Rośliny i grzyby składają się z trzech głównych części: błony komórkowej, jądra i cytoplazmy. Bakterie różnią się od nich tym, że nie mają jądra, ale mają też błonę i cytoplazmę.
Jak zbudowana jest cytoplazma?
Jest to wewnętrzna część komórki, w której można wyróżnić hialoplazmę (ośrodek płynny), inkluzje i inkluzje.Inkluzje to nietrwałe formacje w komórce, które są głównie kroplami lub kryształami zapasowymi składniki odżywcze. Organelle są konstrukcje stałe. Tak jak w organizmie głównymi jednostkami funkcjonalnymi są narządy, tak w komórce wszystkie główne funkcje pełnią organelle.
Organelle komórkowe błonowe i niebłonowe
Te pierwsze dzielą się na jednomembranowe i dwumembranowe. Dwa ostatnie to mitochondria i chloroplasty. Komórki jednobłonowe obejmują lizosomy, kompleks Golgiego, siateczkę) i wakuole. W tym artykule porozmawiamy więcej o organellach innych niż błonowe.
Organelle komórkowe o strukturze niebłonowej
Należą do nich rybosomy, centrum komórkowe, a także cytoszkielet utworzony przez mikrotubule i mikrofilamenty. Do tej grupy zaliczają się także organelle ruchu posiadane przez organizmy jednokomórkowe, a także męskie komórki rozrodcze zwierząt. Przyjrzyjmy się po kolei organelli komórkowych niebłonowych, ich strukturze i funkcjom.
Co to są rybosomy?
Są to komórki zbudowane z rybonukleoprotein. Ich struktura składa się z dwóch części (podjednostek). Jeden z nich jest mały, drugi duży. W spokojny stan znajdują się one oddzielnie. Łączą się, gdy rybosom zaczyna funkcjonować.
Te niebłonowe organelle komórkowe są odpowiedzialne za syntezę białek. Mianowicie do procesu translacji - połączenia aminokwasów w łańcuch polipeptydowy w określonej kolejności, o której informacja jest kopiowana z DNA i zapisywana na mRNA.
Rozmiar rybosomów wynosi dwadzieścia nanometrów. Liczba tych organelli w komórce może sięgać nawet kilkudziesięciu tysięcy.
U eukariontów rybosomy znajdują się zarówno w hialoplazmie, jak i na powierzchni szorstkiej siateczki śródplazmatycznej. Występują także wewnątrz organelli dwubłonowych: mitochondriów i chloroplastów.
Centrum komórek
Organelle te składają się z centrosomu otoczonego centrosferą. Centrosom reprezentowany jest przez dwie centriole - puste wewnętrzne cylindry składające się z mikrotubul. Centrosfera składa się z mikrotubul rozciągających się promieniowo od centrum komórki. Zawiera także włókna pośrednie i mikrofibryle.
Centrum komórkowe pełni funkcje takie jak tworzenie wrzeciona podziału. Jest także ośrodkiem organizacji mikrotubul.
Dotyczący struktura chemiczna tej organelli główną substancją jest tubulina białkowa.
Organella ta znajduje się w geometrycznym środku komórki i dlatego ma taką nazwę.
Mikrofilamenty i mikrotubule
Pierwsze to włókna aktyny białkowej. Ich średnica wynosi 6 nanometrów.
Średnica mikrotubul wynosi 24 nanometrów. Ich ściany zbudowane są z tubuliny białkowej.
Te niebłonowe organelle komórkowe tworzą cytoszkielet, który pomaga utrzymać stały kształt.
Inną funkcją mikrotubul jest transport, wzdłuż których mogą przemieszczać się organelle i substancje w komórce.
Organoidy lokomocyjne
Występują w dwóch rodzajach: rzęski i wici.
Pierwsze to organizmy jednokomórkowe, takie jak orzęski pantofelka.
Chlamydomonas mają wici, a także plemniki zwierzęce.
Organelle lokomocyjne składają się z białek kurczliwych.
Wniosek
Podsumowując, podajemy uogólnione informacje.
| Organoid | Lokalizacja w klatce | Struktura | Funkcje |
| Rybosomy | Unoszą się swobodnie w hialoplazmie i znajdują się również po zewnętrznej stronie ścian szorstkiej siateczki śródplazmatycznej | Składa się z małych i dużych części. Skład chemiczny - rybonukleoproteiny. | Synteza białek |
| Centrum komórek | Środek geometryczny komórki | Dwie centriole (cylindry mikrotubul) i centrosfera - promieniowo rozciągające się mikrotubule. | Tworzenie wrzeciona, organizacja mikrotubul |
| Mikrofilamenty | W cytoplazmie komórki | Cienkie włókna wykonane z kurczliwego białka aktyny | Tworzenie wsparcia, czasem zapewnianie ruchu (na przykład u ameby) |
| Mikrotubule | W cytoplazmie | Puste rurki tubulinowe | Tworzenie podpory, transport elementów komórkowych |
| Rzęski i wici | Z zewnątrz błony plazmatycznej | Składa się z białek | Ruch organizmu jednokomórkowego w przestrzeni |
Przyjrzeliśmy się więc wszystkim organelli niebłonowych roślin, zwierząt, grzybów i bakterii, ich strukturze i funkcjom.
Organelle to struktury stale obecne w cytoplazmie i wyspecjalizowane do pełnienia określonych funkcji. W oparciu o zasadę organizacji rozróżnia się organelle komórkowe błonowe i niebłonowe.
Organelle błonowe komórki
1. Siateczka endoplazmatyczna(EPS) - układ wewnętrznych błon cytoplazmy, tworzący duże wnęki - cysterny i liczne kanaliki; trwa pozycja centralna w komórce, wokół jądra. EPS stanowi do 50% objętości cytoplazmy. Kanały ER łączą wszystkie organelle cytoplazmatyczne i otwierają się do przestrzeni okołojądrowej otoczki jądrowej. Zatem ER jest wewnątrzkomórkowym układem krążenia. Istnieją dwa rodzaje błon retikulum endoplazmatycznego - gładkie i szorstkie (ziarniste). Należy jednak zrozumieć, że są one częścią jednej ciągłej siateczki śródplazmatycznej. Rybosomy znajdują się na błonach ziarnistych, gdzie zachodzi synteza białek. Układy enzymatyczne biorące udział w syntezie tłuszczów i węglowodanów są uporządkowane na gładkich błonach.
2. Aparat Golgiego to układ cystern, kanalików i pęcherzyków utworzonych przez gładkie membrany. Struktura ta zlokalizowana jest na obwodzie komórki w stosunku do EPS. Na błonach aparatu Golgiego znajdują się układy enzymatyczne biorące udział w tworzeniu bardziej złożonych związki organiczne z białek, tłuszczów i węglowodanów syntetyzowanych w EPS. Następuje tu montaż błon i tworzenie lizosomów. Błony aparatu Golgiego zapewniają gromadzenie, koncentrację i pakowanie wydzielin uwalnianych z komórki.
3. Lizosomy to organelle błonowe zawierające do 40 enzymów proteolitycznych zdolnych do rozkładania cząsteczek organicznych. Lizosomy biorą udział w procesach wewnątrzkomórkowego trawienia i apoptozy (programowanej śmierci komórki).
4. Mitochondria to stacje energetyczne komórki. Organelle z podwójną błoną z gładką błoną zewnętrzną i wewnętrzną tworzące cristae - grzbiety. Na wewnętrznej powierzchni błony wewnętrznej układy enzymatyczne biorące udział w syntezie ATP są uporządkowane. Mitochondria zawierają kolistą cząsteczkę DNA o strukturze podobnej do chromosomu prokariotów. Istnieje wiele małych rybosomów, na których zachodzi synteza białek, częściowo niezależna od jądra. Jednak geny zamknięte w kolistej cząsteczce DNA nie są wystarczające do zapewnienia wszystkich aspektów życia mitochondriów, są to półautonomiczne struktury cytoplazmy. Wzrost ich liczby następuje w wyniku podziału, który poprzedza podwojenie kolistej cząsteczki DNA.
5. Plastydy to organelle charakterystyczne dla komórek roślinnych. Istnieją leukoplasty - bezbarwne plastydy, chromoplasty, które mają czerwono-pomarańczowy kolor i chloroplasty. - zielone plastydy. Wszystkie mają jeden plan strukturalny i są utworzone przez dwie membrany: zewnętrzną (gładką) i wewnętrzną, tworząc przegrody - tylakoidy zrębowe. Na tylakoidach zrębu znajdują się grana, składające się ze spłaszczonych pęcherzyków błonowych - tylakoidów grana, ułożonych jeden na drugim jak kolumny monet. Tylakoidy grany zawierają chlorofil. Zachodzi tu jasna faza fotosyntezy – w granie, natomiast ciemna faza reakcji – w zrębie. Plastydy zawierają cząsteczkę DNA w kształcie pierścienia, podobną budową do chromosomu prokariotów oraz wiele małych rybosomów, na których zachodzi synteza białek, częściowo niezależna od jądra. Plastydy mogą zmieniać się z jednego typu na drugi (chloroplasty na chromoplasty i leukoplasty); są to półautonomiczne organelle komórki. Wzrost liczby plastydów następuje w wyniku ich podziału na dwie części i pączkowania, które poprzedza reduplikacja kolistej cząsteczki DNA.
Organelle komórkowe niebłonowe
1. Rybosomy to okrągłe formacje dwóch podjednostek, składające się z 50% RNA i 50% białek. Podjednostki powstają w jądrze, jąderku i cytoplazmie w obecności jonów Ca 2+ łączą się w integralne struktury. W cytoplazmie rybosomy znajdują się na błonach retikulum endoplazmatycznego (ziarnisty ER) lub swobodnie. W centrum aktywnym rybosomów zachodzi proces translacji (selekcja antykodonów tRNA na kodony mRNA). Rybosomy, przemieszczając się wzdłuż cząsteczki mRNA od jednego końca do drugiego, sekwencyjnie udostępniają kodony mRNA do kontaktu z antykodonami tRNA.
2. Centriole (centrum komórki) to ciała cylindryczne, których ściana składa się z 9 triad mikrotubul białkowych. W centrum komórkowe Centriole są względem siebie ustawione pod kątem prostym. Są zdolne do samoreprodukcji zgodnie z zasadą samoorganizacji. Samoorganizacja to tworzenie struktur podobnych do istniejących za pomocą enzymów. Centriole biorą udział w tworzeniu włókien wrzecionowych. Zapewniają proces segregacji chromosomów podczas podziału komórki.
3. Wici i rzęski są organellami ruchu; mają jeden plan struktury - zewnętrzna część wici jest skierowana w stronę twarzy środowisko i jest pokryty częścią błony cytoplazmatycznej. Mają charakter cylindra: jego ściana składa się z 9 par mikrotubul białkowych, a pośrodku znajdują się dwie osiowe mikrotubule. U podstawy wici, znajdującej się w ektoplazmie - cytoplazmie leżącej bezpośrednio pod błoną komórkową, do każdej pary mikrotubul dodaje się kolejną krótką mikrotubulę. W rezultacie powstaje ciało podstawowe, składające się z dziewięciu triad mikrotubul.
4. Cytoszkielet jest reprezentowany przez układ włókien białkowych i mikrotubul. Zapewnia utrzymanie i zmianę kształtu ciała komórki oraz tworzenie pseudopodiów. Odpowiedzialny za ruch ameboidów, tworzy wewnętrzne ramy komórki, zapewnia ruch struktury komórkowe przez cytoplazmę.
2.3. Przyjrzyjmy się bliżej działaniu białka nośnikowego, które zapewnia bierny transport substancji przez błonę komórkową. Proces, w którym białka nośnikowe wiążą i transportują rozpuszczone cząsteczki, przypomina reakcję enzymatyczną. Wszystkie typy białek nośnikowych zawierają miejsca wiązania transportowanej cząsteczki. Gdy białko jest nasycone, szybkość transportu jest maksymalna. Wiązanie może być blokowane albo przez inhibitory konkurencyjne (konkurujące o to samo miejsce wiązania), albo przez inhibitory niekonkurencyjne, które wiążą się gdzie indziej i wpływają na strukturę transportera. Mechanizm molekularny białek transportowych nie jest jeszcze poznany. Zakłada się, że transportują cząsteczki ulegając odwracalnym zmianom konformacyjnym, które pozwalają na naprzemienne lokalizowanie ich miejsc wiązania po jednej lub drugiej stronie membrany. Ten diagram przedstawia model pokazujący, jak zmiany konformacyjne w białku mogą umożliwić ułatwioną dyfuzję substancji rozpuszczonej. Białko transporterowe może występować w dwóch stanach konformacyjnych: „ping” i „pong”. Przejście pomiędzy nimi jest losowe i całkowicie odwracalne. Jednakże prawdopodobieństwo związania się cząsteczki transportowanej substancji z białkiem jest znacznie większe w stanie „ping”. Dlatego do komórki zostanie przeniesionych znacznie więcej cząsteczek niż tych, które ją opuszczają. Substancja jest transportowana zgodnie z gradientem elektrochemicznym.
Niektóre białka transportowe po prostu przenoszą część substancji rozpuszczonej z jednej strony membrany na drugą. Transfer ten nazywa się uniport. Inne białka to systemy transportowe. Ustalają następujące zasady:
a) przeniesienie jednej substancji polega na jednoczesnym (sekwencyjnym) przeniesieniu innej substancji w tym samym kierunku (symport).
b) przeniesienie jednej substancji polega na jednoczesnym (sekwencyjnym) przeniesieniu innej substancji w kierunku przeciwnym (antyport).
Na przykład większość komórek zwierzęcych absorbuje glukozę z płynu zewnątrzkomórkowego, gdzie jej stężenie jest wysokie, poprzez transport bierny realizowany przez białko pełniące rolę uniportera. Jednocześnie komórki jelitowe i nerkowe pobierają go z przestrzeni światła jelita oraz z kanalików nerkowych, gdzie jego stężenie jest bardzo niskie, dzięki symportowi glukozy i jonów Na.
Rodzajem dyfuzji ułatwionej jest transport za pomocą nieruchomych cząsteczek nośnika, utrwalonych w określony sposób przez błonę. W tym przypadku cząsteczka transportowanej substancji jest przenoszona z jednej cząsteczki nośnika na drugą, niczym w sztafecie.
Przykładem białka nośnikowego jest walinomycyna, transporter jonów potasu. Cząsteczka walinomycyny ma kształt mankietu, wyłożonego grupami polarnymi od wewnątrz i niepolarnymi na zewnątrz.
Ze względu na specyfikę swojej struktury chemicznej walinomycyna może tworzyć kompleks z jonami potasu, które dostają się do wnętrza cząsteczki - mankietu, a z drugiej strony walinomycyna jest rozpuszczalna w fazie lipidowej błony, ponieważ na zewnątrz jego cząsteczki jest niepolarna. Cząsteczki walinomycyny znajdujące się na powierzchni błony mogą wychwytywać jony potasu z otaczającego roztworu. Gdy cząsteczki dyfundują przez membranę, przenoszą potas przez membranę, a niektóre z nich uwalniają jony do roztworu po drugiej stronie membrany. W ten sposób walinomycyna przenosi jony potasu przez błonę.
Różnice między dyfuzją ułatwioną a dyfuzją prostą:
1) transfer substancji przy udziale nośnika następuje znacznie szybciej;
2) dyfuzja ułatwiona ma właściwość nasycenia: wraz ze wzrostem stężenia po jednej stronie membrany gęstość strumienia substancji wzrasta tylko do pewnej granicy, gdy wszystkie cząsteczki nośnika są już zajęte;
3) przy ułatwionej dyfuzji obserwuje się konkurencję pomiędzy transportowanymi substancjami w przypadku, gdy przewoźnik przewozi różne substancje; Co więcej, niektóre substancje są lepiej tolerowane niż inne, a dodatek niektórych substancji komplikuje transport innych; Zatem wśród cukrów glukoza jest lepiej tolerowana niż fruktoza, fruktoza jest lepsza niż ksyloza, a ksyloza jest lepsza niż arabinoza itp. itp.;
4) istnieją substancje blokujące dyfuzję ułatwioną - tworzą silny kompleks z cząsteczkami nośnika, np. florycyna hamuje transport cukrów przez błonę biologiczną.
2.4. Filtracja to ruch roztworu przez pory membrany pod wpływem gradientu ciśnienia. Ona gra ważna rola w procesach przenikania wody przez ściany naczyń krwionośnych.
Zbadaliśmy więc główne rodzaje pasywnego transportu cząsteczek przez błony biologiczne.
2.5. Często konieczne jest zapewnienie transportu cząsteczek przez membranę wbrew ich gradientowi elektrochemicznemu. Proces ten nazywa się transportem aktywnym i jest realizowany przez białka nośnikowe, których działanie wymaga energii. Łącząc białko nośnikowe ze źródłem energii, można uzyskać mechanizm zapewniający aktywny transport substancji przez błonę. Jednym z głównych źródeł energii w komórce jest hydroliza ATP do ADP i fosforanu. Na tym zjawisku opiera się mechanizm pompy (Na + K), który jest ważny dla życia komórki. Służy wspaniale
przykład aktywnego transportu jonów. Stężenie K wewnątrz komórki jest 10-20 razy wyższe niż na zewnątrz. W przypadku Na obraz jest odwrotny. Tę różnicę stężeń zapewnia działanie pompy (Na + K), która aktywnie pompuje Na z ogniwa i K do ogniwa. Wiadomo, że praca pompy (Na+K) pochłania niemal jedną trzecią całkowitej energii niezbędnej do życia ogniwa. Powyższą różnicę stężeń utrzymuje się w następujących celach:
1) Regulacja objętości komórek na skutek efektów osmotycznych.
2) Transport wtórny substancji (omówimy poniżej).
Eksperymentalnie stwierdzono, że:
a) Transport jonów Na i K jest ściśle powiązany z hydrolizą ATP i bez niej nie może zachodzić.
b) Na i ATP muszą znajdować się wewnątrz komórki, a K na zewnątrz.
c) Substancja ouabaina hamuje ATPazę tylko na zewnątrz komórki, gdzie konkuruje o miejsce wiązania z K. (Na + K)-ATPaza aktywnie transportuje Na na zewnątrz i K do wnętrza komórki. Podczas hydrolizy jednej cząsteczki ATP z komórki wypompowuje się trzy jony Na i dostają się do niej dwa jony K.
1) Na wiąże się z białkiem.
2) Fosforylacja ATPazy indukuje zmiany konformacyjne w białku, w wyniku czego:
3) Na jest przenoszony na zewnątrz membrany i uwalniany.
4) Wiązanie K na powierzchni zewnętrznej.
5) Defosforylacja.
6) Uwolnienie K i powrót białka do stanu pierwotnego.
Najprawdopodobniej pompa (Na + K) ma trzy miejsca wiązania Na i dwa miejsca wiązania K. Można zmusić pompę (Na + K), aby działała w przeciwnym kierunku i syntetyzowała ATP. Jeśli zwiększy się stężenie jonów po odpowiednich stronach membrany, przejdą one przez nią zgodnie ze swoimi gradientami elektrochemicznymi, a ATP zostanie zsyntetyzowany z ortofosforanu i ADP przez (Na + K)-ATPazę.
2.6. Gdyby komórka nie posiadała układów regulujących ciśnienie osmotyczne, wówczas stężenie substancji rozpuszczonych w niej byłoby większe niż ich stężenia zewnętrzne. Wtedy stężenie wody w komórce byłoby mniejsze niż jej stężenie na zewnątrz. W efekcie doszłoby do stałego napływu wody do ogniwa i jego pęknięcia. Na szczęście komórki zwierzęce i bakterie kontrolują ciśnienie osmotyczne w swoich komórkach, aktywnie wypompowując jony nieorganiczne, takie jak Na. Dlatego ich całkowite stężenie wewnątrz komórki jest niższe niż na zewnątrz. Komórki roślinne mają sztywne ściany, które chronią je przed pęcznieniem. Wiele pierwotniaków unika przedostawania się wody do komórki za pomocą specjalnych mechanizmów, które regularnie wyrzucają napływającą wodę.
2.7. Innym ważnym rodzajem transportu aktywnego jest transport aktywny wykorzystujący gradienty jonów. Ten rodzaj przenikania przez błonę przeprowadzają niektóre białka transportowe, które działają na zasadzie symportu lub antyportu z niektórymi jonami, których gradient elektrochemiczny jest dość wysoki. W komórkach zwierzęcych transportowanym jonem jest zwykle Na. Jego gradient elektrochemiczny zapewnia energię do aktywnego transportu innych cząsteczek. Rozważmy na przykład działanie pompy pompującej glukozę. Pompa losowo oscyluje pomiędzy stanami ping i pong. Na wiąże się z białkiem w obu jego stanach i jednocześnie zwiększa jego powinowactwo do glukozy. Na zewnątrz komórki dodatek Na, a co za tym idzie glukozy, następuje częściej niż wewnątrz. Dlatego glukoza jest pompowana do komórki. Zatem wraz z pasywnym transportem jonów Na następuje symport glukozy. Ściśle mówiąc, energia niezbędna do działania tego mechanizmu gromadzi się podczas pracy
Pompa (Na + K) w postaci potencjału elektrochemicznego jonów Na. U bakterii i roślin większość aktywnych systemów transportu tego typu wykorzystuje jako transportowany jon H. Przykładowo o transporcie większości cukrów i aminokwasów do komórek bakteryjnych decyduje gradient H.
Organoidy- stałe, koniecznie obecne elementy komórki, które pełnią określone funkcje.
Siateczka śródplazmatyczna (ER)- organelle jednobłonowe. Jest to system membran tworzących „cysterny” i kanały, połączonych ze sobą i wyznaczających jedną przestrzeń wewnętrzną – wnęki EPS. Błony są połączone z jednej strony z cytoplazmą. błona plazmatyczna, z drugiej strony, z zewnętrzną błoną jądrową. Wyróżnia się dwa rodzaje EPS: 1) szorstki (ziarnisty), zawierający na swojej powierzchni rybosomy oraz 2) gładki (agranularny), którego błony nie zawierają rybosomów.
Funkcje: 1) transport substancji z jednej części komórki do drugiej,
2) podział cytoplazmy komórkowej na („przedziały”,
3) synteza węglowodanów i lipidów (gładki EPS),
4) synteza białek (szorstki EPS),
Aparat Golgiego, jest organellą jednobłonową. Składa się ze stosów spłaszczonych „cystern” o poszerzonych krawędziach. Związany z nimi jest układ małych pęcherzyków jednobłonowych.
Funkcje aparatu Golgiego: 1) akumulacja białek, lipidów, węglowodanów, 2) „pakowanie” białek, lipidów, węglowodanów w pęcherzyki błonowe, 4) synteza węglowodanów i lipidów, 6) miejsce powstawania lizosomów.
Lizosomy- organelle jednobłonowe. Są to małe pęcherzyki (o średnicy od 0,2 do 0,8 mikrona) zawierające zestaw enzymów hydrolitycznych. Enzymy syntetyzowane są na szorstkim ER i przemieszczają się do aparatu Golgiego, gdzie ulegają modyfikacji i pakowaniu w pęcherzyki błonowe, które po oddzieleniu od aparatu Golgiego same stają się lizosomami. Lizosom może zawierać od 20 do 60 różne rodzaje Enzymy hydrolizy
Funkcje lizosomów: 1) trawienie wewnątrzkomórkowe materia organiczna, 2) niszczenie zbędnych struktur komórkowych i niekomórkowych,
3) udział w procesach reorganizacji komórek.
Wakuole- organelle jednomembranowe są wypełnione „pojemnikami”. roztwory wodne organiczne i substancje nieorganiczne.. Młode komórki roślinne zawierają wiele małych wakuoli, które następnie w miarę wzrostu i różnicowania się komórek łączą się ze sobą i tworzą jedną dużą centralna wakuola. Centralna wakuola może zajmować do 95% objętości dojrzała komórka, jądro i organelle są wypychane w kierunku błony komórkowej. Ciecz wypełniająca wakuolę roślinną nazywa się sok komórkowy.
Zwierzęta jednokomórkowe mają również kurczliwe wakuole, które pełnią funkcję osmoregulacji i wydalania.
Funkcje wakuoli: 1) akumulacja i magazynowanie wody,
2) rozporządzenie metabolizm wody i soli,
3) utrzymanie ciśnienia turgorowego,
4) akumulacja metabolitów rozpuszczalnych w wodzie, rezerwowych składników odżywczych,
5) zobacz funkcje lizosomów.
Mitochondria
Struktura mitochondriów:
1 - membrana zewnętrzna;
2 - membrana wewnętrzna; 3 - matryca; 4 - kryształ; 5 - układ wieloenzymatyczny; 6 - kolisty DNA.
Kształt, wielkość i liczba mitochondriów są bardzo zróżnicowane. Mitochondria mogą mieć kształt pręta, okrągły, spiralny, miseczkowy lub rozgałęziony. Długość mitochondriów waha się od 1,5 do 10 µm, średnica – od 0,25 do 1,00 µm. Liczba mitochondriów w komórce może sięgać kilku tysięcy i zależy od aktywności metabolicznej komórki.
Mitochondrium jest ograniczone dwiema błonami. Zewnętrzna błona mitochondriów jest gładka, wewnętrzna tworzy liczne fałdy - święta. Cristae zwiększają powierzchnię błony wewnętrznej, na której zlokalizowane są układy wieloenzymatyczne (5) biorące udział w syntezie cząsteczek ATP. Wewnętrzną przestrzeń mitochondriów wypełnia matrix (3). Macierz zawiera kolisty DNA (6), specyficzny mRNA i rybosomy.
Funkcje mitochondriów: 1) synteza ATP, 2) rozkład tlenowy substancji organicznych.
Plastydy
Struktura plastydu: 1 - membrana zewnętrzna; 2 - membrana wewnętrzna; 3 - zręb; 4 - tylakoid; 5 - ziarno; 6 - lamele; 7 - ziarna skrobi; 8 - krople lipidowe.
Plastydy są charakterystyczne tylko dla komórek roślinnych. Wyróżnić trzy główne typy plastydów:
leukoplasty – bezbarwne plastydy występujące w komórkach bezbarwnych części roślin,
chromoplasty – kolorowe plastydy, zwykle żółte, czerwone i pomarańczowe,
chloroplasty to zielone plastydy.
Chloroplasty. W komórkach roślin wyższych chloroplasty mają kształt dwuwypukłej soczewki. Długość chloroplastów waha się od 5 do 10 µm, średnica – od 2 do 4 µm. Chloroplasty są ograniczone dwiema błonami. Zewnętrzna membrana jest gładka, wewnętrzna ma złożoną, złożoną strukturę. Nazywa się najmniejszy fałd tylakoid.. Nazywa się grupę tylakoidów ułożonych jak stos monet aspekt .
Wewnętrzna przestrzeń chloroplastów jest wypełniona zrąb. Zrąb zawiera okrągłe „nagie” DNA, rybosomy
Funkcja chloroplastów: fotosynteza.
Leukoplasty. Kształt jest różny (kulisty, okrągły, miseczkowy itp.). Leukoplasty są ograniczone dwiema błonami. Błona zewnętrzna jest gładka, wewnętrzna tworzy kilka tylakoidów. Zrąb zawiera koliste „nagie” DNA i rybosomy. Nie ma pigmentów. Komórki podziemnych narządów rośliny (korzenie, bulwy, kłącza itp.) mają szczególnie dużo leukoplastów.
Funkcja leukoplasty: synteza, akumulacja i magazynowanie rezerwowych składników odżywczych.
Chromoplasty. Ograniczone dwiema membranami. Błona zewnętrzna jest gładka, błona wewnętrzna jest gładka lub tworzy pojedyncze tylakoidy. Zrąb zawiera koliste DNA i pigmenty, które nadają chromoplastym kolor żółty, czerwony lub pomarańczowy. Chromoplasty są uważane za końcowy etap rozwoju plastydów.
Funkcja chromoplasty: barwi kwiaty i owoce, przyciągając w ten sposób zapylacze i rozsiewacze nasion.
Budowa i funkcje jądra
Zazwyczaj komórka eukariotyczna ją posiada rdzeń, ale istnieją komórki dwujądrowe (rzęski) i wielojądrowe (opalinowe). Niektóre wysoce wyspecjalizowane komórki tracą jądro po raz drugi (erytrocyty ssaków, rurki sitowe okrytozalążkowych).
Kształt jądra jest kulisty, elipsoidalny, w kształcie fasoli itp. Średnica jądra wynosi zwykle od 3 do 10 mikronów.
Struktura rdzenia:
1 - membrana zewnętrzna; 2 - membrana wewnętrzna; 3 - pory; 4 - jąderko; 5 - heterochromatyna; 6 - euchromatyna.
Jądro jest oddzielone od cytoplazmy dwiema błonami (każda z nich ma typowa struktura). Pomiędzy membranami znajduje się wąska szczelina wypełniona półpłynną substancją. W niektórych miejscach błony łączą się ze sobą, tworząc pory, przez które następuje wymiana substancji między jądrem a cytoplazmą. Zewnętrzna błona jądrowa od strony zwróconej do cytoplazmy jest pokryta rybosomami, co nadaje jej szorstkość, wewnętrzna błona jest gładka.
Funkcje jądra: 1) przechowywanie informacji dziedzicznej i przekazywanie jej komórkom potomnym podczas podziału, 2) regulacja aktywności komórki poprzez regulację syntezy różnych białek, 3) miejsce powstawania podjednostek rybosomalnych
Powiązana informacja.
Organelle (od greckiego organon – narzędzie, narząd i idos – typ, podobieństwo) to supramolekularne struktury cytoplazmy, które pełnią określone funkcje, bez których normalna aktywność komórki nie jest możliwa. Ze względu na budowę organelle dzielą się na niebłonowe (nie zawierające składników błonowych) i błonowe (posiadające błony). Organelle błonowe (retikulum endoplazmatyczne, kompleks Golgiego, lizosomy, peroksysomy, mitochondria i plastydy) są charakterystyczne tylko dla komórek eukariotycznych. Organelle niebłonowe obejmują centrum komórkowe komórek eukariotycznych i rybosomy, które są obecne w cytoplazmie zarówno komórek eukariotycznych, jak i prokariotycznych. Zatem jedyną organellą uniwersalną dla wszystkich typów komórek są rybosomy.
Organelle błonowe
Głównym składnikiem organelli błonowych jest błona. Błony biologiczne zbudowane są wg ogólna zasada, Ale skład chemiczny błony różnych organelli są różne. Wszystko błony komórkowe- są to cienkie filmy (o grubości 7–10 nm), których podstawą jest podwójna warstwa lipidów (dwuwarstwa), ułożona w taki sposób, że naładowane hydrofilowe części cząsteczek stykają się z ośrodkiem, a reszty hydrofobowe Kwasy tłuszczowe każdej monowarstwy kierowane są do membrany i stykają się ze sobą. Cząsteczki białek (integralne białka błonowe) są wbudowane w dwuwarstwę lipidową w taki sposób, że hydrofobowe części cząsteczki białka stykają się z resztami kwasów tłuszczowych cząsteczek lipidów, a części hydrofilowe są wystawione na działanie środowiska. Ponadto część rozpuszczalna (białka niebłonowe) łączy się z błoną głównie na skutek oddziaływań jonowych (białka błony obwodowej). Fragmenty węglowodanów są również przyłączone do wielu białek i lipidów w błonach. Zatem błony biologiczne są filmami lipidowymi, w których osadzone są integralne białka.
Jedną z głównych funkcji błon jest tworzenie granicy między komórką a środowiskiem i różnymi jej przedziałami. Dwuwarstwa lipidowa jest przepuszczalna głównie dla związków i gazów rozpuszczalnych w tłuszczach, substancje hydrofilowe transportowane są przez błony za pomocą specjalnych mechanizmów: substancje niskocząsteczkowe z wykorzystaniem różnych nośników (kanały, pompy itp.), a substancje wysokocząsteczkowe z wykorzystaniem procesów egzo. - i endocytoza.
Podczas endocytozy określone substancje są absorbowane na powierzchni błony (w wyniku interakcji z białkami błonowymi). W tym momencie powstaje wgłobienie błony do cytoplazmy. Następnie fiolkę zawierającą przeniesiony związek oddziela się od membrany. Zatem endocytoza polega na przeniesieniu związków wielkocząsteczkowych do komórki otoczenie zewnętrzne, otoczony fragmentem błony. Proces odwrotny, czyli egzocytoza, polega na przeniesieniu substancji z komórki na zewnątrz. Zachodzi poprzez fuzję z błoną plazmatyczną pęcherzyka wypełnionego transportowanymi związkami wielkocząsteczkowymi. Błona pęcherzyka łączy się z błoną plazmatyczną i jego zawartość wylewa się.
Kanały, pompy i inne transportery to cząsteczki integralnych białek błonowych, które zazwyczaj tworzą pory w membranie.
Oprócz funkcji oddzielania przestrzeni i zapewniania selektywnej przepuszczalności, membrany mają zdolność wykrywania sygnałów. Funkcję tę pełnią białka receptorowe, które wiążą cząsteczki sygnalizacyjne. Poszczególne białka błonowe to enzymy przeprowadzające określone reakcje chemiczne.
Organelle jednobłonowe
1. Siateczka śródplazmatyczna (ER)
EPS to jednobłonowa organella składająca się z połączonych ze sobą wnęk i kanalików. Siateczka endoplazmatyczna jest strukturalnie połączona z jądrem: od zewnętrznej błony jądra rozciąga się membrana, tworząc ściany retikulum endoplazmatycznego. Istnieją 2 rodzaje EPS: szorstki (ziarnisty) i gładki (agranularny). Obydwa typy EPS są obecne w każdej komórce.
Na błonach szorstkiego ER znajdują się liczne małe granulki - rybosomy, specjalne organelle, za pomocą których syntetyzuje się białka. Nietrudno więc domyślić się, że na powierzchni szorstkiego EPS syntetyzowane są białka, które wnikają do wnętrza szorstkiego EPS i mogą przedostawać się przez jego wnęki w dowolne miejsce komórki.
Błony gładkiego ER są pozbawione rybosomów, ale w jego błony wbudowane są enzymy przeprowadzające syntezę węglowodanów i lipidów. Po syntezie węglowodany i lipidy mogą również przemieszczać się wzdłuż błon EPS w dowolne miejsce komórki.Stopień rozwoju typu EPS zależy od specjalizacji komórki. Przykładowo w komórkach syntetyzujących hormony białkowe lepiej rozwinięty będzie ziarnisty EPS, a w komórkach syntetyzujących substancje tłuszczopodobne lepiej rozwinięty będzie granulowany EPS.
Funkcje EPS:
1. Synteza substancji. Białka są syntetyzowane na szorstkim ER, a lipidy i węglowodany na gładkim ER.
2. Funkcja transportowa. Przez wnęki ER syntetyzowane substancje przemieszczają się w dowolne miejsce w komórce.
2. Kompleks Golgiego
Kompleks Golgiego (dyktyosom) to stos płaskich worków błonowych zwanych cisternae. Zbiorniki są od siebie całkowicie odizolowane i nie są ze sobą połączone. Wzdłuż krawędzi zbiorników odchodzą liczne rurki i pęcherzyki. Co jakiś czas z EPS oddzielają się wakuole (pęcherzyki) zawierające syntetyzowane substancje, które przemieszczają się do kompleksu Golgiego i łączą się z nim. Substancje syntetyzowane w ER stają się bardziej złożone i kumulują się w kompleksie Golgiego.
Funkcje kompleksu Golgiego
1. W zbiornikach kompleksu Golgiego następuje dalsza przemiana chemiczna i komplikacje substancji dostających się do niego z EPS. Powstają na przykład substancje niezbędne do odnowienia błony komórkowej (glikoproteiny, glikolipidy) i polisacharydy.
2. W kompleksie Golgiego substancje gromadzą się i są tymczasowo „magazynowane”
3. Powstałe substancje są „pakowane” w pęcherzyki (wakuole) i w tej formie przemieszczają się po komórce.
4. W kompleksie Golgiego powstają lizosomy (kuliste organelle z enzymami trawiennymi).
3. Lizosomy („liza” – rozpad, rozpuszczenie)
Lizosomy to małe kuliste organelle, których ściany utworzone są przez pojedynczą błonę; zawierają enzymy lityczne (rozkładające). Po pierwsze, lizosomy odłączone od kompleksu Golgiego zawierają nieaktywne enzymy. W pewnych warunkach ich enzymy ulegają aktywacji. Kiedy lizosom łączy się z wakuolą fagocytotyczną lub pinocytotyczną, powstaje wakuola trawienna, w której zachodzi wewnątrzkomórkowe trawienie różnych substancji.
Funkcje lizosomów:
1. Rozkładają substancje wchłonięte w wyniku fagocytozy i pinocytozy. Biopolimery rozkładają się na monomery, które przedostają się do komórki i są wykorzystywane na jej potrzeby. Można je na przykład wykorzystać do syntezy nowych substancji organicznych lub poddać dalszemu rozkładowi w celu wytworzenia energii.
2. Zniszcz stare, uszkodzone i zbędne organelle. Rozpad organelli może również nastąpić podczas głodu komórek.
3. Przeprowadzić autolizę (rozszczepienie) komórki (resorpcja ogona u kijanek, upłynnienie tkanek w obszarze zapalenia, zniszczenie komórek chrząstki w procesie powstawania tkanka kostna itd.).
4. Wakuole
Wakuole to kuliste organelle jednobłonowe będące zbiornikami wody i substancji w niej rozpuszczonych. Do wakuoli zalicza się: wakuole fagocytotyczne i pinocytotyczne, wakuole trawienne, pęcherzyki oddzielone od ER i kompleks Golgiego. Wakuole komórka zwierzęca- małe, liczne, ale ich objętość nie przekracza 5% całkowitej objętości komórki. Ich główną funkcją jest transport substancji w całej komórce i interakcja między organellami.
W komórce roślinnej wakuole stanowią do 90% objętości. W dojrzałym komórka roślinna Jest tylko jedna wakuola i zajmuje ona centralne położenie. Błoną wakuoli komórki roślinnej jest tonoplast, a jej zawartością jest sok komórkowy. Funkcje wakuoli w komórce roślinnej: utrzymywanie napięcia błony komórkowej, gromadzenie różnych substancji, w tym odpadów komórkowych. Wakuole dostarczają wodę do procesów fotosyntezy.
Sok komórkowy może zawierać:
Substancje rezerwowe, które może wykorzystać sama komórka (kwasy organiczne, aminokwasy, cukry, białka).
- substancje usuwane z metabolizmu komórkowego i gromadzące się w wakuoli (fenole, garbniki, alkaloidy itp.)
- fitohormony, fitoncydy,
- pigmenty (substancje barwiące), które nadają sokowi komórkowemu kolor fioletowy, czerwony, niebieski, fioletowy, a czasami żółty lub kremowy. To pigmenty soku komórkowego barwią płatki kwiatów, owoce i korzenie.
Układ rurkowo-wakuolowy komórki (system transportu i syntezy substancji)
ER, kompleks Golgiego, lizosomy i wakuole tworzą pojedynczy układ rurkowo-wakuolowy komórki. Wszystkie jego pierwiastki mają podobny skład chemiczny membran, więc możliwe jest ich oddziaływanie. Wszystkie elementy FAC pochodzą z EPS. Wakuole wchodzące do kompleksu Golgiego są odłączane od EPS, a pęcherzyki łączące się z błoną komórkową, lizosomy, są odłączane od kompleksu Golgiego.
Wartość FAC:
1. Membrany KBC dzielą zawartość komórki na osobne przedziały (przedziały), w których zachodzą określone procesy. Dzięki temu w komórce mogą zachodzić jednocześnie różne procesy, czasem wręcz przeciwne.
2. W wyniku działania CBC błona komórkowa ulega ciągłej odnowie.
Organelle z podwójną błoną
Organelle z podwójną membraną to pusta struktura, której ściany są utworzone przez podwójną membranę. Istnieją 2 rodzaje organelli dwubłonowych: mitochondria i plastydy. Mitochondria są charakterystyczne dla wszystkich komórek eukariotycznych, plastydy występują tylko w komórkach roślinnych. Mitochondria i plastydy są składnikami systemu energetycznego komórki, w wyniku ich funkcjonowania następuje synteza ATP.
Mitochondrium to dwubłonowa, półautonomiczna organella, która syntetyzuje ATP.
Kształt mitochondriów jest zróżnicowany, mogą one mieć kształt pręcika, nitkowaty lub kulisty. Ściany mitochondriów zbudowane są z dwóch błon: zewnętrznej i wewnętrznej. Błona zewnętrzna jest gładka, a wewnętrzna tworzy liczne fałdy – cristae. Błona wewnętrzna zawiera liczne kompleksy enzymatyczne, które przeprowadzają syntezę ATP.
Komórki roślinne mają specjalne organelle dwubłonowe - plastydy. Istnieją 3 rodzaje plastydów: chloroplasty, chromoplasty, leukoplasty.
Chloroplasty mają otoczkę złożoną z 2 membran. Powłoka zewnętrzna gładka, a wewnętrzna tworzy liczne pęcherzyki (tylakoidy). Stos tylakoidów to grana. Granulki są ułożone naprzemiennie dla lepszej penetracji światło słoneczne. Błony tylakoidów zawierają cząsteczki zielonego pigmentu chlorofilu, podobnie jak chloroplasty zielony kolor. Fotosynteza zachodzi za pomocą chlorofilu. Zatem, główna funkcja chloroplasty – realizujące proces fotosyntezy.
Chromoplasty to plastydy o kolorze czerwonym, pomarańczowym lub żółtym. Chromoplasty są barwione przez pigmenty karotenoidowe znajdujące się w matrixie. Tylakoidy są słabo rozwinięte lub w ogóle nieobecne. Dokładna funkcja chromoplasty jest nieznana. Być może przyciągają zwierzęta do dojrzałych owoców.
Leukoplasty to bezbarwne plastydy znajdujące się w komórkach bezbarwnych tkanek. Tylakoidy są nierozwinięte. Leukoplasty gromadzą skrobię, lipidy i białka.
Plastydy mogą się wzajemnie przekształcać: leukoplasty - chloroplasty - chromoplasty.
