+ Pokaż spis treści

Organizacja przestrzenna komórki


Komórka oddzielona jest od środowiska zewnętrznego błoną komórkową (czasami też ścianą komórkową, jak to ma miejsce w komórkach roślinnych i bakteryjnych), jej środowisko wewnętrzne tworzy cytoplazma i organella komórkowe w niej zanurzone.

Organella komórkowe dzielimy na plazmatyczne i nieplazmatyczne lub "żywe" i "martwe". Organellum plazmatyczne to takie, które otoczone jest błoną biologiczną lub jest błoną biologiczną oraz wypełnione cytoplazmą (albo substancją przypominającą składem i konsystencją cytoplazmę) lub samo jest cytoplazmą.

Organella plazmatyczne = protoplast ("żywe"): 

  • błony biologiczne np. błona komórkowa (= plazmalemma);
  • cytoplazma;
  • organella otoczone podwójną błoną biologiczną:
    • jądro komórkowe - zawiera informację genetyczną, "centrum dowodzenia komórki";
    • mitochondrium - tu zachodzi oddychanie komórkowe, czyli biologiczne spalanie, "siłownia komórki";
    • plastydy - grupa organelli występujących w komórkach roślinnych, do tej grupy zaliczamy chloroplasty, w których odbywa się fotosynteza;
  • organella otoczone pojedynczą błoną biologiczną:
    • reticulum endoplazmatyczne (= siateczka wewnątrzplazmatyczna, = ER) - kanały "wewnętrznej łączności" komórkowej;
    • aparaty Golgiego (czyt.: goldżiego) - wydzielają rozmaite substancje;
    • lizosomy - zawierają enzymy trawienne;
    • sferosomy i mikrociałka - pęcherzyki zawierające różne enzymy.

Organella nieplazmatyczne ("martwe"): 

  • ściana komórkowa;
  • wodniczka (= wakuola) - spełniają rozmaite role, w komórkach zwierzęcych biorą udział w pobieraniu i trawieniu pokarmów, w komórkach roślinnych są "śmietnikami i magazynami" komórki.

Ultrastruktura, skład chemiczny i właściwości błon biologicznych


Wszystkie błony biologiczne zbudowane są według tej samej zasady. Składają się zawsze z dwóch komponentów: fosfolipidów, tworzących tak zwany zrąb lipidowy oraz białek

 

Budowa błony biologicznej 

  • fosfolipidy są związkami polarnymi, to znaczy, że dwa bieguny cząsteczki mają odmienne właściwości: hydrofilowe "główki" (mające powinowactwo do wody) i hydrofobowe "nóżki" (nie mające powinowactwa do wody); ponieważ obie strony błony biologicznej zawsze kontaktują się ze środowiskiem wodnym, "główki" są skierowane na zewnątrz błony, a "nóżki" do wnętrza; powstaje w ten sposób dwuwarstwowa struktura zrębu lipidowego


    Układ fosfolipidów w środowisku wodnym

  • białka zanurzone są w warstwie lipidowej (białka integralne) lub leżą na powierzchni błony skąd można je łatwo usunąć (białka powierzchniowe); białka wchodzące w skład błony są białkami prostymi lub złożonymi, utrwalają strukturę błony, pełnią funkcje transportowe lub są swego rodzaju "etykietkami" świadczącymi o charakterze komórki i jej osobniczej lub (i)gatunkowej przynależności.
  • w komórkach zwierzęcych, w których to nie występuje ściana komórkowa, pojawia się glikokaliks utworzony z łańcuchów cukrowych, które mogą towarzyszyć białkom i lipidom - oprócz funkcji wzmacniającej glikokaliks bierze także udział w rozpoznawaniu się komórek



     
    Struktura błony biologicznej


    Tak zbudowana błona ma charakter płynnej mozaiki:

    "W morzu lipidów pływają góry lodowe białek...", znaczy to, że błony mają budowę dynamiczną - białka nie mają ustalonego miejsca i mogą się przemieszczać.


Właściwości błon biologicznych


  • poprzez swoją dynamiczną strukturę błony są elastyczne, co jest ważne przy odkształcaniu się w czasie tworzenia nowych struktur błoniastych w komórce (np. tworzenie wodniczek) lub gdy komórka porusza się ruchem pełzakowym
  • błony są półprzepuszczalne, to znaczy, że rozpuszczalnik (woda) migruje przez błonę swobodnie, a wybiórczo substancje w wodzie zawarte, ma to znaczenie w transporcie na poziomie komórkowym
  • błony są spolaryzowane, to znaczy, że na zewnątrz błony zgromadzone są ładunki dodatnie, a na stronie wewnętrznej ładunki ujemne, ma to znaczenie przy odbieraniu i przewodzeniu bodźców.

Funkcje błon biologicznych

  • stanowią granicę pomiędzy światem zewnętrznym a światem wewnętrznym komórki lub organellum
  • błony organizują komórkę i jej wnętrze: budują organella komórkowe i tworzą przedziały subkomórkowe
  • umożliwiają kontakt ze środowiskiem: odbieranie bodźców, pobieranie i wydalanie rozmaitych substancji i cząstek
  • przez błony odbywa się transport: na drodze dyfuzji, dyfuzji ułatwionej, transportu aktywnego oraz na drodze endocytoz i egzocytoz
  • błony odbierają i przewodzą bodźce
  • w błonach odbywają się niektóre procesy biochemiczne jak: fosforylacja w fotosyntezie, łańcuch oddechowy w oddychaniu tlenowym.

Typy transportu przez błony biologiczne


Błony biologiczne nie są ścisłą granicą pomiędzy komórkami, czy organellami, a środowiskiem zewnętrznym. Poprzez błony musi być możliwy transport różnych cząstek, zarówno z komórki (organellum), jak i do komórki (organellum). To w jaki sposób transportowane są dane cząstki zależy od ich rozmiaru i właściwości.


Transport małych cząstek
 

  • dyfuzja - swobodne przenikanie cząsteczek wody, gazów oddechowych, glicerolu itp. przez podwójną warstwę lipidową z obszaru o stężeniu wyższym do obszaru o stężeniu niższym, czyli zgodnie z gradientem stężeń; jest to niewybiórczy typ transportu oparty jedynie na zjawisku fizycznym

     

    • dializa - transport substancji rozpuszczonych przez błonę
    • osmoza - transport wody lub innego rozpuszczalnika przez błonę

        

  • dyfuzja ułatwiona - niektóre cząsteczki, np. glukoza, potrzebują nośników białkowych, co zwiększa tempo ich przedostawania się przez błony, jest to ruch także zgodny z gradientem stężeń; nośnikami są białka błonowe, które w czasie pracy nie zmieniają swojego charakteru
  • transport aktywny - transportowanie cząsteczek wbrew gradientowi stężeń z udziałem nośników białkowych i nakładzie energii (często z ATP), np. transport jonów Na+ i K+ za pomocą mechanizmu pompy jonowej: sodowo - potasowej.

 

Te trzy typy transportu można porównać do zjazdu z ośnieżonego stoku: dyfuzja prosta to zjazd na przysłowiowych "butach", dyfuzja ułatwiona to użycie do zjazdu nart, sanek czy snowboardu, natomiast transport aktywny to wjazd na górę na wyciągu.


Transport większych cząstek

Czasami komórka musi pobrać bądź wydalić duże cząstki np. pobrać pożywienie i wydalić niestrawione resztki pokarmowe. Mamy wtedy do czynienia z transportem "z błoną".
 

  • endocytoza to pobranie do wnętrza komórki cząstek poprzez wytworzenie z błony komórkowej wodniczki, która oderwawszy się od plazmallemy przeniesie pobraną cząstkę do cytoplazmy; sposób ten stosują pierwotniaki podczas pobierania pożywienia i leukocyty w czasie walki z antygenami

     

    • fagocytoza - transport bez ubytków błony
    • pinocytoza - "picie komórkowe", transport z ubytkami błony biologicznej

     


    Przebieg endocytozy

  • egzocytoza to wydalenie z komórki, np. niestrawionych resztek lub wydzielenie z komórki, np. hormonów w wodniczkach, które z cytoplazmy zdążają do plazmallemy, gdzie błony wodniczki i błona otaczająca komórkę połączą się.

    Jak widać endocytoza i egzocytoza to procesy przeciwstawne.

     


    Przebieg egzocytozy

Właściwości, skład i rola cytoplazmy


Cytoplazma
jest substancją wypełniającą każdą żywą komórkę.

  • cytoplazma jest roztworem koloidalnym, czyli roztworem, w którym cząsteczki substancji rozpuszczonej są zbyt małe aby osiadać (pod wpływem siły ciążenia) na dnie naczynia, a zbyt duże aby rozproszyć się w rozpuszczalniku i utworzyć roztwór właściwy

    Udział wody w składzie cytoplazmy
    • wyróżniamy fazę rozpraszającą (wodę - 90% objętości cytoplazmy) i fazę rozproszoną (substancje zawieszone w wodzie - ok. 9% to substancje organiczne, a ok. 1% to związki mineralne)
    • kiedy przepuścimy strumień światła przez roztwór koloidalny zaobserwować możemy tzw. zjawisko Tyndalla - załamanie i rozproszenie wiązki światła na cząsteczkach koloidu - powstaje charakterystyczny stożek utworzony przez strumień światła; zjawisko takie można zaobserwować podczas jazdy samochodem w czasie mgły (mgła też jest koloidem: roztworem cieczy rozproszonym w gazie ) z zapalonymi reflektorami.
  • na terenie cytoplazmy komórek eukariotycznych znajduje się tzw. cytoszkielet - układ włókien białkowych przytwierdzonych od wewnątrz do błony komórkowej i błon różnych organelli:

    • mikrofilamenty (o średnicy ok. 7 nm) i mikrotubule (o średnicy ok. 25 nm) zbudowane z białek globularnych oraz filamenty pośrednie (o średnicy od 8 - 10 nm):

      • mikrofilamenty są utworzone z białka aktyny i innych białek, które towarzyszą aktynie (np. miozyny w komórkach mięśniowych) - włókna te stanowią mechaniczną podporę dla komórki i różnych elementów komórkowych, biorą udział w ruchach komórki a w komórkach mięśniowych umożliwiają skurcz tych komórek
      • mikrotubule tworzą się głownie z białka tubuliny, maja postać rurek, których ściany utworzone są ze spiralnie zwiniętych łańcuchów cząsteczek białka - włókna te biorą udział w podziałach komórkowych (odpowiadają za rozejście się chromosomów w czasie kariokinezy, czyli podziału jądra), ruchach komórek i organelli oraz tworzą rzęski i wici

        1. w komórkach, które się nie dzielą mikrotubule grupują się w rejonie zwanym centrosomem
        2. w centrosomie komórek zwierzęcych występują dwie prostopadłe do siebie struktury, małe pęczki włókienek - centriole, które podwajają się przed podziałem komórki
    • filamenty pośrednie zbudowane z białek fibrylarnych, będące elementami strukturalnymi pomagają utrzymać określony kształt komórki.


Właściwości cytoplazmy
 

  • cytoplazma jest ciągliwa i lepka, dzięki dużej zwartości białek
  • cytoplazma ma zdolność do zmiany stanu skupienia, co zależy od warunków środowiska wewnętrznego jak i zewnętrznego komórki (temperatury, uwodnienia itp.)

    zol      →      żel
    postać półpłynna cytoplazmy       postać półstała cytoplazmy

  • cytoplazma ma zdolność ruchu, dzięki obecności włókien białek kurczliwych:

      - ruch rotacyjny - wokół centralnie, zazwyczaj, położonej wakuoli
      - ruch cyrkulacyjny - pomiędzy organellami
      - ruch pulsacyjny - w różnych kierunkach


Rola cytoplazmy
 

  • wypełnia komórkę i nadaje jej kształt
  • jest środowiskiem "życia" organelli komórkowych
  • zachodzi w niej wiele reakcji metabolicznych, np. glikoliza - pierwszy etap oddychania komórkowego
  • dzięki jej ruchom i elementom cytoszkieletu możliwe jest przemieszczanie organelli i transport substancji w komórce.

Budowa i funkcje jądra komórkowego


Jądro
to organellum charakterystyczne dla komórek eukariotycznych (zresztą ten typ komórek jest wyróżniany właśnie ze względu na obecność jądra komórkowego). Jądro przeznaczone jest do przechowywania informacji genetycznej i dlatego zwykle nazywane jest "centrum dowodzenia" komórki, gdyż tu podejmowane są decyzje o budowie komórki i jej poszczególnych elementów oraz o funkcjonowaniu komórki.


Organellum
to jest zwykle kulistego kształtu, choć bywają jądra o kształcie walcowatym czy soczewkowatym.


Zwykle w komórce występuje jedno jądro komórkowe, ale zdarza się, że komórka wtórnie traci jądro albo, że w komórce jest wiele jąder.

Ze względu na obecność lub brak jądra komórkowego wyróżniamy następujące typy komórek:

jądro komórkowe
brak jest
pierwotny wtórny jedno wiele
komórki pierwotnie
pozbawione jądra
to komórki prokariotyczne,
czyli komórki bakterii
komórki wtórnie
pozbawione jądra
to komórki eukariotyczne,
które ze względu
na pełnione funkcje
utraciły jądro w procesie
specjalizacji,
np. krwinki czerwone
ssaków czy duże komórki
rurek sitowych
taka sytuacja
obserwowana jest
w większości komórek
komórki, w których
występuje wiele jąder
powstają w dwojaki
sposób:
  • w czasie podziału
    komórkowego dzieli się
    tylko jądro, a cytoplazma
    komórki nie
  • po wielu podziałach
    zanikają przegrody pomiędzy
    powstałymi komórkami,
    np. komórki mięśni
    poprzecznie prążkowanych
komórki prokariotyczne komórki eukariotyczne

 



Schemat budowy jądra


Budowa jądra komórkowego
 

  • jądro otoczone jest podwójną błoną biologiczną zwaną otoczką jądrową, w której obecne są pory ułatwiające kontakt jądra z otaczającą cytoplazmą
  • wypełnione jest substancją przypominającą składem i konsystencją cytoplazmę - kariolimfą
  • zawiera prawie całe DNA komórki (inne cząsteczki DNA znajdują się w mitochondriach lub plastydach)

    • w czasie gdy komórka się nie dzieli informacja genetyczna przybiera postać chromatyny, czyli długich łańcuchów DNA nawiniętych na rdzenie histonowe



      Fragment fibryli chromatynowej
    • w czasie podziału komórki chromatyna zostaje silnie skręcona i tworzy chromosomy
  • jąderko - jest to najlepiej widoczna pod mikroskopem część jądra, będąca obszarem silnie skondensowanej chromatyny; jest miejscem syntezy rRNA i tworzenia rybosomów


Funkcje jądra komórkowego
 

  • przechowuje informację na temat budowy i funkcjonowania komórki, stąd jest ośrodkiem "decyzyjnym" w komórce
  • jest miejscem syntezy DNA - replikacji informacji genetycznej przed podziałem jądra
  • jest miejscem syntezy wszystkich typów RNA - transkrypcji
  • w jąderku powstają rybosomy - struktury odpowiedzialne za syntezę białek.

Budowa i funkcje mitochondrium


Mitochondria
to organella występujące w komórkach eukariotycznych, odpowiedzialne za proces oddychania tlenowego, czyli proces przekształcania energii chemicznej związków organicznych w energię wiązań ATP.

Liczba mitochondriów w komórce zależy od aktywności metabolicznej komórki, a więc od zapotrzebowania komórki na energię. Najliczniej mitochondria występują np. w komórkach mięśni poprzecznie prążkowanych czy komórkach wątroby (ponad 1000 !). Mogą one zmieniać swój kształt i rozmiary, a nowe mitochondria powstają przez wzrost i podział już istniejących.

Organella te są organellami półautonomicznymi, czyli w pewnym sensie niezależnymi od jądra komórkowego. Zawierają własne DNA z informacją o budowie swoistych białek i aparat translacyjny do syntezy tych białek. To pozwala na mnożenie się tych struktur niezależnie od podziałów komórki, a zależnie od zapotrzebowania w komórce na energię.



Przekrój mitochondrium



Budowa mitochondrium


  • mitochondrium otoczone jest podwójną błoną biologiczną
  • błona wewnętrzna wpukla się tworząc grzebienie mitochondrialne, na nich, od strony matriks, znajdują się kompleksy enzymów biorące udział w łańcuchu oddechowym - grzybki mitochondrialne, czyli oksysomy
  • mitochondrium wypełnione jest substancją przypominającą składem i konsystencją cytoplazmę - matriks mitochondrialną
  • w matriks zanurzone są: naga, kolista cząsteczka DNA i rybosomy o cechach przypominających DNA i rybosomy Procaryota

Funkcje mitochondrium


Ponieważ energia w komórce nie może istnieć w stanie wolnym (ulegałaby rozproszeniu) musi być ona zmagazynowana w wiązaniach chemicznych. Najlepiej do tego nadaje się ATP (adenozynotrifosforan), w którego budowie występują dwa wysokoenergetyczne wiązania. Synteza ATP odbywa się poprzez przyłączenie reszty kwasu fosforowego (Pi) do ADP (adenozynodifosforanu), przy udziale energii z rozpadu wiązań innych związków.
Reakcja ta to fosforylacja.

ADP + + energia --> ATP


ATP jest związkiem nietrwałym, łatwo ulega rozpadowi, dlatego nie może być transportowane z komórki do komórki. Każda komórka produkuje więc ATP tylko na własne potrzeby. Praktycznie całe wyprodukowane w danej sekundzie ATP jest zużywane na bieżąco.
Największym źródłem ATP są reakcje biologicznego spalania, czyli oddychanie komórkowe.

C6H12O6 + 6O2 --> 6CO2 + 6H2O + energia w wiązaniach ATP

Mitochondrium


  • zachodzi w nim oddychanie tlenowe, a właściwie dwa ostatnie jego etapy: cykl Krebsa i łańcuch oddechowy
  • w wyniku tych procesów powstaje ATP, które może być zużywane na potrzeby komórki (różne reakcje syntez, pracę mechaniczną czy transport aktywny)
  • transportuje ATP, ponieważ mitochondria mogą przemieszczać się w cytoplazmie.

Klasyfikacja, budowa i funkcje plastydów


Plastydy
to organella charakterystyczne dla komórek typu roślinnego, czyli komórek roślin i glonów, a niektóre typy plastydów występują także w komórkach grzybów.
 

Klasyfikacja plastydów
bezbarwne barwne
proplastydy etioplasty leukoplasty nieczynne w fotosyntezie czynne w fotosyntezie
chromoplasty chloroplasty


Budowa i funkcje poszczególnych klas plastydów


Wszystkie plastydy mają dyskowaty lub walcowaty kształt i otoczone są podwójną błoną biologiczną.

  • proplastydy to młodociane postaci wszystkich typów plastydów

    • występują w komórkach zarodkowych i z nich w zależności od potrzeb rośliny lub warunków środowiska powstają inne typy tych organelli
    • są to małe pęcherzyki

  • etioplasty to organella rozwijające się z proplastydów wtedy gdy roślina rozwija się bez dostępu do światła (w czasie etiolacji)

    • zawierają nieczynną postać chlorofilu, czyli protochlorofil
    • jeżeli "zadziała" światło przekształcą się w chloroplasty
    • występują np. w pędach kiełkujących pod ziemią

  • leukoplasty to struktury przeznaczone do magazynowania substancji zapasowych

    • nie zawierają żadnych barwników
    • występują w organach przetrwalnych i spichrzowych, np. w nasionach, korzeniach spichrzowych buraka, liściach spichrzowych kapusty czy w owocach
    • magazynują, ale zwykle osobno, następujące związki:

      - cukry, szczególnie skrobię, np. w bulwach ziemniaka,
      - tłuszcze,
      - białka.

  • chromoplasty nadają barwę różnym częściom roślin

    • zawierają barwniki z grupy karotenoidów (żółte ksantofile i czerwone karoteny)
    • barwią płatki korony kwiatów słonecznika, owoce pomidorów, nasiona kukurydzy, korzenie marchwi, liście
    • odpowiedzialne są za "jesienną" barwę liści, kiedy to chloroplasty przekształcają się w chromoplasty - roślina wycofuje chlorofil do części trwałych, a w plastydach odsłaniają się barwniki karotenoidowe towarzyszące chlorofilowi

  • chloroplasty to organella odpowiedzialne za samożywność roślin

    • zachodzi w nich fotosynteza
    • zawierają barwniki asymilacyjne: chlorofile a i b oraz karotenoidy
    • nadają zieloną barwę liściom i łodygom
    • znajdują się w miękiszu asymilacyjnym, w zielonych częściach roślin

    Plastydy, ponieważ mają wspólne pochodzenie, mogą przekształcać się w różne formy w zależności od warunków środowiska i stanu fizjologicznego rośliny.





    Schemat budowy chloroplastu

Budowa chloroplastu


  • chloroplast otoczony jest podwójną błoną biologiczną
  • błona wewnętrzna wpukla się tworząc lamelle
  • pęcherzyki utworzone z rozszerzeń lamelli to tylakoidy, tylakoidy zebrane są w grana (l. pojedyncza - granum)
  • w błony gran wbudowany jest chlorofil
  • chloroplast wypełnia stroma - substancja składem i konsystencją przypominająca cytoplazmę
  • w stromie zanurzone są: naga, kolista cząsteczka DNA i rybosomy o cechach przypominających DNA i rybosomy Procaryota

Funkcje chloroplastów


W chloroplastach zachodzi fotosynteza. Fotosynteza jest formą autotroficznego odżywiania się organizmów. W dużym uproszczeniu polega na syntezie związków organicznych ze związków nieorganicznych przy udziale energii świetlnej.

6CO2 + 6H2O + energia świetlna --> C6H12O6 + 6O2

Fotosynteza przebiega w dwóch fazach:
    • faza jasna, = zależna od światła

      • przebiega w błonach gran, tam znajduje się chlorofil niezbędny do przeprowadzenia tej fazy
      • polega na transformacji energii - energia świetlna, zaabsorbowana przez chlorofile, zamieniona zostaje w energię wiązań chemicznych (ATP)
      • jej produktami są ATP i NADPH2 - tzw. siła asymilacyjna - potrzebne do fazy niezależnej od światła oraz tlen, który wydzielany jest do atmosfery, gdyż jest produktem ubocznym fotosyntezy

    • faza ciemna = niezależna od światła = cykl Calvina

      • przebiega w stromie chloroplastu
      • polega na transformacji materii - związki nieorganiczne (H2O i CO2) pobrane z otoczenia zostają zamienione w cukry proste (glukoza), czyli proste związki organiczne, przy udziale energii zmagazynowanej w fazie jasnej w postaci ATP

Budowa i funkcje organelli otoczonych pojedynczą błoną biologiczną


Organella otoczone pojedynczą błoną biologiczną powstają w młodych komórkach zwykle z wpukleń błony komorkowej. Są ze sobą połączone strukturalnie i funkcjonalnie, stąd, aby podkreślić zależności tych organelli, powstał termin - GERL (aparat Golgiego + Endoplazmatyczne Reticulum + Lizosomy).


a. Reticulum endoplazmatyczne = ER = siateczka śródplazmatyczna


ER to system kanałów i cystern przenikający całą cytoplazmę każdej komórki eukariotycznej. Błony reticulum połączone są (wykazują ciągłość) z błoną komórkową i błonami, które otaczają inne organella. Ze względu na obecność lub brak rybosomów wyróżniamy dwa typy reticulum:

    • reticulum granularne = szorstkie = ERg

      • występują na nim rybosomy
      • jest miejscem biosyntezy białek w komórce

    • reticulum agranularne = gładkie = Era

      • pozbawione rybosomów
      • jest miejscem syntezy kwasów tłuszczowych, metabolizmu fosfolipidów i sterydów.


Rybosomy
to struktury występujące w każdej komórce, odpowiadają za proces biosyntezy białek. Struktury te składają się z dwóch okrągławych jednostek: mniejszej i większej. Ze względu na rozmiar i występowanie można podzielić rybosomy na dwie grupy:

  • rybosomy małe - występują w komórkach Procaryota oraz w mitochondriach i plastydach Eucaryota, charakteryzują się stałą sedymentacji 70S (w dużym uproszczeniu mówiąc stała sedymentacji zależy od gęstości badanego obiektu), nie są związane z błonami biologicznymi
  • rybosomy duże - występują w cytoplazmie komórek Eucaryota, ich stała sedymentacji to 80S, związane są z błonami biologicznymi, zwykle są to błony reticulum endoplazmatycznego.

     


    Schemat budowy reticulum


Funkcje reticulum endoplazmatycznego

 

  • bierze udział w transporcie komórkowym,
  • bierze udział w przekazywaniu informacji w komórce, np. impulsu nerwowego do wnętrza komórek mięśniowych
  • na błonach reticulum odbywają się syntezy białek i kwasów tłuszczowych
  • w świetle kanałów ER odbywa się modyfikowanie białek powstałych na powierzchni błon reticulum
  • ERa bierze udział w procesach detoksykacyjnych (odtruwaniu), np. rozkładanie związków rakotwórczych
  • tworzy przedziały subkomórkowe, co umożliwia zachodzenie w bliskim sąsiedztwie przeciwstawnych reakcji
  • z jego błon mogą powstawać aparaty Golgiego, lizosomy i wodniczki.


b. Aparaty Golgiego = aG

 

Aparat Golgiego to struktura występująca w komórkach eukariotycznych związana z funkcjami wydzielniczymi komórki. Organella te występują w komórce w okolicy jądra komórkowego, w szczytowych partiach komórek lub są bezładnie rozrzucone w cytoplazmie.

 


Aparat Golgiego

 

 

Budowa aparatu Golgiego

 

  • ułożone w stos płaskie cysterny (od 3 do 12) zbudowane z błony biologicznej, które nie łączą się ze sobą
  • odrywające się od cystern małe pęcherzyki

 

Często łączy się z aparatem Golgiego termin diktiosom, jednak w różnych podręcznikach terminu tego używa się do opisania różnych części aparatu: jednej cysterny, całego układu cystern lub jednego pęcherzyka.

 

Funkcje aparatów Golgiego

 

  • w ich cysternach odbywają się syntezy różnych związków, np. w komórkach roślinnych są to wielocukry do budowy ściany komórkowej
  • tu odbywa się sprzęganie białek z cząsteczkami cukrów i dalsze modyfikacje tak powstałych cząsteczek oraz dalsze modyfikacje białek powstałych w ERg
  • cząsteczki o różnym pochodzeniu są pakowane w pęcherzyki odrywające się od cystern i transportowane do innych organelli lub po fuzji z błoną komórkową wydalane na zewnątrz komórki

 

Szczególnie dużo jest struktur Golgiego w komórkach, które produkują dużo substancji "na eksport", czyli wydzielają wyprodukowane przez siebie białka na zewnątrz komórki.


c. Lizosomy, sferosomy, mikrociałka

 

Lizosomy (w komórce zwierzęcej) i sferosomy (w komórce roślinnej) są to małe pęcherzyki wypełnione enzymami trawiennymi. Znajdują się tam enzymy służące do trawienia lipidów (lipazy), cukrowców (amylazy), białek (proteazy) oraz kwasów nukleinowych (nukleazy). Enzymy te otoczone są błoną biologiczną

 

Funkcje lizosomów i sferosomów

 

  • lizosomy w komórkach zwierzęcych trawią cząstki pokarmowe
  • fagocytują ciała obce, np. wirusy czy bakterie
  • biorą udział w rozkładaniu organelli komórkowych w sytuacji gdy w komórce brakuje energii, składniki, z których było zbudowane organellum posłużą jako źródło energii
  • rozkładają obumarłe składniki komórki


Po obumarciu komórki błony lizosomów pękają uwalniając enzymy trawienne do cytoplazmy. To zjawisko jest przyczyną rozpadu wielu komórek po śmierci organizmu.


Schemat działania lizosomów

 

Mikrociałka to także małe pęcherzyki zawierające wiele enzymów katalizujących różne reakcje metaboliczne. 

 

Wyróżniamy dwa typy mikrociałek:

 

  • peroksysomy

     

    • zawierają enzymy rozkładające szkodliwe produkty metabolizmu lipidów
    • w komórkach wątroby i nerek także produkty rozkładu etanolu
    • w komórkach roślinnych, towarzyszą zwykle chloroplastom i biorą udział w fotooddychaniu

       

       

  • glioksysomy

     

    • występujące tylko w komórkach roślinnych, zawierają enzymy przekształcające tłuszcze zapasowe w cukry
    • komórki zwierzęce nie posiadają glioksysomów, więc nie mogą przekształcać tłuszczy w cukry.

 

Budowa i funkcje wodniczek w komórkach roślinnych i zwierzęcych


Wodniczki (= wakuole) to pęcherzyki zbudowane z błony biologicznej, wypełnione płynem. Są organellami charakterystycznymi dla komórek eukariotycznych.

 


    • wodniczki w komórkach zwierzęcych są małe i występują w dużej liczbie

      • wodniczki pokarmowe biorące udział w pobieraniu cząstek pokarmowych i wraz z lizosomami w trawieniu ich
      • wodniczki tętniące (u pierwotniaków) usuwające nadmiar wody z komórki

    • w komórkach roślinnych jest zwykle jedna duża wodniczka

        • wypełnia ją sok komórkowy, a otoczona jest tonoplastem - błoną biologiczną
        • sok komórkowy to w 90% woda, pozostałe 10% przypada na związki mineralne i organiczne

          • wolne jony oraz sole mineralne, np. kryształy szczawianu wapnia, soli nierozpuszczalnej w wodzie
          • związki organiczne będące substancjami zapasowymi, barwnikami, produktami przemiany materii czy substancjami trującymi dla roślinożerców

                - w komórkach nasion zbóż są ziarna aleuronowe, czyli wakuole wypełnione do maksimum białkami
                - płatki kwiatów zabarwione są na niebiesko czy fioletowo antocjanami lub na żółto flawonami, są to barwniki, które występują w wodniczkach
                - w wodniczkach znajdują się alkaloidy - substancje, które są szkodliwe dla roślinożerców, a przez człowieka wykorzystywane jako leki, trucizny czy używki, np.
                  * nikotyna w liściach tytoniu
                  * kofeina w ziarnach kawy
                  * teina w liściach herbaty
                  * morfina w maku
                  * kokaina w krzewach koki
                  * digitalina w kwiatach naparstnicy
                - wodniczki komórek szałwi lub rumianku zawierają garbniki - substancje o działaniu antyseptycznym, odkażającym
                - ponieważ komórki roślinne pozbawione są właściwości usuwania produktów przemiany materii poza obręb komórki, wszystkie produkty odpadowe kierowane są do wakuoli.

Powstawanie i modyfikacje ściany komórkowej


Ściana komórkowa jest najbardziej zewnętrzną częścią komórki. Występuje w komórkach roślinnych, grzybów i bakterii. Poniższy opis dotyczyć będzie budowy ściany komórkowej u roślin.


Funkcje ściany komórkowej


  1. stanowią granicę między światem zewnętrznym a wewnętrznym komórki
  2. chronią przed infekcjami
  3. zabezpieczają przed nadmierną utratą wody
  4. stanowią ochronę mechaniczną komórki
  5. nadają kształt komórce

 



Schemat tworzenia kolejnych warstw ściany komórkowej



Budowa ściany komórkowej


  • podczas podziału, pierwszą strukturą oddzielającą dwie nowopowstałe komórki jest blaszka środkowa, budowana wspólnie przez dwie komórki z wielocukrów, głównie związków pektynowych
  • w młodych komórkach następną warstwą oddzielającą jest ściana pierwotna, budowana przez dwie komórki po obu stronach blaszki środkowej:

    • jest ona cienka, elastyczna i może rosnąć wraz z komórką
    • zbudowana jest z różnych wielocukrów o krótkich łańcuchach (pektyny i hemicelulozy) oraz z długich łańcuchów celulozy (ok. 20% suchej masy ścian) zebranych w wiązki tworzących nieregularną sieć; pomiędzy cząsteczki wielocukrów wnika woda

  • gdy komórka przestaje rosnąć budowa ścian nie ustaje - rośnie ona teraz na grubość, dzięki temu, że od strony protoplastu odkładane są na powierzchnie ściany pierwotnej nowe warstwy celulozy - tworzy się ściana wtórna

    • jest grubsza niż ściana pierwotna
    • zbudowana jest z różnych wielocukrów, w tym celulozy (60% suchej masy ściany) oraz innych związków, które mogą zmieniać właściwości ściany
    • podlega modyfikacjom, czyli pozwala przystosować komórkę do funkcji, którą dana komórka będzie pełnić:

      • modyfikacje na drodze inkrustacji, czyli wnikania różnych substancji pomiędzy wiązki celulozy:

              - mineralizacja - wnikanie związków mineralnych jak węglanu wapnia lub krzemionki co może powodować, że liście niektórych roślin są ostre i szorstkie, a więc nieatrakcyjne jako pokarm dla roślinożerców
              - lignifikacja (drewnienie) - wnikanie ligniny (drzewnika), wtedy ściana twardnieje, a zawartość w niej wody bardzo spada, staje się nieprzepuszczalna dla wody i powietrza, komórka najczęściej obumiera, ale staje się wytrzymała i odporna na urazy mechaniczne; przykładem są komórki drewna


      • modyfikacje na drodze adkrustacji, czyli powlekania ściany dodatkowymi warstwami różnych związków:

              - kutynizacja i woskowacenie - powleczenie zewnętrznej strony ściany kutyną i (lub) woskiem, substancjami pochodzenia tłuszczowego, powstaje wtedy warstwa zwana kutikulą, charakterystyczna dla komórek skórki nadziemnych części roślin lądowych; kutikula zmniejsza parowanie wody z roślin
              - suberynizacja (korkowacenie) - powleczenie wewnętrznej strony ściany suberyną, a potem jeszcze jedną warstwą celulozy; tak zmodyfikowana ściana staje się nieprzepuszczalna dla wody, pozostające skorkowaciałe ściany są doskonałą warstwą izolacyjną chroniącą roślinę przed wpływem niekorzystnych warunków środowiska lądowego - korek, tkanka okrywająca roślin.


    Schemat budowy plazmodesmy


    Chociaż każda komórka jest otoczona własną ścianą, protoplasty sąsiadujących ze sobą komórek nie są całkowicie odizolowane od siebie. W ścianach komórkowych powstają pory przez, które przenikają pasma cytoplazmy wraz z fragmentami ER - są to plazmodesmy. Dzięki temu tkanki roślinne tworzą funkcjonalne i strukturalne kompleksy współpracujących ze sobą komórek.

    Inną formą połączenia dwu leżących obok siebie komórek są jamki.