Komórka (biologia)

Z Wikipedii

Komórka jest to najmniejsza budulcowa i funkcjonalna jednostka organizmów żywych. Jest ona zdolna do przeprowadzania wszystkich podstawowych procesów życiowych (takich jak przemiana materii, wzrost i rozmnażanie).

Komórkę stanowi przestrzeń ograniczona błoną komórkową. U większości prokariontów, roślin, grzybów i niektórych protistów dodatkowo (od strony zewnętrznej) występuje ściana komórkowa. Wewnątrz tej przestrzeni znajduje się tzw. protoplazma oraz szereg wewnętrznych organelli pełniących rozmaite funkcje życiowe komórki. Występowanie w komórce jądra jest podstawą podziału organizmów na jądrowe (eukarionty, łac. Eukaryota) i bezjądrowe (prokarionty, akarionty, łac. Prokaryota), choć faktycznie różnice w budowie komórki tych grup dotyczą nie tylko obecności jądra komórkowego.

Komórka może stanowić samodzielny organizm jednokomórkowy lub może być elementem składowym organizmu wielokomórkowego. Budowy komórkowej nie mają wirusy, ale w związku z tym nie wykazują oznak życia poza komórkami żywicieli (i zgodnie z obecną systematyką nie są klasyfikowane, jako organizmy żywe).

Komórki różnych organizmów wykazują znaczne różnice, zarówno morfologiczne jak i biochemiczne. Osobnym problemem jest też istnienie komórek wtórnie uproszczonych - takich jak np. czerwone ciałka krwi ssaków, które nie posiadają jądra komórkowego, choć są niewątpliwie komórkami eukariotycznymi.

Pojęcia komórki po raz pierwszy (1665) użył Robert Hooke.

Spis treści 1 Skład chemiczny komórek 2 Powstanie komórek 3 Budowa komórki prokariotycznej 4 Powstanie komórek eukariotycznych 5 Budowa komórki eukariotycznej 6 Połączenia między komórkami 7 Procesy wewnątrzkomórkowe 7.1 Utrzymywanie stałego składu środowiska wewnętrznego, pobieranie i wydalanie substacji 7.2 Wzrost i metabolizm 7.3 Biosynteza związków organicznych 7.4 Podziały komórkowe 7.5 Śmierć komórki 8 Cele i metody badania komórek 9 Bibliografia 10 Przypisy

[edytuj] Skład chemiczny komórek

Skład chemiczny komórek pod względem ilościowym jest różny u różnych grup organizmów. Różnice te widoczne są nawet na poziomie gatunków, czy niższych taksonów.

Największą masę stanowi w komórkach woda, nawet do 90% masy komórki. To ona stanowi środowisko reakcji biochemicznych, a także czasami jest ich substratem. W dalszej kolejności należy wskazać na białka (40-60% suchej masy), które w komórce pełnią różne funkcje, głównie budulcową, choć także regulacyjną, katalityczną (enzymy), transportową i wiele innych.

Kwasy nukleinowe, DNA i RNA, odgrywają najważniejszą rolę w przekazywaniu informacji genetycznej oraz biosyntezie białek. Wyjątkiem jest rRNA, które nie bierze udziału w biosyntezie białek, zaś pełni funkcję budulcową, wchodząc w skład rybosomów.

Cukry i tłuszcze pełnią głównie funkcję energetyczną, w dalszej kolejności także zapasową i budulcową (tłuszczowce wchodzą w skład błon biologicznych).

Do najważniejszych pierwiastków budujących związki chemiczne wchodzące w skład komórek należą: tlen (wchodzi w skład m.in. cząsteczek wody; stanowi 65% masy człowieka), węgiel (jest rusztowaniem w związkach organicznych, stanowi 18% masy człowieka), wodór (10% masy człowieka), azot (3% masy człowieka) oraz inne pierwiastki (Ca, P, K, S, Na, Mg, Cl, Fe, J, Mn, Cu, Zn, Co, F, Mo, Se itd.), których masa u człowieka nie przekracza 2% masy całkowitej.

[edytuj] Powstanie komórek

Zobacz więcej w osobnym artykule: Historia życia na Ziemi#Pochodzenie życia na Ziemi.

Pierwsze komórki powstały ponad 3,5 mld lat temu, najprawdopodobniej w wyniku połączenia się ze sobą związków organicznych. Zanim jednak do tego doszło, musiały powstać podobne agregaty, które nie wykazywały w ogóle albo wykazywały tylko niektóre cechy istot żywych. Te pierwsze określa się jako proteinoidy, zaś drugie jako protobionty. Sądzi się, że pierwsze twory z możliwością do samopowielania, tzw. prakomórki, pojawiły się ok. 3,5 mld. lat temu w okresie archaiku.

Alternatywna, stanowczo mniej popularna, koncepcja powstania życia na Ziemi - teoria panspermii - zakłada że na Ziemi nie doszło do powstania komórek z materii nieożywionej, a zostały one przyniesione z pyłem kosmicznym z innej planety w postaci przetrwalników prokariontów.

Jak widać, sposób powstania komórek nie jest jednoznacznie ustalony. Pewnym jest natomiast, że pierwsze komórki byłby komórkami bezjądrowców (Prokaryota). Wiek najstarszych skamieniałości takich komórek datuje się na 3,1 - 3,4 mld. lat.

Nie znana jest także dokładna droga ewolucji procesów wewnątrzkomórkowych. Nie wiadomo, czy pierwsze było dziedziczenie, czy metabolizm, niemniej pewnym jest że to właśnie te procesy były krokami milowymi między martwą materią, a życiem.

[edytuj] Budowa komórki prokariotycznej

Zobacz więcej w osobnym artykule: komórka prokariotyczna.

Rozmiary komórek prokariotycznych są kilkukrotnie mniejsza od rozmiarów komórek eukariotycznych. Wynoszą one zwykle od 0,5 μm do 10 μm. Stosunek powierzchni "typowej" komórki akariotycznej do komórki tkankowej ma się mniej więcej jak 1:1500.

Kształt komórek prokariontów nie jest bardzo zróżnicowany - zwykle jest on kulisty lub nitkowato wydłużony, rzadziej poskręcany (jak u krętków), czy rozgałęziony (jak u maczugowców, prątków, itd.). Część z prokariontów tworzy w wyniku niezupełnego rozdziału komórek po amitozie zgrupowania kilku komórek, jak np. dwoinki, gronkowce, paciorkowce, itd.

Kształt komórki determinuje ściana komórkowa, która dodatkowo chroni komórkę przed pęknięciem w wyniku zwiększonego napływu wody do jej wnętrza. U bakterii właściwych (czyli także sinic) zbudowana jest z biopolimeru peptydowo-wielocukrowego - mureiny, zaś u archeanów (archeabakterii) głównym jej składnikiem jest pseudomureina lub białka ułożone w tzw. warstwę S. Część archeanów i wszystkie mikoplazmy (grupa bakterii) nie posiadają ściany komórkowej w ogóle.

U bakterii grubość ściany komórkowej warunkuje, jaki będzie rezultat barwienia metodą Grama i de facto jest podstawą klasyfikacji bakterii na Gram-dodatnie i Gram-ujemne. Te pierwsze (G+) mają ścianę o grubości 15-50 nm, zaś drugie (G-) kilkukrotnie cieńszą, 2-10 nm. Różnica ta pociąga za sobą także odmienności w fizjologii i wrażliwości na leki między obiema grupami bakterii.

Większość bakterii żyjących w glebie, wodzie lub pasożytujących wytwarza śluzowate otoczki, pod względem chemicznym zbudowane głównie z wielocukrów. Otoczka taka pełni funkcję ochronną przed wyschnięciem oraz, u pasożytów, uniemożliwia związanie białek powierzchniowych bakterii przez receptory komórek żernych i zarazem fagocytozę zarazka^[1].

Występujące u mikroorganizmów rzęski - różniące się budową od rzęsek występujących u Eukaryota - umożliwiają ruch, zaś fimbrie pozwalają przylegać do komórek zwierzęcych (np. w celu zainfekowania ich) lub uczestniczyć w jednym z procesów parapłciowej wymiany informacji genetycznej między różnymi osobnikami tego samego gatunku, tzw. koniugacji.

Błona komórkowa zbudowana jest z dwóch warstw fosfolipidów oraz zakotwiczonych w nich białek - jest to typowy dla wszystkich organizmów model budowy błony plazmatycznej. W stosunku do jądrowych odmienny jest natomiast skład chemiczny błony: u akariontów dominują nasycone kwasy tłuszczowe (rzadkie u Eukaryota) oraz nie występuje cholesterol (pomijając aparat fotosyntezy sinic). U Archea błona komórkowa zbudowana jest zupełnie inaczej, mianowicie obecne są w niej estry kwasów tłuszczowych przy jednoczesnym braku fosfolipidów. Te estry, przebiegające zwykle przez obie warstwy błony powodują, że jest ona częściowo jednowarstwowa.

U bakterii gramdodatnich błona cytoplazmatyczna występuje jedynie po wewnętrznej stronie, zaś u gramujemnych po obu stronach ściany komórkowej.

Błona komórkowa w przeciwieństwie do struktur opisanych powyżej jest niezbędna do przeżycia mikroorganizmu. Odpowiada za pobieranie wody, soli mineralnych i pokarmu, wydzielanie substancji na zewnątrz (np. enzymów trawiennych), obieranie bodźców ze środowiska zewnętrznego oraz procesy metaboliczne komórki (wytwarzanie energii odbywa się zwłaszcza w rejonach wpuklonych do wnętrza - tzw. mezosomach). Możliwe jest to dzięki zespołom białek transporterów cząstek pokarmu, przenośników elektronów, białek systemu sekrecji, itd. Najprawdopodobniej to z błony komórkowej u sinic i bakterii fotosyntezujących powstają chromatofory.

Przestrzeń ograniczoną błoną wypełnia cytoplazma.

Materiał genetyczny stanowi kolisty, dwuniciowy DNA, zwany genoforem, nukleoidem lub chromosomem bakteryjnym. DNA komórki nie jest, w przeciwieństwie do Eucaryota, osłonięte błoną i pływa dość swobodnie w cytoplazmie (rzadkością jest, że genofor związane jest z błoną komórkową). Genofor zajmuje nieproporcjonalnie małą powierzchnię do swojej długości w wyniku silnego poskręcania stabilizowanego przez białka histonopodobne lub, u Archea, przez histony. Częstym jest, że oprócz nukleoidu w komórce mikroorganizmów występują znacznie mniejsze, również koliste, cząsteczki DNA zwane plazmidami, które warunkują dodatkowe cechy, jak na przykład oporność na antybiotyki. DNA zawarte w plazmidach jednak nie jest DNA genomowym.

Gęsto rozsiane w komórce rybosomy zbudowane są, podobnie jak u jądrowych, z rRNA^[2]. Morfologicznie także składają się z większej i mniejszej podjednostki. Stanowią miejsce syntezy białek.

Podjednostka mniejsza ma stałą sedymentacji 30S, zaś duża 50S. Współczynnik sedymentacji całego rybosomu wynosi 70S (dla porównania, u Eucaryota wynosi 80S).

Aparat fotosyntezy - chromatofor - występuje u sinic (cyjanobakterii) i niektórych Proteobacteria. U proteobakterii chromatofor ma formę kulistych lub jajowatych tworów zawierających chlorofil b, zwany bakteriochlorofilem, oraz różne pigmenty karetonoidowe. U cyjanobakterii chromatofory, zwane tutaj także tylakoidami, mają kształt dysków i zawierają chlorofil a oraz fikoerytrynę i fikocyjaninę (fikobiliny). U tych grup różny jest oprócz budowy aparatów fotosyntezy także jej przebieg.

U niektórych bakterii (kolejno: tlenowych i beztlenowych laseczek, promienicowców i bakterii śluzowych) występują czasem w komórkach endospory, konidia lub mikrocysty pełniące funkcję form przetrwalnych.

[edytuj] Powstanie komórek eukariotycznych

Komórki eukariotyczne pojawiły się na Ziemi później niż prokariotyczne. Najstarsze odkryte wykopaliny komórek jądrowych datowane są na 1,7 mld. lat. Niemniej, nie jest jednoznacznie udowodnione, w jaki sposób one powstały.

Najpopularniejszą koncepcją jest teoria endosymbiozy, w myśl której komórka eukariotyczna powstała z komórki prokariotycznej, która pochłonęła i nie strawiła innych Prokaryota. Grupa tych organizmów początkowo weszła w ścisłą zależność mutualistyczną, później przekształcając się w organella takie jak plastydy i mitochondria.

Aby mogło do tego dojść konieczne było, aby "komórka pochłaniająca" nie posiadała ściany komórkowej, która uniemożliwia fagocytozę (wchłonięcie dużych tworów, takich jak całe komórki). Pozbycie się "pierwotnej" ściany tłumaczy także, dlaczego komórki zawierające jądro osiągają większe rozmiary. Bardzo możliwym jest, że sieć wewnętrznych błon (siateczka śródplazmatyczna) powstała na skutek ruchu wewnątrz komórki pochłoniętego pokarmu. Kluczowym procesem powstania prostych, jednokomórkowych Eukaryota była endosymbioza bakterii hetero-, jak i autotroficznych, które później przekształciły się, zgodnie z tą teorią, w mitochondria i plastydy (np. chloroplasty). Na poparcie tej teorii przytacza się fakt, że struktury te posiadają własne DNA, jak również to, że nigdy nie powstają one de novo.

Teoria ta, choć najpopularniejsza, nie jest jednak doskonała. Nie tłumaczy ona wielu kwestii, m. in. nie mówi w jaki sposób doszło do powstania jądra komórkowego.

[edytuj] Budowa komórki eukariotycznej

Zobacz więcej w osobnym artykule: komórka eukariotyczna.

Uwaga: w opisie pominięto najczęściej królestwo Protista, ze względu na polifiletyczny charakter tego taksonu. Najczęściej uwagi dotyczące roślin dotyczą także "protistów roślinnych" , zwierząt - "prostistów zwierzęcych", grzybów - "protistów grzybopodobnych".

Komórki eukariotyczne są większe od prokariotycznych - średnio ich długość mieści się w granicach 10-100 μm. Część komórek Eukaryota jest jednak większa, jak np. jaja, czy niektóre neurony.

Kształt komórki u roślin i grzybów determinuje ściana komórkowa, zaś u zwierząt głównie środowisko zewnętrzne (m. in. ciśnienie osmotyczne). Te pierwsze mają zwykle kształt wielościanu.

Ściana komórkowa grzybów zbudowana jest najczęściej z chityny (rzadziej z celulozy i innych związków), zaś roślin z włókien celulozowych tworzących mikrofibryle zatopione w macierzy. Macierz ta składa się głównie z wody, hemiceloloz, pektyn i białek. Zwierzęta nie posiadają ściany komórkowej.

U roślin, wraz z wiekiem, zmieniają się skład i właściwości ściany komórkowej. Tzw. ścianę pierwotną, pojawiającą się w komórce roślinnej zaraz po jej powstaniu, cechuje duża wytrzymałość na rozciąganie oraz stosunkowo duża zawartość wody. Często pierwotna ściana roślin jest cienka, choć nie jest to regułą. Ściana wtórna powstaje w komórce, w momencie kiedy zakończony został jej wzrost. Umiejscowiona jest między protoplastem (żywą częścią komórki, czyli błoną i organellami), a ścianą pierwotną. Cechuje ją mniejsza zawartość wody, a większa celulozy i hemiceluloz oraz odporność na ściskanie i inne bodźce mechaniczne. Często jest gruba, choć to także nie jest regułą. Wtórna ściana komórkowa roślin może ulegać różnym modyfikacjom, jak np. inkrustacja.

Błona komórkowa (plazmolema) otacza całą komórkę. U eukariontów posiadających ścianę komórkową zawsze występuje po stronie wewnętrznej tej ściany. Plazmolema zbudowana jest podobnie, jak u bakterii właściwych: składa się z dwóch warstw fosfolipidów oraz zanurzonych w nich białek. W komórkach jądrowców, w przeciwieństwie do akariontów, widoczne są: dominacja nienasyconych kwasów tłuszczowych oraz znaczący (5-25%) udział cholesterolu w budowie lipidów błonowych^[3]. Błona, podobnie jak u Prokaryota, odpowiada za pobieranie wody, soli mineralnych i substancji odżywczych, wydzielanie substancji na zewnątrz (np. produktów przemiany materii), obieranie bodźców ze środowiska zewnętrznego, itd. W niektórych komórkach zwierzęcych, jak miocyty i neurony zmiany potencjału błony pozwalają na przewodzenie impulsów nerwowych w odpowiedzi na bodźce, co jest podstawą działania układu nerwowego i mięśniowego.

U części protistów (np. Amoeba spp.), jak i niektórych komórek zwierzęcych (jak np. amebocyty gąbek, czy ssacze neutrofile i monocyty) przelewanie cytoplazmy powodujące uwypuklanie błony umożliwia przemieszczanie się tych komórek. Nazywane jest to ruchem pełzakowatym (ameboidalnym). Ruch ten jest możliwy dzięki występowaniu w komórkach cytoszkieletu.

Występowanie wici i rzęsek na powierzchni komórek także umożliwia ruch w środowisku wodnym. Wici występują zwykle pojedynczo i są znacznie dłuższe od rzęsek występujących bardzo licznie wokół całej komórki. Obie struktury zbudowane są podobnie, z mikrotubul. W "trzonku" mikrotubule tworzą dublety, dziewięć ułożonych okrężnie i jeden w centrum. Tworzy to tzw. strukturę 9+2. U podstawy rzęsek i wici znajduje się kinetosom (homologiczny do centrioli) zbudowany z 9 ułożonych okrężnie trypletów mikrotubul (struktura 9x3).

Zasada działania wici polega na uderzaniu w wodę i wywoływaniu fali, która powoduje przemieszczenie komórki. Rzęski natomiast pracują w podobny sposób jak wiosła.

Rzęski u bardziej złożonych zwierząt mogą pełnić także inne funkcje, np. oczyszczać powietrze w drogach oddechowych.

Wewnątrz błony komórkowej znajdują się organella oraz cytozol (cytoplazma). Przestrzeń ta podzielona jest u Eukaryota przez rodzaj błony biologicznej, retikulum endoplazmatyczne (siateczkę śródplazmatyczną, ER), na wiele przedziałów co pozwala zwiększyć powierzchnię dla części reakcji biochemicznych zachodzących w komórce. ER i błony organelli różnią się budową i składem chemicznym od błony komórkowej: są cieńsze, zawierają więcej białek, a znacznie mniej cholesterolu oraz nie zawierają glikokaliksu.

Wyróżnia się dwie formy siateczki śródplazmatycznej: jedną zawierającą ziarnistości (siateczka śródplazmatyczna szorstka) i drugą ich pozbawioną (siateczka śródplazmatyczna gładka). ER gładkie występuje w postaci kanalików, zaś szorstkie w postaci cystern. Stosunek ilościowy między ER szorstkim, a gładkim jest zmienny i zależy od stanu czynnościowego komórki.

ER gładkie jest miejscem biosyntezy lipidów, przemian sterydów oraz detoksykacji trucizn, leków, itd. (stąd ER gładkie występuje licznie w komórkach wątroby). Od błon siateczki śródplazmatycznej gładkiej mogą oddzielać się pęcherzyki, które przekształcają się w wakuole i mikrociała. Retikulum zapewnia transport substancji pokarmowych w cytoplazmie oraz wytwarza lizosomy, które biorą udział w rozkładzie produktów pokarmowych przenikających do komórek. U roślin utrzymuje ponadto kontakt pomiędzy sąsiednimi komórkami.

Na zewnętrznej powierzchni siateczki śródplazmatycznej szorstkiej występują rybosomy (widoczne w mikroskopie jako ziarnistości). Są one, podobnie jak u bezjądrowych, zbudowane z dwóch podjednostek, mają taki sam skład chemiczny (rRNA i białka zasadowe) oraz pełnią taką samą funkcję (są miejscem biosyntezy białek), niemniej różnią się od nich wielkością. U Eukaryota współczynnik sedymentacji całego rybosomu (znajdującego się na ER) wynosi 80S, jego małej podjednostki 40S, dużej - 60S.

Rybosomy w komórkach jądrowców występuję także w mitochondriach i plastydach (takich jak chloroplasty), mają one jednak współczynnik sedymentacji typowy dla Prokaryota. Świadczyć to może o słuszności teorii endosymbiozy.

Inną, poza retikulum endoplazmatycznym, błoniastą strukturą komórki jest zlokalizowany najczęściej w pobliżu jądra aparat (układ) Golgiego. Jest on zbudowany z grup spłaczonych cystern wraz z odpączkowującymi od nich pęcherzykami (co stanowi tzw. diktiosomy) i odpowiada głównie za modyfikację białek i procesy ich sortowania, transportu do innych organelli lub wydzielania na zewnątrz.

Mitochondria, organella odpowiedzialne za oddychanie komórkowe, zbudowane są z dwóch błon, zewnętrznej i wewnętrznej. Błona wewnętrzna jest silnie pofałdowana (wyróżnia się uwpuklone części błony, tzw. grzebienie mitochondrialne), dzięki czemu zwiększona jest powierzchnia reakcji biochemicznych (zwłaszcza procesu utleniania końcowego, zwanego także nieformalnie łańcuchem oddechowym). Przestrzeń miedzybłonową, często bardzo wąską, wypełnia cytoplazma, zwana tutaj macierzą mitochondrialną (matrix mitochondrialnym), w której także zachodzą reakcje oddychania komórkowego: reakcja pomostowa oraz cykl Krebsa (kwasów trikarboksylowych).

W macierzy mitochondrialnej znajdują się rybosomy (70S) oraz DNA niezależny od jądrowego. Pozwala to na przyrost liczby mitochondriów w wyniku namnażania zbliżonego do podziałów u wolnożyjących Prokaryota.

Mitochondria mają kształt kulisty lub wydłużony. W komórkach występują licznie, często jest jest ich kilkaset tysięcy sztuk.

W komórkach roślinnych znajdują się także niewystępujące u zwierząt plastydy. Jedne z nich, zwane chloroplastami, są miejscem w którym zachodzi reakcja fotosyntezy polegająca na wytworzeniu cukrów ze związków nieorganicznych, z wykorzystaniem energii świetlnej.

Chloroplasty (ciałka zieleni) są otoczone dwiema błonami o różnej przepuszczalności, które otaczają stromę wypełniającą wnętrze chloroplastu. Błona zewnętrzna dobrze przepuszcza jony. Wewnętrzna błona jest natomiast słabo przepuszczalna i tworzy liczne woreczki (zwane tylakoidami), które, ułożone jeden na drugim budują struktury zwane granami. W granach znajduje się chlorofil, aktywny barwnik, biorący udział w światłozależnej fazie fotosyntezy^[4].

Wnętrze chloroplastu wypełnia stroma. W jej skład wchodzą m.in. niewielkie ilości DNA, enzymy biorące udział w fotosyntezie oraz rybosomy (70S), które biorą udział w produkcji białek. Stroma tylakoidów jest miejscem, gdzie zachodzą reakcje produkcji glukozy (cykl M. Calvina, nazywany czasem fazą światłoniezależną^[5]).

Rozmiary chloroplastów są dość zróżnicowane, najczęściej jest tak że rośliny bardziej zaawansowana ewolucyjnie posiadają mniejsze chloroplasty. U roślin pasożytujących chloroplasy mogą nie występować w ogóle.

Podobnie jak mitochondria, chloroplasy mają zdolność samoreplikacji. Fakt ten jest uznawany za argument popierający teorię, że chloroplasty powstały w wyniku endosymbiozy sinic.

Uwaga: w opisie jądra komórkowego przedstawiono jądro w interfazie. Aby dowiedzieć się, jakie zmiany zachodzą w jądrze w czasie podziałów komórkowych przeczytaj hasła mitoza i mejoza.

Jądro komórkowe gromadzi większość DNA komórki. Występuje zazwyczaj pojedynczo, choć znane są komórki pozbawione jądra, jak i komórki zawierające ich po kilka^[6], jak np. komórki bielma, czy mięśnia sercowego.

Jądro otoczone jest przez podwójną błonę (otoczkę) jądrową. Wewnątrz niej znajduje się chromatyna, jąderko oraz macierz zwana kariolimfą lub nukleoplazmą.

Otoczka jądrowa zbudowana jest z dwóch błon. Błony te łączą się ze sobą, tworząc przerwy w otoczce zwane porami jądrowymi, których występowanie umożliwia m. in. transport syntezowanego w jądrze mRNA (matrycy w biosyntezie białek) do cytoplazmy, gdzie na rybosomach biosynteza ta ma miejsce. Transport ten regulują białka zlokalizowane na obrzeżach prześwitu poru, tworzące tak zwany kompleks porowy.

Błona zewnętrzna ponadto połączona jest z ER szorstkim i także na jej powierzchni zaobserwować można rybosomy.

Wewnątrz jądra komórkowego, w kariolimfie, znajduje się chromatyna i to ona stanowi główny magazyn informacji genetycznej. Zbudowana jest ona z nici DNA nawiniętych na histony^[7] i inne białka, co umożliwia "upakowanie" DNA w jądrze. W czasie podziałów komórkowych chromatyna ulega kondensacji w chromosomy.

Wyróżnia się chromatynę luźną - euchromatynę, która ulega transkrypcji (czyli jest genetycznie aktywna) oraz skondensowaną heterochromatynę, genetycznie nieaktywną. Skupiska heterochromatyny obserwuje się przy otoczce jądrowej oraz wokół jąderka.

Jąderko jest kulistą, często pojedynczą, strukturą wewnątrz jądra komórkowego nie otoczoną żadną błoną. Pod względem chemicznym zbudowane jest głównie z białek i, w mniejszym stopniu, z RNA i DNA. Odpowiada za wytwarzania RNA budującego rybosomy, tzw. rRNA.

Jąderko powstaje z części chromosomu lub kilku chromosomów zwanych obszarami jąderkotwórczymi (NOR-ami, z ang. nucleolar organizer).

W cytoplazmie komórki zwierzęcej, w pobliżu jądra komórkowego zlokalizowane są dwie centriole^[8] - większa centriola matczyna i mniejsza centriola potomna - biorące udział w powstawaniu wrzeciona kariokinetycznego i tym samym w rozdziale materiału genetycznego w telofazie mitozy i mejozy. Centriole powstają w wyniku samoreplikacji w tym samym czasie, kiedy namnażane jest DNA (tzn. w fazie S).

W komórkach, zwłaszcza roślinnych, występują wakuole^[9] pełniące funkcję magazynu wielu substancji, zarówno organicznych (aminokwasy, białka, cukry, alkaloidy^[10], itd.), jak i nieorganicznych (głównie wody). Utrzymują turgor komórki oraz mogą pełnić wiele innych funkcji, zależnie od ich składu. Biorą na przykład udział w regulacji pH cytoplazmy poprzez aktywny transport jonów H⁺ poprzez błonę wodniczki (tonoplast), a tym samym "włączają" i "wyłączają" szlaki metaboliczne, w których biorą udział enzymy wymagające określonego pH.

U drobnych organizmów zwierzętopodobnych ("pierwotniaków") często występują wakuole wyspecjalizowane do regulacji osmotycznej (wodniczka tętniąca) oraz trawienia wchłoniętego pokarmu (wodniczka pokarmowa).

Wakuole powstają najczęściej z pęcherzyków aparatu Golgiego.

[edytuj] Połączenia między komórkami

Tworzenie połączeń między komórkami może mieć charakter stały lub chwilowy. Ten pierwszy występuje najczęściej u organizmów tkankowych, drugi zaś u prokariontów i protistów^[11].

U Eucaryota połączenia komórek umożliwiają utrzymanie zwartości tkanki oraz komunikację między komórkami. Komórki roślinne łączą się ze sobą za pomocą plazmodesm, czyli kanału przechodzącego przez jamki ściany komórkowej, po środku którego przebiega zmodyfikowane pasmo siateczki śródplazmatycznej. Wewnątrz plazmodesmy znajduje się desmotubula, przez którą mogą przenikać między komórkami substancje o stosunkowo niedużej masie cząsteczkowej^[12].

- desmosomy

[edytuj] Procesy wewnątrzkomórkowe

[edytuj] Utrzymywanie stałego składu środowiska wewnętrznego, pobieranie i wydalanie substacji

[edytuj] Wzrost i metabolizm

Pomiędzy kolejnymi podziałami komórkowymi, procesy metaboliczne, które toczą się w komórce stymulują jej wzrost. Metabolizm komórki to zespół procesów, którym podlegają składniki odżywcze. Procesy metaboliczne należą do: katabolizmu, w którym złożone organiczne związki chemiczne ulegają rozłożeniu, w celu wytwarzania energii lub anabolizmu, w którym zużywana jest energia przy tworzeniu złożonych organicznych związków i wypełniania innych funkcji komórkowych. Złożone węglowodany są zużywane przez organizm, rozkładane do prostszego składnika jakim jest glukoza. Wewnątrz komórek, glukoza jest spożytkowywana na drodze dwóch różnych szlaków metabolicznych, do wytwarzania związku wysokoenergetycznego - adenozynotrójfosforanu (ATP).

Pierwszy z tych szlaków metabolicznych - glikoliza, nie wymaga tlenu i jest określana jako metabolizm beztlenowy. U prokariotów, glikoliza jest jedyną metodą uzyskiwania energii. Drugi szlak nazywany cyklem Krebsa lub cyklem kwasu cytynowego ma miejsce w mitochondriach i umożliwia produkcję wystarczającej ilości wysokoenergetycznego ATP do wypełniania wszystkich funkcji komórki.

[edytuj] Biosynteza związków organicznych

[edytuj] Podziały komórkowe

STARA WERSJA:

Wewnątrz komórki zachodzi wiele procesów chemicznych. Są one katalizowane przez katalizatory białkowe - enzymy. Enzymy są cząsteczkami bardzo dużymi, są to białka zawierające zwykle ponad sto ściśle określonych aminokwasów, z dołączonymi często częściami niebiałkowymi (koenzymami). Enzymy muszą być zsyntezowane bardzo precyzyjnie, gdyż niewielki nawet błąd może całkowicie zniszczyć aktywność katalityczną enzymu.

W tym celu każda komórka zawiera złożony system syntezy białek. Struktura łańcuchów polipeptydowych białek jest zapisana w postaci kodu DNA. Kod DNA jest przepisywany przez enzymy na mRNA. Proces ten nazywa się transkrypcją. mRNA jest następnie używany do syntezy łańcuchów polipeptydowych w rybosomach w procesie translacji. Zarówno mRNA jak i łańcuchy polipeptydowe mogą ulec w czasie trwania procesu dodatkowej obróbce. Polipeptydy łączą się ze sobą oraz z koenzymami tworząc gotowe enzymy.

Przedstawiony tu podstawowy proces prowadzi też w innych kierunkach. Niektóre z zsyntezowanych białek nie wykazują aktywności enzymatycznej, lecz zostają użyte do budowy różnych struktur komórki. Część przepisanego RNA nie jest użyta do syntezy białek lecz pełni swoje funkcje bezpośrednio, jako rRNA oraz tRNA.

Kwas nukleinowy w komórce musi być chroniony. W praktyce ciągle zachodzą w nim mutacje, które ciągle uszkadzają zapis. Komórka posiada więc skomplikowane mechanizmy wykrywania i naprawy uszkodzeń, które ograniczają częstość zmian nawet o kilka rzędów wielkości.

Ze względu na mnogość reakcji chemicznych które komórka jest w stanie prowadzić, oraz szeroki zakres warunków w których może ona żyć, komórki wykształciły mechanizmy kontrolujące syntezę enzymów. Działają one zwykle na poziomie transkrypcji.

Każda komórka prowadzi reakcje chemiczne wymagające nakładu energii, dlatego potrzebuje ona substancji zawierających duże ilości energii chemicznej, w postaci tzw. wiązań wysokoenergetycznych. Te substancje to głównie estry kwasu fosforowego, z czego najpowszechniejszym jest ATP.

Komórki wykorzystują wiele źródeł energii, takich jak: energia chemiczna związków organicznych, energia światła czy też energia zawarta w związkach nieorganicznych.

[edytuj] Śmierć komórki

- apoptoza - nekroza

[edytuj] Cele i metody badania komórek

[edytuj] Bibliografia

• Zygmunt Hejnowicz, 2002, Anatomia i histogeneza roślin naczyniowych. Organy wegetatywne, strony 6-37, ISBN 83-01-13825-4
• Władysław Kunicki-Goldfinger, 1982, Życie bakterii, strony 90-121 i 577-583, ISBN 83-01-02730-4.
• Abigail S. Salyers, Dixie D. Whitt, 2003, Mikrobiologia. Różnorodność, chorobotwórczość i środowisko, strony 55-65, ISBN 83-01-14057-7.
• Eldra P. Solomon, Linda R. Berg, Diana W. Martin, Claude A. Villee, 2000, Biologia, strony 74-88, ISBN 83-7073-090-6.
• http://www.histologia.cm-uj.krakow.pl/Fizyka_Medyczna/komorka_fm.rtf