Biologia dla liceum/Organelle

Błona komórkowa

Zasadniczo wszystkie błony komórkowe zbudowane są w podobny sposób.

Główną substancją budulcową są lipidy (zwłaszcza fosfolipidy), czyli tłuszcze.

Jedną z cech tłuszczy jest to, że mają one tzw. główkę hydrofilową ("lubiącą" wodę) i ogonek hydrofobowy ("bojący" się wody). Dlatego cząsteczki tłuszczów w błonie układają się w dwuwarstwę, czyli główki są skierowane do wewnątrz i na zewnątrz komórki (gdzie jest woda), a ogonki stykają się ze sobą. Od zewnętrznej strony mogą występować też cząsteczki cukrów, których głównym celem jest ochrona komórki. Cukry te to glikokaliks. Między lipidami znajdują się też białka pełniące funkcje transportującą.

Błona komórkowa ma grubość 7-10 nm. Występuje we wszystkich organizmach.

Przepuszczalność błony komórkowej

woda oraz drobno cząsteczkowe substancje rozpuszczalne w tłuszczach - przenikają przez błonę swobodnie,
niewielkie cząsteczki rozpuszczalne w wodzie - przenikają przez błonę słabo,
substancje wielkocząsteczkowe - wcale.

Transport przez błonę

bierny
- dyfuzja
- dyfuzja wspomagana
czynny

Ponieważ cząsteczki lipidów są bardzo blisko siebie, tylko bardzo małe substancje mogą się między nimi przedostawać. Inne składniki potrzebne komórce muszą korzystać z przekaźników białkowych.

Podczas transportu biernego komórka nie zużywa energii i transport następuje zgodnie z gradientem stężeń, czyli z miejsca o wyższym stężeniu do tego o stężeniu mniejszym. Dyfuzja to przechodzenie cząsteczek przez błonę, a dyfuzja wspomagana wymaga użycia przekaźników białkowych (ale bez energii!). Transport czynny ma miejsce gdy stężenie substancji jest małe, a komórka musi ją pobrać.

Funkcje błony komórkowej

oddziela, ogranicza i chroni wnętrze komórki,
zapewnia regulowany kontakt ze środowiskiem zewnętrznym,
reguluje procesy transportu,
zapobiega rozproszeniu się komórki,
umożliwia zachodzenie przeciwstawnych reakcji chemicznych,
wybiórcza przepuszczalność.

Budowa błony komórkowej

Błona komórkowa zbudowana jest z białek oraz podwójnej warstwy lipidów, w której skład wchodzą fosfolipidy i glikolipidy.

Siateczka śródplazmatyczna

Siateczka śródplazmatyczna występuje w protistach, roślinach, zwierzętach, grzybach.

Błonę siateczek śródplazmatycznych tworzą złożone trójwymiarowy system kanalików i pęcherzyków.

Funkcje siateczki śródplazmatycznej

transport wewnątrz komórkowy,
siateczka szorstka jest miejscem syntezy białek,
siateczka gładka jest miejscem syntezy lipidów.

Budowa siateczki śródplazmatycznej

Zbudowany jest z:

siateczki szorstkiej która jest pokryta rybosomami,
siateczka gładka pozbawiona rybosomów.

Błonę siateczki śródplazmatycznej tworzą system kanalików i pęcherzyków.

Aparat Golgiego

Aparat Golgiego jest liczny w komórkach wydzielniczych trzustki. Odkryty w 1890 r. przez C. Golgiego Występuje w protistach, roślinach, zwierzętach, grzybach.

Funkcje Aparatu Golgiego

przebudowa (modyfikacja), pakowanie, przekazywanie zagęszczonych substancji poza komórkę,
synteza,
gromadzą się niektóre substancje wytworzone w komórce.

Budowa Aparatu Golgiego

zbudowany z błon gładkich,
składa się z niewielkich mocno spłaszczonych pęcherzyków.

Lizosom

Lizosom został odkryty przez de Durę w 1945r. Liczne są w niektórych komórkach żarnych układu odpornościowego. Występuje w protistach, zwierzętach, roślinach (odpowiednikiem lizosomów u roślin są sferosomy).

Funkcje lizosomu

trawią wchłonięte substancje
rozkładają produkty odpadowe

Budowa lizosomu

małe kuliste pęcherzyki ( średnica mniejsza niż 1 μm)
zawierają enzymy rozkładające białka, lipidy, kwasy nukleinowe

Cytoplazma

Cytoplazma znajduje się w niej cytoszkielet który jest odpowiedzialny za zmianę kształtu. Występuje we wszystkich organizmach.

Funkcja cytoplazmy

tworzy środowisko dla licznych reakcji biologicznych,
zawarte są w niej organelle komórkowe,
wypełnia wnętrze komórki.

Budowa cytoplazmy

Cytoplazmę tworzy płynny, złożony koloid wodny. W wodzie znajdują się rozpuszczone:

białka
lipidy
kwasy tłuszczowe
wolne aminokwasy
sole mineralne ( wapń, magnez, sód)

Mitochondrium

Mitochondrium występuje w większości protistów, roślinach, grzybach, zwierzętach. Są to organelle dość specyficzne, zarówno ze względu na swoją budowę jak i pochodzenie. Badania wykazały, że dawniej istniały komórki a osobnymi organizmami były mitochondria.

Funkcja mitochondrium

oddychanie wewnątrz komórkowe
dostarczanie energii

Budowa mitochondrium

Są to owalne organelle mające kilka mikrometrów długości. Otoczony jest dwiema błonami białko-lipidowymi. Błona zewnętrzna jest gładka i pozbawiona wypukłości. Błona wewnętrzna tworzy poprzeczne wypuklenia, tak zwane grzebieniem mitochondrialnym. W środku znajduje się koloidalny macierz (matrix). W matrix-ie znajduje się DNA i rybosomy.

Zgodnie z oznaczeniami na rysunku:

Grzebień mitochondrialny
Zewnętrzna błona
Błona wewnętrzna
Macierz (matriks)

Zewnętrzna błona jest świetnie przepuszczalna, natomiast wewnętrzna przepuszcza tylko przez przekaźniki białkowe, ma więc pełną kontrolę nad tym co dostaje się do wnętrza, czyli matriksu. Macierz (ang. matriks) to wodny roztwór białek i metabolitów zużywany na potrzeby mitochondrium. Znajdują się w niej rybosomy oraz DNA. Macierz formuje grzebienie mitichondiralne, jest to kształt jaki zostaje jej nadany przez wewnętrzną błonę.

Mitochondria nazywa się organellami półautonomicznymi, bo:

mają dwie błony komórkowe (tak jak komórka)
posiadają DNA i rybosomy
powielają się przez podział

Wytwarzanie energii

Z substancji odżywczych które pobrała komórka pozyskiwana jest w mitochondriach energia. Pierwszym etap oddychania (pobierania energii) jest glikoliza. Zachodzi ona w cytoplaźmie. Glukoza zamienia się na pirogronian, powstaje wtedy niewielka ilość energii oraz ATP (adenozynotrójfosforan, związek który w swoich wiązaniach może przechowywać dużą ilość energii). Następnie pirogronian trafia do macierzy gdzie odbywa się cykl kwasu cytrynowego, lub inaczej cykl Krebsa. Wydziela się wtedy duża ilość ATP. Następnie odbywa się łańcuch oddechowy, kiedy to powstaje energia.

Oddychanie wewnątrz komórkowe Glikoliza zachodzi w cytoplazmie i polega na rozkładzie glukozy na kwas pirogronowy. W mitochondrium z kwasu pirogronowego powstaje acetylo-koenzym A, który jest utleniony w cyklu Krebsa. W tym cyklu uwalnia się dwutlenek węgla i wodór. Następnie w grzebieniu mitochondrialnym zachodzi utlenienie końcowe. Wynikiem jest woda i duża zawartość ATP.

Rybosom

Rybosom w jednej komórce może znajdywać się kilkadziesiąt tysięcy rybosomów. Znajduje się we wszystkich organizmach.

Funkcje rybosomu

biosynteza białek

Budowa rybosomów

wielkość 20 nm,
przypomina spłaszczonego grzyba,
składa się z podjednostek większej i mniejszej,
zbudowany jest z białek, kwasu rybonukleinowego (rRNA)
nie mają błony

Jądro komórkowe

Jądro komórkowe jest podstawową i nadrzędną organellą każdej komórki. Występuje w protistach, roślinach, zwierzętach, grzybach.

Funkcja jądra komórkowego

odpowiedzialny za podział komórki
gromadzi i przechowuje w DNA informacje genetyczne o cechach organizmu
steruje przemianami biologicznymi komórki

Budowa jądra komórkowego

kształt kulisty, płatowaty, nerkowaty
otoczony podwójną błoną, błona wewnętrzna jest gładka, zewnętrzna ma rybosomy
na terenie jądra znajduje się jąderko ( może ich być kilka)
kariolimfa
- wypełnia wnętrze jądra
- zanurzony jest w niej chromatyna
chromatyna
- jej głównym składnikiem jest DNA nawiązany na histony
- zespół chromosomów tworzy garnitur chromosowy

Błona zewnętrzna jest przedłużeniem siateczki śródplazmatycznej szorstkiej, więc zawiera liczne rybosomy. Pomiędzy dwoma warstwami błon występują pory, które służą do komunikacji jądra z komórką (ich liczba zależy od aktywności danej komórki). Wnętrze jądra wypełnia nukleoplazma (kariolimfa), gdzie znajdują się RNA oraz ważne dla jądra enzymy. Jąderko zawiera materiał RDNA, służący między innymi do produkcji mitochondriów. Chromatyna to inaczej DNA, materiał genetyczny jądra.

DNA w jądrze może występować w dwu postaciach:

chromosomu - forma podziałowa
chromatyny - forma podczas "normalnego" życia

DNA występuje w formie chromosomu w czasie podziału komórki.

W rzeczywistości chromatyna to specjalnie ułożone DNA, czyli kwas deoksyrybonukleinowy. Proces zamiany tego kwasu na chromosom ma następujący przebieg. DNA owija się (proces spiralizacji) wokół oktameru białek histonowych tworząc nukleosomy. Nuklesomy łączą się tworząc chromatynę, która kondensując prowadzi do powstania chromosomu.

Budowa chromosomu

2 i 4 to chromatyda chromosomu, chromatyda jest w pionie, druga chromatyda to ta przy pionowej kresce z długością chromosomu. Ramiona to każda z czterech części połączonych (na rysunku czerwone kółko) centromerem czyli przewężeniem pierwotnym. Na centromerze może znajdować się kinetochor czyli białka umożliwiające podział chromatyd przy podziale chromosomu.