1 Komórka: podstawowa jednostka życia Joanna Wieczorek

2 Komórka – podstawowa jednostka funkcjonalna organizmu człowiekaKomórka–stanowi najmniejszą, podstawową, zdolną do życia jednostkę morfologiczną. Określenie ,,komórka” wprowadził Robert Hooke, który w roku zaobserwował budowę korka butelkowego pod prymitywnym mikroskopem, zbudowanym w tym czasie przez Antoniego von Leeuwenhoek. Obraz mikroskopijny przypominał mu komórki plastra pszczelego. Komórka – podstawowa jednostka funkcjonalna organizmu człowieka

3 Teoria komórkowa Niedługo potem Malczero Malpighni ( ) udowodnił komórkową budowę roślin. W 1824 roku Henri Dutrochet wyraził pogląd, że organizmy roślinne i zwierzęce zbudowane są z komórek. Po odkryciu jądra komórkowego przez Roberta Browna (1831) podjęto również badania nad zawartością komórki. Zgromadzone dane i obserwacje posłużyły do stworzenia przez botanika Matthiasa Schleidena i zoologa Theodora Schwanna (1839) teorii komórkowej. Wszystkie organizmy zbudowane są z komórek. Nowe komórki powstają wyłącznie w wyniku podziału komórek już istniejących. W komórkach jest zawarta informacja o ich budowie, funkcjonowaniu i rozwoju. Informacja ta jest też dziedziczona przez komórki potomne. Komórka może stanowić samodzielny organizm, w którym przebiegają wszystkie procesy życiowe. Teorię tę wzbogacił w 1855 roku niemiecki uczony Rudolph Stwierdził, że nowe komórki mogą powstać wyłącznie w wyniku podziału komórek już istniejących. Omnis cellula e cellula łac., wszelka (żyjąca) komórka (pochodzi) od (innej) komórki.

4

5 Schemat komórki zwierzęcej i roślinnej

6

7 Porównanie komórki eukariotycznej i prokariotycznejJądro komórkowe – chromatyna jądrowa (DNA+białka), jąderko, otoczka jądrowa Obszar jądrowy (nukleoid) - kolista dwuniciowa cząsteczka DNA (genofor) Mitochondria, wyspecjalizowane organelle komórkowe odpowiedzialne za proces oddychania komórkowego. We wnętrzu zachodzą dwa kluczowe dla tego procesu: cykl Krebsa i łańcuch oddechowy. Ich rola polega na dostarczaniu komórkom ATP, często nazywane są "siłownią komórki" Nie występuje, mezosomy – uwypuklenia błony komórkowej, w których zachodzi oddychanie komórkowe RETICULUM ENDOPLAZMATYCZNE ta skomplikowana struktura jest niezwykle powszechna u Eukariota Brak Lizosomy powstające w obrębie aparatu Golgiego, procesy trawienia wewnątrzkomórkowego, rozkład nieprawidłowych fragmentów komórki; enzymy trawienne hydrolityczne Aparat GOLGIEGO, obłonione cysterny spłaszczone w części środkowej, a rozdętych na brzegach - DIKTIOSOM, oraz towarzyszących im pęcherzyków Cytoplazma - zasadnicza część protoplastu komórki, zawiera wszystkie organelle komórkowe Cytoplazma zachodzą w niej wszystkie reakcje biochemiczne, miejsce występowania nukleoidu Fotosynteza – w komórkach roślinnych i glonów, zachodzi w chloroplastach Brak plastydów. Fotosynteza zachodzi w komórkach bakterii zielonych i purpurowych, zachodzi na tylakoidach w cytoplazmie

8 Porównanie komórki eukariotycznej i prokariotycznej cd.Przedziałowość dzięki strukturom błon wewnętrznych Brak przedziałowości Rybosomy – w cytoplazmie 80S, małe (70S) w mitochondriach i plastydach Obecne Błona komórkowa Cytoszkielet Brak Wokuole - obecne u grzybów, roślin i niektórych protistów Chromosomy – liniowe DNA połączone z licznymi białkami Koliste DNA, niewielka ilość przyłączonych białek

9 Eukariota Prokariota Komórka zwierzęca Komórka roślinna Komórka bakteryjna

10 Części składowe komórki roślinnej 1. Membrana 2. Cytoplazma 3Części składowe komórki roślinnej 1. Membrana 2. Cytoplazma 3. Rdzeń otoczony przez dwie memebrany 4. Mitochondrium 5. Reticulum 6. Rybosomy 7. Aparat Goldiego 8. Sztywna ściana 9. Chloroplasty 10. Wokuole

11 Części składowe komórki zwierzęcej 1. Błona komórkowa 2. Cytoplazma 3Części składowe komórki zwierzęcej 1. Błona komórkowa 2. Cytoplazma 3. Rdzeń otoczony przez dwie membrany (otoczki jądrowej) 4. Mitochondria otoczona dwiema błonami 5. Retikulum 6. Rybosomy 7. Aparat Goldiego

12 Ciekawostka Sformułowanie teorii komórkowej zapoczątkowało rozwój cytologii ogólnej opartej o badania mikroskopowe, które osiągały coraz wyższy stopień techniczny. Początkowo wyobrażano sobie, że organizm wyższy wielokomórkowy jest czymś w rodzaju zbioru wielu jednokomórkowych organizmów. Dziś jednak wiemy, że sprawa nie jest taka prosta. Organizm bowiem ma szereg właściwości, których nie można przewidzieć na podstawie poszczególnych komórek.

13 Komórka to podstawowy element strukturalny i czynnościowy każdego organizmu, zdolny do spełnienia różnych funkcji życiowych, tj. oddychania, odżywiania, rozmnażania, wzrostu. Wielkość i kształt komórek są bardzo różne. Najmniejsza komórka mierzy 0,2 µ m (bakterie), największa 3 m (włókno konopi).

14 Kształt i wielkość komórek1. Komórki roślinne – mają kształty uzależnione od funkcji, jaką pełnią i od tkanki w skład, której wchodzą. Komórka nie jest tworem płaskim , jest bryłą o 3. wymiarach. W młodej tkance najczęściej spotykane są 14-ściany, rzadziej 6,5,4-ściany. Poza takimi spotykamy często komórki wydłużone w kształcie graniastosłupów o fantastycznych kształtach: półksiężyców, gwiazd, wielokrotnych rozgałęzień. Wielkość komórek waha się od 20 do 200 μm (mikrometrów), a w krańcowych przypadkach spada poniżej 1 μm. Średnia wielkość bakterii 2-5 μm, drożdży 5-6 μm. Komórki silnie wydłużone osiągają niekiedy do 22 cm długości przy 50 μm średnicy (włókna ramii), normalna długość lnu i konopi mm. 2. Komórki zwierzęce - mają różne kształty, ściśle zależne od ich czynności. Wielkość: u pierwotniaków wolnożyjących μm u form pasożytniczych pierwotnie 0,3-15 μm niektóre pierwotne (korzenionóżki) μm u ssaków większość komórek μm wypustki komórek nerwowych osiągają 1 m i więcej Największymi komórkami są komórki jajowe gadów i ptaków tzw. żółtka.

15 Największa różnorodność kształtu

16 Aparaty Golgiego są powszechnym składnikiem komórek eukariotycznychAparaty Golgiego są powszechnym składnikiem komórek eukariotycznych. Ich specyficzną cechą jest to, iż posiadają zdolność do redukcji azotanu (V) srebra (I). Cecha ta umożliwiła ich odkrycie Aparat Golgiego to struktury błoniaste - cysterny, ułożone jedna na drugiej. Struktura ta występuje w pobliżu jądra komórkowego. W aparacie Golgiego następuje synteza  i wydzielanie wielocukrowców, śluzów i innych związków. Jest to także miejsce gdzie zachodzi przebudowa i różnicowanie się błon przeznaczonych do wbudowania w plazmalemmę. Substancje te są przenoszone przez małe pęcherzyki transportujące, odrywające się od centralnie położonych cystern. Aparaty Golgiego spełniają wiele ważnych funkcji: -przede wszystkim wydzielają zagęszczone substancje poza komórkę w procesie egzocytozy, tzn. odwróconej pinocytozy (pęcherzyki wydzielnicze zlewają się z plazmalemmą); -syntetyzują polisacharydy strukturalne - związki chemiczne, które dostarczają później na potrzeby rosnących ścian pierwotnych i wtórnych; w tkankach łącznych oporowych odpowiedzialne są za syntezę mukopolisacharydów (śluzowielocukrowców istoty międzykomórkowej); -sprzęgają węglowodory z proteinami, które są produkowane przez ER szorstkie, w glikoproteidy; uczestniczą w przekazywaniu wielu substancji w obrębie komórki i poza nią.

17 pęcherzyk wydzielniczyAparat Golgiego światło cysterny pęcherzyk wydzielniczy

18 Lizosomy to niewielkie kuliste pęcherzyki otoczone pojedynczą błonąLizosomy to niewielkie kuliste pęcherzyki otoczone pojedynczą błoną. Występują tylko w komórkach zwierzęcych, powstają w ten sam sposób jak pęcherzyki Aparatu Golgiego. Wypełnione są enzymami hydrolitycznymi, które rozkładają różne związki organiczne (białka, lipidy, węglowodany, kwasy nukleinowe). Enzymy te są nieaktywne, co chroni komórkę przed samostrawieniem (ich aktywacja wymaga pobudzenie specjalnych receptorów błonowych). Funkcje lizosomów: • trawienie niepotrzebnych składników komórki (obumarłych lub zużytych np. fragmentów siateczki śródplazmatycznej); • trawienie pokarmu pobranego przez komórkę na drodze fagocytozy lub pinocytozy; • rozkładanie produktów odpadowych, zużytych białek; • samozniszczenie niektórych komórek.

19 Lizosomy

20 Rybosomy Są to specjalne organella służące do produkcji białekRybosomy Są to specjalne organella służące do produkcji białek. Ultrastruktur tych nie oddziela od cytoplazmy żadna błona biologiczna. Z chemicznego punktu widzenia w rybosomach występują dwa zasadnicze składniki: rybosomalny RNA (rRNA) i białka. Każdy kompletny rybosom składa się zawsze z dwóch podjednostek - większej i mniejszej. Organella te występują wolno w cytoplazmie oraz jako struktury związane z błonami ER.

21 duża podjednostka mała podjednostka

22 Jądro komórkowe

23 Jądro komórkowe Organellum dość duże, kształtu kulistego około 6 -7 μm. W większości organizmów Każda komórka zawiera jądro. Jedno bardzo rzadko; kilka (glony, grzyby). Bezjądrowymi komórkami są sinice i bakterie. Umiejscowienie: Centralnie-zawieszone na cienkich cytoplazmatycznych niciach; peryferyjnie –przyciśnięte do ściany przez cenralną wokuolę; Jądro odgranicza od cytoplazmy podwójna błona, która w niektórych miejscach łączy się ze sobą pozostawiając w błonie jądrowej przerwy (bezpośredni kontakt wnętrza jądra z cytoplazmą). Zewnętrzna błona tworzy ponadto odgałęzienia przechodząc bezpośrednio w reticulum. Skład chemiczny jądra komórkowego: 70% białka 10% tłuszczów 10 % DNA (kwas deoksyrybonukleinowy) 10% RNA (kwas rybonukleinowy)

24 Jądro komórkowe cd. Wewnątrz jądra znajduje się nukleoplazma. (Inne nazwy: karioplazma, kariolimfa, sok jądrowy). Chromosomy i jąderko. Nukleoplazma-podobna do cytoplazmy; zawiera enzymy jądrowe. Chromosomy-są to stałe i charakterystyczne dla każdego gatunku pod względem liczby rozmiarów i kształtu składniki jądra komórkowego będące nosicielami cech dziedzicznych. Chromosomy znajdują się w nukleoplazmie w postaci wydłużonych nici zbudowanych z chromatyny. W skład chromatyny wchodzą: DNA i zasadowe biało histonowe. Najważniejsze procesy zachodzące w jądrze: Samopowielanie się czyli replikacja DNA (podwojenie cząstek DNA jest niezbędnym wstępem do podziału chromosomów jądra i całej komórki); Synteza informacyjnego RNA (mRNA) bierze zasadniczy udział w syntezie białka, przekazuje informacje genetyczne zawarte w DNA.

25 Jądro komórkowe cd. Stany jądra komórkowego:Jądro mitotyczne w komórkach dzielących się; Jądro interfazowe w komórkach między podziałami; Jądro metaboliczne w komórkach wyrośniętych kierujące procesami metabolicznymi. Jąderka nie mają błony otaczającej, różnią się jedynie gęstością. Odbywa się w nich intensywna synteza białek.

26 Wokuola i ściana komórkowa

27 Wokuola i ściana komórkowa Wokuola - charakterystyczny składnik komórki roślinnej, oddzielona od cytoplazmy błoną elementarną. Zawiera sok komórkowy, czyli roztwór wodny rozmaitych substancji organicznych i nieorganicznych. W młodych komórkach wokuole są liczne i drobne, w skutek pobierania wody powiększają się i łączą się sobą tak, że później występuje zwykle centralna wokuola. Sok komórkowy może zawierać ciała stałe np. kryształki nierozpuszczalnego w wodzie szczawianu wapnia. Wokuola zawiera ponadto materiały zapasowe, alkaloidy, substancje garbnikowe barwniki, olejki eteryczne.

28 Ściana komórkowa Występuje tylko w komórkach roślinnychŚciana komórkowa Występuje tylko w komórkach roślinnych. Wyróżniamy pierwotną i wtórną ścianę komórkową. Ściana pierwotna - cienka, delikatna, elastyczna, występuje w komórkach młodych . Jest zbudowana z nie celulozowych wielocukrów tworzących matrix oraz z włóknistego szkieletu zbudowanego z celulozy. Przy czym celuloza stanowi 20% suchej masy ściany. Ściana pierwotna jest rozciągliwa a więc wraz ze wzrostem komórki powiększa się jej powierzchnia. Gdy komórka przestaje rosnąć budowa ściany nie ustaje; od strony protoplastu nakładają się na nią nowe warstwy tworząc ścianę wtórną. Ściana wtórna - zbudowana jest z takich samych składników, jak pierwotna lecz zawartość celulozy sięga 60%. Zależnie od substancji, która się odkłada mówimy o różnych modyfikacjach ścian komórkowych.

29 Błony elementarne charakteryzują się selektywną przepuszczalnościąBłony elementarne charakteryzują się selektywną przepuszczalnością. (półprzepuszczalnością). Przepuszczają dobrze wodę, natomiast ich przepuszczalność dla substancji rozpuszczalnych w wodzie zależy od rozmaitych czynników i dla niektórych cząsteczek może być praktycznie = 0. Umożliwia to zatrzymanie pewnych substancji w soku komórkowym oraz pobieranie wody na drodze osmozy.

30 Cytoplazma Można w niej wyróżnić:Retikulum endoplazmatyczne, które zbudowane jest z błon elementarnych. Tworzą one system kanałów i płaskich zbiorników zwanych cysternami, przecinających się w różnych kierunkach cytoplazmę podstawową. Retikulum nie jest tworem stałym, może ulegać przemieszczeniom, rozproszeniu i wytworzeniu na nowo. Jego funkcją jest prawdopodobnie transport wewnątrz komórki a ponadto organizuje ono przestrzennie komórkę i tworzy podziału enzymatyczne, w których mogą się odbywać różne reakcje. Organella komórkowe Cytoplazmę podstawową czyli jednorodną organoleptycznie masa matrix (treść komórki).

31 Cytoplazma

32 zwane też chondriosomami mają kształt podłużny o wymiarach 0,3-5 μmzwane też chondriosomami mają kształt podłużny o wymiarach 0,3-5 μm. Otoczone jest dwiema błonami elementarnymi, z których wewnętrzna tworzy wpuklenia prostopadłe do zewnętrznej. Wnętrze wypełnia bezpostaciowa masa (jednorodna i elektronooptyczne matrix mitochondrialna). Jest skupiskiem enzymów. W mitochondrium odbywa się zasadnicza część oddychania związana z pobieraniem przez komórkę O2 i wytworzeniu dużej ilości energii. Są zwane siłowniami komórki. Mitochondria

33 macierz mitochondrialnagrzebień błona zewnętrzna błona wewnętrzna

34 Podstawowe przenośniki energii i elektronów w komórce

35 ATP, czyli adenozynotrifosforan- to wysokoenergetyczny związek, który jest nukleotydem. Mówi się o nim jako o uniwersalnym przenośniku energii w komórce. W skład ATP Wchodzi cukier - ryboza, zasada azotowa - adenina oraz trzy reszty fosforanowe. ATP zawiera oprócz tego dwa wysokoenergetyczne wiązania, których rozpad prowadzi do uwolnienia dużej ilości energii. W wyniku odczepienia jednej reszty kwasu fosforowego (czyli hydrolizy wiązań) od ATP powstaje ADP (adenozynodifosforan) oraz uwalniana jest energia, następnie gdy odczepimy kolejną resztę kwasu fosforowego powstanie AMP, czyli adenozynomonofosforan i znów uwolni się energia. Proces odwrotny, czyli ADP -> ATP nazywany jest fosforylacją. Synteza ATP odbywa się głównie w mitochondriach w czasie oddychania komórkowego. Ponadto przenośnik ten nie jest magazynowany i musi być stale odnawiany.

36 Rodzaje podziału komórek: mitoza i mejozaMitoza to proces w wyniku, którego komórka (będąca komórka macierzystą) dzieli się na dwie identyczne komórki potomne o takiej samej liczbie chromosomów 2n. Mitoza jest niezbędna do rozwoju i rozmnazania bezpłciowego. Zachodzi w komórkach, budujący ciało umożliw namnażanie komórek dzięki czemu dochodzi do wzrostu regeneracji organizmu. W podziale tym występują 4 fazy, które poprzedza interfaza czyli podwojenie ilości materiału genetycznego. Profaza, podczas której uwidaczniają się chromosomy. Centriole wędrują do dwóch przeciwnych biegunów komórki ciągnąc za sobą niteczki białkowe. Pod koniec profazy zanika błona jądrowa, niteczki białkowe łączą się z chromosomami. Formuje wrzeciono kariokinetyczne. Metafaza, następuje rozpad błony jądrowej, zanik jąderka, chromosomy ustawiają się płaszczyźnie równikowej wrzeciona kariokinetycznego, ulegają uporządkowaniu.

37 Rodzaje podziału komórek: mitoza i mejoza cd.Telofaza, kończy się podział jądra komórkowego, zanika wrzeciono kariokinetyczne, pojawia się błona komórkowa. Powstają dwa potomne jądra komórkowe (o tej samej ilości chromosomów choć z zawartością DNA o połowę mniejszą). Anafaza, połówki chromosomów czyli chromatydy są odciągane od dwóch przeciwległych biegunów komórki dzięki skracaniu włókien wrzeciona podziałowego. Faza podziału

38 Rodzaje podziału komórek: mitoza i mejoza cd.Mejoza to znacznie bardziej złożony sposób podziału jądra komórkowego charakterystyczny dla Eucaryota i dla wszystkich tych organizmów. Jej przebieg jest zasadniczo taki sam. Charakterystyczna dla podziału komórek somatycznych, tzn. komórek budujących ciało danego organizmu. Polega na podziale komórki macierzystej na dwie komórki potomne o identycznej (pod względem jakości i ilości) informacji genetycznej względem komórki macierzystej. 1. interfaza 2. profaza 3. metafaza 4. anafaza 5. telofaza

39 Rodzaje podziału komórek: mitoza i mejoza cd.

40 Rodzaje podziału komórek: mitoza i mejoza cd.

41 Bibliografia: Albert B. , i inBibliografia: Albert B., i in., Podstawy biologii komórki, Wydawnictwo ,,PWN”, Warszawa Kilarski W., Strukturalne podstawy biologii komórki, Wydawnictwo ,,PWN”, Warszawa Lewiński W., Walkiewicz J., Biologia 1. Podręcznik dla klasy pierwszej liceum ogólnokształcącego, Wydawnictwo ,,Operon” Praca zbiorowa pod red. Krzysztofa Skalika, Biologia cz. 1. Podręcznik do liceum ogólnokształcącego. Kształcenie w zakresie rozszerzonym. Wydawnictwo ,,WSIP”, Warszawa Zasoby internetowe https://adapaproject.org/bbk_temp/tiki index.php?page=Leaf%3A+What+are+Ribosomes%3F+What+is+the+function+of+the+Nucleolus%3F https://www.intellego.fr/soutien-scolaire-niveau-lycee/aide-scolaire-svt/schema-comparaison-celllule-animale--cellule-vegetale/37926 Thefamouspeople.com E&sortorder=desc&offset=-10