Organella komórki, budowa i funkcje:

Błona komórkowa jest to otoczka rozdzielająca odrębne przedziały w komórkach — jest ona podstawową strukturą budującą komórki wszystkich organizmów. Są to zarówno błony komórkowe jak i błony organelli wewnętrznych, których ogólna budowa we wszystkich organizmach jest taka sama. U eukariontów posiadających ścianę komórkową zawsze występuje po stronie wewnętrznej tej ściany.

Błony biologiczne składają się zawsze z dwóch komponentów: fosfolipidów (do których należą fosfolipidy, glikolipidy i steroidy; tworzących zrąb lipidowy) oraz białek.

Funkcje błony komórkowej

• Stanowi granicę pomiędzy światem zewnętrznym a światem wewnętrznym komórki lub organellum — co jest podstawą do zachowania jego odrębności i integralności:

• pozwala na utrzymanie homeostazy komórki oraz utrzymanie odpowiedniego środowiska wewnętrznego,

• organizuje komórkę i jej wnętrze (m. in. budują organella komórkowe); budują struktury błoniaste: endoplazmatyczne retikulum, aparat Golgiego, pojedyncza błona otacza wakuolę, lizosomy, peroksysomy a podwójna jądro komórkowe, mitochondria i plastydy.

• Umożliwia odbieranie i przewodzenie bodźców, pobieranie i wydalanie substancji i cząstek.

• Umożliwia oddziaływanie między komórką i podłożem oraz między komórkami.

• Umożliwia transport (na drodze dyfuzji, dyfuzji ułatwionej, transportu aktywnego oraz endocytoz — pobieraniu makrocząsteczek do komórki i egzocytoz — wydzielaniu produktów komórki do środowiska).

• W błonie odbywają się niektóre procesy biochemiczne jak: fosforylacja w fotosyntezie, łańcuch oddechowy w oddychaniu tlenowym.

• Wytwarza potencjał elektrochemiczny — różna koncentracja jonów.

• U części protistów jak i niektórych komórek zwierzęcych (np. amebocyty gąbek) przelewanie cytoplazmy powodujące uwypuklanie błony umożliwia przemieszczanie się tych komórek (ruchem pełzakowatym — ameboidalny).

Ściana komórkowa:

Jest to martwy składnik komórki, otoczka komórki leżąca na zewnątrz błony komórkowej.

Funkcje:

• Stanowi granicę między światem zewnętrznym a wewnętrznym komórki.

• Ogranicza wzrost komórki, nadaje jej kształt i sztywność.

• Chroni przed urazami mechanicznymi, infekcjami bakteryjnymi i wirusowymi, nadmierną utratą wody, nadmiernym parowaniem.

• Przepuszcza substancje.

Jądro komórkowe:

Jest to największe pojedyncze organellum w komórce otoczone błonę komórkową, które występuje u organizmów eukariotycznych. Stanowi ono centrum kontroli komórki, ponieważ jego główną funkcją jest przechowywanie i powielanie informacji genetycznej oraz kontrolowanie czynności komórki. Znajduje się tu ponad 99% materiału genetycznego w postaci DNA (pozostała część DNA znajduje się w macierzy mitochondriów). W zdecydowanej większości komórki posiadaja tylko jedno jądro — są to monokariocyty. Są jednak komórki posiadające dwa (bikariocyty, no. hepatocyty) lub kilka jąder (polikariocyty, np. komórki mięśni poprzecznie prążkowanych).

Funkcje:

• Ośrodek decyzyjny komórki.

• Przechowanie informacji na temat budowy i funkcjonowania komórki.

• Synteza DNA (replikacja informacji genetycznej przed podziałem jądra, samopowielanie).

• Synteza RNA (transkrypcja).

• Synteza białek (rybosomy powstające w jąderku).

Jąderko

• Jest to zagęszczenie chromatyny; najlepiej widoczna pod mikroskopem część jądra.

• Luźno zawieszony w nukleoplazmie obszar o średnicy 1-3 mikrometra.

• Odpowiada za syntezę RNA (głównie tRNA) i tworzenie rybosomów (złożone podjednostki rybosomów są największymi strukturami przechodzącymi przez pory jądrowe).

• Komórki nieaktywne maja niewyraźne jąderka, zaś komórki aktywne metabolicznie mają jąderka duże i mnogie.

• Zanika podczas podziału komórkowego.

• Nie zawiera błony.

• Składa się z trzech regionów:

• wewnętrznych center fibrylarnych (zlokalizowane są w nich geny kodujące rRNA ) otoczonych przez:

• gęsty komponent fibrylarny (utworzony z włókien o średnicy 4–5 nm i długości do 50 nm), który otoczony jest z kolei przez

• komponent granularny (ziarna o średnicy 15–20 nm w postaci pól wymieszanych z gęstym składnikiem włóknistym).

Transkrypcja rDNA zachodzi zarówno w centrach fibrylarnych jak i na granicy między centrami fibrylarnymi oraz gęstym komponentem fibrylarnym

Mitochondrium

To cylindryczne organelle otoczone błoną; wydłużone struktury cytoplazmatyczne przybierające kształt nitek lub lasek. Występują w komórkach eukariotycznych. Są odpowiedzialne za proces oddychania tlenowego, czyli proces przekształcania energii chemicznej związków organicznych w energię wiązań ATP. W warunkach typowych mają długość od 0,5 do 2 mikrometrów. Każde mitochondriom ma własny DNA oraz system syntezy białek niezależny od jądra komórkowego (dlatego uważa się, że mitochondria rozwinęły się w komórkach ludzkich jako symbiotyczne organizmy protokariotyczne, podobne do bakterii). Liczba mitochondriów w komórce zależy od zapotrzebowania komórki na energię (najliczniej występują np. w komórkach mięśni poprzecznie prążkowanych). Mogą zmieniać swój kształt i rozmiary. Powstają przez wzrost i podział już istniejących mitochondriów. Całkowita objętość jednej komórki wynosi około 20% jej objętości całkowitej. Pojedyncza komórka zawiera od kilku sztuk do kilku tysięcy mitochondriów (zwykle kilkaset). W wyniku ruchów cytoplazmy lub dzięki związaniu się z elementami cytoszkieletu, mitochondria mają zdolność do przemieszczania się w kierunku miejsca o zwiększonym zapotrzebowaniu na energię.

Funkcje

Przemiany energetyczne — wytwarzanie ATP — zachodzi dzięki utlenianiu głównych produktów rozkładu glukozy — pirogronianu i NADH, wytwarzanych w cytozolu; jest to proces oddychania komórkowego (oddychanie tlenowe), zależny jest od obecności tlenu (gdy ilość tlenu dostarczanego mitochondriom jest ograniczona, produkty glikolizy przetwarzane są w ramach oddychania beztlenowego, procesu który nie zachodzi w mitochondriach). Należy zwrócić uwagę na fakt, iż energia w komórce nie może istnieć w stanie wolnym, gdyż ulegałaby rozproszeniu. Z tego względu musi zostać zmagazynowana w wiązaniach chemicznych. Okazuje się, że najlepsze do tego jest adenozynotrifosforan (ATP) — w jego budowie występują dwa wysokoenergetyczne wiązania. ATP wytwarzane jest z ADP i Pi (reszty ortofosforanowej) w wyniku działania syntazy ATP. Rotacja jej odpowiedniego segmentu umożliwia syntezę ATP. Energia niezbędna do syntezy dostarczana jest przez gradient elektrochemiczny. Gdy stężenie protonów w przestrzeni międzybłonowej wzrasta, po przeciwnych stronach błony wewnętrznej wytwarza się silny gradient elektrochemiczny (jest on powodowany parciem protonów do powrotu do macierzy mitochondrialnej). Jedyną mozlwością powrotu jest kompleks białkowy syntazy ATP — energia przechodzących przez niego protonów używana jest do syntezy ATP z ADP oraz anionu fosforanowego (Pi). Każda Komórki produkują ATP tylko na własne potrzeby, ponieważ ATP jest związkiem nietrwałym (nie może być transportowane z komórki do komórki) → ADP + Pi + energia → ATP. UWAGA: Produkcja ciepła — wyciekanie protonów; w pewnych warunkach protony mogą przedostawać się do macierzy mitochondrialnej nie wytwarzając ATP, co powoduje rozproszenie energii potencjalnej gradientu elektrochemicznego protonów w postaci ciepła.

Magazynowanie jonów wapnia — mitochondria mogą przejściowo magazynować wapń; wapń może regulować szereg reakcji i jest istotne dla przewodnictwa sygnałów w komórce.

Regulowanie potencjału błonowego.

Regulacja stanu redoks komórki (potencjał redoks jest w pewnym sensie miarą koncentracji elektronów, które zdolne są do przechodzenia na inne substancje i utleniania ich).

Synteza hemu (niebiałkowa część wielu enzymów).

Synteza sterydów.

Reticulum endoplazmatyczne

Retikulim endoplazmatyczne (siateczka śródplazmatyczna) i aparat Golgiego (patrz dalej) stanowią dwa odrębne obszary wzajemnie połączonego przedziału błoniastego uczestnicząc w biosyntezie białek i lipidów.

Typy

• Szorstkie (granularne, ER-g) — rozbudowywane w komórkach szybko rosnących oraz w komórkach w których zachodzi biosynteza białek; charakteryzujące się obecnością licznych rybosomów, osadzonych na jego zewnętrznej powierzchni (rybosomy produkujące peptydy z sekwencja sygnałowa dla białek błonowych lub wydzielniczych zostają przyczepione do powierzchni siateczki śródplazmatycznej, na której dalsza część peptydu podlega translacji); synteza białek przez ER-g prowadzi bądź do włączenia białek do błony siateczki bądź do zatrzymania w świetle siateczki białek przeznaczonych do wydzielenia → nowo wytworzone białka docieraja do retikulum endoplazmatycznego gładkiego a następnie do aparatu Golgiego.

• Gładkie (agranularne, ER-a) — rozwinięte w komórkach syntezujących niebiałkowe produkty organiczne niezwiązane z rybosomami; to miejsce syntezy lipidów błonowych, przetwarzania białek, oraz detoksykacji czyli usunięcia z organizmu trujących substancji; od błon siateczki śródplazmatycznej gładkiej mogą oddzielać się pęcherzyki, które przekształcają się w wakuole.

Rybosomy

Rybosomy — drobne, elektronowo gęste cząstki; zbudowane z rRNA i białek; to struktury występujące w każdej komórce, odpowiadają za proces biosyntezy białek.

/edu/Plik:50S-subunit_of_the_ribosome_3CC2.png

/edu/Plik:50S-subunit_of_the_ribosome_3CC2.pngAtomowa struktura dużej podjednostki 50S rybosomu. Kolorem niebieskim zaznaczone są białka, pomarańczowym RNA a czerwonym adenina 2486 w centrum aktywnym

Typy

• Rybosomy małe, wolne — występują w komórkach Procaryota oraz w mitochondriach i plastydach Eucaryota; stała sedymentacja (70S); nie są związane z błonami biologicznymi; służą one do syntezy białek nieeksportowanych poza komórkę, takich jak enzymy wewnątrzkomórkowe, białkowe elementy błon komórkowych, białka cytoplazmy czy białka cytoszkieletu.

• Rybosomy duże — występują w cytoplazmie komórek Eucaryota; stała sedymentacji (80S); związane są z błonami biologicznymi (zwykle to błony reticulum endoplazmatycznego w których następuje synteza białek eksportowanych transportowanych przez siateczkę śródplazmatyczną także poza błony komórki — hormony białkowe, kolagen, białka wydzielnicze, enzymy lizosomalne, białka wchodzące w skład błon, nici elastynowe dla tkanki łącznej).