Temat nr 12. Komórka – cegiełka życia. Teoria Komórka to

Temat nr 12. Komórka – cegiełka życia.
Teoria
Komórka to podstawowa jednostka strukturalna i funkcjonalna każdego organizmu.
Komórka
prokariotyczna
eukariotyczna
Nieposiadająca jądra komórkowego. Zamiast jądra
Posiadająca jądro komórkowe oraz liczne organelle
występuje nukleoid -obszar zawierający nić DNA,
komórkowe. Ten typ komórki stanowi podstawę
nieoddzielony od cytoplazmy żadną błoną. Komórka
budowy wszystkich organizmów wielokomórkowych
taka ma prostą budowę, spotykana jest tylko u bakterii i
(w tym człowieka) i większości jednokomórkowych
sinic.
(wyjątek: bakterie i sinice).
Budowa komórki prokariotycznej
Wśród komórek eukariotycznych wyróżnia się:
komórkę roślinną,
komórkę zwierzęcą,
Komórki człowieka są komórkami typu zwierzęcego.
komórkę grzybów,
komórkę protistów.
Poszczególne struktury występujące na terenie komórki i spełniające określone funkcje nazywane są organellami.
Błona komórkowa
Zewnętrzna błona otaczająca komórkę ma za zadanie oddzielać ją od otoczenia, ale równocześnie umożliwić jej kontakt ze środowiskiem. Błona
komórkowa ma budowę białkowo-lipidową. Podstawowym składnikiem z grupy lipidów są fosfolipidy. Cząsteczki te tworzą dwie warstwy
charakterystycznie ułożone „główkami" na zewnątrz i „ogonkami" do środka.
Pomiędzy fosfolipidami znajdują się białka, których rola może być różna, np.:
- są elementem budulcowym błony
- uczestniczą w transporcie substancji do i z komórki (białka transportowe)
- odbierają sygnały ze środowiska (białka receptorowe).
Błona jest strukturą dynamiczną. Białka wchodzące w skład błony nieustająco zmieniają swoje położenie, dlatego jej budowę najlepiej ilustruje
model płynnej mozaiki.
Wszystkie błony występujące w komórce mają budowę białkowo-lipidową i są półprzepuszczalne. Błony takie nazywane są błonami
biologicznymi.
Siateczka wewnątrzplazmatyczną
To system kanalików utworzonych przez błony, przecinających wnętrze komórki i połączonych z błoną komórkową oraz z błoną jądrową.
Rozróżniamy w komórce dwa typy siateczki:
- gładką - na jej powierzchni nie występują żadne struktury, bierze ona udział w produkcji lipidów
- szorstką - do jej powierzchni przyczepione są liczne rybosomy, które uczestniczą w syntezie białka. Niezależnie od rodzaju siateczki pełni ona
też inne funkcje:
- dzieli komórkę na przedziały, dzięki temu obok siebie mogą zachodzić różne, czasem przeciwstawne reakcje biochemiczne
- ułatwia transport wewnątrzkomórkowy - duże cząsteczki (np. białka) są przesyłane kanalikami siateczki
Siateczka wewnątrzplazmatyczną a) gładka, b) szorstka
Aparat Golgiego
Jest to struktura związana z siateczką wewnątrzplazmatyczną. Zbudowana jest z błon w kształcie mocno spłaszczonych pęcherzyków ułożonych
jeden obok drugiego i licznych banieczek odrywających się od zasadniczej części aparatu. Zachodzą tu końcowe etapy syntezy białek i lipidów,
a w komórkach roślinnych produkowana jest celuloza do budowy ściany komórkowej. Gotowe produkty zamykane są w banieczkach i w
postaci pęcherzyka wędrują do miejsca przeznaczenia. Często ich zawartość wydzielana jest poza obręb komórki. Stąd szczególnie duża ilość
aparatów Golgiego występuje w komórkach gruczołowych.
Lizosomy
Powstają, jako jeden z rodzajów pęcherzyków w aparacie Golgiego i wypełnione są enzymami trawiennymi. Odgrywają dużą rolę w
komórkach zwierzęcych pobierających pokarm wymagający strawienia (np. komórki pierwotniaków). Biorą też udział w niszczeniu starych,
zużytych lub uszkodzonych organelli komórkowych, co umożliwia regenerację i przebudowę organizmu. Enzymy muszą być zamknięte w
lizosomach, gdyż uwolnienie ich spowodowałoby samostrawienie komórki. Taki proces zachodzi po śmierci organizmów. Błona otaczająca
lizosom po jakimś czasie ulega uszkodzeniu, enzymy wydostają się do cytoplazmy i rozpoczyna się proces rozkładu.
Wodniczki (wakuole)
Są to większe pęcherzyki otoczone błoną i wypełnione wodą z rozpuszczonymi w niej różnymi substancjami. Struktury te są charakterystyczne
przede wszystkim dla roślin. W komórkach typu zwierzęcego występują rzadko (są typowe dla pierwotniaków). W organizmie człowieka tworzą
się w białych ciałkach krwi umożliwiając im niszczenie drobnoustrojów.
Jądro komórkowe
Rola jądra komórkowego wynika z faktu, że zawiera ono materiał genetyczny komórki (DNA). Tu zaczyna się proces realizacji informacji
genetycznej, tym samym jądro steruje wszystkimi procesami metabolicznymi komórki. W czasie podziału komórki jądro odpowiada za
precyzyjne rozdzielenie materiału genetycznego do komórek potomnych.
Budowa jądra komórkowego
Jądro otoczone jest podwójną błoną białkowo-lipidową, zwaną otoczką jądrową, w której znajdują się otworki zwane porami. Dzięki nim
kontaktuje się ono z cytoplazmą. Wewnątrz jądro wypełnione jest substancją podobną do cytoplazmy, nazywaną sokiem jądrowym albo
kariolimfą. Znajdują się w niej m.in. enzymy odpowiedzialne za syntezę DNA i RNA. W soku jądrowym zawieszona jest chromatyna. Jest to
wielokrotnie zwinięta nić DNA połączona z białkami. W czasie podziału komórki chromatyna układa się w widoczne pod mikroskopem
świetlnym wydłużone struktury zwane chromosomami. W obrębie chromatyny można wyróżnić jedną do kilku kulistych struktur, nazywanych
jąder karni. Zadaniem jąderka jest synteza składników rybosomów.
otoczka jądrowa
Jądro komórkowe jest elementem niezbędnym do życia. Komórka eukariotyczna nie jest zdolna do samodzielnego istnienia bez jądra. W
organizmie człowieka czerwone ciałka krwi w wyniku specjalizacji tracą jądro komórkowe, dlatego czas ich życia ograniczony jest do 3
miesięcy. Są to jedyne komórki w naszym organizmie, które nie posiadają jądra. Zdarzają się też komórki, które mają wiele jąder komórkowych.
W komórkach mięśni szkieletowych podczas ich rozwoju zanika błona oddzielająca od siebie sąsiednie komórki. Efektem tego jest powstanie
jednej długiej komórki zawierającej wiele jąder komórkowych. Komórka taka nazywana jest syncytium.
Mitochondria
Mitochondria są miejscem przebiegu najważniejszych etapów oddychania komórkowego. Otoczone są podwójną błoną bialkowo-lipidową,
przy czym błona zewnętrzna jest gładka, natomiast wewnętrzna mocno pofałdowana i tworzy tzw. grzebienie mitochondrialne. Wewnątrz
mitochondrium występuje substancja przypominająca cytoplazmę, nazywana matrix. Mitochondrium zawiera też własną cząsteczkę DNA i
własne rybosomy, co czyni je strukturą niezależną od jądra komórkowego. Mitochondria są autonomicznymi (niezależnymi od jądra)
organellami komórkowymi. Etapy oddychania komórkowego, zachodzące w mitochondriach, wymagaj ą obecności tlenu i dostarczają komórce
znacznych ilości energii. Enzymy katalizujące te reakcje znajdują się w matrix i na grzebieniach mitochondrialnych. Pofałdowanie wewnętrznej
błony znacznie zwiększa powierzchnię, na której mogą znajdować się enzymy, co z kolei zwiększa intensywność zachodzących przemian.
Im więcej energii potrzebuje komórka, tym więcej ma mitochondriów i więcej grzebieni w ich wnętrzu.
Rybosomy
Rybosomy są strukturami, w których zachodzi proces biosyntezy białka. Są małymi ziarnistościami rozproszonymi luźno na terenie cytoplazmy
lub związanymi z błonami siateczki wewnątrzplazmatycznej i zewnętrzną błoną jądrową. Składają się z cząsteczek kwasu rybonukleinowego
(tzw. rybosomalny RNA, w skrócie rRNA) i białek. Rybosomy zbudowane są z dwóch podjednostek (mniejszej i większej), które mogą się
łączyć i rozdzielać. Tylko rybosomy, w których zachodzi w danym momencie synteza białka są złożone, natomiast podjednostki nieczynnych
rybosomów występują oddzielnie.
Wici i rzęski
Stanowią aparat ruchu w komórkach, stąd spotykane są głównie u pierwotniaków. W organizmie człowieka tylko plemniki posiadają wić. Rzęski
natomiast spotykane są na zewnętrznej powierzchni nabłonków, a ich ruch służy np. usuwaniu zanieczyszczeń z dróg oddechowych.
Wici i rzęski różnią się jedynie długością i ilością, w jakiej występują. W budowie wewnętrznej nie ma między nimi różnicy. Podstawowym
elementem budowy są włókienka białkowe - mikrotubule, rozmieszczone zawsze według takiego samego schematu: l para mikrotubuli znajduje
się w środku, a 9 par na obwodzie. Wić (lub rzęska) otoczona jest z zewnątrz błoną komórkową.
Cytoszkielet
Zbudowany jest z białek tworzących wewnętrzne elastyczne rusztowanie w komórce. Umożliwia ruch cytoplazmy i organelli w jej wnętrzu, ruch
całej komórki oraz nadaje jej określony kształt. Włókienka białkowe wchodzące w skład cytoszkieletu dzielimy na mikrofilamenty (czyli
mikropałeczki), mikrotubule (inaczej mikrorureczki) i filamenty pośrednie.
Cytozol
Cytozol jest półpłynną, galaretowatą substancją wypełniającą wnętrze komórki. Składa się głównie z wody, w której rozproszone są cząsteczki
białek i innych związków organicznych. Cytozol jest roztworem koloidalnym. Może przyjmować postać bardziej płynną (tzw. zol) lub bardziej
stałą (tzw. żel). Przechodzenie jednego stanu w drugi jest naturalnym procesem wykorzystywanym przez niektóre komórki np. do wykonywania
ruchów pełzakowatych.
Wśród białek występujących w cytoplazmie szczególną rolę odgrywają białka enzymatyczne. Ich obecność wiąże się z faktem, że zachodzą tu
liczne reakcje biochemiczne wymagające udziału wielu enzymów, czego przykładem może być początkowy etap oddychania komórkowego
(glikoliza) czy też proces biosyntezy białka. W cytozolu zawieszone są też białka cytoszkieletu oraz pozostałe organella komórkowe, tworząc
obszar zwany cytoplazmą.
Chloroplasty
Są organellami występującymi wyłącznie w komórkach roślinnych. W ich wnętrzu przebiegają reakcje składające się na proces fotosyntezy.
Otoczone są podwójną błoną białkowo-lipidową, przy czym błona wewnętrzna tworzy skomplikowany system pofałdowań. Pofałdowania te
układają się w specyficzne struktury zwane granami, w których znajduje się chlorofil. Całe wnętrze chloroplastu wypełnione jest substancją
przypominającą cytoplazmę, zwaną stromą. Wewnątrz chloroplastu znajduje się cząsteczka DNA i rybosomy, a więc, podobnie jak
mitochondrium, chloroplast jest autonomicznym organellum komórkowym.
Chloroplasty są jednym z rodzajów plastydów. Wszystkie ich rodzaje spotykamy wyłącznie w komórkach roślinnych. Poza chloroplastami do
plastydów należą chromoplasty, które nadają żółto-czerwone zabarwienie owocom lub jesiennym liściom oraz bezbarwne leukoplasty, w
których gromadzona jest skrobia.
Zadania do rozwiązania
1) Jakie komórki przedstawiono na poniższych schematach (3pkt).
2) Porównaj budowę komórek przedstawionych w zadaniu nr 1., w tym celu skonstruuj tabelę, w której zestawisz 4 cechy różniące te
komórki (2pkt).
3) Poniżej przedstawiono schemat komórki roślinnej. Nazwij procesy metaboliczne zachodzące w organellach A, B, C, D (4pkt).
4) Nazwij organelle przedstawione na poniższych schematach (2pkt).
5) Wymień 3 cechy wspólne dla obu organelli z zadania 5 (1pkt).
6) Krótko uzasadnij stwierdzenie, że organelle przedstawione na schemacie w zadaniu 5 są organellami półautonomicznymi (1pkt).
7) Nazwij rodzaje ruchów cytoplazmy przedstawione na schematach (1pkt). Podaj, jakie struktury odpowiedzialne są za te ruchy
(1pkt).
8) Na rysunku przedstawiono trzy struktury komórkowe (A, B, C) obecne w komórkach ludzkiego ciała. Ich
występowanie związane jest z syntezą białek, oddychaniem komórkowym i trawieniem wewnątrzkomórkowym
Podaj nazwy przedstawionych struktur komórkowych oraz przyporządkuj je do wskazanych w tekście
procesów (3pkt).
9) Procesy biochemiczne zachodzące w komórkach są zlokalizowane w określonych strukturach.
A. Przyłączanie reszt cukrowych do białek.
B. Synteza glikolipidów i polisacharydów z prostych cukrów.
C. Synteza cholesterolu i fosfolipidów.
D. Pakowanie produktów przeznaczonych do wydzielania poza komórkę.
Przyporządkuj każdej z wymienionych niżej struktur komórkowych (I i II) wszystkie odpowiednie dla niej procesy (2pkt).
I. aparat Golgiego,
II. siateczka wewnątrzplazmatyczna gładka.
Zadania opracowano na podstawie następujących wydawnictw:

Podręczniki do biologii w zakresie podstawowym i rozszerzonym;

Vademecum maturzysty wydawnictwo Operon;

Repetytorium maturzysty wydawnictwo Greg:

Zadania maturalne:

wydawnictwo Operon,

wydawnictwo MAC,

wydawnictwo WSIP, wydawnictwo PWN,

wydawnictwo CKA,

wydawnictwo OMEGA,

wydawnictwo: NOWA ERA.

Arkusze maturalne (CKE).