Cytoplazma i jądro komórkowe
Cytozol i cytoszkielet
Wyjaśnisz, co to jest cytoplazma i cytozol oraz jakie pełnią funkcje.
Opiszesz ruch cytoplazmy.
Opiszesz elementy składowe cytoszkieletu.
Scharakteryzujesz budowę i właściwości mikrotubul, filamentów pośrednich oraz mikrofilamentów.
Wykażesz związek między budową a funkcją pełnioną przez mikrotubule, filamenty pośrednie i mikrofilamenty.
Wnętrze komórki wypełnia cytoplazma, która składa się z cytozolu (cytoplazmy podstawowej) oraz zwieszonych w nim organelli komórkowych (z wyjątkiem jądra komórkowego).
Cytozol składa się z fazy wodnej i białkowej. Faza wodna to głównie woda wzbogacona w małocząsteczkowe substancje organiczne, takie jak aminokwasy i cukry oraz różne związki nieorganiczne. Fazę białkową tworzą różnego typu polipeptydy. Składnikiem cytozolu są także białka włókienkowe, które tworzą cytoszkielet.
Cytoszkielet
Cytoszkielet składa się z trzech rodzajów struktur białkowych: mikrotubul, filamentów pośrednich i mikrofilamentów. Poszczególne elementy cytoszkieletu są ze sobą połączone za pomocą różnego rodzaju białek. Dodatkowo, z poszczególnymi elementami cytoszkieletu połączone są również organelle komórkowe, różne białka znajdujące się w cytozolu oraz pęcherzyki transportujące, np. pochodzące z aparatu Golgiego.
Obejrzyj animację „Cytoszkielet i jego funkcje”. Zwróć uwagę na budowę i funkcje pełnione przez poszczególne elementy cytoszkieletu. Po zapoznaniu się z filmem wykonaj znajdujące się pod nim polecenia.
Film dostępny pod adresem /preview/resource/RNFTAAMGLFANM
Film pod tytułem: Cytoszkielet i jego funkcje.
Wyjaśnij jakie jest znaczenie białek motorycznych oraz miozyny w funkcjach pełnionych przez mikrotubule i mikrofilamenty.
Podaj jaką rolę odgrywają mikrotubule i mikrofilamenty w podziale komórki?
Opisz różnice w budowie elementów wchodzących w skład cytoszkieletu: mikrotubul, filamentów pośrednich i mikrofilamentów.
Wymień po dwie funkcje mikrotubul, filamentów pośrednich i mikrofilamentów.
Mikrotubule zbudowane są z białka zwanego tubuliną. W cytozolu komórki białka globularnebiałka globularne tubuliny tworzą dimerydimery składające się z dwóch podjednostek: alfa‑tubuliny i beta‑tubuliny. Dimery tubuliny łączą się ze sobą, tworząc liniowe struktury zwane protofilamentami. Pojedyncza mikrotubula składa się z 13 protofilamentów ułożonych w cylindryczną strukturę. Każdy protofilament wykazuje polarność strukturalną – oznacza to, że ich końce różnią się właściwościami. Koniec zawierający alfa‑tubulinę określany jest końcem minus (−), natomiast koniec zawierający beta‑tubulinę – końcem plus (+).
Dimery są ułożone w protofilamentach w takiej samej orientacji, dzięki czemu mikrotubula ma zdefiniowaną polarność strukturalną – z wyznaczonymi końcami: plus (+) i minus (−).
Na powierzchni mikrotubul występują dodatkowe białka towarzyszące, które stabilizują strukturę mikrotubul oraz umożliwiają łączenie się ze sobą włókien cytoszkieletu. Część białek towarzyszących ma charakter motorycznymotoryczny, dzięki zdolności do generowania ruchu. Należą do nich: dyneina i kinezyna. Dyneina przemieszcza transportowaną strukturę od końca plus (+) do końca minus (-) mikrotubuli. Natomiast kinezyna działa w kierunku przeciwnym.
Filamenty pośrednie zbudowane są z różnego rodzaju białek: keratyny, laminy, desminy. W cytozolu białka fibrylarnebiałka fibrylarne za pomocą oddziaływań hydrofobowych łączą się i spiralnie skręcają, tworząc dimer. Poszczególne dimery spiralnie łączą się ze sobą, tworząc tetramertetramer. Połączone ze sobą tetramery budują podstawową jednostkę strukturalną – protofilament. Pojedynczy filament pośredni składa się z kilku spiralnie skręconych ze sobą protofilamentów. Filamenty pośrednie są strukturami niepolarnymi. Oznacza to, że oba końce włókna białkowego mają identyczne właściwości. Brak polarności sprawia, że filamenty pośrednie nie oddziałują z białkami motorycznymi, zatem nie uczestniczą w transporcie wewnątrzkomórkowym. Filamenty pośrednie nie występują w komórkach roślin.
Pary monomerów łączą się, tworząc dimer, a dwa dimery zestawione antyrównolegle tworzą tetramer. Tetramery mogą upakować się razem, tworząc protofilament.
Mikrofilamenty zbudowane są z białka zwanego aktyną. W cytozolu komórki globularne cząsteczki G‑aktyny za pomocą oddziaływań hydrofobowych i wiązań niekowalencyjnych łączą się ze sobą, tworząc liniowe struktury zwane protofilamentami. Pojedynczy mikrofilament składa się z dwóch połączonych i spiralnie wokół siebie skręconych protofilamentów. Mikrofilamenty są strukturami polarnymi. Różne polarności strukturalne końców filamentów aktynowych umożliwiają przeprowadzanie transportu wewnątrzkomórkowego, ponieważ polarność nadaje kierunek ruchu cząsteczkom, które są transportowane. W komórce mikrofilamenty rzadko występują pojedynczo – najczęściej łączą się w pęczki i sieci.
Podjednostką każdego mikrofilamentu jest monomer aktynowy. Szczelina, która się w nim znajduje, stanowi miejsce wiązania ATP lub ADP. Każdy mikrofilament jest dwuniciową helisą ze skrętem powtarzającym się co 37 nm. Oddziaływania boczne pomiędzy nićmi zapobiegają ich rozdzieleniu.
Rodzaje ruchów cytoplazmy
Filamenty aktynowe są odpowiedzialne za zmiany stanu cytozolu (który jest roztworem koloidalnym) z zoluzolu w żelżel i odwrotnie. Gdy filamenty aktynowe się sieciują i stabilizują – powstaje żel, a konsystencja cytoplazmy staje się bardziej gęsta. Przeciwnie, gdy filamenty aktywnowe się rozpadają lub rozluźniają – powstaje zol, a cytoplazma ulega upłynnieniu. Zmiany między żelem a zolem pozwalają cytoplazmie się przemieszczać. Ruchy cytoplazmy są szczególnie dobrze widoczne w komórkach roślinnych.
Ruch cytoplazmy umożliwia transport substancji pomiędzy organellami oraz między organellami a środowiskiem zewnętrznym komórki. Ponadto odpowiada za przemieszczanie się organelli komórkowych (np. chloroplastów w komórkach roślinnych) oraz pęcherzyków transportujących.
W zależności od kierunku przepływu cytoplazmy wyróżnia się jej ruch rotacyjny, cyrkulacyjny, fontannowy i pulsacyjny:
Ruch rotacyjny odbywa się w jednym kierunku. Cytoplazma przemieszcza się wokół centralnej wakuoli.
Film dostępny pod adresem /preview/resource/RXOXZOL9T7T5C
Film przedstawiający rotacyjny ruch cytoplazmy komórki roślinnej.
Podsumowanie
Wnętrze każdej żywej komórki wypełnia cytoplazma składająca się z organelli komórkowych (z wyjątkiem jądra komórkowego) i cytozolu.
Cytozol (cytoplazma podstawowa) jest płynną częścią cytoplazmy, wodnym koloidem zawierającym mieszaninę związków organicznych i nieorganicznych.
W cytoplazmie komórek eukariotycznych występuje cytoszkielet, w skład którego wchodzą mikrotubule, filamenty pośrednie i mikrofilamenty.
Mikrotubule mają postać długich rurek zbudowanych z białka - tubuliny. Uczestniczą w transporcie substancji wewnątrz komórki, przemieszczaniu się organelli komórkowych oraz w podziale komórki i ruchach całych komórek (jako składnik wici i rzęsek).
Filamenty pośrednie mają postać włókien zbudowanych z różnych rodzajów białek. Są zazwyczaj sztywne i wytrzymałe, nadając komórkom odpowiedni kształt i odporność na urazy; wchodzą w skład niektórych połączeń międzykomórkowych w tkankach zwierzęcych.
Mikrofilamenty są cienkimi włóknami zbudowanymi z białka - aktyny. Biorą udział w transporcie wewnątrzkomórkowym i ruchach organelli komórkowych oraz w podziale komórki i ruchach całych komórek, który zachodzi przez zmianę kształtu. U zwierząt uczestniczą w skurczu mięśni.
Ćwiczenia utrwalające
Wróć do polecenia na stronie „Na dobry początek” i dopisz brakujące definicje. Pamiętaj, żeby nie kopiować słownika, ale wyjaśnić każde słowo kluczowe w miarę możliwości swoimi słowami.