Przeczytaj
Vademecum biologii komórki
Ze względu na sposób organizacji materiału genetycznego komórki dzieli się na dwa typy: prokariotyczne (bezjądrowe) i eukariotyczne (jądrowe).
Komórki prokariotyczneKomórki prokariotyczne – komórki bakterii i archeowców – nie mają uorganizowanego jądra komórkowego. Materiał genetyczny w postaci jednej kolistej cząsteczki DNA, zwanej genoforemgenoforem, leży bezpośrednio w cytozolu komórki. W komórkach prokariotycznych, poza główną informacją genetyczną, występują dodatkowo krótkie, koliste cząsteczki DNA, zwane plazmidamiplazmidami. Struktury te zawierają np. geny oporności na antybiotyki.
Więcej informacji na temat budowy bakterii znajdziesz w materiale pt. Formy morfologiczne i budowa komórek bakteryjnychFormy morfologiczne i budowa komórek bakteryjnych.
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 eukariotyczneKomórki 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 komórkowegoBudowa i funkcje jądra komórkowego.
Więcej informacji na temat budowy komórek znajdziesz w materiale pt. Porównanie budowy komórki prokariotycznej i eukariotycznejPorównanie budowy komórki prokariotycznej i eukariotycznej.
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 mureinymureiny, protistów i roślin – z celulozycelulozy, a grzybów – z chitynychityny.
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 eukariotycznejPorównanie budowy i działania rzęski oraz wici prokariotycznej i eukariotycznej.
Wnętrze komórek prokariotycznych wypełnia cytozolcytozol, 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 autotroficzneautotroficzne, 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 heterotroficzneheterotroficzne.
Więcej informacji na temat chloroplastów znajdziesz w materiale pt. Chloroplasty - organella fotosyntetyczneChloroplasty - organella fotosyntetyczne.
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 wewnątrzkomórkowegooddychania 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 komórkiMitochondria - centra energetyczne komórki.
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 22OIndeks dolny 22) 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 eukariotycznejSystem 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.
Różnicowanie komórek
Komórki eukariotyczne ulegają różnicowaniu, w której z niewyspecjalizowanych komórek macierzystychkomórek macierzystych u zwierząt i komórek merystematycznychkomórek 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.
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 genówekspresji 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 protoplastprotoplast (w przypadku niektórych komórek roślinnych).
Więcej informacji na temat różnorodności komórek znajdziesz w materiale pt. Różnorodność budowy komórek eukariotycznychRóżnorodność budowy komórek eukariotycznych.
Wybrane przykłady różnicowania komórek zwierzęcych
Wybrane przykłady różnicowania komórek roślinnych
Słownik
inaczej samożywność; zdolność organizmu do syntezy złożonych związków organicznych z prostych związków nieorganicznych przy udziale energii świetlnej (fotosynteza) lub energii chemicznej (chemosynteza)
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
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
część cytoplazmy; roztwór koloidalny wypełniający wnętrze komórki
proces odczytywania informacji genetycznej zawartej w genie, prowadzący do powstania produktów w postaci białek lub różnych rodzajów RNA
inaczej chromosom bakteryjny; jedna, koliście zamknięta, dwuniciowa cząsteczka DNA, zawierająca geny niezbędne do prawidłowego funkcjonowania bakterii; leży bezpośrednio w cytozolu komórki
inaczej cudzożywność, organizm odżywia się związkami organicznymi pobranymi z zewnątrz
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
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
występują u zwierząt; mają zdolność do nieograniczonej liczby podziałów komórkowych, w wyniku których powstają komórki ulegające różnicowaniu w inny dowolny rodzaj komórki
występują u roślin; mają zdolność do podziałów komórkowych, w wyniku których powstają kolejne komórki merystematyczne i komórki różnicujące się w komórki tkanek stałych
związek organiczny; polisacharyd zbudowany z wielu powtarzających się disacharydów połączonych z peptydem; związek budulcowy występujący w ścianach komórkowych komórek bakterii
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)
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
żywa, aktywna metabolicznie część komórki bez ściany komórkowej; składa się z cytozolu, cytoszkieletu i organelli komórkowych