Komórka - wszystkie informacje

KOMÓRKA
Komórka – jest podstawową jednostką strukturalną i funkcjonalną żywego organizmu. Jest najniższą jednostką organizacji żywej materii. Wyróżniamy organizmy jednokomórkowe np. bakterie; kolonijne i wielokomórkowe.
Najpierwotniejszy kształt komórki to kształt kulisty. Najmniejsze komórki mają komórki 0,2nm. Jajo strusia i komórka rośliny rami to największe komórki (ok. 50 cm)
Związki wchodzące w skład komórki:
a) Nieorganiczne: woda i pierwiastki
b) Organiczne: białka, cukry i tłuszcze


WODA:
a) Organizmy żywe zawierają od 65%-75% wody. (meduza 98%)
b) Termoregulacja – wolno się nagrzewa, wolno się ochładza
c) Dzięki dipolowemu kształtu cząsteczki jest ona dobrym rozpuszczalnikiem.
d) Łatwo się wiąże z innymi cząsteczkami ( 4 cząsteczki wody tworzą kryształek lodu – lód mam mniejszą gęstość od wody, więc unosi się na jej powierzchni. Lub też z białkami (błona plazmatyczna – warstwa dwulipidowa)
e) Tłuszcze nie rozpuszczają się w wodzie, dzięki temu komórka jest zbudowana z błon lipidowych i się nie rozpuszcza.
f) Jest substratem lub produktem reakcji biochemicznych
g) Umożliwia transport komórkowy oraz między komórkami.
h) Jest składnikiem budulcowych.

BIAŁKA – są polimerami zbudowanymi z aminokwasów połączonych wiązaniami peptydowymi. Wiązanie dwóch aminokwasów powstaje między grupą aminową a karboksylową. Powstaje wtedy dwupeptyd.
Jeżeli połączy się od 2-20 aa to są oligopeptydy.
20 – 100 aa – polipeptydy
pow. 100 aa – białka
Aminokwasy mogą mieć odczyn kwaśny lub zasadowy i od tego zależy, z jakim białkiem mamy do czynienia.
Kolejność aminokwasów w łańcuchu białkowym mówi o rodzaju białka.
Białka człowieka zbudowane są z 12 aminokwasów endogennych (wytwarzanych przez organizm) i 8 aminokwasów egzogennych (dostarczanych z pokarmem). Produkcja białek z aminokwasów to translacja.
ETAPY TWORZENIA BIAŁKA:
- STRUKTIRA PIERWSZĄRZĘDNA – liniowe ułożenie aminokwasów
- STRUKTURA DRUGORZĘDNA – przestrzenne zwinięcie struktury pierwszorzędnej wzmocnione wiązaniami wodorowymi. (alfa helisa)
- STRUKTURA CZECIORZĘDNA – dalsze zwijanie się w przestrzeni (kształt łańcucha polipeptydowego), twór wzmocniony wiązaniami jonowymi, estrowymi dwusiarczkowymi (mostki dwusiarczkowe).
- STRUKTURA CZWARTORZĘDNA – łączenie się podjednostek białkowych (dot. Białek złożonych np. hemoglogiba)

RODZAJE BIAŁEK:
A) PROTEINY: albuminy (biorą udział w regulacji zawartości wody we krwi), histyny (występują w jądrze komórkowym), aktyna i miozyna (białka kurczliwe mięśni), kolagen (tworzy szkielet), fibrynogen (bierze udział w krzepnięciu krwi), kreatyny (zawierają dużo siarki tworzą pazury, włosy, rogi, kopyta), globuliny (biorą udział w procesach odpornościowych).
B) PROTEIDY – OPRÓCZ AMINOKWASÓW POSIADAJĄ CZYNNIK NIEBIAŁKOWY: metaloproteidy (metal i białko np. chromoproteidy), nukleoproteidy (białko + kwasy nukleinowe - podstawowy składnik jądra komórkowego), glikoproteidy (białka + cukier – warunkują właściwości grupowe krwi) lipoproteidy (białko +tłuszcz – składnik błon biologicznych)

FUNKCJA BIAŁEK:
- stanowią główny budulec komórki (skład centroszkieletu – prawidłowy kształt komórki)
- stanowią enzymy pełniące funkcje regulatorowe (biokatalizatory)
- pełnią funkcje zapasowe w komórkach roślinnych
- tworzą hormony (wpływają na metabolizm)
- rola energetyczna
- transport tlenu
- transport przez błone komórkową cząsteczek
- udział w procesach odpornościowych.

CUKRY – sacharydy, węglowodany, składają się z C, H i O.
Podział:
- Proste (monosacharydy) – są rozpuszczalne w wodzie i słodkie. W zależności od zawartości węgla w cząsteczce wyróżniamy: triozy, pentozy (Ryboza w RNA), heksozy (GLUKOZA – C6H1206 cukier gronowy, źródło energetyczne, FRUKTOZA – cukier owocowy, MANNOZA – u roślin i bakterii, GALAKTOZA – w mleku).
- Dwucukry – rozpuszczalne w wodzie, słodkie składają się z 2 cząsteczek cukrów prostych.: Maltoza (występuje w pyłkach kwiatów i nasionach zbóż), sacharoza ( trzcinowa, w buraku), laktoza (mleko)
- Wielocukry - nierozpuszczalne w wodzie bez smaku: skrobia (zapasowy materiał u rośli,), glikogen (zapasowy materiał u zwierząt, celuloza (( buduje ściany komórkowe komórek roślinnych), chityna (buduje pancerzyki stawonogów)

FUNKACJA:
- Budulcowa
- Zapasowa (glikogen)
- Energetyczna (glukoza)
- Składnik kwasów nukleinowych (ryboza)

LIPIDY – TŁUSZCE - są estrami glicerolu i wyższych kwasów tłuszczowych, są związkami nierozpuszczalnymi w wodzie. Dobrze rozpuszczają się w rozpuszczalnikach organicznych (benzyna, eter, alkohol). Dzielimy je na proste i złożone (fosfolipidy i glikolipidy)
FUNKACJA:
- Są źródłem energii
- Stanowią materiał budulcowy (błony plazmatyczne)
- Stanowią materiał zapasowy u roślin gromadzony w korzeniach, nasionach i owocach; i materiał zapasowy zwierząt (szczególnie tych zapadających w sen zimowy).
- Materiał odżywczy
- Składnik błon komórkowych (fosfolipidy)
- Śluzów komórkowych (glikolipidy)



KOMÓRKA ZAWIERA SKŁADNIKI PLAZMATYCZNE I NIEPLAZMATYCZNE:
PLAZMATYCZNE: cytoplazma, jądro komórkowe, jąderko, mitochondrium, plastydy, lizosomy, struktury Golgiego, błony cytoplazmatyczne.
NIEPLAZMATYCZNE: wodniczka/wakuola(rośliny) (błona otaczająca wakuole TONOPLAST), ściana komórkowa.


BŁONY PLAZMATYCZNE

Błona plazmatyczna otacza komórkę oraz organelle. Zbudowana jest z białek, lipidów i węglowodanów. Otacza komórkę i w ten sposób oddziela środowisko wewnętrzne od zewnętrznego.
WŁAŚCIWOŚCI BŁONY:
- żywa
- Półprzepuszczalna
- Wybiórcza (selektywna)

BIAŁKA I TŁUSZCE ŁĄCZĄ SIĘ ZE SOBA W SOBOSÓB LUŹNY I WTORZĄ MODEL PŁYNNE J MOZAJKI. Mogą się swobodnie przemieszczać, zmieniać położenie
Tunele – złożone z białek, przez nie przepływają substancje
Białka szkieletowe (integralne) – trudne do oderwania i odizolowania od błony.
Białka powierzchniowe – łatwe do oderwania.
Glikoproteidy – są regulatorami przepuszczalności błon, a także ich receptorami.
LIPID – Składa się z głowy (część hydrofilowa) i ogona (część hydrofobowa)
Cholesterol – usztywnia błonę, zapobiega zbyt dużemu przemieszczaniu się. Nie ma roślinach (tam jest ściana komórkowa)
Rozmieszenie białek i lipidów w błonie jest asymetryczne tzn. jedna strona błony różnie się od drugiej składem cząsteczkowym i strukturalnym.

TRANSPORT SUBSTANCJI:
1) TRANSPORT BIERNY – a) dyfuzja prosta – polega ona na przepływie substancji ze spadkiem gradientu stężeń, czyli z obszaru o stężeniu wyższym do niższego. Dąży do wyrównania stężeń. Transport: tlen, nienaładowane cząsteczki wody, mocznik. B) dyfuzja ułatwiona – przepływ substancji od stężenia wyższego do niższego z udziałem przenośników (białek). Transport: naładowane cząsteczki wody.
2) Transport aktywny -odbywa się z udziałem energii dostarczanej przez ATP, biorą w niej udział nośniki białkowe (enzymy), które przesuwają cząsteczki substancji wbrew gradientowi różnicy stężeń od stężenia mniejszego do większego. Transport: białek cukrów złożonych.

ATP
Adynozotrójfosforan - mononukleotyd zbudowany z adeniny, rybozy, i 3 reszt kwasu fosforowego, między resztami kwasu fosforowego są wiązania makroergiczne ( wysoko energetyczne), Powstanie ich wymaga dużego wkładu energii, rozszczepienie ich uwalnia energie. ATP – NOŚNIKI ENERGII.
NUKLEOTYP







AMP - MA JEDNĄ RESZTE KWASU FOSFOROWEGO
ADP – MA 2 RESZTY KWASU FOSFOROWEGO.



MITOCHONDRIUM „komórkowe centrum energetyczne”

Mitochondrium – duża organella, występująca w każdej komórce eukariotycznej, otoczona podwójną błoną cytoplazmatyczną, ma różne kształty, najprostszy to owalny, ilość zależy od metabolizmu komórki. Powstaje energia w procesie oddychania wewnątrzkomórkowego.











Błona zewnętrzna jest bardziej przepuszczalna od wewnętrznej. Wewnętrzna jest mniej przepuszczalna, pofałdowana, ma dużą powierzchnię. Przestrzeń pomiędzy błonami jest nazwana paramitochondrilną. Matrix – substancja wypełniająca mitochondrium posiada białka i ma zawieszone w sobie splątaną nić DNA. W matrix są zawieszone rybosomy (synteza białek)(podobne do rybosomów bakteryjnych).Mitochondria w komórce są autonomiczne posiadają własne DNA i mogą się dzielić nie zależnie od podziału samej komórki. Komórka zawiera od kilkadziesięciu do kilkuset mitochondriów. W mitochondriach przebiegają dwa ważne szlaki reakcji biochemicznych, które prowadzą do wytworzenia energii magazynowanej w wysokoenergetycznych wiązaniach cząsteczek ATP. W macierzy mitochondrialnej odbywa się cykl kwasu cytrynowego (cykl Krebsa), a reakcje łańcucha oddechowego zachodzą w wewnętrznej błonie mitochondrialnej.

CHLOROPLAST

Chloroplast – występuje w komórkach roślinnych, bakteryjach fotosyntetycznych. Chloroplast należy do plastydów. Powstaje energia w procesie fotosyntezy













Plastydy – są to organelle otoczone podwójną błoną lipidowo białkową.
Plastydy są organellami charakterystycznymi dla komórek roślinnych. Powstają z małych bezbarwnych proplastydów występujących w komórkach tkanki Twórczej. Mają kształt kulisty lub soczewkowy, otoczone są Podwójną błoną białkowo- lipidową, która wewnątrz tworzą lamelle i grana. Wnętrze wypełnia stroma zawierająca: rybosomy, kwasy nukleinowe,
Białka, związki nieorganiczne.
.
- Leukoplastydy – bezbarwna, gromadzenie substancji zapasowych, magazynują np. skrobia.
- Chromoplastydy – posiadają barwnik karotenoid (ksantofil i karoten), w owocach i w kwiatach.

Mitochondrium i chloroplast mają to samo pochodzenie. Były prawdopodobnie bakteriami, które wniknęły do komórki eukariotycznej.


STRUKTURY BŁONIASTE


A) SIATECZKA ŚRÓDPLAZMATYCZNA (retikulum endoplazmatyczne ER) – jest to zespół kanalików połączonych ze sobą, ograniczonych błoną białkowo lipidową. Znajduje się w cytoplażnie komórek eukariotycznych. Obecność jej umożliwia przebieg różnych procesów biochemicznych (rozkład synteza) Są 2 rodzaje ER. ER gładkie (agranualne) – udział w syntezie kwasów tłuszczowych i innych substancji), detoksynacja szkodliwych substancji dla komórki ER SZORSTKIE (granualne) - łączy się z rybosomami bierze udział w syntezie białek - białka oddawanie do aparatu Golgiego.
FUNKCJE: przedziałowość komórki (oddzielanie od siebie miejsc różnych reakcji), transport substancji wzdłuż kanalików, synteza białek i kwasów tłuszczowych.
APARAT GOLGIEGO – (cysterny ułożone w stos, otoczone pęcherzykami) są to spłaszczone różnej wielkości pęcherzyki. Otoczone błoną białkowo lipidową. Występują w pobliży jądra. FUNKCJE: uczestniczą w transporcie niektórych substancji, umożliwiają budowę, regulacje błon i ścian komórkowych, gromadzą substancje, prowadza syntezę różnych substancji (w cysternach), pełnią funkcje wydzielniczą. Cysterny są połączone w ER , rybosomami i plazmolemmą. Białka produkowane na rybosomach szorstkiej siateczki śródplazmatycznej są transportowane do cystern aparatu Golgiego. W aparacie Golgiego znajdują się enzymy, które zmieniają strukturę cząsteczek białka, przyłączając do nich reszty cukrowe.
Następnie białka są pakowane do pęcherzyków transportowych. Białka, które mają być wydzielone poza komórkę, są przenoszone w pęcherzykach w stronę błony komórkowej. Niektóre pęcherzyki pączkujące z aparatu Golgiego zawierają białka przeznaczone do umieszczenia wewnątrz lizosomów.
B)









C) LIZOSOMY – są małymi pęcherzykami oderwanymi od struktur Golgiego, zawierającymi enzymy trawienne (trawiące białka). Posiadają zdolności hydrolityczne tj. rozkład substancji złożonych na proste z wydzielaniem cząsteczek wody. Otoczone są pojedynczą błoną. Używane są do niszczenia szkodliwych związków w komórce, niszczą uszkodzone organelle.
D) PERYKSOMY - otoczone pojedynczą błoną, zawierają enzym, które biorą udział w reakcjach utleniania, prawdopodobnie powstają przez aparaty Golgiego z cystern pęcherzyków(podobnie jak lizosomy).
E) RYBOSOMY – związane z błonami ER i jądrową, są zawieszone w cytoplaźmie. Budowa: zbudowane z białek i kwasu nukleinowego rRNA (transportowy, transport aminokwasów) Rybosomy są w każdej komórce i w niektórych organellach. W komórkach, które mają duże zapotrzebowanie na białko i duży metabolizm będzie duża ilość rybosomów. Uczestniczą w biosyntezie białek (translacji) Mają 2 kieszonki (miejsce aminoacylowe – trna niosąca aminokwasy) (miejsce peptydylowe – trna wiąże wytworzony odcinek białka)


FILAMENTY

Twory w cytoplaźmie, struktury białkowe, z białka aktyny, leżą blisko błon komórkowych (aktrole), odpowiedzialne są za zmianę kształtu komórki i za ruch komórki np. pełzanie. Mogą być zbudowane z białka tubuliny. Tworzą puste w środku rurki. Mogą się skręcać albo wydłużać. Tubulina buduje rzęski wici i tworzy centriole.
CENTRIOLE – ORGANELLE, tworzą wrzeciono przedziałowe w czasie podziału komórki zbudowane z 9 trypletów mikrotubul połączonych z osią centrioli.

Cytoplazma


Cytoplazma jest płynną galaretowatą substancją wypełniającą wnętrze komórki. Skład cytoplazmy zmienia się w zależności od wieku i funkcji komórki. Do typowych składników zaliczamy: wodę (ok. 70%), białka, RNA, lipidy, związki mineralne oraz dwa rodzaje włókienek:
mikrotubule – włókienka stanowiące szkielet komórki, składniki wici i rzęsek, elementy wrzeciona podziałowego,
mikrofilomenty – włókienka o właściwościach kurczliwych, umożliwiające ruch cytoplazmy.
Cytoplazma wykonuje ruch, powodując przemieszczanie substancji i organelli wewnątrz komórki. Znane są następujące ruchy cytoplazmy:
cyrkulacyjny – polegający na przemieszczaniu się cytoplazmy w różnych kierunkach,
rotacyjny – odbywa się wokół wodniczki w jedną stronę,
pulsacyjny – zachodzi na zmianę raz w jednym raz w drugim kierunku.
Zachodz ą w niej ważne reakcje metaboliczne (glikoza, translacja)


Plazmoliza, kurczenie się protoplastu i odstawanie jego zewnętrznej błony od ściany komórkowej. Plazmoliza następuje w wyniku odciągnięcia wody z wodniczek, spowodowanego znalezieniem się komórki w roztworze o wyższym stężeniu substancji osmotycznie czynnych (osmoza).
Proces odwrotny, polegający na pobieraniu wody przez wodniczki z roztworu zewnętrznego o mniejszym stężeniu, nazywa się deplazmolizą. Plazmoliza może prowadzić do śmierci komórki.

Wrzeciono kariotyczne - zbudowane z mikrotubuli służy do podziału komórki (mejozy i mitozy)

JĄDRO KOMÓRKOWE

Jedna z najważniejszych organelli, otoczona podwójną błoną . Magazyn informacji genetycznej komórki. Zachodzi tu proces odczytywania informacji genetycznej (transkrypcja) i kopiowanie DNA.







Kształt jądra jest owalny lub kolisty 0,5 – 600 nm. Może być widzialne pod świetlnym mikroskopem. Funkcja jądra: kierowanie metabolizmem komórki (synteza białek, regulacja zawartości ATO), wytwarzanie kwasów nukleinowych, przechowywanie DNA, kierowanie podziałem komórki.


Komórczak - ma wiele jąder, np. pleśniak.
CHROMATYNA – substancja zbudowana z białek i kwasu DNA. Dzieli się na euchromatyne aktywną genetycznie i cheterochromatyne – nieaktywną. Z chromatyny tworzą się chromosomy. W momencie, gdy komórka przygotowując się do podziału zbija się siateczka i tworzy chromosom.
Chromosomy, najważniejsze składniki jąder komórek roślinnych i zwierzęcych będące siedliskiem czynników dziedzicznych, czyli genów. Chromosomy zbudowane są głównie z silnie barwiącej się chromatyny, w której skład wchodzą długie cząsteczki kwasu dezoksyrybonukleinowego (DNA, kwasy nukleinowe) oraz białka (głównie histonowe) i kwas rybonukleinowy (RNA).




Każda komórka ma stałą ilość chromosomów. U człowieka (23 pary 46 chromosomów). 22 pary chromosomy somatyczne. 1 Para chromosomy płciowe.
Garnitur chromosomowy (genum) – wszystkie chromosomy w organizmie.

Komórki haploidalne – każdy chromosom jest inny n=3.

Komórka diploidalna - ma pary podobnych, ale nie takich samych chromosomów . 2n= 6

Komórka poliploidalna - u roślin kilka chromosomów podobnych 3n=6

Pary chromosomów – chromosomy homologiczne .

JĄDERKO – ORGANELLA BEZ BŁONY, MOŻE BYĆ 1 LUB KILKA, ZBUDOWANA Z BIAŁEK I RNA. Wykazuje dużą zmienność pod względem budowy i kształtu. Zasadniczą funkcją jest tworzenie RNA i montowanie podjednostek rybosomów.