Komórka to poziom organizacji żywej materii, niezależny biosystem, który ma podstawowe właściwości wszystkich żywych istot. Tak więc może się rozwijać, mnożyć, poruszać się, dostosowywać i zmieniać. Ponadto wszelkie komórki charakteryzują się metabolizmem, specyficzną strukturą, uporządkowaniem struktur i funkcji.
Nauka badająca komórki to cytologia. Jego przedmiotem są jednostki strukturalne wielokomórkowych zwierząt i roślin, organizmów jednokomórkowych - bakterii, pierwotniaków i alg, składające się tylko z jednej komórki.
Jeżeli mówimy o ogólnej organizacji jednostek strukturalnych żywych organizmów, to składają się one z muszli i jądra z jąderkiem. Obejmują one również organelle komórkowe, cytoplazmę. Do tej pory wiele metod badawczych jest bardzo rozwiniętych, ale mikroskopia zajmuje wiodącą pozycję, co pozwala badać strukturę komórek i poznawać jej główne elementy strukturalne.
Co to jest organoid?
Organoidy (nazywane również organellami) są stałymi elementami składowymi każdej komórki, którauzupełnij go i wykonaj określone funkcje. Są to struktury, które są niezbędne do utrzymania go w ruchu.
Organoidy obejmują jądro, lizosomy, retikulum endoplazmatyczne i kompleks Golgiego, wakuole i pęcherzyki, mitochondria, rybosomy i centrum komórkowe (centrosomy). Obejmuje to również struktury tworzące cytoszkielet komórki (mikrotubule i mikrofilamenty), melanosomy. Oddzielnie konieczne jest wyodrębnienie organelli ruchu. Są to rzęski, wici, miofibryle i pseudostrągi.
Wszystkie te struktury są ze sobą połączone i zapewniają skoordynowaną aktywność komórek. Dlatego pytanie: „Co to jest organoid?” - możesz odpowiedzieć, że jest to składnik, który można przyrównać do narządu organizmu wielokomórkowego.
Klasyfikacja organelli
Komórki różnią się wielkością i kształtem, a także funkcjami, ale jednocześnie mają podobną strukturę chemiczną i jedną zasadę organizacji. Jednocześnie pytanie, czym jest organoid i jakie to struktury, jest dość dyskusyjne. Na przykład lizosomy lub wakuole czasami nie są klasyfikowane jako organelle komórkowe.
Jeśli mówimy o klasyfikacji tych składników komórkowych, rozróżniamy organelle niebłonowe i błonowe. Bezbłonowe - to centrum komórkowe i rybosomy. Organelle ruchu (mikrotubule i mikrofilamenty) również nie mają błon.
Struktura organelli błonowych opiera się na obecności błony biologicznej. Organelle jednomembranowe i dwumembranowe mają powłokę o jednolitej strukturze, na którą składa siępodwójna warstwa fosfolipidów i cząsteczek białka. Oddziela cytoplazmę od środowiska zewnętrznego, pomaga komórce zachować jej kształt. Warto pamiętać, że oprócz błony w komórkach roślinnych znajduje się również zewnętrzna błona celulozowa, którą nazywamy ścianą komórkową. Pełni funkcję pomocniczą.
Organelle błonowe obejmują EPS, lizosomy i mitochondria, a także lizosomy i plastydy. Ich błony mogą różnić się jedynie zestawem białek.
Jeśli mówimy o zdolnościach funkcjonalnych organelli, to niektóre z nich potrafią syntetyzować określone substancje. Tak więc ważnymi organellami syntezy są mitochondria, w których powstaje ATP. Rybosomy, plastydy (chloroplasty) i szorstka retikulum endoplazmatyczne odpowiadają za syntezę białek, ER gładki odpowiada za syntezę lipidów i węglowodanów.
Rozważmy bardziej szczegółowo strukturę i funkcje organelli.
Rdzeń
Ta organella jest niezwykle ważna, ponieważ po jej usunięciu komórki przestają funkcjonować i umierają.
Jądro ma podwójną membranę, w której znajduje się wiele porów. Za ich pomocą jest ściśle związany z retikulum endoplazmatycznym i cytoplazmą. Ta organella zawiera chromatynę - chromosomy, które są kompleksem białek i DNA. Biorąc to pod uwagę, możemy powiedzieć, że to jądro jest organellą, która jest odpowiedzialna za utrzymanie większości genomu.
Płynna część jądra nazywa się karioplazmą. Zawiera produkty życiowej aktywności struktur jądra. Najgęstszą strefą jest jąderko, w którym znajdują się rybosomy, złożone białka iRNA oraz fosforany potasu, magnezu, cynku, żelaza i wapnia. Jąderko znika przed podziałem komórki i powstaje ponownie w ostatnich etapach tego procesu.
Retikulum endoplazmatyczne (retikulum)
EPS to organelle z pojedynczą błoną. Zajmuje połowę objętości komórki i składa się z kanalików i cystern, które są ze sobą połączone, a także z błoną cytoplazmatyczną i zewnętrzną powłoką jądra. Błona tego organoidu ma taką samą strukturę jak plazmalemma. Ta struktura jest integralna i nie otwiera się na cytoplazmę.
Retikulum endoplazmatyczne jest gładkie i ziarniste (szorstkie). Rybosomy znajdują się na wewnętrznej powłoce ziarnistego ER, w którym zachodzi synteza białek. Na powierzchni gładkiej retikulum endoplazmatycznego nie ma rybosomów, ale zachodzi tu synteza węglowodanów i tłuszczów.
Wszystkie substancje, które powstają w retikulum endoplazmatycznym są transportowane przez system kanalików i kanalików do miejsca ich przeznaczenia, gdzie są gromadzone, a następnie wykorzystywane w różnych procesach biochemicznych.
Biorąc pod uwagę zdolność syntezy EPS, siateczka szorstka znajduje się w komórkach, których główną funkcją jest tworzenie białek, a siateczka gładka znajduje się w komórkach, które syntetyzują węglowodany i tłuszcze. Ponadto w siateczce gładkiej gromadzą się jony wapnia, które są niezbędne do normalnego funkcjonowania komórek lub całego organizmu.
Należy również zauważyć, że ER jest miejscem powstawania aparatu Golgiego.
Lizosomy, ich funkcje
Lizosomy to organelle komórkowe,które są reprezentowane przez jednobłonowe okrągłe worki z enzymami hydrolitycznymi i trawiennymi (proteazy, lipazy i nukleazy). Zawartość lizosomów charakteryzuje się kwaśnym środowiskiem. Błony tych formacji izolują je z cytoplazmy, zapobiegając niszczeniu innych strukturalnych składników komórek. Kiedy enzymy z lizosomu zostają uwolnione do cytoplazmy, komórka ulega samozniszczeniu – autolizie.
Należy zauważyć, że enzymy są głównie syntetyzowane na szorstkiej siateczce endoplazmatycznej, po czym przenoszą się do aparatu Golgiego. Tutaj ulegają modyfikacji, są upakowane w pęcherzyki błonowe i zaczynają się rozdzielać, stając się niezależnymi składnikami komórki - lizosomami, które są pierwotne i wtórne.
Pierwotne lizosomy to struktury, które oddzielają się od aparatu Golgiego, podczas gdy wtórne (wakuole trawienne) to te, które powstają w wyniku fuzji pierwotnych lizosomów i wakuoli endocytowych.
Biorąc pod uwagę tę strukturę i organizację, możemy wyróżnić główne funkcje lizosomów:
- trawienie różnych substancji w komórce;
- niszczenie niepotrzebnych struktur komórkowych;
- udział w procesach reorganizacji komórek.
Wakuole
Wakuole to jednobłonowe kuliste organelle będące rezerwuarem wody oraz rozpuszczonych w niej związków organicznych i nieorganicznych. W tworzenie tych struktur zaangażowane są aparat Golgiego i EPS.
Wakuolach komórki zwierzęcejMało. Są małe i zajmują nie więcej niż 5% objętości. Ich główną rolą jest zapewnienie transportu substancji w całej komórce.
Wakuole komórki roślinnej są duże i zajmują do 90% objętości. W dojrzałej komórce jest tylko jedna wakuola, która zajmuje centralną pozycję. Jego błona nazywa się tonoplastem, a jego zawartość nazywa się sokiem komórkowym. Główne funkcje wakuoli roślinnych to zapewnienie napięcia błony komórkowej, akumulacja różnych związków i produktów przemiany materii komórki. Ponadto te organelle komórek roślinnych dostarczają wodę niezbędną do procesu fotosyntezy.
Jeśli mówimy o składzie soku komórkowego, to zawiera on następujące substancje:
- rezerwa - kwasy organiczne, węglowodany i białka, poszczególne aminokwasy;
- związki, które powstają podczas życia komórek i gromadzą się w nich (alkaloidy, garbniki i fenole);
- fitoncydy i fitohormony;
- pigmenty, dzięki którym owoce, korzenie i płatki kwiatów są zabarwione na odpowiedni kolor.
Kompleks Golgiego
Struktura organoidów zwanych „aparatem Golgiego” jest dość prosta. W komórkach roślinnych wyglądają jak oddzielne ciała z błoną, w komórkach zwierzęcych są reprezentowane przez cysterny, kanaliki i pęcherze. Jednostką strukturalną kompleksu Golgiego jest dictyosom, który jest reprezentowany przez stos 4-6 „zbiorników” i małych pęcherzyków, które oddzielają się od nich i są systemem transportu wewnątrzkomórkowego, a także mogą służyć jako źródło lizosomów. Liczba dictyosomów może wynosić od jednego do kilkusetki.
Kompleks Golgiego zwykle znajduje się w pobliżu jądra. W komórkach zwierzęcych - w pobliżu centrum komórki. Główne funkcje tych organelli są następujące:
- wydzielanie i akumulacja białek, lipidów i sacharydów;
- modyfikacja związków organicznych wchodzących do kompleksu Golgiego;
- ten organoid jest miejscem powstawania lizosomów.
Należy zauważyć, że ER, lizosomy, wakuole i aparat Golgiego razem tworzą układ rurowo-wakuolarny, który dzieli komórkę na oddzielne sekcje o odpowiednich funkcjach. Ponadto system ten zapewnia stałą odnowę membran.
Mitochondria to stacje energetyczne komórki
Mitochondria to dwubłonowe organelle o kształcie pręcików, kulistych lub nitkowatych, które syntetyzują ATP. Mają gładką powierzchnię zewnętrzną i wewnętrzną membranę z licznymi fałdami zwanymi cristae. Należy zauważyć, że liczba cristae w mitochondriach może się różnić w zależności od zapotrzebowania energetycznego komórki. To na błonie wewnętrznej koncentrują się liczne kompleksy enzymatyczne syntetyzujące trójfosforan adenozyny. Tutaj energia wiązań chemicznych jest zamieniana na wiązania makroergiczne ATP. Ponadto mitochondria rozkładają kwasy tłuszczowe i węglowodany z uwolnieniem energii, która jest gromadzona i wykorzystywana do wzrostu i syntezy.
Środowisko wewnętrzne tych organelli nazywa się macierzą. jestzawiera koliste DNA i RNA, małe rybosomy. Co ciekawe, mitochondria są organellami półautonomicznymi, ponieważ są zależne od funkcjonowania komórki, ale jednocześnie potrafią zachować pewną niezależność. Dzięki temu są w stanie syntetyzować własne białka i enzymy, a także samodzielnie się rozmnażać.
Uważa się, że mitochondria powstały, gdy tlenowe organizmy prokariotyczne wniknęły do komórki gospodarza, co doprowadziło do powstania specyficznego kompleksu symbiotycznego. Tak więc mitochondrialne DNA ma taką samą strukturę jak DNA współczesnych bakterii, a synteza białek w mitochondriach i bakteriach jest hamowana przez te same antybiotyki.
Plastidy - organelle komórek roślinnych
Plastydy to dość duże organelle. Występują tylko w komórkach roślinnych i powstają z prekursorów - proplastidów, zawierających DNA. Organelle te odgrywają ważną rolę w metabolizmie i są oddzielone od cytoplazmy podwójną błoną. Ponadto mogą tworzyć uporządkowany system membran wewnętrznych.
Plastydy są trzech typów:
- Chloroplasty to najliczniejsze plastydy odpowiedzialne za fotosyntezę, która wytwarza związki organiczne i wolny tlen. Struktury te mają złożoną strukturę i są w stanie poruszać się w cytoplazmie w kierunku źródła światła. Główną substancją zawartą w chloroplastach jest chlorofil, dzięki któremu rośliny mogą wykorzystywać energię słoneczną. Należy zauważyć, że chloroplasty, podobnie jak mitochondria, są strukturami półautonomicznymi, ponieważ są zdolne doniezależny podział i synteza własnych białek.
- Leucoplasty to bezbarwne plastydy, które pod wpływem światła zamieniają się w chloroplasty. Te składniki komórkowe zawierają enzymy. Za ich pomocą glukoza jest przekształcana i akumulowana w postaci ziaren skrobi. W niektórych roślinach plastydy te są zdolne do gromadzenia lipidów lub białek w postaci kryształów i ciał amorficznych. Największa liczba leukoplastów jest skoncentrowana w komórkach podziemnych organów roślin.
- Chromoplasty są pochodnymi dwóch pozostałych typów plastydów. Tworzą karotenoidy (podczas niszczenia chlorofilu), które są czerwone, żółte lub pomarańczowe. Chromoplasty są ostatnim etapem transformacji plastydów. Większość z nich występuje w owocach, płatkach i jesiennych liściach.
Rybosom
Czym jest organelle zwane rybosomem? Rybosomy nazywane są organellami niebłonowymi, składającymi się z dwóch fragmentów (małych i dużych podjednostek). Ich średnica wynosi około 20 nm. Znajdują się w komórkach wszystkich typów. Są to organelle komórek zwierzęcych i roślinnych, bakterie. Struktury te powstają w jądrze, po czym przechodzą do cytoplazmy, gdzie są swobodnie umieszczane lub przyczepiane do EPS. W zależności od właściwości syntezy rybosomy działają samodzielnie lub łączą się w kompleksy, tworząc polirybosomy. W tym przypadku te niebłonowe organelle są związane cząsteczką informacyjnego RNA.
Rybosom zawiera 4 cząsteczki rRNA, które tworzą jego szkielet, a także różne białka. Głównym zadaniem tego organoidu jest złożenie łańcucha polipeptydowego, co jest pierwszym etapem syntezy białek. Białka utworzone przez rybosomy retikulum endoplazmatycznego mogą być wykorzystywane przez cały organizm. Białka na potrzeby pojedynczej komórki są syntetyzowane przez rybosomy, które znajdują się w cytoplazmie. Należy zauważyć, że rybosomy znajdują się również w mitochondriach i plastydach.
Cytoszkielet komórki
Cytoszkielet komórkowy tworzą mikrotubule i mikrofilamenty. Mikrotubule to formacje cylindryczne o średnicy 24 nm. Ich długość wynosi 100 µm-1 mm. Głównym składnikiem jest białko zwane tubuliną. Jest niezdolny do skurczu i może zostać zniszczony przez kolchicynę. Mikrotubule znajdują się w hialoplazmie i pełnią następujące funkcje:
- stwórz elastyczną, ale jednocześnie mocną ramę klatki, która pozwala zachować jej kształt;
- weź udział w procesie dystrybucji chromosomów komórkowych;
- zapewnić ruch organelli;
- zawarte w centrum komórki, a także w wici i rzęskach.
Mikrofilamenty to włókna, które znajdują się pod błoną komórkową i składają się z aktyny białkowej lub miozyny. Mogą się kurczyć, powodując ruch cytoplazmy lub wysunięcie błony komórkowej. Ponadto składniki te biorą udział w tworzeniu zwężenia podczas podziału komórek.
Centro komórkowe (centrosomy)
Ta organella składa się z 2 centrioli i centrosfery. Cylindryczna centriola. Jej ściany tworzą trzy mikrotubule, które łączą się ze sobą poprzez wiązania poprzeczne. Centriole są ułożone parami pod kątem prostym do siebie. Należy zauważyć, że komórki roślin wyższych nie mają tych organelli.
Główną rolą centrum komórkowego jest zapewnienie równomiernego rozmieszczenia chromosomów podczas podziału komórki. To także centrum organizacji cytoszkieletu.
Organele ruchu
Organelle ruchu obejmują rzęski i wici. Są to maleńkie narośla w postaci włosków. Wić zawiera 20 mikrotubul. Jego podstawa znajduje się w cytoplazmie i nazywana jest ciałem podstawowym. Długość wici wynosi 100 µm lub więcej. Wici, które mają tylko 10-20 mikronów, nazywane są rzęskami. Gdy mikrotubule przesuwają się, rzęski i wici mogą oscylować, powodując ruch samej komórki. Cytoplazma może zawierać kurczliwe włókienka zwane miofibrylami - są to organelle komórki zwierzęcej. Miofibryle z reguły znajdują się w miocytach - komórkach tkanki mięśniowej, a także w komórkach serca. Składają się z mniejszych włókien (protofibryli).
Należy zauważyć, że wiązki miofibryli składają się z ciemnych włókien - są to dyski anizotropowe, a także jasne obszary - są to dyski izotropowe. Jednostką strukturalną miofibryli jest sarkomer. Jest to obszar pomiędzy dyskiem anizotropowym i izotropowym, który zawiera włókna aktynowe i miozyny. Kiedy się przesuwają, sarkomer kurczy się, co prowadzi do ruchu całego włókna mięśniowego. Na wykorzystuje to energię jonów ATP i wapnia.
Protozoa i plemniki zwierząt poruszają się za pomocą wici. Cilia są narządem ruchu butów rzęskowych. U zwierząt i ludzi zakrywają drogi oddechowe i pomagają pozbyć się małych cząstek stałych, takich jak kurz. Ponadto istnieją również pseudopody, które zapewniają ruch ameboidalny i są elementami wielu komórek jednokomórkowych i zwierzęcych (np. leukocytów).
Większość roślin nie może poruszać się w kosmosie. Ich ruchy to wzrost, ruchy liści i zmiany w przepływie cytoplazmy komórek.
Wniosek
Pomimo całej różnorodności komórek, wszystkie mają podobną strukturę i organizację. Struktura i funkcje organelli charakteryzują się identycznymi właściwościami, zapewniając prawidłowe funkcjonowanie zarówno pojedynczej komórki, jak i całego organizmu.
Ten wzorzec można wyrazić w następujący sposób.
Tabela "Organoidy komórek eukariotycznych"
Organoid |
Komórka roślinna |
Klatka dla zwierząt |
Główne funkcje |
| rdzeń | jest | jest | Przechowywanie DNA, transkrypcja RNA i synteza białek |
| retikulum endoplazmatyczne | jest | jest | synteza białek, lipidów i węglowodanów, akumulacja jonów wapnia, tworzenie kompleksu Golgiego |
| mitochondria | jest | jest | synteza ATP, własnych enzymów i białek |
| plastydy | jest | nie | udział w fotosyntezie, akumulacja skrobi, lipidów, białek, karotenoidów |
| rybosomy | jest | jest | gromadzenie łańcucha polipeptydowego (synteza białek) |
| mikrotubule i mikrofilamenty | jest | jest | pozwalają komórce zachować określony kształt, są integralną częścią centrum komórki, rzęsek i wici, zapewniają ruch organelli |
| lizosomy | jest | jest | trawienie substancji wewnątrz komórki, niszczenie jej zbędnych struktur, udział w reorganizacji komórki, powodowanie autolizy |
| duża centralna wakuola | jest | nie | zapewnia napięcie w błonie komórkowej, gromadzi składniki odżywcze i produkty przemiany materii komórki, fitoncydy i fitohormony, a także pigmenty, jest rezerwuarem wody |
| Kompleks Golgiego | jest | jest | wydziela i gromadzi białka, lipidy i węglowodany, modyfikuje składniki odżywcze, które dostają się do komórki,odpowiedzialny za tworzenie lizosomów |
| centrum komórki | jest, z wyjątkiem wyższych roślin | jest | jest centrum organizacji cytoszkieletu, zapewnia jednolitą dywergencję chromosomów podczas podziału komórki |
| miofibryle | nie | jest | zapewnij skurcz mięśni |
Jeśli wyciągniemy wnioski, możemy powiedzieć, że istnieją niewielkie różnice między komórką zwierzęcą a komórką roślinną. Jednocześnie cechy funkcjonalne i struktura organelli (potwierdza to powyższa tabela) mają ogólną zasadę organizacji. Komórka funkcjonuje jako harmonijny i integralny system. Jednocześnie funkcje organelli są ze sobą powiązane i mają na celu optymalne działanie i utrzymanie życiowej aktywności komórki.
