PLAZMATYCZNE SKŁADNIKI KOMÓRKI-TYPY, BUDOWA, FUNKCJE, LOKALIZACJA ORGANELLI WEWNĄTRZKOMÓRKOWYCH (MITOCHONDRIA, PLASTYDY, ukł. GERL, CYTOPLAZMA itp.)

Błona komórkowa -błona cytoplazmatyczna.

Cechy charakterystyczne:

BUDOWA

Głównymi składnikami, które wchodzą w skład błony to białka i tłuszcze.

a).najwięcej jest fosfolipidów, czyli lipidów złożonych zawierających reszty fosforanowe.

Cząsteczki takie mają charakter amfipatyczny tzn. że jeden koniec dobrze rozpuszcza się w

wodzie , drugi zaś w tłuszczach. Typowym przykładem fosfolipidu jest lecytyna.

b).dużo jest s..... (np. cholesterol , którego jest mało w błonach komórkowych roślinnych)

c).glikolipidy

d).sfingolipidy - pochodne lipidowe , które zamiast glicerolu zawierają s........

e).cerebrozydy- związki ,które posiadają sfingozynę i węglowodany.

a).białka integralne -są one trudne do usuwania z błony. Są całkowicie lub w znacznym stopniu zanurzone w błonę. Zawierają część hydrofilową , oraz część hydrofobową zbudowaną z aminokwasów. Najczęściej białka integralne są tak duże części hydrofilowe wystają z błony.

b).białka powierzchniowe -można je łatwo usuwać z powierzchni plazmolemmy .

Dzielą się na :

-hydrofilne -zbudowane z aminokwasów kwaśnych , posiadających więcej grup -COOH, np. kw. glutaminowy

-hydrofobowe - zanurzone są w warstwie powierzchniowej lipidów , bogate w takie aminokwasy , które zawierają boczne łańcuchy alifatyczne , które tworzą nietrwałe połączenia z łańcuchami węglowodorowymi kwasów tłuszczowych

Budowę plazmolemmy wyjaśnia model płynnej mozaiki. Każda błona zawiera dwa składniki strukturalne :

a)półpłynny, podwójny zrąb tworzony przez dwie warstwy lipidów , których polarne , hydrofilne ,,głowy'' zwrócone są na zewnątrz w stronę wody , zaś węglowodorowe łańcuchy kwasów tłuszczowych ( nie polarne , hydrofobowe) skierowane są do wnętrza .

b)mozaikowo rozmieszczone na powierzchni i w zrębie różnego rodzaju białka , z których większość ma budowę globalną i zdolna dynamicznych przemieszczeń w obrębie błony .

W kom. zwierzęcych na powierzchni błony komórkowej występuje dodatkowo cienka jednorodna warstwa zbudowana z mieszaniny węglowodanowych reszt glikoproteidów i glikolipidów , których części zasadnicze zbudowane są w zrąb lipidowy =glikoaliks .Elikokeliks b. dobrze rozwinięty jest w komórkach nabłonkowych jelita , uodparniając je na grupie enzymów trawiących .W tej warstwie znajdują się również czynniki , pozwalające na odróżnienie własnych - izogenicznych komórek od obcych. Ma to duże znaczenie w reakcjach ukł. odpornościowego. U pierwotniaków błona jest zdolna do wytworzenia cienkiej warstwy ochronnej- pellikuli

Błona kom. jest :

FUNKCJE:

WODA

Ściana komórkowa - jest martwym składnikiem komórki występującym u zdecydowanej większości roślin, grzybów i pracanyota. Ściany komórkowe tych grup organizmów różnią się budowa chemiczną i konstrukcyjną.

CECHY ŚCIANY KOMÓRKOWEJ:

Rozwój ściany komórkowej rozpoczyna się pod koniec podziału komórkowego (w czasie anafazy kariokinezy i jest widoczna w cytokinezie ). W środkowym obszarze dzielącej się komórki gromadzą się włókienka białkowe układające się równolegle do siebie i prostopadle do osi podziału. Tworzą one beczułkowatą, przejściowa strukturę nazywaną FAGMOPLASTEM. W jej obrębie są drobne pęcherzyki gromadzące się w strefie pomiędzy jądrami potomnymi. Powstają one z aparatów Golgiego, oraz z retikulum endoplazmatycznego. Te obłonione pęcherzyki łączą się ze sobą tworząc trójwarstwową przegrodę pomiędzy dzielącymi się komórkami. Warstwa wewnętrzna powstaje przez stwardnienie zawartości pęcherzyków i pokryta jest z obu stron błonami plazmatycznymi => przegroda pierwotna. W tym czasie aparaty Golgiego wbudowują celulozę do przegrody pierwotnej (związek ten odkładany jest po obu stronach na powierzchni warstwy środkowej pod błonami) skutkiem tego procesu jest powstanie ścian pierwotnych w obu komórkach potomnych, przy czym pomiędzy nimi znajduje się blaszka środkowa, która je spaja. W plechach sąsiednie komórki mają różne pochodzenie i nie występuje pomiędzy nimi blaszka środkowa.

2. ZLEWANIE SIĘ PĘCHERZYKÓW W PRZEGRODĘ PIERWOTNĄ

3. POCZĄTEK WBUDOWYWANIA CELULOZY POMIĘDZY BŁONY A BLASZKĘ ŚRODKOWĄ

4.MŁODA ŚCIANA PIERWOTNA

Składnikami budującymi ściany są:

Wyróżnia się dwa stadia rozwojowe ścian komórkowych

1. Ściana pierwotna, która tworzą dwa rodzaje elementów:

- celuloza - to jej fibryle tworzą coś w rodzaju rusztowania zanurzonego w amarficznej .....matrix

- pektyny

- hemicelulozy

- białka

2. ze ściany pierwotnej powstaje ściana wtórna poprzez:

- lignina (drewnik) proces drewnienia (lignifikacja)

- CaCo3 albo SiO2 mineralizacja

Ściana wtórna jest to szereg warstw nałożonych na siebie. Modyfikacjom którym nie ulegają : komórki miękiszowe i komórki merystematyczne =>mają charakter pierwotny.

Ściany komórkowe (w sposób mechaniczny ) utrudniają wzrost komórek roślinnych. Zmieniają to auksyny fitohormony wywołujące wzrost elongacyjny (wydłużeni owy) komórek oraz intensyfikacje podziałów komórkowych w krótkim czasie. Auksyny powodują rozerwanie wiązań wodorowych pomiędzy cząsteczkami celulozy. Rozluźniona struktura fibryli umożliwia rozciągnięcie ścian.

CYTOSZKIELET -> CYTOPLAZMA (hialoplazma)

Jest to wielofazowy układ koloidalny o bardzo skomplikowanej budowie strukturalnej, chemicznej i złożonych funkcjach biochemicznych. W tym systemie woda tworzy fazę rozpraszającą w niej są rozpuszczone są białka globularne enzymów, fibrylarne składników tzw. cytoszkieletu, tłuszczowce , kwasy tłuszczowe, nukleoproteidy, wolne aminokwasy oraz sole : Ca, Mg, Na, i P.

Cytoplazma ma PH obojętne przez co tworzy środowisko dla zdecydowanej większości reakcji biochemicznych, dostarcza do nich substraty i zawiera enzymy dla tych reakcji. Hialoplazma jest „transporterem” który pośredniczy w wymianie substancji pomiędzy strukturami wewnątrzkomórkowymi a środowiskiem. Ma ona zdolność do odwracalnej zmiany stanu skupienia. Raz zachowuje się jak płyn => frakcja zol - półpłynny, kiedy indziej jest dość sztywna i elastyczna => żel półstały. Wynika to z koloidalnego charakteru cytoplazmy i ma znaczenie czynnościowe. Przechodzenie z jednego stanu w drugi:

Zol kogaluacja żel

Żel peptyzacja zol

Frakcja żel ma uporządkowaną strukturę fibralną, zaś frakcja zol ma niewielką ilość białka fibralnego i ułożone swobodnie (przez co jest półpłynna).

Cechą cytoplazmy jest ruch

a) ruch rotacyjny - wokół jednej dużej, centralnej wakuoli; u roślin

jądro

b) ruch cyrkulacyjny - wokół drobnych wodniczek ; u zwierząt

c) ruch pulsacyjny - kierunek jest zmienny, raz w jedną stronę, moment zatrzymania i w drugą stronę; w strzępkach grzybów

d) ruch ślizgowy - frakcja żel jest w formie porozciąganych gumek po których ślizga się frakcja zol i to powoduje powstanie nibynóżek; u ameby

zol

W cytoplazmie większości komórek eukariotycznych zanurzone są włókienkowate, białkowe składniki cytoszkieletu :

- o 10 - 12 nm , spełniają rolę podporową np. keratynowe w nabłonkach

- o 4 - 8 nm , odpowiadają za ruch i zmianę kształtu komórek; we włóknach mięśniowych występują filamenty aktywne oraz miozynowe.

Skład cytoplazmy:

WAKUOLA - występuje tylko w komórkach eukariotycznych. W komórkach roślinnych są duże i nieliczne, zaś w komórkach zwierzęcych są małe i liczne.

Błona komórkowa to tonoplast. Wodniczka jest zaliczana; wraz ze ścianą komórkową, do martwych składników komórki => nieplazmatycznych! Tonoplast ogranicz sok wakuolarny, który składa się z:

b)składniki organiczne

Funkcje wodniczek:

RETIKULUM ENDOPLAZMATYCZNE - jest to złożony, trójwymiarowy system błon elementarnych tworzących: kanaliki, cysterny i niewielkie wakuole => całość to siateczka śródplazmatyczna (retikulum endoplazmatyczne, ER).ta struktura jest powszechna u Eucaryota. W komórkach prokariotycznych ER nie występuje. Całość tworzą cienkie błony o trójwymiarowej strukturze. Błony ER nie wykazują asymetrii jonowej => nie są spolaryzowane ( błona komórkowa jest).

Retikulum budują:

Błony siateczki śródplazmatycznej są połączone z wieloma organellami (z otoczką jądrową i plazmallemmą). Występują one w dwóch postaciach:

Stosunek ilości ERa do ERg jest zmienny i zależy od stanu czynnościowego komórki.

Szczególnie intensywną rozbudową ERg stwierdzono w tych komórkach, których aktywność biochemiczna skierowana jest na syntezę białek, które będą wydzielane przez komórkę na zewnątrz, np. komórki gruczołowe trzustki (wydzielają enzymy trawienne ) ; ślinianki surowicze (wydzielają enzym - amylazę ślinową ) itp. Zsyntwzowane na rybosomach białka transportowane są wewnątrz kanalików ERg i ERa. Powstający w czasie elongacji łańcuch polipeptydowy „zsuwa się” z rybosomu i „wchodzi” w specjalny białkowy kanał czynnościowy zabudowany w błonie ERg. Sygnał do otwarcia pochodzi z początkowego odcinka peptydu tzw. sygnałowego. Drożny kanał wciąga całą cząsteczkę do wnętrza ERg. Tam specjalna protaza (enzym hydrolizujący białka) odcina fragment sygnałowy, a pozostałe białko może być transportowane wewnątrz ER.

Biosynteza lipidów prowadzona jest przez kompleksy enzymatyczne w błonach ERa (szczególnie ) i ERg. Zsyntetyzowane składniki można przemieszczać kanałami dowolnych obszarów komórki. W błonach ER stwierdzono wiele enzymów:

W komórkach specjalizujących się w syntezie niebiałkowych związków organicznych „na eksport” bardzo dobrze rozwinięte jest ERa, np. komórki śluzowe żołądka i jelita cienkiego. U ryb, śluzic i płazów takie komórki tworzą gruczoły śluzowe.

FUNKCJE ER:

APARAT GOLGIEGO - jest składnikiem komórek eukariotycznych. W komórkach organizmów „niższych” tj. nisko uorganizowanych bezkręgowców oraz glonów, występuje w postaci pojedynczych, silnie spłaszczonych pęcherzyków, wygiętych w charakterystyczny sposób DIKTIOSOMÓW. U „wyższych” budowa diktosomu jest złożona - składa się z 4 do 8 spłaszczonych woreczków ułożonych w stos, w okuł którego rozmieszczone są pęcherzyki i kanaliki. Najczęściej są bezwładnie rozrzucone w cytoplazmie.

Organella ta występuje w komórkach prokariotycznych. Diktiosomy budowane są przez gładkie błony biologiczne i są bardzo dobrze rozwinięte w komórkach, które wykazują aktywność w produkcji np. kom. trzustki, w których białka przygotowywane są do wydzielenia na terenie cytoplazmy w postaci dużych ziaren zymogenu, otoczone są błonami z diktiosomów.

FUNKCJE:

LIZOSOMY I MIKROCIAŁKA

LIZOSOMY (ciałka tworzące) ...................

Cechy organelli:

Lizosomy pierwotnie powstają z aparatów golgiego lub retikulum pierwotnego. Przekształcenie lizosomu pierwotnego w lizosom wtórny polega na przyłączeniu do postaci pierwotnej do fagosomu pęcherzyk zawierający materiał przeznaczenia do złączenia. Lizosom wtórny to to samo co wakuola trawienna lub autofagawa, od postaci pierwotnej różniąca się m.in. rozmiarem i aktywnością enzymów.

Ciała trawiące zawierają dużą grupę enzymów hydrolitycznych o lekko kwaśnym optimum PH, mogą strawić większość związków organicznych.

FUNKCJE LIZOSOMÓW:

Bogate w lizosomy są komórki żerne układu inmumologicznego. Dla starzejących się lub uszkodzonych komórek ciała trawienne doprowadzają do autolizy (somostrawienia). Bardzo rzadko zawartość lizosomów wydzielana jest na zewnątrz np. osteoklastach i chonaroklastach gdzie trawi istotę międzykomórkową

MIKROCIAŁKA - są to pojedyncze pęcherzyki o 0,3 - 1,5 µm są charakterystyczne dla komórek eukariotycznych. Odróżnia je posiadanie enzymów a klasy oksydoreduktaz nie wykazują latencji.

Dzielimy je na dwie grupy ze względu na aktywność biologiczną:

Enzymy mikrociałek utleniają substraty organiczne. Do tego procesu zużywają tlen, a reakcje które przeprowadzają są silnie egzoergiczne. Nie posiadają jednak enzymów przeprowadzających fosfonylację wywołana energia „idzie w ciepło”, a nie jest magazynowana w ATP.

FUNKCJIE MIKROCIAŁEK:

GERL - jest to połączenie funkcji retikulum endoplazmatycznego, aparatu Golgiego i lizosomów; jest to układ pojedynczych błon.

MITOCHONDRIA - są odpowiedzialne za tlenowe etapy uzyskiwania energii użytecznej biologicznie. Mitochondria to organelle samo replikujące się (zdolne do samo powielania), autonomiczne, otoczone podwójną błoną lipo - protejdową organelle błoniaste. Występują u wszystkich Eucarjota tlenowych. Odpowiednikami (homologiami) mitochomdriów są u tlenowych Procaryta mezosomy, czyli pofałdowane wpuklenia błony komórkowej. Mitochondria mają kształty: wydłużone (owalne, lub cylindryczne), niekiedy rozgałęziane albo okrągłe (prawie kuliste, ziarniste). Cechą mitochondriów jest ciągły, wijący lub obrotowy ruch przemieszczający je w pobliże struktur, które zużywają dużo energii. To wynik tego, iż mitochondria są odpowiedzialne za dostarczenie do miejsc zapotrzebowania energii użytecznej biologicznie (takiej energii, którą organizm może dowolnie dysponować w zależności od potrzeb). Jest to energia chemiczna (łatwa w obróbce) w postaci ATP nazywany uniwersalnym akumulatorem i przenośnikiem energii. Mitochondria są otoczone gładka, pozbawioną wypukłości błoną lopoproteidową o dużej przepuszczalności dla substancji drobnocząsteczkowych. Błona wewnętrzna tworzy poprzeczne uwypuklenia tzw. grzebienie mitochondrialne kształtu:

FUNKCJIE MITOCHONDRIUM:

Twierdzi się, że mitochondria pochodzą od bakterii gdyż:

PLASTYDY - występują tylko u roślin otoczone są dwiema błonami lipoproteidowymi, są organellami autonomiczne (samo replikujące). Posiada własny DNA i aparat translacyjny. Ze względu na role, pochodzenie i barwę plastycy podzielono na grupy:

BUDOWA CHLOROPLASTU z zewnątrz otoczony jest gładka, lipoproteidową błoną wewnętrzna błona tworzy, system równoległych wpukleń. Pierwsza błona ma kształt dysku, a druga mocno pofałdowana tworzy cysterny tylakoidy stromy i w kształcie stosików monet tylakoidy gron. Wnętrze chloroplastu wypełnia stroma - jednorodna koloidalna macierz. W tylakoidach gron występuje chlorofil, który jest wbudowany w błonę. Na terenie stromy występuje DNA (jednoniciowe) w postaci pętli.

Na powierzchni błon tylakoidów gron występują kwantosomy (forma grzybka) - są to właściwie miejsca fosforylacji fotosyntetycznej. Błony tylakoidów gron zawierają także komplety barwników umożliwiających konwersję energii świetlnej na chemiczną. Barwniki te tworzą fotosystemy. Chloroplasty umożliwiają asymilację dwutlenku węgla na świetle.

Po dłuższej ekspozycji na świetle w stromie chloroplastów pojawiają się ziarna skrobi będące produktem kondensacji nadmiaru heksoz. Nazwano ją skrobią tranzystoryczną, ponieważ w ciemności chloroplast „rozładowuje się” czyli rozkłada ten związek do dwucukrów, które dyfundują do cytoplazmy i dalej do elementów łyka.

RYBOSOMY - są odpowiedzialne za biosyntezę białka. Każda żywa komórka posiada dużą ilość rybosomów, które produkują proteiny. Maja niewielkie rozmiary. Nie oddziela ich od cytoplazmy żadna błona. Mają kształt sferoidalny - „spłaszczone grzybki”.

Rybosomy składają się z:

Rybosom składa się zawsze z dwóch podjednostek: większej i mniejszej. Ze względu na rozmiary i występowanie rybosomy dzielimy na dwie grupy:

NUKLEOPLAZMA - ośrodek decyzyjny komórko jądro oddzielone od cytoplazmy zasób informacji genetycznej komórki. Jest największą strukturą protoplastu. Odpowiednikiem jądra u Procaryota jest nukleoid ( genofor) pętla (nieosłonięta żadnymi białkami) DNA zanurzone w cytoplazmie. Genofor jest przytwierdzony do błony komórkowej. Genofor to DNA, zaś nukleoid to centralny obszar cytoplazmy zawierający DNA nawinięty na białka stabilizujące i RNA.

Jądra komórkowe są najczęściej kuliste i położone centralnie, najczęściej zaś są owalne i ulokowane peryferycznie ; niekiedy mają postać płatowatą. Wielkość jądra jest cechą gatunkową. Jądro komórkowe składa się z :

chromacenrty i chromanemy są skupieniami fibryli chromatynowych. Te fibryle są ....... zbudowane z:

Funkcja histonów ⇒ to blokowanie (represja) DNA. Ma to znaczenie dla złożonych procesów cytodyferencjacji (różnicowania komórek). Problem różnicowania budowy i funkcji komórek w jednym organizmie nie polega na nabywaniu nowej informacji i nowych możliwości, ale na decydowaniu, jaką część posiadanej informacji komórka może wykonywać (histony blokują DNA odwracalnie tzn. że gdy jest to potrzebne można pewną część informacji genetycznej odblokować jest to konieczne).

Chromatyna tworzy w jądrze, w zależności od stanu czynnościowego komórki, skomplikowane struktury przestrzenne. Długości DNA w komórce somatycznej cało>>>>>> wynosi ok. 180m, więc aby tą ogromną ilość DNA zmieścić w jądrze musi tworzyć przestrzenne struktury. Natura ten problem rozwiązała tak:

DNA fibryla solenoid domena chromatyda chromosom metafazowy

Rdzeń nukleosomu

DNA Rdzeń nukleosomu histon H1

CROMOSOMY są podziałowa postacią chromatyny, ich liczba jest stała dla danego gatunku. Każdy wyższy organizm posiada podwójny komplet chromosomów (podwójny genom) czyli 2n (liczba diploidalna) np. człowiek ma w każdej komórce somatycznej ciała 2n = 46 chromosomów. Jedynie gamety organizmów, gametofity roślin oraz niektóre pierwotniaki zawierają pojedyncze komplety informacji genetycznej, czyli 1n (są heploidalne, mają pojedynczy genom), np. komórki rozrodowe człowieka zawierają 1n = 23 chromosomy.

Z punktu widzenia aktywności i roli jaką pełni DNA można podzielić go na kilka frakcji. W jądrze komórkowym można stwierdzić obecność kilku rodzajów DNA różniących się sekwencją nukleotydów i rolą biologiczną:

BUDOWA CHROMOSOMU - składa się on z ramion rozdzielonych przewężeniem pierwotnym centromerem. Jedno z ramion posiada jeszcze przewężenie wtórne NOR, organizator jąderko twórczy, oddzielający tzw. trabant (satelitę). W telomerach widoczny jest podział podłużny chromosomu na dwie połówki - chromatydy. W ramionach znajduje się unikalny DNA, w centromerze i satelicie sat-DNA, zaś w organizatorze jąderko twórczym jest główne skupienie rDNA. Stopień upakowania domen jest największy w centromerze i NOR. W telomerach domeny są nieco rozluźnione. Tylko nieliczne chromosomy posiadają NOR - są to chromosomy tzw. jąderko twórcze. Ze względu na położenie antromeru chromosomy podzielono na kilka klas morfologicznych:

Metacentryczny

O ramionach równej długości

Akrocentryczny Teleocentryczny

O jednym ramieniu bardzo krótkim posiadający tylko jedno ramię, na końcu .....................................................................................którego znajduje się centromer

W komórkach niektórych organizmów pewne nietypowe chromosomy:

FUNKCJE JĄDRA KOMÓRKOWEGO:

jąderko Otoczka jądrowa

SŁOWNICZEK

wakuola

Żel

DNA

POJEDYNCZY

NUKLEOSOM

FIBRYLA

CHROMATYNOWA

FRAGNENT SOLENOIDU

BIAŁKO SPINAJĄCE DOMENY

WYCINEK CHROMATYDY

ZAWIERAJĄCY 4 PĘTLE DOMEN

Submetacentryczny

O jednym ramieniu nieco dłuższym

pory

chromatyna

Kariolimfa

BUDOWA JĄDRA

Białko, które ma zdolność modyfikacji, tworzy kanały przez które przepuszcza kwas m-RNA, otwierają dostęp do przepływu różnych substancji

Telomery

Z unikalnym

DNA

Antomer

Z sat-DNA

NOR

Z rDNA

Trabant z sat-DNA

NIEPOLARNY

ŁAŃCUSZEK

BIAŁKO

INTEGRALNE

BIAŁKO

POWIESZCZNIOWO-

-WEWNĘTZRZNE

HYDROFILOWY

HYDROFOBOWY

HYDROFILOWY

GLIKOLIKS

POLARNA GŁOWA LIPIDU

HUDROFILOWA GŁOWA LIPIDU

ŁAŃCUCHY LIPIDOWE

JĄDRO KOM. POWSTAŁE

PO KARIOKINEZIE

APARAT GOLGIEGO

WARSTEY ŚCIANY WTÓRNEJ

BLASZKA ŚRODKOWA

ŚCIANA PIERWOTNA

FIBRILA CELULOZOWA

MIKROFIBRYLA

MICELLA - ŁAŃCUCH

CELULOZOWY