Wróć do informacji o e-podręczniku Wydrukuj Pobierz materiał do PDF Pobierz materiał do EPUB Pobierz materiał do MOBI Zaloguj się, aby dodać do ulubionych Zaloguj się, aby skopiować i edytować materiał Zaloguj się, aby udostępnić materiał Zaloguj się, aby dodać całą stronę do teczki
bg‑cyan

Vademecum biologii komórki

Ze względu na sposób organizacji materiału genetycznego komórki dzieli się na dwa typy: prokariotyczne (bezjądrowe) i eukariotyczne (jądrowe).

Komórki prokariotycznekomórka prokariotycznaKomórki prokariotyczne – komórki bakterii i archeowców – nie mają uorganizowanego jądra komórkowego. Materiał genetyczny w postaci jednej kolistej cząsteczki DNA, zwanej genoforemgenoforgenoforem, leży bezpośrednio w cytozolu komórki. W komórkach prokariotycznych, poza główną informacją genetyczną, występują dodatkowo krótkie, koliste cząsteczki DNA, zwane plazmidamiplazmidplazmidami. Struktury te zawierają np. geny oporności na antybiotyki.

Więcej informacji na temat budowy bakterii znajdziesz w materiale pt. Formy morfologiczne i budowa komórek bakteryjnychPGGNTA9POFormy morfologiczne i budowa komórek bakteryjnych.

1
RZ3UMzXIk4Gh51
Komórka bakteryjna
Źródło: Englishsquare.pl Sp. z o.o. Przedmiotowy model 3D został opracowany przez Englishsquare.pl Sp. z o.o. na podstawie materiału źródłowego zakupionego w ramach serwisu www.turbosquid.com. Jakiekolwiek dalsze użycie tego modelu 3D podlega wszelkim ograniczeniom opisanym w licencji opublikowanej na przywołanej stronie internetowej, tylko do użytku edukacyjnego na zpe.gov.pl., licencja: CC BY-SA 3.0.

Na ilustracji znajduje się przestrzenny model budowy komórki bakteryjnej. Ma ona walcowaty, wydłużony kształt i ukazany jest jej przekrój. 1. Pila. Pile są nieco grubszymi od fimbrii białkowymi rurkami. Uczestniczą w procesie koniugacji – wymianie materiału genetycznego pomiędzy komórkami bakterii. Występują na zewnętrznej powierzchni komórki. 2. Rzęska. Rzęska umożliwia komórkom bakteryjnym ruch. Budową przypomina pustą w środku rurkę, której ściana stworzona jest z flagelliny. Rzęska wychodzi z wnętrza komórki, na jednym z jej końców. 3. Fimbrie. Są białkowymi wyrostkami cytoplazmatycznymi, za pomocą których bakteria przyczepia się do podłoża, np. do komórki roślinnej, zwierzęcej lub innej powierzchni. Występują na zewnętrznej powierzchni komórki. 4. Materiał zapasowy. Bakterie magazynują substancje takie jak: glikogen, polifosforan, siarka lub polihydroksyalkaniany w formie ziaren, z których mogą być uwalniane w razie potrzeby. Ziarna te znajdują się we wnętrzu komórki. 5. Rybosom. We wnętrzu komórki bakteryjnej występują rybosomy typu 70S, takie same jak w chloroplastach i mitochondriach. Biorą one udział w syntezie białek. 6. Cytozol. Płynna substancja wypełniająca wnętrze komórki. Cytozol komórek bakteryjnych nie jest podzielona na sektory ze względu na brak błoniastych organelli, m.in. siateczki śródplazmatycznej. 7. Błona komórkowa. Struktura oddzielająca środowisko wewnętrzne komórki bakterii od świata zewnętrznego. 8. Ściana komórkowa znajdująca się na zewnętrznej powierzchni komórki. Ściana komórkowa bakterii utworzona jest z mureiny. Jej zadaniem jest utrzymywanie kształtu komórki oraz ochrona przed czynnikami środowiska zewnętrznego. 9. Błona zewnętrzna. Występuje u bakterii Gram‑ujemnych. Znajdują się w niej fosfolipidy, białka i lipopolisacharydy. Oddziela wnętrze komórki od świata zewnętrznego. 10. Otoczka śluzowa. Ściana komórkowa niektórych bakterii pokryta jest otoczką o konsystencji śluzu. Pełni ona funkcję ochronną zarówno przed wysychaniem, jak i szkodliwymi czynnikami zewnętrznymi. 11. Plazmid. Plazmid to kolista lub liniowa cząsteczka DNA. Występuje u prokariontów oraz u drożdży. Nie warunkuje cech umożliwiających przeżycie, jednak niesie pożyteczne cechy, np. oporność na antybiotyki, czynnik płciowy (czynnik F) czy możliwość syntezy toksyn. Występuje w cytoplazmie komórki. 12. Nukleoid. To podwójna helisa DNA tworząca strukturę kolistą. W nukleoidzie znajduje się informacja genetyczna bakterii. Inaczej niż w komórkach eukariotycznych, DNA bakterii nie jest upakowane na białkach histonowych. Znajduje się we wnętrzu komórki.

Komórki eukariotycznekomórka eukariotycznaKomórki eukariotyczne – protistów, grzybów, roślin i zwierząt – mają uorganizowane jądro komórkowe. Materiał genetyczny, w postaci liniowych cząsteczek DNA, jest wyraźnie oddzielony od cytozolu komórki przez otoczkę jądrową. Jedynie nieliczne komórki eukariotyczne, np. komórki drożdży, zawierają plazmidy położone bezpośrednio w cytoplazmie.

Więcej informacji na temat jądra komórkowego znajdziesz w e‑materiale pt. Budowa i funkcje jądra komórkowegoPJNnCCkgkBudowa i funkcje jądra komórkowego.

Więcej informacji na temat budowy komórek znajdziesz w materiale pt. Porównanie budowy komórki prokariotycznej i eukariotycznejD2x1DR03NPorównanie budowy komórki prokariotycznej i eukariotycznej.

1

Żywe komórki oddziela od środowiska zewnętrznego błona komórkowa, która uczestniczy w selektywnym transporcie substancji pomiędzy wnętrzem komórki a jej otoczeniem. Komórki bakterii, większości protistów, roślin i grzybów dodatkowo otacza ściana komórkowa, która nadaje im kształt i chroni je przed negatywnym wpływem warunków środowiska. Ściana komórkowa bakterii zbudowana jest z mureinymureinamureiny, protistów i roślin – z celulozycelulozacelulozy, a grzybów – z chitynychitynachityny.

Na powierzchni komórek prokariotycznych mogą się znajdować różnego rodzaju struktury: rzęski służące do poruszania się, fimbrie umożliwiające przyleganie komórki do różnych powierzchni, pile płciowe zapewniające możliwość łączenia się dwóch komórek w procesie koniugacji oraz otoczka śluzowa chroniąca przed wyschnięciem i odpowiedzią układu odpornościowego w czasie infekcji. Na powierzchni komórek eukariotycznych również mogą występować struktury służące do poruszania się – wici lub rzęski.

Więcej informacji na ten temat znajdziesz w materiale pt. Porównanie budowy i działania rzęski oraz wici prokariotycznej i eukariotycznejP12szM4GFPorównanie budowy i działania rzęski oraz wici prokariotycznej i eukariotycznej.

RJTsh2XHbRsdW
Rzęska u bakterii Helicobacter pylori. Zdjęcie spod transmisyjnego mikroskopu elektronowego (TEM), powiększenie 5 000×.
Źródło: Yutaka Tsutsumi, Wikimedia Commons, domena publiczna.

Wnętrze komórek prokariotycznych wypełnia cytozolcytozolcytozol, będący koloidalnym roztworem różnych substancji: soli mineralnych, białek, enzymów, substancji odżywczych i metabolitów, z których część rozpuszcza się w wodzie. W cytozolu unoszą się: genofor, plazmidy, rybosomy (70S), substancje zapasowe, a w niektórych także tylakoidy.

Komórki potrzebują energii, aby realizować funkcje życiowe. Źródłem energii są substancje pokarmowe. Komórki zdolne do samodzielnej produkcji substancji pokarmowych to tzw. komórki autotroficzneautotrofizmautotroficzne, przeprowadzające proces fotosyntezy lub chemosyntezy. W komórkach prokariotycznych fotosynteza zachodzi w tylakoidach, a u niektórych prokariontów – w błonie komórkowej. Natomiast w komórkach eukariotycznych fotosynteza zachodzi w chloroplastach. Komórki pobierające substancje pokarmowe ze środowiska zewnętrznego to tzw. komórki heterotroficzneheterotrofizmheterotroficzne.

Więcej informacji na temat chloroplastów znajdziesz w materiale pt. Chloroplasty - organella fotosyntetycznePQm47jqg0Chloroplasty - organella fotosyntetyczne.

RxRpW9nIL50Pd
Chloroplast. Zdjęcie spod transmisyjnego mikroskopu elektronowego (TEM), powiększenie 50 000×.
Źródło: Bela Hausmann, Wikimedia Commons, licencja: CC BY 2.0.

Niezależnie od sposobu pozyskiwania pokarmu wszystkie komórki prowadzą rozkład substancji odżywczych, w czasie którego dochodzi do uwolnienia energii i syntezy ATP. Rozkład substancji pokarmowych zachodzi podczas oddychania wewnątrzkomórkowegooddychanie wewnątrzkomórkoweoddychania wewnątrzkomórkowego. W komórkach prokariotycznych proces ten zachodzi w cytozolu i we wpukleniach błony komórkowej, natomiast w komórkach eukariotycznych w cytozolu i mitochondriach.

Więcej informacji na temat mitochondriów znajdziesz w materiale pt. Mitochondria - centra energetyczne komórkiPJd0HpKe6Mitochondria - centra energetyczne komórki.

RoOo2n06gee0e
Mitochondria. Zdjęcie spod transmisyjnego mikroskopu elektronowego (TEM), powiększenie 50 000×.
Źródło: Louisa Howard, Wikimedia Commons, domena publiczna.

W komórkach eukariotycznych występuje system błon wewnątrzkomórkowych, składający się z różnych organelli wspólnie tworzących funkcjonalną całość. Do systemu błon wewnątrzkomórkowych zalicza się: wakuole, siateczkę śródplazmatyczną szorstką i gładką, aparat Golgiego, lizosomy, peroksysomy i glioksysomy. Błony siateczki śródplazmatycznej szorstkiej zawierają rybosomy (80S), na których odbywa się synteza: białek przeznaczonych do wydzielenia poza obręb komórki, białek budujących błonę komórkową oraz lizosomalnych białek enzymatycznych. Siateczka śródplazmatyczna gładka odpowiada za syntezę lipidów i związków lipidopochodnych oraz detoksykację komórki. Rolą aparatu Golgiego jest modyfikacja białek i tłuszczów oraz synteza cukrów budujących ścianę komórkową. Lizosomy, dzięki obecności enzymów hydrolitycznych, są zdolne do trawienia wewnątrzkomórkowego i rozkładu starych, zużytych organelli komórkowych. Peroksysomy zawierają enzym katalazę, rozkładający szkodliwy dla komórek nadtlenek wodoru (HIndeks dolny 2OIndeks dolny 2) do wody i tlenu. Glioksysomy zawierają enzymy szlaków metabolicznych, w czasie których następuje przekształcenie lipidów zapasowych do węglowodanów wykorzystywanych w oddychaniu wewnątrzkomórkowym.

Więcej informacji na temat błon wewnętrznych znajdziesz w materiale pt. System błon wewnętrznych i kompartmentacja komórki eukariotycznejPpSFEfQMQSystem błon wewnętrznych i kompartmentacja komórki eukariotycznej.

Komórki eukariotyczne zawierają również wakuole. W młodych komórkach roślinnych występuje wiele małych wakuol, które w trakcie wzrostu komórki zlewają się i tworzą jedną, dużą, centralnie położoną wakuolę, magazynująca wodę, sole mineralne, związki organiczne i metabolity. Duża zawartość wody sprawia, że organella ta reguluje gospodarkę wodną i utrzymuje odpowiedni stan uwodnienia komórki. W komórkach protistów drobne wodniczki odpowiadają za usuwanie nadmiaru wody z komórki (wodniczki tętniące) i za trawienie wewnątrzkomórkowe (wodniczki pokarmowe). W komórkach grzybów liczne drobne wakuole przeprowadzają trawienie wewnątrzkomórkowe.

R4RLQ6DAuSZYE
Wodniczki w komórce pantofelka (Paramecium). Mikroskop kontrastowo‑fazowy, powiększenie 400×.
Źródło: Josh Grosse, Wikimedia Commons, licencja: CC BY-SA 3.0.
bg‑cyan

Różnicowanie komórek

Komórki eukariotyczne ulegają różnicowaniu, w której z niewyspecjalizowanych komórek macierzystychkomórki macierzystekomórek macierzystych u zwierząt i komórek merystematycznychkomórki merystematycznekomórek merystematycznych u roślin powstają komórki bardziej wyspecjalizowane. Różnicowanie związane jest z pojawianiem się w komórkach zmian strukturalnych i funkcjonalnych, w wyniku których następuje ich przystosowanie do pełnienia określonej funkcji.

RUPTkHswEvWN51
Ilustracja przedstawia zdolność komórki macierzystej do przekształcania się w inne typy komórek organizmu. W centralnej części schematu znajduje się komórka macierzysta. Ma kulisty kształt. Wewnątrz znajduje się okrągłe jądro komórkowe. Od komórki macierzystej promieniście narysowano strzałki wskazujące poszczególne komórki, w jakie może zmienić się komórka macierzysta. Numerem drugim zaznaczono komórki mięśniowe zawierające położone obwodowo jądra. Zbudowane są z miofilamentów grubych (miozyny) tworzących ciemniejsze fragmenty i cienkich (aktyny) tworzących jaśniejsze fragmenty. Daje to charakterystyczny efekt prążkowania. Numerem trzecim na schemacie zaznaczono komórkę tłuszczową. Komórka ma owalny kształt. W jej wnętrzu znajduje się duża kropla tłuszczu. Jądro komórkowe oraz mitochondria zlokalizowane są peryferyjnie. Kolejna strzałka wskazuje na komórkę tkanki kostnej z centralnie ułożonym jądrem komórkowym, która posiada liczne wypustki. Numerem piątym na schemacie oznaczono komórki krwi. Mają one kształt dwuwklęsłych dysków. Nie posiadają jądra komórkowego. Numerem szóstym oznaczono komórkę nerwową, która składa się z ciała komórki oraz wypustek: dendrytów i aksonu. Kolejna ze strzałek wskazuje na komórki nabłonka mające kształt sześcienny z umiejscowionym centralnie jądrem komórkowym. Komórki ściśle przylegają do siebie. Tworzą zwartą strukturę i ułożone są na warstwie błony podstawnej. Kolejną strzałką oznaczono komórkę układu odpornościowego z centralnie umiejscowionym jądrem komórkowym. Ma nieregularną formę. Zawiera liczne organelle komórkowe, zaznaczone na schemacie jako punkty otaczające jądro komórkowe. Kolejnym numerem na schemacie oznaczono komórki płciowe: plemnik i komórkę jajową. Plemnik składa się z owalnej główki, szyjki i witki. Komórka jajowa jest okrągła. Otoczona jest przez wieniec promienisty i osłonkę przejrzystą.
Różnicowanie komórki macierzystej w różne rodzaje komórek zwierzęcych.
Źródło: Haileyfournier (zmodyfikowano), WikimediaCommons, licencja: CC BY-SA 4.0.

Różnicowanie zachodzi w czasie rozwoju organizmu wielokomórkowego, w wyniku czego powstaje układ komórek, tkanek i narządów tworzących jedną funkcjonalną całość. W organizmie wielokomórkowym prawie każdy rodzaj zróżnicowanej komórki ma taką samą informację genetyczną, a istniejące pomiędzy komórkami różnice wynikają jedynie z wybiórczej ekspresji genówekspresja genuekspresji genów. Wyjątkiem są komórki wyspecjalizowane, które w procesie różnicowania utraciły jądro komórkowe i większość pozostałych organelli (w przypadku niektórych komórek zwierzęcych) lub też utraciły cały protoplastprotoplastprotoplast (w przypadku niektórych komórek roślinnych).

Więcej informacji na temat różnorodności komórek znajdziesz w materiale pt. Różnorodność budowy komórek eukariotycznychPRjcuOWB6Różnorodność budowy komórek eukariotycznych.

bg‑cyan

Wybrane przykłady różnicowania komórek zwierzęcych

RJsTuXkla78WY1
Wymyśl pytanie na kartkówkę związane z tematem materiału.
bg‑cyan

Wybrane przykłady różnicowania komórek roślinnych

R1REMfqHNbO5O1
Wybierz jedno nowe słowo poznane podczas dzisiejszej lekcji i ułóż z nim zdanie.

Słownik

autotrofizm
autotrofizm

inaczej samożywność; zdolność organizmu do syntezy złożonych związków organicznych z prostych związków nieorganicznych przy udziale energii świetlnej (fotosynteza) lub energii chemicznej (chemosynteza)

celuloza
celuloza

łac. cellula – komórka; materiał budulcowy tkanek roślinnych; nierozgałęziony, liniowy biopolimer zbudowany z monomerów D‑glukozy połączonych ze sobą wiązaniami beta‑1,4‑glikozydowymi; celuloza jest bezbarwna, bezsmakowa i nierozpuszczalna w wodzie

chityna
chityna

związek organiczny; polisacharyd zbudowany z cząsteczek glukozaminy połączonych ze sobą wiązaniami beta‑1,4‑glikozydowymi; ma postać liniowych, nierozgałęzionych łańcuchów; związek budulcowy, występujący w ścianach komórkowych grzybów oraz pancerzu i oskórku stawonogów

cytozol
cytozol

część cytoplazmy; roztwór koloidalny wypełniający wnętrze komórki

ekspresja genu
ekspresja genu

proces odczytywania informacji genetycznej zawartej w genie, prowadzący do powstania produktów w postaci białek lub różnych rodzajów RNA

genofor
genofor

inaczej chromosom bakteryjny; jedna, koliście zamknięta, dwuniciowa cząsteczka DNA, zawierająca geny niezbędne do prawidłowego funkcjonowania bakterii; leży bezpośrednio w cytozolu komórki

heterotrofizm
heterotrofizm

inaczej cudzożywność, organizm odżywia się związkami organicznymi pobranymi z zewnątrz

komórka eukariotyczna
komórka eukariotyczna

typ komórki, której informacja genetyczna jest oddzielona od reszty cytozolu za pomocą otoczki jądrowej; wewnątrz komórki obecny jest system błon wewnątrzkomórkowych (siateczka śródplazmatyczna szorstka i gładka, aparaty Golgiego, lizosomy, peroksysomy i glioksysomy), organelle półautonomiczne (mitochondria, chloroplasty) i cytoszkielet

komórka prokariotyczna
komórka prokariotyczna

typ komórki, której informacja genetyczna leży bezpośrednio na terenie cytozolu i nie jest od niej oddzielona; komórki tego typu nie mają systemu błon wewnątrzkomórkowych i cytoszkieletu

komórki macierzyste
komórki macierzyste

występują u zwierząt; mają zdolność do nieograniczonej liczby podziałów komórkowych, w wyniku których powstają komórki ulegające różnicowaniu w inny dowolny rodzaj komórki

komórki merystematyczne
komórki merystematyczne

występują u roślin; mają zdolność do podziałów komórkowych, w wyniku których powstają kolejne komórki merystematyczne i komórki różnicujące się w komórki tkanek stałych

mureina
mureina

związek organiczny; polisacharyd zbudowany z wielu powtarzających się disacharydów połączonych z peptydem; związek budulcowy występujący w ścianach komórkowych komórek bakterii

oddychanie wewnątrzkomórkowe
oddychanie wewnątrzkomórkowe

inaczej oddychanie komórkowe lub utlenianie biologiczne; wieloetapowy proces rozkładu substratu oddechowego, prowadzący do wydzielenia energii wykorzystywanej do syntezy ATP; zachodzi w warunkach tlenowych (oddychanie tlenowe) lub w warunkach beztlenowych (oddychanie beztlenowe i fermentacja)

plazmid
plazmid

krótka, kolista cząsteczka DNA znajdująca się na terenie cytozolu komórek bakterii oprócz głównej informacji genetycznej w postaci genoforu; struktura zawierająca geny warunkujące dodatkowe możliwości metaboliczne, np. oporność na antybiotyki

protoplast
protoplast

żywa, aktywna metabolicznie część komórki bez ściany komórkowej; składa się z cytozolu, cytoszkieletu i organelli komórkowych