Biliony komórek w Ludzkie ciało występuje we wszystkich kształtach i rozmiarach. Te maleńkie struktury stanowią rdzeń. Komórki tworzą tkanki narządów, które tworzą układy narządów współpracujące ze sobą w celu utrzymania funkcjonowania organizmu.
W organizmie znajdują się setki różnych typów komórek, a każdy typ jest dostosowany do roli, jaką pełni. Komórki układ trawienny różnią się na przykład budową i funkcją od komórek układu kostnego. Niezależnie od różnic komórki organizmu zależą od siebie bezpośrednio lub pośrednio, aby organizm mógł funkcjonować jako całość. Poniżej znajdują się przykłady różnych typów komórek w organizmie człowieka.
Komórki macierzyste
Komórki macierzyste są wyjątkowymi komórkami w organizmie, ponieważ są niewyspecjalizowane i mają zdolność przekształcania się w komórki wyspecjalizowane dla określonych narządów lub tkanek. Komórki macierzyste są zdolne do wielokrotnego podziału, aby uzupełnić i naprawić tkankę. W dziedzinie badań nad komórkami macierzystymi naukowcy starają się wykorzystać właściwości odnawialne, wykorzystując je do tworzenia komórek do naprawy tkanek, przeszczepiania narządów i leczenia chorób.
Komórki kostne
Kości są rodzajem zmineralizowanej tkanki łącznej i głównym składnikiem układu kostnego. Komórki kostne tworzą kość, która składa się z matrycy minerałów, kolagenu i fosforanu wapnia. W organizmie występują trzy główne typy komórek kostnych. Osteoklasty to duże komórki, które rozkładają kość w celu resorpcji i asymilacji. Osteoblasty regulują mineralizację kości i wytwarzają osteoid (organiczną substancję macierzy kostnej). Osteoblasty dojrzewają, tworząc osteocyty. Osteocyty pomagają w tworzeniu kości i utrzymaniu równowagi wapniowej.
Krwinki
Komórki są niezbędne do życia, od transportu tlenu po całym organizmie po zwalczanie infekcji. We krwi występują trzy główne typy komórek – czerwone krwinki, białe krwinki i płytki krwi. Czerwone krwinki określają rodzaj krwi i są również odpowiedzialne za transport tlenu do komórek. Leukocyty to komórki układ odpornościowy, które niszczą i zapewniają odporność. Płytki krwi pomagają zagęścić krew i zapobiegają uszkodzeniu nadmiernej utraty krwi naczynia krwionośne. Komórki krwi produkowane są przez szpik kostny.
Komórki mięśniowe
Komórki mięśniowe tworzą tkankę mięśniową, która jest ważna dla ruchu ciała. Szkieletowy mięsień Mocuje się do kości, ułatwiając ruch. Szkieletowy Komórki mięśniowe pokryte tkanką łączną, która chroni i podtrzymuje wiązki włókien mięśniowych. Komórki mięśnia sercowego tworzą mimowolny mięsień sercowy. Komórki te pomagają w skurczu serca i są połączone ze sobą za pomocą interkalowanych dysków, aby zsynchronizować rytm serca. Tkanka mięśni gładkich nie jest rozwarstwiona jak mięśnie sercowe czy szkieletowe. Mięśnie gładkie to mimowolne mięśnie, które tworzą jamy ciała i ściany wielu narządów (nerki, jelita, naczynia krwionośne, drogi oddechowe płuca itp.).
Komórki tłuszczowe
Komórki tłuszczowe, zwane także adipocytami, są głównym składnikiem komórkowym tkanki tłuszczowej. Adipocyty zawierają trójglicerydy, które można wykorzystać jako źródło energii. Podczas magazynowania tłuszczu komórki tłuszczowe pęcznieją i przyjmują okrągły kształt. Kiedy stosuje się tłuszcz, komórki te zmniejszają się. Komórki tłuszczowe pełnią również funkcję endokrynną, ponieważ wytwarzają hormony, które wpływają na regulację metabolizmu hormonów płciowych ciśnienie krwi, wrażliwość na insulinę, magazynowanie lub wykorzystanie tłuszczu, krzepnięcie krwi i sygnalizacja komórkowa.
Komórki skóry
Skóra składa się z warstwy tkanka nabłonkowa(naskórek), który jest podtrzymywany przez warstwę tkanki łącznej (skóry właściwej) i warstwa podskórna. Najbardziej zewnętrzna warstwa skóry jest płaska komórki nabłonkowe, które są ciasno upakowane razem. Skóra chroni struktury wewnętrzne organizm przed uszkodzeniami, zapobiega odwodnieniu, stanowi barierę dla drobnoustrojów, magazynuje tłuszcz, wytwarza witaminy i hormony.
Komórki nerwowe (neurony)
Podstawową jednostką są komórki tkanki nerwowej lub neurony system nerwowy. Nerwy przekazują sygnały między mózgiem rdzeń kręgowy i narządy organizmu poprzez impulsy nerwowe. Neuron składa się z dwóch głównych części: ciała komórkowego i procesów nerwowych. Centralne ciało komórki obejmuje neurony, powiązane i. Procesy nerwowe to wypustki przypominające palce (aksony i dendryty) wystające z ciała komórki i zdolne do przewodzenia lub przesyłania sygnałów.
Komórki śródbłonka
Komórki śródbłonka tworzą wewnętrzną wyściółkę układu sercowo-naczyniowego i struktury układu limfatycznego. Komórki te tworzą wewnętrzną warstwę naczyń krwionośnych, naczyń limfatycznych i narządów, w tym mózgu, płuc, skóry i serca. Komórki śródbłonka są odpowiedzialne za angiogenezę, czyli tworzenie nowych naczyń krwionośnych. Regulują także przepływ makrocząsteczek, gazów i płynów pomiędzy krwią a otaczającymi tkankami oraz pomagają regulować ciśnienie krwi.
Komórki płciowe
Komórki nowotworowe
Rak jest wynikiem rozwoju nieprawidłowych właściwości normalnych komórek, co pozwala im na niekontrolowany podział i rozprzestrzenianie się w innych częściach ciała. Rozwój może być spowodowany mutacjami wynikającymi z czynników takich jak substancje chemiczne, promieniowanie, promieniowanie ultrafioletowe, błędy replikacji lub Infekcja wirusowa. Komórki nowotworowe tracą wrażliwość na sygnały hamujące wzrost, szybko się rozmnażają i tracą zdolność do ulegania.
Wszystkie komórkowe formy życia na Ziemi można podzielić na dwa superkrólestwa w oparciu o strukturę ich komórek składowych - prokarioty (przedjądrowe) i eukarioty (jądrowe). Komórki prokariotyczne mają prostszą budowę; najwyraźniej powstały wcześniej w procesie ewolucji. Komórki eukariotyczne są bardziej złożone i powstały później. Komórki tworzące ludzkie ciało są eukariotyczne.
Pomimo różnorodności form organizacja komórek wszystkich żywych organizmów podlega wspólnym zasadom strukturalnym.
Komórka prokariotyczna
Komórka eukariotyczna
Budowa komórki eukariotycznej
Powierzchowny kompleks komórka zwierzęca
Zawiera glikokaliks, błony plazmatyczne oraz korowa warstwa cytoplazmy znajdująca się pod spodem. Błona plazmatyczna nazywana jest również plazmalemą, zewnętrzną Błona komórkowa. Jest to membrana biologiczna o grubości około 10 nanometrów. Pełni przede wszystkim funkcję ograniczającą w stosunku do środowiska zewnętrznego wobec komórki. Ponadto pełni funkcję transportową. Komórka nie marnuje energii na utrzymanie integralności swojej błony: cząsteczki są utrzymywane razem według tej samej zasady, na której utrzymują się cząsteczki tłuszczu - termodynamicznie korzystniejsze jest, gdy hydrofobowe części cząsteczek znajdują się blisko siebie do siebie. Glikokaliks to cząsteczki oligosacharydów, polisacharydów, glikoprotein i glikolipidów „zakotwiczone” w plazmalemie. Glikokaliks pełni funkcje receptorowe i markerowe. Błona plazmatyczna komórek zwierzęcych składa się głównie z fosfolipidów i lipoprotein przeplatanych cząsteczkami białek, w szczególności antygenami i receptorami powierzchniowymi. W warstwie korowej (przylegającej do błony komórkowej) cytoplazmy znajdują się specyficzne elementy cytoszkieletu - mikrofilamenty aktynowe uporządkowane w określony sposób. Główną i najważniejszą funkcją warstwy korowej (kory) są reakcje pseudopodialne: wyrzucanie, przyczepianie i kurczenie pseudopodiów. W tym przypadku mikrofilamenty ulegają przegrupowaniu, wydłużaniu lub skracaniu. Kształt komórki (na przykład obecność mikrokosmków) zależy również od struktury cytoszkieletu warstwy korowej.
Struktura cytoplazmatyczna
Płynny składnik cytoplazmy nazywany jest także cytozolem. Pod mikroskopem świetlnym wydawało się, że komórka była wypełniona czymś w rodzaju ciekłej plazmy lub zolu, w którym „unosiło się” jądro i inne organelle. W rzeczywistości nie jest to prawdą. Wewnętrzna przestrzeń komórki eukariotycznej jest ściśle uporządkowana. Ruch organelli koordynowany jest za pomocą wyspecjalizowanych systemów transportowych, tzw. mikrotubul, które pełnią rolę „drog” wewnątrzkomórkowych oraz specjalnych białek, dynein i kinezyn, które pełnią rolę „motorów”. Poszczególne cząsteczki białka również nie dyfundują swobodnie po całej przestrzeni wewnątrzkomórkowej, ale są kierowane do niezbędnych przedziałów za pomocą specjalnych sygnałów na ich powierzchni, rozpoznawanych przez systemy transportowe komórki.
Siateczka endoplazmatyczna
W komórce eukariotycznej istnieje system przedziałów błonowych (rurek i cystern) przechodzących jeden w drugi, zwany retikulum endoplazmatycznym (lub siateczką endoplazmatyczną, ER lub EPS). Ta część ER, do której błony są przyłączone rybosomy, nazywana jest ziarnisty(Lub surowy) retikulum endoplazmatycznego, na jego błonach zachodzi synteza białek. Te przedziały, które nie mają rybosomów na ścianach, są klasyfikowane jako gładki(Lub agranulowany) ER, który bierze udział w syntezie lipidów. Wewnętrzne przestrzenie gładkiej i ziarnistej ER nie są izolowane, ale przechodzą między sobą i komunikują się ze światłem otoczki jądrowej.
Aparat Golgiego
Rdzeń
Cytoszkielet
Centriole
Mitochondria
Porównanie komórek pro- i eukariotycznych
Najważniejsza różnica między eukariontami i prokariotami przez długi czas uwzględniono obecność uformowanego rdzenia i organelle błonowe. Jednak już w latach 1970-1980. stało się jasne, że było to jedynie konsekwencją głębszych różnic w organizacji cytoszkieletu. Przez pewien czas uważano, że cytoszkielet jest charakterystyczny tylko dla eukariontów, ale już w połowie lat 90. XX wieku. W bakteriach odkryto także białka homologiczne z głównymi białkami cytoszkieletu eukariontów.
To właśnie obecność specjalnie skonstruowanego cytoszkieletu umożliwia eukariontom tworzenie systemu ruchomych organelli błony wewnętrznej. Ponadto cytoszkielet umożliwia zajście endo- i egzocytozy (przyjmuje się, że to właśnie dzięki endocytozie w komórkach eukariotycznych pojawiły się symbionty wewnątrzkomórkowe, do których zaliczają się mitochondria i plastydy). Inny najważniejszą funkcją cytoszkielet eukariotów - zapewniający podział jądra (mitoza i mejoza) i ciała (cytotomia) komórki eukariotycznej (podział komórek prokariotycznych jest zorganizowany w prostszy sposób). Różnice w budowie cytoszkieletu wyjaśniają także inne różnice między pro- i eukariotami - na przykład stałość i prostota form komórek prokariotycznych oraz znaczne zróżnicowanie kształtu i możliwości jego zmiany w komórkach eukariotycznych, a także stosunkowo duży rozmiar tego ostatniego. Zatem rozmiary komórek prokariotycznych wynoszą średnio 0,5-5 mikronów, rozmiary komórek eukariotycznych średnio od 10 do 50 mikronów. Ponadto tylko wśród eukariontów istnieją naprawdę olbrzymie komórki, takie jak masywne jaja rekinów lub strusi (w jaju ptasim całe żółtko to jedno wielkie jajo), neurony duże ssaki, którego procesy, wzmocnione przez cytoszkielet, mogą osiągnąć dziesiątki centymetrów długości.
Anaplazja
Zniszczenie struktury komórkowej (na przykład w nowotworach złośliwych) nazywa się anaplazją.
Historia odkrycia komórek
Pierwszą osobą, która zobaczyła komórki, był angielski naukowiec Robert Hooke (znany nam dzięki prawu Hooke'a). W ciągu roku, próbując zrozumieć, dlaczego drzewo korkowe tak dobrze pływa, Hooke zaczął badać cienkie skrawki korka za pomocą ulepszonego przez siebie mikroskopu. Odkrył, że korek dzieli się na wiele maleńkich komórek, co przypominało mu komórki klasztorne i nazwał te komórki komórkami (w języku angielskim cell oznacza „komórka, komórka, komórka”). W tym samym roku holenderski mistrz Anton van Leeuwenhoek (-) po raz pierwszy użył mikroskopu, aby zobaczyć „zwierzęta” – poruszające się żywe organizmy – w kropli wody. Tak więc już na początku XVIII wieku naukowcy wiedzieli, że pod dużym powiększeniem rośliny mają strukturę komórkową i widzieli pewne organizmy, które później nazwano jednokomórkowymi. Jednak komórkowa teoria budowy organizmów powstała dopiero w połowie XIX wieku, po pojawieniu się potężniejszych mikroskopów i opracowaniu metod utrwalania i barwienia komórek. Jednym z jej założycieli był Rudolf Virchow, jednak jego pomysły zawierały szereg błędów: zakładał na przykład, że komórki są ze sobą słabo powiązane i każda istnieje „samodzielnie”. Dopiero później udało się udowodnić integralność układu komórkowego.
Zobacz też
- Porównanie budowy komórek bakterii, roślin i zwierząt
Spinki do mankietów
- Molecular Biology Of The Cell, wydanie 4, 2002 - podręcznik biologii molekularnej w języku angielskim
- Cytologia i Genetyka (0564-3783) publikuje według wyboru autora artykuły w języku rosyjskim, ukraińskim i angielskim, przetłumaczone na język język angielski (0095-4527)
Komórki tworzące tkanki roślin i zwierząt różnią się znacznie kształtem, rozmiarem i Struktura wewnętrzna. Wszystkie jednak wykazują podobieństwa w głównych cechach procesów życiowych, metabolizmie, drażliwości, wzroście, rozwoju i zdolności do zmian.
Przemiany biologiczne zachodzące w komórce są nierozerwalnie związane z tymi strukturami żywej komórki, które są odpowiedzialne za pełnienie tej lub innej funkcji. Takie struktury nazywane są organellami.
Komórki wszystkich typów zawierają trzy główne, nierozerwalnie powiązane elementy:
- struktury tworzące jego powierzchnię: zewnętrzna błona komórki lub błona komórkowa lub cyto błona plazmatyczna;
- cytoplazma z całym zespołem wyspecjalizowanych struktur - organelli (retikulum endoplazmatycznego, rybosomów, mitochondriów i plastydów, Kompleks Golgiego i lizosomy, centrum komórki), stale obecne w komórce oraz formacje tymczasowe zwane inkluzjami;
- jądro - oddzielone od cytoplazmy porowatą błoną i zawiera sok jądrowy, chromatynę i jąderko.
Struktura komórkowa
Aparat powierzchniowy komórki (błona cytoplazmatyczna) roślin i zwierząt ma pewne cechy.
W organizmach jednokomórkowych i leukocytach błona zewnętrzna zapewnia przenikanie jonów, wody i małych cząsteczek innych substancji do wnętrza komórki. Proces wnikania cząstek stałych do komórki nazywa się fagocytozą, a wnikanie kropelek substancji płynnych nazywa się pinocytozą.
Zewnętrzna błona plazmatyczna reguluje wymianę substancji pomiędzy komórką a środowiskiem zewnętrznym.
Komórki eukariotyczne zawierają organelle pokryte podwójną błoną - mitochondria i plastydy. Zawierają własny aparat do syntezy DNA i białek, rozmnażają się przez podział, to znaczy mają pewną autonomię w komórce. Oprócz ATP w mitochondriach syntetyzowane są niewielkie ilości białka. Plastydy są charakterystyczne dla komórek roślinnych i rozmnażają się przez podział.
| Rodzaje komórek | Struktura i funkcje zewnętrzne i warstwy wewnętrzne Błona komórkowa | ||
|---|---|---|---|
| warstwa zewnętrzna (skład chemiczny, funkcje) |
warstwa wewnętrzna - błona plazmatyczna |
||
| skład chemiczny | Funkcje | ||
| Komórki roślinne | Składa się z błonnika. Warstwa ta służy jako szkielet komórki i pełni funkcję ochronną. | Dwie warstwy białka, pomiędzy nimi znajduje się warstwa lipidów | Ogranicza środowisko wewnętrzne komórki od środowiska zewnętrznego i utrzymuje te różnice |
| Komórki zwierzęce | Warstwa zewnętrzna (glikokaliks) jest bardzo cienka i elastyczna. Składa się z polisacharydów i białek. Pełni funkcję ochronną. | To samo | Specjalne enzymy błony komórkowej regulują przenikanie wielu jonów i cząsteczek do wnętrza komórki oraz ich uwalnianie do środowiska zewnętrznego |
Organelle jednobłonowe obejmują retikulum endoplazmatyczne, kompleks Golgiego, lizosomy i różne typy wakuoli.
Nowoczesne narzędzia badawcze pozwoliły biologom ustalić, że zgodnie ze strukturą komórki wszystkie żywe istoty należy podzielić na organizmy „niejądrowe” - prokarioty i „jądrowe” - eukarionty.
Prokarioty – bakterie i sinice, a także wirusy, mają tylko jeden chromosom, reprezentowany przez cząsteczkę DNA (rzadziej RNA), zlokalizowaną bezpośrednio w cytoplazmie komórki.
| Główne organoidy | Struktura | Funkcje |
|---|---|---|
| Cytoplazma | Wewnętrzny ośrodek półpłynny o drobnoziarnistej strukturze. Zawiera jądro i organelle |
|
| ER - retikulum endoplazmatyczne | System błon w cytoplazmie, który tworzy kanały i większe wnęki, EPS jest dwojakiego rodzaju: ziarnisty (szorstki), na którym znajduje się wiele rybosomów, i gładki |
|
| Rybosomy | Małe ciała o średnicy 15-20 mm | Przeprowadzić syntezę cząsteczek białek i ich montaż z aminokwasów |
| Mitochondria | Mają kształty kuliste, nitkowate, owalne i inne. Wewnątrz mitochondriów znajdują się fałdy (długość od 0,2 do 0,7 µm). Zewnętrzna osłona mitochondriów składa się z 2 błon: zewnętrzna jest gładka, a wewnętrzna tworzy krzyżowe wyrostki, na których zlokalizowane są enzymy oddechowe. |
|
| Plastydy są charakterystyczne tylko dla komórek roślinnych i występują w trzech typach: | Organelle komórkowe z podwójną błoną | |
| chloroplasty | Mieć zielony kolor owalny, ograniczony od cytoplazmy dwiema trójwarstwowymi błonami. Wewnątrz chloroplastu znajdują się ściany, w których koncentruje się cały chlorofil | Wykorzystuj energię świetlną ze słońca i twórz substancje organiczne z substancji nieorganicznych |
| chromoplasty | Żółty, pomarańczowy, czerwony lub brązowy, powstający w wyniku akumulacji karotenu | Dawać różne części rośliny w kolorach czerwonym i żółtym |
| leukoplasty | Bezbarwne plastydy (występują w korzeniach, bulwach, cebulach) | Przechowują rezerwowe składniki odżywcze |
| Kompleks Golgiego | Może mieć różne kształty i składa się z wnęk ograniczonych membranami i wystającymi z nich rurkami zakończonymi pęcherzykami |
|
| Lizosomy | Korpusy okrągłe o średnicy około 1 mikrona. Mają na powierzchni błonę (skórkę), wewnątrz której znajduje się kompleks enzymów | Pełnić funkcję trawienną - trawić cząsteczki jedzenia i usuwać martwe organelle |
| Organelle ruchu komórkowego |
|
|
| Inkluzje komórkowe | Są to niestabilne składniki komórki – węglowodany, tłuszcze i białka | Zapasowe składniki odżywcze wykorzystywane podczas życia komórki |
| Centrum komórek | Składa się z dwóch małych ciał - centrioli i centrosfery - zwartej części cytoplazmy | Gra ważna rola podczas podziału komórki |
Eukarionty mają ogromne bogactwo organelli i posiadają jądra zawierające chromosomy w postaci nukleoprotein (kompleks DNA z białkiem histonem). Do eukariontów zalicza się większość współczesnych roślin i zwierząt, zarówno jednokomórkowych, jak i wielokomórkowych.
Istnieją dwa poziomy organizacji komórkowej:
- prokariotyczne - ich organizmy mają bardzo prostą budowę - są to formy jednokomórkowe lub kolonialne, które tworzą królestwo strzelb, sinic i wirusów
- eukariotyczne - jednokomórkowe formy kolonialne i wielokomórkowe, od najprostszych - kłącza, wiciowce, orzęski - po rośliny wyższe i zwierzęta, stanowiące królestwo roślin, królestwo grzybów, królestwo zwierząt
| Główne organelle | Struktura | Funkcje |
|---|---|---|
| Jądro komórek roślinnych i zwierzęcych | Okrągły lub owalny kształt | |
| Otoczka jądrowa składa się z 2 membran z porami |
|
|
| Sok jądrowy (karioplazma) - substancja półpłynna | Środowisko, w którym znajdują się jąderka i chromosomy | |
| Jądra mają kształt kulisty lub nieregularny | Syntetyzują RNA, który jest częścią rybosomu | |
| Chromosomy to gęste, wydłużone lub nitkowate struktury widoczne tylko podczas podziału komórki | Zawierają DNA, które zawiera informację dziedziczną przekazywaną z pokolenia na pokolenie |
Wszystkie organelle komórkowe, pomimo specyfiki ich struktury i funkcji, są ze sobą połączone i „pracują” dla komórki jako pojedynczy system, w którym cytoplazma jest ogniwem łączącym.
Szczególnymi obiektami biologicznymi, zajmującymi pozycję pośrednią między przyrodą żywą i nieożywioną, są wirusy, odkryte w 1892 r. przez D.I. Iwanowskiego, które obecnie stanowią przedmiot specjalnej nauki - wirusologii.
Wirusy rozmnażają się wyłącznie w komórkach roślin, zwierząt i ludzi, powodując różne choroby. Wirusy mają bardzo warstwową strukturę i składają się z kwasu nukleinowego (DNA lub RNA) i otoczki białkowej. Poza komórkami gospodarza cząsteczka wirusa nie pełni żadnych funkcji życiowych: nie odżywia się, nie oddycha, nie rośnie, nie rozmnaża się.
Komórka jest najmniejszy i najbardziej podstawowy jednostka strukturalna organizmy żywe zdolne do samoodnawiania, samoregulacji i samoreprodukcji.
Charakterystyczne rozmiary komórek: komórki bakteryjne - od 0,1 do 15 mikronów, komórki innych organizmów - od 1 do 100 mikronów, czasami osiągające 1-10 mm; jaja dużych ptaków - do 10-20 cm, procesy komórek nerwowych - do 1 m.
Kształt komórki bardzo różnorodne: są komórki kuliste (cocci), łańcuch (paciorkowce), wydłużony (pręciki lub pręciki), zakrzywiony (wibracje), zaciskany (spirala), wieloaspektowy, z wiciami motorycznymi itp.
Rodzaje komórek: prokariotyczne(niejądrowe) i eukariotyczne (posiadające utworzone jądro).
Eukariont komórki z kolei dzielą się na komórki zwierzęta, rośliny i grzyby.
Strukturalna organizacja komórki eukariotycznej
Prototyp- to cała żywa zawartość komórki. Protoplast wszystkich komórek eukariotycznych składa się z cytoplazmy (ze wszystkimi organellami) i jądra.
Cytoplazma- jest to wewnętrzna zawartość komórki, z wyjątkiem jądra, składająca się z hialoplazmy, zanurzonych w niej organelli oraz (w niektórych typach komórek) wtrętów wewnątrzkomórkowych (rezerwy składników odżywczych i/lub końcowych produktów metabolizmu).
Hialoplazma- osocze główne, macierz cytoplazmatyczna, główna substancja będąca środowiskiem wewnętrznym komórki i stanowiąca lepki, bezbarwny roztwór koloidalny (zawartość wody do 85%) różnych substancji: białek (10%), cukrów, substancji organicznych i kwasy nieorganiczne, aminokwasy, polisacharydy, RNA, lipidy, sole mineralne itp.
▪ Hialoplazma jest pożywką dla wewnątrzkomórkowych reakcji metabolicznych i ogniwem łączącym między organellami komórkowymi; jest zdolny do odwracalnych przejść z zolu w żel; jego skład decyduje o właściwościach buforujących i osmotycznych komórki. Cytoplazma zawiera cytoszkielet składający się z mikrotubul i kurczliwych włókien białkowych.
▪ Cytoszkielet określa kształt komórki i bierze udział w wewnątrzkomórkowym ruchu organelli i poszczególnych substancji. Jądro jest największą organellą komórki eukariotycznej, zawierającą chromosomy, w których przechowywane są wszystkie informacje dziedziczne (więcej szczegółów poniżej).
Elementy strukturalne komórki eukariotycznej:
■ plazmalemma (błona plazmatyczna),
■ ściana komórkowa (tylko w komórki roślinne i grzyby),
■ błony biologiczne (elementarne),
■ rdzeń,
▪ retikulum endoplazmatyczne (retikulum endoplazmatyczne),
■ mitochondria,
■ kompleks Golgiego,
■ chloroplasty (tylko w komórkach roślinnych),
■ lizosomy, s
■ rybosomy,
■ centrum komórkowe,
▪ wakuole (tylko w komórkach roślinnych i grzybowych),
■ mikrotubule,
■ rzęski, wici.
Schematy budowy komórek zwierzęcych i roślinnych podano poniżej:
Błony biologiczne (elementarne).- Są to aktywne kompleksy molekularne oddzielające organelle i komórki wewnątrzkomórkowe. Wszystkie membrany mają podobną budowę.
Struktura i skład membran: grubość 6-10 nm; składają się głównie z cząsteczek białek i fosfolipidów.
■Fosfolipidy tworzą podwójną (dwucząsteczkową) warstwę, w której ich cząsteczki są zwrócone swoimi hydrofilowymi (rozpuszczalnymi w wodzie) końcami na zewnątrz, a hydrofobowymi (nierozpuszczalnymi w wodzie) końcami do wewnątrz membrany.
■ Cząsteczki białka zlokalizowane na obu powierzchniach dwuwarstwy lipidowej ( białka obwodowe), przenikają obie warstwy cząsteczek lipidów ( całka białka, z których większość to enzymy) lub tylko jedna ich warstwa (białka półintegralne).
Właściwości membrany: plastyczność, asymetria(skład zewnętrznej i wewnętrznej warstwy zarówno lipidów, jak i białek jest inny), polarność (zewnętrzna warstwa jest naładowana dodatnio, wewnętrzna jest naładowana ujemnie), zdolność do samozamykania, selektywna przepuszczalność (w tym przypadku hydrofobowa substancje przechodzą przez dwuwarstwę lipidową, a hydrofilowe przez pory w białkach integralnych).
Funkcje membrany: bariera (oddziela zawartość organoidu lub komórki od otoczenia), strukturalna (zapewnia określony kształt, rozmiar i stabilność organoidu lub komórki), transportowa (zapewnia transport substancji do i z organoidu lub komórki), katalityczna (zapewnia procesy biochemiczne przybłonowe), regulacyjne (bierze udział w regulacji metabolizmu i energii pomiędzy organellą lub komórką a środowiskiem zewnętrznym), uczestniczy w przetwarzaniu energii i utrzymaniu transbłonowego potencjału elektrycznego.
Błona plazmatyczna (plazmalemma)
Membrana plazmowa lub plazmalemma to błona biologiczna lub zespół błon biologicznych ściśle przylegających do siebie, pokrywających komórkę od zewnątrz.
Struktura, właściwości i funkcje plazmalemy są w zasadzie takie same jak elementarnych błon biologicznych.
❖ Cechy konstrukcyjne:
■ zewnętrzna powierzchnia plazmalemy zawiera glikokaliks – polisacharydową warstwę cząsteczek glikolipoidów i glikoprotein, które służą jako receptory „rozpoznawania” pewnych substancje chemiczne; w komórkach zwierzęcych może być pokryty śluzem lub chityną, a w komórki roślinne— substancje celulozowe lub pektynowe;
▪ zazwyczaj plazmalema tworzy wypustki, wgłębienia, fałdy, mikrokosmki itp., zwiększając powierzchnię komórki.
■ Dodatkowe funkcje: receptor (bierze udział w „rozpoznawaniu” substancji oraz w odbieraniu sygnałów z otoczenia i przekazywaniu ich do komórki), zapewniając komunikację pomiędzy komórkami w tkankach organizm wielokomórkowy, udział w budowie specjalnych struktur komórkowych (wici, rzęski itp.).
Ściana komórkowa (koperta)
Ściana komórkowa jest sztywną strukturą znajdującą się na zewnątrz plazmalemy i stanowiącą zewnętrzną osłonę komórki. Występuje w komórkach prokariotycznych oraz komórkach grzybów i roślin.
❖Skład ściany komórkowej: celuloza w komórkach roślinnych i chityna w komórkach grzybów (składniki strukturalne), białka, pektyny (które biorą udział w tworzeniu płytek spajających ściany dwóch sąsiednich komórek), lignina (która spaja włókna celulozowe w bardzo mocną ramę) , suberyna (nałożona na skorupę od wewnątrz i sprawia, że jest ona praktycznie nieprzepuszczalna dla wody i roztworów) itp. Powierzchnia zewnętrznaŚciana komórkowa komórek naskórka roślinnego zawiera dużą ilość węglanu wapnia i krzemionki (mineralizacja) i jest pokryta substancjami hydrofobowymi, woskami i kutykulą (warstwa substancji kutynowej, przez którą przenika celuloza i pektyny).
❖ Funkcje ściany komórkowej: pełni funkcję szkieletu zewnętrznego, utrzymuje turgor komórek, pełni funkcje ochronne i transportowe.
Organelle komórkowe
Organelle (lub organelle)- Są to trwałe, wysoce wyspecjalizowane struktury wewnątrzkomórkowe, które mają określoną strukturę i pełnią odpowiednie funkcje.
❖ Według celu
organelle dzielą się na:
▪ organelle ogólnego przeznaczenia (mitochondria, kompleks Golgiego, siateczka śródplazmatyczna, rybosomy, centriole, lizosomy, plastydy) oraz
■ organelle specjalny cel(miofibryle, wici, rzęski, wakuole).
❖ Przez obecność membrany
organelle dzielą się na:
■ podwójna błona (mitochondria, plastydy, jądro komórkowe),
■ jednobłonowy (retikulum endoplazmatyczne, kompleks Golgiego, lizosomy, wakuole) i
▪ niebłonowe (rybosomy, centrum komórkowe).
Wewnętrzna zawartość organelli błonowych zawsze różni się od otaczającej je hialoplazmy.
Mitochondria- organelle z podwójną błoną komórek eukariotycznych, które przeprowadzają utlenianie materia organiczna do produktów końcowych z uwolnieniem energii zmagazynowanej w cząsteczkach ATP.
■ Struktura: kształty prętowe, kuliste i nitkowate, grubość 0,5-1 µm, długość 2-7 µm; podwójna membrana, zewnętrzna błona jest gładka i ma wysoką przepuszczalność, wewnętrzna błona tworzy fałdy - cristae, na których znajdują się ciała kuliste - ATP-somy. W przestrzeni pomiędzy membranami gromadzą się jony wodoru 11, które biorą udział w oddychaniu tlenem.
■ Zawartość wewnętrzna (matryca): rybosomy, kolisty DNA, RNA, aminokwasy, białka, enzymy cyklu Krebsa, enzymy oddychania tkankowego (znajdujące się na cristae).
■ Funkcje: utlenianie substancji do CO 2 i H 2 O; synteza ATP i specyficznych białek; powstawanie nowych mitochondriów w wyniku rozszczepienia na dwie części.
Plastydy(dostępne tylko w komórkach roślinnych i protistach autotroficznych).
■ Rodzaje plastydów: chloroplasty (zielony), leukoplasty (bezbarwny, okrągły kształt), chromoplasty (żółty lub pomarańczowy); plastydy mogą zmieniać się z jednego typu na inny.
■Struktura chloroplastów: są dwumembranowe, okrągłe lub owalne, o długości 4-12 µm i grubości 1-4 µm. Błona zewnętrzna jest gładka, membrana wewnętrzna już tak tylakoidy - fałdy tworzące zamknięte wgłębienia w kształcie krążka, pomiędzy którymi znajduje się zrąb (patrz poniżej). W roślinach wyższych tylakoidy gromadzą się w stosy (jak kolumna monet) ziarna , które są ze sobą połączone lamele (pojedyncze membrany).
■ Skład chloroplastów: w błonach tylakoidów i grany - ziarna chlorofilu i innych pigmentów; zawartość wewnętrzna (zrąb): białka, lipidy, rybosomy, kolisty DNA, RNA, enzymy biorące udział w wiązaniu CO 2 , substancje magazynujące.
■Funkcje plastydów: fotosynteza (chloroplasty zawarte w zielonych organach roślin), synteza specyficznych białek i gromadzenie rezerwowych składników odżywczych: skrobi, białek, tłuszczów (leukoplastów), nadawanie koloru tkankom roślinnym w celu przyciągnięcia owadów zapylających oraz dystrybutorów owoców i nasion (chromoplasty).
Siateczka endoplazmatyczna (EPS), Lub endoplazmatyczny retikulum, występujące we wszystkich komórkach eukariotycznych.
■Struktura: to system połączonych ze sobą kanalików, rurek, cystern i wnęk różne kształty i rozmiary, których ściany tworzą elementarne (pojedyncze) błony biologiczne. Istnieją dwa rodzaje EPS: ziarnisty (lub szorstki), zawierający rybosomy na powierzchni kanałów i wgłębień, oraz agranulowany (lub gładki), niezawierający rybosomów.
■Funkcje: podział cytoplazmy komórkowej na przedziały, które zapobiegają mieszaniu zachodzących w nich procesów chemicznych; szorstki ER gromadzi się, izoluje w celu dojrzewania i transportuje na swojej powierzchni białka syntetyzowane przez rybosomy, syntetyzuje błony komórkowe; gładki EPS syntetyzuje i transportuje lipidy, węglowodany złożone i hormony steroidowe, usuwa toksyczne substancje z komórki.
Kompleks Golgiego (lub aparat) — organelle błonowe komórka eukariotyczna, zlokalizowana w pobliżu jądra komórkowego, która jest systemem zbiorników i pęcherzyków i bierze udział w gromadzeniu, przechowywaniu i transporcie substancji, budowie błony komórkowej i tworzeniu lizosomów.
■Struktura: kompleks jest dyktosomem - stosem związanych z błoną płaskich worków w kształcie dysków (cystern), z których wyrastają pęcherzyki, oraz układ kanalików błonowych łączących kompleks z kanałami i wnękami gładkiego ER.
■Funkcje: tworzenie lizosomów, wakuoli, plazmalemy i ściany komórkowej komórki roślinnej (po jej podziale), wydzielanie szeregu złożonych substancji organicznych (substancje pektynowe, celuloza itp. w roślinach; glikoproteiny, glikolipidy, kolagen, białka mleka , żółć, wiele hormonów itp. zwierzęta); akumulacja i odwodnienie lipidów transportowanych wzdłuż EPS (z gładkiego EPS), modyfikacja i akumulacja białek (z ziarnistego EPS i wolnych rybosomów cytoplazmy) i węglowodanów, usuwanie substancji z komórki.
Dojrzałe dictyosomy cisternae wiążą pęcherzyki (wakuole Golgiego), wypełniony wydzieliną, która następnie zostaje wykorzystana przez samą komórkę lub usunięta poza jej granice.
❖ Lizosomy- organelle komórkowe, które zapewniają rozkład złożonych cząsteczek substancji organicznych; powstają z pęcherzyków oddzielonych od kompleksu Golgiego lub gładkiego ER i są obecne we wszystkich komórkach eukariotycznych.
■ Struktura i skład: lizosomy to małe, okrągłe pęcherzyki z pojedynczą błoną o średnicy 0,2–2 µm; wypełniony enzymami hydrolitycznymi (trawiennymi) (~40), zdolnymi do rozkładania białek (do aminokwasów), lipidów (do glicerolu i wyższych kwasów karboksylowych), polisacharydów (do monosacharydów) i kwasów nukleinowych (do nukleotydów).
Łącząc się z pęcherzykami endocytarnymi, lizosomy tworzą wakuolę trawienną (lub lizosom wtórny), w której następuje rozkład złożonych substancji organicznych; powstałe monomery przedostają się do cytoplazmy komórki przez błonę lizosomu wtórnego, a niestrawione (niehydrolizowane) substancje pozostają w lizosomie wtórnym, a następnie z reguły są wydalane na zewnątrz komórki.
■ Funkcje: heterofagia- rozkład obcych substancji, które dostają się do komórki poprzez endocytozę, autofagię - niszczenie struktur zbędnych dla komórki; autoliza to samozniszczenie komórki, które następuje w wyniku uwolnienia zawartości lizosomów podczas śmierci lub degeneracji komórki.
❖ Wakuole- duże pęcherzyki lub wnęki w cytoplazmie, które tworzą się w komórkach roślin, grzybów i wielu innych protisty i ograniczony elementarną membraną - tonoplastem.
■ Wakuole protisty dzielą się na trawienne i kurczliwe (posiadające w błonach wiązki włókien elastycznych i służące do osmotycznej regulacji gospodarki wodnej komórki).
■Wakuole komórki roślinne wypełniony sokiem komórkowym - roztwór wodny różne organiczne i substancje nieorganiczne. Mogą zawierać także substancje toksyczne i garbnikowe oraz końcowe produkty aktywności komórkowej.
▪Wakuole komórek roślinnych mogą łączyć się w wakuolę centralną, która zajmuje do 70-90% objętości komórki i może być penetrowana przez pasma cytoplazmy.
Funkcje: gromadzenie i izolowanie substancji rezerwowych i substancji przeznaczonych do wydalenia; utrzymanie ciśnienia turgorowego; zapewnienie wzrostu komórek w wyniku rozciągania; regulacja bilansu wodnego komórek.
♦Rybosomy- organelle komórkowe, obecne we wszystkich komórkach (w ilości kilkudziesięciu tysięcy), zlokalizowane na błonach ziarnistego EPS, w mitochondriach, chloroplastach, cytoplazmie i zewnętrznej błonie jądrowej i przeprowadzające biosyntezę białek; W jąderkach powstają podjednostki rybosomów.
■ Struktura i skład: rybosomy to najmniejsze (15-35 nm) niebłonowe granulki o kształcie okrągłym i grzybkowym; mają dwa centra aktywne (aminoacyl i peptydyl); składają się z dwóch nierównych podjednostek - dużej (w postaci półkuli z trzema występami i kanałem), która zawiera trzy cząsteczki RNA i białko, oraz małej (zawiera jedną cząsteczkę RNA i białko); podjednostki są połączone jonem Mg+.
■ Funkcja: synteza białek z aminokwasów.
❖ Centrum komórek- organella większości komórek zwierzęcych, niektórych grzybów, glonów, mchów i paproci, zlokalizowana (w interfazie) w centrum komórki w pobliżu jądra i służąca jako ośrodek inicjujący gromadzenie się mikrotubule .
■ Struktura: Centrum komórki składa się z dwóch centrioli i centrosfery. Każda centriola (ryc. 1.12) ma wygląd cylindra o długości 0,3-0,5 µm i średnicy 0,15 µm, którego ścianki utworzone są przez dziewięć trójek mikrotubul, a środek wypełniony jest jednorodną substancją. Centriole są usytuowane prostopadle do siebie i otoczone gęstą warstwą cytoplazmy z promieniującymi mikrotubulami tworzącymi promieniującą centrosferę. Podczas podziału komórki centriole przesuwają się w stronę biegunów.
▪ Główne funkcje: tworzenie biegunów podziału komórkowego i achromatycznych włókien wrzeciona podziału (lub wrzeciona mitotycznego), zapewniające równomierne rozmieszczenie materiału genetycznego pomiędzy komórkami potomnymi; w interfazie kieruje ruchem organelli w cytoplazmie.
Komórki cytosklst jest systemem mikrofilamenty I mikrotubule , penetrując cytoplazmę komórki, związaną z zewnętrzną błoną cytoplazmatyczną i otoczką jądrową i utrzymując kształt komórki.
■Mikrokołnierze- cienkie, kurczliwe włókna o grubości 5-10 nm i składające się z białek ( aktyna, miozyna itd.). Występuje w cytoplazmie wszystkich komórek i pseudopodach komórek ruchliwych.
Funkcje: mikrofilamenty zapewniają aktywność motoryczną hialoplazmy, biorą bezpośredni udział w zmianie kształtu komórki podczas rozprzestrzeniania się i ruchu ameboidalnego komórek protistów oraz uczestniczą w tworzeniu zwężenia podczas podziału komórek zwierzęcych; jeden z głównych elementów cytoszkieletu komórkowego.
■ Mikrotubule- cienkie, puste cylindry (o średnicy 25 nm), składające się z cząsteczek białka tubuliny, ułożonych w spiralnych lub prostych rzędach w cytoplazmie komórek eukariotycznych.
Funkcje: mikrotubule tworzą włókna wrzecionowe, są częścią centrioli, rzęsek, wici i uczestniczą w transporcie wewnątrzkomórkowym; jeden z głównych elementów cytoszkieletu komórkowego.
Organelle ruchu — wici i rzęski , są obecne w wielu komórkach, ale częściej występują w organizmach jednokomórkowych.
■ Rzęsy- liczne krótkie cytoplazmatyczne wypustki (o długości 5-20 µm) na powierzchni plazmalemy. Dostępne na powierzchni różne rodzaje komórki zwierzęce i niektóre rośliny.
■ Wici- pojedyncze wypustki cytoplazmatyczne na powierzchni komórek wielu protistów, zoospor i plemników; ~ 10 razy dłuższe niż rzęski; służą do poruszania się.
■ Struktura: Składają się z nich rzęski i wici (ryc. 1.14). mikrotubule, ułożone według układu 9×2+2 (dziewięć mikrotubul podwójnych – dublety tworzą ściankę, pośrodku znajdują się dwie mikrotubule pojedyncze). Dublety mogą się przesuwać obok siebie, co prowadzi do wygięcia rzęski lub wici. U nasady wici i rzęsek znajdują się ciała podstawne o budowie identycznej jak centriole.
■ Funkcje: rzęski i wici zapewniają ruch samych komórek lub otaczającego płynu i zawieszonych w nim cząstek.
Inkluzje
Inkluzje- nietrwałe (tymczasowo istniejące) składniki cytoplazmy komórki, których zawartość zmienia się w zależności od stanu funkcjonalnego komórki. Istnieją inkluzje troficzne, wydzielnicze i wydalnicze.
■ Inkluzje troficzne - są to rezerwy składników odżywczych (tłuszcz, skrobia i białka, ziarna, glikogen).
■ Wtrącenia wydzielnicze- są to produkty przemiany materii gruczołów dokrewnych i zewnątrzwydzielniczych (hormony, enzymy).
■ Wtrącenia wydalnicze- Są to produkty przemiany materii w komórce, które muszą zostać wydalone z komórki.
Jądro i chromosomy
Rdzeń- największa organella; jest obowiązkowym składnikiem wszystkich komórek eukariotycznych (z wyjątkiem komórek rurek sitowych łyka roślin wyższych i dojrzałych erytrocytów ssaków). Większość komórek ma jedno jądro, ale są też komórki dwu- i wielojądrowe. Istnieją dwa stany jądra: międzyfazowy i rozszczepialny
Jądro międzyfazowe zawiera otoczka nuklearna(oddziela wewnętrzną zawartość jądra od cytoplazmy), macierz jądrowa (karioplazma), chromatyna i jąderka. Kształt i wielkość jądra zależy od rodzaju organizmu, typu, wieku i stanu funkcjonalnego komórki. Ma wysoką zawartość DNA (15-30%) i RNA (12%).
■ Funkcje jądra: przechowywanie i przekazywanie informacji dziedzicznej w postaci niezmienionej struktury DNA; regulacja (poprzez system syntezy białek) wszystkich procesów życiowych komórki.
❖ Koperta nuklearna(lub kariolemma) składa się z zewnętrznej i wewnętrznej błony biologicznej, pomiędzy którymi znajduje się przestrzeń okołojądrowa. Wewnętrzna błona ma blaszkę białkową, która nadaje kształt jądru. Błona zewnętrzna jest połączona z ER i zawiera rybosomy. Powłoka jest przesiąknięta porami jądrowymi, przez które następuje wymiana substancji pomiędzy jądrem a cytoplazmą. Liczba porów nie jest stała i zależy od wielkości jądra i jego aktywności funkcjonalnej.
■ Funkcje otoczki jądrowej: oddziela jądro od cytoplazmy komórki, reguluje transport substancji z jądra do cytoplazmy (RNA, podjednostki rybosomów) i z cytoplazmy do jądra (białka, tłuszcze, węglowodany, ATP, woda, jony).
❖ Chromosom- najważniejsza organella jądra, zawierająca jedną cząsteczkę DNA w kompleksie ze specyficznymi białkami histonowymi i niektórymi innymi substancjami, z których większość znajduje się na powierzchni chromosomu.
W zależności od fazy cyklu życiowego komórki, chromosomy mogą być obecne dwa stany — zdespiralizowane i spiralizowane.
» W stanie despiralnym chromosomy znajdują się w okresie interfaza cykl komórkowy, tworząc nici niewidoczne w mikroskopie optycznym, które stanowią podstawę chromatyna .
▪ W procesie dochodzi do spiralizacji, której towarzyszy skrócenie i zagęszczenie (100-500 razy) nici DNA podział komórek ; podczas gdy chromosomy przybrać zwarty kształt i stają się widoczne pod mikroskopem optycznym.
Chromatyna- jeden ze składników materii jądrowej w okresie międzyfazowym, którego podstawą jest zwinięte chromosomy w postaci sieci długich, cienkich nici cząsteczek DNA w kompleksie z histonami i innymi substancjami (RNA, polimeraza DNA, lipidy, minerały itp.); dobrze barwi się barwnikami stosowanymi w praktyce histologicznej.
▪ W chromatynie fragmenty cząsteczki DNA owijają się wokół histonów, tworząc nukleosomy (wyglądają jak koraliki).
Chromatyda to element strukturalny chromosomu, będący nicią cząsteczki DNA w kompleksie z białkami histonowymi i innymi substancjami, wielokrotnie zwiniętą niczym superhelisa i upakowaną w postaci korpusu w kształcie pręcika.
▪ Podczas helikalizacji i pakowania poszczególne odcinki DNA układają się w regularny sposób, tak że na chromatydach tworzą się naprzemienne poprzeczne paski.
❖ Struktura chromosomu (ryc. 1.16). W stanie spiralnym chromosom jest strukturą w kształcie pręcika o wielkości około 0,2–20 µm, składającą się z dwóch chromatyd i podzieloną na dwa ramiona pierwotnym przewężeniem zwanym centromerem. Chromosomy mogą mieć wtórne zwężenie oddzielające region zwany satelitą. Niektóre chromosomy mają sekcję ( organizator jąderkowy ), który koduje strukturę rybosomalnego RNA (rRNA).
Rodzaje chromosomów w zależności od kształtu: równe ramiona , nierówne ramiona (centromer jest przesunięty ze środka chromosomu), w kształcie pręta (centromer znajduje się blisko końca chromosomu).
Po anafazie mitozy i anafazie mejozy II chromosomy składają się z jednego chromitydu, a po replikacji DNA (podwojeniu) na etapie syntezy (S) interfazy składają się z dwóch siostrzanych chromitydów połączonych ze sobą w centromerze. Podczas podziału komórki mikrotubule wrzeciona przyczepiają się do centromeru.
❖ Funkcje chromosomów:
■ zawierać materiał genetyczny
- cząsteczki DNA;
■ przeprowadzić Synteza DNA
(podczas podwajania chromosomów w okresie S cyklu komórkowego) i mRNA;
■ regulują syntezę białek;
▪ kontrolują żywotną aktywność komórki.
Chromosomy homologiczne- chromosomy należące do tej samej pary, identyczne pod względem kształtu, wielkości, umiejscowienia centromerów, niosące te same geny i determinujące rozwój tych samych cech. Chromosomy homologiczne mogą różnić się allelami zawartych w nich genów i wymieniać sekcje podczas mejozy (crossing over).
Autosomy chromosomy w komórkach organizmów dwupiennych, identyczne u samców i samic tego samego gatunku (są to wszystkie chromosomy komórki z wyjątkiem chromosomów płci).
Chromosomy płciowe(Lub heterochromosomy ) to chromosomy zawierające geny określające płeć żywego organizmu.
Zestaw diploidalny(oznaczony 2p) - zestaw chromosomów somatyczny komórki, w których znajduje się każdy chromosom jego sparowany homologiczny chromosom . Organizm otrzymuje jeden z chromosomów zestawu diploidalnego od ojca, drugi od matki.
▪ Zestaw diploidalny osoba składa się z 46 chromosomów (w tym 22 pary chromosomów homologicznych i dwa chromosomy płciowe: kobiety mają dwa chromosomy X, mężczyźni mają po jednym chromosomie X i Y).
Zbiór haploidalny(wskazywany przez 1l) - pojedynczy zestaw chromosomów seksualny komórki ( gamety ), w którym chromosomy nie mają sparowanych chromosomów homologicznych . Zestaw haploidalny powstaje podczas powstawania gamet w wyniku mejozy, kiedy z każdej pary homologicznych chromosomów do gamet dostaje się tylko jeden.
Kariotyp jest zbiorem stałych ilościowych i jakościowych cechy morfologiczne, charakterystyczne dla chromosomów komórki somatyczne organizmy danego gatunku (ich liczba, wielkość i kształt), na podstawie których można jednoznacznie zidentyfikować diploidalny zestaw chromosomów.
Jądro- okrągłe, mocno zwarte, nieograniczone
korpus membrany o wielkości 1-2 mikronów. Jądro ma jedno lub więcej jąder. Jąderko tworzy się wokół jąderkowych organizatorów kilku chromosomów, które się przyciągają. Podczas podziału jądrowego jąderka ulegają zniszczeniu i tworzą się ponownie pod koniec podziału.
■ Skład: białko 70-80%, RNA 10-15%, DNA 2-10%.
■ Funkcje: synteza r-RNA i t-RNA; zespół podjednostek rybosomalnych.
Karioplazma (Lub nukleoplazma, karolimfa, sok jądrowy ) to bezstrukturalna masa wypełniająca przestrzeń pomiędzy strukturami jądra, w której zanurzona jest chromatyna, jąderka i różne granulki wewnątrzjądrowe. Zawiera wodę, nukleotydy, aminokwasy, ATP, RNA i białka enzymatyczne.
Funkcje: zapewnia wzajemne połączenie struktur jądrowych; uczestniczy w transporcie substancji z jądra do cytoplazmy i z cytoplazmy do jądra; reguluje syntezę DNA podczas replikacji, syntezę mRNA podczas transkrypcji.
Charakterystyka porównawcza komórek eukariotycznych
Cechy budowy komórek prokariotycznych i eukariotycznych
Transport substancji
Transport substancji- jest to proces transportu niezbędnych substancji po całym organizmie, do komórek, wewnątrz komórki i wewnątrz komórki, a także usuwania substancji odpadowych z komórki i organizmu.
Wewnątrzkomórkowy transport substancji zapewnia hialoplazma oraz (w komórkach eukariotycznych) retikulum endoplazmatyczne (ER), kompleks Golgiego i mikrotubule. Transport substancji zostanie opisany w dalszej części tej witryny.
Metody transportu substancji przez błony biologiczne:
▪ transport pasywny (osmoza, dyfuzja, dyfuzja bierna),
■ transport aktywny,
■ endocytoza,
■ egzocytoza.
Transport pasywny nie wymaga wydatku energetycznego i występuje wzdłuż gradientu stężenie, gęstość lub potencjał elektrochemiczny.
Osmoza to przenikanie wody (lub innego rozpuszczalnika) przez półprzepuszczalną membranę z roztworu mniej stężonego do bardziej stężonego.
Dyfuzja- penetracja Substancje przez membranę wzdłuż gradientu stężenie (z obszaru o wyższym stężeniu substancji do obszaru o niższym stężeniu).
Dyfuzja woda i jony odbywają się przy udziale integralnych białek błonowych, które posiadają pory (kanały), dyfuzja substancji rozpuszczalnych w tłuszczach następuje przy udziale fazy lipidowej błony.
Ułatwiona dyfuzja przez błonę zachodzi za pomocą specjalnych białek transportujących błonę, patrz zdjęcie.
Transport aktywny wymaga wydatku energii uwolnionej podczas rozkładu ATP i służy do transportu substancji (jonów, monosacharydów, aminokwasów, nukleotydów) przeciwko gradientowi ich stężenie lub potencjał elektrochemiczny. Przeprowadzane przez specjalne białka nośnikowe pozwolenia , posiadający kanały jonowe i tworzący pompy jonowe .
Endocytoza- wychwytywanie i otaczanie makrocząsteczek (białek, kwasów nukleinowych itp.) i mikroskopijnych stałych cząstek żywności ( fagocytoza ) lub kropelki cieczy z rozpuszczonymi w niej substancjami ( pinocytoza ) i zamknięcie ich w wakuoli błonowej, która jest wciągana „do komórki”. Następnie wakuola łączy się z lizosomem, którego enzymy rozkładają cząsteczki uwięzionej substancji na monomery.
Egzocytoza- proces odwrotny do endocytozy. Poprzez egzocytozę komórka usuwa produkty wewnątrzkomórkowe lub niestrawione resztki zamknięte w wakuolach lub pęcherzykach.
Komórka - jest jednostką strukturalną i funkcjonalną żywego organizmu, zdolną do podziału i wymiany z otoczeniem. Przekazuje informację genetyczną poprzez samoreprodukcję.
Komórki są bardzo zróżnicowane pod względem struktury, funkcji, kształtu i rozmiaru (ryc. 1). Te ostatnie wahają się od 5 do 200 mikronów. Największymi komórkami w ludzkim ciele są jajo i komórka nerwowa, a najmniejsze to limfocyty krwi. Kształt komórek jest kulisty, wrzecionowaty, płaski, sześcienny, pryzmatyczny itp. Niektóre komórki wraz z procesami osiągają długość do 1,5 m lub więcej (na przykład neurony).
Ryż. 1. Kształty komórek:
1 - nerwowy; 2 - nabłonkowy; 3 - łączniki tkane; 4 - mięśnie gładkie; 5- erytrocyt; 6- sperma; 7-komórka jajowa
Każda komórka ma złożoną strukturę i jest układem biopolimerów, zawierającym znajdujące się w niej jądro, cytoplazmę i organelle (ryc. 2). Komórka jest oddzielona od środowiska zewnętrznego błoną komórkową - lemat plazmowy(grubość 9-10 mm), który transportuje niezbędne substancje do wnętrza komórki i odwrotnie, oddziałuje z sąsiadującymi komórkami i substancja międzykomórkowa. Wewnątrz komórki jest rdzeń, w którym zachodzi synteza białek, przechowuje informację genetyczną w postaci DNA (kwasu dezoksyrybonukleinowego). Jądro może mieć kształt okrągły lub jajowaty, ale w komórkach płaskich jest nieco spłaszczone, a w leukocytach ma kształt pręcika lub fasoli. Nie ma go w erytrocytach i płytkach krwi. Z góry jądro pokryte jest otoczką jądrową, która jest reprezentowana przez błonę zewnętrzną i wewnętrzną. Rdzeń zawiera nukleochizm, który jest substancją żelową i zawiera chromatynę i jąderko.
Ryż. 2. Schemat ultramikroskopowej struktury komórkowej
(wg M.R. Sapina, G.L. Bilicha, 1989):
1 - cytolema (błona plazmatyczna); 2 - pęcherzyki pinocytotyczne; 3 - centrosom (centrum komórki, cytocentrum); 4 - hialoplazma; 5 - siateczka śródplazmatyczna (o - błony siateczki śródplazmatycznej, B - rybosomy); 6- rdzeń; 7- połączenie przestrzeni okołojądrowej z wnękami siateczki śródplazmatycznej; 8 - pory jądrowe; 9 - jąderko; 10 - aparat z siatką wewnątrzkomórkową (kompleks Golgiego); 77-^ wakuole wydzielnicze; 12- mitochondria; 7J - lizosomy; 74-trzy kolejne etapy fagocytozy; 75 - połączenie błony komórkowej (cytolemma) z błonami retikulum endoplazmatycznego
Rdzeń otacza cytoplazma, który obejmuje hialoplazmę, organelle i inkluzje.
Hialoplazma- jest to główna substancja cytoplazmy, bierze udział w procesach metabolicznych komórki, zawiera białka, polisacharydy, kwas nukleinowy itp.
Nazywa się stałe części komórki, które mają określoną strukturę i pełnią funkcje biochemiczne organelle. Należą do nich centrum komórkowe, mitochondria, kompleks Golgiego, siateczka endoplazmatyczna (cytoplazmatyczna).
Centrum komórek zwykle zlokalizowany w pobliżu jądra lub kompleksu Golgiego, składa się z dwóch gęstych formacji - centrioli, które są częścią wrzeciona poruszającej się komórki i tworzą rzęski i wici.
Mitochondria Mają postać ziarenek, nitek, pałeczek i zbudowane są z dwóch membran – wewnętrznej i zewnętrznej. Długość mitochondrium waha się od 1 do 15 µm, średnica – od 0,2 do 1,0 µm. Błona wewnętrzna tworzy fałdy (cristae), w których zlokalizowane są enzymy. W mitochondriach następuje rozkład glukozy, aminokwasów, utlenianie kwasów tłuszczowych i powstawanie ATP (kwasu adenozynotrójfosforowego) – głównego materiału energetycznego.
Kompleks Golgiego (wewnątrzkomórkowy aparat siatkowy) ma postać pęcherzyków, płytek, rurek rozmieszczonych wokół jądra. Jego funkcją jest transport substancji, ich obróbka chemiczna i usuwanie produktów przemiany materii z komórki na zewnątrz komórki.
Siateczka endoplazmatyczna (cytoplazmatyczna). utworzony z sieci ziarnistej (gładkiej) i ziarnistej (granulowanej). Siateczkę śródplazmatyczną ziarnistą tworzą głównie małe cysterny i rurki o średnicy 50-100 nm, które biorą udział w wymianie lipidów i polisacharydów. Ziarnista siateczka śródplazmatyczna składa się z płytek, rurek, cystern, których ściany sąsiadują z małymi formacjami - rybosomami syntetyzującymi białka.
Cytoplazma posiada także trwałe nagromadzenia poszczególnych substancji, które nazywane są inkluzjami cytoplazmatycznymi i mają charakter białkowy, tłuszczowy i pigmentowy.
Komórka jako część organizmu wielokomórkowego spełnia główne funkcje: asymilację napływających substancji i ich rozkład z wytworzeniem energii niezbędnej do utrzymania funkcji życiowych organizmu. Komórki wykazują także drażliwość (reakcje motoryczne) i potrafią rozmnażać się przez podział. Podział komórek może być pośredni (mitoza) lub redukcyjny (mejoza).
Mitoza- najczęstsza forma podział komórek. Składa się z kilku etapów - profazy, metafazy, anafazy i telofazy. Prosty (lub bezpośredni) podział komórek - amitoza - występuje rzadko w przypadkach, gdy komórka jest podzielona na równe lub nierówne części. Mejoza - forma podziału jądrowego, podczas której liczba chromosomów w zapłodnionej komórce zmniejsza się o połowę i obserwuje się restrukturyzację aparatu genowego komórki. Okres od jednego podziału komórki do drugiego nazywa się jej cyklem życiowym.
| |
