Komórkowa budowa organizmów
Czy wiesz, że organizm człowieka składa się z bilionów komórek, a każda stanowi bardzo skomplikowany układ ściśle współpracujących elementów? Organizmy jednokomórkowe, takie jak bakterie czy protisty (np. pantofelek) również prowadzą procesy życiowe właściwe istotom wielokomórkowym.
jaką rolę pełnią białka, cukry i tłuszcze jako składniki budulcowe organizmu;
jakie są wspólne cechy organizmów;
czym są komórka i tkanka.
Rozróżnisz organizmy jądrowe i bezjądrowe.
Porównasz budowę komórki bakterii, roślin i zwierząt, wskazując cechy umożliwiające ich rozróżnienie.
Wyjaśnisz znaczenie struktur komórkowych: błony komórkowej, cytoplazmy, jądra komórkowego, chloroplastów, mitochondrium, wakuoli, ściany komórkowej, aparatu Golgiego, siateczki śródplazmatycznej, rybosomów, lizosomów.
Dokonasz obserwacji mikroskopowych komórki, rozpoznasz podstawowe elementy budowy komórki i przedstawisz ich funkcje.
1. Komórki tworzą organizm
KomórkiKomórki to podstawowe elementy budujące każdy organizm. Niektóre organizmy –głównie bakterie – zbudowane są z pojedynczej komórki, dlatego określa się je jako jednokomórkowe. Rośliny i zwierzęta są natomiast najczęściej organizmami wielokomórkowymi, zbudowanymi z ogromnej liczby komórek. Ich wielkość i kształt są bardzo różnorodne, ponieważ zależą od pełnionych funkcji.
Najmniejsze są komórki bakterii, natomiast największe komórki występują u roślin – włókno konopi może osiągać długość nawet 50 cm.
Wszystkie komórki składają się z mniejszych elementów.
Jednym z nich jest jądro komórkowe – ze względu na jego obecność lub brak, organizmy dzieli się na bezjądrowe, czyli takie, które go nie posiadają (bakterie) i jądrowe, których których komórki mają jądrowe komórkowe (protisty, rośliny, zwierzęta, grzyby).
Na pewno wiesz, że dotykanie pokrzywy bywa nieprzyjemne, a nawet bolesne. Liście i łodygi tej rośliny pokryte są włoskami, które zniechęcają zwierzęta do ich zgryzania. Zaobserwuj przez mikroskop i opisz, jak komórka budująca włosek pokrzywy jest przystosowana do pełnienia funkcji ochronnej.
Największymi ludzkimi komórkami są niektóre komórki nerwowe, mogące osiągać wraz z rozgałęzieniami długość 1 m. Największą komórką w świecie zwierząt jest żółtko niezapłodnionego jaja strusia, mające średnicę 15 cm.
Problem badawczy: Jakiego są kształtu i jak są ułożone komórki skórki liścia cebuli?
skórka liścia spichrzowego cebuli
szkiełka mikroskopowe: podstawowe i nakrywkowe
mikroskop
zakraplacz
woda
nóż
igła preparacyjna
plastelina (modelina).
Podziel cebulę na łuski. Z wewnętrznej strony łuski zdejmij igłą fragment skórki, która wygląda jak półprzezroczysta folia. Umieść skórkę w kropli wody na szkiełku podstawowym.
Przygotowany preparat przykryj szkiełkiem nakrywkowym tak, żeby nie było pod nim pęcherzyków powietrza.
Obserwuj skórkę pod małym powiększeniem. Zwróć uwagę na kształt i sposób ułożenia komórek.
Wykonaj schematyczny rysunek kilku sąsiadujących ze sobą komórek.
Wykonaj z plasteliny modele komórek. Pamiętaj, że są one bryłami. Zrób z kilku plastelinowych komórek model skórki.
Film dostępny pod adresem /preview/resource/RwPJupfQ375dS
Film przedstawia etapy wykonania preparatu mikroskopowego oraz obserwację mikroskopową komórek skórki liścia cebuli.
2. Porównanie komórki roślinnej i zwierzęcej
Komórki roślin, zwierząt, grzybów i bakterii różnią się wielkością, kształtem, zawartością organelli (struktur komórkowych), ale wykazują wspólny plan budowy.
Struktury komórkowe występujące w komórce roślinnej i zwierzęcej
Wszystkie składniki komórki otacza błona komórkowabłona komórkowa. Często nazywa się ją „strażnikiem komórki”, odpowiada bowiem za ochronę jej wnętrza przed czynnikami zewnętrznymi. Błona komórkowa jest tak cienka, że nie widać jej w mikroskopie świetlnym. W jej skład wchodzą białka i tłuszcze (lipidy). Jest elastyczna, dlatego umożliwia niektórym komórkom zmianę kształtu.
Problem badawczy: Czy błona komórkowa jest przepuszczalna dla wody i glukozy?
słoik,
woda destylowana,
glukoza,
lejek,
folia celulozowa.
Do słoika wlej wodę destylowaną.
Zasłoń folią celulozową wylot lejka i wlej roztwór glukozy.
Włóż lejek z roztworem do słoika z wodą destylowaną.
Obserwuj poziom roztworu w lejku. Sprawdź smak cieczy w słoiku i w lejku.
CytoplazmaCytoplazma to półpłynna, galaretowata substancja wypełniająca wnętrze komórki. Są w niej zawieszone organelle komórkowe. Poza tym stanowi środowisko, w którym zachodzą niezbędne do życia reakcje chemiczne.
Jądro komórkoweJądro komórkowe można dostrzec pod mikroskopem świetlnym. Jest ono najczęściej kulistą strukturą otoczoną przez cytoplazmę. Jądro przechowuje DNA, zawierające informacje na temat budowy i funkcjonowania komórki. Dzięki temu kieruje wszystkimi jej czynnościami życiowymi. Jądro jest otoczone podwójną błoną z licznymi otworkami umożliwiającymi przenikanie z niego substancji do cytoplazmy i w przeciwnym kierunku.
MitochondriaMitochondria są niewidoczne w mikroskopie świetlnym. Składają się z dwóch błon, z których wewnętrzna jest silnie pofałdowana. Mitochondria są nazywane centrami energetycznymi komórki, ponieważ zachodzi w nich uwalnianie energii z substancji odżywczych.
Największe skupiska mitochondriów występują w komórkach mięśni (które kurcząc się, wprowadzają organizm w ruch), komórkach nerwowych (które przewodzą sygnały po całym organizmie) i wydzielniczych (które produkują i wydzielają różne substancje). Mniej mitochondriów jest na przykład w komórkach skóry. Wyjaśnij, dlaczego w niektórych tkankach jest znacznie więcej mitochondriów niż w innych.
W cytoplazmie znajduje się nieregularny system kanalików zbudowanych z błon. Są to błony siateczki śródplazmatycznej, które dzielą wnętrze komórki na mniejsze przestrzenie. Na powierzchni niektórych błon siateczki znajdują się grudkowate ciałka – rybosomy. Uczestniczą one w wytwarzaniu białek. Siateczka śródplazmatyczna ma również udział w produkowaniu i transportowaniu tłuszczów.
W cytoplazmie występują też rybosomy niezwiązane z siateczką śródplazmatyczną. One także produkują białka.
Aparat GolgiegoAparat Golgiego jest zbudowany z kilku rodzajów pęcherzyków: dużych, spłaszczonych, ułożonych równolegle do siebie oraz odrywających się od nich drobnych, kulistych. Aparat Golgiego bierze udział w produkowaniu i modyfikacji białek i lipidów.
Lizosomy powstają jako jeden z rodzajów pęcherzyków w aparacie Golgiego. Występują w komórkach zwierząt i niektórych protistów. Odpowiadają za trawienie wewnątrzkomórkowe cząstek pokarmowych oraz zużytych i uszkodzonych organelli komórki – co umożliwia odbudowę organizmu.
Struktury komórkowe występujące wyłącznie w komórce roślinnej
ChloroplastyChloroplasty są dobrze widoczne w komórkach roślinnych oglądanych pod mikroskopem. Zawierają zielony barwnik – chlorofil, dzięki któremu w chloroplastach zachodzi proces fotosyntezy. Polega on na wytwarzaniu substancji pokarmowych (cukrów) z wody i dwutlenku węgla przy udziale światła.
10 000×
Komórki roślinne okryte są nie tylko błoną komórkową. Mają dodatkowo sztywną, martwą ścianę komórkowąścianę komórkową. Można ją porównać do pudełka nadającego kształt komórce. Podstawowym budulcem ściany jest nierozpuszczalny w wodzie cukier – celuloza. W młodych komórkach ściana jest cienka i elastyczna (żeby nie ograniczać wzrostu komórek), z wiekiem staje się jednak grubsza. Ściana komórkowa wzmacnia ochronę przed wnikaniem drobnoustrojów, zabezpiecza komórkę przed uszkodzeniem, nadaje jej kształt.
WakuoleWakuole występują głównie w komórkach roślin i grzybów i zapewniają im jędrność. Są to otoczone pojedynczą, żywą błoną pęcherzyki wypełnione sokiem komórkowymsokiem komórkowym. Dodatkowo zawierają zbędne substancje oraz wydzieliny gromadzone okresowo i wykorzystywane w miarę zapotrzebowania.
Barwniki nadające kolor liściom czerwonej kapusty, korzeniom buraka czerwonego czy śliwkom to związki wchodzące w skład soku komórkowego wypełniającego wakuole.
Wyjaśnij, dlaczego rośliny – w przeciwieństwie do zwierząt – nie są zdolne do przemieszczania się.
Komórki odkrył Robert Hooke [czyt.: Robert Huk], gdy w XVII wieku przez jeden z pierwszych mikroskopów obserwował skrawki kory dębu korkowego. Nie wiedział jednak wówczas, że widzi jedynie ściany komórkowe martwych komórek.
Problem badawczy: Czy organella w komórkach roślinnych poruszają się?
moczarka kanadyjska
sprzęt do mikroskopowania.
Godzinę do dwóch przed planowaną obserwacją oberwij z czubka pędu liść moczarki kanadyjskiej i przełóż go do wody o temperaturze 25–30 °C.
Umieść fragment liścia w kropli wody na szkiełku podstawowym. Przykryj go szkiełkiem nakrywkowym tak, aby nie było pęcherzyków powietrza.
Zaobserwuj ruchy cytoplazmy i zawieszonych w niej składników.
Narysuj obraz wybranej komórki widzianej pod mikroskopem. Opisz swój rysunek i zaznacz strzałkami kierunek ruchu cytoplazmy.
Film dostępny pod adresem /preview/resource/R6FP3oZtaBC4J
Film przedstawia obraz mikroskopowy komórek Moczarki kanadyjskiej.
Wyjaśnij, dlaczego komórki skórki liścia cebuli nie zawierają chloroplastów, a komórki liści moczarki są nimi wypełnione.
Komórki grzybów mają zarówno cechy komórek roślinnych, jak i komórek zwierzęcych. Ich ściana komórkowa jest zbudowana z chityny – cukru podobnego do tego, który tworzy pancerzyki owadów. Grzyby się nie poruszają. Ich komórki mogą mieć zieloną barwę, choć nie zawierają chloroplastów. W komórkach grzybowych może występować zarówno jedna duża wakuola, jak i wiele mniejszych.
3. Komórka bakterii
Komórka bakterii nie zawiera jądra komórkowego. Jego funkcję pełni nić DNA zanurzona w cytoplazmie.
Bakterie, podobnie jak wszystkie komórki, mają błonę komórkową i cytoplazmę.
Inaczej niż ściana komórek roślinnych, ściana komórkowa bakterii składa się z cukrów, białek i tłuszczów, na jej powierzchni może dodatkowo występować warstwa śluzu chroniąca komórkę przed wyschnięciem.
U bakterii nie występują struktury otoczone błoną, jak mitochondria, chloroplasty, siateczka śródplazmatyczna, aparat Golgiego. Niektóre bakterie mają kurczliwe rzęski, dzięki którym mogą się poruszać.
W komórkach bakterii również występują rybosomy, ale są one mniejsze niż rybosomy komórek zwierzęcych, roślinnych czy grzybowych.
Podsumowanie
Organizmy – ze względu na obecność lub brak jądra komórkowego w komórkach – dzieli się na bezjądrowe i jądrowe.
W komórce zwierzęcej występują takie struktury komórkowe, jak: błona komórkowa, cytoplazma, jądro komórkowe, mitochondrium, siateczka śródplazmatyczna, aparat Golgiego, rybosomy i lizosomy.
Komórka roślinna – w odróżnieniu od zwierzęcej – ma dodatkowo chloroplasty, ścianę komórkową i wakuole.
Komórka bakterii nie ma jądra komórkowego ani żadnych struktur otoczonych błoną.
Błona komórkowa ochrania wnętrze komórki przed czynnikami zewnętrznymi.
Cytoplazma wypełnia wnętrze komórki, stanowi środowisko, w którym zachodzą reakcje chemiczne.
Jądro komórkowe przechowuje DNA.
W mitochondriach zachodzi uwalnianie energii z substancji odżywczych.
Siateczka śródplazmatyczna dzieli wnętrze komórki na mniejsze przestrzenie.
Rybosomy uczestniczą w produkcji białek.
Aparat Golgiego bierze udział w produkowaniu i modyfikacji białek i lipidów.
Lizosomy odpowiadają za trawienie wewnątrzkomórkowe cząstek pokarmowych oraz zużytych i uszkodzonych organelli komórki.
Ściana komórkowa nadaje kształt komórce.
Chloroplasty zawierają chlorofil, barwnik, dzięki któremu zachodzi proces fotosyntezy.
Wakuole zawierają sok komórkowy.
Składniki komórki | Komórka zwierzęca | Komórka roślinna | Komórka grzybowa | Komórka bakteryjna |
|---|---|---|---|---|
Błona komórowa | występuje | występuje | występuje | występuje |
Cytoplazma | występuje | występuje | występuje | występuje |
Rybosom | występuje | występuje | występuje | występuje |
Ściana komórkowa | brak | występuje | występuje | występuje |
Jądro komórkowe | występuje | występuje | występuje | brak |
Mitochondrium | występuje | występuje | występuje | brak |
Wakuola | wiele drobnych wodniczek (komórki protistów) | zwykle jedna duża wakuola | pojedyncza duża lub wiele drobnych | brak |
Chloroplast | brak | występuje | brak | brak |
Aparat Golgiego | występuje | występuje | występuje | brak |
Siateczka śródplazmatyczna | występuje | występuje | występuje | brak |
Lizosom | występuje | występuje | brak | brak |
Praca domowa
Wymień po dwa podobieństwa i dwie różnice w budowie komórek: roślinnej i zwierzęcej, roślinnej i bakteryjnej.
Z fiolki po lekarstwach, folii spożywczej, koralików i innych drobnych przedmiotów wykonaj model komórki roślinnej.
Słownik
organella złożona ze stosu spłaszczonych woreczków, zwanych cysternami, i z odrywających się od nich pęcherzyków; uczestniczy w przemianie substancji, głównie białek i tłuszczów
błona zbudowana z białek i tłuszczów; oddziela komórkę od środowiska zewnętrznego
struktury roślinnych komórek jądrowych, zawierające chlorofil; zachodzi w nich fotosynteza
galaretowata substancja wypełniająca wnętrze komórki; są w niej zawieszone struktury komórkowe
struktura komórek jądrowych, zawiera DNA i steruje pracą komórki
najmniejsza podstawowa jednostka strukturalna i funkcjonalna organizmu
struktura komórek jądrowych, odpowiada za dostarczanie energii komórce
płyn wypełniający wakuolę; składa się głównie z wody, rozpuszczonych w niej soli mineralnych oraz niewielkich ilości związków organicznych
struktura otaczająca komórki roślin, grzybów i organizmów bezjądrowych; zapewnia mechaniczną ochronę komórki
struktura występująca w komórkach roślin, grzybów i protistów; gromadzi wodę oraz wydaliny i wydzieliny
Zadania
Spośród wymienionych struktur komórki wybierz tę, która występuje w komórkach liścia moczarki kanadyjskiej, komórkach jelita kota oraz komórkach bakterii.
- jądro komórkowe
- mitochondrium
- błona komórkowa
- ściana komórkowa
Komórkę można porównać do fabryki. Która ze struktur komórki stanowi centrum sterowania?
- błona komórkowa
- jądro komórkowe
- cytoplazma
- chloroplast
Wskaż hipotezę, jaką mogli sprawdzić uczniowie, obserwując z użyciem mikroskopu świetlnego komórki nabłonka skóry, mięśnia sercowego i mózgu.
- Komórki odgrywają ważną rolę w funkcjonowaniu organizmu człowieka.
- W komórkach zachodzi proces oddychania komórkowego.
- Mięsień sercowy jest zbudowany z większej liczby komórek niż mózg.
- Komórki człowieka wykazują różnorodność kształtów.
Zaznacz zapisy, które ilustrują związek pomiędzy budową wymienionych struktur a pełnioną przez nie funkcją.
- Pory w błonie jądrowej umożliwiają wymianę substancji między jądrem komórkowym a cytoplazmą.
- Sztywna ściana komórkowa chroni komórkę przed zgnieceniem.
- Chlorofil zawarty w komórkach nadaje roślinom zielone zabarwienie.
- Komórki mają różne kształty i pełnią różne funkcje.