Podstawowa budowa komórki
Komórki różnią się między sobą w zależności od przynależności organizmu do konkretnej grupy, jednak pewne elementy budowy są wspólne dla większości z nich. Podstawowe elementy budowy komórki obejmują:
1. Błona komórkowa
Błona komórkowa (plazmolemma) otacza komórkę, oddzielając jej wnętrze od środowiska zewnętrznego. Zbudowana jest z podwójnej warstwy lipidowej z wbudowanymi białkami.
U komórek zwierzęcych na zewnętrznej warstwie występuje glikokaliks – obrazowo można go przedstawić jako rusztowanie z cukrów. Funkcjami glikokalisku są: ochrona mechaniczna błony komórkowej oraz sprawienie, że komórka jest rozpoznawana przez organizm jako własna. Dzięki temu nie jest atakowana przez układ odpornościowy.
Główne funkcje błony komórkowej to:
- Oddzielenie wnętrza komórki od świata zewnętrznego
- Transport: Kontroluje przepływ substancji do i z komórki (transport bierny i aktywny).
- Ochrona: Chroni komórkę przed uszkodzeniami chemicznymi.
- Komunikacja: Uczestniczy w komunikacji międzykomórkowej dzięki receptorom błonowym.
2. Cytozol
Cytozol to – jak sama nazwa wskazuje – zol, czyli forma przejściowa między płynem, a galaretą. Czyli po prostu coś w rodzaju kisielu. Jest to koloid, czyli woda, w której zawieszone są białka (jeśli nie widziałeś nigdy koloidu, to wrzuć surowe białko jajka do wody i rozmieszaj, następnie obejrzyj pod światło).
Cytozol wypełnia wnętrze komórki, w nim zawieszone są organella. Po co? Jak wsadzisz to siatki surowe jajka i potrząśniesz, to… no wiadomo. Ale jak wsadzisz do siatki surowe jajka, nalejesz maksymalnie (aż będzie pękato) wody, zawiążesz i potrząśniesz, to… jajka nie pękną. No dobra, jak zrobisz im trzęsienie ziemi, to wszystko pęknie, ale mówimy o normalnym potrząsaniu. Woda weźmie na siebie działające siły i jajkom nic się nie stanie. Po to komórce cytozol: żeby organella się nie uszkodziły, gdy się ruszamy.
Cytozol jest miejscem wielu reakcji metabolicznych i procesów życiowych komórki. Organella komórkowe zawarte w cytozolu pełnią specyficzne funkcje, które zostaną omówione poniżej.
Uwaga!
Nie myl cytozolu z cytoplazmą.
Cytozol – jak już wspomniałam – to koloid, „kisiel” w którym pływają organella.
Cytoplazma to: cytozol + organella bez jądra komórkowego.
3. Jądro komórkowe i jąderko
Jądro komórkowe jest najważniejszym miejscem komórki, w którym znajduje się materiał genetyczny – DNA (i RNA częściowo). DNA jest odpowiedzialne za przechowywanie informacji genetycznej i kontrolowanie procesów zachodzących w komórce. Jądro otoczone jest podwójną błoną jądrową, która zawiera pory jądrowe, umożliwiające wymianę materiałów z cytozolem.
Jąderko to centralna część jądra komórkowego. Jest to gęsto upakowana chromatynachromatyna = DNA nawinięte na białka histonowe. Zakodowane na niej są informacje o budowie RNA. Jedyne RNA, które nie powstaje dzięki jąderku, to mRNA. Tworzy się ono podczas przepisywania informacji z DNA na siebie. W jąderku również powstają podjednostki rybosomów (ale nie całe rybosomy, tylko osobno podjednostka mała i duża).
4. Organelle komórkowe
- Mitochondria: Zwane „elektrowniami komórki”, mitochondria są odpowiedzialne za uwalnianie energii, a następnie zamykanie jej w wiązaniach między resztami fosforanowymi w ATP (adenozynotrifosforanie). Procesy te zachodzą podczas oddychania komórkowego.
- Rybosomy: Struktury odpowiedzialne za syntezę białek. Mogą być wolne w cytozolu lub związane z retikulum endoplazmatycznym szorstkim (siateczką śródplazmatyczną szorstką).
- Retikulum endoplazmatyczne (ER): Występuje w dwóch formach – gładkiej (bez rybosomów) i szorstkiej (z rybosomami). Szorstkie ER uczestniczy w syntezie białek, a gładkie ER w syntezie lipidów i detoksykacji.
- Aparat Golgiego: Modyfikuje, sortuje i transportuje białka oraz lipidy, zarówno te przeznaczone do transportu na zewnątrz komórki jak i do innych organelli.
- Lizosomy: Organella odpowiedzialne za trawienie wewnątrzkomórkowe, zawierające enzymy rozkładające zużyte organelle i inne materiały.
- Peroksysomy: Struktury, które biorą udział w rozkładzie kwasów tłuszczowych i neutralizowaniu m.in. nadtlenku wodoru.
- Wakuole: W komórkach roślinnych pełnią funkcje magazynujące, utrzymują turgor komórki i uczestniczą w trawieniu wewnątrzkomórkowym.
Rodzaje komórek
Komórki można podzielić na różne typy w zależności od ich struktury, funkcji oraz organizacji genetycznej. W biologii wyróżniamy dwa podstawowe typy komórek: prokariotyczne i eukariotyczne.
1. Komórki prokariotyczne
Komórki prokariotyczne, typowe dla bakterii i archeonów, są prostsze pod względem budowy w porównaniu do komórek eukariotycznych. Ich charakterystyczne cechy to:
- Brak jądra komórkowego: Materiał genetyczny jest zlokalizowany w obszarze zwanym nukleoidem, który nie jest oddzielony od reszty komórki błoną.
- Brak organelli obłonionych: Komórki prokariotyczne nie posiadają organelli otoczonych błonami.
- Ściana komórkowa: Większość komórek prokariotycznych ma ścianę komórkową, która chroni komórkę i nadaje jej kształt.
- Małe rozmiary: Komórki prokariotyczne są zazwyczaj znacznie mniejsze od komórek eukariotycznych (zwykle 1-10 µm).
2. Komórki eukariotyczne
Komórki eukariotyczne są bardziej złożone i występują w organizmach zwierząt, roślin, grzybów oraz protistów. Charakteryzują się:
- Obecnością jądra komórkowego: Materiał genetyczny (DNA) znajduje się w jądrze, które jest oddzielone od cytoplazmy podwójną błoną jądrową.
- Obecnością organelli obłonionych: Komórki eukariotyczne posiadają liczne organelle otoczone błonami, takie jak mitochondria, aparat Golgiego, lizosomy, retikulum endoplazmatyczne.
- Złożonością strukturalną: Komórki eukariotyczne są zazwyczaj większe (10-100 µm) i bardziej zorganizowane wewnętrznie niż komórki prokariotyczne.
3. Różnice między komórkami roślinnymi i zwierzęcymi
Choć komórki roślinne i zwierzęce są komórkami eukariotycznymi, istnieją pewne kluczowe różnice w ich budowie:
- Ściana komórkowa: Komórki roślinne posiadają dodatkową strukturę – sztywną ścianę komórkową zbudowaną z celulozy, która nadaje im kształt i ochronę. Komórki zwierzęce nie posiadają ściany komórkowej.
- Chloroplasty: Komórki roślinne zawierają chloroplasty – organelle odpowiedzialne za fotosyntezę, umożliwiające przekształcanie energii świetlnej w energię chemiczną. Komórki zwierzęce nie przeprowadzają fotosyntezy i nie mają chloroplastów.
- Wakuola centralna: Komórki roślinne mają dużą wakuolę centralną, która magazynuje wodę, substancje odżywcze i produkty uboczne przemiany materii. W komórkach zwierzęcych występują małe wakuole, ale nie pełnią one aż tak centralnej roli.
- Lizosomy: Występują w komórkach zwierzęcych.
Funkcje komórki
Komórki pełnią różnorodne funkcje, które są niezbędne do życia i funkcjonowania organizmu. Najważniejsze z nich to:
- Metabolizm: Komórki przeprowadzają różne reakcje chemiczne, które są niezbędne do przekazywania energii, budowy cząsteczek oraz usuwania zbędnych produktów przemiany materii.
- Transport substancji: Komórki regulują wymianę substancji z otoczeniem, zapewniając transport substancji odżywczych, jonów, tlenu i dwutlenku węgla.
- Reprodukcja: Komórki mają zdolność do rozmnażania się przez procesy takie jak mitoza (w komórkach somatycznych) i mejoza (w komórkach rozrodczych), co umożliwia wzrost i rozmnażanie organizmów.
- Komunikacja międzykomórkowa: Komórki przekazują sygnały chemiczne i elektryczne, co umożliwia koordynację procesów biologicznych, takich jak reakcje immunologiczne, regulacja hormonów czy kontrola wzrostu.
- Różnicowanie: W organizmach wielokomórkowych komórki różnicują się, czyli specjalizują w pełnieniu określonych funkcji, co prowadzi do powstania różnych typów tkanek i narządów.
Podsumowanie
Komórka jest podstawową jednostką życia, a jej budowa i funkcje są zróżnicowane w zależności od przynależności organizmu oraz specyficznych potrzeb. Komórki prokariotyczne są prostsze, podczas gdy komórki eukariotyczne są bardziej złożone i zorganizowane. Różnice w budowie komórek roślinnych i zwierzęcych odzwierciedlają ich specyficzne funkcje w organizmach. Zrozumienie budowy i funkcji komórki pozwala lepiej zrozumieć procesy życiowe oraz funkcjonowanie całego organizmu.
Co powinieneś umieć:
1. Znać organella oraz wiedzieć jaką pełnią funkcję.
2. Umieć wyjaśnić po co komórce błona komórkowa.
3. Uzasadnić, że bez cytozolu komórka nie mogłaby istnieć.
4. Odróżniać cytozol od cytoplazmy.
5. Wskazać różnice między komórką zwierzęcą i roślinną.
6. Wskazać różnice między komórką prokariotyczną i eukariotyczną.
7. Opisać jakie funkcje pełni jądro komórkowe, ze szczególnym uwzględnieniem jąderka.