Budowa komórki: komórka jest podstawową jednostką strukturalną i funkcjonalną wszystkich organizmów. Przez jej prawidłowe funkcjonowanie warunkowany jest metabolizm organizmu jako całość, jego prawidłowy wzrost i rozwój.
Skład chemiczny komórki: dzielimy je ze względu na chemizm na organiczne (cukrowce, tłuszczowce i białka) i nieorganiczne (woda i niektóre pierwiastki), zaś ze względu na sposób wykorzystywania ich przez komórkę na budulcowe, regulacyjne i zapasowe.
Cukrowce (węglowodany)- C, H i O. Pełnią funkcje budulcowe i regulatorów(źródło energii). Ze względu na budowę i wielkość cząsteczki dzielimy je na cukry proste i złożone. Cukry proste: monosacharydy, łatwo krystalizują i łatwo rozpuszczają się w wodzie (glukoza). Cukry złożone: polisacharydy, zawierają kilka lub wiele cząsteczek cukrów prostych (maltoza, skrobia, celuloza, chityna, glikogen).
Tłuszczowce (lipidy)-węgiel, wodór, tlen. Związki nierozpuszczalne w wodzie, będące najczęściej estrami gliceryny i kwasów tłuszczowych. Pełnią funkcje budulcowe (składnik błon komórkowych) odżywcze i energetyczne (uzyskuje energię).
Białka- podstawową jednostką strukturalną są aminokwasy. W skład cząsteczki aminokwasu wchodzi grupa aminowa i kwasowa (karboksylowa). Grupa aminowa jednego aminokwasu łączy się z grupą karboksylową drugiego aminokwasu tworząc wiązanie peptydowe. Najistotniejsze znaczenie dla komórki mają enzymy. Pełnią one funkcję katalizatorów (związki, które przez swoją obecność i współudział przyspieszając zachodzące w komórce reakcje chemiczne).
O właściwościach białka decyduje: 1)ilość aminokwasów 2)kolejność aminokwasów (sekwencja) 3) struktura białka a) liniowa (I-rzędowa) b) spiralna (II-rzędowa) c) kłębuszkowata (III-rzędowa) d) IV-rzędowa (hemoglobina).
Właściwości i rola białek: 1)nie przenikają przez błony półprzepuszczalne 2)w wysokich temperaturach, kwasach, zasadach, w obecności metali ciężkich ulegają denaturacji 3)białka wykazują swoistość 4)funkcja regulacyjna
Podział białek: 1)proteiny (zbudowane z aminokwasów) a) rozpuszczalne w wodzie (albuminy, globuliny) b) nierozpuszczalne w wodzie (keratyna, fibrynogen) c) pęczniejące w wodzie (kolagen) 2)proteidy (niebiałkowe). Kwasy nukleinowe- zawiązki o skomplikowanej budowie w skład których wchodzą: cukier 5-węglowy (pentoza), zasady azotowe (z grupy puryn i pirymidyn) i kwas fosforowy. Połączenie cząsteczki cukru z zasadami azotowymi= nukleozydu. Nukleozyd + kwas fosforowy = nukleotyd. W komórkach roślinnych i zwierzęcych występują dwa rodzaje kwasów: kwasy dezoksyrybonukleinowe (DNA) zawierające w swej cząsteczce jako cukier dezoksyrybozę i rybonukleinowe (RNA) część cukrową cząsteczki stanowi ryboza. Są 4 podstawowe nukleotydy (Adeina, Guanina, Cytozyna, Tymina) w łańcuchu polinukleotydowym występują w różnych ilościach i sekwencji.
Kwas dezoksyrybonukleinowy: występowanie: 1)jądro komórkowe 2)chloroplasty 3)mitochondria. Funkcje: 1)magazynowanie i przechowywanie informacji genetycznej z pokolenia na pokolenie w procesach rozrodu 2)decyduje o procesach zachodzących na
terenie komórki. Struktura: 1)I-rzędowa- liniowa, istotna jest sekwencja nukleotydów, bo w niej zapisana jest sekwencja aminokwasów w białkach (3 kolejne nukleotydy wyznaczają jeden aminokwas) 2)II-rzędowa- struktura helisa- spiralna prawoskrętna, tworzą ją dwa równoległe łańcuchy. Obowiązuje zasada komplementarności (przyporządkowania), Adeina zawsze łączy się podwójnym wiązaniem wodorowym z Tyminą (A=T), a Guanina zawsze łączy się potrójnym wiązaniem wodorowym z Cytozyną (G=C). Zasada ta ma istotne znaczenie w kopiowaniu DNA tzn. z jednej helisy po rozłączeniu łańcuchów każdy z nich dobuduje sobie drugi brakujący.
Kwas rybonukleinowy: występowanie: 1)na terenie cytoplazmy we wszystkich żywych procesach komórki 2)bierze udział w syntezie białka, powstaje na matrycy DNA. Rodzaj RNA: 1)mRNA- przenosi informacje dotyczące syntezy białek z jądra do rybosomów 2)tRNA- transportuje aminokwasy z cytoplazmy do rybosomów 3)rRNA- składnik rybosomów.
Składniki plazmatyczne: cytoplazma jądro komórkowe, mitochondria, siateczka wewnątrz plazmatyczna, lizosomy, aparat Golgiego, plastydy. Składniki nieplazmatyczne: niektóre wakuole, ściana komórkowa. Protoplast- wszystkie plazmatyczne składniki komórki. Cytoplazma- część protoplastu bez jądra komórkowego, plastydów i mitochondriów; jest środowiskiem dla większości reakcji biochemicznych, środek transportu, wymiany i magazyn enzymów. Właściwości fizyczne: ph 6,8 (lekko kwaśne), półpłynna, ciągliwa, plastyczna. Właściwości chemiczne: stanowi układ koloidalny, faza rozpraszająca- woda, faza rozpraszana- związki nieorganiczne, układ ulega zmianom hydrotacyjnym (uwodnienia) ZOL-ŻEL (koagulacja), ŻEL-ZOL (solwatacja), ultra strukturę cytoplazmy stanowi cytoplazma podstawowa- roztwór wodny. Twory włókniste i rurkowate: 1)mikrotubule tworzą szkielet plazmatyczny 2)mikrofilamenty zawierają kurczliwe włókienka umożliwiające ruch 3)rzęski 4)wici 5)stigma- plamka oczna. Ruchy cytoplazmy: 1)ruch pierwotny nie jest niczym spowodowany, cytoplazma krąży w komórce samoistnie, w ten sam sposób- na okrągło 2)ruch wtórny spowodowany jest bodźcem zewnętrznym 3)ruchy swoiste a)rotacyjne w tą samą stronę b) cyrkulacyjny wokół kilku wakuol, często porusza się w innych kierunkach c)ruch fontannowy cytoplazma porusza się to w jedną to w drugą stronę.
Struktury błoniaste: 1)plazmalemma 2)tonoplast 3)aparat Golgiego 4)siateczka wewnątrzplazmatyczna. Struktury pęcherzykowate: 1)lizosomy 2)rybosomy 3)mikrociała
Błony komórkowe dzielą cytoplazmę na funkcjonalne obszary, w których przebiega szereg często przeciwstawnych reakcji. Pojedyncza błona otacza rybosomy, lizosomy, aparat Golgiego, ER. Plazmalemma.- model płynnej mozaiki: 1)półpłynny zrąb lipidowy 2)białka a)strukturalne b)dynamiczne 3)glikoliks- mieszania glikolipidów i glikopeptydów. Rodzaje transportu: 1)bierny a)oparty na dyfuzji prostej b)oparty na dyfuzji wspomaganej 2)aktywny- wymaga dopływu energii, obecności przenośników, odbywa się wbrew gradientowi stężeń 3)na zasadzie endocytozy (pobieranie) i egzocytozy (usuwanie). Plazmoliza- odstawienie cytoplazmy od ściany
komórkowej (p. kątowa, wklęsła, wypukła). Deplazmoliza- uwodnienie wakuoli i powrót cytoplazm do normalnego położenia.
Siateczka wewnątrzplazmatyczna- zespół cystern, kanalików, banieczek lub pęcherzyków, często łączących się ze sobą, ograniczonych błoną białkowo lipidową, znajdują się enzymy odpowiedzialne za transport, modyfikujące białka i oksoredukujące. ER szorstkie (ERg)- posiada rybosomy, szczególnie aktywne w procesach życiowych, syntetyzuje białka „na eksport”. ER gładkie aglanuralne (ERag)- pozbawione rybosomów, syntetyzuje kwasów tłuszczowych.
Aparat Golgiego (AG)- budują go diktiosomy, czyli zespoły spłaszczonych, różnej wielkości cystern i pęcherzyków otoczonych błoną białkowo-lipidową, mającą kształt odwróconych spodków ułożonych jeden nad drugim. Zawierają enzymy związane z syntezą cukrów i przemian cukrowych. Pełnią funkcje wydalnicze. O aktywności diktiosomów świadczy ilość pęcherzyków w syntezie ściany komórkowej. Uczestniczą w powstawaniu lizosomów, wakuol wydalniczych, mikrociał.
Lizosomy- drobne pęcherzyki zawierające enzymy trawienne, powstają z aparatu Golgiego. Rodzaje lizosomów: 1)l. trawienne- rozkład substancji 2)l. Magazynujące- magazynują substancje 3)l. „grabarze” -rozkład obumarłych składników cytoplazmy. Enzymy w lizosomach nieczynne, pęcherzyk naruszony uczynnia się.
Mitochondria- schemat budowy
Są centrami energetycznymi, wytwarzana w nich energia uzyskiwana jest w procesie oddychania komórkowego, powstała energia zmagazynowana zostaje w szczególną formę związków wysokoenergetycznych, których przykładem jest adenozynotrifosforan (ATP).
Plastydy- występują tylko w komórkach roślinnych. Chloroplasty otaczają dwie błony białkowo- lipidowe, błona wewnętrzna wpukla się w postaci blaszkowatych wypustek, zwanych lamellami, do wnętrza chloroplastu wypełnionego białkową substancją, zwaną stromą. Zagłębione w stromie zagęszczone lamelle tworzą regularną strukturę- tzw. Grana, tam jest chlorofil. Dzielą się na: 1)leukoplasty (bezbarwne)- uczestniczą w produkcji materiałów zapasowych (skrobia-amyloplasty, białka- proteoplasty, tłuszcze- elajoplasty) 2)chromatofory (barwne) a)chromoplasty- nieaktywne w procesie fotosyntezy b)chloroplasty-aktywne w procesie fotosyntezy.
Ściana komórkowa-nadaje komórce określony kształt. Zbudowana z pektyny oraz celulozy. Cząsteczki
celulozy tworzące charakterystyczne łańcuchy ułożone są regularnie, co nadaje ścianie komórkowej ściśle określoną, uporządkowaną strukturę. Między łańcuchami celulozy występują wolne przestrzenie wypełnione wodą i pektynami. Zespoły łańcuchów celulozowych tworzą wyższą jednostkę strukturalną, zwaną mikrofibryllą.
Jądro komórkowe-wyróżniamy organizmy, które posiadają jądra (eucaryota) i bezjądrowe (procaryota).
Głównymi jego składnikami są: DNA (zawiera informację o kolejności aminokwasów) połączone z białkami, jest też RNA (bezpośrednio steruje syntezą białek).
Centriole- cylindryczne twory, występują w komórce zwierzęcej, zbudowane z 9 tripletów. Pełni ważną rolę podczas podziału komórki, biorą udział w tworzeniu wrzeciona podziałowego, budują ciałka podstawowe. Chroamtyna- zbudowana z DNA, niskocząsteczkowych białek zasadowych- histomów, RNA i białek niehistomowych.
Jąderko- skupienie RNA i białek, nie jest otoczone błoną. Znajduje się w nim nieznana ilość DNA, zawierającego informacje genetyczną dla syntezy RNA.
Podział komórki: 1)cytokineza- podział cytoplazmy 2)kariokineza- podział jądra a)mitoza- w komórkach somatycznych b)mejoza- w komórkach rozrodczych. Cykl komórkowy składa się z interfazy i mitozy. Interfaza 1)okres G1- komórka powiększa swoją masę i objętość, zwiększa się ilość cytoplazmy i objętość jądra 2)okres S- podwojenie ilości DNA 3)faza G2- synteza białek, które biorą udział w tworzeniu wrzeciona podziałowego. Mitoza- prowadzi do wzrostu organizmu, diploidalna liczba chromosomów- 2n (46)- somatyczne, haploidalna liczba ch
romosomów- 1n (23)- rozrodcze, ilość materiału genetycznego jest taka sama: 1)profaza- chromatyna zawarta w jądrze komórkowym zmienia swoją postać, na początku długie cienkie nici, które później skręcają się, skracają i grubieją w końcu wyodrębniają się w komórkę w postaci chromosomów, zanika otoczka jądrowa, jąderko wytwarza wrzeciono podziałowe 2)metafaza- chromosomy układają się w płaszczyźnie równikowej 3)anafaza- następuje pęknięcie centromeru 4)telofaza- chromatydy rozplatają się, wyodrębnia się błona jądrowa i jąderko. Podział komórki 1)p. bezpośredni- amitoza (przewężenie) 2)p. pośredni a) mejoza b)mitoza- p. somatyczny, zachowawczy.
Mejoza- zachodzi w komórkach macierzystych (2n) plemników, komórek jajowych, zarodników, ziarek pyłku, woreczka zalążkowego (1n). Obejmuje dwa podziały, z których pierwszy jest podziałem redukcyjnym, a drugi przypomina mitozę (podział zachowawczy). Jądro ulega dwukrotnie kariokinezie a cytoplazma dzieli się tylko jeden raz. Przed każdym podziałem (między podziałami) mejotycznym zachodzi interfaza podobna jak w mitozie. Podział ten pozwala zachować stałą, charakterystyczną dla danego gatunku liczbę chromosomów. Kariokineza 1)profaza I- a)leptoten- faza cienkich nici, b)zygoten- chromosomy homologiczne łączą się ze sobą tworząc biwalenty, c)pachyten- stadium grubych nici, chromosomy w biwalentach dzielą się na 4 chromatydy (tetroidy), d)diploten- między chromatydami chromosomów siostrzanych następuje wymiana odcinków, przebudowane chromatydy
zawierają nową kombinację genów-przyczyna zmienności, e)crossing over- może rozpocząć się w pachytenie, w diplotenie zachodzi powolne rozchodzenie się chromosomów w biwalentach f)diakineza- przebudowane chromosomy powoli ulegają rozdzieleniu, zanika błona jądrowa i jąderko, powstaje wrzeciono podziałowe (u zwierząt w centrioli, u roślin z okapów biegunowych) 2)metafaza I (faza płytki równikowej) 3)anafaza I- włókna wrzeciona odciągają chromosomy homologiczne do przeciwległych biegunów-zmniejszenie liczby chromosomów o połowę 4)telofaza I-wyodrębnienie się jąder potomnych, nie zachodzi cytokineza i interfaza, często prawie niezauważalna. II podział w mejozie jest podobny do mitozy. Podobny jest przebieg wszystkich faz. Rozdzieleniu ulegają chromatydy, które stają się chromosomami potomnymi. W efekcie podziału powstają 4 haploidalne o przebudowanym materiale genetycznym.
Porównanie komórki roślinnej i zwierzęcej:
-zwierzęca pozbawiona jest plastydów oraz ściany komórkowej; roślinna posiada
-wakuole są mniejsze mają inną zawartość i pełnią inne funkcje, rola w procesach odżywczych; wakuole są zbiornikami, w których gromadzą się zbędne produkty przemiany materii
-komórka ma kształt przypominający elipsę; komórka ma kształt prostokątny
