Komórka jest podstawową jednostką elementarną wszystkich istot żywych, dlatego posiada wszystkie właściwości organizmów żywych: wysoce uporządkowaną budowę, pozyskiwanie energii z zewnątrz i wykorzystywanie jej do wykonywania pracy i utrzymywania porządku, przemianę materii, aktywną reakcję na podrażnienia, wzrost, rozwój, rozmnażanie, podwajanie i przekazywanie informacji biologicznej potomkom, regeneracja (odbudowa uszkodzonych struktur), adaptacja do środowiska.
Niemiecki naukowiec T. Schwann w połowie XIX wieku stworzył teorię komórkową, której główne postanowienia wskazywały, że wszystkie tkanki i narządy składają się z komórek; komórki roślinne i zwierzęce są do siebie zasadniczo podobne, wszystkie powstają w ten sam sposób; aktywność organizmów jest sumą aktywności życiowej poszczególnych komórek. Wielki niemiecki uczony R. Virchow wywarł wielki wpływ na dalszy rozwój teorii komórkowej i ogólnie na teorię komórki. Nie tylko zebrał wszystkie liczne rozbieżne fakty, ale także przekonująco wykazał, że komórki są trwałą strukturą i powstają tylko w wyniku reprodukcji.
Teoria komórkowa we współczesnej interpretacji zawiera następujące główne postanowienia: komórka jest uniwersalną jednostką elementarną życia; komórki wszystkich organizmów są zasadniczo podobne pod względem struktury, funkcji i składu chemicznego; komórki rozmnażają się tylko przez podział pierwotnej komórki; organizmy wielokomórkowe to złożone zespoły komórkowe, które tworzą integralne systemy.
Dzięki nowoczesnym metodom badawczym, dwa główne typy komórek: bardziej złożone, wysoce zróżnicowane komórki eukariotyczne (rośliny, zwierzęta i niektóre pierwotniaki, algi, grzyby i porosty) oraz mniej złożone komórki prokariotyczne (niebiesko-zielone algi, promieniowce, bakterie, krętki, mykoplazmy, riketsje, chlamydie).
W przeciwieństwie do komórki prokariotycznej, komórka eukariotyczna ma jądro otoczone podwójną błoną jądrową i dużą liczbą organelli błonowych.
UWAGA!
Komórka jest główną jednostką strukturalną i funkcjonalną żywych organizmów, która przeprowadza wzrost, rozwój, metabolizm i energię, przechowuje, przetwarza i wdraża informację genetyczną. Z punktu widzenia morfologii komórka jest złożonym układem biopolimerów, oddzielonym od środowiska zewnętrznego błoną plazmatyczną (plazmolemmą) i składającym się z jądra i cytoplazmy, w których znajdują się organelle i inkluzje (granulki).
Jakie są komórki?
Komórki różnią się kształtem, budową, składem chemicznym i charakterem metabolizmu.
Wszystkie komórki są homologiczne, tj. mają szereg wspólnych cech konstrukcyjnych, od których zależy wykonywanie podstawowych funkcji. Komórki są nieodłącznie związane z jednością struktury, metabolizmu (metabolizmu) i składu chemicznego.
Jednak różne komórki mają również specyficzne struktury. Wynika to z wykonywania ich specjalnych funkcji.
Struktura komórkowa
Ultramikroskopowa budowa komórki:
1 - cytolemma (błona plazmatyczna); 2 - pęcherzyki pinocytowe; 3 - centrosomowe centrum komórkowe (cytocentrum); 4 - hialoplazma; 5 - retikulum endoplazmatyczne: a - błona retikulum ziarnistego; b - rybosomy; 6 - połączenie przestrzeni okołojądrowej z jamami retikulum endoplazmatycznego; 7 - rdzeń; 8 - pory jądrowe; 9 - nie ziarnista (gładka) retikulum endoplazmatyczne; 10 - jąderko; 11 - wewnętrzny aparat siatkowy (kompleks Golgiego); 12 - wakuole wydzielnicze; 13 - mitochondria; 14 - liposomy; 15 - trzy kolejne etapy fagocytozy; 16 - połączenie błony komórkowej (cytolemma) z błonami retikulum endoplazmatycznego.
Skład chemiczny komórki
Komórka zawiera ponad 100 pierwiastków chemicznych, z czego cztery stanowią około 98% masy, są to organogeny: tlen (65–75%), węgiel (15–18%), wodór (8–10%) i azot (1,5–3,0%). Pozostałe pierwiastki dzielą się na trzy grupy: makroelementy – ich zawartość w organizmie przekracza 0,01%; mikroelementy (0,00001–0,01%) i ultramikroelementy (poniżej 0,00001).
Do makroelementów zalicza się siarkę, fosfor, chlor, potas, sód, magnez, wapń.
Mikroelementy obejmują żelazo, cynk, miedź, jod, fluor, aluminium, miedź, mangan, kobalt itp.
Do ultramikroelementów - selenu, wanadu, krzemu, niklu, litu, srebra iw górę. Mimo bardzo niskiej zawartości mikroelementy i ultramikroelementy odgrywają bardzo ważną rolę. Wpływają głównie na metabolizm. Bez nich normalne funkcjonowanie każdej komórki i organizmu jako całości jest niemożliwe.
Komórka składa się z substancji nieorganicznych i organicznych. Wśród nieorganicznych największą ilość stanowi woda. Względna ilość wody w komórce wynosi od 70 do 80%. Woda jest uniwersalnym rozpuszczalnikiem, w niej zachodzą wszystkie reakcje biochemiczne w komórce. Przy udziale wody przeprowadzana jest regulacja ciepła. Substancje rozpuszczające się w wodzie (sole, zasady, kwasy, białka, węglowodany, alkohole itp.) Nazywamy hydrofilowymi. Substancje hydrofobowe (tłuszcze i tłuszczopodobne) nie rozpuszczają się w wodzie. Pozostałe substancje nieorganiczne (sole, kwasy, zasady, jony dodatnie i ujemne) wynoszą od 1,0 do 1,5%.
W substancjach organicznych dominują białka (10–20%), tłuszcze lub lipidy (1–5%), węglowodany (0,2–2,0%) i kwasy nukleinowe (1–2%). Zawartość substancji niskocząsteczkowych nie przekracza 0,5%.
Cząsteczka białka to polimer, który składa się z dużej liczby powtarzających się jednostek monomerów. Monomery białek aminokwasowych (jest ich 20) połączone są ze sobą wiązaniami peptydowymi, tworząc łańcuch polipeptydowy (pierwotna struktura białka). Skręca się w spiralę, tworząc z kolei drugorzędową strukturę białka. Dzięki pewnej orientacji przestrzennej łańcucha polipeptydowego powstaje trzeciorzędowa struktura białka, która determinuje specyficzność i aktywność biologiczną cząsteczki białka. Kilka struktur trzeciorzędowych łączy się, tworząc strukturę czwartorzędową.
Białka pełnią podstawowe funkcje. Enzymy - biologiczne katalizatory, które setki tysięcy milionów razy zwiększają szybkość reakcji chemicznych w komórce, to białka. Białka, będąc częścią wszystkich struktur komórkowych, pełnią funkcję plastyczną (budowlaną). Ruchy komórek są również przeprowadzane przez białka. Zapewniają transport substancji do komórki, z komórki i do wnętrza komórki. Ważna jest funkcja ochronna białek (przeciwciał). Białka są jednym ze źródeł energii Węglowodany dzielą się na monosacharydy i polisacharydy. Te ostatnie zbudowane są z monosacharydów, które podobnie jak aminokwasy są monomerami. Wśród monosacharydów w komórce najważniejsze są glukoza, fruktoza (zawierająca sześć atomów węgla) i pentoza (pięć atomów węgla). Pentozy są częścią kwasów nukleinowych. Monosacharydy są dobrze rozpuszczalne w wodzie. Polisacharydy są słabo rozpuszczalne w wodzie (glikogen w komórkach zwierzęcych, skrobia i celuloza w komórkach roślinnych. Węglowodany są źródłem energii, węglowodany złożone połączone z białkami (glikoproteiny), tłuszcze (glikolipidy) uczestniczą w tworzeniu powierzchni komórek i interakcjach komórkowych.
Lipidy obejmują tłuszcze i substancje tłuszczopodobne. Cząsteczki tłuszczu zbudowane są z glicerolu i kwasów tłuszczowych. Substancje tłuszczopodobne obejmują cholesterol, niektóre hormony i lecytynę. Lipidy, które są głównym składnikiem błon komórkowych, pełnią więc funkcję budulcową. Lipidy są najważniejszym źródłem energii. Tak więc, jeśli przy całkowitym utlenieniu 1 g białka lub węglowodanów uwalnia się 17,6 kJ energii, to przy całkowitym utlenieniu 1 g tłuszczu - 38,9 kJ. Lipidy przeprowadzają termoregulację, chronią narządy (kapsułki tłuszczowe).
DNA i RNA
Kwasy nukleinowe to polimeryczne cząsteczki utworzone przez monomery nukleotydów. Nukleotyd składa się z zasady purynowej lub pirymidynowej, cukru (pentozy) i reszty kwasu fosforowego. We wszystkich komórkach występują dwa rodzaje kwasów nukleinowych: dezoksyrybonukleinowy (DNA) i rybonukleinowy (RNA), które różnią się składem zasad i cukrów.
Struktura przestrzenna kwasów nukleinowych:
(wg B. Alberts i in., z poprawkami) I - RNA; II - DNA; wstążki - szkielety cukrowo-fosforanowe; A, C, G, T, U - zasady azotowe, sieci między nimi to wiązania wodorowe.
Cząsteczka DNA
Cząsteczka DNA składa się z dwóch łańcuchów polinukleotydowych skręconych jeden wokół drugiego w formie podwójnej helisy. Zasady azotowe obu łańcuchów są połączone wzajemnie uzupełniającymi się wiązaniami wodorowymi. Adenina łączy się tylko z tyminą, a cytozyna z guaniną (A - T, G - C). DNA zawiera informację genetyczną, która określa specyficzność białek syntetyzowanych przez komórkę, czyli sekwencję aminokwasów w łańcuchu polipeptydowym. DNA dziedziczy wszystkie właściwości komórki. DNA znajduje się w jądrze i mitochondriach.
Cząsteczka RNA
Cząsteczka RNA jest utworzona przez jeden łańcuch polinukleotydowy. W komórkach występują trzy rodzaje RNA. Informacja lub informacyjny RNA tRNA (od angielskiego komunikatora - „pośrednik”), który przenosi informacje o sekwencji nukleotydów DNA do rybosomów (patrz poniżej). Przenieś RNA (tRNA), który przenosi aminokwasy do rybosomów. Rybosomalny RNA (rRNA), który bierze udział w tworzeniu rybosomów. RNA znajduje się w jądrze, rybosomach, cytoplazmie, mitochondriach, chloroplastach.
Skład kwasów nukleinowych:
Komórka jest najmniejszą i podstawową jednostką strukturalną żywych organizmów, zdolną do samoodnowy, samoregulacji i samoreprodukcji.
Typowe rozmiary komórek: komórki bakteryjne – od 0,1 do 15 mikronów, komórki innych organizmów – od 1 do 100 mikronów, czasem sięgające 1-10 mm; jaja dużych ptaków - do 10-20 cm, procesy komórek nerwowych - do 1 m.
kształt komórki bardzo zróżnicowane: są kuliste komórki (ziarniaki), łańcuch (paciorkowce), wydłużony (pręciki lub pałeczki), zakrzywiony (wibracje), skręcone (spirilla), wielopłaszczyznowy, z wiciami motorycznymi itp.
Typy komórek: prokariotyczne(niejądrowe) i eukariotyczne (posiadające sformalizowane jądro).
eukariotyczny komórki są dalej podzielone na komórki zwierzęta, rośliny i grzyby.
Strukturalna organizacja komórki eukariotycznej
Prototyp to cała żywa zawartość komórki. Protoplast wszystkich komórek eukariotycznych składa się z cytoplazmy (ze wszystkimi organellami) i jądra.
Cytoplazma- jest to wewnętrzna zawartość komórki, z wyjątkiem jądra, składająca się z hialoplazmy, zanurzonych w niej organelli oraz (w niektórych typach komórek) wtrąceń wewnątrzkomórkowych (rezerwowych składników odżywczych i/lub końcowych produktów przemiany materii).
Hialoplazma- główne osocze, macierz cytoplazmy, główna substancja, która jest środowiskiem wewnętrznym komórki i jest lepkim bezbarwnym roztworem koloidalnym (zawartość wody do 85%) różnych substancji: białek (10%), cukrów, kwasy organiczne i nieorganiczne, aminokwasy, polisacharydy, RNA, lipidy, sole mineralne itp.
■ Hialoplazma jest pożywką dla wewnątrzkomórkowych reakcji wymiany i łącznikiem między organellami komórkowymi; jest zdolny do odwracalnych przejść z zolu do żelu, jego skład decyduje o właściwościach buforowych i osmotycznych komórki. Cytoplazma zawiera cytoszkielet składający się z mikrotubul i włókien białkowych zdolnych do kurczenia się.
■ Cytoszkielet określa kształt komórki i bierze udział w wewnątrzkomórkowym ruchu organelli i poszczególnych substancji. Jądro to największa organella komórki eukariotycznej, zawierająca chromosomy, które przechowują wszystkie informacje dziedziczne (więcej szczegółów poniżej).
Składniki strukturalne komórki eukariotycznej:
■ plazmalema (błona plazmatyczna),
■ ściana komórkowa (tylko w komórkach roślin i grzybów),
■ membrany biologiczne (elementarne),
■ rdzeń,
■ retikulum endoplazmatyczne (retikulum endoplazmatyczne),
■ mitochondria,
■ zespół Golgiego,
■ chloroplasty (tylko w komórkach roślinnych),
■ lizosomy, rozdz
■ rybosomy,
■ centrum komórkowe,
■ wakuole (tylko w komórkach roślin i grzybów),
■ mikrotubule,
■ rzęski, wici.
Schematy strukturalne komórek zwierzęcych i roślinnych podano poniżej:
Błony biologiczne (elementarne). są aktywnymi kompleksami molekularnymi, które oddzielają wewnątrzkomórkowe organelle i komórki. Wszystkie membrany mają podobną budowę.
Budowa i skład membran: grubość 6-10 nm; składają się głównie z białek i fosfolipidów.
■fosfolipidy tworzą podwójną (dwucząsteczkową) warstwę, w której ich cząsteczki są skierowane hydrofilowymi (rozpuszczalnymi w wodzie) końcami na zewnątrz, a hydrofobowymi (nierozpuszczalnymi w wodzie) - do wewnątrz błony.
■ cząsteczki białka zlokalizowane na obu powierzchniach dwuwarstwy lipidowej białka obwodowe), przenikają przez obie warstwy cząsteczek lipidów ( całka białek, z których większość to enzymy) lub tylko jednej z ich warstw (białka półintegralne).
Właściwości membrany: plastyczność, asymetria(skład zewnętrznej i wewnętrznej warstwy zarówno lipidów, jak i białek jest różny), polarność (warstwa zewnętrzna jest naładowana dodatnio, wewnętrzna jest ujemna), zdolność do samozamykania, selektywna przepuszczalność (w tym przypadku substancje hydrofobowe przechodzą przez podwójną warstwę lipidową, a substancje hydrofilowe przechodzą przez pory w białkach integralnych).
Funkcje membrany: bariera (oddziela zawartość organoidu lub komórki od środowiska), strukturalna (zapewnia określony kształt, rozmiar i stabilność organoidu lub komórki), transportowa (zapewnia transport substancji do i z organoidu lub komórki), katalityczna (zapewnia procesy biochemiczne w pobliżu błony), regulacyjny (uczestniczy w regulacji metabolizmu i energii między organoidem lub komórką a środowiskiem zewnętrznym), uczestniczy w przemianie energii i utrzymaniu przezbłonowego potencjału elektrycznego.
Błona plazmatyczna (plasmalemma)
błona plazmatyczna, czyli plazmalemma, to błona biologiczna lub zespół błon biologicznych ściśle przylegających do siebie, pokrywających komórkę od zewnątrz.
Struktura, właściwości i funkcje plazmalemmy są w zasadzie takie same jak elementarnych błon biologicznych.
❖ Cechy budynku:
■ zewnętrzna powierzchnia plazmalemmy zawiera glikokaliks - polisacharydową warstwę cząsteczek glikolipidu i glikoproteiny, które służą jako receptory do „rozpoznawania” niektórych substancji chemicznych; w komórkach zwierzęcych może być pokryty śluzem lub chityną, aw komórkach roślinnych substancjami celulozowymi lub pektynowymi;
■ Plazmalemma zwykle tworzy wyrostki, zagłębienia, fałdy, mikrokosmki itp., które zwiększają powierzchnię komórki.
■ Dodatkowe funkcje: receptor (uczestniczy w „rozpoznawaniu” substancji oraz w odbieraniu sygnałów z otoczenia i przekazywaniu ich do komórki), zapewniający komunikację między komórkami w tkankach organizmu wielokomórkowego, uczestniczący w budowie specjalnych struktur komórkowych (wici, rzęski itp.).
Ściana komórkowa (powłoka)
Ściana komórkowa- Jest to sztywna struktura znajdująca się poza plazmalemmą i reprezentująca zewnętrzną powłokę komórki. Występuje w komórkach prokariotycznych oraz komórkach grzybów i roślin.
❖Skład ściany komórkowej: celuloza w komórkach roślinnych i chityna w komórkach grzybów (składniki strukturalne), białka, pektyny (które biorą udział w tworzeniu płytek mocujących ściany dwóch sąsiednich komórek), lignina (która mocuje włókna celulozy w bardzo mocną ramę), suberyna (osadza się na skorupie od wewnątrz i sprawia, że jest ona praktycznie nieprzepuszczalna dla wody i roztworów) itp. Zewnętrzna powierzchnia ściany komórkowej komórek naskórka roślin zawiera dużą ilość węglanu wapnia i krzemionki (mineralizacja) i jest pokryte substancjami hydrofobowymi, woskami i skórkami (warstwa substancji kutynowej, w którą wnika celuloza i pektyny).
❖ Funkcje ściany komórkowej: pełni funkcję szkieletu zewnętrznego, podtrzymuje turgor komórek, pełni funkcje ochronne i transportowe.
organelle komórkowe
Organelle (lub organelle)- Są to trwałe wysoce wyspecjalizowane struktury wewnątrzkomórkowe, które mają określoną strukturę i pełnią odpowiednie funkcje.
❖ Po uzgodnieniu
organelle dzielą się na:
■ organelle ogólnego przeznaczenia (mitochondria, kompleks Golgiego, retikulum endoplazmatyczne, rybosomy, centriole, lizosomy, plastydy) oraz
■ organelle specjalnego przeznaczenia (miofibryle, wici, rzęski, wakuole).
❖ Dzięki obecności membrany
organelle dzielą się na:
■ dwubłonowe (mitochondria, plastydy, jądro komórkowe),
■ jednobłonowe (retikulum endoplazmatyczne, kompleks Golgiego, lizosomy, wakuole) i
■ bezbłonowe (rybosomy, centrum komórkowe).
Wewnętrzna zawartość organelli błonowych zawsze różni się od otaczającej je hialoplazmy.
mitochondria- dwubłonowe organelle komórek eukariotycznych, które przeprowadzają utlenianie substancji organicznych do produktów końcowych z uwolnieniem energii zmagazynowanej w cząsteczkach ATP.
■ Struktura: formy w kształcie pręta, kuliste i nitkowate, grubość 0,5-1 mikrona, długość 2-7 mikronów; dwumembranowa, zewnętrzna błona jest gładka i ma wysoką przepuszczalność, wewnętrzna błona tworzy fałdy - cristae, na których znajdują się kuliste ciała - ATP-somy. W przestrzeni między membranami gromadzą się jony wodoru 11 biorące udział w oddychaniu tlenem.
■ Zawartość wewnętrzna (matryca): rybosomy, koliste DNA, RNA, aminokwasy, białka, enzymy cyklu Krebsa, enzymy oddychania tkankowego (zlokalizowane na cristae).
■ Funkcje: utlenianie substancji do CO 2 i H 2 O; synteza ATP i specyficznych białek; powstawanie nowych mitochondriów w wyniku rozszczepienia na dwie części.
plastydy(dostępne tylko w komórkach roślinnych i protistach autotroficznych).
■ Rodzaje plastydów: chloroplasty (zielony) leukoplasty (bezbarwny okrągły kształt), chromoplasty (żółty lub pomarańczowy); plastydy mogą zmieniać się z jednego gatunku na inny.
■Struktura chloroplastów: są dwumembranowe, mają zaokrąglony lub owalny kształt, długość 4-12 mikronów, grubość 1-4 mikronów. Zewnętrzna membrana jest gładka, wewnętrzna ma tylakoidy - fałdy, które tworzą zamknięte występy w kształcie dysku, pomiędzy którymi znajduje się zrąb (patrz poniżej). W wyższych roślinach tylakoidy są ułożone w stos (jak kolumna monet) ziarna które są ze sobą połączone lamele (pojedyncze membrany).
■ Skład chloroplastów: w błonach tylakoidów i ziaren chlorofilu i innych barwników; zawartość wewnętrzna (stroma): białka, lipidy, rybosomy, koliste DNA, RNA, enzymy biorące udział w wiązaniu CO2, substancje zapasowe.
■Funkcje plastydów: fotosynteza (chloroplasty zawarte w zielonych organach roślin), synteza określonych białek i gromadzenie rezerwowych składników pokarmowych: skrobi, białek, tłuszczów (leukoplasty), nadawanie barwy tkankom roślinnym w celu przyciągnięcia owadów zapylających oraz dystrybutorów owoców i nasion (chromoplasty).
Retikulum endoplazmatyczne (EPS), Lub endoplazmatyczny reticulum występujące we wszystkich komórkach eukariotycznych.
■Struktura: to system połączonych ze sobą kanalików, kanalików, cystern i wnęk o różnych kształtach i rozmiarach, których ściany są utworzone przez elementarne (pojedyncze) błony biologiczne. Istnieją dwa rodzaje EPS: ziarniste (lub szorstkie), zawierające rybosomy na powierzchni kanałów i ubytków, oraz agranularne (lub gładkie), niezawierające rybosomów.
■Funkcje: podział cytoplazmy komórki na przedziały, które zapobiegają mieszaniu zachodzących w nich procesów chemicznych; szorstki ER gromadzi się, izoluje do dojrzewania i transportu, białka syntetyzowane przez rybosomy na jego powierzchni, syntetyzuje błony komórkowe; gładki EPS syntetyzuje i transportuje lipidy, węglowodany złożone i hormony steroidowe, usuwa substancje toksyczne z komórki.
Zespół Golgiego (lub aparat) - organelle błonowe komórki eukariotycznej, znajdujące się w pobliżu jądra komórkowego, będące układem zbiorników i pęcherzyków, biorące udział w gromadzeniu, przechowywaniu i transporcie substancji, budowie błony komórkowej i tworzeniu lizosomów.
■Struktura: Kompleks jest dictyosomem, stosem ograniczonych błoną płaskich woreczków w kształcie dysku (cysterny), z których pączkują pęcherzyki, oraz systemem błoniastych kanalików łączących kompleks z kanałami i jamami gładkiej ER.
■Funkcje: tworzenie lizosomów, wakuoli, plazmalemmy i ściany komórkowej komórki roślinnej (po jej podziale), wydzielanie szeregu złożonych substancji organicznych (substancje pektynowe, celuloza itp. w roślinach; glikoproteiny, glikolipidy, kolagen, białka mleka , żółć, szereg hormonów itp. u zwierząt); akumulacja i odwodnienie lipidów transportowanych wzdłuż ER (z gładkiej ER), rozdrobnienie i akumulacja białek (z ziarnistego ER i wolnych rybosomów cytoplazmy) i węglowodanów oraz usuwanie substancji z komórki.
Dojrzałe cysterny dictyosomów zasznurowują pęcherzyki (wodniczki Golgiego), wypełniony tajemnicą, którą następnie albo wykorzystuje sama komórka, albo z niej wyjmuje.
❖ Lizosomy- organelle komórkowe, które zapewniają rozkład złożonych cząsteczek substancji organicznych; powstają z pęcherzyków, które oddzielają się od kompleksu Golgiego lub gładkiej ER i są obecne we wszystkich komórkach eukariotycznych.
■ Struktura i skład: lizosomy to małe zaokrąglone pęcherzyki z pojedynczą błoną o średnicy 0,2-2 mikronów; wypełnione enzymami hydrolitycznymi (trawiennymi) (~40) zdolnymi do rozkładania białek (na aminokwasy), lipidów (na glicerol i wyższe kwasy karboksylowe), polisacharydów (na monosacharydy) i kwasów nukleinowych (na nukleotydy).
Łącząc się z pęcherzykami endocytarnymi, lizosomy tworzą wakuolę trawienną (lub lizosom wtórny), w której rozkładane są złożone substancje organiczne; powstałe monomery dostają się do cytoplazmy komórki przez błonę lizosomu wtórnego, podczas gdy substancje niestrawione (nieulegające hydrolizie) pozostają w lizosomie wtórnym, a następnie z reguły są wydalane na zewnątrz komórki.
■ Funkcje: heterofagia- rozszczepianie obcych substancji, które dostały się do komórki na drodze endocytozy, autofagii - niszczenie struktur zbędnych dla komórki; autoliza - samozniszczenie komórki, do którego dochodzi w wyniku uwolnienia zawartości lizosomów podczas śmierci lub odradzania się komórki.
❖ Wakuole- duże pęcherzyki lub ubytki w cytoplazmie, powstające w komórkach roślin, grzybów i wielu innych protisty i ograniczony elementarną membraną - tonoplastem.
■ Wakuole protisty dzieli się na trawienne i kurczliwe (posiadające wiązki elastycznych włókien w błonach i służące do osmotycznej regulacji bilansu wodnego komórki).
■Wakuole komórki roślinne wypełniony sokiem komórkowym - wodnym roztworem różnych substancji organicznych i nieorganicznych. Mogą również zawierać trujące i garbniki oraz końcowe produkty życiowej aktywności komórek.
■ Wakuole komórek roślinnych mogą łączyć się w centralną wakuolę, która zajmuje do 70-90% objętości komórki i może być penetrowana przez pasma cytoplazmy.
Funkcje: gromadzenie i wyodrębnianie substancji rezerwowych oraz substancji przeznaczonych do wydalania; utrzymanie ciśnienia turgoru; zapewnienie wzrostu komórek dzięki rozciąganiu; regulacja gospodarki wodnej komórki.
♦Rybosom- organelle komórkowe obecne we wszystkich komórkach (w ilości kilkudziesięciu tysięcy), zlokalizowane na błonach ziarnistego EPS, w mitochondriach, chloroplastach, cytoplazmie i zewnętrznej błonie jądrowej oraz przeprowadzające biosyntezę białek; Podjednostki rybosomów powstają w jąderku.
■ Struktura i skład: rybosomy - najmniejsze (15-35 nm) niebłonowe granulki o okrągłym i grzybkowym kształcie; mają dwa centra aktywne (aminoacyl i peptydyl); składają się z dwóch nierównych podjednostek - dużej (w postaci półkuli z trzema występami i kanałem), która zawiera trzy cząsteczki RNA i białko oraz małej (zawierającej jedną cząsteczkę RNA i białko); podjednostki są połączone jonem Mg+.
■ Funkcja: synteza białek z aminokwasów.
❖ Centrum komórkowe- organelle większości komórek zwierzęcych, niektórych grzybów, alg, mchów i paproci, zlokalizowane (w interfazie) w centrum komórki w pobliżu jądra i służące jako centrum inicjacji składania mikrotubule .
■ Struktura: Centrum komórki składa się z dwóch centrioli i centrosfery. Każda centriola (ryc. 1.12) ma postać walca o długości 0,3-0,5 µm i średnicy 0,15 µm, którego ściany tworzy dziewięć trójek mikrotubul, a środek wypełniony jest jednorodną substancją. Centriole leżą prostopadle do siebie i są otoczone gęstą warstwą cytoplazmy z promieniście rozbieżnymi mikrotubulami tworzącymi promienistą centroferę. Podczas podziału komórki centriole rozchodzą się w kierunku biegunów.
■ Główne funkcje: tworzenie biegunów podziału komórkowego i włókien achromatycznych wrzeciona podziałowego (lub wrzeciona mitotycznego), co zapewnia równomierne rozmieszczenie materiału genetycznego między komórkami potomnymi; w interfazie kieruje ruchem organelli w cytoplazmie.
Komórki cytoscylacyjne jest systemem mikrofilamenty I mikrotubule , przenikanie do cytoplazmy komórki, związane z zewnętrzną błoną cytoplazmatyczną i błoną jądrową oraz utrzymanie kształtu komórki.
■mikropłomień- cienkie, zdolne do kurczenia się nici o grubości 5-10 nm i składające się z białek ( aktyna, miozyna itd.). Występują w cytoplazmie wszystkich komórek i nibynóżkach komórek ruchliwych.
Funkcje: mikropłomienie zapewniają aktywność motoryczną hialoplazmy, są bezpośrednio zaangażowane w zmianę kształtu komórki podczas rozprzestrzeniania się i ruchu ameboidalnego komórek protistów oraz biorą udział w tworzeniu zwężenia podczas podziału komórek zwierzęcych; jeden z głównych elementów cytoszkieletu komórki.
■ mikrotubule- cienkie wydrążone cylindry (o średnicy 25 nm), składające się z cząsteczek białka tubuliny, ułożonych w spiralne lub proste rzędy w cytoplazmie komórek eukariotycznych.
Funkcje: mikrotubule tworzą włókna wrzeciona, są częścią centrioli, rzęsek, wici, uczestniczą w transporcie wewnątrzkomórkowym; jeden z głównych elementów cytoszkieletu komórki.
Organelle ruchowe — wici i rzęski , są obecne w wielu komórkach, ale są bardziej powszechne w organizmach jednokomórkowych.
■ Rzęsy- liczne cytoplazmatyczne krótkie (o długości 5-20 mikronów) wyrostki na powierzchni plazmalemmy. Występują na powierzchni różnych typów komórek zwierzęcych i niektórych roślinnych.
■ wici- pojedyncze wyrostki cytoplazmatyczne na powierzchni komórek wielu protistów, zoospor i plemników; ~10 razy dłuższe niż rzęski; służyć do transportu.
■ Struktura: składają się z nich rzęski i wici (ryc. 1.14). mikrotubule ułożone w układzie 9 × 2 + 2 (dziewięć podwójnych mikrotubul - dubletów tworzy ścianę, w środku znajdują się dwie pojedyncze mikrotubule). Dublety są w stanie przesuwać się względem siebie, co prowadzi do wygięcia rzęski lub wici. U podstawy wici i rzęsek znajdują się ciała podstawowe, identyczne pod względem budowy z centriolami.
■ Funkcje: rzęski i wici zapewniają ruch samych komórek lub otaczającego je płynu i zawieszonych w nim cząstek.
Inkluzje
Inkluzje- niestałe (tymczasowo istniejące) składniki cytoplazmy komórki, których zawartość zmienia się w zależności od stanu funkcjonalnego komórki. Występują inkluzje troficzne, wydzielnicze i wydalnicze.
■ Inkluzje troficzne- są to rezerwy składników odżywczych (tłuszcz, ziarna skrobi i białka, glikogen).
■ Inkluzje wydzielnicze- Są to produkty przemiany materii gruczołów wydzielania wewnętrznego i zewnętrznego (hormony, enzymy).
■ inkluzje wydalnicze są produktami przemiany materii w komórce, które mają być usunięte z komórki.
jądro i chromosomy
Rdzeń- największa organella jest niezbędnym składnikiem wszystkich komórek eukariotycznych (z wyjątkiem komórek rurek sitowych łyka roślin wyższych i dojrzałych erytrocytów ssaków). Większość komórek ma jedno jądro, ale istnieją komórki dwu- i wielojądrzaste. Istnieją dwa stany jądra: interfazowy i rozszczepialny
Jądro interfazowe zawiera otoczka jądrowa(oddzielenie wewnętrznej zawartości jądra od cytoplazmy), macierz jądrowa (karioplazma), chromatyna i jąderka. Kształt i wielkość jądra zależy od typu organizmu, rodzaju, wieku i stanu funkcjonalnego komórki. Ma wysoką zawartość DNA (15-30%) i RNA (12%).
■ Funkcje jądra: przechowywanie i przekazywanie informacji dziedzicznej w postaci niezmienionej struktury DNA; regulacja (poprzez system syntezy białek) wszystkich procesów życiowych komórki.
❖ otoczka jądrowa(lub kariolemma) składa się z zewnętrznych i wewnętrznych błon biologicznych, między którymi jest przestrzeń okołojądrowa. Na wewnętrznej błonie znajduje się płytka białkowa, która nadaje kształt jądru. Błona zewnętrzna jest połączona z ER i zawiera rybosomy. Błona jest przesiąknięta porami jądrowymi, przez które zachodzi wymiana substancji między jądrem a cytoplazmą. Liczba porów nie jest stała i zależy od wielkości jądra i jego aktywności funkcjonalnej.
■ Funkcje otoczki jądrowej: oddziela jądro od cytoplazmy komórki, reguluje transport substancji z jądra do cytoplazmy (RNA, podjednostki rybosomów) iz cytoplazmy do jądra (białka, tłuszcze, węglowodany, ATP, woda, jony).
❖ Chromosom- najważniejsza organella jądra, zawierająca jedną cząsteczkę DNA w połączeniu z określonymi białkami, histonami i niektórymi innymi substancjami, z których większość znajduje się na powierzchni chromosomu.
W zależności od fazy cyklu życiowego komórki, chromosomy mogą być w środku dwa stany — zdespiralizowane i spiralizowane.
» W stanie despiralizacji chromosomy są w okresie interfaza cyklu komórkowego, tworząc nici niewidoczne w mikroskopie optycznym, które stanowią podstawę chromatyna .
■ Spiralizacja, której towarzyszy skracanie i zagęszczanie (100-500 razy) nici DNA, zachodzi w procesie podział komórek ; podczas gdy chromosomy przybrać zwarty kształt. i stają się widoczne w mikroskopie optycznym.
chromatyna- jeden ze składników materii jądrowej w okresie międzyfazowym, na którym się opiera niezwinięte chromosomy w postaci sieci długich cienkich nici cząsteczek DNA w połączeniu z histonami i innymi substancjami (RNA, polimeraza DNA, lipidy, minerały itp.); dobrze wybarwione barwnikami stosowanymi w praktyce histologicznej.
■ W chromatynie fragmenty cząsteczki DNA owijają się wokół histonów, tworząc nukleosomy (wyglądają jak kulki).
chromatyda- jest to element strukturalny chromosomu, który jest nicią cząsteczki DNA w kompleksie z białkami, histonami i innymi substancjami, wielokrotnie zwijaną jak supercewka i upakowaną w postaci korpusu w kształcie pręcika.
■ Podczas spiralizacji i pakowania poszczególne odcinki DNA dopasowują się do siebie w regularny sposób, tak że na chromatydach tworzą się naprzemienne poprzeczne prążki.
❖ Budowa chromosomu (ryc. 1.16). W stanie spiralnym chromosom jest strukturą w kształcie pręta o wielkości około 0,2–20 µm, składającą się z dwóch chromatyd i podzieloną na dwa ramiona przez pierwotne przewężenie zwane centromerem. Chromosomy mogą mieć wtórne przewężenie, które oddziela region zwany satelitą. Niektóre chromosomy mają region ( organizator jąder ), który koduje strukturę rybosomalnego RNA (rRNA).
Typy chromosomów w zależności od ich kształtu: równe ramiona , różnica (Centromer jest przesunięty od środka chromosomu) w kształcie pręta (centromer znajduje się blisko końca chromosomu).
Po anafazie mitozy i anafazie mejozy II chromosomy składają się z jednego chromitydu, a po replikacji (podwojeniu) DNA na etapie syntezy (S) interfazy składają się z dwóch siostrzanych chromitydów połączonych ze sobą w regionie centromeru. Podczas podziału komórki mikrotubule wrzeciona przyczepiają się do centromeru.
❖ Funkcje chromosomów:
■ zawierać materiał genetyczny
- cząsteczki DNA;
■ przeprowadzić Synteza DNA
(z podwojeniem chromosomów w okresie S cyklu komórkowego) i i-RNA;
■ regulują syntezę białek;
■ kontrolować aktywność komórek.
chromosomy homologiczne- chromosomy należące do tej samej pary, identyczne pod względem kształtu, wielkości, umiejscowienia centromerów, niosące te same geny i warunkujące rozwój tych samych cech. Chromosomy homologiczne mogą różnić się allelami zawartych w nich genów i wymieniać regiony podczas mejozy (crossing over).
autosomy chromosomy w komórkach organizmów dwupiennych, takie same u samców i samic tego samego gatunku (są to wszystkie chromosomy komórki z wyjątkiem chromosomów płci).
chromosomy płciowe(Lub heterochromosomy ) to chromosomy zawierające geny określające płeć żywego organizmu.
zestaw diploidalny(oznaczone 2p) - zestaw chromosomów somatyczny komórki, w których znajduje się każdy chromosom jego sparowany homologiczny chromosom . Organizm otrzymuje jeden z chromosomów zestawu diploidalnego od ojca, drugi od matki.
■ Zestaw diploidalny człowiek składa się z 46 chromosomów (z czego 22 pary chromosomów homologicznych i dwa chromosomy płciowe: kobiety mają dwa chromosomy X, mężczyźni mają po jednym chromosomie X i jednym chromosomie Y).
zbiór haploidalny(oznaczony 1l) - pojedynczy zestaw chromosomów seksualny komórki ( gamety ), w którym chromosomy nie mają par chromosomów homologicznych . Zestaw haploidalny powstaje podczas tworzenia gamet w wyniku mejozy, kiedy tylko jeden z każdej pary chromosomów homologicznych wchodzi do gamety.
Kariotyp- jest to zestaw stałych ilościowych i jakościowych cech morfologicznych charakterystycznych dla chromosomów komórek somatycznych organizmów danego gatunku (ich liczba, wielkość i kształt), za pomocą których można jednoznacznie zidentyfikować diploidalny zestaw chromosomów.
jąderko- zaokrąglone, mocno zwarte, nie ograniczone
korpus membrany o wielkości 1-2 mikronów. Jądro zawiera jedno lub więcej jąder. Jąderko tworzy się wokół jąderkowych organizatorów kilku przyciąganych do siebie chromosomów. Podczas podziału jądrowego jąderka są niszczone i ponownie formowane pod koniec podziału.
■ Skład: białko 70-80%, RNA 10-15%, DNA 2-10%.
■ Funkcje: synteza r-RNA i t-RNA; montaż podjednostek rybosomów.
Karyoplazma (Lub nukleoplazma, karolimfa, sok jądrowy ) to pozbawiona struktury masa, która wypełnia przestrzeń między strukturami jądra, w której zanurzona jest chromatyna, jąderka i różne granulki wewnątrzjądrowe. Zawiera wodę, nukleotydy, aminokwasy, ATP, RNA i białka enzymatyczne.
Funkcje: zapewnia wzajemne połączenia struktur jądrowych; uczestniczy w transporcie substancji z jądra do cytoplazmy iz cytoplazmy do jądra; reguluje syntezę DNA podczas replikacji, syntezę i-RNA podczas transkrypcji.
Charakterystyka porównawcza komórek eukariotycznych
Cechy budowy komórek prokariotycznych i eukariotycznych
Transport substancji
Transport substancji- jest to proces przenoszenia niezbędnych substancji w całym ciele, do komórek, wewnątrz komórki i wewnątrz komórki, a także usuwanie substancji odpadowych z komórki i organizmu.
Wewnątrzkomórkowy transport substancji zapewnia hialoplazma i (w komórkach eukariotycznych) retikulum endoplazmatyczne (ER), kompleks Golgiego i mikrotubule. Transport substancji zostanie opisany w dalszej części tej strony.
Sposoby transportu substancji przez błony biologiczne:
■ transport bierny (osmoza, dyfuzja, dyfuzja bierna),
■ transport aktywny,
■ endocytoza,
■ egzocytoza.
Transport pasywny nie wymaga energii i występuje wzdłuż gradientu stężenie, gęstość lub potencjał elektrochemiczny.
Osmoza- jest to przenikanie wody (lub innego rozpuszczalnika) przez półprzepuszczalną membranę z mniej stężonego roztworu do bardziej stężonego.
Dyfuzja- penetracja Substancje przez membranę wzdłuż gradientu stężenie (z obszaru o wyższym stężeniu substancji do obszaru o niższym stężeniu).
Dyfuzja wody i jonów odbywa się przy udziale integralnych białek błonowych z porami (kanałami), dyfuzja substancji rozpuszczalnych w tłuszczach zachodzi przy udziale fazy lipidowej błony.
Ułatwiona dyfuzja przez błonę odbywa się za pomocą specjalnych białek nośnikowych błony, patrz rysunek.
transport aktywny wymaga wydatku energii uwalnianej podczas rozpadu ATP i służy do transportu substancji (jony, monosacharydy, aminokwasy, nukleotydy) vs gradient ich stężenie lub potencjał elektrochemiczny. Przeprowadzane przez wyspecjalizowane białka nośnikowe permyazy posiadające kanały jonowe i tworzące się pompy jonowe .
Endocytoza- wychwytywanie i otaczanie przez błonę komórkową makrocząsteczek (białek, kwasów nukleinowych itp.) oraz mikroskopijnych stałych cząstek pokarmu ( fagocytoza ) lub kropelki cieczy z rozpuszczonymi w niej substancjami ( pinocytoza ) i zamykanie ich w wakuoli błonowej, która jest wciągana „do wnętrza komórki. Następnie wakuola łączy się z lizosomem, którego enzymy rozkładają cząsteczki uwięzionej substancji na monomery.
Egzocytoza jest procesem odwrotnym do endocytozy. Poprzez egzocytozę komórka usuwa produkty wewnątrzkomórkowe lub niestrawione pozostałości zamknięte w wakuolach lub pęcherzykach.
Biologia komórki w ogólności znana jest każdemu ze szkolnego programu nauczania. Zapraszamy do przypomnienia sobie tego, co kiedyś studiowałeś, a także do odkrycia w tym czegoś nowego. Nazwę „komórka” zaproponował już w 1665 r. Anglik R. Hooke. Jednak dopiero w XIX wieku zaczęto ją systematycznie badać. Naukowców interesowała między innymi rola komórki w organizmie. Mogą być częścią wielu różnych narządów i organizmów (jaja, bakterie, nerwy, erytrocyty) lub być organizmami niezależnymi (pierwotniaki). Pomimo całej ich różnorodności, ich funkcje i struktura mają wiele wspólnego.
Funkcje komórkowe
Wszystkie różnią się formą i często funkcją. Komórki tkanek i narządów jednego organizmu mogą się również dość mocno różnić. Jednak biologia komórki podkreśla funkcje, które są nieodłączne we wszystkich ich odmianach. W tym miejscu zawsze zachodzi synteza białek. Proces ten jest kontrolowany.Komórka, która nie syntetyzuje białek, jest zasadniczo martwa. Żywa komórka to taka, której składniki zmieniają się cały czas. Główne klasy substancji pozostają jednak niezmienione.
Wszystkie procesy w komórce są przeprowadzane przy użyciu energii. Są to odżywianie, oddychanie, rozmnażanie, metabolizm. Dlatego żywa komórka charakteryzuje się tym, że cały czas odbywa się w niej wymiana energii. Każdy z nich ma wspólną najważniejszą właściwość - zdolność do magazynowania energii i jej wydawania. Inne funkcje obejmują podział i drażliwość.
Wszystkie żywe komórki mogą reagować na chemiczne lub fizyczne zmiany w swoim środowisku. Ta właściwość nazywa się pobudliwością lub drażliwością. W komórkach, gdy są pobudzone, zmienia się tempo rozpadu substancji i biosyntezy, temperatura i zużycie tlenu. W tym stanie pełnią one właściwe im funkcje.
Struktura komórkowa
Jego struktura jest dość złożona, chociaż jest uważana za najprostszą formę życia w takiej nauce jak biologia. Komórki znajdują się w substancji międzykomórkowej. Zapewnia im oddychanie, odżywianie i siłę mechaniczną. Jądro i cytoplazma są głównymi składnikami każdej komórki. Każda z nich pokryta jest membraną, której elementem budulcowym jest cząsteczka. Biologia ustaliła, że błona składa się z wielu cząsteczek. Ułożone są w kilku warstwach. Dzięki membranie substancje przenikają selektywnie. W cytoplazmie znajdują się organelle - najmniejsze struktury. Są to retikulum endoplazmatyczne, mitochondria, rybosomy, centrum komórkowe, kompleks Golgiego, lizosomy. Lepiej zrozumiesz, jak wyglądają komórki, studiując rysunki przedstawione w tym artykule.
Membrana
Retikulum endoplazmatyczne
Ten organoid został tak nazwany, ponieważ znajduje się w centralnej części cytoplazmy (z greckiego słowo „endon” tłumaczy się jako „wewnątrz”). EPS to bardzo rozgałęziony system pęcherzyków, kanalików, kanalików o różnych kształtach i rozmiarach. Są oddzielone od błon.
Istnieją dwa rodzaje EPS. Pierwszy to granulowany, który składa się ze zbiorników i kanalików, których powierzchnia jest usiana granulkami (ziarnami). Drugi rodzaj EPS jest agranularny, czyli gładki. Grany to rybosomy. Co ciekawe, ziarnisty EPS obserwuje się głównie w komórkach zarodków zwierzęcych, podczas gdy w postaciach dorosłych jest zwykle ziarnisty. Wiadomo, że rybosomy są miejscem syntezy białek w cytoplazmie. Na tej podstawie można przypuszczać, że EPS ziarnisty występuje głównie w komórkach, w których zachodzi aktywna synteza białek. Uważa się, że sieć ziarnista jest reprezentowana głównie w tych komórkach, w których zachodzi aktywna synteza lipidów, czyli tłuszczów i różnych substancji tłuszczopodobnych.
Oba rodzaje EPS biorą udział nie tylko w syntezie substancji organicznych. Tutaj substancje te gromadzą się i są również transportowane do niezbędnych miejsc. EPS reguluje również wymianę substancji zachodzącą między środowiskiem a komórką.
Rybosomy
mitochondria
Organelle energetyczne obejmują mitochondria (na zdjęciu powyżej) i chloroplasty. Mitochondria są pierwotnymi elektrowniami każdej komórki. To w nich pozyskiwana jest energia ze składników odżywczych. Mitochondria mają zmienny kształt, ale najczęściej są to granulki lub włókna. Ich liczba i wielkość nie są stałe. Zależy to od czynności funkcjonalnej konkretnej komórki.
Jeśli weźmiemy pod uwagę mikrografię elektronową, zobaczymy, że mitochondria mają dwie błony: wewnętrzną i zewnętrzną. Wewnętrzna tworzy wypustki (cristae) pokryte enzymami. Ze względu na obecność cristae zwiększa się całkowita powierzchnia mitochondriów. Jest to ważne, aby aktywność enzymów przebiegała aktywnie.
W mitochondriach naukowcy odkryli specyficzne rybosomy i DNA. Pozwala to tym organelli na samodzielną reprodukcję podczas podziału komórki.
Chloroplasty
Jeśli chodzi o chloroplasty, w kształcie jest to dysk lub kula z podwójną skorupą (wewnętrzną i zewnętrzną). Wewnątrz tego organoidu znajdują się również rybosomy, DNA i grana - specjalne formacje błonowe związane zarówno z błoną wewnętrzną, jak i ze sobą. Chlorofil znajduje się w błonach gran. Dzięki niemu energia światła słonecznego zamieniana jest w energię chemiczną trójfosforanu adenozyny (ATP). W chloroplastach służy do syntezy węglowodanów (powstających z wody i dwutlenku węgla).
Zgadzam się, musisz znać przedstawione powyżej informacje nie tylko po to, aby zdać test z biologii. Komórka jest materiałem budulcowym, z którego składa się nasze ciało. A cała żywa przyroda jest złożonym zestawem komórek. Jak widać, mają wiele elementów. Na pierwszy rzut oka może się wydawać, że badanie budowy komórki nie jest łatwym zadaniem. Jednak jeśli się przyjrzeć, ten temat nie jest taki skomplikowany. Jest to konieczne, aby być dobrze zorientowanym w nauce, takiej jak biologia. Skład komórki jest jednym z jej podstawowych tematów.
Prawie wszystkie żywe organizmy opierają się na najprostszej jednostce - komórce. Zdjęcie tego maleńkiego biosystemu, a także odpowiedzi na najciekawsze pytania znajdziecie w tym artykule. Jaka jest budowa i wielkość komórki? Jakie funkcje pełni w organizmie?
Klatka jest...
Naukowcy nie znają dokładnego czasu pojawienia się pierwszych żywych komórek na naszej planecie. W Australii znaleziono ich szczątki sprzed 3,5 miliarda lat. Nie udało się jednak dokładnie określić ich biogeniczności.
Komórka jest najprostszą jednostką w strukturze prawie wszystkich żywych organizmów. Jedynymi wyjątkami są wirusy i wiroidy, które są niekomórkowymi formami życia.
Komórka jest strukturą, która może istnieć autonomicznie i reprodukować się. Jego wymiary mogą być różne - od 0,1 do 100 mikronów lub więcej. Warto jednak zauważyć, że niezapłodnione jaja pierzaste można również uznać za komórki. Tak więc największą komórkę na Ziemi można uznać za jajo strusia. Średnica może osiągnąć 15 centymetrów.
Nauka, która bada cechy życia i strukturę komórki ciała, nazywa się cytologią (lub biologią komórki).
Odkrycie i eksploracja komórki
Robert Hooke to angielski naukowiec, który jest nam wszystkim znany ze szkolnego kursu fizyki (to on odkrył prawo deformacji ciał sprężystych, które zostało nazwane jego imieniem). Ponadto to on jako pierwszy zobaczył żywe komórki, badając sekcje drzewa korkowego przez swój mikroskop. Przypominały mu plaster miodu, więc nazwał je komórką, co po angielsku oznacza „komórkę”.
Budowa komórkowa roślin została potwierdzona później (pod koniec XVII wieku) przez wielu badaczy. Ale teorię komórkową rozszerzono na organizmy zwierzęce dopiero na początku XIX wieku. Mniej więcej w tym samym czasie naukowcy poważnie zainteresowali się zawartością (strukturą) komórek.
Potężne mikroskopy świetlne umożliwiły szczegółowe zbadanie komórki i jej struktury. Nadal pozostają głównym narzędziem w badaniu tych systemów. A pojawienie się mikroskopów elektronowych w ostatnim stuleciu umożliwiło biologom badanie ultrastruktury komórek. Wśród metod ich badania można również wyróżnić metody biochemiczne, analityczne i preparatywne. Możesz także dowiedzieć się, jak wygląda żywa komórka - zdjęcie podano w artykule.
Budowa chemiczna komórki
Komórka zawiera wiele różnych substancji:
- organogeny;
- makroelementy;
- mikro- i ultramikroelementy;
- woda.
Około 98% składu chemicznego komórki to tzw. organogeny (węgiel, tlen, wodór i azot), kolejne 2% to makroelementy (magnez, żelazo, wapń i inne). Mikro- i ultramikroelementy (cynk, mangan, uran, jod itp.) - nie więcej niż 0,01% całej komórki.
Prokarioty i eukarionty: główne różnice
W oparciu o cechy struktury komórkowej wszystkie żywe organizmy na Ziemi dzielą się na dwa królestwa:
- prokarionty to bardziej prymitywne organizmy, które wyewoluowały;
- eukarionty - organizmy, których jądro komórkowe jest w pełni ukształtowane (organizm ludzki również należy do eukariontów).
Główne różnice między komórkami eukariotycznymi a prokariotycznymi:
- większe rozmiary (10-100 mikronów);
- metoda podziału (mejoza lub mitoza);
- typ rybosomu (rybosomy 80S);
- rodzaj wici (w komórkach organizmów eukariotycznych wici składają się z mikrotubul otoczonych błoną).
struktura komórki eukariotycznej
Struktura komórki eukariotycznej obejmuje następujące organelle:
- rdzeń;
- cytoplazma;
- Aparat Golgiego;
- lizosomy;
- centriole;
- mitochondria;
- rybosomy;
- pęcherzyki.
Jądro jest głównym elementem strukturalnym komórki eukariotycznej. To w nim (w cząsteczkach DNA) przechowywana jest cała informacja genetyczna o danym organizmie.
Cytoplazma to specjalna substancja zawierająca jądro i wszystkie inne organelle. Dzięki specjalnej sieci mikrotubul zapewnia ruch substancji w komórce.
Aparat Golgiego to system płaskich zbiorników, w których białka stale dojrzewają.
Lizosomy to małe ciała z pojedynczą błoną, których główną funkcją jest rozkładanie poszczególnych organelli komórkowych.
Rybosomy to uniwersalne ultramikroskopowe organelle, których celem jest synteza białek.
Mitochondria są swego rodzaju „lekkimi” komórkami, a także głównym źródłem energii.
Podstawowe funkcje komórki
Komórka żywego organizmu jest zaprojektowana do wykonywania kilku ważnych funkcji, które zapewniają żywotną aktywność tego właśnie organizmu.
Najważniejszą funkcją komórki jest metabolizm. Więc to ona rozkłada złożone substancje, zamieniając je w proste, a także syntetyzuje bardziej złożone związki.
Ponadto wszystkie komórki są w stanie reagować na bodźce zewnętrzne (temperatura, światło itp.). Większość z nich posiada również zdolność regeneracji (samoleczenia) poprzez rozszczepienie.
Komórki nerwowe mogą również reagować na bodźce zewnętrzne poprzez tworzenie impulsów bioelektrycznych.
Wszystkie powyższe funkcje komórki zapewniają żywotną aktywność organizmu.
Wniosek
Tak więc komórka jest najmniejszym elementarnym systemem żywym, który jest podstawową jednostką w strukturze każdego organizmu (zwierzęcia, rośliny, bakterii). W swojej strukturze wyróżnia się jądro i cytoplazmę, która zawiera wszystkie organelle (struktury komórkowe). Każdy z nich spełnia swoje określone funkcje.
Rozmiar komórki jest bardzo zróżnicowany - od 0,1 do 100 mikrometrów. Cechy struktury i żywotnej aktywności komórek są badane przez specjalną naukę - cytologię.
Komórki naszego ciała są zróżnicowane pod względem budowy i funkcji. Komórki krwi, kości, nerwów, mięśni i innych tkanek różnią się znacznie zewnętrznie i wewnętrznie. Jednak prawie wszystkie z nich mają wspólne cechy charakterystyczne dla komórek zwierzęcych.
Organizacja błony komórkowej
Błona znajduje się w rdzeniu komórki ludzkiej. Podobnie jak konstruktor tworzy organelle błonowe komórki i błonę jądrową, a także ogranicza całą objętość komórki.
Błona zbudowana jest z podwójnej warstwy lipidów. Z zewnątrz komórki cząsteczki białka układają się mozaikowo na lipidach.
Selektywna przepuszczalność jest główną właściwością membrany. Oznacza to, że niektóre substancje przechodzą przez membranę, a inne nie.
Ryż. 1. Schemat budowy błony cytoplazmatycznej.
Funkcje błony cytoplazmatycznej:
- ochronny;
- regulacja metabolizmu między komórką a środowiskiem;
- zachowanie kształtu komórek.
Cytoplazma
Cytoplazma jest płynnym środowiskiem komórki. W cytoplazmie znajdują się organelle i inkluzje.
TOP 4 artykułykto czyta razem z tym
Funkcje cytoplazmy:
- zbiornik na wodę do reakcji chemicznych;
- łączy wszystkie części komórki i zapewnia interakcję między nimi.
Ryż. 2. Schemat budowy komórki ludzkiej.
Organelle
- Retikulum endoplazmatyczne (ER)
System kanałów penetrujących cytoplazmę. Uczestniczy w metabolizmie białek i lipidów.
- Aparat Golgiego
Umieszczona wokół rdzenia wygląda jak płaskie zbiorniki. Funkcja: przenoszenie, sortowanie i gromadzenie białek, lipidów i polisacharydów, a także tworzenie lizosomów.
- Lizosomy
Wyglądają jak bąbelki. Zawierają enzymy trawienne oraz pełnią funkcje ochronne i trawienne.
- mitochondria
Zsyntetyzuj ATP, substancję będącą źródłem energii.
- Rybosomy
Wykonaj syntezę białek.
- Rdzeń
Główne składniki:
- membrana nuklearna;
- jąderko;
- karioplazma;
- chromosomy.
Błona jądrowa oddziela jądro od cytoplazmy. Sok jądrowy (karioplazma) to płynne środowisko wewnętrzne jądra.
Liczba chromosomów nie wskazuje na poziom organizacji gatunku. Tak więc człowiek ma 46 chromosomów, szympans 48, pies 78, indyk 82, królik 44, a kot 38.
Funkcje jądra:
- zachowanie dziedzicznej informacji o komórce;
- przekazywanie informacji dziedzicznej do komórek potomnych podczas podziału;
- realizacja informacji dziedzicznej poprzez syntezę białek charakterystycznych dla tej komórki.
Organelle specjalnego przeznaczenia
Są to organelle, które nie są charakterystyczne dla wszystkich komórek ludzkich, ale dla komórek poszczególnych tkanek lub grup komórek. Na przykład:
- wici męskich komórek rozrodczych , zapewniając ich ruch;
- miofibryle komórek mięśniowych , zapewniając ich redukcję;
- neurofibryle komórek nerwowych - nici zapewniające transmisję impulsu nerwowego;
- fotoreceptory oczy itp.
Inkluzje
Inkluzje to różne substancje czasowo lub trwale obecne w komórce. Ten:
- inkluzje pigmentowe nadające kolor (np. melanina – brązowy pigment chroniący przed promieniowaniem ultrafioletowym);
- inkluzje troficzne , które są magazynem energii;
- inkluzje wydzielnicze znajduje się w komórkach gruczołów;
- inkluzje wydalnicze , na przykład kropelki potu w komórkach gruczołów potowych.
. Łączna liczba otrzymanych ocen: 317.