Transcript Organelle komórkowe i ich podstawowe funkcje

Jak zbudowane są
komórki organizmów?
Komórkowa teoria budowy organizmów
• Na początku XIX wieku Theodor Schwann i Matthias Schleiden sformułowali
teorię komórkowej budowy organizmów:
1. Wszystkie organizmy zbudowane są z komórek.
2. Komórka jest podstawową jednostką strukturalną i funkcjonalna każdego
organizmu.
• Teoria ta dała podstawy do rozwoju współczesnej biologii.
Komórka to podstawowa jednostka
strukturalna i funkcjonalna każdego
organizmu, zdolna do spełniania różnych
funkcji życiowych, tj. oddychania,
odżywiania, rozmnażania , wzrostu.
Kształt komórki może być bardzo różny. Pierwotnie
kształt ten zbliżony jest do kuli, ale komórki
wyspecjalizowane, wchodzące w skład tkanek mają
bardzo różnorodne kształty, co wiąże się z pełniona
przez nie funkcja.
Wielkość komórek waha się najczęściej w granicach
od kilku do kilkudziesięciu μm. Najmniejsze
komórki to komórki bakterii (0,2 μm), największe to
u roślin włókna indyjskiej rośliny rami (do 50 μm), a
u zwierząt komórka strusiego jaja o średnicy 30 cm.
Komórki nerwowe u dużych zwierząt mogą osiągać
długość do 1m.
Komórki zasadniczo dzieli się na:
- prokariotyczne (bezjądrzaste)
- eukariotyczne (jądrzaste).
KOMÓRKA
prokariotyczna
Nieposiadająca jądra
komórkowego. Zamiast jądra
występuje nukleoid –obszar
zawierający nić DNA,
nieoddzielony od cytoplazmy
żadną błoną. Komórka ta ma
prosta budowę, spotykana jest u
bakterii i sinic.
eukariotyczna
Posiadająca jądro komórkowe oraz
liczne organella komórkowe.
Ten typ komórki stanowi
podstawę budowy wszystkich
organizmów
wielokomórkowych i większości
jednokomórkowych (wyjątek
bakterie i sinice).
• Prokariotyczna
- bakteryjna
• Eukariotyczna
- roślinna
- grzyba
-
zwierzęca
Ściana komórkowa
• Nadaje kształt komórce
• Chroni wnętrze komórki przed niekorzystnym
wpływem czynników środowiska
• Umożliwia kontakt z sąsiednimi komórkami,
dzięki obecności w niej jamek
• Jest martwym elementem
komórki
Plasmodesma– połączenie międzykomórkowe występujące w komórce roślinnej
(oraz w komórkach grzybów, sinic i bakterii), pasma cytoplazmy i siateczki
śródplazmatycznej (retikulum endoplazma tyczne) przechodzące przez szczeliny
(jamki) w ścianie komórkowej. Plasmodesmy łączą ze sobą protoplasty komórek,
które sąsiadują ze sobą. Dzięki nim komórki w łatwy sposób mogą wymieniać
pomiędzy sobą różne substancje.
Błona komórkowa (plazmalemma)
Budowę błony komórkowej wyjaśnia model płynnej mozaiki. Podstawę
(zrąb) tworzy podwójna warstwa fosfolipidów (1), których „głowy” (2)
zwrócone są na zewnątrz w stronę środowiska wodnego, natomiast
łańcuchy kwasów tłuszczowych (3) skierowane są do wewnątrz. W
zrębie i na powierzchni rozmieszczone są mozaikowo różnego rodzaju
białka (4), np. wzmacniające, transportowe, receptorowe.
Błona komórkowa
• Jest wybiórcza – selektywna. Oznacza to, że woda i substancje
drobnocząsteczkowe rozpuszczalne w tłuszczach przenikają przez
błonę swobodnie, natomiast nawet niewielkie cząsteczki rozpuszczalne
w wodzie przenikają słabo, a substancje wielkocząsteczkowe, takie jak
białka, czy kwasy nukleinowe – wcale.
• Jest elastyczna oraz ma półpłynną konsystencję, dzięki czemu możliwa
jest zmiana kształtu komórek.
• Jest wrażliwa na bodźce – ma zdolność odbierania sygnałów ze
środowiska zewnętrznego.
Funkcje:
• oddziela komórkę od środowiska pozakomórkowego
• otacza wszystkie składniki komórki
• pełni funkcję ochronną
• odpowiada za wrażliwość
Rodzaje transportu substancji przez
błonę
• Dyfuzja prosta - jest to proces bierny
(nie wymagający nakładu energii z
zewnątrz) w wyniku którego cząsteczki
roztworu przemieszczają się zgodnie z
gradientem stężeń (z obszaru o
większym stężeniu (A) do obszaru o
mniejszym stężeniu (B) ). Takie
właściwości mają cząstki O2, CO2.
Ruch
cząsteczek
ustaje
po
wyrównaniu się ich stężenia w
roztworze.
A
B
Rodzaje transportu substancji przez
błonę
Dyfuzja ułatwiona (wspomagana) - polega
na transporcie cząsteczek zgodnie z
gradientem
stężeń,
za
pomocą
specjalnych przenośników (1). Proces ten
umożliwia przechodzenie przez błonę
cząstek, które ze względu na wielkość nie
mogą przechodzić przez błonę na drodze
dyfuzji prostej (wiele jonów i substancji
odżywczych). Dyfuzja wspomagana nie
wymaga nakładu energii! Za pomocą
dyfuzji
wspomaganej
odbywa
się
transport glukozy przez błonę krwinek
czerwonych i mięśni szkieletowych.
1
Rodzaje transportu substancji przez
błonę
Transport
aktywny
transport
substancji
wbrew
gradientowi
stężeń z wykorzystaniem
energii (1) pochodzącej
bezpośrednio z rozkładu
ATP.
1
Cytoplazma
•
•
•
•
Wypełnia wnętrze komórki
Jest substancją galaretowatą, elastyczną,
lepką, ciągliwą
Głównym jej składnikiem jest woda,
a także białka, tłuszcze, węglowodany
i związki mineralne
Jest środowiskiem wszystkich procesów
życiowych
Ruch rotacyjny cytozolu wokół wakuoli
Ruch pulsacyjny cytozolu wokół wakuoli
Ruch cyrkulacyjny cytozolu wokół wakuoli
Organelle
komórkowe
A teraz o budowie komórki eukariotycznej
i funkcjach poszczególnych jej elementów
• Każda komórka zawiera liczne struktury, zwane organellami
• Organella te są odpowiedzialne za konkretne zadania.
• Nie wszystkie one jednak występują w każdej komórce. Komórki
wszystkich organizmów, oprócz wielu cech wspólnych, różnią się
przede wszystkim występowaniem opisanych dalej struktur
komórkowych
Jądro komórkowe
Składa się z otoczki jądrowej (1), kariolimfy
(4), chromatyny (6) oraz jąderka (3).
Otoczka jądrowa składa się z dwóch błon
plazmatycznych. Jest „poprzebijana”
otworami – porami jądrowymi (2), dzięki
którym możliwa jest wymiana substancji
pomiędzy
jądrem
a
cytoplazmą.
Zewnętrzna błona jądrowa przechodzi w
błony
siateczki
śródplazmatycznej
szorstkiej (5). Wnętrze jądra wypełnia
kariolimfa – sok jądrowy. Tworzy ona
płynne środowisko, w którym zanurzona
jest chromatyna (6)
Jądro komórkowe
U zwierząt jest to największa organella. Wnętrze jądra zawiera
lepki płyn zwany nukleoplazmą, podobny w składzie do
cytoplazmy, znajdującej się na zewnątrz jądra.
• Najczęściej ma kształt kulisty i otoczone jest podwójną błoną
białkowo-lipidową
• Liczne otwory (pory) w błonie jądrowej umożliwiają kontakt z
cytoplazmą
• Kieruje czynnościami życiowymi komórki
• Nadzoruje i uczestniczy w podziale komórki
• Jest nośnikiem informacji genetycznej,
zawartej w kwasach nukleinowych
• Jest żywym elementem komórki
Mitochondria
• Stanowią centra energetyczne komórki
• W nich odbywa się proces oddychania komórkowego
• Komórki, w których zachodzą intensywne procesy
życiowe, mają dużą liczbę mitochondriów
• Są żywym elementem komórki
Wakuola (wodniczka)
• Stanowi magazyn soku komórkowego, którego głównym
składnikiem jest woda i rozpuszczone w niej białka, cukry,
barwniki, substancje zapachowe i trujące, np. nikotyna,
chinina, kofeina
• W młodych komórkach roślinnych występuje kilka
drobnych wakuoli, w starszych jedna duża, położona
centralnie.
• W komórkach zwierzęcych, niezależnie od ich wieku, jest
wiele małych wodniczek
• Są martwym elementem komórki
Plastydy
• To organelle typowe dla komórek roślinnych.
• Wyróżniamy trzy rodzaje plastydów:
1. chloroplasty –zawierają głównie chlorofil,
aktywnie uczestniczą w procesie fotosyntezy
chromoplasty – zawierają żółty lub
pomarańczowo-czerwony barwnik, nadają
barwę kwiatom, owocom, korzeniom (np.
marchwi), są nieaktywne fotosyntetycznie
3. leukoplasty – są bezbarwne, uczestniczą w
produkcji i magazynowaniu materiałów
zapasowych
Plastydy mogą przechodzić jedne w drugie,
np. chloroplasty w chromoplasty (żółknięcie
liści, dojrzewanie jabłek)
Są żywymi elementami komórki
2.
Siateczka śródplazmatyczna - ER
Stanowi złożony, trójwymiarowy system
spłaszczonych błon, kanalików i niewielkich
pęcherzyków.
Występuje
w
dwóch
zasadniczych postaciach:
• ER szorstkie – na błonach siateczki znajdują się
rybosomy (1); jest miejscem syntezy białek
• ER gładkie – nie posiada rybosomów na
błonach; jest miejscem syntezy lipidów
ER gładkie (agranularne)
Na powierzchni zewnętrznych błon nie występują rybosomy. Jej
główną funkcją jest synteza lipidów. SER jest szczególnie
rozwinięta w komórkach specjalizujących się w syntezie
niebiałkowych składników organicznych. Przykładami mogą być:
komórki śluzowe żołądka i jelita cienkiego.
BŁONY ER
ER szorstkie (granularne)
Na zewnętrznych powierzchniach błon ER zlokalizowane są
rybosomy. Jej główną funkcją jest synteza białek
przeznaczonych na „eksport”, stąd też licznie występuje m.in. w:
- komórkach nabłonka gruczołowego trzustki (wydzielają enzymy
trawienne)
- neuronach bez- i kręgowców (o dużej ilości białek
przenośnikowych)
- komórkach kościotwórczych (wydzielają enzymy pomagające
przy rekonstrukcji i przebudowie kości).
ER gładkie (agranularne)
Na powierzchni zewnętrznych błon nie występują rybosomy. Jej
główną funkcją jest synteza lipidów. SER jest szczególnie
rozwinięta w komórkach specjalizujących się w syntezie
niebiałkowych składników organicznych. Przykładami mogą być:
komórki śluzowe żołądka i jelita cienkiego.
Rybosomy
Są to specjalne organella służące do produkcji białek. Ultrastruktur
tych nie oddziela od cytoplazmy żadna błona biologiczna. Z
chemicznego punktu widzenia w rybosomach występują dwa
zasadnicze składniki: rybosomalny RNA (rRNA) i białka. Każdy
kompletny rybosom składa się zawsze z dwóch podjednostek większej i mniejszej. Organella te występują wolno w
cytoplazmie oraz jako struktury związane z błonami ER.
Aparat Golgiego
Jest to system błon złożony z płaskich cystern, rurek i pęcherzyków,
blisko związany z siateczką śródplazmatyczną, stanowiący jakby
jej przedłużenie pod względem pochodzenia i funkcji. Strukturą
podstawową aparatu Golgiego jest diktiosom – stos płaskich
woreczków (cystern - 1). Na brzegach cystern tworzą się liczne
rozdęcia, które odłączają się następnie w postaci kulistych
pęcherzyków – 2 .
1
2
DIKTIOSOM
Aparat Golgiego nie występuje u Procayrota.
Najlepiej rozwinięty jest natomiast w komórkach wydzielniczych.
• Rozpuszczalne białka
wchodzą do sieci cis
Golgiego poprzez pęcherzyki
transportujące (1)
pochodzące z ER. Białka
wędrują poprzez cysterny
(2), poprzez pęcherzyki
transportujące, które
odrywają się od jednej
cysterny i łączą poprzez
fuzję z następną. Białka
opuszczają sieć trans
Golgiego w pęcherzykach
transportujących,
kierowanych albo do
powierzchni komórki, albo do
innych przedziałów.
RER
SER
1
2
CIS
1
1
TRANS
BŁONA KOMÓRKOWA
• Aparat Golgiego
- modyfikacja wytworzonych wcześniej białek
Lizosomy
Są to niewielkie, kuliste pęcherzyki.
Zawierają liczne enzymy zdolne rozłożyć
wchłonięte substancje oraz produkty
odpadowe.
•
•
•
•
Rodzaje lizosomów:
trawienne – rozkład substancji,
magazynujące – magazynowanie substancji,
„grabarze” – rozkład obumarłych składników
cytoplazmy
Sferosomy
Są
drobnymi (od 0,5 do 1 μm), kulistymi organellami
charakterystycznymi dla komórek roślinnych. Wiele danych
wskazuje, że są one odpowiednikami lizosomów komórek
zwierzęcych. Zawierają lipidy oraz liczne enzymy hydrolityczne.
Ich główną funkcją jest:
• trawienie wewnątrzkomórkowe,
• synteza tłuszczów,
• gromadzenie tłuszczów zapasowych.
Porównanie budowy komórki bakteryjnej,
roślinnej, zwierzęcej i grzybów
k. bakteryjna
k. roślinna
k. zwierzęca
k. grzybów
Błona komórkowa
+
+
+
+
cyoplazma
+
+
+
+
Jądro komórkowe
-
+
+
+
rybosomy
+
+
+
+
Siateczka
śródplazmatyczna
-
+
+
+
Ściana komórkowa
+
+
-
+
wodniczka
-
+
+
+
mitochondria
-
+
+
+
chloroplasty
-
+
-
-
Zadania
1. Jaką komórkę przedstawia schemat zamieszczony obok?
Wymień dwie cechy, jej budowy, które zadecydowały o Twoim
wyborze.
2. Wymień dwie struktury komórkowe obecne u wszystkich
organizmów.
3. Czerwone krwinki nie mają jądra. Jakich czynności w związku z
tym nie mogą wykonywać?
4. Podaj jedną różnicę w budowie ściany komórkowej roślin i
grzybów.
5. Którą z omawianych struktur można nazwać „fabryką energii” ?
Naładowałaś(łeś) już swoją komórkę? 