Budowa komórki eukariotycznej i funkcje jej organelli.pdf

Budowa komórki Eukariotycznej i funkcje jej organelli

PRZESTRZENNA ORGANIZACJA KOMÓRKI EUKARIOTYCZNEJ:

Komórka eukariotyczna zawiera składniki PLAZMATYCZNE i

NIEPLAZMATYCZNE.

Do pierwszych zaliczamy: cytoplazmę, jądro komórkowe wraz z jąderkiem, mitochondria,

siateczkę wewnątrzplazmatyczną, lizosomy i aparat GOLGIEGO oraz plastydy,

występujące tylko w komórkach roślinnych. Wszystkie te składniki jako całość nazwano

PROTOPLASTEM.

Nie plazmatyczne składniki to: niektóre wakuole (wodniczki) wraz z ich zawartością oraz

ściana komórkowa, występująca w komórkach bakterii, grzybów i ogromnej większości

roślin.

Wymienione składniki komórki nie występują u wszystkich organizmów.

Komórki zwierzęce pozbawione są plastydów oraz ściany komórkowej. Także wakuole w

komórce roślinnej i zwierzęcej pełnią odmienne funkcje, mają różną postać i zawartość.

KOMÓRKA - stanowi podstawową jednostkę strukturalną i funkcjonalną organizmów

żywych. Jest zarazem najmniejszą strukturą, zdolną do samodzielnego życia.

KOMÓRKI EUKARIOTYCZNE - reprezentują bardziej zaawansowany ewolucyjnie typ

organizacji. Budują wszystkie organizmy poza bakteriami i sinicami. Przeważająca część

ich informacji genetycznej zdeponowana jest w wyraźnie wyodrębnionym z cytoplazmy

jądrze.

informacja genetyczna występuje w jądrze w postaci chromatyny - złożonego

kompleksu nukleoproteidowego: głównymi jego składnikami są zasadowe białka histony i

DNA.

na terenie cytoplazmy występuje silnie rozbudowany system błon biologicznych,

tworzące często wyodrębnione przedziały.

Większość ważnych funkcji komórek eukariotycznych realizowanych jest, nie

bezpośrednio w cytoplazmie, lecz w bardzo wyspecjalizowanych organellach

komórkowych. Część z nich posiada nawet własną informację genetyczną i wykazuje

stosunkowo wysoką anatomię.

RODZAJE ORGANELLI W KOMÓRKACH EUKARIOTYCZNYCH Błony biologiczne -

zewn. błona komórkowa (u roślin zwana plazmolemmą), błona ograniczająca wodniczki

(tonoplast), wew. błony budujące tzw. siateczkę śródplazmatyczną oraz otoczki

niektórych organelli cytoplazmatycznych. Wszystkie posiadają podobną budowę

molekularną. Składają się z podwójnej warstwy lipidów. Frakcja lipidowa jest półpłynna,

więc nie jest trwałą, sztywną konstrukcją. Osadzone w niej białka mogą przypuszczalnie

przemieszczać się w jej obrębie. Taki model błony nazwano - modelem płynnej mozaiki.

Różne typy błon biologicznych różnią się głównie charakterem zasocjowanych z lipidami

białek i grubością. Błona komórkowa jest asymetryczna - jej warstwa zewnętrzna jest

grubsza od wewnętrznej. Różnice w grubości spowodowane są tym, iż komórki

wydzielają i utrzymują na swojej powierzchni różne substancje, są półprzepuszczalne.

Najważniejsze lipidy błonowe to: fosfolipidy, glikolipidy - zawierające najczęściej

cząsteczkę galaktozy; sulfolipidy - zbudowane podobnie jak poprzednie, ale do

cząsteczki cukrowca dołączona jest reszta kwasu siarkowego; sterole - podwyższające

stabilność błon i redukujące ich przepuszczalność.

Wszystkie białka błonowe mają charakter globularny. Szczególną rolę w funkcjonowaniu

błon odgrywają związki zawierające cukrowce - glikolipidy i glikoproteidy, gdyż cukrowce

decydują o własnościach antygenowych komórek. Umożliwiają ich rozpoznawanie się;

decydują np. o grupie krwi, o zajmowaniu lub odrzucaniu przeszczepów, o zdolności do

fuzji komórkowych.

Siateczka śródplazmatyczna (retikulum endoplazmatyczne) - stanowi skomplikowany

system połączonych ze sobą oraz organellami cytoplazmatycznymi błon: kanalików,

pęcherzyków itp., zlokalizowanych w cytoplazmie. Stanowi nieodłączny element komórek

eukariotycznych. Dzielimy ją na gładką i szorstką. Szorstka zawiera na swej powierzchni

ziarnistości (rybosomy), gładka jest ich pozbawiona. Błony siateczki są cieńsze od błony

komórkowej. Tworzy ona w cytoplazmie przedziały umożliwiające:

1. Równoczesny przebieg różnych typów reakcji, wymagających różnych

warunków (np. różnego pH);

2. Oddzielenie produktów reakcji od miejsc gdzie reakcje zachodzą - umożliwia

To zatrzymanie reakcji przez nadmiar produktu;

3. magazynowanie różnych substancji;

4. izolacje przeciwstawnych procesów chemicznych (np. syntezy i rozpadu);

5. zwiększenie powierzchni, na której mogą zachodzić różne reakcje;

6. tworzenie uporządkowanych systemów enzymów lub barwników, poprzez

umożliwienie ich trwałego zakotwiczenia - stanowi to warunek zachodzenia

wielu złożonych, uporządkowanych procesów biochemicznych;

7. biosyntezę białek (retikulum szorstkie) oraz pozostałych związków

organicznych (retikulum gładkie).

Rybosomy występują na terenie cytoplazmy i jądra - zbudowane są z dwóch

strukturalnych podjednostek: mniejszej i większej, których cykliczny rozpad następuje w

związku z syntezą białek. Właśnie synteza białek jest główną funkcją pełnioną przez te

organelle.

Reszta rybosomów występują w postaci wolnej lub polirybosomy: będące połączeniem

pojedynczych rybosomów. Rybosomy wyodrębnione z komórek eukariotycznych

stanowią frakcję niejednorodną, posiadają różną budowę; występują w cytoplazmie (i

jądrze) lub w niektórych automatycznych organellach na terenie cytoplazmy.

Lizosomy - są to obłonione pęcherzyki, odpowiadające za trawienie

wewnątrzkomórkowe. Wytwarzane są najczęściej przez aparat Golgiego w postaci

lizosomów pierwotnych - drobnych pęcherzyków zawierających enzymy. Pęcherzyki

takie dołączają się do obłonionych struktur cząsteczek pokarmowych, które mają ulec

strawieniu i formują tak zwane lizosomy wtórne - zawierają enzymy trawienne i trawione

substancje. Lizosomy wtórne formowane są często przez połączenie lizosomów

pierwotnych z pęcherzykami endocytarnymi (fagocytarnymi bądź pinocytarnymi).

Aparaty Golgiego - istotny elementy wszystkich komórek eukariotycznych. Składają się z

obłonionych cystern spłaszczonych w części środkowej, a rozdętych na brzegach,

zwanych diktiosomem, oraz towarzyszących im pęcherzyków. Pęcherzyki powstają na

skutek stopniowego rozpadu najstarszych cystern diktiosomu. Mogą być gładkie lub

posiadać szczoteczkowatą powierzchnię. Kolejne cysterny diktiosomu tworzone są

stopniowo przez retikulum endoplazmatyczne. Biegun przylegający do retikulum, przy

którym formowane są coraz to nowe pęcherzyki nazywany jest biegunem tworzenia,

biegun przeciwny, zawierający dojrzałe, wypełnione już magazynowaną substancją

pęcherze - biegunem dojrzewania.

Podstawowe funkcje aparatu Golgiego:

1. Wytwarzanie różnych substancji: polisacharydów ściany komórkowej, śluzów

itp.: eksportowanych później poza komórkę bądź transportowane w inne

rejony komórki.

2. Osmoregulacja - aparaty Golgiego zawierać mogą materiał osmotycznie

czynny (cukry), który transportowany być może do wakuoli.

3. Zagęszczenie różnych syntetyzowanych w komórce produktów.

4. Ochrona różnych hydrofilnych substancji przed rozpuszczeniem po przez

zamknięcie ich w obrębie pęcherzyków.

5. Szkodliwe dla komórki substancje są zagęszczone w diktiosomie i

transportowane w pęcherzykach na zewnątrz komórki.

Mitochondria - wysoko wyspecjalizowane organelle komórkowe zaangażowane w

procesie oddychania komórkowego. W ich wnętrzu zachodzą dwa kluczowe dla procesu

oddychania procesy: cykl Kresa i łańcuch oddechowy. Ponieważ ich rola polega na

dostarczaniu komórkom ATP, często nazywane są "siłowniami komórki". Posiadają

różne kształty i wielkości. Ich przeciętna liczba waha się w zależności od gatunku,

rodzaju tkanki oraz stanu funkcjonalnego komórki. Mitochondrium posiada otoczkę

zbudowaną z dwóch błon: zewnętrznej (cieńszej) i wewnętrznej. Otoczka zawiera liczne

pory. Błona wewnętrzna tworzy liczne wpuklenia do wnętrza mitochondrium w kształcie

grzebieni (rureczek) itp. Osadzone są na jej powierzchni buławkowate, regularnie

ułożone twory ("grzybki" mitochondrialne). Przypisuje się im zdolność do syntezy ATP.

Wnętrze mitochondrium wypełnia żelowata substancja (matrix), wykazująca ziarnistą

strukturę, zbudowaną w 50% z białek. Zawiera ona kilkadziesiąt typów enzymów, kolistą

cząsteczkę DNA, własny RNA i rybosomy. Enzymem charakterystycznym dla

mitochondrium jest synteza bursztynianowa.

Mitochondria posiadają własną informacje (DNA) i namnażają się samodzielnie. Choć nie

potrafią żyć samodzielnie poza komórką zachowują stosunkowo dużą autonomię.

Plastydy - występują wyłącznie u eukariotycznych fotoautotrofów (glonów i roślin).

Wyróżniamy w śród nich: chloroplasty, chromoplasty i leukoplasty. Tylko chloroplasty

zawierają chlorofil i są aktywne fotosyntetycznie. Chromoplasty zawierają jedynie

barwniki nieaktywne w procesie fotosyntezy (karoteny i ksantofile), nadają kolor różnym

organom roślinnym - płatkom, owocom itp. Leukoplasty pozbawione są jakichkolwiek

barwników, magazynują różne substancje zapasowe: głównie skrobię (amyloplasty) lub

tłuszcze (lipoplasty). U glonów występują chloroplasty lub ich odpowiedniki: są zwykle

większe i mniej liczne niż u roślin.. W ich obrębie obserwuje się charakterystyczne twory

pozbawiane chlorofilu, wokół których gromadzi się skrobia zapasowa, tzw. pirenoidy.

Wszystkie formy plastydów występujących u roślin mają pewne składniki wspólne. Są to:

otoczka, matrix (stroma) i zawierające DNA obszary nukleoidopodobne. Najbardziej

skomplikowaną budowę, z racji wykonywanych funkcji mają chloroplasty. Obsługują one

fotosyntezę, składającą się z dwóch etapów: fazy jasnej, zachodzącej w granach i fazy

ciemnej, przebiegającej w stromie. Chloroplasty zamknięte są otoczką złożonej z dwóch

błon oddzielonych przestrzenią. Błona zewnętrzna i wewnętrzna różnią się strukturą

molekularną i stopniem przepuszczalności różnych substancji. Ta ostatnia tworzy

wypustki do wnętrza chloroplastu. Wnętrze chloroplastu wypełnia półpłynna substancja,

tzw. stroma, zawierająca szereg białek, kuliste DNA, RNA, rybosomy oraz szereg

wielkocząsteczkowych związków stanowiących etapy pośrednie w biosyntezie cukrów. W

stromie osadzone są liczne, spłaszczone twory błoniaste, zwane tylakoidami. Część nich

jest luźno rozrzucona w stromie (tylakoidy stromy), część formuje skupienia w postaci

stosów, tzw. grana. Są to tylakoidy gran, zawierające chlorofile (a i b) i barwniki

towarzyszące: czerwone karoteny i żółte ksantofile. Chlorofile są głównymi receptorami

światła w procesie fotosyntezy. W plastydach brunatnic i krasnorostów brak jest chlorofilu

b. Tworzona w procesie fotosyntezy skrobia gromadzi się w postaci skrobi asymilacyjnej.

Wszystkie formy plastydów obserwowane u roślin wyższych są ze sobą spokrewnione.

Leukoplasty, występujące w tkankach spichrzowych, organach podziemnych mogą

różnicować się w chromoplasty, a w obecności światła przekształcać się w chloroplasty.

Chloroplasty mogą przekształcać się w chromoplasty poprzez utratę chlorofilu. Plastydy

podobnie jak mitochondria są anatomicznymi organellami cytoplazmatycznymi. Nie mogą

być wytwarzane poprzez komórkę ich nie posiadającą. Posiadają własną informację

genetyczną i namnażają się samodzielnie.

Jądro komórkowe - zwykle największe organellum komórki. Pełni kluczową rolę w

sterowaniu procesami komórkowymi, ponieważ zawiera informację genetyczną w postaci

skompleksowanego z histomami DNA (chromatyny). Chromatyna stanowi interfazową

postać chromosomów. Niektóre komórki eukariotyczne posiadają większą liczbę jąder.

Nieliczne z racji swych specyficznych funkcji tracą jądro w procesie różnicowania. U

ssaków jąder pozbawione są krwinki czerwone, u roślin okrytonasiennych człony rurek

sitowych. W dzielących się komórkach jądro ulega w sposób cykliczny zanikowi i

ponownemu odtworzeniu: w czasie podziału komórkowego pod koniec profazy następuje

rozpad otoczki jądrowej, która ulega odtworzeniu dopiero w telofazie. Tak wyodrębnione

z cytoplazmy jądro funkcjonuje przez całą interfazę i do końca profazy następnego

podziału. Jądro zbudowane jest z otoczki , złożonej z błony zewnętrznej i wewnętrznej,

kariolimfy (soku jądrowego) i zanurzonych w niej struktur: chromatyny, jąderek i

rybosomów. Karjolimfa zawiera między innymi enzymy obsługujące procesy replikacji i

transktypcji oraz RNA. Otoczka posiada pory i w niektórych miejscach przechodzi w

kanały szorstkiej siateczki śródplazmatycznej.

Głównym składnikiem jądra komórkowego jest DNA połączone białkami. Jest w nim też

dużo RNA, które syntezuje się właśnie w jądrze. DNA zawiera informacje o kolejności

aminokwasów we wszystkich białkach, jakie komórka może syntezować. Zaś RNA

bezpośrednio steruje syntezą białek.

Cała chromatyna zawarta w jądrze formuje podczas podziału chromosomy podziałowe -

wysoko skondensowane struktury o specyficznej budowie, ułatwiają równomierny

rozdział informacji genetycznej do komórek potomnych. Informacja zawarta w

chromatynie jądrowej stanowi główną, choć nie jedyną część informacji komórkowej.

mRNA opłaszczony specyficznymi białkami, które chronią go przed atakami obecnych w

jądrze enzymów trawiących RNA, transportowane jest poprzez pory otoczki jądrowej do

cytoplazmy w postaci tzw. informosomów. W cytoplazmie łączy się z rybosomami gdzie

stanowi matrycę dla biosyntezy białek.

Zawieszone w karjolimfie jąderka stanowią miejsce syntezy i magazynowania

rybosomalnego RNA (rRNA) oraz przechowywania białkowych prekursorów rybosomów.

Jąderka są słabiej uwodnione niż reszta składników jądra. Mają skomplikowaną budowę

wewnętrzną, w której wyróżnia się ziarniste i włókniste składniki. W jąderkach

obserwowane są czasem jaśniejsze, silniej uwodnione obszary, są to wakuole

jąderkowe.

Mikrotubule i mikrofilamenty stanowią ważny składnik komórek roślinnych i zwierzęcych.

Odpowiadają głównie za wszelkie przejawy ruchu i zmiany kształtu. Biorą istotny udział w

ruchach cytoplazmy, skurczach włókien mięśniowych, podziałach komórki. W czasie

mitozy i mejozy mikrotubule formują tzw. wrzeciono podziałowe, pełniące kluczową rolę

w rozdziale chromosomów do biegunów komórki. Wyznacza także płaszczyznę

przyszłego jej podziału. U roślin odpowiadają za orientację fibryl celulozowych, a więc za

sposób ich ułożenia w obrębie budowanej przez komórkę ściany. Stanowią istotny

składnik takich struktur komórkowych jak: wici, rzęski i centriole.

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: