Przedstaw budowę komórki, scharakteryzuj organelle komórkowe

Wszystkie organizmy żywe ? ludzie, zwierzęta i rośliny ? są zbudowane z komórek. Te najmniejsze części składowe żywej materii są odpowiedzialne za prawidłowy przebieg wszystkich procesów niezbędnych do podtrzymania życia.

Mają rozmaite kształty, wielkości i kolory. Większość jest zbudowana z cieniutkiej błony, otaczającej częściowo przezroczystą, galaretowatą substancję, i wiele maleńkich części wewnętrznych nazywanych organellami. Wielkość, kształt i organelle komórki zależą od wykonywanej przez nią pracy. Ludzki organizm zbudowany jest z ponad 50 bilionów komórek.

Typowa komórka zwierzęca jest otoczona cienką błoną plazmatyczną, wewnątrz której znajduje się galaretowata cytoplazma i około tuzina organelli. Komórki wątrobowe są najlepszym przykładem takiej typowej komórki. Każda komórka wątroby czyli hepacyt, ma około dziesięciu do dwudziestu mikronów przekroju. Zawiera większość głównych organelli, a jej podstawowym zadaniem jest przeprowadzanie skomplikowanych reakcji chemicznych, związanych z trawieniem pokarmu i odzyskiwaniem składników odżywczych.

Komórki zbudowane są z mniejszych jednostek tzw. organelli, które pełnią różne funkcje, jednak nie mogą samodzielnie działać poza komórką. Składniki budujące komórkę możemy podzielić na plazmatyczne (żywe) i nieplazmatyczne (martwe) Wszystkie żywe składniki znajdujące się w komórce nazywamy protoplastem. Do protoplastu należą: błona komórkowa, jądro kom., cytoplazma, mitochondria, plastydy, rybosomy, reticulum endoplazmatyczne oraz aparaty Golgiego, lizosomy, plazmodesmy. Do martwych części komórki należą wakuola i ściana komórkowa.

Rys 1. Budowa komórki zwierzęcej.

Jądro komórkowe - pełni nadrzędną rolę w komórce, gdyż poprzez zawarte w nim DNA steruje przemianami biochemicznymi komórki. Jądro komórkowe gromadzi i przechowywuje w DNA, w postaci chromatyny, informację genetyczną o cechach organizmu, a następnie przekazuje ją do cytoplazmy na rybosomy za pomocą m-RNA. Jądro bierze także udział w podziałach komórek somatycznych (mitoza) i generatywnych (mejoza).wielojądrowe (tzw. komórczaki). Niektóre komórki w trakcie różnicowania się i specjalizacji tracą jądro, np. erytrocyty ssaków.

Błona komórkowa - otacza zarówno komórkę roślinną jak i zwierzęcą. Pod względem chemicznym składa się z fosfolipidów (w tym lecytyny), białek integralnych(stanowią 70% wszystkich protein) i powierzchniowych, oligosacharydów (1-5%)i enzymów. Ważnym składnikiem błon jest także cholesterol (5-25% składu lipidów błonowych), zwiększjący stabilność błon, gdyż łączy się z ich tłuszczową częścią, zwiększając lepkość.

Błona komórkowa jest składnikiem każdej żywej komórki. Cechy charakterystyczne błony komórkowej można odnieść do większości błon biologicznych. Do najistotniejszych należałoby zaliczyć:

- wysoką przepuszczalnością dla wody;
- związki niejonowe przechodzą przez nią tym lepiej im łatwiej są rozpuszczalne w tłuszczach
opór elektryczny jest duży, ma to istotne znaczenie dla przewodnictwa elektrycznego bodźców
żywa błona komórkowa jest spolaryzowana, szczególnie dobrze jest to widoczne w komórkach zwierzęcych ponieważ nie posiadają ściany komórkowej
wyizolowane błony ulegają lizie (rozkładowi) w obecności enzymów lipolitycznych i proteolitycznych (rozkładają białka).

Aktualnie budowę błony komórkowej wyjaśnia model płynnej mozaiki. Każda błona biologiczna zawiera dwa podstawowe składniki strukturalne:

Funkcje błon:

-chronią komórki przed działaniem czynników fizycznych i chemicznych, a także przed wnikaniem obcych organizmów, w szczególności chorobotwórczych,
regulują transport wybranych substancji z i do komórki
reagują na bodźce chemiczne, termiczne i mechaniczne
pełnią także funkcje enzymatyczne, katalizując różne reakcje metaboliczne
utrzymują równowagą między ciśnieniem osmotycznym wewnątrz i na zewnątrz komórki.

Aparaty Golgiego są powszechnym składnikiem komórek eukariotycznych. Ich specyficzną cechą jest to, iż posiadają zdolność do redukcji azotanu srebra. Zwykle są rozrzucone w cytoplazmie. Organella te nie występują w komórkach prokariotycznych. Ich liczba w komórce jest różna. U glonów jest ich zaledwie kilka, natomiast u okrytonasiennych może dochodzić do kilkuset. Aparat Golgiego to struktury błoniaste - cysterny, ułożone jedna na drugiej. Struktura ta występuje w pobliżu jądra komórkowego. W aparacie Golgiego następuje synteza i wydzielanie wielocukrowców, śluzów i innych związków. jest to także miejsce gdzie zachodzi przebudowa i różnicowanie się błon przeznaczonych do wbudowania w błonę. Substancje te są przenoszone przez małe pęcherzyki transportujące, odrywające się od centralnie położonych cystern.

Aparaty Golgiego spełniaja wiele ważnych funkcji:

przede wszystkim wydzielają zagęszczone substancje poza komórkę w procesie egzocytozy, tzn. odwróconej pinocytozy (pęcherzyki wydzielnicze zlewają się z błoną)
syntetyzuja polisacharydy strukturalne - związki chemiczne, które dostarczają później na potrzeby rosnących ścian pierwotnych i wtórnych
w tkankach łącznych oporowych odpowiedzialne są za syntezę mukopolisacharydów (śluzowielocukrowców istoty międzykomórkowej)
sprzęgają węglowodory z proteinami, które są produkowane przez ER szorstkie, w glikoproteidy
uczestniczą w przekazywaniu wielu substancji w obrębie komórki i poza nią.

Retikulum endoplazmatyczne (ER)

Ta skomplikowana struktura jest niezwykle powszechna u Eucaryota (nie występuje jedynie w dojrzałych erytrocykach ssaków).W komórkach prokariotycznych nie występuje. ER jest organellum dynamicznym i jego rozwój zależy od wieku komórki, jej stanu czynnościowego i pełnionych w organizmie funkcji. Całość tworzą cienkie błony o trójwarstwowej strukturze. Funkcję ER można przedstawić następująco: zwiększa powierzchnię wewnętrzną komórki; umożliwia jednoczesne przeprowadzenie obok siebie różnych procesów, często wzajemnie się wykluczających procesów biochemicznych.

Rybosom
Bardzo ważnym elementem występującym we wszystkich rodzajach komórek są niewielkie struktury komórkowe - rybosomy. Liczba rybosomów w komórce eukariotycznej wynosi przeciętnie parę milionów i w dużej mierze zależy od aktywności metabolicznej komórki. W komórkach eukariotycznych Rybosomy występują w cytoplazmie oraz w mitochondriach i plastydach. Wśród rybosomów cytoplazmatycznych wyróżniamy rybosomy wolne i związane z błonami szorstkiego reticulum endoplazmatycznego.
Każdy rybosom jest zbudowany z dwóch podjednostek: małej i dużej. Obie te jednostki są zbudowane z białek i rRNA (rybosomowy RNA).
Mikrotubule- to białkowe spirale zbudowane z cząsteczek tubuliny. W przekroju wyglądają jak cylindry zbudowane z 13 równoległych łańcuchów. Mikrotubule wraz z innymi składnikami cytoszkieletu nadają kształt komórkom, zwłaszcza zwierzęcym, które nie posiadają sztywnych ścian komórkowych oraz utrzymują poszczególne organelle (mitochondria, struktury Golgiego)w odpowiednim położeniu w obrębie komórki i wchodzą w skład wici i rzęsek oraz umożliwiają ich ruchy. Mikrotubule ukierunkowują transport w komórce, budują również wrzeciono podziałowe, które przyłącza się do chromosomów i odciąga je lub ich połówki do przeciwległych biegunów nowo powstających komórek podczas podziałów komórkowych.

W centrosomie niemal wszystkich komórek zwierzęcych występują dwie prostopadle do siebie ułożone struktury, zwane centriolami. struktury te o kształcie pustego w środku cylindra, zbudowane są z dziesięciu zestawów, z których każdy składa się z trzech mikrotubul. Centriole replikują się przed podziałem komórkowym i prawdopodobnie odgrywają rolę w polimeryzacji mikrotubul.

Lizosomy- drobne pęcherzyki zawierające enzymy trawienne. Z najważniejszych cech tych organelli należy wymienić: są wyłącznie eukariotyczne, przy czym trzeba dodać, że u roślin, ze względu na pewne różnice biochemiczne, nazywane są sferosomami; są to otoczone pojedynczą błoną biologiczną pęcherzyki; enzymy hydrolityczne, które wypełniają lizosomy, znajdują się w stanie latencji, oznacza to, że białkowe biokatalizatory są normalnie nieaktywne, ponieważ najprawdopodobniej związane są z białkami błon lizosomów; powstają jako lizosomy pierwotne z aparatów Golgiego lub retikulum gładkiego; po połączeniu z fagosomami powstają lizosomy wtórne;

Rodzaje lizosomów:
-trawienne- rozkład substancji
-magazynujące- magazynują substancje

Peryksysomy -to mikrociała otoczone błoną, które zawierają różnorodne enzymy. Substancje wypełniające te organella katalizują szereg reakcji metabolicznych. Podczas rozpadu lipidów produkowany jest nadtlenek wodoru, substancja toksyczna dla komórki. Peroksysomy występujące w komórkach liści pełnią rolę w fotosyntezie.

Mikrofilamenty - składają się z dwóch łańcuchów białek globularnych: miozyny i aktyny. Mikrofilamenty mają zdolność kurczenia się i najczęściej odpowiadają za ruchy komórek.
Filamenty pośrednie są najbardziej stabilnym elementem cytoszkieletu. Są to długie, podobne do sznurów struktury złożone z białek fibrylarnych odpowiadające przede wszystkim za usztywnienie komórek.

Mitochondrium - zaliczane jest do autonomicznych organelli, ponieważ zawiera w swej budowie własne DNA i RNA. Jest to centrum energetyczne komórki, w którym ma miejsce utlenianie biologiczne - proces oddychania wewnątrzkomórkowego. Zachodzą w nim następujące etapy oddychania: cykl Krebsa i łańcuch oddechowy. Powstała w wyniku tych procesów energia gromadzona jest w wiązaniach wysokoenergetycznych związku - ATP a następnie jest wykorzystywana w procesach endoergicznych (wymagających dostarczenia energii). Najwięcej mitochondriów znajduje się w tych narządach, w którycyh zapotrzebowanie energetyczne jest najwększe np. komórki mięśnia sercowego. Bardzo mało mitochondriów znajduje się w tkance tłuszczowej.

Bibliografia:

Biologia, M. Podbielkowska, Z. Podbielkowski, Warszawa 1996 PWN
Tablice biologiczne.