Podstawowe typy komórek. Charakterystyka struktur komórkowych, Notatki z Biologia

Pobierz Podstawowe typy komórek. Charakterystyka struktur komórkowych i więcej Notatki w PDF z Biologia tylko na Docsity! Podstawowe typy komórek. Charakterystyka struktur komórkowych Komórka to podstawowa jednostka strukturalna i funkcjonalna każdego organizmu. Oznacza to, że każdy organizm może składać się z jednej lub wielu komórek oraz że każda komórka wykonuje wszystkie podstawowe czynności życiowe, takie jak odżywianie, oddychanie czy rozmnażanie. Kształt komórki może być bardzo różny. Pierwotnie kształt ten jest zbliżony do kuli, ale komórki wyspecjalizowane, wchodzące w skład tkanek mają bardzo różnorodne kształty, co wiąże się z pełnioną przez nie funkcją. Wielkość komórek waha się najczęściej w granicach od kilku do kilkudziesięciu μm. Najmniejsze komórki to komórki bakterii (0,2 μm), największe to u roślin włókna indyjskiej rośliny rami (do 50 cm), a u zwierząt komórka strusiego jaja o średnicy 30 cm. Komórki nerwowe u dużych zwierząt mogą osiągać długość 1 m. Budowa komórki Wśród komórek eukariotycznych wyróżnia się dwa zasadnicze typy: - komórkę roślinną - komórkę zwierzęcą Tabela: Porównanie budowy różnych komórek Element budowy Komórka prokariotyczna Komórka eukariotyczna zwierzęca roślinna jądro komórkowe jego rolę pełni nukleoid + + cytoplazma + + + błona komórkowa + + + ściana komórkowa zbudowana z innych związków (nie z celulozy) + celulozowa chloroplasty - - + mitochondria - + + siateczka wewnątrzplazmatyczna - + + rybosomy + + + wodniczki/wakuole - liczne, małe jedna (czasem kilka), duże rodzaj materiału zapasowego różne substancje (białka, tłuszcze) glikogen skrobia Przechodzenie substancji przez błonę komórkową Błona komórkowa jest półprzepuszczalna. Oznacza to, że niektóre substancje mogą przez nią przenikać, a inne nie. W transporcie błonowym biorą też udział białka, pomagając większym cząsteczkom w przejściu na drugą stronę. Sposoby przechodzenia substancji przez błonę komórkową: 1. Dyfuzja prosta to swobodne przenikanie substancji przez błonę, w którym wykorzystywana jest naturalna dążność cząsteczek do wyrównania stężeń. Odbywa się zawsze w kierunku od wyższego stężenia do niższego (zgodnie z gradientem stężeń). Dotyczy cząsteczek na tyle małych, że mogą zmieścić się w porach pomiędzy cząsteczkami lipidów (np. tlen, dwutlenek węgla) lub cząsteczek rozpuszczalnych w tłuszczach. 2. Dyfuzja wspomagana dotyczy cząsteczek większych, które nie mieszczą się w porach błony komórkowej, np. glukozy czy aminokwasów. Do przejścia na drugą stronę wykorzystują one odpowiednie białka transportowe. Kierunek transportu jest zgodny z gradientem stężeń, więc proces ten nie wymaga nakładu energii. 3. Transport aktywny polega na przenoszeniu cząsteczek wbrew gradientowi stężeń, czyli od niższego stężenia do wyższego. Transport taki przebiega wbrew naturalnym prawom dyfuzji i dlatego wymaga sporych nakładów energii i obecności białek transportowych. Dyfuzja nigdy nie wymaga nakładów energii, gdyż odbywa się zgodnie z gradientem stężeń. W dyfuzji wspomaganej biorą udział białka transportowe. Transport aktywny wymaga nakładów energii i obecności białek transportowych, gdyż zachodzi wbrew gradientowi stężeń. Omówione wyżej sposoby dotyczą przenikania substancji rozpuszczonych w wodzie. Natomiast sama woda może swobodnie przenikać przez błonę w procesie zwanym osmozą. Osmoza jest szczególnym rodzajem dyfuzji polegającym na przenikaniu przez błonę półprzepuszczalną cząsteczek rozpuszczalnika. Kierunek przepływu wody będzie zależał od stężenia rozpuszczonych substancji w środowisku komórki: - jeśli stężenie substancji jest wyższe na zewnątrz komórki niż w jej wnętrzu, mówimy, że komórka znajduje się w roztworze hipertonicznym. Woda, dążąc do wyrównania stężeń, będzie wypływać z komórki i komórka będzie się kurczyć. - jeśli stężenie substancji na zewnątrz jest niższe niż we wnętrzu komórki, to roztwór taki nazywamy hipotonicznym. Woda będzie wnikać do środka, a komórka będzie pęcznieć - jeśli stężenie jest jednakowe na zewnątrz i we wnętrzu, mówimy, że komórka jest w roztworze izotonicznym. Ilość wody wpływającej do komórki jest równa ilości wody wypływającej i stan komórki nie zmienia się. Jedynym właściwym środowiskiem dla komórki jest roztwór izotoniczny. Przebywanie przez dłuższy czas w roztworze hipertonicznym lub hipotonicznym jest niebezpieczne dla jej życia, często kończy się śmiercią. Dla komórek ludzkiego ciała roztwór izotoniczny to roztwór 0,9% NaCl, nazywany jest płynem fizjologicznym i stosowany przy podawaniu leków w postaci zastrzyków lub kroplówek. Potencjał komórki Błona komórkowa jest spolaryzowana. Oznacza to nierównomierne rozmieszczenie ładunków jonowych na powierzchni błony. Na zewnętrznej jej powierzchni gromadzą się ładunki dodatnie, a na wewnętrznej ładunki ujemne. Za stan polaryzacji odpowiadają nierównomiernie rozmieszczone jony sodu i potasu, które transportowane są przez błonę przy udziale specjalnego białka tzw. pompy sodowo-potasowej. Inne białka błonowe, nazywane kanałami jonowymi są w tym czasie zamknięte. Spolaryzowanie błony komórkowej utrzymuje komórkę w stanie ciągłego oczekiwania na bodziec. Zadziałanie bodźca ze środowiska powoduje otwarcie kanałów jonowych i wyrównanie rozmieszczenia ładunków. Nazywane jest to depolaryzacją błony komórkowej. Depolaryzacja, niczym fala, rozchodzi się po powierzchni komórki wyzwalając jej reakcję. Potencjał spoczynkowy to stan gotowości komórki do zareagowania na bodziec. Stan ten utrzymywany jest dzięki polaryzacji błony komórkowej, natomiast sama reakcja zachodzi na skutek jej depolaryzacji i nazywana jest potencjałem czynnościowym. Błony białkowo-lipidowe o właściwościach podobnych do omówionej błony komórkowej, występują również we wnętrzu komórki. Otaczają organella komórkowe, takie jak jądro, mitochondria, czy chloroplasty, tworzą liczne pęcherzyki wypełnione różnymi substancjami oraz całą sieć kanalików nazwanych siateczką wewnątrzplazmatyczną. Wszystkie błony występujące w komórce mają budowę białkowo-lipidową i są półprzepuszczalne. Błony takie nazywamy błonami biologicznymi. Siateczka wewnątrzplazmatyczna To system kanalików przecinających wnętrze komórki, połączonych z błoną komórkową oraz z błoną jądrową. Rozróżniamy w komórce dwa typy siateczki: - gładką - na jej powierzchni nie występują żadne struktury, bierze ona udział w produkcji lipidów - szorstką - do jej powierzchni przyczepione są liczne rybosomy, które uczestniczą w syntezie białka Niezależnie od rodzaju siateczki pełni ona też inne funkcje: - dzieli komórkę na przedziały, dzięki temu obok siebie mogą zachodzić różne, czasem przeciwstawne reakcje biochemiczne - ułatwia transport wewnątrzkomórkowy - duże cząsteczki (np. białka) są przesyłane kanalikami siateczki Aparat Golgiego Jest to struktura związana z siateczką wewnątrzplazmatyczną. Zbudowana jest z błon w kształcie mocno spłaszczonych pęcherzyków ułożonych jeden obok drugiego i licznych banieczek odrywających się od zasadniczej części aparatu. Zachodzą tu końcowe etapy syntezy białek i lipidów, a w komórkach roślinnych produkowana jest celuloza do budowy ściany komórkowej. Gotowe produkty zamykane są w banieczkach i w postaci pęcherzyka wędrują do miejsca przeznaczenia. Często ich zawartość wydzielana jest poza obręb komórki. Stąd szczególnie duża ilość aparatów Golgiego występuje w komórkach gruczołowych. Lizosomy Im więcej energii potrzebuje komórka, tym więcej ma mitochondriów i więcej grzebieni w ich wnętrzu !!!! Cytoplazma (cytozol) Cytoplazma jest półpłynną, galaretowatą substancją wypełniającą wnętrze komórki. Składa się głównie z wody, w której rozproszone są cząsteczki białek i innych związków organicznych. Cytoplazma jest roztworem koloidalnym. Może przyjmować postać bardziej płynną (tzw. zol), lub bardziej stałą (tzw. żel). Przechodzenie jednego stanu w drugi jest naturalnym procesem wykorzystywanym przez niektóre komórki np. do wykonywania ruchów pełzakowatych. Wśród białek występujących w cytoplazmie szczególną rolę odgrywają: - białka enzymatyczne: ich obecność wiąże się z faktem, że w cytoplazmie zachodzą liczne reakcje biochemiczne wymagające udziału wielu enzymów. Przykładem może tu być początkowy etap oddychania komórkowego (glikoliza), czy też proces biosyntezy białka; - białka cytoszkieletu: to białka tworzące wewnętrzne elastyczne rusztowanie w komórce, umożliwiające ruch cytoplazmy i organelli w jej wnętrzu, ruch całej komórki oraz nadające jej określony kształt. Włókienka białkowe wchodzące w skład cytoszkieletu dzielimy na mikrofilamenty (czyli mikropałeczki), mikrotubule (inaczej mikrorureczki) i filamenty pośrednie. Rybosomy Rybosomy są strukturami, w których zachodzi proces biosyntezy białka. Są małymi ziarnistościami rozproszonymi luźno w obrębie cytoplazmy lub związanymi z błonami siateczki wewnatrzplazmatycznej i zewnętrzną błoną jądrową. Składają się z cząsteczek kwasu rybonukleinowego (tzw. rybosomalny RNA, w skrócie rRNA) i białek. Rybosomy zbudowane są z dwóch podjednostek (mniejszej i większej), które mogą się łączyć i rozdzielać. Tylko rybosomy, w których zachodzi w danym momencie synteza białka są złożone, natomiast podjednostki nieczynnych rybosomów występują oddzielnie. Wodniczki (wakuole) Są to struktury otoczone błoną i wypełnione w środku wodą z rozpuszczonymi w niej różnymi substancjami. Pełnią zupełnie inne funkcje w komórkach zwierzęcych i roślinnych, stąd zwyczajowo używa się terminu wodniczka w odniesieniu do komórki zwierzęcej, a wakuola do roślinnej. Wodniczki komórki zwierzęcej Dla komórki zwierzęcej charakterystyczna jest duża ilość drobnych wodniczek. Występują one w dwóch rodzajach: Wodniczka pokarmowa Tworzy się w komórkach pochłaniających większe cząstki pokarmu wymagające strawienia. Powstaje w procesie fagocytozy. Polega on na tym, że błona komórkowa wpukla się do wnętrza komórki wraz z cząstką pokarmu (może to być nawet inna, mniejsza komórka). Gdy wpuklenie jest dostatecznie głębokie, błona komórkowa zamyka się nad nim i powstaje banieczka z zawartością w środku. Jest to właśnie wodniczka pokarmowa, do której dołącza się lizosom z enzymami trawiennymi i zawartość wodniczki zostaje strawiona. Wodniczki takie spotykane są głównie w świecie pierwotniaków lub bardzo prostych bezkręgowców. W organizmie człowieka występują w komórkach układu odpornościowego (makrofagi). Wodniczka tętniąca Jej nazwa pochodzi od nieustannego kurczenia się, spowodowanego wyrzucaniem poza obręb komórki nadmiaru wody oraz rozpuszczonych w niej produktów przemiany materii, służy więc ona osmoregulacji i wydalaniu. Wodniczki tętniące spotykane są u pierwotniaków słodkowodnych. Wici i rzęski Stanowią aparat ruchu w komórkach, stąd spotykane są głównie u pierwotniaków. W organizmie człowieka tylko plemniki posiadają wić. Rzęski natomiast spotykane są