Biologia komórki roślinnej #1.doc

(84 KB) Pobierz
Biologia komórki roślinnej prof

wykład # 1     30.11.2005

Biologia komórki roślinnej à prof. Beata Zagórska-Marek

 

 

1. Charakterystyka ogólna komórki roślinnej:

Ø      W komórkach roślinnych miozyna występuje w niewielkich ilościach; stosunkowo łatwo można ją zidentyfikować w olbrzymich komórkach ramienic.

Ø      Komórki roślinne nie są samodzielne (bo rosną w układzie).

Ø      Ściany komórkowe sąsiednich komórek są połączone, tworzą system zwany apoplastem (system połączonych blaszkami ścian komórkowych, umożliwiający szybki transport wody, hormonów i transmiterów pomiędzy protoplastami komórek).

Ø      Ściana komórkowa stanowi środowisko zewnętrzne – podobne do ECM (przestrzeń / macierz zewnątrzkomórkowa). Szkielet ściany łączy się z mikrofilamentami wewnątrz protoplastu.

Ø      W ścianach komórkowych występują różnorakie enzymy (np. enzymy lignifikacji) oraz wypustki białkowe (receptory); procesy zachodzące w ścianie mogą mieć wpływ na metabolizm komórki.

Ø      Rośliny wyższe posiadają plastydy typu zielenicowego (zawierające chlorofil typu A, B oraz karotenoidy). Materiałem zapasowym jest skrobia magazynowana w amyloplastach.

Ø      Pomimo, że pierwotniaki uważane są za organizmy jednokomórkowe, u niektórych grup(Apicomplexa) występują pierwotne plastydy.

Ø      Centralne miejsce w komórce zajmuje ogromna wakuola wypełniona wodą; jej zadaniem między innymi jest nadawanie turgoru komórce – wakuola rozpiera komórkę i powoduje jej rozrost przestrzenny ( w przypadku zdegradowania ścian, komórka pęka).

Ø      Jądro komórkowe oddzielone jest od cytoplazmy podwójną błoną (nukleolemmą); system błon wewnętrznych (SER, RER, AG), mitochondria oraz peroksysomy; Wszystkie powyższe struktury są analogiczne do występujących w komórce zwierzęcej.

Ø      Peroksysomy prowadzą respirację peroksysomową (energia pochodząca z utleniania nie jest magazynowana w odróżnieniu od tej uzyskiwanej przez mitochondria). Peroksysomy uważane są za najstarsze endosymbionty (nie posiadają kwasów nukleinowych ani rybosomów, ale dzielą się przez podział , a białka perkosysomowe są syntezowane na wolnych rybosomach cytoplazmatycznych).

 

2. Cytoszkielet

Ø      Do najważniejszych składników cytoplazmatycznych komórki eukariotycznej należy cytoszkielet (jest to zespół włókien białkowych o różnym składnie chemicznym, architekturze oraz funkcji).

Ø      Rozróżniamy trzy rodzaje włókien wchodzących w skład cytoszkieletu (podział ze względu na wielkość):

§         mikrotubule (MT) – średnica około 24 nm (budują np. wici i rzęski)

§         filamenty pośrednie (IF) – średnica 7 – 10 nm

§         mikrofilamenty (MF) – średnica 5 – 8 nm (budują np. mikrokosmki).

Ø      Mikrotubule zbudowane są z tubuliny – białka konserwatywnego genetycznie (wszelkie mutacje genów kodujących tubulinę są letalne). In vitro można dokonać polimeryzacji mikrotubul z podjednostek pochodzących z różnych źródeł. Mikrotubule mogą być stabilne (rzęski, wici) lub dynamiczne (np. wrzeciono podziałowe).

Ø      Filamenty pośrednie mogą być budowane z różnych rodzajów białek (o wspólnej domenie w części α-helikalnej oraz tym samym sposobie polimeryzacji). W wyniku rozpadu filamentów pośrednich, białka podjednostkowe są degradowane (nie są wtórnie wykorzystywane do syntezy filamentów, jak to jest w przypadku heterodimerów tubuliny lub G-aktyny). Aby wytworzyć włókno filamentu pośredniego, białka strukturalne muszą być syntetyzowane od nowa.

Ø      Mikrofilamenty zbudowane są polimerycznie z podjednostek G-aktyny (całe włókno nazywamy F-aktyną). Mikrofilamenty występują bardzo często w towarzystwie cząsteczek miozyny. Jako jedyne filamenty cytoszkieletu są elastyczne. Często łączą się w wiązki. Helikalność włókien aktynowych oznacza możliwość magazynowania energii (ciasny splot dwóch łańcuchów aktynowych – dużo energii; luźny splot – mało energii).

Ø      Sieć tensegralna („zapałki połączone gumkami”) to sieć tworzona przez włókna cytoszkieletu, która tworzy trójwymiarową strukturę komórki (błona nie usztywnia komórki!!!). Obecność białek rozciągliwych (F-aktyna) i nierozciągliwych (mikrotubule, filamenty pośrednie) pozwala na wytworzenie tego typu sieci.

Ø      W szkielecie aktynowym mogą występować tzw. nadskręcenia. Jest to sytuacja analogiczna do nadskręceń występujących w kolistych cząsteczkach DNA u bakterii (zwijanie genoforu się w ósemki) – taka sytuacja następuje w wyniku np. wycięcia fragmentu cząsteczki DNA i wklejeniu go po obróceniu o 180°.

 

3. Funkcje cytoszkieletu w komórce roślinnej:

Ø      Generowania ruchu cytoplazmy (cykloza).

Ø      Reakcja grawitropijna (rejestracja kierunku działania grawitacji; biorą w tym udział amyloplasty statolitowe oraz mikrofilamenty).

Ø      Ruch organelli typu wici lub rzęsek.

Ø      Ruchy chromosomów wrzeciono kariokinetyczne).

Ø      Powstawanie polarności komórki (co jest ważne u komórek dzielących się, bo wyznacza kierunek podziału).

Ø      Kontrola kierunku podziałów komórkowych (zasada Errery – komórki zawsze dzielą się w miejscu; gdzie przyszła ściana komórkowa będzie miała najmniejszą powierzchnię).

Ø      Kierowanie procesem tworzenia ściany komórkowej.

 

4. Funkcje cytoszkieletu w komórce zwierzęcej:

Ø      Podział komórki przez przewężenie (tworzenie pierścienia kurczliwego; u roślin podział cytoplazmy zachodzi dzięki przegrodzie pierwotnej).

Ø      Ruch organelli typu wici lub rzęsek.

Ø      Ruchy chromosomów (wrzeciono podziałowe).

Ø      Skurcze rzęski (układ aktynowo-miozynowy).

Ø      Kształtowanie komórki (pozbawionej ściany).

 

v     Podział przez przewężenie występuje u krasnorostów (powstawanie zatyczek) i zielenic; plastydy i mitochondria również dzielą się w ten sposób.

v     Komórki bakteryjne również posiadają cytoszkielet, ale jest on zbudowany z innych białek (min. występują białka aktynopodobne). Bakterie wytwarzają ścianę komórkową (z peptydoglikanu).

v     Organella komórkowe mogą być na stałe przymocowane np. do błony komórkowej lub mogą poruszać się wzdłuż włókien (przy pomocy białek motorycznych - dyneina, kinezyna, miozyna).

v     Specyficzne ułożenie cytoszkieletu nadaje polarność komórkom roślinnym. Włókna cytoszkieletowe mogą tworzyć układy helikalne (co jest ważne w trakcie tworzenia się ściany komórkowej – mikrofibrylle celulozowe w sąsiednich warstwach ściany ułożone są pod różnymi kontami).

 

5. Polarność elementów cytoszkieletu

Ø      Mikrotubule są strukturami polarnymi (heterodimery są polarne), podobnie jest z mikrofilamentami (z tym, że G-aktyna jest sama w sobie spolaryzowana).

Ø      W Przypadku filamentów pośrednich jest nieco inaczej, gdyż filamenty pośrednie budowane są przez podjednostki fibrylarne (a nie globularne).

§         Podjednostki są spolaryzowane, łączą się w dimery (które również zachowują polarność, przy czym N-koniec jednej jednostki przylega do N-końca drugiej, a C-koniec przylega do C-końca).

§         Dimery łączą się przeciwpolarnie w tetramery (N-końce jednego dimeru przylegają do C-końców drugiego). Tetramery zatem są niepolarne; łączą się one w liniowe protofilamenty.

§         8 ułożonych obwodowo protofilamentów tworzy włókno filamentu pośredniego. Miejsca łączeń tetramerów w sąsiednich protofilamentach są przesunięte o pół długości (co stanowi o dużej odporności mechanicznej filamentów pośrednich

 

3

 

...
Zgłoś jeśli naruszono regulamin