Komórka

Komórka to podstawowy element strukturalny i czynnościowy każdego organizmu, zdolny do spełniania różnych funkcji życiowych tzn. oddychania, odżywiania, rozmnażania, wzrostu. Wielkość komórek i ich kształt są bardzo różne i zależą od pełnionych funkcji i otaczającego otoczenia. Na przykład spłaszczony kształt komórek nabłonkowych jest rezultatem wzajemnego ucisku komórek na siebie, natomiast komórki znajdujące się w środowisku płynnym (mamy tu na myśli np. krew) przybierają kształt kulisty. Komórki, więc cechuje duży polimorfizm. Najmniejsza komórka mierzy 0,2mm (bakterie), największa ok. 50 cm (włókna indyjskiej rośliny rami), nieco mniejsze jaja strusie. Mimo iż są one takie małe, w ciele człowieka o średniej masie ciała, ich liczba może wynosić 1013-14, nie licząc krwinek.

ORGANELLE KOMÓRKOWE

- Błona komórkowa – oddziela komórkę od środowiska pozakomórkowego, składa się z białek i lipidów, wybiórcza przepuszczalność

- Siateczka śródplazmatyczna – reticulum endoplazmatyczne; jeżeli błony siateczki śródplazmatycznej pokryte są rybosomami, to jest to siateczka szorstka, miejsce syntezy białek; jeżeli błony pozbawione są rybosomów, to jest to siateczka gładka, miejsce syntezy lipidów

- Cytoplazma – płynny, złożony koloid wodny, zachodzą w niej reakcje biochemiczne; składa się z białek, lipidów, kwasów tłuszczowych, aminokwasów, soli mineralnych, cytoszkieletu – przestrzennej sieci białkowych włókienek i mikrorureczek, odpowiedzialnej za możliwość zmiany kształtu komórki i ich zdolności do poruszania się

- Aparaty Golgiego – małe spłaszczone pęcherzyki; modyfikują, pakują i przekazują zagęszczone substancje poza komórkę lub w jej obrębie; liczne w komórkach wydzielniczych trzustki

- Lizosomy – małe, kuliste pęcherzyki, składają się z białek enzymatycznych; liczne w komórkach żernych układu odpornościowego

- Mitochondria – zbudowane z dwóch błon białkowo lipidowych (błona wewnętrzna tworzy grzebienie mitochondrialne) i macierzy, posiadające własne DNA; odpowiada za uwolnienie energii i jej magazynowanie w ATP

- Rybosomy – zbudowane z białek i rybosomalnego kwasu rybonukleinowego (RNA); na jego powierzchni zachodzi biosynteza białek czyli translacja

- Jądro komórkowe – składa się z otoczki, kariolimfy (soku jądrowego), porów jądrowych (nukleodezmów), przestrzeni perinuklearnej, jąderka (miejsce syntezy rybosomalnego RNA) oraz chromatyny (kompleks zbudowany z DNA , RNA i białek histonowych)

RODZAJE KOMÓREK ROŚLINNYCH

Wyróżnia się sześć zasadniczych typów tkanek roślinnych: miękiszową, merysystematyczną, wzmacniającą, okrywającą, przewodzącą i wydalniczą. W budowie każdego rodzaju tkanek roślinnych zauważa się wyraźny związek z funkcją danej tkanki.

Cechą charakterystyczną komórek tkanki wzmacniającej są zgrubienia ścian komórkowych. Wyróżnia się dwa zasadnicze rodzaje tkanek wzmacniających. Kolenchyma, czyli zwarcica zbudowana jest z żywych komórek o nierównomiernie zgrubiałych ścianach komórkowych. Zgrubienia te mogą występować w narożnikach komórki (kolenchyma kątowa)lub na ścianach stycznych do odwodu danego organu, czyli wzdłuż komórki (kolenchyma płatowa). Sklerenchyma czyli twardzica w przeciwieństwie do kolenchymy zbudowana jest z martwych komórek, które posiadają równomiernie zgrubiałe ściany komórkowe. Wyróżnia się dwa rodzaje komórek sklerenchymy: ściśle wydłużone włókna oraz izodiametryczne (równowymiarowe) komórki kamienne (inaczej zwane sklereidami).

Kolejna tkanka - okrywająca posiada komórki żywe, ściśle ułożone. Cechą charakterystyczną jest brak przestworów międzykomórkowych. Skórka liści i pędu (epiderma), obok normalnych komórek skórki, zawiera komórki szparkowe i przyszparkowe, budujące aparaty szparkowe. Komórki szparkowe posiadają charakterystyczne zgrubienia ścian komórkowych, odgrywające istotną rolę w mechanizmie otwierania i zamykania aparatów szparkowych. Wytworami epidermy są też różnego rodzaju włoski i emergencje. W skórce korzenia - ryzodermie - brak jest aparatów szparkowych, występują za to w pewnych partiach korzenia wytwory ryzodermy - włośniki. Są to długie wypustki komórek skórki z charakterystycznie położonym na dystalnym biegunie komórki jądrem komórkowym. U roślin, gdzie występuje przyrost wtórny na grubość tworzy się wtórna tkanka okrywająca - peryderma.

Elementy tkanki przewodzącej dzieli się na: ksylem oraz floem. Elementami drewna - ksylemu mogą być cewki lub naczynia. Cewki są wydłużonymi martwymi komórkami o zdrewniałych i zgrubiałych ścianach. Posiadają jamki, zwykle kształtu lejkowatego, dzięki czemu możliwy jest transport substancji pomiędzy cewkami. Naczynia są również komórkami martwymi, u których nastąpił zanik ścian poprzecznych. W związku z tym ułożone jeden na drugą komórki naczyń stanowią długie rury, którymi odbywa się transport. Cewki i naczynia przewodzą wodę i sole mineralne od korzeni w górę rośliny(miękisz i włókna drzewne), zaś elementami przewodzącymi asymilaty są komórki i rurki sitowe (łyko - miękisz i włókna łykowe). Elementy floemu są żywe. Rurki sitowe -podstawowy element floemu - zbudowane są z bezjądrowych komórek, ułożonych jedna na drugą. Protoplasty tych komórek kontaktują się ze sobą dzięki otworom (tzw. otworom sitowym), znajdującym się w ścianach poprzecznych. Otwory te wysłane są specyficzną substancją - kullozą, która często zaślepia otwory sitowe, zwłaszcza w okresie zimowym. Rurkom sitowym towarzyszą zawsze małe komórki (tzw. komórki towarzyszące), opatrzone jadrem. Kierują one metabolizmem bezjadrowym komórek sitowych.

Ostatnim typem tkanek roślinnych jest tkanka wydzielnicza. Do tkanki wydzielniczej zalicza się dwie grupy. Pierwszą są tkanki powierzchniowe. Należą tu: komórki skórki (wydzielające olejki bezpośrednio przez ścianę komórkową), włoski gruczołowe-olejki eteryczne, śluzy, żywice, substancje parzące, następnie miodniki wydzielające np. nektar w kwiatach, gruczoły wodne - wodę (niezależnie od transpiracji) oraz u roślin owadożernych - gruczoły trawienne. Drugą grupą tkanek wydzielniczych stanowią tkanki wewnętrzne. Zalicza się do nich: kanały żywienne u drzew iglastych produkujących żywicę, rury mleczne u makowatych, oraz przewody olejowe, które wydzielają olejki eteryczne i substancje wonne. Na zakończenie warto dodać, że w zależności od środowiska występowania (np. różna zawartość wody), niektóre rośliny wykształciły specyficzne przystosowania. Np. rośliny wodne takie jak pływacz, strzałka wodna, grążel żółty, rogatek, rzęsa itp. maja silnie rozwinięty miękisz powietrzny, a słabo wykształcone tkanki przewodzące. Rośliny występujące w wilgotnym środowisku(szczawik zajęczy, skrzyp, paprocie itp.) mają słabo rozwinięte tkanki przewodzące i wzmacniające, komórki skórki są cienkościenne o dużej liczbie aparatów szparkowych. W środowisku suchym sklerofity wykształciły zagłębione aparaty szparkowe (np. deander), tkanki przewodzące i wzmacniające są silnie rozwinięte, skóra posiada grubą warstwę kitikuli i kutuer.

RODZAJE KOMÓREK ZWIERZĘCYCH

Charakterystyczna dla kręgowców jest tkanka łączna stała chrzęstna i kostna.

Tkanka chrzęstna
buduje szkielet ryb chrzęstnoszkieletowych, elementy chrzęstne nosa, tchawicy, małżowiny usznej itp. Pełni funkcję ochronną i zabezpieczającą. Zbudowana jest z komórek chrzęstnych ułożonych po jednej, dwóch lub trzech w owalnych jamkach chrzęstnych zanurzonych w substancji międzykomórkowej, która może zawierać również włókna.

Tkanka kostna
buduje szkielet wewnętrzny kręgowców. Ponieważ zawiera dużo soli mineralnych w substancji międzykomórkowej, jest najtwardsza ze wszystkich tkanek. Tworzą ją mające liczne wypustki komórki kostne. Znajdują się one w jamkach kostnych. Komórki kostne tworzą blaszki i beleczki, których układ przestrzenny zapewnia kościom odporność i sztywność. tkanka kostna jest dobrze ukrwiona, gdyż przechodzą przez nią liczne naczynia krwionośne roznoszące substancje odżywcze.

Pełni funkcję:
- Zabezpieczającą;
- Podporową;
- Ochronną.

Kości są również miejscem przyczepiania się mięśni szkieletowych i razem z nimi tworzą układ ruchowy kręgowców.

Tkanka mięśniowa
zbudowana jest z komórek wydłużonych, które mają zdolność kurczenia się i rozkurczania. Dzięki zdolności kurczenia się mięśni, zwierzęta mogą wykonywać wszelkie ruchy. Ze względu na funkcję i miejsce występowania mięśnie dzieli się na szkieletowe i trzewiowe. Natomiast ze względu na budowę wyróżnia się tkankę mięśniową gładką i poprzecznie prążkowaną.
Mięśnie gładkie są zbudowane z komórek o wrzecionowatym kształcie, które kurczą się powoli, niezależnie od naszej woli i nie męczą się. W cytoplazmie tych komórek występuje jedno jądro. Mięśnie te budują narządy wewnętrzne np. układu pokarmowego, krwionośnego i wydalniczego itp.
Mięśnie poprzecznie prążkowane zbudowane są z włókien, które obserwowane pod mikroskopem mają jasne prążki. Komórki włókien mięśniowych są wydłużone i wielojądrowe. Z tej tkanki zbudowane są mięśnie szkieletowe, które się szybko kurczą i rozkurczają zależnie od naszej woli, ale też szybko się męczą.
Mięsień sercowy zbudowany jest z rozgałęzionych włókien poprzecznie prążkowanych.

Tkanka nabłonkowa
jest najbardziej pierwotną tkanką organizmu, gdyż pierwsza pojawia się w rozwoju zarodkowym. Komórki nabłonka ściśle do siebie przylegają. Ze względu na ich kształt wyróżnia się nabłonek płaski, sześcienny (kostkowy) i cylindryczny (walcowaty). Może składać się z jednej warstwy komórek jak np. u bezkręgowców lub wielowarstwowy u kręgowców. Okrywająca powierzchnię ciała część nabłonka wielowarstwowego rogowacieje i złuszcza się.

Nabłonek pełni różne funkcje:
nabłonek powierzchniowy, czyli naskórek chroni organizm przed szkodliwymi czynnikami zewnętrznymi;
- tzw. śródbłonek wyściela narządy wewnętrzne np. jelita oraz naczynie krwionośne;
- nabłonek gruczołowy zawiera komórki gruczołowe wydzielające np. łój, pot, mleko, śluz;
- nabłonek zmysłowy wchodzi w skład narządów zmysłów i pomaga odbierać wrażenia zmysłowe;
- nabłonek rozrodczy wchodzi w skład układu rozrodczego, wyściela gonady i przewody rozrodcze.

PORÓWNANIE BUDOWY KOMÓRKI ROŚLINNEJ I ZWIERZĘCEJ

Cechy różniące komórki roślinne i zwierzęce

BUDOWA KOMÓRKI BAKTERYJNEJ

Komórki bakterii mają bardzo prostą budowę. Każda komórka bakterii to grudka cytoplazmy otoczona białkowo-lipidową błoną komórkowa. Na zewnątrz błony jest ściana komórkowa, zbudowana z misternej sieci włókien utworzonych z mureny, substancji będącej polimerem białkowo-cukrowym. Grubość ściany bywa różna i bierze się ją pod uwagę w klasyfikacji tej grupy organizmów. Bakterie o cienkiej ścianie wytwarzają dodatkowo drugą błonę komórkową na zewnątrz ściany komórkowej (tzw. błonę zewnętrzną). Dość często spotyka się też zewnętrzne otoczki śluzowe, mające w zależności od gatunku różną grubość. Otoczki spełniają funkcje ochronne. Chronią na przykład przed wyschnięciem lub wchłonięciem przez inne organizmy, a w przypadku bakterii chorobotwórczych- przed rozłożeniem przez białe krwinki gospodarza. Dodatkowymi elementami, w które mogą być zaopatrzone powłoki komórek bakteryjnych, są rzęski i fimbrie (zwane tez pilami).

Centrum komórki bakteryjnej wypełnia nukleoid. Jest to obszar cytoplazmy zawierający pozwijaną, kolistą nić DNA, czyli genofor. W nim zapisana jest informacja genetyczna komórki. Nukleoid nie jest odgraniczony od reszty cytoplazmy żadną błona plazmatyczną, czyli nie tworzy jądra komórkowego. Dodatkowo w cytoplazmie baterii zazwyczaj występują inne, zdecydowanie mniejsze, koliste nici DNA, zwane plazmidami. W cytoplazmie bateryjnej znajdują się tez rybosomy (struktury biorące udział w syntezie białek) i ziarna materiału zapasowego. Jest nim zazwyczaj glikogen, wolutyna bądź podobna do glikogenu skrobia sinicowa(u sinic). Błona komórkowa bakterii ulega w niektórych miejscach pofałdowaniu, tworząc wpuklenia w obszarze cytoplazmy. Ich kształty mogą być różne od niewielkich koncentrycznych mezosomów (prawdopodobnie biorących udział w oddychaniu komórkowym i będących miejscem przyczepu genoforu) po duże blaszkowate twory wypełnione barwnikami zwane tylakoidami (inaczej chromatoforami).

BUDOWA KOMÓRKI GRZYBÓW

Komórki grzybów podobne są do komórek roślinnych jednak jest między7 nimi kilka różnic. Komórki grzybów nigdy nie zawierają plastydów i mają nieco inną budowę ściany komórkowej i substancje zapasowe. Szkielet ściany komórkowej jest zbudowany z chityny (u lęgniowców występuje celuloza). Ściany komórkowe grzybów mają budowę warstwową: warstwę zewnętrzną tworzą glukany a wewnętrzną chityna i białka. Materiałem zapasowym u grzybów jest glikogen. Dobrze rozwinięte są wodniczki w których znajduje się m.in. wolutyna.

ODDYCHANIE KOMÓRKOWE

Wszystkie organizmy zwierzęce do swych procesów życiowych, w tym licznych reakcji syntez komórkowych, wymagają znacznych ilości energii. Źródłem energii jest utlenianie związków organicznych, a ostatecznymi produktami utleniania są CO2 i H2O.

Proces oddychania pierwszy badał Lavoisier. Z uwagi na zużywanie tlenu oraz wydzielanie dwutlenku węgla i wody, proces oddychania porównał on z procesem spalania. Zagadnienia te okazały się bardzo złożone. CO2 nie jest bezpośrednim produktem spalania, lecz pochodzi z przemian kwasów trikarboksylowych. Również woda w procesie oddychania nie powstaje w wyniku bezpośredniego spalania wodoru, lecz w wyniku wielostopniowego przenoszenia elektronów na tlen i dołączania protonów do jonu tlenkowego.

W procesie utleniania w komórkach bierze udział wiele układów oksydacyjno-redukcyjnych. Układy te przenoszą elektrony i protony ze zredukowanych substratów z jednoczesnym wydzieleniem dużej ilości energii. Substraty dostarczające atomów wodoru pochodzą przede wszystkim z przemian cukrów, tłuszczy i częściowo białek. Wodór z substratów jest odrywany przy udziale enzymów, zwanych dehydrogenazami, i przekazywany koenzymom oddechowym. Tlen niezbędny do oddychania komórkowego jest dostarczany przez oksyhemoglobinę z krwią. W oddychaniu komórkowym jest zużywane około - 0% wdychanego tlenu.

Organizmy, które zużywają tlen jako ostateczny akceptor elektronów w procesach? oddychania, noszą nazwę aerobów lub tlenowców. Jeśli transport elektronów na tlen zachodzi w łańcuchu oddechowym, to proces ten przynosi znaczne korzyści energetyczne. Oprócz tlenu akceptorami elektronów mogą być nieorganiczne i organiczne akceptory atomów wodoru. Organizmy, które zamiast tlenu wykorzystują inne akceptory elektronów i potrafią żyć w warunkach beztlenowych, są nazywane anaerobami lub beztlenowcami. Wydajność energetyczna przenoszenia elektronów w warunkach beztlenowych jest znacznie niższa. Niektóre organizmy potrafią wykorzystywać zarówno tlen, jak i inne akceptory elektronów. Są to beztlenowce względne. Organizmy nie posiadające w ogóle zdolności wykorzystywania tlenu są beztlenowcami bezwzględnymi.

FOTOSYNTEZA

W przebiegu fotosyntezy wyróżnia się dwie fazy: fazę jasną (energia słoneczna pochłaniana jest przez chlorofil - w wyniku fosforylacji fotosyntetycznej powstaje ATP, a u roślin wyższych w tej fazie następuje redukcja NADP+ i rozpad wody) i fazę ciemną (wbudowanie CO2 do związków organicznych i powstanie glukozy - proces ten zachodzi z wykorzystaniem energii zgromadzonej w ATP). Fotosynteza, proces syntezy prostych związków organicznych (węglowodanów) z dwutlenku węgla i wody przebiegający dzięki wykorzystaniu energii świetlnej pochłanianej przez barwniki asymilacyjne.

Fotosynteza zachodzi według ogólnego równania:
6 CO2 + 6H2O + energia świetlna = C6H12O6 + 6O2.

Najważniejszym barwnikiem asymilacyjnym jest chlorofil a, pochłaniający światło czerwone i fioletowe. Organizmy zdolne do przeprowadzania fotosyntezy określane są jako
fotoautotrofy Należą do nich rośliny zielone zawierające w swych komórkach barwniki asymilacyjne oraz niektóre bakterie wyposażone w tzw. bakteriochlorofil.

Głównym miejscem fotosyntezy u roślin naczyniowych są liście lecz także zielone łodygi inne zielone części rośliny.

Fotosynteza stanowi podstawę życia na Ziemi dostarczając tlenu i ogromnych ilości związków organicznych. Fotosynteza odbywa się na lądach i w wodach, a jej intensywność zależy od natężenia światła, zawartości dwutlenku węgla i zaopatrzenia w wodę, a także temperatury otoczenia.