Organelle komórkowe: ich budowa i funkcje. Struktury komórkowe i ich funkcje Budowa i funkcje komórki

Skład chemiczny organizmów żywych

Skład chemiczny organizmów żywych można wyrazić w dwóch formach: atomowej i molekularnej. Skład atomowy (pierwiastkowy) pokazuje stosunek atomów pierwiastków, z których składają się żywe organizmy. Skład cząsteczkowy (materiałowy) odzwierciedla stosunek cząsteczek substancji.

Pierwiastki chemiczne są częścią komórek w postaci jonów i cząsteczek substancji nieorganicznych i organicznych. Najważniejszymi substancjami nieorganicznymi w komórce są woda i sole mineralne, najważniejszymi substancjami organicznymi są węglowodany, lipidy, białka i kwasy nukleinowe.

Woda jest dominującym składnikiem wszystkich żywych organizmów. Średnia zawartość wody w komórkach większości żywych organizmów wynosi około 70%.

Sole mineralne w roztworze wodnym komórki dysocjują na kationy i aniony. Najważniejsze kationy to K+, Ca2+, Mg2+, Na+, NHJ, aniony - Cl-, SO2-, HPO2-, H2PO-, HCO-, NO-.

Węglowodany - związki organiczne składające się z jednej lub więcej cząsteczek cukrów prostych. Zawartość węglowodanów w komórkach zwierzęcych wynosi 1-5%, aw niektórych komórkach roślinnych dochodzi do 70%.
lipidy - tłuszcze i tłuszczopodobne związki organiczne, praktycznie nierozpuszczalne w wodzie. Ich zawartość w różnych komórkach jest bardzo zróżnicowana: od 2-3 do 50-90% w komórkach nasion roślin iw tkance tłuszczowej zwierząt.
Wiewiórki są biologicznymi heteropolimerami, których monomerami są aminokwasy. Tylko 20 aminokwasów bierze udział w tworzeniu białek. Nazywa się je fundamentalnymi lub podstawowymi. Niektóre z aminokwasów nie są syntetyzowane w organizmach zwierząt i ludzi i muszą być dostarczane z pokarmami roślinnymi (nazywane są niezbędnymi).

Kwasy nukleinowe. Istnieją dwa rodzaje kwasów nukleinowych: DNA i RNA. Kwasy nukleinowe to polimery, których monomerami są nukleotydy.

Struktura komórkowa

Powstanie teorii komórkowej

Robert Hooke w 1665 roku odkrył komórki w kawałku korka i jako pierwszy użył terminu „komórka”.
Anthony van Leeuwenhoek odkrył organizmy jednokomórkowe.
Matthias Schleiden w 1838 i Thomas Schwann w 1839 sformułowali główne założenia teorii komórki. Jednak błędnie wierzyli, że komórki powstają z pierwotnej substancji niekomórkowej.
Rudolf Virchow udowodnił w 1858 r., że wszystkie komórki powstają z innych komórek w wyniku podziału komórkowego.

Podstawowe założenia teorii komórki

Komórka jest jednostką strukturalną wszystkich żywych istot. Wszystkie żywe organizmy składają się z komórek (wirusy są wyjątkiem).
Komórka jest funkcjonalną jednostką wszystkich żywych istot. Komórka pokazuje cały zakres funkcji życiowych.
Komórka jest jednostką rozwoju wszystkich żywych istot. Nowe komórki powstają dopiero w wyniku podziału komórki pierwotnej (matki).
Komórka jest jednostką genetyczną wszystkich żywych istot. Chromosomy komórki zawierają informacje o rozwoju całego organizmu.
Komórki wszystkich organizmów są podobne pod względem składu chemicznego, struktury i funkcji.

Typy organizacji komórek

Wśród żywych organizmów tylko wirusy nie mają struktury komórkowej. Wszystkie inne organizmy są reprezentowane przez komórkowe formy życia. Istnieją dwa rodzaje organizacji komórkowej: prokariotyczna i eukariotyczna. Bakterie to prokarioty, a rośliny, grzyby i zwierzęta to eukarionty.

Komórki prokariotyczne są stosunkowo proste. nie mają jądra, umiejscowienie DNA w cytoplazmie nazywa się nukleoidem, jedyna cząsteczka DNA jest kolista i niezwiązana z białkami, komórki są mniejsze niż komórki eukariotyczne, ściana komórkowa zawiera glikopeptyd - mureinę, nie ma organelle błonowe, ich funkcje są wykonywane przez inwazje błony plazmatycznej, rybosomy są małe, mikrotubule są nieobecne, więc cytoplazma jest nieruchoma, a rzęski i wici mają specjalną strukturę.

Komórki eukariotyczne mają jądro, w którym znajdują się chromosomy - liniowe cząsteczki DNA związane z białkami; różne organelle błonowe znajdują się w cytoplazmie.

Komórki roślinne wyróżniają się obecnością grubej celulozowej ściany komórkowej, plastydów i dużej centralnej wakuoli, która przesuwa jądro na obrzeże. Centrum komórkowe roślin wyższych nie zawiera centrioli. Węglowodanem magazynującym jest skrobia.

Komórki grzybów mają błonę komórkową zawierającą chitynę, w cytoplazmie znajduje się centralna wakuola i nie ma plastydów. Tylko niektóre grzyby mają centriolę w centrum komórki. Głównym węglowodanem rezerwowym jest glikogen.

Komórki zwierzęce mają z reguły cienką ścianę komórkową, nie zawierają plastydów i centralnej wakuoli; centriola jest charakterystyczna dla centrum komórki. Węglowodanem magazynującym jest glikogen.

Budowa komórki eukariotycznej

Typowa komórka eukariotyczna składa się z trzech elementów: błony, cytoplazmy i jądra.

Ściana komórkowa

Na zewnątrz komórka otoczona jest otoczką, której podstawą jest błona plazmatyczna, czyli plazmalemma, która ma typową strukturę i grubość 7,5 nm.

Błona komórkowa spełnia ważne i bardzo różnorodne funkcje: określa i utrzymuje kształt komórki; chroni komórkę przed mechanicznymi skutkami przenikania szkodliwych czynników biologicznych; przeprowadza odbiór wielu sygnałów molekularnych (na przykład hormonów); ogranicza wewnętrzną zawartość komórki; reguluje metabolizm między komórką a środowiskiem, zapewniając stałość składu wewnątrzkomórkowego; bierze udział w tworzeniu kontaktów międzykomórkowych i różnego rodzaju swoistych wypustek cytoplazmy (mikrokosmki, rzęski, wici).

Składnik węglowy w błonie komórek zwierzęcych nazywany jest glikokaliksem.

Wymiana substancji między komórką a jej otoczeniem zachodzi w sposób ciągły. Mechanizmy transportu substancji do iz komórki zależą od wielkości transportowanych cząstek. Małe cząsteczki i jony są transportowane przez komórkę bezpośrednio przez błonę w postaci transportu aktywnego i pasywnego.

W zależności od rodzaju i kierunku wyróżnia się endocytozę i egzocytozę.

Wchłanianie i uwalnianie cząstek stałych i dużych nazywa się odpowiednio fagocytozą i odwróconą fagocytozą, ciekłymi lub rozpuszczonymi cząstkami - pinocytozą i odwróconą pinocytozą.

Cytoplazma

Cytoplazma jest wewnętrzną zawartością komórki i składa się z hialoplazmy i różnych znajdujących się w niej struktur wewnątrzkomórkowych.

Hialoplazma (matryca) to wodny roztwór substancji nieorganicznych i organicznych, które mogą zmieniać swoją lepkość i są w ciągłym ruchu. Zdolność do poruszania się lub przepływu cytoplazmy nazywa się cyklozą.

Matryca jest ośrodkiem aktywnym, w którym zachodzi wiele procesów fizycznych i chemicznych i który łączy wszystkie elementy komórki w jeden system.

Struktury cytoplazmatyczne komórki są reprezentowane przez inkluzje i organelle. Inkluzje są względnie nietrwałe, pojawiają się w pewnych typach komórek w określonych momentach życia, na przykład jako źródło składników odżywczych (ziarna skrobi, białka, krople glikogenu) lub produkty do wydalenia z komórki. Organelle są trwałymi i niezbędnymi składnikami większości komórek, które mają specyficzną budowę i pełnią funkcje życiowe.

Organelle błonowe komórki eukariotycznej obejmują retikulum endoplazmatyczne, aparat Golgiego, mitochondria, lizosomy i plastydy.

Retikulum endoplazmatyczne. Cała wewnętrzna strefa cytoplazmy jest wypełniona licznymi małymi kanałami i wnękami, których ściany są błonami o strukturze podobnej do błony plazmatycznej. Kanały te rozgałęziają się, łączą ze sobą i tworzą sieć zwaną retikulum endoplazmatycznym.

Retikulum endoplazmatyczne ma niejednorodną strukturę. Znane są dwa jego rodzaje - ziarnisty i gładki. Na membranach kanałów i wnęk sieci ziarnistej znajduje się wiele małych okrągłych ciał - rybosomów, które nadają membranom szorstki wygląd. Błony retikulum endoplazmatycznego gładkiego nie mają na swojej powierzchni rybosomów.

Retikulum endoplazmatyczne spełnia wiele różnych funkcji. Główną funkcją ziarnistej retikulum endoplazmatycznego jest udział w syntezie białek, która odbywa się w rybosomach.

Na błonach gładkiej retikulum endoplazmatycznego syntetyzowane są lipidy i węglowodany. Wszystkie te produkty syntezy gromadzą się w kanałach i jamach, a następnie są transportowane do różnych organelli komórkowych, gdzie są konsumowane lub gromadzone w cytoplazmie jako wtręty komórkowe. Retikulum endoplazmatyczne łączy główne organelle komórki.

Aparat Golgiego

W wielu komórkach zwierzęcych, takich jak komórki nerwowe, przybiera postać złożonej sieci zlokalizowanej wokół jądra. W komórkach roślin i pierwotniaków aparat Golgiego jest reprezentowany przez pojedyncze ciała w kształcie sierpa lub pręta. Struktura tego organoidu jest podobna w komórkach organizmów roślinnych i zwierzęcych, pomimo różnorodności jego kształtu.

Skład aparatu Golgiego obejmuje: wnęki ograniczone membranami i rozmieszczone w grupach (po 5-10); duże i małe pęcherzyki znajdujące się na końcach wnęk. Wszystkie te elementy tworzą jeden kompleks.

Aparat Golgiego pełni wiele ważnych funkcji. Poprzez kanały retikulum endoplazmatycznego transportowane są do niej produkty syntetycznej aktywności komórki - białka, węglowodany i tłuszcze. Wszystkie te substancje są najpierw gromadzone, a następnie w postaci dużych i małych pęcherzyków dostają się do cytoplazmy i są albo wykorzystywane w samej komórce podczas jej aktywności życiowej, albo są z niej usuwane i wykorzystywane w organizmie. Na przykład w komórkach trzustki ssaków syntetyzowane są enzymy trawienne, które gromadzą się w jamach organoidu. Następnie tworzą się pęcherzyki wypełnione enzymami. Są wydalane z komórek do przewodu trzustkowego, skąd przepływają do jamy jelitowej. Inną ważną funkcją tego organoidu jest to, że na jego błonach syntetyzowane są tłuszcze i węglowodany (polisacharydy), które są wykorzystywane w komórce i są częścią błon. Dzięki aktywności aparatu Golgiego następuje odnowa i wzrost błony plazmatycznej.

mitochondria

Cytoplazma większości komórek zwierzęcych i roślinnych zawiera małe ciała (0,2-7 mikronów) - mitochondria (greckie „mitos” - nić, „chondrion” - ziarno, granulka).

Mitochondria są wyraźnie widoczne w mikroskopie świetlnym, za pomocą którego można zobaczyć ich kształt, położenie, policzyć liczbę. Wewnętrzną strukturę mitochondriów badano za pomocą mikroskopu elektronowego. Powłoka mitochondrium składa się z dwóch błon - zewnętrznej i wewnętrznej. Błona zewnętrzna jest gładka, nie tworzy fałd i wypustek. Przeciwnie, błona wewnętrzna tworzy liczne fałdy, które są skierowane do jamy mitochondriów. Fałdy błony wewnętrznej nazywane są cristae (łac. „crista” - grzebień, wyrostek).Liczba cristae nie jest taka sama w mitochondriach różnych komórek. Może ich być od kilkudziesięciu do kilkuset, a szczególnie wiele cristae występuje w mitochondriach aktywnie funkcjonujących komórek, na przykład komórek mięśniowych.

Mitochondria nazywane są „elektrowniami” komórek, ponieważ ich główną funkcją jest synteza trójfosforanu adenozyny (ATP). Kwas ten syntetyzowany jest w mitochondriach komórek wszystkich organizmów i jest uniwersalnym źródłem energii niezbędnej do realizacji procesów życiowych komórki i całego organizmu.

Nowe mitochondria powstają w wyniku podziału już istniejących mitochondriów w komórce.

Lizosomy

Są to małe okrągłe ciała. Każdy lizosom jest oddzielony od cytoplazmy błoną. Wewnątrz lizosomu znajdują się enzymy rozkładające białka, tłuszcze, węglowodany, kwasy nukleinowe.

Lizosomy zbliżają się do cząstki pokarmu, która dostała się do cytoplazmy, łączą się z nią i powstaje jedna wakuola trawienna, wewnątrz której znajduje się cząsteczka pokarmu otoczona enzymami lizosomalnymi. Substancje powstałe w wyniku trawienia cząsteczki pokarmu dostają się do cytoplazmy i są wykorzystywane przez komórkę.

Posiadając zdolność aktywnego trawienia składników odżywczych, lizosomy biorą udział w usuwaniu części komórek, całych komórek i narządów, które obumierają w procesie życiowej aktywności. Tworzenie nowych lizosomów zachodzi w komórce w sposób ciągły. Enzymy zawarte w lizosomach, podobnie jak inne białka, są syntetyzowane na rybosomach cytoplazmy. Następnie enzymy te wchodzą kanałami retikulum endoplazmatycznego do aparatu Golgiego, w których jamach powstają lizosomy. W tej formie lizosomy wchodzą do cytoplazmy.

plastydy

Plastydy znajdują się w cytoplazmie wszystkich komórek roślinnych. W komórkach zwierzęcych nie ma plastydów. Istnieją trzy główne rodzaje plastydów: zielony - chloroplasty; czerwony, pomarańczowy i żółty - chromoplasty; bezbarwny - leukoplasty.

Obowiązkowe dla większości komórek są również organelle, które nie mają struktury błonowej. Należą do nich rybosomy, mikrofilamenty, mikrotubule i centrum komórkowe.

Rybosomy. Rybosomy znajdują się w komórkach wszystkich organizmów. Są to mikroskopijne ciała o zaokrąglonym kształcie i średnicy 15-20 nm. Każdy rybosom składa się z dwóch cząstek o różnych rozmiarach, małych i dużych.

Jedna komórka zawiera wiele tysięcy rybosomów, które znajdują się albo na błonach ziarnistej retikulum endoplazmatycznego, albo leżą swobodnie w cytoplazmie. Rybosomy składają się z białek i RNA. Funkcją rybosomów jest synteza białek. Synteza białek to złożony proces, który przeprowadzany jest nie przez jeden rybosom, ale przez całą grupę, obejmującą nawet kilkadziesiąt połączonych ze sobą rybosomów. Ta grupa rybosomów nazywana jest polisomem. Zsyntetyzowane białka są najpierw gromadzone w kanałach i jamach retikulum endoplazmatycznego, a następnie transportowane do organelli i miejsc komórkowych, gdzie są konsumowane. Retikulum endoplazmatyczne i znajdujące się na jego błonach rybosomy stanowią pojedynczy aparat do biosyntezy i transportu białek.

Mikrotubule i mikrofilamenty

Struktury włókniste, składające się z różnych białek kurczliwych i powodujące funkcje motoryczne komórki. Mikrotubule mają postać wydrążonych cylindrów, których ściany zbudowane są z białek - tubulin. Mikrofilamenty to bardzo cienkie, długie, włókniste struktury złożone z aktyny i miozyny.

Mikrotubule i mikrofilamenty penetrują całą cytoplazmę komórki, tworząc jej cytoszkielet, powodując cyklozę, wewnątrzkomórkowe ruchy organelli, segregację chromosomów podczas podziału materiału jądrowego itp.

Centrum komórkowe (centrosom). W komórkach zwierzęcych organoid znajduje się w pobliżu jądra, które nazywa się centrum komórki. Główną część centrum komórkowego tworzą dwa małe ciałka – centriole znajdujące się na niewielkim obszarze zagęszczonej cytoplazmy. Każda centriola ma kształt walca o długości do 1 µm. Centriole odgrywają ważną rolę w podziale komórek; biorą udział w tworzeniu wrzeciona rozszczepienia.

W procesie ewolucji różne komórki przystosowywały się do życia w różnych warunkach i pełnienia określonych funkcji. Wymagało to obecności w nich specjalnych organoidów, które nazywane są wyspecjalizowanymi, w przeciwieństwie do omówionych powyżej organelli ogólnego przeznaczenia. Należą do nich kurczliwe wakuole pierwotniaków, miofibryle włókien mięśniowych, neurofibryle i pęcherzyki synaptyczne komórek nerwowych, mikrokosmki komórek nabłonka, rzęski i wici niektórych pierwotniaków.

Rdzeń

Jądro jest najważniejszym składnikiem komórek eukariotycznych. Większość komórek ma jedno jądro, ale są też komórki wielojądrowe (u wielu pierwotniaków, w mięśniach szkieletowych kręgowców). Niektóre wysoce wyspecjalizowane komórki tracą jądra (na przykład erytrocyty ssaków).

Jądro z reguły ma kształt kulisty lub owalny, rzadziej może być segmentowane lub wrzecionowate. Jądro składa się z błony jądrowej i karioplazmy zawierającej chromatynę (chromosomy) i jąderka.

Błona jądrowa składa się z dwóch błon (zewnętrznej i wewnętrznej) i zawiera liczne pory, przez które wymieniane są różne substancje między jądrem a cytoplazmą.

Karyoplazma (nukleoplazma) to galaretowaty roztwór, który zawiera różne białka, nukleotydy, jony, a także chromosomy i jąderko.

Jąderko to małe zaokrąglone ciało, intensywnie wybarwione i występujące w jądrach komórek niedzielących się. Funkcją jąderka jest synteza rRNA i łączenie ich z białkami, tj. montaż podjednostek rybosomów.

Chromatyna - grudki, granulki i struktury nitkowate, które są specyficznie zabarwione niektórymi barwnikami, utworzone przez cząsteczki DNA w połączeniu z białkami. Różne części cząsteczek DNA w składzie chromatyny mają różne stopnie spiralności, a zatem różnią się intensywnością barwy i charakterem aktywności genetycznej. Chromatyna jest formą istnienia materiału genetycznego w komórkach niedzielących się i daje możliwość zdublowania i urzeczywistnienia zawartych w nim informacji. W procesie podziału komórki dochodzi do spiralizacji DNA i struktur chromatynowych tworzących chromosomy.

Chromosomy to gęste, intensywnie wybarwiające się struktury, które są jednostkami morfologicznej organizacji materiału genetycznego i zapewniają jego precyzyjne rozmieszczenie podczas podziału komórki.

Liczba chromosomów w komórkach każdego gatunku biologicznego jest stała. Zwykle w jądrach komórek ciała (somatycznych) chromosomy występują parami, w komórkach rozrodczych nie są sparowane. Pojedynczy zestaw chromosomów w komórkach rozrodczych nazywany jest haploidalnym (n), zestaw chromosomów w komórkach somatycznych nazywany jest diploidalnym (2n). Chromosomy różnych organizmów różnią się wielkością i kształtem.

Diploidalny zestaw chromosomów w komórkach określonego rodzaju organizmów żywych, charakteryzujący się liczbą, rozmiarem i kształtem chromosomów, nazywany jest kariotypem. W zestawie chromosomów komórek somatycznych sparowane chromosomy nazywane są homologicznymi, chromosomy z różnych par nazywane są niehomologicznymi. Chromosomy homologiczne mają ten sam rozmiar, kształt, skład (jeden jest dziedziczony po matce, drugi po ojcu). Chromosomy w kariotypie są również podzielone na autosomy, czyli chromosomy niezwiązane z płcią, które są takie same u osobników płci męskiej i żeńskiej, oraz heterochromosomy, czyli chromosomy płciowe zaangażowane w determinację płci i różniące się u mężczyzn i kobiet. Ludzki kariotyp jest reprezentowany przez 46 chromosomów (23 pary): 44 autosomy i 2 chromosomy płciowe (kobieta ma dwa identyczne chromosomy X, mężczyzna ma chromosomy X i Y).

Jądro przechowuje i realizuje informację genetyczną, steruje procesem biosyntezy białek, a poprzez białka – wszystkimi innymi procesami życiowymi. Jądro bierze udział w replikacji i dystrybucji informacji dziedzicznej między komórkami potomnymi, a co za tym idzie w regulacji podziału komórki i rozwoju organizmu.

Cytologia to nauka o komórce. Nauka o komórce nazywa się cytologią (gr. „cytos” – komórka, „logos” – nauka). Przedmiotem cytologii są komórki zwierząt i roślin wielokomórkowych, a także organizmy jednokomórkowe, do których należą bakterie, pierwotniaki i glony jednokomórkowe. Cytologia bada budowę i skład chemiczny komórek, funkcje struktur wewnątrzkomórkowych, funkcje komórek w organizmie zwierząt i roślin, rozmnażanie i rozwój komórek oraz adaptację komórek do warunków środowiskowych. Współczesna cytologia to złożona nauka. Najściślej powiązana jest z innymi naukami biologicznymi, takimi jak botanika, zoologia, fizjologia, teoria ewolucji świata organicznego, a także z biologią molekularną, chemią, fizyką i matematyką. Cytologia jest jedną ze stosunkowo młodych nauk biologicznych, jej wiek to około 100 lat. Wiek terminu „komórka” wynosi ponad 300 lat. Po raz pierwszy nazwa „komórka” pojawiła się w połowie XVII wieku. zastosował R. Hooke. Badając cienki skrawek korka pod mikroskopem, Hooke zauważył, że korek składa się z komórek - komórek.

Komórka- elementarna jednostka wszystkich żywych istot, dlatego ma właściwości organizmów żywych: wysoce uporządkowaną strukturę, metabolizm, drażliwość, wzrost, rozwój, reprodukcję, regenerację i inne właściwości.

Na zewnątrz komórka pokryta jest błoną komórkową, która oddziela komórkę od środowiska zewnętrznego. Pełni funkcje: ochronną, delimitacyjną, receptorową (odbiór sygnałów środowiskowych), transportową.

Cytoplazma tworzy szereg specyficznych struktur. Są to połączenia międzykomórkowe, mikrokosmki, rzęski, procesy komórkowe. Połączenia międzykomórkowe (kontakty) dzielą się na proste i złożone. Przy prostym połączeniu cytoplazmy sąsiednich komórek powstają wyrostki łączące komórki. Zawsze istnieje przerwa międzykomórkowa między cytoplazmami. W złożonych połączeniach komórki są połączone za pomocą włókien i prawie nie ma odległości między komórkami. Mikrokosmki to przypominające palce wyrostki komórek pozbawionych organelli. Rzęski i wici pełnią funkcję ruchu.

Mitochondria zawierają substancje bogate w energię, uczestniczą w procesach oddychania komórkowego i przekształcania energii w formę dostępną dla komórki. Liczba, wielkość i lokalizacja mitochondriów zależy od funkcji komórki, jej potrzeb energetycznych. Mitochondria zawierają własne DNA. Około 2% DNA komórki znajduje się w mitochondriach. Rybosomy tworzą białka komórkowe. Rybosomy biorą udział w syntezie białek i są obecne we wszystkich komórkach człowieka, z wyjątkiem dojrzałych erytrocytów. Rybosomy mogą być swobodnie zlokalizowane w cytoplazmie. Syntetyzują białko niezbędne do życia samej komórki. Synteza białek jest związana z tym procesem transkrypcje- przepisywanie informacji zapisanych w DNA.

Jądro jest najważniejszą organellą komórki: zawiera specjalną substancję chromatynę, z której przed podziałem komórki powstają nitkowate chromosomy - nośniki ludzkich dziedzicznych cech i właściwości. Chromatyna składa się z DNA i niewielkiej ilości RNA. W dzielącym się jądrze chromatyna spiralizuje, w wyniku czego chromosomy stają się widoczne. Jąderko (jedno lub więcej) jest gęstym zaokrąglonym ciałem, im większy rozmiar, tym bardziej intensywna synteza białek. Rybosomy powstają w jąderku.

Komórka każdego organizmu jest integralnym żywym systemem. Składa się z trzech nierozerwalnie połączonych części: błony, cytoplazmy i jądra. Powłoka komórkowa bezpośrednio oddziałuje ze środowiskiem zewnętrznym i oddziałuje z sąsiednimi komórkami (w organizmach wielokomórkowych).

Procesy biofizyczne w komórkach zapewniają realizację mechanizmów regulacji nerwowej, regulację parametrów fizykochemicznych środowiska wewnętrznego (ciśnienie osmotyczne, pH), tworzenie ładunków elektrycznych komórek, powstawanie i rozprzestrzenianie się pobudzenia, uwalnianie tajemnic (hormonów, enzymów i inne substancje biologicznie czynne), realizacja działania preparatów farmakologicznych. Procesy te są możliwe dzięki funkcjonowaniu system transportowy . Z przenoszeniem substancji przez błony związane są również procesy metabolizmu komórkowego, w tym bioenergetyczne i wiele innych. Działanie farmakologiczne prawie każdego leku wynika również z jego przenikania przez błony komórkowe, a skuteczność w dużej mierze zależy od jego przepuszczalności.

Funkcje komórkowe

Ludzkie ciało ma strukturę komórkową. Komórki znajdują się w substancji międzykomórkowej, która zapewnia im wytrzymałość mechaniczną, odżywianie i oddychanie. Komórki różnią się wielkością, kształtem i funkcją. Badanie struktury i funkcji komórek zajmuje się cytologią (greckie „cytos” - komórka).

Komórka pokryta jest błoną składającą się z kilku warstw cząsteczek, zapewniających selektywną przepuszczalność substancji. Przestrzeń między błonami sąsiednich komórek jest wypełniona płynną substancją międzykomórkową. Główną funkcją błony jest wymiana substancji między komórką a substancją międzykomórkową.

Cytoplazma jest lepką, półpłynną substancją. Cytoplazma zawiera szereg drobnych struktur komórkowych - organelli, które pełnią różne funkcje: retikulum endoplazmatyczne, rybosomy, mitochondria, lizosomy, kompleks Golgiego, centrum komórkowe, jądro.

Retikulum endoplazmatyczne - system kanalików i jam, który przenika całą cytoplazmę. Główną funkcją jest udział w syntezie, gromadzeniu i przemieszczaniu głównych substancji organicznych wytwarzanych przez komórkę, syntezie białek.

Rybosomy to gęste ciała zawierające białko i kwas rybonukleinowy (RNA). Są miejscem syntezy białek. Zespół Golgiego Jamy ograniczone błonami z wystającymi z nich kanalikami i pęcherzykami znajdującymi się na ich końcach. Główną funkcją jest gromadzenie substancji organicznych, tworzenie lizosomów.

Centrum komórki tworzą dwa ciała biorące udział w podziale komórki. Ciała te znajdują się w pobliżu jądra.

Jądro jest najważniejszą strukturą komórki. Wnęka jądra jest wypełniona sokiem jądrowym. Zawiera jąderko, kwasy nukleinowe, białka, tłuszcze, węglowodany, chromosomy. Chromosomy zawierają informacje dziedziczne. Komórki mają stałą liczbę chromosomów. Komórki ludzkiego ciała zawierają 46 chromosomów, a komórki płciowe - 23.

Lizosomy to okrągłe ciała z kompleksem enzymów w środku. Ich główną funkcją jest trawienie cząstek pokarmu i usuwanie martwych organelli.

Skład komórek obejmuje związki nieorganiczne i organiczne.

Substancje nieorganiczne - woda i sole. Woda stanowi do 80% masy komórek. Rozpuszcza substancje biorące udział w reakcjach chemicznych: przenosi składniki odżywcze, usuwa z komórki odpady i szkodliwe związki.

Sole mineralne - chlorek sodu, chlorek potasu itp. odgrywają ważną rolę w dystrybucji wody między komórkami i substancji międzykomórkowej. Oddzielne pierwiastki chemiczne: tlen, wodór, azot, siarka, żelazo, magnez, cynk, jod, fosfor biorą udział w tworzeniu ważnych związków organicznych.

Związki organiczne stanowią do 20-30% masy każdej komórki. Wśród nich największe znaczenie mają białka, tłuszcze, węglowodany i kwasy nukleinowe.

Białka to podstawowe i najbardziej złożone substancje organiczne występujące w przyrodzie. Cząsteczka białka jest duża i składa się z aminokwasów. Białka służą jako budulec komórki. Biorą udział w tworzeniu błon komórkowych, jąder, cytoplazmy, organelli. Białka enzymatyczne są akceleratorami reakcji chemicznych. Tylko w jednej komórce znajduje się do 1000 różnych białek. Składają się z węgla, wodoru, azotu, tlenu, siarki, fosforu.

Węglowodany składają się z węgla, wodoru i tlenu. Węglowodany obejmują glukozę, glikogen ze skrobi zwierzęcej. Rozpad 1 g uwalnia 17,2 kJ energii.

Tłuszcze składają się z tych samych pierwiastków chemicznych co węglowodany. Tłuszcze są nierozpuszczalne w wodzie. Wchodzą w skład błon komórkowych, służą jako rezerwowe źródło energii w organizmie. Podczas rozkładania 1 g tłuszczu uwalniane jest 39,1 kJ energii.

Kwasy nukleinowe są dwojakiego rodzaju - DNA i RNA.

DNA znajduje się w jądrze, wchodzi w skład chromosomów, decyduje o składzie białek komórkowych oraz przekazywaniu dziedzicznych cech i właściwości z rodziców na potomstwo. Funkcje RNA są związane z tworzeniem białek charakterystycznych dla tej komórki.

Główną właściwością życiową komórki jest metabolizm. Z substancji międzykomórkowej składniki odżywcze i tlen stale dostają się do komórek i uwalniane są produkty rozpadu.

Substancje, które dostają się do komórki, biorą udział w procesach biosyntezy.

Biosynteza to tworzenie białek, tłuszczów, węglowodanów i ich związków z prostszych substancji. Równolegle z biosyntezą w komórkach następuje rozkład związków organicznych. Większość reakcji rozkładu obejmuje tlen i uwalnia energię. W wyniku metabolizmu skład komórek jest stale aktualizowany: niektóre substancje powstają, a inne ulegają zniszczeniu.

Właściwość żywych komórek, tkanek, całego organizmu do reagowania na wpływy zewnętrzne lub wewnętrzne - bodźce nazywa się drażliwością. W odpowiedzi na bodźce chemiczne i fizyczne w komórkach zachodzą określone zmiany ich aktywności życiowej.

Komórki są zdolne do wzrostu i reprodukcji. Każda z powstałych komórek potomnych rośnie i osiąga rozmiary matki. Nowe komórki pełnią funkcję komórki macierzystej. Żywotność komórek waha się od kilku godzin do kilkudziesięciu lat.

Żywa komórka ma szereg istotnych właściwości: metabolizm, drażliwość, wzrost i rozmnażanie, ruchliwość, na podstawie których realizowane są funkcje całego organizmu.

Pochwa komórek.

Błona komórkowa ma złożoną strukturę. Składa się z warstwy zewnętrznej i błony plazmatycznej znajdującej się pod spodem. Komórki zwierzęce i roślinne różnią się budową warstwy zewnętrznej. U roślin, podobnie jak u bakterii, niebiesko-zielonych alg i grzybów, na powierzchni komórek znajduje się gęsta błona lub ściana komórkowa. W większości roślin składa się z błonnika. Ściana komórkowa pełni niezwykle ważną rolę: jest zewnętrzną ramką, ochronną powłoką, zapewnia turgor komórek roślinnych: woda, sole, cząsteczki wielu substancji organicznych przechodzą przez ścianę komórkową.

Zewnętrzna warstwa powierzchni komórek zwierzęcych, w przeciwieństwie do ścian komórkowych roślin, jest bardzo cienka i elastyczna. Nie jest widoczny pod mikroskopem świetlnym i składa się z różnych polisacharydów i białek. Warstwa powierzchniowa komórek zwierzęcych nazywana jest glikokaliksem.

Glycocalyx pełni przede wszystkim funkcję bezpośredniego łączenia komórek zwierzęcych ze środowiskiem zewnętrznym, ze wszystkimi otaczającymi je substancjami. Mając niewielką grubość (mniej niż 1 mikron), zewnętrzna warstwa komórki zwierzęcej nie pełni roli wspierającej, co jest charakterystyczne dla ścian komórkowych roślin. Tworzenie glikokaliksu, a także ścian komórkowych roślin, następuje z powodu żywotnej aktywności samych komórek.

Membrana plazmowa.

Pod glikokaliksem i ścianą komórkową roślin znajduje się błona plazmatyczna (łac. „membrana” - skóra, film), granicząca bezpośrednio z cytoplazmą. Grubość błony plazmatycznej wynosi około 10 nm, badanie jej struktury i funkcji jest możliwe tylko za pomocą mikroskopu elektronowego.

Błona plazmatyczna zawiera białka i lipidy. Ułożone są w uporządkowany sposób i połączone ze sobą oddziaływaniami chemicznymi. Według współczesnych koncepcji cząsteczki lipidów w błonie komórkowej są ułożone w dwóch rzędach i tworzą ciągłą warstwę. Cząsteczki białek nie tworzą ciągłej warstwy, znajdują się w warstwie lipidowej, zanurzając się w nią na różnych głębokościach.

Cząsteczki białek i lipidów są ruchome, co zapewnia dynamikę błony plazmatycznej.

Błona plazmatyczna pełni wiele ważnych funkcji, których zazdrości żywotna aktywność komórek. Jedną z tych funkcji jest to, że tworzy barierę oddzielającą wewnętrzną zawartość komórki od środowiska zewnętrznego. Ale istnieje ciągła wymiana substancji między komórkami a środowiskiem zewnętrznym. Woda, różne sole w postaci pojedynczych jonów, cząsteczki nieorganiczne i organiczne dostają się do komórki ze środowiska zewnętrznego. Dostają się do komórki przez bardzo cienkie kanały błony plazmatycznej. Produkty powstałe w komórce są uwalniane do środowiska zewnętrznego. Transport materii jest jedną z głównych funkcji błony plazmatycznej. Produkty przemiany materii, a także substancje syntetyzowane w komórce, są usuwane z komórki przez błonę plazmatyczną. Należą do nich różnorodne białka, węglowodany, hormony, które są wytwarzane w komórkach różnych gruczołów i są wydalane do środowiska pozakomórkowego w postaci małych kropel.

Komórki tworzące różne tkanki (nabłonek, mięśnie itp.) U zwierząt wielokomórkowych są połączone ze sobą błoną plazmatyczną. Na styku dwóch komórek membrana każdej z nich może tworzyć fałdy lub wyrostki, które nadają połączeniom szczególną siłę.

Połączenie komórek roślinnych zapewnia tworzenie cienkich kanałów wypełnionych cytoplazmą i ograniczonych błoną plazmatyczną. Składniki odżywcze, jony, węglowodany i inne związki przechodzą z jednej komórki do drugiej przez takie kanały przechodzące przez błony komórkowe.

Na powierzchni wielu komórek zwierzęcych, na przykład różnych nabłonków, znajdują się bardzo małe cienkie wyrostki cytoplazmy pokrytej błoną komórkową - mikrokosmkami. Największa liczba mikrokosmków znajduje się na powierzchni komórek jelitowych, gdzie zachodzi intensywne trawienie i wchłanianie strawionego pokarmu.

Fagocytoza.

Duże cząsteczki substancji organicznych, takich jak białka i polisacharydy, cząstki pokarmu, bakterie dostają się do komórki przez fagocyty (gr. phageo - pożerać). Błona plazmatyczna jest bezpośrednio zaangażowana w fagocyt. W miejscu, w którym powierzchnia komórki styka się z cząstką jakiejś gęstej substancji, błona zwisa, tworzy zagłębienie i otacza cząstkę, która w „pakiecie membranowym” zatapia się w komórce. Powstaje wakuola trawienna i substancje organiczne, które dostały się do komórki, są w niej trawione.

Cytoplazma.

Cytoplazma, oddzielona od środowiska zewnętrznego przez błonę plazmatyczną, jest wewnętrznym półpłynnym środowiskiem komórek. Cytoplazma komórek eukariotycznych zawiera jądro i różne organelle. Jądro znajduje się w centralnej części cytoplazmy. Zawiera również różnorodne inkluzje - produkty aktywności komórkowej, wakuole, a także najmniejsze rurki i włókna, które tworzą szkielet komórki. Białka dominują w składzie głównej substancji cytoplazmy. Główne procesy metaboliczne zachodzą w cytoplazmie, która łączy jądro i wszystkie organelle w jedną całość, zapewnia ich interakcję, aktywność komórki jako jednego integralnego żywego systemu.

Retikulum endoplazmatyczne.

Cała wewnętrzna strefa cytoplazmy jest wypełniona licznymi małymi kanałami i wnękami, których ściany są błonami o strukturze podobnej do błony plazmatycznej. Kanały te rozgałęziają się, łączą ze sobą i tworzą sieć zwaną retikulum endoplazmatycznym.

Retikulum endoplazmatyczne spełnia wiele różnych funkcji. Główną funkcją ziarnistej retikulum endoplazmatycznego jest udział w syntezie białek, która odbywa się w rybosomach.

Rybosomy.

Rybosomy znajdują się w komórkach wszystkich organizmów. Są to mikroskopijne ciała o zaokrąglonym kształcie i średnicy 15-20 nm. Każdy rybosom składa się z dwóch cząstek o różnych rozmiarach, małych i dużych.

Jedna komórka zawiera wiele tysięcy rybosomów, które znajdują się albo na błonach ziarnistej retikulum endoplazmatycznego, albo leżą swobodnie w cytoplazmie. Rybosomy składają się z białek i RNA. Funkcją rybosomów jest synteza białek. Synteza białek to złożony proces, który przeprowadzany jest nie przez jeden rybosom, ale przez całą grupę, obejmującą nawet kilkadziesiąt połączonych ze sobą rybosomów. Ta grupa rybosomów nazywana jest polisomem. Zsyntetyzowane białka są najpierw gromadzone w kanałach i jamach retikulum endoplazmatycznego, a następnie transportowane do organelli i obszarów komórki, gdzie są konsumowane. Retikulum endoplazmatyczne i znajdujące się na jego błonach rybosomy stanowią pojedynczy aparat do biosyntezy i transportu białek.

mitochondria.

Cytoplazma większości komórek zwierzęcych i roślinnych zawiera małe ciała (0,2-7 mikronów) - mitochondria (greckie „mitos” - nić, „chondrion” - ziarno, granulka).

Mitochondria są wyraźnie widoczne w mikroskopie świetlnym, za pomocą którego można zobaczyć ich kształt, położenie, policzyć liczbę. Wewnętrzną strukturę mitochondriów badano za pomocą mikroskopu elektronowego. Powłoka mitochondriów składa się z dwóch błon - zewnętrznej i wewnętrznej. Błona zewnętrzna jest gładka, nie tworzy fałd i wypustek. Przeciwnie, błona wewnętrzna tworzy liczne fałdy, które są skierowane do jamy mitochondriów. Fałdy błony wewnętrznej nazywane są cristae (łac. „crista” - grzebień, wyrostek).Liczba cristae nie jest taka sama w mitochondriach różnych komórek. Może ich być od kilkudziesięciu do kilkuset, a szczególnie wiele cristae występuje w mitochondriach aktywnie funkcjonujących komórek, na przykład komórek mięśniowych.

Mitochondria nazywane są „elektrowniami” komórek, ponieważ ich główną funkcją jest synteza trójfosforanu adenozyny (ATP). Kwas ten jest syntetyzowany w mitochondriach komórek wszystkich organizmów i jest uniwersalnym źródłem energii niezbędnej do realizacji funkcji życiowych procesów zachodzących w komórce i całym organizmie.

Nowe mitochondria powstają w wyniku podziału już istniejących mitochondriów w komórce.

Plastydy.

Chloroplast.

Te organelle znajdują się w komórkach liści i innych organów roślin zielonych, a także w różnych algach. Wielkość chloroplastów wynosi 4-6 mikronów, najczęściej mają owalny kształt. U roślin wyższych jedna komórka ma zwykle kilkadziesiąt chloroplastów. Zielony kolor chloroplastów zależy od zawartości w nich barwnika chlorofilu. Chloroplast to główne organelle komórek roślinnych, w których zachodzi fotosynteza, czyli tworzenie substancji organicznych (węglowodanów) z substancji nieorganicznych (CO2 i H2O) przy wykorzystaniu energii światła słonecznego.

Chloroplasty są strukturalnie podobne do mitochondriów. Chloroplast jest oddzielony od cytoplazmy dwiema błonami - zewnętrzną i wewnętrzną. Błona zewnętrzna jest gładka, bez fałd i wypustek, a wewnętrzna tworzy wiele pofałdowanych narośli skierowanych do wnętrza chloroplastu. Dlatego duża liczba membran koncentruje się wewnątrz chloroplastu, tworząc specjalne struktury - grana. Są ułożone jak stos monet.

Cząsteczki chlorofilu znajdują się w błonach gran, ponieważ to tutaj zachodzi fotosynteza. ATP jest również syntetyzowany w chloroplastach. Między wewnętrznymi błonami chloroplastu zawiera DNA, RNA. i rybosomy. W związku z tym w chloroplastach, a także w mitochondriach, dochodzi do syntezy białka niezbędnego do działania tych organelli. Chloroplasty rozmnażają się przez podział.

Chromoplasty znajdują się w cytoplazmie komórek różnych części roślin: w kwiatach, owocach, łodygach, liściach. Obecność chromoplastów wyjaśnia żółty, pomarańczowy i czerwony kolor koron kwiatów, owoców, jesiennych liści.

Leukoplasty.

Występują w cytoplazmie komórek niezabarwionych części roślin, np. w łodygach, korzeniach, bulwach. Kształt leukoplasty jest zróżnicowany.

Chloroplasty, chromoplasty i leukoplasty są zdolne do wymiany komórek. Tak więc, gdy owoce dojrzewają lub liście zmieniają kolor jesienią, chloroplasty zamieniają się w chromoplasty, a leukoplasty mogą zamienić się w chloroplasty, na przykład, gdy bulwy ziemniaka stają się zielone.

Aparat Golgiego.

Lizosomy.

Są to małe okrągłe ciała. Każdy lizosom jest oddzielony od cytoplazmy błoną. Wewnątrz lizosomu znajdują się enzymy rozkładające białka, tłuszcze, węglowodany, kwasy nukleinowe.

Centrum komórkowe.

W komórkach zwierzęcych organoid znajduje się w pobliżu jądra, które nazywa się centrum komórki. Główna część centrum komórkowego składa się z dwóch małych ciał - centrioli, znajdujących się na niewielkim obszarze zagęszczonej cytoplazmy. Każda centriola ma kształt walca o długości do 1 µm. Centriole odgrywają ważną rolę w podziale komórek; biorą udział w tworzeniu wrzeciona rozszczepienia.

Inkluzje komórkowe.

Inkluzje komórkowe obejmują węglowodany, tłuszcze i białka. Wszystkie te substancje gromadzą się w cytoplazmie komórki w postaci kropel i ziaren o różnej wielkości i kształcie. Są okresowo syntetyzowane w komórce i wykorzystywane w procesie metabolicznym.

Rdzeń.

Każda komórka jednokomórkowych i wielokomórkowych zwierząt, a także roślin zawiera jądro. Kształt i rozmiar jądra zależy od kształtu i wielkości komórek. Większość komórek ma jedno jądro, a takie komórki nazywane są jednojądrzastymi. Istnieją również komórki posiadające dwa, trzy, kilkadziesiąt, a nawet setki jąder. Są to komórki wielojądrzaste.

Sok jądrowy jest substancją półpłynną, który znajduje się pod powłoką jądrową i reprezentuje wewnętrzne środowisko jądra.

Komórka- elementarna jednostka żywego systemu. Różne struktury żywej komórki, które są odpowiedzialne za pełnienie określonej funkcji, nazywane są organellami, podobnie jak narządy całego organizmu. Specyficzne funkcje w komórce są rozdzielone między organelle, struktury wewnątrzkomórkowe, które mają określony kształt, takie jak jądro komórkowe, mitochondria itp.

Struktury komórkowe:

Cytoplazma. Obowiązkowa część komórki, zamknięta między błoną plazmatyczną a jądrem. Cytosol jest lepkim wodnym roztworem różnych soli i substancji organicznych, przesiąkniętym systemem włókienek białkowych – cytoszkieletów. Większość procesów chemicznych i fizjologicznych komórki zachodzi w cytoplazmie. Struktura: Cytosol, cytoszkielet. Funkcje: obejmuje różne organelle, wewnętrzne środowisko komórki
błona plazmatyczna. Każda komórka zwierząt, roślin jest ograniczona od środowiska lub innych komórek przez błonę plazmatyczną. Grubość tej membrany jest tak mała (około 10 nm), że można ją zobaczyć tylko pod mikroskopem elektronowym.

lipidy tworzą podwójną warstwę w błonie, a białka penetrują całą jej grubość, są zanurzone na różne głębokości w warstwie lipidowej lub znajdują się na zewnętrznej i wewnętrznej powierzchni błony. Struktura błon wszystkich innych organelli jest podobna do błony plazmatycznej. Struktura: podwójna warstwa lipidów, białek, węglowodanów. Funkcje: ograniczenie, zachowanie kształtu komórki, ochrona przed uszkodzeniem, regulacja pobierania i usuwania substancji.

Lizosomy. Lizosomy to błoniaste organelle. Mają owalny kształt i średnicę 0,5 mikrona. Zawierają zestaw enzymów rozkładających materię organiczną. Błona lizosomów jest bardzo mocna i zapobiega przenikaniu własnych enzymów do cytoplazmy komórki, ale jeśli lizosom zostanie uszkodzony przez jakiekolwiek wpływy zewnętrzne, wówczas cała komórka lub jej część ulega zniszczeniu.
Lizosomy występują we wszystkich komórkach roślin, zwierząt i grzybów.

Przeprowadzając trawienie różnych cząstek organicznych, lizosomy dostarczają dodatkowych „surowców” do procesów chemicznych i energetycznych w komórce. Podczas głodu komórki lizosomalne trawią niektóre organelle bez zabijania komórki. Takie częściowe trawienie zapewnia komórce niezbędne minimum składników odżywczych przez jakiś czas. Czasami lizosomy trawią całe komórki lub grupy komórek, co odgrywa istotną rolę w procesach rozwojowych zwierząt. Przykładem jest utrata ogona podczas przemiany kijanki w żabę. Budowa: pęcherzyki owalne, na zewnątrz błona, wewnątrz enzymy. Funkcje: rozkład substancji organicznych, niszczenie martwych organelli, niszczenie zużytych komórek.

kompleks Golgiego. Produkty biosyntezy wchodzące do światła jam i kanalików retikulum endoplazmatycznego są zatężane i transportowane w aparacie Golgiego. Ta organella ma rozmiar 5–10 µm.

Struktura: jamy otoczone błonami (pęcherzyki). Funkcje: gromadzenie, pakowanie, wydalanie substancji organicznych, tworzenie lizosomów

Retikulum endoplazmatyczne. Retikulum endoplazmatyczne to system syntezy i transportu substancji organicznych w cytoplazmie komórki, która jest ażurową strukturą połączonych ze sobą jam.
Duża liczba rybosomów jest przyczepiona do błon retikulum endoplazmatycznego - najmniejszych organelli komórkowych, które wyglądają jak kula o średnicy 20 nm. i składa się z RNA i białka. Rybosomy to miejsca, w których zachodzi synteza białek. Następnie nowo zsyntetyzowane białka dostają się do systemu jam i kanalików, przez które przemieszczają się do wnętrza komórki. Wgłębienia, kanaliki, kanaliki z błon, na powierzchni błon rybosomów. Funkcje: synteza substancji organicznych przy pomocy rybosomów, transport substancji.

Rybosomy. Rybosomy są przyczepione do błon retikulum endoplazmatycznego lub są swobodnie zlokalizowane w cytoplazmie, są ułożone w grupy i na nich syntetyzowane są białka. Skład białka, rybosomalny RNA Funkcje: zapewnia biosyntezę białka (złożenie cząsteczki białka).
mitochondria. Mitochondria to organelle energetyczne. Kształt mitochondriów jest inny, mogą to być pozostałe, w kształcie pręta, nitkowate o średniej średnicy 1 mikrona. i długości 7 µm. Liczba mitochondriów zależy od czynności funkcjonalnej komórki i może sięgać dziesiątek tysięcy w latających mięśniach owadów. Mitochondria są zewnętrznie ograniczone błoną zewnętrzną, pod nią znajduje się błona wewnętrzna, która tworzy liczne wyrostki - cristae.

Wewnątrz mitochondriów znajdują się RNA, DNA i rybosomy. W jego błony wbudowane są specyficzne enzymy, za pomocą których energia substancji pokarmowych jest przekształcana w mitochondriach w energię ATP, niezbędną do życia komórki i organizmu jako całości.

Błona, macierz, wyrostki - cristae. Funkcje: synteza cząsteczki ATP, synteza własnych białek, kwasów nukleinowych, węglowodanów, lipidów, tworzenie własnych rybosomów.

plastydy. Tylko w komórce roślinnej: leukoplasty, chloroplasty, chromoplasty. Funkcje: gromadzenie zapasowych substancji organicznych, wabienie owadów zapylających, synteza ATP i węglowodanów. Chloroplasty mają kształt krążka lub kuli o średnicy 4-6 mikronów. Z podwójną membraną - zewnętrzną i wewnętrzną. Wewnątrz chloroplastu znajdują się rybosomy DNA i specjalne struktury membranowe - grana, połączone ze sobą oraz z wewnętrzną błoną chloroplastu. Każdy chloroplast zawiera około 50 ziaren, ułożonych naprzemiennie w celu lepszego wychwytywania światła. Chlorofil znajduje się w błonach gran, dzięki czemu energia światła słonecznego jest zamieniana na energię chemiczną ATP. Energia ATP jest wykorzystywana w chloroplastach do syntezy związków organicznych, głównie węglowodanów.
chromoplasty. Czerwone i żółte pigmenty znajdujące się w chromoplastach nadają różnym częściom rośliny czerwony i żółty kolor. marchew, owoce pomidora.

Leukoplasty są miejscem gromadzenia rezerwowego składnika odżywczego - skrobi. Szczególnie dużo leukoplasty występuje w komórkach bulw ziemniaka. W świetle leukoplasty mogą przekształcić się w chloroplasty (w wyniku czego komórki ziemniaka stają się zielone). Jesienią chloroplasty zamieniają się w chromoplasty, a zielone liście i owoce żółkną i czerwienieją.

Centrum komórkowe. Składa się z dwóch cylindrów, centrioli, umieszczonych prostopadle do siebie. Funkcje: obsługa gwintów wrzeciona

Inkluzje komórkowe albo pojawiają się w cytoplazmie, albo znikają w trakcie życia komórki.

Gęste inkluzje w postaci granulek zawierają rezerwowe składniki odżywcze (skrobię, białka, cukry, tłuszcze) lub produkty przemiany materii komórek, których nie można jeszcze usunąć. Wszystkie plastydy komórek roślinnych mają zdolność syntezy i gromadzenia zapasowych składników odżywczych. W komórkach roślinnych gromadzenie rezerwowych składników odżywczych zachodzi w wakuolach.

Ziarna, granulki, krople Funkcje: nietrwałe formacje magazynujące materię organiczną i energię

Rdzeń. Otoczka jądrowa z dwóch błon, sok jądrowy, jąderko. Funkcje: przechowywanie informacji dziedzicznej w komórce i jej reprodukcja, synteza RNA - informacyjna, transportowa, rybosomalna. Zarodniki znajdują się w błonie jądrowej, przez którą przeprowadzana jest aktywna wymiana substancji między jądrem a cytoplazmą. Jądro przechowuje dziedziczne informacje nie tylko o wszystkich cechach i właściwościach danej komórki, o procesach, które powinny do niej przebiegać (na przykład synteza białek), ale także o cechach organizmu jako całości. Informacje są zapisywane w cząsteczkach DNA, które są główną częścią chromosomów. Jądro zawiera jąderko. Jądro, ze względu na obecność w nim chromosomów zawierających informacje dziedziczne, pełni funkcje ośrodka kontrolującego całą aktywność życiową i rozwój komórki.

BUDOWA I FUNKCJE KOMÓRKI

Komórka to elementarna jednostka budowy i czynności życiowej wszystkich organizmów (z wyjątkiem wirusów, które często określane są jako bezkomórkowe formy życia), która posiada własny metabolizm, jest zdolna do samodzielnego istnienia, samoreprodukcji i rozwoju . Wszystkie żywe organizmy albo składają się z wielu komórek (wielokomórkowe zwierzęta, rośliny i grzyby), albo są organizmami jednokomórkowymi (wiele pierwotniaków i bakterii). Dział biologii zajmujący się badaniem struktury i aktywności komórek nazywa się cytologią. Ostatnio stało się również zwyczajem mówienie o biologii komórki lub komórka biologiczna.

Zwykle rozmiary komórek roślinnych i zwierzęcych wahają się od 5 do 20 mikronów średnicy. Typowa komórka bakteryjna jest znacznie mniejsza - ok. 2 µm, a najmniejsza znana to 0,2 µm.

Niektóre wolno żyjące komórki, takie jak pierwotniaki, takie jak otwornice, mogą mieć kilka centymetrów długości; zawsze mają wiele jąder. Komórki cienkich włókien roślinnych osiągają długość jednego metra, a procesy komórek nerwowych osiągają kilka metrów u dużych zwierząt. Przy takiej długości objętość tych komórek jest niewielka, a powierzchnia bardzo duża.

Największe komórki to niezapłodnione ptasie jaja wypełnione żółtkiem. Największe jajo (a tym samym największa komórka) należało do wymarłego ogromnego ptaka - epiornisa (Aepyornis). Przypuszczalnie jego żółtko ważyło ok. 3,5 kg. Największe jajo spośród żyjących gatunków należy do strusia, jego żółtko waży ok. 0,5 kg

Kiedyś komórka była uważana za mniej lub bardziej jednorodną kroplę materii organicznej, którą nazywano protoplazmą lub żywą substancją. Termin ten stał się przestarzały, gdy stało się jasne, że komórka składa się z wielu wyraźnie oddzielonych struktur, zwanych organellami komórkowymi („małe narządy”).

Pierwszą osobą, która zobaczyła komórki, był angielski naukowiec Robert Hooke (znany nam dzięki prawu Hooke'a). W 1665 roku, próbując zrozumieć, dlaczego drzewo korkowe tak dobrze unosi się na wodzie, Hooke zaczął badać cienkie skrawki korka za pomocą ulepszonego immikroskopu. Odkrył, że korek był podzielony na wiele maleńkich komórek, które przypominały mu plastry miodu w ulach pszczół miodnych, i nazwał te komórki komórkami (po angielsku cell oznacza „cell, cell”).

W 1675 roku włoski lekarz M. Malpighi, a w 1682 roku angielski botanik N. Gru potwierdził strukturę komórkową roślin. Zaczęli mówić o komórce jako o „bańce wypełnionej pożywnym sokiem”. W 1674 mistrz holenderski Anthony van Leeuwenhoeka(Anton van Leeuwenhoek, 1632-1723) za pomocą mikroskopu po raz pierwszy zobaczył w kropli wody „zwierzęta” – poruszające się organizmy żywe (rzęski, ameby, bakterie). Leeuwenhoek jako pierwszy zaobserwował także komórki zwierzęce – erytrocyty i plemniki. 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. W latach 1802-1808 francuski odkrywca Charles-Francois Mirbel ustalił, że wszystkie rośliny składają się z tkanek utworzonych przez komórki. B. Lamarcka w 1809 roku

rozszerzył ideę Mirbela dotyczącą struktury komórkowej na organizmy zwierzęce. W 1825 roku czeski naukowiec J. Purkyne odkrył jądro komórki jajowej ptaków, aw 1839 roku wprowadził termin „protoplazma”. W 1831 roku angielski botanik R. Brown jako pierwszy opisał jądro komórki roślinnej, aw 1833 roku ustalił, że jądro jest podstawową organellą komórki roślinnej. Od tego czasu najważniejszą rzeczą w organizacji komórek nie jest błona, ale zawartość.

Metody badań komórkowych

Po raz pierwszy komórki można było zobaczyć dopiero po stworzeniu mikroskopów świetlnych; od tego czasu do dziś mikroskopia pozostaje jedną z najważniejszych metod badania komórek. Mikroskopia świetlna (optyczna) mimo stosunkowo małej rozdzielczości umożliwiła obserwację żywych komórek. W XX wieku wynaleziono mikroskopię elektronową, która umożliwiła badanie ultrastruktury komórek.

W badaniu kształtu i struktury komórek pierwszym instrumentem był mikroskop świetlny. Jego rozdzielczość jest ograniczona do wymiarów porównywalnych z długością fali światła (0,4–0,7 µm dla światła widzialnego). Jednak wiele elementów struktury komórkowej ma znacznie mniejsze rozmiary.

Inną trudnością jest to, że większość składników komórkowych jest przezroczysta, a ich współczynnik załamania jest prawie taki sam jak wody. Aby poprawić widoczność, często stosuje się barwniki, które mają różne powinowactwo do różnych składników komórkowych. Barwienie jest również wykorzystywane do badania chemii komórki. Na przykład niektóre barwniki wiążą się głównie z kwasami nukleinowymi iw ten sposób ujawniają ich lokalizację w komórce. Niewielka ilość barwników

- nazywane są in vivo - mogą być użyte do barwienia żywych komórek, ale zwykle komórki muszą być wcześniej utrwalone (za pomocą substancji koagulujących białko) i dopiero po tym mogą być barwione.

Przed badaniem komórki lub fragmenty tkanki są zwykle zatapiane w parafinie lub plastiku, a następnie cięte na bardzo cienkie skrawki za pomocą mikrotomu. Ta metoda jest szeroko stosowana w laboratoriach klinicznych do wykrywania komórek nowotworowych. Oprócz konwencjonalnej mikroskopii świetlnej opracowano również inne optyczne metody badania komórek: mikroskopię fluorescencyjną, mikroskopię z kontrastem fazowym, spektroskopię i analizę dyfrakcji rentgenowskiej.

Mikroskopia optyczna

W mikroskopie optycznym powiększenie obiektu uzyskuje się za pomocą szeregu soczewek, przez które przechodzi światło. Maksymalne powiększenie, jakie można uzyskać za pomocą mikroskopu optycznego, wynosi około 1000. Inną ważną cechą jest to

rozdzielczości wynoszą tylko około 200 nm; pozwolenie takie uzyskano w końcu

XIX wiek. Tak więc najmniejszymi strukturami, które można zaobserwować pod mikroskopem optycznym, są mitochondria i bakterie, których rozmiar liniowy wynosi około 500 nm. Jednak obiekty mniejsze niż 200 nm są widoczne w mikroskopie świetlnym tylko wtedy, gdy same emitują światło. Ta funkcja jest używana w mikroskopia fluorescencyjna gdy struktury komórkowe lub poszczególne białka wiążą się ze specjalnymi białkami fluorescencyjnymi lub przeciwciałami ze znacznikami fluorescencyjnymi. Na jakość obrazu uzyskanego za pomocą mikroskopu optycznego ma również wpływ kontrast – można go podnieść różnymi metodami barwienia komórek. Do badania żywych komórek używa się mikroskopii z kontrastem fazowym, kontrastem różnicowo-interferencyjnym i mikroskopii ciemnego pola. Mikroskopy konfokalne mogą poprawić jakość obrazów fluorescencyjnych.

mikroskopia elektronowa

W latach trzydziestych XX wieku skonstruowano mikroskop elektronowy, w którym zamiast światła przez obiekt przepuszcza się wiązkę elektronów. Teoretyczna granica rozdzielczości dla nowoczesnych mikroskopów elektronowych wynosi około 0,002 nm, jednak ze względów praktycznych dla obiektów biologicznych osiąga się tylko rozdzielczość około 2 nm. Mikroskop elektronowy może służyć do badania ultrastruktury komórek. Istnieją dwa główne typy mikroskopii elektronowej:

skanowanie i przesyłanie.

Skaningowa (rastrowa) mikroskopia elektronowa (SEM) służy do badania powierzchni obiektu. Próbki są często pokryte cienką warstwą złota. REM

pozwala uzyskać obrazy 3D. Transmisyjna (transmisyjna) mikroskopia elektronowa (TEM) - służy do badania wnętrza

struktury komórkowe. Wiązka elektronów jest przepuszczana przez obiekt wstępnie potraktowany metalami ciężkimi, które gromadzą się w pewnych strukturach, zwiększając ich gęstość elektronową. Elektrony rozpraszają się do obszarów komórki o większej gęstości elektronowej, powodując, że obszary te wydają się ciemniejsze na obrazach.

Frakcjonowanie komórek. Dla ustalenia funkcji poszczególnych składników komórki ważne jest wyizolowanie ich w czystej postaci, najczęściej odbywa się to metodą różnicową. wirowanie. Opracowano techniki pozyskiwania czystych frakcji dowolnych organelli komórkowych. Produkcja frakcji rozpoczyna się od zniszczenia błony plazmatycznej i powstania homogenatu komórkowego. Homogenat jest kolejno wirowany z różnymi prędkościami, w pierwszym etapie można otrzymać cztery frakcje: (1) jądra i duże fragmenty komórek, (2) mitochondria, plastydy, lizosomy i peroksysomy, (3) mikrosomy - pęcherzyki Golgiego i endoplazmatyczny reticulum, (4) rybosomy, białka i mniejsze cząsteczki pozostaną w supernatancie. Dalsze różnicowe wirowanie każdej z wymieszanych frakcji umożliwia otrzymanie czystych preparatów organelli, do których można zastosować różnorodne metody biochemiczne i mikroskopowe.

struktura komórkowa

Wszystkie komórkowe formy życia na Ziemi można podzielić na dwa królestwa w oparciu o strukturę ich komórek składowych:

prokarioty (przedjądrowe) - prostsza w strukturze;

eukarionty (jądrowe) są bardziej złożone. Komórki budujące ludzkie ciało są eukariotyczne.

Pomimo różnorodności form, organizacja komórek wszystkich żywych organizmów podlega jednolitym zasadom strukturalnym.

komórka prokariotyczna

Prokarioty (łac. pro - przed, przed greckim κάρῠον - rdzeń, orzech) - organizmy, które w przeciwieństwie do eukariontów nie mają uformowanego jądra komórkowego i innych organelli błony wewnętrznej (z wyjątkiem płaskich cystern u gatunków fotosyntetycznych, na przykład ucyanobacteria ). Jedyna duża kolista (u niektórych gatunków liniowa) dwuniciowa cząsteczka DNA, która zawiera główną część materiału genetycznego komórki (tzw. nukleoid), nie tworzy kompleksu z białkami histonowymi (tzw. chromatyną). Prokarionty obejmują bakterie, w tym cyjanobakterie (niebiesko-zielone algi) i archeony. Główną zawartością komórki, która wypełnia całą swoją objętość, jest lepki granulat

cytoplazma.

komórka eukariotyczna

Eukarionty (Eukaryotes) (gr. ευ - dobry, całkowicie i κάρῠον - rdzeń, orzech)

Organizmy, które w przeciwieństwie do prokariotów mają dobrze ukształtowane jądro komórkowe, oddzielone od cytoplazmy błoną jądrową. Materiał genetyczny zamknięty jest w kilku liniowych dwuniciowych cząsteczkach DNA (w zależności od rodzaju organizmów ich liczba w jądrze może wahać się od dwóch do kilkuset), przyczepionych od wewnątrz do błony jądra komórkowego i tworzących się w rozległych większość z nich kompleks z białkami histonowymi, zwany chromatyną.

Budowa komórki eukariotycznej. Schematyczne przedstawienie komórki zwierzęcej.

Niektóre komórki, głównie roślinne i bakteryjne, mają zewnętrzną Ściana komórkowa. W wyższych roślinach składa się z celulozy. Ściana komórkowa pełni niezwykle ważną rolę: jest zewnętrzną ramką, ochronną powłoką, zapewnia turgor komórek roślinnych: przez ścianę komórkową przechodzą woda, sole i cząsteczki wielu substancji organicznych.Komórki zwierzęce zwykle nie mają ścian komórkowych.

Znajduje się pod ścianą komórkową roślin błona plazmatyczna lub plazmalemma. Grubość błony plazmatycznej wynosi około 10 nm, badanie jej struktury i funkcji jest możliwe tylko za pomocą mikroskopu elektronowego.

Wewnątrz komórki jest wypełniona cytoplazma, w której znajdują się różne organelle i inkluzje komórkowe, a także materiał genetyczny w postaci cząsteczki DNA. Każdy z organoidów komórki pełni swoją specjalną funkcję i razem wszystkie określają aktywność życiową komórki jako całości.

Błona plazmatyczna zapewnia przede wszystkim funkcję ograniczającą w stosunku do zewnętrznego for

komórki w środowisku. Jest to podwójna warstwa cząsteczek (warstwa dwucząsteczkowa lub dwuwarstwowa). Zasadniczo są to cząsteczki fosfolipidów i innych bliskich im substancji. Cząsteczki lipidów mają podwójną naturę, przejawiającą się w sposobie, w jaki zachowują się w stosunku do wody. Głowy cząsteczek są hydrofilowe, tj. mają powinowactwo do wody, a ich ogony węglowodorowe są hydrofobowe. Dlatego po zmieszaniu z wodą lipidy tworzą na jej powierzchni film, podobny do filmu olejowego; jednocześnie wszystkie ich cząsteczki są zorientowane w ten sam sposób: głowy cząsteczek znajdują się w wodzie, a ogony węglowodorowe znajdują się nad jej powierzchnią.

W błona komórkowa ma dwie takie warstwy, aw każdej z nich głowy cząsteczek są skierowane na zewnątrz, a ogony są zwrócone do wnętrza błony, jedna do drugiej, nie wchodząc w kontakt z wodą.

Oprócz głównych składników lipidowych zawiera duże cząsteczki białka, które są zdolne do „unoszenia się” w dwuwarstwie lipidowej i są rozmieszczone tak, że jedna ich strona jest zwrócona do wnętrza komórki, a druga ma kontakt ze środowiskiem zewnętrznym. Niektóre białka znajdują się tylko na zewnętrznej lub tylko wewnętrznej powierzchni błony lub są tylko częściowo zanurzone w dwuwarstwie lipidowej.

Główną funkcją błony komórkowej jest regulacja transportu substancji do i z komórki.

Istnieje kilka mechanizmów transportu substancji przez błonę:

Dyfuzja - przenikanie substancji przez membranę wzdłuż gradientu stężeń (od obszaru, w którym ich stężenie jest wyższe, do obszaru, w którym ich stężenie jest niższe). Transport dyfuzyjny substancji odbywa się przy udziale białek błonowych, w których znajdują się pory molekularne (woda, jony) lub przy udziale fazy lipidowej (dla substancji rozpuszczalnych w tłuszczach).

Ułatwiona dyfuzja- specjalne białka nośnikowe błony selektywnie wiążą się z jednym lub drugim jonem lub cząsteczką i przenoszą je przez błonę.

transport aktywny. Mechanizm ten wiąże się z kosztami energii i służy do transportu substancji wbrew ich gradientowi stężeń. Jest przeprowadzany przez specjalne

białka nośnikowe tworzące tzw. pompy jonowe. Najlepiej zbadana jest pompa Na+ /K+ w komórkach zwierzęcych, która aktywnie wypompowuje jony Na+, jednocześnie absorbując jony K+.

W W połączeniu z aktywnym transportem jonów do komórki różne cukry, nukleotydy i aminokwasy przenikają przez błonę cytoplazmatyczną.

Taka selektywna przepuszczalność jest fizjologicznie bardzo ważna, a jej brak

– pierwszy dowód śmierci komórki. Łatwo to zilustrować na przykładzie buraków. Jeśli żywy korzeń buraka zostanie zanurzony w zimnej wodzie, zachowuje swój pigment; jeśli buraki są gotowane, komórki obumierają, stają się łatwo przepuszczalne i tracą pigment, który zabarwia wodę na czerwono.

Duże cząsteczki, takie jak komórki białkowe, mogą „połykać”. Pod wpływem niektórych białek, jeśli są one obecne w płynie otaczającym komórkę, w błonie komórkowej dochodzi do wgłobienia, które następnie zamyka się, tworząc bańkę - małą wakuolę zawierającą wodę i cząsteczki białka; następnie błona wokół wakuoli pęka, a zawartość wchodzi do komórki. Ten proces nazywa się pinocytozą (dosłownie „piciem komórkowym”) lub endocytozą.

Większe cząstki, takie jak cząstki jedzenia, mogą zostać wchłonięte w podobny sposób podczas tzw. fagocytoza. Z reguły wakuola powstająca podczas fagocytozy jest większa, a pokarm jest trawiony przez enzymy lizosomów wewnątrz wakuoli, aż do pęknięcia otaczającej ją błony. Ten rodzaj odżywiania jest typowy dla pierwotniaków, na przykład dla ameb, które zjadają bakterie.

Egzocytoza (exo - out), dzięki niej komórka usuwa produkty wewnątrzkomórkowe czyli niestrawione pozostałości zamknięte w wakuolach, czyli pęcherzykach. Pęcherzyk zbliża się do błony cytoplazmatycznej, łączy się z nią, a jej zawartość jest uwalniana do środowiska. W ten sposób wydzielane są enzymy trawienne, hormony, hemiceluloza itp.

Struktura cytoplazmy.

Ciekły składnik cytoplazmy jest również nazywany cytozolem. Pod mikroskopem świetlnym wydawało się, że komórka jest wypełniona czymś w rodzaju płynnej plazmy lub zolu, w której „pływa” jądro i inne organelle. Właściwie tak nie jest. Wewnętrzna przestrzeń komórki eukariotycznej jest ściśle uporządkowana. Ruch organelli koordynowany jest za pomocą wyspecjalizowanych systemów transportowych, tzw. mikrotubul, które pełnią rolę wewnątrzkomórkowych „drogi”, oraz specjalnych białek, dynein i kinezyn, które pełnią rolę „silników”. Oddzielne cząsteczki białek 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.

Retikulum endoplazmatyczne

W komórce eukariotycznej istnieje system przechodzących w siebie przedziałów membranowych (rurki i zbiorniki),

który jest nazywany retikulum endoplazmatyczne(Lub retikulum endoplazmatyczne, EPR lub EPS). Ta część EPR, do której błony są przyłączone rybosomy, jest określana jako ziarnista (lub szorstka) endoplazmatyczna

siateczki, na jej błonach zachodzi synteza białek. Te przedziały, na których ściankach nie ma rybosomów, zaliczamy do gładkich ER, które biorą udział w syntezie lipidów. Wewnętrzne przestrzenie gładkiej i ziarnistej ER nie są izolowane, ale przechodzą jedna w drugą i komunikują się z błoną luminalną. Kanaliki otwierają się również na powierzchni komórki, a retikulum endoplazmatyczne pełni zatem rolę aparatu, przez który środowisko zewnętrzne może bezpośrednio oddziaływać z całą zawartością komórki.

Maleńkie ciała zwane rybosomami pokrywają powierzchnię szorstkiej retikulum endoplazmatycznego, zwłaszcza w pobliżu jądra. Średnica rybosomu wynosi około 15 nm. Każdy rybosom składa się z dwóch cząsteczek o różnej wielkości, małej i dużej.Ich główną funkcją jest synteza białek; matrix (informacyjny) RNA i aminokwasy związane z transferem RNA są przyczepione do ich powierzchni. Zsyntetyzowane białka są najpierw gromadzone w kanałach i jamach retikulum endoplazmatycznego, a następnie transportowane do organelli i miejsc komórkowych, gdzie są konsumowane.

Aparat Golgiego

Aparat Golgiego (zespół Golgiego)

to stos płaskich woreczków membranowych, nieco rozszerzonych bliżej krawędzi. W zbiornikach aparatu Golgiego dojrzewają niektóre białka syntetyzowane na błonach ziarnistego ER i przeznaczone do wydzielania lub tworzenia lizosomów. Aparat Golgiego jest asymetryczny - zbiorniki znajdujące się bliżej jądra komórkowego (cis-Golgi) zawierają najmniej dojrzałe białka, pęcherzyki błonowe, pęcherzyki pączkujące z retikulum endoplazmatycznego, stale dołączają do tych zbiorników. Najwyraźniej za pomocą tych samych pęcherzyków odbywa się dalszy ruch dojrzewających białek z jednego zbiornika do drugiego. Wreszcie z przeciwnego końca organelli

(trans-Golgi) pęcherzyki zawierające w pełni dojrzałe białka pączkują.

Lizosomy

Lizosomy (gr. „Liseo” – rozpuścić, „Soma” – ciało) to małe, okrągłe ciałka. Te błoniaste organelle komórkowe mają owalny kształt i średnicę 0,5 µm. Pączkują z aparatu Golgiego i prawdopodobnie z retikulum endoplazmatycznego. Lizosomy zawierają różnorodne enzymy, które rozkładają duże cząsteczki: białka, tłuszcze, węglowodany, kwasy nukleinowe. Ze względu na swoje destrukcyjne działanie enzymy te są niejako „zamknięte” w lizosomach i uwalniane tylko w razie potrzeby. Ale jeśli lizosom

uszkodzona przez wpływy zewnętrzne, wówczas cała komórka lub jej część ulega zniszczeniu.

Podczas trawienia wewnątrzkomórkowego enzymy są uwalniane z lizosomów do wakuoli trawiennych.

Podczas głodu komórki lizosomalne trawią niektóre organelle bez zabijania komórki. Takie częściowe trawienie zapewnia komórce niezbędne minimum składników odżywczych przez jakiś czas.

Posiadając zdolność aktywnego trawienia składników odżywczych, lizosomy biorą udział w usuwaniu części komórek, całych komórek i narządów, które obumierają w procesie życiowej aktywności. Na przykład zniknięcie ogona kijanki żaby następuje pod działaniem enzymów lizosomalnych.W tym przypadku jest to normalne i korzystne dla organizmu, ale czasami takie zniszczenie komórek jest patologiczne. Na przykład, gdy pył azbestowy jest wdychany, może dostać się do komórek płuc, a następnie lizosomy pękają, komórki ulegają zniszczeniu i rozwija się choroba płuc.

Centrum informacyjne komórki, miejsce przechowywania i reprodukcji informacji dziedzicznej, które określa wszystkie cechy danej komórki i organizmu jako całości, to jądro. Usunięcie jądra z komórki z reguły prowadzi do jej szybkiej śmierci. Kształt i wielkość jądra komórkowego jest bardzo zmienna w zależności od typu organizmu, a także od rodzaju, wieku i stanu funkcjonalnego komórki. Plan ogólny

Struktura jądra jest taka sama we wszystkich komórkach eukariotycznych. Jądro komórkowe składa się z błony jądrowej, macierzy jądrowej (nukleoplazmy), chromatyny i jąderka (jednego lub więcej). Zawartość jądra jest oddzielona od cytoplazmy podwójną błoną lub tzw otoczka jądrowa. Błona zewnętrzna w niektórych miejscach przechodzi do kanałów retikulum endoplazmatycznego; przyczepione są do niej rybosomy Jądro komórkowe zawiera cząsteczki DNA, na których zapisana jest informacja genetyczna organizmu. . To determinuje wiodącą rolę jądra komórkowego w dziedziczeniu. W jądrze zachodzi replikacja - duplikacja cząsteczek DNA, a także transkrypcja - synteza cząsteczek RNA na matrycy DNA. Montaż karibosomów odbywa się również w jądrze, w specjalnych formacjach zwanych jąderkami. Otoczka jądrowa jest przesiąknięta wieloma porami, których średnica wynosi około 90 nm. Ze względu na obecność porów, które zapewniają selektywną przepuszczalność, błona jądrowa kontroluje wymianę substancji między jądrem a cytoplazmą.

struktury włókniste zlokalizowane w cytoplazmie komórki: mikrotubule, aktyna i włókna pośrednie. Mikrotubule biorą udział w transporcie organelli, wchodzą w skład wici, a wrzeciono mitotyczne jest zbudowane z mikrotubul. Filamenty aktynowe są niezbędne do utrzymania

kształt komórki, reakcje pseudopodialne. Wydaje się, że rolą włókien pośrednich jest również utrzymanie struktury komórki. Białka cytoszkieletu stanowią kilkadziesiąt procent masy białka komórkowego.

Centriole

Centriole to cylindryczne struktury białkowe znajdujące się w pobliżu jądra komórek zwierzęcych (rośliny nie mają centrioli, z wyjątkiem niższych alg). Centriola jest cylindrem, którego boczna powierzchnia jest utworzona przez dziewięć zestawów mikrotubul. Liczba mikrotubul w zestawie

wahają się dla różnych organizmów od 1 do 3.

Wokół centrioli znajduje się tak zwane centrum organizacji cytoszkieletu, obszar, w którym zgrupowane są końce ujemne mikrotubul komórki.

Przed podziałem komórka zawiera dwa centriole ustawione względem siebie pod kątem prostym. Podczas mitozy rozchodzą się na różne końce komórki, tworząc wrzecionowate bieguny podziału. Po cytokinezie każda komórka potomna otrzymuje jedną centriolę, która podwaja się do następnego podziału. Podwojenie centrioli następuje nie przez podział, ale przez syntezę nowej struktury prostopadłej do istniejącej.

mitochondria

mitochondria - specjalne organelle komórkowe, których główną funkcją jest synteza ATP - uniwersalny nośnik energii. W mitochondriach zachodzi utlenianie substancji organicznych połączone z syntezą

trójfosforan adenozyny (ATP). Rozpadowi ATP z utworzeniem difosforanu adenozyny (ADP) towarzyszy uwolnienie energii, która jest zużywana na różne procesy życiowe, takie jak synteza białek i kwasów nukleinowych, transport substancji do i z komórki, przekazywanie impulsów nerwowych lub skurcze mięśni.

Mitochondria są zatem stacjami energetycznymi, które przetwarzają „paliwo” – tłuszcze i węglowodany – w formę energii, którą może wykorzystać komórka, a tym samym organizm jako całość.

Komórka jest najmniejszą i podstawową jednostką strukturalną żywych organizmów, zdolną do samoodnowy, samoregulacji i samoreprodukcji.

Typowe rozmiary komórek: komórki bakteryjne – od 0,1 do 15 mikronów, komórki innych organizmów – od 1 do 100 mikronów, czasem sięgające 1-10 mm; jaja dużych ptaków - do 10-20 cm, procesy komórek nerwowych - do 1 m.

kształt komórki bardzo zróżnicowane: są kuliste komórki (ziarniaki), łańcuch (paciorkowce), wydłużony (pręciki lub pałeczki), zakrzywiony (wibracje), skręcone (spirilla), wielopłaszczyznowy, z wiciami motorycznymi itp.

Typy komórek: prokariotyczne(niejądrowe) i eukariotyczne (posiadające sformalizowane jądro).

eukariotyczny komórki są dalej podzielone 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) wtrąceń wewnątrzkomórkowych (rezerwowych składników odżywczych i/lub końcowych produktów przemiany materii).

Hialoplazma- główne osocze, macierz cytoplazmy, główna substancja, która jest środowiskiem wewnętrznym komórki i jest lepkim bezbarwnym roztworem koloidalnym (zawartość wody do 85%) różnych substancji: białek (10%), cukrów, kwasy organiczne i nieorganiczne, aminokwasy, polisacharydy, RNA, lipidy, sole mineralne itp.

■ Hialoplazma jest pożywką dla wewnątrzkomórkowych reakcji wymiany i łącznikiem między organellami komórkowymi; jest zdolny do odwracalnych przejść z zolu do żelu, jego skład decyduje o właściwościach buforowych i osmotycznych komórki. Cytoplazma zawiera cytoszkielet składający się z mikrotubul i włókien białkowych zdolnych do kurczenia się.

■ Cytoszkielet określa kształt komórki i bierze udział w wewnątrzkomórkowym ruchu organelli i poszczególnych substancji. Jądro to największa organella komórki eukariotycznej, zawierająca chromosomy, które przechowują wszystkie informacje dziedziczne (więcej szczegółów poniżej).

Składniki strukturalne komórki eukariotycznej:

■ plazmalema (błona plazmatyczna),
■ ściana komórkowa (tylko w komórkach roślin i grzybów),
■ membrany biologiczne (elementarne),
■ rdzeń,
■ retikulum endoplazmatyczne (retikulum endoplazmatyczne),
■ mitochondria,
■ zespół Golgiego,
■ chloroplasty (tylko w komórkach roślinnych),
■ lizosomy, rozdz
■ rybosomy,
■ centrum komórkowe,
■ wakuole (tylko w komórkach roślin i grzybów),
■ mikrotubule,
■ rzęski, wici.

Schematy strukturalne komórek zwierzęcych i roślinnych podano poniżej:

Błony biologiczne (elementarne). są aktywnymi kompleksami molekularnymi, które oddzielają wewnątrzkomórkowe organelle i komórki. Wszystkie membrany mają podobną budowę.

Budowa i skład membran: grubość 6-10 nm; składają się głównie z białek i fosfolipidów.

■fosfolipidy tworzą podwójną (dwucząsteczkową) warstwę, w której ich cząsteczki są skierowane hydrofilowymi (rozpuszczalnymi w wodzie) końcami na zewnątrz, a hydrofobowymi (nierozpuszczalnymi w wodzie) - do wewnątrz błony.

■ cząsteczki białka zlokalizowane na obu powierzchniach dwuwarstwy lipidowej białka obwodowe), przenikają przez obie warstwy cząsteczek lipidów ( całka białek, z których większość to enzymy) lub tylko jednej z ich warstw (białka półintegralne).

Właściwości membrany: plastyczność, asymetria(skład zewnętrznej i wewnętrznej warstwy zarówno lipidów, jak i białek jest różny), polarność (warstwa zewnętrzna jest naładowana dodatnio, wewnętrzna jest ujemna), zdolność do samozamykania, selektywna przepuszczalność (w tym przypadku substancje hydrofobowe przechodzą przez podwójną warstwę lipidową, a substancje hydrofilowe przechodzą przez pory w białkach integralnych).

Funkcje membrany: bariera (oddziela zawartość organoidu lub komórki od środowiska), strukturalna (zapewnia określony kształt, rozmiar i stabilność organoidu lub komórki), transportowa (zapewnia transport substancji do i z organoidu lub komórki), katalityczna (zapewnia procesy biochemiczne w pobliżu błony), regulacyjny (uczestniczy w regulacji metabolizmu i energii między organoidem lub komórką a środowiskiem zewnętrznym), uczestniczy w przemianie energii i utrzymaniu przezbłonowego potencjału elektrycznego.

Błona plazmatyczna (plasmalemma)

błona plazmatyczna, czyli plazmalemma, to błona biologiczna lub zespół błon biologicznych ściśle przylegających do siebie, pokrywających komórkę od zewnątrz.

Struktura, właściwości i funkcje plazmalemmy są w zasadzie takie same jak elementarnych błon biologicznych.

❖ Cechy budynku:

■ zewnętrzna powierzchnia plazmalemmy zawiera glikokaliks - polisacharydową warstwę cząsteczek glikolipidu i glikoproteiny, które służą jako receptory do „rozpoznawania” niektórych substancji chemicznych; w komórkach zwierzęcych może być pokryty śluzem lub chityną, aw komórkach roślinnych substancjami celulozowymi lub pektynowymi;

■ Plazmalemma zwykle tworzy wyrostki, zagłębienia, fałdy, mikrokosmki itp., które zwiększają powierzchnię komórki.

■ Dodatkowe funkcje: receptor (uczestniczy w „rozpoznawaniu” substancji oraz w odbieraniu sygnałów z otoczenia i przekazywaniu ich do komórki), zapewniający komunikację między komórkami w tkankach organizmu wielokomórkowego, uczestniczący w budowie specjalnych struktur komórkowych (wici, rzęski itp.).

Ściana komórkowa (powłoka)

Ściana komórkowa- Jest to sztywna struktura znajdująca się poza plazmalemmą i reprezentująca zewnętrzną powłokę 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 mocujących ściany dwóch sąsiednich komórek), lignina (która mocuje włókna celulozy w bardzo mocną ramkę), suberyna (osadza się na skorupie od wewnątrz i sprawia, że jest ona praktycznie nieprzepuszczalna dla wody i roztworów) itp. Zewnętrzna powierzchnia ściany komórkowej komórek naskórka roślin zawiera dużą ilość węglanu wapnia i krzemionki (mineralizacja) i jest pokryte substancjami hydrofobowymi, woskami i skórkami (warstwa substancji kutynowej, w którą wnika celuloza i pektyny).

❖ Funkcje ściany komórkowej: pełni funkcję szkieletu zewnętrznego, podtrzymuje 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.

❖ Po uzgodnieniu organelle dzielą się na:
■ organelle ogólnego przeznaczenia (mitochondria, kompleks Golgiego, retikulum endoplazmatyczne, rybosomy, centriole, lizosomy, plastydy) oraz
■ organelle specjalnego przeznaczenia (miofibryle, wici, rzęski, wakuole).
❖ Dzięki obecności membrany organelle dzielą się na:
■ dwubłonowe (mitochondria, plastydy, jądro komórkowe),
■ jednobłonowe (retikulum endoplazmatyczne, kompleks Golgiego, lizosomy, wakuole) i
■ bezbłonowe (rybosomy, centrum komórkowe).
Wewnętrzna zawartość organelli błonowych zawsze różni się od otaczającej je hialoplazmy.

mitochondria- dwubłonowe organelle komórek eukariotycznych, które przeprowadzają utlenianie substancji organicznych do produktów końcowych z uwolnieniem energii zmagazynowanej w cząsteczkach ATP.

■ Struktura: formy w kształcie pręta, kuliste i nitkowate, grubość 0,5-1 mikrona, długość 2-7 mikronów; dwumembranowa, zewnętrzna błona jest gładka i ma wysoką przepuszczalność, wewnętrzna błona tworzy fałdy - cristae, na których znajdują się kuliste ciała - ATP-somy. W przestrzeni między membranami gromadzą się jony wodoru 11 biorące udział w oddychaniu tlenem.

■ Zawartość wewnętrzna (matryca): rybosomy, koliste DNA, RNA, aminokwasy, białka, enzymy cyklu Krebsa, enzymy oddychania tkankowego (zlokalizowane 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 gatunku na inny.

■Struktura chloroplastów: są dwumembranowe, mają zaokrąglony lub owalny kształt, długość 4-12 mikronów, grubość 1-4 mikronów. Zewnętrzna membrana jest gładka, wewnętrzna ma tylakoidy - fałdy, które tworzą zamknięte występy w kształcie dysku, pomiędzy którymi znajduje się zrąb (patrz poniżej). W wyższych roślinach tylakoidy są ułożone w stos (jak kolumna monet) ziarna które są ze sobą połączone lamele (pojedyncze membrany).

■ Skład chloroplastów: w błonach tylakoidów i ziaren chlorofilu i innych barwników; zawartość wewnętrzna (stroma): białka, lipidy, rybosomy, koliste DNA, RNA, enzymy biorące udział w wiązaniu CO2, substancje zapasowe.

■Funkcje plastydów: fotosynteza (chloroplasty zawarte w zielonych organach roślin), synteza określonych białek i gromadzenie rezerwowych składników pokarmowych: skrobi, białek, tłuszczów (leukoplasty), nadawanie barwy tkankom roślinnym w celu przyciągnięcia owadów zapylających oraz dystrybutorów owoców i nasion (chromoplasty).

Retikulum endoplazmatyczne (EPS), Lub endoplazmatyczny reticulum występujące we wszystkich komórkach eukariotycznych.

■Struktura: to system połączonych ze sobą kanalików, kanalików, cystern i wnęk o różnych kształtach i rozmiarach, których ściany są utworzone przez elementarne (pojedyncze) błony biologiczne. Istnieją dwa rodzaje EPS: ziarniste (lub szorstkie), zawierające rybosomy na powierzchni kanałów i ubytków, oraz agranularne (lub gładkie), niezawierające rybosomów.

■Funkcje: podział cytoplazmy komórki na przedziały, które zapobiegają mieszaniu zachodzących w nich procesów chemicznych; szorstki ER gromadzi się, izoluje do dojrzewania i transportu, białka syntetyzowane przez rybosomy na jego powierzchni, syntetyzuje błony komórkowe; gładki EPS syntetyzuje i transportuje lipidy, węglowodany złożone i hormony steroidowe, usuwa substancje toksyczne z komórki.

Zespół Golgiego (lub aparat) - organelle błonowe komórki eukariotycznej, znajdujące się w pobliżu jądra komórkowego, będące układem zbiorników i pęcherzyków, biorące udział w gromadzeniu, przechowywaniu i transporcie substancji, budowie błony komórkowej i tworzeniu lizosomów.

■Struktura: Kompleks jest dictyosomem, stosem ograniczonych błoną płaskich woreczków w kształcie dysku (cysterny), z których pączkują pęcherzyki, oraz systemem błoniastych kanalików łączących kompleks z kanałami i jamami gładkiej ER.

■Funkcje: tworzenie lizosomów, wakuoli, plazmalemmy 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, szereg hormonów itp. u zwierząt); akumulacja i odwodnienie lipidów transportowanych wzdłuż ER (z gładkiej ER), rozdrobnienie i akumulacja białek (z ziarnistego ER i wolnych rybosomów cytoplazmy) i węglowodanów oraz usuwanie substancji z komórki.

Dojrzałe cysterny dictyosomów zasznurowują pęcherzyki (wodniczki Golgiego), wypełniony tajemnicą, którą następnie albo wykorzystuje sama komórka, albo z niej wyjmuje.

❖ Lizosomy- organelle komórkowe, które zapewniają rozkład złożonych cząsteczek substancji organicznych; powstają z pęcherzyków, które oddzielają się od kompleksu Golgiego lub gładkiej ER i są obecne we wszystkich komórkach eukariotycznych.

■ Struktura i skład: lizosomy to małe zaokrąglone pęcherzyki z pojedynczą błoną o średnicy 0,2-2 mikronów; wypełnione enzymami hydrolitycznymi (trawiennymi) (~40) zdolnymi do rozkładania białek (na aminokwasy), lipidów (na glicerol i wyższe kwasy karboksylowe), polisacharydów (na monosacharydy) i kwasów nukleinowych (na nukleotydy).

Łącząc się z pęcherzykami endocytarnymi, lizosomy tworzą wakuolę trawienną (lub lizosom wtórny), w której rozkładane są złożone substancje organiczne; powstałe monomery dostają się do cytoplazmy komórki przez błonę lizosomu wtórnego, podczas gdy substancje niestrawione (nieulegające hydrolizie) pozostają w lizosomie wtórnym, a następnie z reguły są wydalane na zewnątrz komórki.

■ Funkcje: heterofagia- rozszczepianie substancji obcych, które dostały się do komórki na drodze endocytozy, autofagii - niszczenie struktur zbędnych dla komórki; autoliza - samozniszczenie komórki, do którego dochodzi w wyniku uwolnienia zawartości lizosomów podczas śmierci lub odradzania się komórki.

❖ Wakuole- duże pęcherzyki lub ubytki w cytoplazmie, powstające w komórkach roślin, grzybów i wielu innych protisty i ograniczony elementarną membraną - tonoplastem.

■ Wakuole protisty dzieli się na trawienne i kurczliwe (posiadające wiązki elastycznych włókien w błonach i służące do osmotycznej regulacji bilansu wodnego komórki).

■Wakuole komórki roślinne wypełniony sokiem komórkowym - wodnym roztworem różnych substancji organicznych i nieorganicznych. Mogą również zawierać trujące i garbniki oraz końcowe produkty życiowej aktywności komórek.

■ Wakuole komórek roślinnych mogą łączyć się w centralną wakuolę, która zajmuje do 70-90% objętości komórki i może być penetrowana przez pasma cytoplazmy.

Funkcje: gromadzenie i wyodrębnianie substancji rezerwowych oraz substancji przeznaczonych do wydalania; utrzymanie ciśnienia turgoru; zapewnienie wzrostu komórek dzięki rozciąganiu; regulacja gospodarki wodnej komórki.

♦Rybosom- organelle komórkowe obecne we wszystkich komórkach (w ilości kilkudziesięciu tysięcy), zlokalizowane na błonach ziarnistego EPS, w mitochondriach, chloroplastach, cytoplazmie i zewnętrznej błonie jądrowej oraz przeprowadzające biosyntezę białek; Podjednostki rybosomów powstają w jąderku.

■ Struktura i skład: rybosomy - najmniejsze (15-35 nm) niebłonowe granulki o okrągłym i grzybkowym kształcie; 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 (zawierającej jedną cząsteczkę RNA i białko); podjednostki są połączone jonem Mg+.

■ Funkcja: synteza białek z aminokwasów.

❖ Centrum komórkowe- organelle większości komórek zwierzęcych, niektórych grzybów, alg, mchów i paproci, zlokalizowane (w interfazie) w centrum komórki w pobliżu jądra i służące jako centrum inicjacji składania mikrotubule .

■ Struktura: Centrum komórki składa się z dwóch centrioli i centrosfery. Każda centriola (ryc. 1.12) ma postać walca o długości 0,3-0,5 µm i średnicy 0,15 µm, którego ściany tworzy dziewięć trójek mikrotubul, a środek wypełniony jest jednorodną substancją. Centriole leżą prostopadle do siebie i są otoczone gęstą warstwą cytoplazmy z promieniście rozbieżnymi mikrotubulami tworzącymi promienistą centroferę. Podczas podziału komórki centriole rozchodzą się w kierunku biegunów.

■ Główne funkcje: tworzenie biegunów podziału komórkowego i włókien achromatycznych wrzeciona podziałowego (lub wrzeciona mitotycznego), co zapewnia równomierne rozmieszczenie materiału genetycznego między komórkami potomnymi; w interfazie kieruje ruchem organelli w cytoplazmie.

Komórki cytoscylacyjne jest systemem mikrofilamenty I mikrotubule , przenikanie do cytoplazmy komórki, związane z zewnętrzną błoną cytoplazmatyczną i błoną jądrową oraz utrzymanie kształtu komórki.

■mikropłomień- cienkie, zdolne do kurczenia się nici o grubości 5-10 nm i składające się z białek ( aktyna, miozyna itd.). Występują w cytoplazmie wszystkich komórek i nibynóżkach komórek ruchliwych.

Funkcje: mikropłomienie zapewniają aktywność motoryczną hialoplazmy, są bezpośrednio zaangażowane w zmianę kształtu komórki podczas rozprzestrzeniania się i ruchu ameboidalnego komórek protistów oraz biorą udział w tworzeniu zwężenia podczas podziału komórek zwierzęcych; jeden z głównych elementów cytoszkieletu komórki.

■ mikrotubule- cienkie wydrążone cylindry (o średnicy 25 nm), składające się z cząsteczek białka tubuliny, ułożonych w spiralne lub proste rzędy w cytoplazmie komórek eukariotycznych.

Funkcje: mikrotubule tworzą włókna wrzeciona, są częścią centrioli, rzęsek, wici, uczestniczą w transporcie wewnątrzkomórkowym; jeden z głównych elementów cytoszkieletu komórki.

Organelle ruchowe — wici i rzęski , są obecne w wielu komórkach, ale są bardziej powszechne w organizmach jednokomórkowych.

■ Rzęsy- liczne cytoplazmatyczne krótkie (o długości 5-20 mikronów) wyrostki na powierzchni plazmalemmy. Występują na powierzchni różnych typów komórek zwierzęcych i niektórych roślinnych.

■ wici- pojedyncze wyrostki cytoplazmatyczne na powierzchni komórek wielu protistów, zoospor i plemników; ~10 razy dłuższe niż rzęski; służyć do transportu.

■ Struktura: składają się z nich rzęski i wici (ryc. 1.14). mikrotubule ułożone w układzie 9 × 2 + 2 (dziewięć podwójnych mikrotubul - dubletów tworzy ścianę, w środku znajdują się dwie pojedyncze mikrotubule). Dublety są w stanie przesuwać się względem siebie, co prowadzi do wygięcia rzęski lub wici. U podstawy wici i rzęsek znajdują się ciała podstawowe, identyczne pod względem budowy z centriolami.

■ Funkcje: rzęski i wici zapewniają ruch samych komórek lub otaczającego je płynu i zawieszonych w nim cząstek.

Inkluzje

Inkluzje- niestałe (tymczasowo istniejące) składniki cytoplazmy komórki, których zawartość zmienia się w zależności od stanu funkcjonalnego komórki. Występują inkluzje troficzne, wydzielnicze i wydalnicze.

■ Inkluzje troficzne- są to rezerwy składników odżywczych (tłuszcz, ziarna skrobi i białka, glikogen).

■ Inkluzje wydzielnicze- Są to produkty przemiany materii gruczołów wydzielania wewnętrznego i zewnętrznego (hormony, enzymy).

■ inkluzje wydalnicze są produktami przemiany materii w komórce, które mają być usunięte z komórki.

jądro i chromosomy

Rdzeń- największa organella jest niezbędnym składnikiem wszystkich komórek eukariotycznych (z wyjątkiem komórek rurek sitowych łyka roślin wyższych i dojrzałych erytrocytów ssaków). Większość komórek ma jedno jądro, ale istnieją komórki dwu- i wielojądrzaste. Istnieją dwa stany jądra: interfazowy i rozszczepialny

Jądro interfazowe zawiera otoczka jądrowa(oddzielenie wewnętrznej zawartości jądra od cytoplazmy), macierz jądrowa (karioplazma), chromatyna i jąderka. Kształt i wielkość jądra zależy od typu organizmu, rodzaju, 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.

❖ otoczka jądrowa(lub kariolemma) składa się z zewnętrznych i wewnętrznych błon biologicznych, między którymi jest przestrzeń okołojądrowa. Na wewnętrznej błonie znajduje się płytka białkowa, która nadaje kształt jądru. Błona zewnętrzna jest połączona z ER i zawiera rybosomy. Błona jest przesiąknięta porami jądrowymi, przez które zachodzi wymiana substancji między 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) iz cytoplazmy do jądra (białka, tłuszcze, węglowodany, ATP, woda, jony).

❖ Chromosom- najważniejsza organella jądra, zawierająca jedną cząsteczkę DNA w połączeniu z określonymi białkami, histonami i niektórymi innymi substancjami, z których większość znajduje się na powierzchni chromosomu.

W zależności od fazy cyklu życiowego komórki, chromosomy mogą być w środku dwa stany — zdespiralizowane i spiralizowane.

» W stanie despiralizacji chromosomy są w okresie interfaza cyklu komórkowego, tworząc nici niewidoczne w mikroskopie optycznym, które stanowią podstawę chromatyna .

■ Spiralizacja, której towarzyszy skracanie i zagęszczanie (100-500 razy) nici DNA, zachodzi w procesie podział komórek ; podczas gdy chromosomy przybrać zwarty kształt. i stają się widoczne w mikroskopie optycznym.

chromatyna- jeden ze składników materii jądrowej w okresie międzyfazowym, na którym się opiera niezwinięte chromosomy w postaci sieci długich cienkich nici cząsteczek DNA w połączeniu z histonami i innymi substancjami (RNA, polimeraza DNA, lipidy, minerały itp.); dobrze wybarwione barwnikami stosowanymi w praktyce histologicznej.

■ W chromatynie fragmenty cząsteczki DNA owijają się wokół histonów, tworząc nukleosomy (wyglądają jak kulki).

chromatyda- jest to element strukturalny chromosomu, który jest nicią cząsteczki DNA w kompleksie z białkami, histonami i innymi substancjami, wielokrotnie zwijaną jak supercewka i upakowaną w postaci korpusu w kształcie pręcika.

■ Podczas spiralizacji i pakowania poszczególne odcinki DNA dopasowują się do siebie w regularny sposób, tak że na chromatydach tworzą się naprzemienne poprzeczne prążki.

❖ Budowa chromosomu (ryc. 1.16). W stanie spiralnym chromosom jest strukturą w kształcie pręta o wielkości około 0,2–20 µm, składającą się z dwóch chromatyd i podzieloną na dwa ramiona przez pierwotne przewężenie zwane centromerem. Chromosomy mogą mieć wtórne przewężenie, które oddziela region zwany satelitą. Niektóre chromosomy mają region ( organizator jąder ), który koduje strukturę rybosomalnego RNA (rRNA).

Typy chromosomów w zależności od ich kształtu: równe ramiona , różnica (Centromer jest przesunięty od 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 (podwojeniu) DNA na etapie syntezy (S) interfazy składają się z dwóch siostrzanych chromitydów połączonych ze sobą w regionie centromeru. Podczas podziału komórki mikrotubule wrzeciona przyczepiają się do centromeru.

❖ Funkcje chromosomów:
■ zawierać materiał genetyczny - cząsteczki DNA;
■ przeprowadzić Synteza DNA (z podwojeniem chromosomów w okresie S cyklu komórkowego) i i-RNA;
■ regulują syntezę białek;
■ kontrolować aktywność komórek.

chromosomy homologiczne- chromosomy należące do tej samej pary, identyczne pod względem kształtu, wielkości, umiejscowienia centromerów, niosące te same geny i warunkujące rozwój tych samych cech. Chromosomy homologiczne mogą różnić się allelami zawartych w nich genów i wymieniać regiony podczas mejozy (crossing over).

autosomy chromosomy w komórkach organizmów dwupiennych, które są takie same 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(oznaczone przez 2n) - 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 człowiek składa się z 46 chromosomów (z czego 22 pary chromosomów homologicznych i dwa chromosomy płciowe: kobiety mają dwa chromosomy X, mężczyźni mają po jednym chromosomie X i jednym chromosomie Y).

zbiór haploidalny(oznaczony 1l) - pojedynczy zestaw chromosomów seksualny komórki ( gamety ), w którym chromosomy nie mają par chromosomów homologicznych . Zestaw haploidalny powstaje podczas tworzenia gamet w wyniku mejozy, kiedy tylko jeden z każdej pary chromosomów homologicznych wchodzi do gamety.

Kariotyp- jest to zestaw stałych ilościowych i jakościowych cech morfologicznych charakterystycznych dla chromosomów komórek somatycznych organizmów danego gatunku (ich liczba, wielkość i kształt), za pomocą których można jednoznacznie zidentyfikować diploidalny zestaw chromosomów.

jąderko- zaokrąglone, mocno zwarte, nie ograniczone

korpus membrany o wielkości 1-2 mikronów. Jądro zawiera jedno lub więcej jąder. Jąderko tworzy się wokół jąderkowych organizatorów kilku przyciąganych do siebie chromosomów. Podczas podziału jądrowego jąderka są niszczone i ponownie formowane pod koniec podziału.

■ Skład: białko 70-80%, RNA 10-15%, DNA 2-10%.
■ Funkcje: synteza r-RNA i t-RNA; montaż podjednostek rybosomów.

Karyoplazma (Lub nukleoplazma, karolimfa, sok jądrowy ) to pozbawiona struktury masa, która wypełnia przestrzeń między strukturami jądra, w której zanurzona jest chromatyna, jąderka i różne granulki wewnątrzjądrowe. Zawiera wodę, nukleotydy, aminokwasy, ATP, RNA i białka enzymatyczne.

Funkcje: zapewnia wzajemne połączenia struktur jądrowych; uczestniczy w transporcie substancji z jądra do cytoplazmy iz cytoplazmy do jądra; reguluje syntezę DNA podczas replikacji, syntezę i-RNA podczas transkrypcji.

Charakterystyka porównawcza komórek eukariotycznych

Cechy budowy komórek prokariotycznych i eukariotycznych

Transport substancji

Transport substancji- jest to proces przenoszenia niezbędnych substancji w całym ciele, do komórek, wewnątrz komórki i wewnątrz komórki, a także usuwanie substancji odpadowych z komórki i organizmu.

Wewnątrzkomórkowy transport substancji zapewnia hialoplazma i (w komórkach eukariotycznych) retikulum endoplazmatyczne (ER), kompleks Golgiego i mikrotubule. Transport substancji zostanie opisany w dalszej części tej strony.

Sposoby transportu substancji przez błony biologiczne:

■ transport bierny (osmoza, dyfuzja, dyfuzja bierna),
■ transport aktywny,
■ endocytoza,
■ egzocytoza.

Transport pasywny nie wymaga energii i występuje wzdłuż gradientu stężenie, gęstość lub potencjał elektrochemiczny.

Osmoza- jest to przenikanie wody (lub innego rozpuszczalnika) przez półprzepuszczalną membranę z mniej stężonego roztworu do bardziej stężonego.

Dyfuzja- penetracja Substancje przez membranę wzdłuż gradientu stężenie (z obszaru o wyższym stężeniu substancji do obszaru o niższym stężeniu).

Dyfuzja wody i jonów odbywa się przy udziale integralnych białek błonowych z porami (kanałami), dyfuzja substancji rozpuszczalnych w tłuszczach zachodzi przy udziale fazy lipidowej błony.

Ułatwiona dyfuzja przez błonę odbywa się za pomocą specjalnych białek nośnikowych błony, patrz rysunek.

transport aktywny wymaga wydatku energii uwalnianej podczas rozpadu ATP i służy do transportu substancji (jony, monosacharydy, aminokwasy, nukleotydy) vs gradient ich stężenie lub potencjał elektrochemiczny. Przeprowadzane przez wyspecjalizowane białka nośnikowe permyazy posiadające kanały jonowe i tworzące się pompy jonowe .

Endocytoza- wychwytywanie i otaczanie przez błonę komórkową makrocząsteczek (białek, kwasów nukleinowych itp.) oraz mikroskopijnych stałych cząstek pokarmu ( fagocytoza ) lub kropelki cieczy z rozpuszczonymi w niej substancjami ( pinocytoza ) i zamykanie ich w wakuoli błonowej, która jest wciągana „do wnętrza komórki. Następnie wakuola łączy się z lizosomem, którego enzymy rozkładają uwięzione cząsteczki na monomery.

Egzocytoza jest procesem odwrotnym do endocytozy. Poprzez egzocytozę komórka usuwa produkty wewnątrzkomórkowe lub niestrawione pozostałości zamknięte w wakuolach lub pęcherzykach.