycznej.
MEJOZA
Jest kariokineza podczas której nastepuje redukcja liczby chromosomów, zachodzi w kom. macierzystych gamet i prowadzi do powstania haploidalnych gamet. Haploidalne gamety zawieraja 1n chromosomów. Po zaplodnieniu powstaje zygota kom. 2n, która bedzie sie rozwijac w dojrzaly organizm zdolny do produkcji kolejnych gamet. Podczas mejozy zachodza dwa sprzezone ze soba podzialy: I – podzial mejotyczny (redukcyjny), II – mejotyczny podobny do przebiegu mitozy dlatego zwany mitotycznym. W obu zachodza kolejno: profaza, metafaza, anafaza, telofaza. Po podzialach powstaja z 1 kom. macierzystej 4 kom. potomne. Liczba chromosomów przed podzialem 2n po podziale 1n. Profaza I – Trwa dlugo w 5 stadiach: laptoten, zygoten, pachyten, diploten, diakineza, zachodzi crossing-over – rekombinacja materialu genetycznego, poszczególne osobniki róznia sie miedzy soba (nie ma dwóch identycznych osobników jednego gatunku), metafaza I – tetrady (para chromosomów homologicznych podzielonych na 4 chromatydy ustawiaja sie w pozycji równikowej wrzeciona kariokinetycznego ), anafaza I – (do biegunów kom. rozchodza sie w wyniku skracania wlókien wrzeciona kariokinetycznego chromosomy) , telofaza I – chromosomy osiagaja biegun kom. powstaja 2 jadra potomne o 1n liczbie chromosomów, nie zachodzi cytokineza. Przebieg II podzialu – zachodzi redukcja DNA i zwiekszenie liczby jader kom, powstaja 4 kom potomne o haploidalnej liczbie chromosomów w jadrach. Nastepstwem jest zmiennosc informacji genetycznej.
Plastydy – autonomiczne organelle, otoczone podwójna blona bialkowo-lipidowa. Blona wewnetrzna wpukla sie do srodka a cale wnetrze jest wypelnione stroma z DNA i rybosomami. Wystepuja jedynie w komórkach roslinnych. Wyrózniamy trzy rodzaje plastydów: chloroplasty, leukoplasty, chromoplasty.
– chloroplasty – zawieraja zielony barwnik chlorofil, dzieki czemu
rosliny moga przeprowadzac proces fotosyntezy, a ich liscie i niektóre (niezdrewniale) lodygi maja barwe zielona. Chloroplasty maja bardzo dobrze wyksztalcony system blon wewnetrznych, majacych postac splaszczonych woreczków, nazywanych tylakoidami. Rozszerzone tylakoidy ulozone w stosy tworza tzw. grana. Chlorofil i inne barwniki (karoten i ksantofil) sa wbudowywane w lamelle(blony) tylakoidów. Chlorofil jest zdolny do pochlaniania energii swietlnej niezbednej w procesie fotosyntezy.
– chromoplasty – zawieraja barwniki: zólty- ksantofil i pomaranczowy – karoten. Nadaja one zólta barwe: ziarnom zbóz, kwiatom slonecznika, jaskra, mniszka lekarskiego, starzejacym sie lisciom, oraz barwe pomaranczowo-czerwona owocom: pomidora, jarzebiny, rózy, papryki; korzeniom marchwi,
– leukoplasty – sa bezbarwne, a ich funkcja polega na gromadzeniu substancji zapasowych: bialek – w postaci ziaren aleuronowych, tluszczy – w lipidoplastach i cukrów (np.skrobi) w amyloplastach. Materialy zapasowe najczesciej gromadzone sa w podziemnych organach spichrzowych (np. bulwy ziemniaka).
-Rybosomy – sa to drobne zirniste struktury, zbudowane z RNA i bialek, które biora udzial w biosyntezie bialka. Zwykle polaczone sa razem, nicia matrycowego RNA, tworzac lancuchy – wówczas nosza nazwe polirybosomów. Moga tez byc zwiazane z siateczka wewnatrzplazmatyczna (tworzac wówczas tzw. siateczke wewnatrzplazmatyczna szorstka).
