Element struktury żywej komórki ogniowej. Struktura komórki ludzkiej. Istotne różnice między komórkami roślinnymi i zwierzęcymi

Skład chemiczny organizmów żywych

Skład chemiczny organizmów żywych można wyrazić w dwóch postaciach: atomowej i molekularnej. Skład atomowy (pierwiastkowy) pokazuje stosunek atomów pierwiastków zawartych w organizmach żywych. Skład molekularny (materiałowy) odzwierciedla stosunek cząsteczek substancji.

Pierwiastki chemiczne wchodzą w skład komórek w postaci jonów i cząsteczek substancji nieorganicznych i organicznych. Najważniejszymi substancjami nieorganicznymi w komórce są woda i sole mineralne, najważniejszymi substancjami organicznymi są węglowodany, lipidy, białka i kwasy nukleinowe.

Woda jest głównym składnikiem wszystkich organizmów żywych. Średnia zawartość wody w komórkach większości organizmów żywych wynosi około 70%.

Sole mineralne w wodnym roztworze komórkowym dysocjują na kationy i aniony. Najważniejsze kationy to K+, Ca2+, Mg2+, Na+, NHJ, a aniony to Cl-, SO2-, HPO2-, H2PO-, HCO-, NO-.

Węglowodany - związki organiczne składające się z jednej lub wielu cząsteczek cukrów prostych. Zawartość węglowodanów w komórkach zwierzęcych wynosi 1-5%, a w niektórych komórkach roślinnych sięga 70%.

Lipidy - tłuszcze i tłuszczopodobne związki organiczne, praktycznie nierozpuszczalne w wodzie. Ich zawartość w różnych komórkach jest bardzo zróżnicowana: od 2-3 do 50-90% w komórkach nasion roślin i tkance tłuszczowej zwierząt.

Wiewiórki są biologicznymi heteropolimerami, których monomerami są aminokwasy. Tylko 20 aminokwasów bierze udział w tworzeniu białek. Nazywa się je podstawowymi lub podstawowymi. Niektóre aminokwasy nie są syntetyzowane u zwierząt ani u ludzi i muszą być dostarczane z pokarmów roślinnych (nazywa się je niezbędnymi).

Kwasy nukleinowe. Istnieją dwa rodzaje kwasów nukleinowych: DNA i RNA. Kwasy nukleinowe to polimery, których monomerami są nukleotydy.

Struktura komórkowa

Pojawienie się teorii komórki

• Robert Hooke odkrył komórki w kawałku korka w 1665 roku i po raz pierwszy użył terminu „komórka”.
• Anthony van Leeuwenhoek odkrył organizmy jednokomórkowe.
• Matthias Schleiden w 1838 r. i Thomas Schwann w 1839 r. sformułowali podstawowe zasady teorii komórki. Jednak błędnie wierzyli, że komórki powstają z pierwotnej substancji niekomórkowej.
• Rudolf Virchow udowodnił w 1858 roku, że wszystkie komórki powstają z innych komórek w wyniku podziału komórek.

Podstawowe zasady teorii komórki

1. Komórka jest jednostką strukturalną wszystkich żywych istot. Wszystkie żywe organizmy zbudowane są z komórek (z wyjątkiem wirusów).
2. Komórka jest funkcjonalną jednostką wszystkich żywych istot. Komórka wykazuje cały kompleks funkcji życiowych.
3. Komórka jest jednostką rozwoju wszystkich żywych istot. Nowe komórki powstają dopiero w wyniku podziału komórki pierwotnej (matki).
4. Komórka jest jednostką genetyczną wszystkich żywych istot. Chromosomy komórki zawierają informacje o rozwoju całego organizmu.
5. Komórki wszystkich organizmów mają podobny skład chemiczny, strukturę i funkcje.

Rodzaje organizacji komórkowych

Wśród organizmów żywych jedynie wirusy nie mają struktury komórkowej. Wszystkie inne organizmy są reprezentowane przez komórkowe formy życia. Istnieją dwa typy organizacji komórkowej: prokariotyczna i eukariotyczna. Prokarioty obejmują bakterie, eukarionty obejmują rośliny, grzyby i zwierzęta.

Komórki prokariotyczne są stosunkowo proste. Nie mają jądra, obszar, w którym znajduje się DNA w cytoplazmie, nazywany jest nukleoidem, jedyna cząsteczka DNA jest okrągła i niezwiązana z białkami, komórki są mniejsze niż komórki eukariotyczne, ściana komórkowa zawiera glikopeptyd – mureinę, nie ma organelli błonowych, ich funkcje pełnią inwazje błony komórkowej, rybosomy są małe, nie ma mikrotubul, więc cytoplazma jest nieruchoma, a rzęski i wici mają specjalną strukturę.

Komórki eukariotyczne mają jądro, w którym znajdują się chromosomy - liniowe cząsteczki DNA związane z białkami; w cytoplazmie znajdują się różne organelle błonowe.

Komórki roślinne wyróżniają się obecnością grubej ściany komórkowej celulozy, plastydów i dużej centralnej wakuoli, która przemieszcza jądro na obwód. Centrum komórkowe roślin wyższych nie zawiera centrioli. Węglowodanem magazynującym jest skrobia.

Komórki grzybów mają ścianę komórkową zawierającą chitynę, centralną wakuolę w cytoplazmie i nie mają plastydów. Tylko niektóre grzyby mają centriolę w środku komórki. Głównym węglowodanem rezerwowym jest glikogen.

Komórki zwierzęce z reguły mają cienką ścianę komórkową, nie zawierają plastydów i centralnej wakuoli, centrum komórkowe charakteryzuje się centriolą. Węglowodanem magazynującym jest glikogen.

Budowa komórki eukariotycznej

Typowa komórka eukariotyczna składa się z trzech elementów: błony, cytoplazmy i jądra.

Błona komórkowa

Na zewnątrz komórka jest otoczona błoną, której podstawą jest błona plazmatyczna, czyli plazmalema, która ma typową strukturę i grubość 7,5 nm.

Błona komórkowa spełnia ważne i bardzo różnorodne funkcje: określa i utrzymuje kształt komórki; chroni komórkę przed mechanicznymi skutkami przenikania szkodliwych czynników biologicznych; przeprowadza odbiór wielu sygnałów molekularnych (na przykład hormonów); ogranicza wewnętrzną zawartość komórki; reguluje metabolizm między komórką a środowiskiem, zapewniając stałość składu wewnątrzkomórkowego; uczestniczy w tworzeniu kontaktów międzykomórkowych i różnego rodzaju specyficznych wypukłości cytoplazmy (mikrokosmki, rzęski, wici).

Składnik węglowy w błonie komórek zwierzęcych nazywany jest glikokaliksem.

Wymiana substancji pomiędzy komórką a jej otoczeniem zachodzi stale. Mechanizmy transportu substancji do i z komórki zależą od wielkości transportowanych cząstek. Małe cząsteczki i jony są transportowane przez komórkę bezpośrednio przez błonę w formie transportu aktywnego i pasywnego.

W zależności od rodzaju i kierunku wyróżnia się endocytozę i egzocytozę.

Wchłanianie i uwalnianie cząstek stałych i dużych nazywa się odpowiednio fagocytozą i odwrotną fagocytozą, natomiast cząstki płynne lub rozpuszczone nazywane są pinocytozą i pinocytozą odwróconą.

Cytoplazma

Cytoplazma jest wewnętrzną zawartością komórki i składa się z hialoplazmy i różnych znajdujących się w niej struktur wewnątrzkomórkowych.

Hialoplazma (matryca) to wodny roztwór substancji nieorganicznych i organicznych, które mogą zmieniać swoją lepkość i są w ciągłym ruchu. Zdolność do poruszania się lub przepływu cytoplazmy nazywa się cyklozą.

Matryca to aktywne środowisko, w którym zachodzi wiele procesów fizycznych i chemicznych, które jednoczy wszystkie elementy komórki w jeden układ.

Struktury cytoplazmatyczne komórki są reprezentowane przez inkluzje i organelle. Inkluzje są stosunkowo niestabilne, występują w niektórych typach komórek w określonych momentach życia, np. jako źródło składników odżywczych (ziarna skrobi, białka, krople glikogenu) lub produktów uwalnianych z komórki. Organelle są trwałymi i niezbędnymi składnikami większości komórek, mają specyficzną strukturę i pełnią istotną funkcję.

Organelle błonowe komórki eukariotycznej obejmują retikulum endoplazmatyczne, aparat Golgiego, mitochondria, lizosomy i plastydy.

Siateczka endoplazmatyczna. Cała wewnętrzna strefa cytoplazmy jest wypełniona licznymi małymi kanałami i wnękami, których ściany są błonami o strukturze podobnej do błony plazmatycznej. Kanały te rozgałęziają się, łączą ze sobą i tworzą sieć zwaną retikulum endoplazmatycznym.

Siateczka endoplazmatyczna ma niejednorodną strukturę. Znane są dwa jego rodzaje: ziarnisty i gładki. Na błonach kanałów i wnęk sieci ziarnistej znajduje się wiele małych okrągłych ciałek - rybosomów, które nadają błonom szorstki wygląd. Błony gładkiej siateczki śródplazmatycznej nie przenoszą na swojej powierzchni rybosomów.

Siateczka endoplazmatyczna pełni wiele różnorodnych funkcji. Główną funkcją ziarnistej siateczki śródplazmatycznej jest udział w syntezie białek zachodzącej w rybosomach.

Synteza lipidów i węglowodanów zachodzi na błonach gładkiej siateczki śródplazmatycznej. Wszystkie te produkty syntezy gromadzą się w kanałach i wgłębieniach, a następnie są transportowane do różnych organelli komórki, gdzie są konsumowane lub gromadzone w cytoplazmie w postaci inkluzji komórkowych. Siateczka śródplazmatyczna łączy główne organelle komórki.

Aparat Golgiego

W wielu komórkach zwierzęcych, takich jak komórki nerwowe, przybiera postać złożonej sieci zlokalizowanej wokół jądra. W komórkach roślin i pierwotniaków aparat Golgiego jest reprezentowany przez pojedyncze ciała w kształcie sierpu lub pręta. Struktura tej organelli jest podobna w komórkach organizmów roślinnych i zwierzęcych, pomimo różnorodności jej kształtu.

Aparat Golgiego obejmuje: wnęki ograniczone błonami i rozmieszczone w grupach (5-10); duże i małe pęcherzyki znajdujące się na końcach wnęk. Wszystkie te elementy tworzą jeden kompleks.

Aparat Golgiego spełnia wiele ważnych funkcji. Produkty syntetycznej aktywności komórki – białka, węglowodany i tłuszcze – transportowane są do niej kanałami retikulum endoplazmatycznego. Wszystkie te substancje najpierw gromadzą się, a następnie w postaci dużych i małych pęcherzyków dostają się do cytoplazmy i albo są wykorzystywane w samej komórce przez całe jej życie, albo usuwane z niej i wykorzystywane w organizmie. Na przykład w komórkach trzustki ssaków syntetyzowane są enzymy trawienne, które gromadzą się we wnękach organelli. Następnie tworzą się pęcherzyki wypełnione enzymami. Są wydalane z komórek do przewodu trzustkowego, skąd przedostają się do jamy jelitowej. Inną ważną funkcją tej organelli jest to, że na jej błonach zachodzi synteza tłuszczów i węglowodanów (polisacharydów), które są wykorzystywane w komórce i które wchodzą w skład błon. Dzięki działaniu aparatu Golgiego następuje odnowa i wzrost błony komórkowej.

Mitochondria

Cytoplazma większości komórek zwierzęcych i roślinnych zawiera małe ciała (0,2-7 mikronów) - mitochondria (greckie „mitos” - nić, „chondrion” - ziarno, granulka).

Mitochondria są wyraźnie widoczne w mikroskopie świetlnym, za pomocą którego można zbadać ich kształt, położenie i policzyć ich liczbę. Wewnętrzną strukturę mitochondriów badano za pomocą mikroskopu elektronowego. Powłoka mitochondrialna składa się z dwóch błon - zewnętrznej i wewnętrznej. Błona zewnętrzna jest gładka, nie tworzy fałd i narośli. Przeciwnie, błona wewnętrzna tworzy liczne fałdy skierowane do jamy mitochondrialnej. Fałdy błony wewnętrznej nazywane są cristae (łac. „crista” - grzbiet, wyrostek). Liczba cristae jest różna w mitochondriach różnych komórek. Może ich być od kilkudziesięciu do kilkuset, przy czym szczególnie dużo cristae znajduje się w mitochondriach aktywnie funkcjonujących komórek, np. komórek mięśniowych.

Mitochondria nazywane są „elektrowniami” komórek, ponieważ ich główną funkcją jest synteza kwasu adenozynotrójfosforowego (ATP). Kwas ten syntetyzowany jest w mitochondriach komórek wszystkich organizmów i stanowi uniwersalne źródło energii niezbędnej w procesach życiowych komórki i całego organizmu.

Nowe mitochondria powstają w wyniku podziału mitochondriów już istniejących w komórce.

Lizosomy

Są to małe, okrągłe ciała. Każdy lizosom jest oddzielony od cytoplazmy błoną. Wewnątrz lizosomu znajdują się enzymy rozkładające białka, tłuszcze, węglowodany i kwasy nukleinowe.

Lizosomy zbliżają się do cząsteczki pożywienia, która dostała się do cytoplazmy, łączą się z nią i powstaje jedna wakuola trawienna, wewnątrz której znajduje się cząstka pożywienia otoczona enzymami lizosomalnymi. Substancje powstałe w wyniku trawienia cząstek pokarmu dostają się do cytoplazmy i są wykorzystywane przez komórkę.

Posiadając zdolność aktywnego trawienia składników odżywczych, lizosomy biorą udział w usuwaniu części komórek, całych komórek i narządów, które umierają podczas aktywności życiowej. Tworzenie nowych lizosomów zachodzi w komórce stale. Enzymy zawarte w lizosomach, podobnie jak inne białka, są syntetyzowane na rybosomach w cytoplazmie. Enzymy te następnie wędrują przez retikulum endoplazmatyczne do aparatu Golgiego, w którego jamach tworzą się lizosomy. W tej formie lizosomy dostają się do cytoplazmy.

Plastydy

Plastydy znajdują się w cytoplazmie wszystkich komórek roślinnych. W komórkach zwierzęcych nie ma plastydów. Istnieją trzy główne typy plastydów: zielony - chloroplasty; czerwony, pomarańczowy i żółty - chromoplasty; bezbarwny - leukoplasty.

Organelle, które nie mają struktury błonowej, są również wymagane w przypadku większości komórek. Należą do nich rybosomy, mikrofilamenty, mikrotubule i centrum komórkowe.

Rybosomy. Rybosomy znajdują się w komórkach wszystkich organizmów. Są to mikroskopijne okrągłe ciałka o średnicy 15-20 nm. Każdy rybosom składa się z dwóch cząstek o różnej wielkości, małej i dużej.

Jedna komórka zawiera wiele tysięcy rybosomów, które znajdują się albo na błonach ziarnistej siateczki śródplazmatycznej, albo leżą swobodnie w cytoplazmie. Rybosomy zawierają białka i RNA. Funkcją rybosomów jest synteza białek. Synteza białek jest złożonym procesem, w którym uczestniczy nie jeden rybosom, ale cała grupa, obejmująca nawet kilkadziesiąt połączonych rybosomów. Ta grupa rybosomów nazywa się polisomem. Zsyntetyzowane białka najpierw gromadzą się w kanałach i wnękach siateczki śródplazmatycznej, a następnie są transportowane do organelli i miejsc komórkowych, gdzie są konsumowane. Siateczka śródplazmatyczna i rybosomy znajdujące się na jej błonach stanowią pojedynczy aparat do biosyntezy i transportu białek.

Mikrotubule i mikrofilamenty

Struktury nitkowate składające się z różnych białek kurczliwych i określające funkcje motoryczne komórki. Mikrotubule wyglądają jak puste cylindry, których ściany składają się z białek - tubulin. Mikrofilamenty to bardzo cienkie, długie, nitkowate struktury składające się z aktyny i miozyny.

Mikrotubule i mikrofilamenty przenikają całą cytoplazmę komórki, tworząc jej cytoszkielet, powodując cyklozę, wewnątrzkomórkowe ruchy organelli, rozbieżność chromosomów podczas podziału materiału jądrowego itp.

Centrum komórkowe (centrosom). W komórkach zwierzęcych w pobliżu jądra znajduje się organella zwana centrum komórkowym. Główna część centrum komórkowego składa się z dwóch małych ciał - centrioli, znajdujących się na niewielkim obszarze zagęszczonej cytoplazmy. Każda centriola ma kształt cylindra o długości do 1 µm. Centriole odgrywają ważną rolę w podziale komórek; biorą udział w tworzeniu wrzeciona podziału.

W procesie ewolucji różne komórki przystosowały się do życia w różnych warunkach i pełnienia określonych funkcji. Wymagało to obecności w nich specjalnych organelli, które w przeciwieństwie do omówionych powyżej organoidów ogólnego przeznaczenia nazywane są wyspecjalizowanymi. Należą do nich kurczliwe wakuole pierwotniaków, miofibryle włókien mięśniowych, neurofibryle i pęcherzyki synaptyczne komórek nerwowych, mikrokosmki komórek nabłonkowych, rzęski i wici niektórych pierwotniaków.

Rdzeń

Jądro jest najważniejszym składnikiem komórek eukariotycznych. Większość komórek ma jedno jądro, ale występują również komórki wielojądrowe (w wielu pierwotniakach, w mięśniach szkieletowych kręgowców). Niektóre wysoce wyspecjalizowane komórki tracą swoje jądra (na przykład czerwone krwinki ssaków).

Jądro z reguły ma kształt kulisty lub owalny, rzadziej może być segmentowane lub wrzecionowate. Jądro składa się z otoczki jądrowej i karioplazmy zawierającej chromatynę (chromosomy) i jąderka.

Otoczka jądrowa składa się z dwóch membran (zewnętrznej i wewnętrznej) i zawiera liczne pory, przez które następuje wymiana różnych substancji pomiędzy jądrem a cytoplazmą.

Karyoplazma (nukleoplazma) to galaretowaty roztwór zawierający różne białka, nukleotydy, jony, a także chromosomy i jąderko.

Jąderko to małe, okrągłe ciałko, intensywnie zabarwione, występujące w jądrach niedzielących się komórek. Funkcją jąderka jest synteza rRNA i jego połączenie z białkami, tj. zespół podjednostek rybosomalnych.

Chromatyna to grudki, granulki i struktury nitkowate utworzone przez cząsteczki DNA w kompleksie z białkami, które są specyficznie zabarwione określonymi barwnikami. Różne odcinki cząsteczek DNA w chromatynie mają różny stopień helikalizacji i dlatego różnią się intensywnością koloru i charakterem aktywności genetycznej. Chromatyna jest formą istnienia materiału genetycznego w niedzielących się komórkach i zapewnia możliwość podwojenia i wykorzystania zawartej w nim informacji. Podczas podziału komórki spirale DNA i struktury chromatyny tworzą chromosomy.

Chromosomy to gęste, intensywnie wybarwione struktury, które stanowią jednostki morfologicznej organizacji materiału genetycznego i zapewniają jego precyzyjne rozmieszczenie podczas podziału komórki.

Liczba chromosomów w komórkach każdego gatunku biologicznego jest stała. Zwykle w jądrach komórek organizmu (somatycznych) chromosomy występują parami, w komórkach rozrodczych nie występują one w parach. Pojedynczy zestaw chromosomów w komórkach rozrodczych nazywany jest haploidalnym (n), natomiast zestaw chromosomów w komórkach somatycznych nazywany jest diploidalnym (2n). Chromosomy różnych organizmów różnią się wielkością i kształtem.

Diploidalny zestaw chromosomów komórek określonego typu organizmu żywego, charakteryzujący się liczbą, rozmiarem i kształtem chromosomów, nazywany jest kariotypem. W zestawie chromosomów komórek somatycznych sparowane chromosomy nazywane są homologicznymi, chromosomy z różnych par nazywane są niehomologicznymi. Chromosomy homologiczne są identyczne pod względem wielkości, kształtu i składu (jeden jest dziedziczony od organizmu matki, drugi od organizmu ojca). Chromosomy w ramach kariotypu dzielą się również na autosomy, czyli chromosomy inne niż płciowe, które są takie same u mężczyzn i kobiet, oraz heterochromosomy, czyli chromosomy płciowe, które biorą udział w determinacji płci i różnią się u mężczyzn i kobiet. Kariotyp człowieka reprezentowany jest przez 46 chromosomów (23 pary): 44 autosomy i 2 chromosomy płci (kobiety mają dwa identyczne chromosomy X, mężczyźni mają chromosomy X i Y).

Jądro przechowuje i realizuje informację genetyczną, kontroluje proces biosyntezy białek, a poprzez białka wszystkie inne procesy życiowe. Jądro bierze udział w replikacji i dystrybucji dziedzicznej informacji pomiędzy komórkami potomnymi, a co za tym idzie, w regulacji procesów podziału komórek i rozwoju organizmu.

Komórka to pojedynczy żywy system składający się z dwóch nierozerwalnie połączonych części - cytoplazmy i jądra (tabela kolorów XII).

Cytoplazma- jest to wewnętrzne półpłynne środowisko, w którym znajduje się jądro i wszystkie organelle komórki. Posiada drobnoziarnistą strukturę, w którą wnikają liczne cienkie nitki. Zawiera wodę, rozpuszczone sole i materię organiczną. Główną funkcją cytoplazmy jest połączenie się w jedną i zapewnienie interakcji jądra i wszystkich organelli komórkowych.

Zewnętrzna męmbrana otacza komórkę cienką warstwą składającą się z dwóch warstw białka, pomiędzy którymi znajduje się warstwa tłuszczowa. Jest ona przesiąknięta licznymi małymi porami, przez które następuje wymiana jonów i cząsteczek pomiędzy komórką a otoczeniem. Grubość membrany wynosi 7,5–10 nm, średnica porów wynosi 0,8–1 nm. U roślin na wierzchu tworzy się błona włóknista. Do głównych funkcji błony zewnętrznej należy ograniczenie środowiska wewnętrznego komórki, ochrona jej przed uszkodzeniami, regulacja przepływu jonów i cząsteczek, usuwanie produktów przemiany materii i substancji syntetyzowanych (sekretów), łączenie komórek i tkanek (w wyniku narośli i fałdów) ). Zewnętrzna membrana zapewnia przenikanie dużych cząstek do komórki poprzez fagocytozę (patrz sekcje w „Zoologia” - „pierwotniaki”, w „Anatomia” - „Krew”). W podobny sposób komórka wchłania krople płynu – pinocytozę (od greckiego „pino” – napój).

Siateczka endoplazmatyczna(EPS) to złożony system kanałów i wnęk składający się z błon, które przenikają całą cytoplazmę. Istnieją dwa rodzaje EPS – ziarnisty (szorstki) i gładki. Na błonach sieci ziarnistej znajduje się wiele drobnych ciałek - rybosomów; nie ma ich w sprawnej sieci. Główną funkcją EPS jest udział w syntezie, gromadzeniu i transporcie głównych substancji organicznych wytwarzanych przez komórkę. Białko syntetyzowane jest w ziarnistym EPS, a węglowodany i tłuszcze są syntetyzowane w gładkim EPS.

Rybosomy- małe ciała o średnicy 15-20 nm, składające się z dwóch cząstek. W każdej komórce są ich setki tysięcy. Większość rybosomów znajduje się na błonach ziarnistego ER, a niektóre w cytoplazmie. Składają się z białek i r-RNA. Główną funkcją rybosomów jest synteza białek.

Mitochondria- są to małe ciała o wielkości 0,2-0,7 mikrona. Ich liczba w komórce sięga kilku tysięcy. Często zmieniają kształt, rozmiar i lokalizację w cytoplazmie, przemieszczając się do najbardziej aktywnej części. Zewnętrzna osłona mitochondrium składa się z dwóch trójwarstwowych membran. Błona zewnętrzna jest gładka, błona wewnętrzna tworzy liczne narośla, na których zlokalizowane są enzymy oddechowe. Wewnętrzna jama mitochondriów wypełniona jest płynem, w którym znajdują się rybosomy, DNA i RNA. Nowe mitochondria powstają w wyniku podziału starych. Główną funkcją mitochondriów jest synteza ATP. Syntetyzują niewielką ilość białek, DNA i RNA.

Plastydy charakterystyczne tylko dla komórek roślinnych. Istnieją trzy rodzaje plastydów - chloroplasty, chromoplasty i leukoplasty. Potrafią się wzajemnie przenikać. Plastydy rozmnażają się poprzez rozszczepienie.

Chloroplasty(60) są koloru zielonego i owalnego kształtu. Ich rozmiar wynosi 4-6 mikronów. Z powierzchni każdy chloroplast jest ograniczony dwiema trójwarstwowymi membranami - zewnętrzną i wewnętrzną. Wewnątrz wypełniona jest cieczą, w której znajduje się kilkadziesiąt specjalnych, połączonych ze sobą struktur cylindrycznych – grana, a także rybosomy, DNA i RNA. Każda grana składa się z kilkudziesięciu płaskich worków membranowych nałożonych na siebie. W przekroju ma zaokrąglony kształt, jego średnica wynosi 1 mikron. Cały chlorofil koncentruje się w granach, w których zachodzi proces fotosyntezy. Powstałe węglowodany najpierw gromadzą się w chloroplastach, następnie przedostają się do cytoplazmy, a stamtąd do innych części rośliny.

Chromoplasty określić czerwoną, pomarańczową i żółtą kolorystykę kwiatów, owoców i jesiennych liści. Mają postać wielopłaszczyznowych kryształów zlokalizowanych w cytoplazmie komórki.

Leukoplasty bezbarwny. Występują w bezbarwnych częściach roślin (łodygach, bulwach, korzeniach) i mają kształt okrągły lub w kształcie pręcika (wielkość 5-6 mikronów). Depozytują się w nich substancje zapasowe.

Centrum komórek występuje w komórkach zwierząt i roślin niższych. Składa się z dwóch małych cylindrów - centrioli (o średnicy około 1 μm), umieszczonych prostopadle do siebie. Ich ściany składają się z krótkich rurek, wnęka wypełniona jest półpłynną substancją. Ich główną rolą jest tworzenie wrzeciona i równomierne rozmieszczenie chromosomów wśród komórek potomnych.

Kompleks Golgiego został nazwany na cześć włoskiego naukowca, który jako pierwszy odkrył go w komórkach nerwowych. Ma zróżnicowany kształt i składa się z wnęk ograniczonych błonami, wystających z nich rurek i pęcherzyków znajdujących się na ich końcach. Główną funkcją jest gromadzenie i wydalanie substancji organicznych syntetyzowanych w retikulum endoplazmatycznym, tworzenie lizosomów.

Lizosomy- korpusy okrągłe o średnicy około 1 mikrona. Na powierzchni lizosom jest otoczony trójwarstwową membraną, wewnątrz której znajduje się kompleks enzymów zdolnych do rozkładania węglowodanów, tłuszczów i białek. W komórce znajduje się kilkadziesiąt lizosomów. W kompleksie Golgiego powstają nowe lizosomy. Ich główną funkcją jest trawienie pokarmu, który dostał się do komórki w wyniku fagocytozy i usuwanie martwych organelli.

Organoidy ruchu- wici i rzęski - są wyrostkami komórkowymi i mają tę samą budowę u zwierząt i roślin (ich wspólne pochodzenie). Ruch zwierząt wielokomórkowych jest zapewniony przez skurcze mięśni. Główną jednostką strukturalną komórki mięśniowej są miofibryle - cienkie włókna o długości ponad 1 cm i średnicy 1 mikrona, umieszczone w wiązkach wzdłuż włókna mięśniowego.

Inkluzje komórkowe- węglowodany, tłuszcze i białka - należą do nietrwałych składników komórki. Są one okresowo syntetyzowane, gromadzą się w cytoplazmie jako substancje rezerwowe i wykorzystywane są w procesach życiowych organizmu.

Węglowodany skoncentrowane są w ziarnach skrobi (u roślin) i glikogenie (u zwierząt). Jest ich dużo w komórkach wątroby, bulwach ziemniaka i innych narządach. Tłuszcze gromadzą się w postaci kropelek w nasionach roślin, tkance podskórnej, tkance łącznej itp. Białka odkładają się w postaci ziaren w jajach zwierzęcych, nasionach roślin i innych narządach.

Rdzeń- jedna z najważniejszych organelli komórki. Jest oddzielony od cytoplazmy otoczką jądrową składającą się z dwóch trójwarstwowych membran, pomiędzy którymi znajduje się wąski pasek półpłynnej substancji. Przez pory błony jądrowej następuje wymiana substancji między jądrem a cytoplazmą. Jama jądra jest wypełniona sokiem jądrowym. Zawiera jąderko (jeden lub więcej), chromosomy, DNA, RNA, białka i węglowodany. Jądro jest okrągłym korpusem o wielkości od 1 do 10 mikronów lub więcej; syntetyzuje RNA. Chromosomy są widoczne tylko w dzielących się komórkach. W jądrze międzyfazowym (niedzielącym się) występują w postaci cienkich długich nici chromatyny (połączenia DNA-białko). Zawierają informacje dziedziczne. Liczba i kształt chromosomów u każdego gatunku zwierząt i roślin są ściśle określone. Komórki somatyczne, z których składają się wszystkie narządy i tkanki, zawierają diploidalny (podwójny) zestaw chromosomów (2n); komórki płciowe (gamety) - haploidalny (pojedynczy) zestaw chromosomów (n). Diploidalny zestaw chromosomów w jądrze komórki somatycznej powstaje ze sparowanych (identycznych) chromosomy homologiczne. Chromosomy różnych par (niehomologiczny) różnią się od siebie kształtem, lokalizacją centromery I zwężenia wtórne.

Prokarioty- są to organizmy z małymi, prymitywnie ułożonymi komórkami, bez wyraźnie określonego jądra. Należą do nich sinice, bakterie, fagi i wirusy. Wirusy to cząsteczki DNA lub RNA pokryte płaszczem białkowym. Są tak małe, że można je zobaczyć jedynie pod mikroskopem elektronowym. Brakuje im cytoplazmy, mitochondriów i rybosomów, przez co nie są w stanie syntetyzować białka i energii niezbędnej do ich życia. Gdy znajdą się w żywej komórce i przy użyciu obcych substancji organicznych i energii, rozwijają się normalnie.

Eukarionty- organizmy o większych typowych komórkach, zawierające wszystkie główne organelle: jądro, retikulum endoplazmatyczne, mitochondria, rybosomy, kompleks Golgiego, lizosomy i inne. Eukarionty obejmują wszystkie inne organizmy roślinne i zwierzęce. Ich komórki mają podobny typ budowy, co przekonująco świadczy o jedności ich pochodzenia.

Plan: I. Cytologia. II. Struktura komórkowa: 1. błona; 2. rdzeń; 3. cytoplazma: a) organelle: 1. siateczka śródplazmatyczna; 2.rybosomy; 3. Kompleks Golgiego; 4.lizosomy; 5.centrum komórki; 6.organelle energetyczne. b) wtrącenia komórkowe: 1. węglowodany; 2. tłuszcze; 3. białka. III. Funkcje komórki: 1. podział komórki; 2. metabolizm: a) metabolizm plastyczny; b) metabolizm energetyczny. 3. drażliwość; 4. rola substancji organicznych w realizacji funkcji komórkowych: a) białka; b) węglowodany; c) tłuszcze; d) kwasy nukleinowe: 1. DNA; 2. RNA; d) ATP. IV. Nowe odkrycia w dziedzinie komórek. Cytolodzy V. Chabarowska. VI. Wnioski Cytologia. Cytologia (z greckiego „cytos” – komórka, „logos” – nauka) to nauka o komórkach. Cytologia bada strukturę i skład chemiczny komórek, funkcje komórek w organizmie zwierząt i roślin, rozmnażanie i rozwój komórek, adaptację komórek do warunków środowiskowych. Współczesna cytologia to złożona nauka. Ma najściślejsze powiązania z innymi naukami biologicznymi, na przykład z botaniką, zoologią, fizjologią, badaniem ewolucji świata organicznego, a także z biologią molekularną, chemią, fizyką i matematyką. Cytologia jest jedną z młodych nauk biologicznych, jej wiek wynosi około 100 lat. Termin „komórka” ma około 300 lat. Badając komórkę jako najważniejszą jednostkę żywą, cytologia zajmuje centralne miejsce w wielu dyscyplinach biologicznych. Badania budowy komórkowej organizmów zaczęto od mikroskopów w XVII w., w XIX w. powstała jednolita teoria komórkowa dla całego świata organicznego (T. Schwann, 1839). W XX wieku szybki postęp cytologii ułatwiły nowe metody: mikroskopia elektronowa, wskaźniki izotopowe, hodowla komórek itp. Nazwę „komórka” zaproponował Anglik R. Hooke już w 1665 r., ale dopiero w XIX wieku rozpoczęły się jego systematyczne badania. Pomimo faktu, że komórki mogą być częścią różnych organizmów i narządów (bakterie, jaja, czerwone krwinki, nerwy itp.), a nawet istnieć jako niezależne organizmy (pierwotniaki), stwierdzono wiele podobieństw w ich strukturze i funkcjach. Chociaż pojedyncza komórka jest najprostszą formą życia, jej struktura jest dość złożona... Struktura komórki. Komórki znajdują się w substancji międzykomórkowej, która zapewnia im wytrzymałość mechaniczną, odżywianie i oddychanie. Głównymi częściami każdej komórki są cytoplazma i jądro. Komórka pokryta jest membraną składającą się z kilku warstw cząsteczek, zapewniającą selektywną przepuszczalność substancji. Cytoplazma zawiera maleńkie struktury zwane organellami. Organelle komórkowe obejmują: retikulum endoplazmatyczne, rybosomy, mitochondria, lizosomy, kompleks Golgiego, centrum komórkowe. Membrana. Jeśli zbadasz pod mikroskopem komórkę rośliny, na przykład korzeń cebuli, zobaczysz, że jest ona otoczona stosunkowo grubą błoną. W aksonie kałamarnicy olbrzymiej wyraźnie widać muszlę o zupełnie innym charakterze. Ale to nie otoczka wybiera, które substancje wpuszczą, a które nie dostaną się do aksonu. Powłoka komórkowa służy jako dodatkowy „wał ziemny”, który otacza i chroni główny mur twierdzy - błonę komórkową z jej automatycznymi bramami, pompami, specjalnymi „obserwatorami”, pułapkami i innymi niesamowitymi urządzeniami. „Błona jest ścianą fortecy komórki”, ale tylko w tym sensie, że otacza i chroni wewnętrzną zawartość komórki. Komórkę roślinną można oddzielić od zewnętrznej powłoki. Błona bakteryjna może zostać zniszczona. Wtedy może się wydawać, że w ogóle nie są oddzielone od otaczającego roztworu – to po prostu kawałki galaretki z wewnętrznymi wtrąceniami. Nowe metody fizyczne, przede wszystkim mikroskopia elektronowa, pozwoliły nie tylko ustalić z całą pewnością obecność membrany, ale także zbadać niektóre jej szczegóły. Wewnętrzna zawartość komórki i jej błony składa się głównie z tych samych atomów. Atomy te - węgiel, tlen, wodór, azot - znajdują się na początku układu okresowego. Na elektronowej fotografii cienkiego przekroju komórki błonowe są widoczne jako dwie ciemne linie. Na podstawie tych obrazów można dokładnie zmierzyć całkowitą grubość membrany. Jest on równy tylko 70-80 A (1A = 10-8 cm), tj. 10 tysięcy razy mniejsza niż grubość ludzkiego włosa. Zatem błona komórkowa jest bardzo drobnym sitem molekularnym. Membrana jest jednak bardzo specyficznym sitem. Jego pory bardziej przypominają długie wąskie przejścia w murze twierdzy średniowiecznego miasta. Wysokość i szerokość tych przejść jest 10 razy mniejsza niż ich długość. Ponadto dziury w tym sicie są bardzo rzadkie - pory w niektórych komórkach zajmują tylko jedną milionową powierzchni membrany. Odpowiada to tylko jednemu otworowi w obszarze konwencjonalnego sita włosowego do przesiewania mąki, tj. Z zwykłego punktu widzenia membrana wcale nie jest sitem. Rdzeń. Jądro jest najbardziej widoczną i największą organellą komórki, która jako pierwsza przyciągnęła uwagę badaczy. Jądro komórkowe (łac. Jądro, grecki karion) zostało odkryte w 1831 roku przez szkockiego naukowca Roberta Browna. Można to porównać do systemu cybernetycznego, w którym następuje magazynowanie, przetwarzanie i transmisja do cytoplazmy ogromnej informacji zawartej w bardzo małej objętości. Jądro odgrywa główną rolę w dziedziczeniu. Jądro pełni także funkcję przywracania integralności ciała komórki (regeneracja) oraz jest regulatorem wszystkich funkcji życiowych komórki. Kształt jądra jest najczęściej kulisty lub jajowaty. Najważniejszym składnikiem jądra jest chromatyna (od greckiego chrom – kolor, barwa) – substancja łatwo barwiąca się barwnikami jądrowymi. Jądro jest oddzielone od cytoplazmy podwójną błoną, która jest bezpośrednio połączona z retikulum endoplazmatycznym i kompleksem Golgiego. Na błonie jądrowej znajdują się pory, przez które (a także przez zewnętrzną błonę cytoplazmatyczną) niektóre substancje przechodzą łatwiej niż inne, tj. pory zapewniają selektywną przepuszczalność membrany. Wewnętrzną zawartością jądra jest sok jądrowy, który wypełnia przestrzeń pomiędzy strukturami jądra. Jądro zawsze zawiera jedno lub więcej jąder. Rybosomy powstają w jąderku. Istnieje zatem bezpośredni związek między aktywnością komórki a wielkością jąderek: im bardziej aktywne są procesy biosyntezy białek, tym jąderka są większe i odwrotnie, w komórkach, w których synteza białek jest ograniczona, jąderka są albo bardzo małe, albo całkowicie nieobecny. Jądro zawiera nitkowate struktury zwane chromosomami. Jądro komórki w organizmie człowieka (z wyjątkiem chromosomów płciowych) zawiera 46 chromosomów. Chromosomy są nosicielami dziedzicznych skłonności organizmu, przekazywanych z rodziców na potomstwo. Większość komórek zawiera jedno jądro, ale zdarzają się również komórki wielojądrowe (w wątrobie, mięśniach itp.). Usunięcie jądra powoduje, że komórka staje się nieżywotna. Cytoplazma. Cytoplazma to półpłynna, bezbarwna, śluzowa masa zawierająca 75-85% wody, 10-12% białek i aminokwasów, 4-6% węglowodanów, 2-3% tłuszczów i lipidów, 1% substancji nieorganicznych i innych. Zawartość cytoplazmatyczna komórki może się poruszać, co przyczynia się do optymalnego rozmieszczenia organelli, lepszych reakcji biochemicznych, uwalniania produktów przemiany materii itp. Warstwa cytoplazmy tworzy różne formacje: rzęski, wici, wyrostki powierzchniowe.Do cytoplazmy przenika złożony system siateczki połączony z zewnętrzną błoną plazmatyczną i składający się z połączonych ze sobą kanalików, pęcherzyków i spłaszczonych worków. Ten układ sieciowy nazywany jest układem wakuolowym. Organoidy. Cytoplazma zawiera szereg najmniejszych struktur komórkowych - organelli, które pełnią różne funkcje. Organelle zapewniają żywotną aktywność komórki. Siateczka endoplazmatyczna. Nazwa tej organelli odzwierciedla jej położenie w centralnej części cytoplazmy (gr. „endon” - wewnątrz). EPS jest bardzo rozgałęzionym systemem kanalików, rurek, pęcherzyków, cystern o różnych rozmiarach i kształtach, ograniczonych błonami z cytoplazmy komórki. EPS występuje w dwóch rodzajach: ziarnisty, składający się z kanalików i cystern, których powierzchnia jest usiana ziarnami (granulkami) oraz agranulowany, tj. gładka (bez ziaren). Grana w retikulum endoplazmatycznym to nic innego jak rybosomy. Co ciekawe, w komórkach zarodków zwierzęcych obserwuje się głównie ziarnisty EPS, a w postaciach dorosłych obserwuje się ziarnisty EPS. Wiedząc, że rybosomy w cytoplazmie są miejscem syntezy białek, można założyć, że w komórkach aktywnie syntetyzujących białko dominuje ziarnisty EPS. Uważa się, że sieć agranularna występuje w większym stopniu w komórkach, w których zachodzi aktywna synteza lipidów (tłuszczów i substancji tłuszczopodobnych). Obydwa typy retikulum endoplazmatycznego nie tylko uczestniczą w syntezie substancji organicznych, ale także gromadzą je i transportują do miejsca przeznaczenia, regulują metabolizm między komórką a jej otoczeniem. Rybosomy. Rybosomy to niebłonowe organelle komórkowe składające się z kwasu rybonukleinowego i białka. Ich wewnętrzna struktura w dużej mierze pozostaje tajemnicą. W mikroskopie elektronowym wyglądają jak granulki okrągłe lub w kształcie grzyba. Każdy rybosom jest podzielony rowkiem na duże i małe części (podjednostki). Często kilka rybosomów jest połączonych ze sobą nicią specjalnego kwasu rybonukleinowego (RNA), zwanego informacyjnym RNA (mRNA). Rybosomy pełnią unikalną funkcję syntezy cząsteczek białek z aminokwasów. Kompleks Golgiego. Produkty biosyntezy dostają się do światła jam i kanalików ER, gdzie są skoncentrowane w specjalnym aparacie - kompleksie Golgiego, zlokalizowanym w pobliżu jądra. Kompleks Golgiego bierze udział w transporcie produktów biosyntezy na powierzchnię komórki i ich usuwaniu z komórki, tworzeniu lizosomów itp. Kompleks Golgiego został odkryty przez włoskiego cytologa Camilio Golgiego (1844 – 1926) i w 1898 roku został nazwany „kompleksem Golgiego (aparatem)”. Białka powstałe w rybosomach przedostają się do kompleksu Golgiego, a gdy są potrzebne innej organelli, część kompleksu Golgiego zostaje oddzielona i białko dostarczane jest we wskazane miejsce. Lizosomy. Lizosomy (od greckiego „lyseo” – rozpuścić i „soma” – ciało) to organelle komórkowe o owalnym kształcie otoczone jednowarstwową błoną. Zawierają zestaw enzymów niszczących białka, węglowodany i lipidy. Jeśli błona lizosomalna zostanie uszkodzona, enzymy zaczynają się rozkładać i niszczyć wewnętrzną zawartość komórki, w wyniku czego komórka umiera. Centrum komórkowe. Centrum komórkowe można zaobserwować w komórkach zdolnych do podziału. Składa się z dwóch korpusów w kształcie pręta - centrioli. Położone w pobliżu jądra i kompleksu Golgiego centrum komórkowe uczestniczy w procesie podziału komórki i tworzeniu wrzeciona podziałowego. Organelle energetyczne. Mitochondria (greckie „mitos” – nić, „chondrion” – granulka) nazywane są stacjami energetycznymi komórki. Nazwa ta wynika z faktu, że to właśnie w mitochondriach wydobywana jest energia zawarta w składnikach odżywczych. Kształt mitochondriów jest różny, ale najczęściej mają one wygląd nitek lub granulek. Ich wielkość i liczba są również zmienne i zależą od aktywności funkcjonalnej komórki. Mikrografy elektronowe pokazują, że mitochondria składają się z dwóch błon: zewnętrznej i wewnętrznej. Wewnętrzna błona tworzy wypustki zwane cristae, które są całkowicie pokryte enzymami. Obecność cristae zwiększa całkowitą powierzchnię mitochondriów, co jest ważne dla aktywnej aktywności enzymów. Mitochondria zawierają własne, specyficzne DNA i rybosomy. Pod tym względem rozmnażają się niezależnie podczas podziału komórki. Chloroplasty mają kształt dysku lub kuli z podwójną otoczką – zewnętrzną i wewnętrzną. Wewnątrz chloroplastu znajdują się także DNA, rybosomy oraz specjalne struktury błonowe – grana, połączone ze sobą i wewnętrzną błoną chloroplastu. Membrany Gran zawierają chlorofil. Dzięki chlorofilowi ​​chloroplasty przekształcają energię światła słonecznego w energię chemiczną ATP (trifosforan adenozyny). Energia ATP jest wykorzystywana w chloroplastach do syntezy węglowodanów z dwutlenku węgla i wody. Inkluzje komórkowe. Wtrącenia komórkowe obejmują węglowodany, tłuszcze i białka. Węglowodany. Węglowodany składają się z węgla, wodoru i tlenu. Węglowodany obejmują glukozę, glikogen (skrobię zwierzęcą). Wiele węglowodanów jest dobrze rozpuszczalnych w wodzie i są głównymi źródłami energii dla wszystkich procesów życiowych. Rozkład jednego grama węglowodanów uwalnia 17,2 kJ energii. Tłuszcze. Tłuszcze powstają z tych samych pierwiastków chemicznych co węglowodany. Tłuszcze są nierozpuszczalne w wodzie. Są częścią błon komórkowych. Tłuszcze służą również jako rezerwowe źródło energii w organizmie. Przy całkowitym rozpadzie jednego grama tłuszczu uwalniane jest 39,1 kJ energii. Wiewiórki. Białka są głównymi substancjami komórki. Białka składają się z węgla, wodoru, tlenu, azotu i siarki. Białko często zawiera fosfor. Białka służą jako główny materiał budulcowy. Uczestniczą w tworzeniu błon komórkowych, jądra, cytoplazmy i organelli. Wiele białek działa jak enzymy (akceleratory reakcji chemicznych). W jednej komórce znajduje się aż 1000 różnych białek. Rozkład białek w organizmie uwalnia w przybliżeniu taką samą ilość energii, jak rozkład węglowodanów. Wszystkie te substancje gromadzą się w cytoplazmie komórki w postaci kropli i ziaren o różnej wielkości i kształcie. Są okresowo syntetyzowane w komórce i wykorzystywane w procesie metabolicznym. Funkcje komórki. Komórka pełni różne funkcje: podział komórkowy, metabolizm i drażliwość. Podział komórek. Rozszczepienie to rodzaj reprodukcji komórek. Podczas podziału komórki chromosomy są wyraźnie widoczne. Zestaw chromosomów w komórkach organizmu, charakterystyczny dla danego gatunku roślin i zwierząt, nazywany jest kariotypem. W każdym organizmie wielokomórkowym istnieją dwa rodzaje komórek - somatyczne (komórki ciała) i komórki rozrodcze lub gamety. W komórkach rozrodczych liczba chromosomów jest dwa razy mniejsza niż w komórkach somatycznych. W komórkach somatycznych wszystkie chromosomy występują parami – zestaw ten nazywa się diploidalnym i oznaczony jest jako 2n. Sparowane chromosomy (identyczne pod względem wielkości, kształtu, struktury) nazywane są homologicznymi. W komórkach rozrodczych każdy chromosom jest pojedynczy. Zbiór taki nazywamy haploidalnym i oznaczamy n. Najczęstszą metodą podziału komórek somatycznych jest mitoza. Podczas mitozy komórka przechodzi przez szereg kolejnych etapów lub faz, w wyniku których każda komórka potomna otrzymuje ten sam zestaw chromosomów, co komórka macierzysta. Podczas przygotowania komórki do podziału – w czasie interfazy (okresu pomiędzy dwoma aktami podziału) liczba chromosomów podwaja się. Wzdłuż każdego pierwotnego chromosomu syntetyzowana jest dokładna kopia ze związków chemicznych obecnych w komórce. Podwójny chromosom składa się z dwóch połówek - chromatyd. Każda chromatyda zawiera jedną cząsteczkę DNA. Podczas interfazy w komórce zachodzi proces biosyntezy białek, a wszystkie najważniejsze struktury komórkowe również ulegają podwojeniu. Czas trwania interfazy wynosi średnio 10-20 godzin. Potem następuje proces podziału komórek – mitoza. Podczas mitozy komórka przechodzi przez cztery fazy: profazę, metafazę, anafazę i telofazę. W profazie wyraźnie widoczne są centriole – organelle, które odgrywają pewną rolę w podziale chromosomów potomnych. Centriole dzielą się i przemieszczają do różnych biegunów. Od nich rozciągają się nici tworzące wrzeciono, które reguluje rozbieżność chromosomów do biegunów dzielącej się komórki. Pod koniec profazy błona jądrowa rozpada się, jąderko zanika, a chromosomy spiralizują się i skracają. Metafaza charakteryzuje się obecnością wyraźnie widocznych chromosomów zlokalizowanych w płaszczyźnie równikowej komórki. Każdy chromosom składa się z dwóch chromatyd i ma zwężenie - centromer, do którego przymocowane są nici wrzeciona. Po podziale centromeru każda chromatyda staje się niezależnym chromosomem potomnym. W anafazie chromosomy potomne przemieszczają się do różnych biegunów komórki. W ostatnim etapie – telofazie – chromosomy ponownie się rozluźniają i przyjmują wygląd długich, cienkich nitek. Wokół nich pojawia się otoczka jądrowa, a w jądrze tworzy się jąderko. Podczas podziału cytoplazmy wszystkie jej organelle są równomiernie rozmieszczone pomiędzy komórkami potomnymi. Cały proces mitozy trwa zwykle 1-2 godziny. W wyniku mitozy wszystkie komórki potomne zawierają ten sam zestaw chromosomów i te same geny. Dlatego mitoza jest metodą podziału komórek polegającą na precyzyjnym rozmieszczeniu materiału genetycznego pomiędzy komórkami potomnymi, przy czym obie komórki potomne otrzymują diploidalny zestaw chromosomów. Biologiczne znaczenie mitozy jest ogromne. Funkcjonowanie narządów i tkanek organizmu wielokomórkowego nie byłoby możliwe bez zachowania tego samego materiału genetycznego w niezliczonych pokoleniach komórkowych. Mitoza zapewnia tak ważne procesy życiowe, jak rozwój embrionalny, wzrost, utrzymanie integralności strukturalnej tkanek przy ciągłej utracie komórek w trakcie ich funkcjonowania (wymiana martwych czerwonych krwinek, nabłonka jelitowego itp.), Odbudowa narządów i tkanek po uszkodzeniu. Metabolizm. Główną funkcją komórki jest metabolizm. Składniki odżywcze i tlen są stale dostarczane do komórek z substancji międzykomórkowej i uwalniane są produkty rozpadu. W ten sposób komórki ludzkie absorbują tlen, wodę, glukozę, aminokwasy, sole mineralne, witaminy i usuwają dwutlenek węgla, wodę, mocznik, kwas moczowy itp. Zestaw substancji charakterystycznych dla komórek ludzkich jest także obecny w wielu innych komórkach organizmów żywych: wszystkich komórkach zwierzęcych, niektórych mikroorganizmach. W komórkach roślin zielonych charakter substancji jest znacząco różny: ich substancjami spożywczymi są dwutlenek węgla i woda, a uwalniany jest tlen. Niektóre bakterie żyjące na korzeniach roślin strączkowych (vech, groch, koniczyna, soja) wykorzystują azot atmosferyczny jako substancję spożywczą, a sole kwasu azotowego są wydalane. Dla mikroorganizmu osiadającego w szambach i bagnach siarkowodór służy jako substancja spożywcza i uwalniana jest siarka, pokrywająca powierzchnię wody i gleby żółtą powłoką siarki. Tak więc w komórkach różnych organizmów charakter pożywienia i wydalanych substancji jest różny, ale ogólne prawo obowiązuje wszystkich: podczas gdy komórka żyje, następuje ciągły przepływ substancji - ze środowiska zewnętrznego do komórki i z organizmu komórkę do środowiska zewnętrznego. Metabolizm spełnia dwie funkcje. Pierwszą funkcją jest dostarczenie komórce materiału budowlanego. Z substancji wchodzących do komórki – aminokwasów, glukozy, kwasów organicznych, nukleotydów – w komórce w sposób ciągły zachodzi biosynteza białek, węglowodanów, lipidów i kwasów nukleinowych. Biosynteza polega na tworzeniu białek, tłuszczów, węglowodanów i ich związków z prostszych substancji. W procesie biosyntezy powstają substancje charakterystyczne dla niektórych komórek organizmu. Na przykład białka są syntetyzowane w komórkach mięśniowych, które zapewniają skurcz mięśni. Ciało komórki, jej błony i organelle zbudowane są z białek, węglowodanów, lipidów i kwasów nukleinowych. Reakcje biosyntezy są szczególnie aktywne w młodych, rosnących komórkach. Jednakże biosynteza substancji stale zachodzi w komórkach, które zakończyły wzrost i rozwój, ponieważ skład chemiczny komórki jest wielokrotnie aktualizowany w ciągu jej życia. Odkryto, że „żywotność” cząsteczek białek komórkowych waha się od 2-3 godzin do kilku dni. Po tym okresie ulegają zniszczeniu i zastąpieniu nowo zsyntetyzowanymi. W ten sposób komórka zachowuje swoje funkcje i skład chemiczny. Zespół reakcji, które przyczyniają się do budowy komórki i odnowy jej składu, nazywa się metabolizmem plastycznym (gr. „plasticos” – formowany, rzeźbiony). Drugą funkcją metabolizmu jest dostarczanie komórce energii. Wszelkie przejawy aktywności życiowej (ruch, biosynteza substancji, wytwarzanie ciepła itp.) wymagają wydatku energii. Do zaopatrzenia komórki w energię wykorzystywana jest energia reakcji chemicznych, która uwalniana jest w wyniku rozkładu napływających substancji. Energia ta jest przekształcana w inne rodzaje energii. Zespół reakcji zapewniających komórkom energię nazywa się metabolizmem energetycznym. Metabolizm plastyczny i energetyczny są ze sobą nierozerwalnie powiązane. Z jednej strony wszystkie reakcje wymiany plastycznej wymagają nakładu energii. Z drugiej strony, aby przeprowadzić reakcję metabolizmu energetycznego, konieczna jest ciągła synteza enzymów, ponieważ „oczekiwana długość życia” cząsteczek enzymów jest krótka. Poprzez wymianę plastyczną i energetyczną komórka komunikuje się ze środowiskiem zewnętrznym. Procesy te są głównym warunkiem utrzymania życia komórki, źródłem jej wzrostu, rozwoju i funkcjonowania. Żywa komórka jest systemem otwartym, ponieważ pomiędzy komórką a jej otoczeniem zachodzi ciągła wymiana substancji i energii. Drażliwość. Żywe komórki są w stanie reagować na zmiany fizyczne i chemiczne w swoim środowisku. Ta właściwość komórek nazywa się drażliwością lub pobudliwością. W tym przypadku komórka przechodzi ze stanu spoczynku do stanu roboczego - wzbudzenia. Po wzbudzeniu w komórkach zmienia się szybkość biosyntezy i rozkładu substancji, zużycie tlenu i zmiana temperatury. W stanie wzbudzonym różne komórki pełnią swoje nieodłączne funkcje. Komórki gruczołowe tworzą i wydzielają substancje, komórki mięśniowe kurczą się, a w komórkach nerwowych pojawia się słaby sygnał elektryczny – impuls nerwowy, który może rozprzestrzeniać się przez błony komórkowe. Rola związków organicznych w realizacji funkcji komórkowych. Główną rolę w realizacji funkcji komórkowych odgrywają związki organiczne. Wśród nich największe znaczenie mają białka, tłuszcze, węglowodany i kwasy nukleinowe. Wiewiórki. Białka to duże cząsteczki składające się z setek i tysięcy jednostek elementarnych - aminokwasów. W sumie w żywej komórce znanych jest 20 rodzajów aminokwasów. Nazwę aminokwasy nadano ze względu na zawartość w jej składzie grupy aminowej NH2. Białka zajmują szczególne miejsce w metabolizmie. F. Engels tak ocenił tę rolę białek: „Życie jest sposobem istnienia ciał białkowych, którego istotnym punktem jest ciągła wymiana substancji z otaczającą je przyrodą zewnętrzną, a wraz z ustaniem tego metabolizmu życie także ustaje, co prowadzi do rozkładu białka.” I rzeczywiście, wszędzie tam, gdzie jest życie, można spotkać wiewiórki. Białka są częścią cytoplazmy, hemoglobiny, osocza krwi, wielu hormonów, ciał odpornościowych i utrzymują stałość środowiska wodno-solnego organizmu. Bez białek nie ma wzrostu. Enzymy, które koniecznie biorą udział we wszystkich etapach metabolizmu, mają charakter białkowy. Węglowodany. Węglowodany dostają się do organizmu w postaci skrobi. Po rozłożeniu w przewodzie pokarmowym na glukozę, węglowodany są wchłaniane do krwi i wchłaniane przez komórki. Węglowodany są głównym źródłem energii, zwłaszcza podczas intensywnej pracy mięśni. Organizm osoby dorosłej otrzymuje ponad połowę energii z węglowodanów. Końcowymi produktami metabolizmu węglowodanów są dwutlenek węgla i woda. We krwi ilość glukozy utrzymuje się na stosunkowo stałym poziomie (około 0,11%). Spadek poziomu glukozy powoduje obniżenie temperatury ciała, zaburzenia pracy układu nerwowego i uczucie zmęczenia. Zwiększenie ilości glukozy powoduje jej odkładanie się w wątrobie w postaci rezerwowej skrobi zwierzęcej – glikogenu. Znaczenie glukozy dla organizmu nie ogranicza się do jej roli jako źródła energii. Glukoza wchodzi w skład cytoplazmy i dlatego jest niezbędna podczas tworzenia nowych komórek, szczególnie w okresie wzrostu. Węglowodany odgrywają również ważną rolę w metabolizmie ośrodkowego układu nerwowego. Przy gwałtownym spadku ilości cukru we krwi obserwuje się zaburzenia układu nerwowego. Występują drgawki, majaczenie, utrata przytomności i zmiany w czynności serca. Tłuszcze. Tłuszcz otrzymany z pożywienia w przewodzie pokarmowym rozkłada się na glicerol i kwasy tłuszczowe, które wchłaniają się głównie do limfy, a tylko częściowo do krwi. Tłuszcz jest wykorzystywany przez organizm jako bogate źródło energii. Rozkład jednego grama tłuszczu w organizmie uwalnia dwukrotnie więcej energii niż rozkład tej samej ilości białek i węglowodanów. Tłuszcze wchodzą także w skład komórek (cytoplazmy, jądra, błon komórkowych), gdzie ich ilość jest stała i stała. Nagromadzenie tłuszczu może pełnić inne funkcje. Na przykład tłuszcz podskórny zapobiega zwiększonemu przenoszeniu ciepła, tłuszcz okołonerkowy chroni nerki przed siniakami itp. Brak tłuszczu w pożywieniu zaburza pracę centralnego układu nerwowego i narządów rozrodczych oraz zmniejsza odporność na różne choroby. Wraz z tłuszczami organizm otrzymuje witaminy rozpuszczalne w nich (witaminy A, D, E itp.), które są niezwykle ważne dla człowieka. Kwasy nukleinowe. Kwasy nukleinowe powstają w jądrze komórkowym. Stąd wzięła się nazwa (łac. „jądro” – rdzeń). Jako część chromosomów kwasy nukleinowe uczestniczą w przechowywaniu i przekazywaniu dziedzicznych właściwości komórki. Kwasy nukleinowe zapewniają tworzenie białek. DNA. Cząsteczka DNA – kwas dezoksyrybonukleinowy – została odkryta w jądrach komórkowych już w 1868 roku przez szwajcarskiego lekarza I.F. Misher. Później dowiedzieli się, że DNA znajduje się w chromosomach jądra. Główna funkcja DNA ma charakter informacyjny: kolejność ułożenia jego czterech nukleotydów (nukleotyd to monomer; monomer to substancja składająca się z powtarzających się jednostek elementarnych) niesie ze sobą ważne informacje – określa kolejność ułożenia aminokwasów w białku liniowym cząsteczki, tj. ich pierwotną strukturę. Zespół białek (enzymy, hormony) decyduje o właściwościach komórki i organizmu. Cząsteczki DNA przechowują informację o tych właściwościach i przekazują je kolejnym pokoleniom, czyli tzw. DNA jest nośnikiem informacji dziedzicznej. RNA. RNA – kwas rybonukleinowy – jest bardzo podobny do DNA i również zbudowany jest z czterech rodzajów monomerycznych nukleotydów. Główną różnicą między RNA i DNA jest pojedyncza, a nie podwójna nić cząsteczki. Istnieje kilka typów RNA, z których wszystkie biorą udział w realizacji informacji dziedzicznej przechowywanej w cząsteczkach DNA poprzez syntezę białek. ATP. Bardzo ważną rolę w bioenergetyce komórki odgrywa nukleotyd adenylowy, do którego przyłączone są dwie reszty kwasu fosforowego. Substancja ta nazywa się kwasem adenozynotrifosforowym (ATP). ATP jest uniwersalnym biologicznym akumulatorem energii: energia świetlna Słońca oraz energia zawarta w spożywanym pożywieniu magazynowana jest w cząsteczkach ATP. Wszystkie komórki wykorzystują energię ATP (E) do procesów biosyntezy, przepływu impulsów nerwowych, luminescencji i innych procesów życiowych. Nowe odkrycia w dziedzinie komórek. Komórki nowotworowe. Dwóch Brytyjczyków i Amerykanin podzielą się Nagrodą Nobla w dziedzinie medycyny za rok 2001. Ich odkrycia z zakresu rozwoju komórek mogą doprowadzić do opracowania nowych metod walki z nowotworami. Według przedstawiciela Komitetu Nobla nagrodą w wysokości 943 000 dolarów podzielą się naukowcy zajmujący się medycyną.61-letni Amerykanin Leland Hartwell pracuje w Centrum Badań nad Rakiem im. Freda Hutchisona w Seattle. Brytyjczyk, 58-letni Timothy Hunt i 52-letni Paul Nurse, są pracownikami Royal Cancer Research Fund w Hertfordshire i Londynie. Odkrycia naukowe dokonane przez laureatów dotyczą cyklu życiowego komórek nowotworowych. W szczególności odkryli kluczowe regulatory podziału komórek – zakłócenie tego procesu prowadzi do pojawienia się komórek nowotworowych. Wyniki badań mogą mieć zastosowanie w diagnostyce choroby i są ważne dla perspektywy stworzenia nowych metod leczenia nowotworów. Rankiem 10.08.01, w wyniku głosowania członków komisji, które odbyło się w Instytucie Karolinska w Sztokholmie, wyłoniono trzech zwycięzców. Klonowanie. Sklonowana owca Dolly pokazała światu technologię uzyskania dokładnej kopii zwierzęcia z dorosłej komórki. Oznacza to, że uzyskanie dokładnej kopii osoby stało się zasadniczo możliwe. I teraz ludzkość staje przed pytaniem: co się stanie, jeśli ktoś wykorzysta tę szansę?.. Jeśli pamiętamy o przeszczepianiu narządów, które pozwala nam na wymianę jednej lub większej liczby „części zamiennych”, to klonowanie teoretycznie pozwala nam zapewnić całkowitą wymianę „jednostki” zwanej ciałem ludzkim. Tak, to jest rozwiązanie problemu osobistej nieśmiertelności! Przecież dzięki klonowaniu możesz wykluczyć ze swoich planów na życie chorobę, niepełnosprawność, a nawet śmierć! Brzmi miło, prawda? Szczególnie, jeśli weźmie się pod uwagę, że kopie muszą być żywe, a jednocześnie znajdować się w takim stanie, aby przynajmniej nie uległy zniszczeniu. Czy możesz sobie wyobrazić te „magazyny” żywych ludzkich „części zamiennych”? Ale jest też druga „korzyść” - wykorzystanie klonowania nie tylko w celu uzyskania narządów, ale także do prowadzenia badań i eksperymentów na żywym „materiale”. Co więcej, przed tymi, którzy się odważą, pojawia się kuszący pomysł odtworzenia Einsteinów, Puszkina, Łobaczewskiego i Newtona. Stworzyli geniuszy i pospieszyli naprzód ścieżką postępu. Jednak dosłownie wszyscy – od naukowców po ogół społeczeństwa – mają świadomość, że wychowywanie człowieka na „części zamienne” rodzi wiele pytań etycznych. Społeczność światowa ma już dokumenty, według których nie powinno to być dozwolone. Konwencja Praw Człowieka ustanawia zasadę: „Interesy i dobro istoty ludzkiej muszą mieć pierwszeństwo przed jednostronnie rozważanymi interesami społeczeństwa i rozwojem nauki”. Rosyjskie ustawodawstwo ustanawia również bardzo rygorystyczne ograniczenia dotyczące wykorzystania materiału ludzkiego. Tym samym zaproponowana przez lekarzy nowelizacja projektu „Ustawy o prawach reprodukcyjnych obywateli i gwarancjach ich realizacji” zawiera zapis: „Zarodek ludzki nie może być celowo pozyskiwany ani klonowany w celach naukowych, farmakologicznych lub leczniczych”. Ogólnie dyskusje na ten temat na świecie są dość gorące. Podczas gdy amerykańscy eksperci z Federalnej Komisji Biotechnologii dopiero zaczynają badać prawne i etyczne aspekty tego odkrycia i przedstawiać je ustawodawcom, Watykan pozostał wierny swojemu dotychczasowemu stanowisku, stwierdzając niedopuszczalność ingerencji człowieka w procesy reprodukcji i, ogólnie w materiale genetycznym ludzi i zwierząt. Teolodzy islamscy wyrazili obawę, że klonowanie ludzi zakłóci i tak już kontrowersyjną instytucję małżeństwa. Hindusi i buddyści zastanawiają się, jak powiązać klonowanie z kwestiami karmy i dharmy. Negatywny stosunek do klonowania ludzi ma także Światowa Organizacja Zdrowia (WHO). Dyrektor generalny WHO Hiroshi Nakajima uważa, że ​​„wykorzystywanie klonowania do celów produkcji ludzkiej jest etycznie niedopuszczalne”. Eksperci WHO wychodzą z założenia, że ​​zastosowanie klonowania u ludzi naruszałoby tak podstawowe zasady nauk medycznych i prawa, jak poszanowanie godności ludzkiej i bezpieczeństwo potencjału genetycznego człowieka. WHO nie sprzeciwia się jednak badaniom w dziedzinie klonowania komórek, ponieważ mogłoby to być korzystne w szczególności w diagnostyce i badaniu nowotworów. Lekarze nie sprzeciwiają się także klonowaniu zwierząt, co może przyczynić się do badania chorób dotykających ludzi. Jednocześnie WHO uważa, że ​​choć klonowanie zwierząt może przynieść medycynie znaczne korzyści, to jednak cały czas należy mieć się na baczności, pamiętając o ewentualnych negatywnych konsekwencjach – takich jak przeniesienie chorób zakaźnych ze zwierząt na ludzi. Obawy wyrażane w związku z klonowaniem we współczesnych kulturach Zachodu i Wschodu są zrozumiałe. Jakby je podsumowując, słynny francuski cytobiolog Pierre Chambon proponuje wprowadzenie 50-letniego moratorium na inwazję ludzkich chromosomów, jeśli nie ma to na celu eliminacji defektów i chorób genetycznych. I tu pojawia się kolejne nieważne pytanie: czy duszę można sklonować? Czy osobę sztuczną można w ogóle uznać za osobę nią obdarzoną? Stanowisko Kościoła w tej sprawie jest całkowicie jasne. „Nawet jeśli rękami naukowców stworzą taką sztuczną osobę, nie będzie ona miała duszy, co oznacza, że ​​​​nie jest osobą, ale zombie” – mówi ojciec Oleg, ksiądz w kościele Wniebowstąpienia Chrystusa. Ale przedstawiciel kościoła nie wierzy w możliwość stworzenia sklonowanej osoby, ponieważ jest przekonany, że tylko Bóg może stworzyć osobę. „Aby komórka DNA, oprócz połączeń czysto biologicznych i mechanicznych, rozpoczęła proces wzrostu żywego człowieka, wyposażonego w duszę, musi w tym uczestniczyć duch święty, a nie dzieje się tak przy sztucznym pochodzeniu życia.” Cytolodzy Chabarowska. Pracownicy zajmowali się zagadnieniami cytologii i histologii w Instytucie Medycznym Terytorium Chabarowskiego (obecnie Państwowy Uniwersytet Medyczny Dalekiego Wschodu – FESMU). Zapoczątkował go Iosif Aleksandrowicz Ałow, kierownik katedry histologii w 1952 r. – 1961. Od 1962 do 1982 kierował laboratorium histologicznym w Instytucie Morfologii Człowieka Akademii Nauk Medycznych ZSRR w Moskwie, obecnie katedrą histologii kieruje Ryzhavsky Boris Yakovlevich (od 1979), który obronił rozprawę doktorską w 1985 roku Główne kierunki pracy Katedry Histologii to: - owariektologia (usunięcie jajnika) i jej wpływ na kształtowanie się prawidłowej morfologii kory mózgowej u potomstwa (określenie specjalnych wskaźników ilościowych, np. wskaźników wzrostu itp.) - wpływ alkoholu i leków nootropowych na potomstwo - badanie łożyska i jego patologii podczas embriogenezy oraz wpływ tych odchyleń na dalszą ontogenezę. Do rozwiązania tych problemów stosuje się głównie klasyczne techniki histologiczne. Zagadnieniami związanymi z komórkami i tkankami zajmuje się także Centralne Laboratorium Badawcze (CNRL) Dalekowschodniego Państwowego Uniwersytetu Medycznego, na którego czele stoi profesor Siergiej Serafimowicz Tymoszin, pod którego kierownictwem obroniono 3 prace doktorskie i 18 kandydatów. Z jego inicjatywy i bezpośredniego udziału powstało pierwsze laboratorium radioimmunologiczne na terytorium Chabarowska. Do praktyki lekarskiej wprowadzono technikę oznaczania hormonów i substancji biologicznie czynnych metodami radioimmunologicznymi i immunoenzymatycznymi, która pozwala na wczesną diagnostykę szeregu chorób, w tym nowotworów. Wniosek. Komórka jest niezależną żywą istotą. Żywi się, porusza się w poszukiwaniu pożywienia, wybiera, gdzie iść i co jeść, broni się i nie dopuszcza do siebie nieodpowiednich substancji i stworzeń ze środowiska. Wszystkie te zdolności posiadają organizmy jednokomórkowe, na przykład ameby. Komórki tworzące organizm są wyspecjalizowane i nie mają niektórych możliwości wolnych komórek. Komórka jest najmniejszą jednostką życia, leżącą u podstaw struktury i rozwoju organizmów roślinnych i zwierzęcych na naszej planecie. Jest to elementarny żywy system zdolny do samoodnowy, samoregulacji i samoreprodukcji. Komórka jest podstawowym „budulcem życia”. Poza komórką nie ma życia. Żywa komórka jest podstawą wszystkich form życia na Ziemi - zwierząt i roślin. Jedynymi wyjątkami – a jak wiemy wyjątki po raz kolejny potwierdzają reguły – są wirusy, które jednak nie mogą funkcjonować poza komórkami stanowiącymi „dom”, w którym „żyją” te wyjątkowe formacje biologiczne. Wykaz wykorzystanej literatury: 1. Batueva A.S. "Biologia. Człowiek”, podręcznik dla klasy IX. 2. Vernandsky V.I. „Problemy biogeochemii”. 3. Woroncow N.N., Sukhorukova L.N. „Ewolucja świata organicznego”. 4. Dubinin N., Gubarev V. „Nić życia”. 5. Zatula D.G., Mamedova S.A. „Czy wirus jest przyjacielem czy wrogiem?” 6. Karuzina I.P. „Poradnik z podstaw genetyki.” 7. Liberman E.A. "Żywa komórka". 8. Polyansky Yu.I. „Biologia ogólna”, podręcznik dla klas 10-11. 9. Prochorow A.M. „Radziecki słownik encyklopedyczny”. 10. Skulachev V. „Opowieści o bioenergii”. 11. Khripkova A.G., Kolesov D.V., Mironov V.S., Shepilo I.N. "Ludzka psychologia". 12. Tsuzmer A.M., Petrishina O.L. „Biologia, człowiek i jego zdrowie”. 13. Chukhrai E. S. „Cząsteczka, życie, organizm”. 14. Shtrbanova S. „Kim jesteśmy? Książka o życiu, komórkach i naukowcach.”

W organizmie wielokomórkowym zawartość komórki jest oddzielona od środowiska zewnętrznego i sąsiadujących komórek błoną plazmatyczną, zwaną plazmalemmą. Cała zawartość komórki, z wyjątkiem jądra, nazywana jest cytoplazmą. Zawiera lepką ciecz - cytozol (lub hialoplazmę), składniki błonowe i niebłonowe. Składniki błony komórkowej obejmują jądro, mitochondria, plastydy, retikulum endoplazmatyczne, aparat Golgiego, lizosomy i wakuole komórek roślinnych. Składniki niebłonowe obejmują chromosomy, rybosomy, centrum komórkowe i centriole, organelle lokomocyjne (rzęski i wici). Błona komórkowa (plazmalemma) składa się z lipidów i białek. Lipidy w błonie tworzą podwójną warstwę (kwasową), a białka przenikają przez całą jej grubość lub lokalizują się na zewnętrznej lub wewnętrznej powierzchni błony. Niektóre białka znajdujące się na zewnętrznej powierzchni mają przyłączone węglowodany. Białka i węglowodany na powierzchni błon nie są takie same w różnych komórkach i są swego rodzaju wskaźnikami typu komórki. Dzięki temu komórki należące do tego samego typu łączą się, tworząc tkanki. Ponadto cząsteczki białka zapewniają selektywny transport cukrów, aminokwasów, nukleotydów i innych substancji do i z komórki. Zatem błona komórkowa działa jako selektywnie przepuszczalna bariera, która reguluje wymianę między komórką a środowiskiem.

Jądro jest największą organellą komórki, zamkniętą w otoczce składającej się z dwóch błon, przesiąkniętych licznymi porami. Za ich pośrednictwem zachodzi aktywna wymiana substancji między jądrem a cytoplazmą. Jama jądra jest wypełniona sokiem jądrowym.

Zawiera jąderko (jeden lub więcej), chromosomy, DNA, RNA, białka, węglowodany, lipidy. Jąderko jest utworzone przez pewne regiony chromosomów; Tworzą się w nim rybosomy. Chromosomy są widoczne tylko w dzielących się komórkach. W jądrze międzyfazowym (niedzielącym się) występują w postaci cienkich długich nici chromatyny (połączenia DNA-białko). Jądro, dzięki obecności chromosomów zawierających informację dziedziczną, funkcjonuje jako ośrodek kontrolujący całą aktywność życiową i rozwój komórki.

Retikulum endoplazmatyczne (ER) to złożony układ kanałów i wnęk składający się z błon, przenikających całą cytoplazmę i tworzących jedną całość z zewnętrzną błoną komórkową i otoczką jądrową. Istnieją dwa rodzaje EPS – ziarnisty (szorstki) i gładki. Na błonach sieci ziarnistej znajduje się wiele rybosomów, na błonach sieci gładkiej nie ma ich wcale. Główną funkcją EPS jest udział w syntezie, gromadzeniu i transporcie podstawowych substancji organicznych wytwarzanych przez komórkę. Białko syntetyzowane jest przez granulowany EPS, a węglowodany i tłuszcze przez gładki EPS.

Rybosomy to bardzo małe organelle składające się z dwóch subcząstek. Zawierają białka i RNA. Główną funkcją rybosomów jest synteza białek.

Mitochondria są zewnętrznie ograniczone błoną zewnętrzną, która ma zasadniczo taką samą strukturę jak błona plazmatyczna. Pod błoną zewnętrzną znajduje się błona wewnętrzna, która tworzy liczne fałdy - cristae. Cristae zawierają enzymy oddechowe. Rybosomy, DNA i RNA znajdują się w wewnętrznej jamie mitochondriów. Nowe mitochondria powstają w wyniku podziału starych. Główną funkcją mitochondriów jest synteza ATP. Syntetyzują niewielkie ilości białek DNA i RNA.

Chloroplasty to organelle występujące wyłącznie w komórkach roślinnych. Ich budowa jest podobna do mitochondriów. Na powierzchni każdy chloroplast jest ograniczony dwiema membranami - zewnętrzną i wewnętrzną. Wnętrze chloroplastu wypełnione jest galaretowatym zrębem. W zrębie znajdują się specjalne membrany (dwie membrany) - grana, połączone ze sobą i z wewnętrzną błoną chloroplastu. Błony zawierają granulat na-orofil. Dzięki chlorofilowi ​​energia światła słonecznego zamieniana jest na energię chemiczną ATP. Energia ATP jest wykorzystywana w chloroplastach do syntezy węglowodanów.

Aparat Golgiego składa się z 3 do 8 ułożonych w stos, spłaszczonych i lekko zakrzywionych wnęk w kształcie dysku. Pełni w komórce różne funkcje: bierze udział w transporcie produktów biosyntezy na powierzchnię komórki i ich usuwaniu z komórki, w tworzeniu lizosomów, w budowie błony komórkowej.

Lizosomy to proste, kuliste worki błonowe (pojedyncze) wypełnione enzymami trawiennymi, które rozkładają węglowodany, tłuszcze, białka i kwasy nukleinowe. Ich główną funkcją jest trawienie cząstek pokarmu i usuwanie martwych organelli.

Centrum komórkowe bierze udział w podziale komórki i znajduje się w pobliżu jądra. Centrum komórkowe zwierząt i niższych komórek roślinnych obejmuje centriolę. Centriola jest formacją parzystą, zawiera dwie wydłużone granulki składające się z mikrotubul i centrioli umieszczonych prostopadle do siebie

Organelle ruchu – wici i rzęski – są wyrostkami komórkowymi i mają tę samą strukturę u zwierząt i roślin. Ruch zwierząt wielokomórkowych jest zapewniony przez skurcze mięśni. Główną jednostką strukturalną komórki mięśniowej są miofibryole – cienkie włókna ułożone w pęczki wzdłuż włókna mięśniowego.

Duża centralna wakuola znajduje się w komórkach roślinnych i jest workiem utworzonym przez pojedynczą membranę. (Mniejsze wakuole, na przykład trawienne i kurczliwe, znajdują się zarówno w komórkach roślinnych, jak i zwierzęcych.) Wakuola zawiera sok komórkowy - stężony roztwór różnych substancji (sole mineralne, cukry, kwasy, pigmenty, enzymy), które są tutaj przechowywane.

Wtręty komórkowe – węglowodany, tłuszcze i białka – są niestabilnymi składnikami komórki. Są one okresowo syntetyzowane, gromadzą się w cytoplazmie jako substancje rezerwowe i wykorzystywane są w procesach życiowych organizmu.

Komórka jest najmniejszą i podstawową jednostką strukturalną organizmów żywych, zdolną do samoodnowy, samoregulacji i samoreprodukcji.

Charakterystyczne rozmiary komórek: komórki bakteryjne - od 0,1 do 15 mikronów, komórki innych organizmów - od 1 do 100 mikronów, czasami osiągające 1-10 mm; jaja dużych ptaków - do 10-20 cm, procesy komórek nerwowych - do 1 m.

Kształt komórki bardzo różnorodne: są komórki kuliste (cocci), łańcuch (paciorkowce), wydłużony (pręciki lub pręciki), zakrzywiony (wibracje), zaciskany (spirala), wielopłaszczyznowy, z wiciami motorycznymi itp.

Rodzaje komórek: prokariotyczne(niejądrowe) i eukariotyczne (posiadające utworzone jądro).

Eukariont komórki z kolei dzielą się na komórki zwierzęta, rośliny i grzyby.

Strukturalna organizacja komórki eukariotycznej

Prototyp- to cała żywa zawartość komórki. Protoplast wszystkich komórek eukariotycznych składa się z cytoplazmy (ze wszystkimi organellami) i jądra.

Cytoplazma- jest to wewnętrzna zawartość komórki, z wyjątkiem jądra, składająca się z hialoplazmy, zanurzonych w niej organelli oraz (w niektórych typach komórek) wtrętów wewnątrzkomórkowych (rezerwy składników odżywczych i/lub końcowych produktów metabolizmu).

Hialoplazma- osocze zasadowe, macierz cytoplazmatyczna, główna substancja będąca środowiskiem wewnętrznym komórki i stanowiąca lepki, bezbarwny roztwór koloidalny (zawartość wody do 85%) różnych substancji: białek (10%), cukrów, kwasów organicznych i nieorganicznych, aminokwasy, polisacharydy, RNA, lipidy, sole mineralne itp.

▪ Hialoplazma jest pożywką dla wewnątrzkomórkowych reakcji metabolicznych i ogniwem łączącym między organellami komórkowymi; ma zdolność odwracalnego przejścia z zolu w żel, a jej skład decyduje o właściwościach buforujących i osmotycznych komórki. Cytoplazma zawiera cytoszkielet składający się z mikrotubul i kurczliwych włókien białkowych.

▪ Cytoszkielet określa kształt komórki i bierze udział w wewnątrzkomórkowym ruchu organelli i poszczególnych substancji. Jądro jest największą organellą komórki eukariotycznej, zawierającą chromosomy, w których przechowywane są wszystkie informacje dziedziczne (więcej szczegółów poniżej).

Elementy strukturalne komórki eukariotycznej:

■ plazmalemma (błona plazmatyczna),
■ ściana komórkowa (tylko w komórkach roślinnych i grzybowych),
■ błony biologiczne (elementarne),
■ rdzeń,
▪ retikulum endoplazmatyczne (retikulum endoplazmatyczne),
■ mitochondria,
■ kompleks Golgiego,
■ chloroplasty (tylko w komórkach roślinnych),
■ lizosomy, s
■ rybosomy,
■ centrum komórkowe,
▪ wakuole (tylko w komórkach roślinnych i grzybowych),
■ mikrotubule,
■ rzęski, wici.

Schematy budowy komórek zwierzęcych i roślinnych podano poniżej:

Błony biologiczne (elementarne).- Są to aktywne kompleksy molekularne oddzielające organelle i komórki wewnątrzkomórkowe. Wszystkie membrany mają podobną budowę.

Struktura i skład membran: grubość 6-10 nm; składają się głównie z cząsteczek białek i fosfolipidów.

■Fosfolipidy tworzą podwójną (dwucząsteczkową) warstwę, w której ich cząsteczki są zwrócone swoimi hydrofilowymi (rozpuszczalnymi w wodzie) końcami na zewnątrz, a hydrofobowymi (nierozpuszczalnymi w wodzie) końcami do wewnątrz membrany.

■ Cząsteczki białka zlokalizowane na obu powierzchniach dwuwarstwy lipidowej ( białka obwodowe), przenikają obie warstwy cząsteczek lipidów ( całka białka, z których większość to enzymy) lub tylko jedna ich warstwa (białka półintegralne).

Właściwości membrany: plastyczność, asymetria(skład zewnętrznej i wewnętrznej warstwy zarówno lipidów, jak i białek jest inny), polarność (zewnętrzna warstwa jest naładowana dodatnio, wewnętrzna jest naładowana ujemnie), zdolność do samozamykania, selektywna przepuszczalność (w tym przypadku hydrofobowa substancje przechodzą przez dwuwarstwę lipidową, a hydrofilowe przez pory w białkach integralnych).

Funkcje membrany: bariera (oddziela zawartość organoidu lub komórki od otoczenia), strukturalna (zapewnia określony kształt, rozmiar i stabilność organoidu lub komórki), transportowa (zapewnia transport substancji do i z organoidu lub komórki), katalityczna (zapewnia procesy biochemiczne przybłonowe), regulacyjne (bierze udział w regulacji metabolizmu i energii pomiędzy organellą lub komórką a środowiskiem zewnętrznym), uczestniczy w przetwarzaniu energii i utrzymaniu transbłonowego potencjału elektrycznego.

Błona plazmatyczna (plazmalemma)

Membrana plazmowa lub plazmalemma to błona biologiczna lub zespół błon biologicznych ściśle przylegających do siebie, pokrywających komórkę od zewnątrz.

Struktura, właściwości i funkcje plazmalemy są w zasadzie takie same jak elementarnych błon biologicznych.

❖ Cechy konstrukcyjne:

▪ zewnętrzna powierzchnia błony komórkowej zawiera glikokaliks – polisacharydową warstwę cząsteczek glikolipoidów i glikoprotein, które służą jako receptory „rozpoznawane” niektórych substancji chemicznych; w komórkach zwierzęcych może być pokryty śluzem lub chityną, a w komórkach roślinnych substancjami celulozowymi lub pektynowymi;

▪ zazwyczaj plazmalema tworzy wypustki, wgłębienia, fałdy, mikrokosmki itp., zwiększając powierzchnię komórki.

■ Dodatkowe funkcje: receptor (bierze udział w „rozpoznawaniu” substancji oraz w odbieraniu sygnałów z otoczenia i przekazywaniu ich do komórki), zapewniając komunikację między komórkami w tkankach organizmu wielokomórkowego, udział w budowie specjalnych struktur komórkowych (wici, rzęski itp.).

Ściana komórkowa (koperta)

Ściana komórkowa jest sztywną strukturą znajdującą się na zewnątrz plazmalemy i reprezentującą zewnętrzną osłonę komórki. Występuje w komórkach prokariotycznych oraz komórkach grzybów i roślin.

❖Skład ściany komórkowej: celuloza w komórkach roślinnych i chityna w komórkach grzybów (składniki strukturalne), białka, pektyny (które biorą udział w tworzeniu płytek spajających ściany dwóch sąsiadujących komórek), lignina (która utrzymuje razem włókna celulozowe w bardzo mocnym szkieletie) , suberyna (nakłada się na łupinę od wewnątrz i sprawia, że ​​jest ona praktycznie nieprzepuszczalna dla wody i roztworów) itp. Zewnętrzna powierzchnia ściany komórkowej naskórka komórek roślinnych zawiera dużą ilość węglanu wapnia i krzemionki (mineralizacja) i jest pokryta z substancjami hydrofobowymi, woskami i kutykulą (warstwa substancji kutyny przesiąknięta celulozą i pektynami).

❖ Funkcje ściany komórkowej: pełni rolę zewnętrznej ramy, utrzymuje turgor komórek, pełni funkcje ochronne i transportowe.

Organelle komórkowe

Organelle (lub organelle)- Są to trwałe, wysoce wyspecjalizowane struktury wewnątrzkomórkowe, które mają określoną strukturę i pełnią odpowiednie funkcje.

❖ Według celu organelle dzielą się na:
▪ organelle ogólnego przeznaczenia (mitochondria, kompleks Golgiego, siateczka śródplazmatyczna, rybosomy, centriole, lizosomy, plastydy) oraz
▪ organelle specjalnego przeznaczenia (miofibryle, wici, rzęski, wakuole).
❖ Przez obecność membrany organelle dzielą się na:
■ podwójna błona (mitochondria, plastydy, jądro komórkowe),
■ jednobłonowy (retikulum endoplazmatyczne, kompleks Golgiego, lizosomy, wakuole) i
▪ niebłonowe (rybosomy, centrum komórkowe).
Wewnętrzna zawartość organelli błonowych zawsze różni się od otaczającej je hialoplazmy.

Mitochondria- organelle dwubłonowe komórek eukariotycznych, które przeprowadzają utlenianie substancji organicznych do produktów końcowych z uwolnieniem energii zmagazynowanej w cząsteczkach ATP.

■ Struktura: kształty prętowe, kuliste i nitkowate, grubość 0,5-1 µm, długość 2-7 µm; podwójna membrana, zewnętrzna błona jest gładka i ma wysoką przepuszczalność, wewnętrzna błona tworzy fałdy - cristae, na których znajdują się ciała kuliste - ATP-somy. W przestrzeni pomiędzy membranami gromadzą się jony wodoru 11, które biorą udział w oddychaniu tlenem.

■ Zawartość wewnętrzna (matryca): rybosomy, kolisty DNA, RNA, aminokwasy, białka, enzymy cyklu Krebsa, enzymy oddychania tkankowego (znajdujące się na cristae).

■ Funkcje: utlenianie substancji do CO 2 i H 2 O; synteza ATP i specyficznych białek; powstawanie nowych mitochondriów w wyniku rozszczepienia na dwie części.

Plastydy(dostępne tylko w komórkach roślinnych i protistach autotroficznych).

■ Rodzaje plastydów: chloroplasty (zielony), leukoplasty (bezbarwny, okrągły kształt), chromoplasty (żółty lub pomarańczowy); plastydy mogą zmieniać się z jednego typu na inny.

■Struktura chloroplastów: są dwumembranowe, okrągłe lub owalne, o długości 4-12 µm i grubości 1-4 µm. Błona zewnętrzna jest gładka, membrana wewnętrzna już tak tylakoidy - fałdy tworzące zamknięte wgłębienia w kształcie krążka, pomiędzy którymi znajduje się zrąb (patrz poniżej). W roślinach wyższych tylakoidy gromadzą się w stosy (jak kolumna monet) ziarna , które są ze sobą połączone lamele (pojedyncze membrany).

■ Skład chloroplastów: w błonach tylakoidów i grany - ziarna chlorofilu i innych pigmentów; zawartość wewnętrzna (zrąb): białka, lipidy, rybosomy, kolisty DNA, RNA, enzymy biorące udział w wiązaniu CO 2 , substancje magazynujące.

■Funkcje plastydów: fotosynteza (chloroplasty zawarte w zielonych organach roślin), synteza określonych białek i gromadzenie rezerwowych składników odżywczych: skrobi, białek, tłuszczów (leukoplastów), nadawanie koloru tkankom roślinnym w celu przyciągnięcia owadów zapylających oraz dystrybutorów owoców i nasion (chromoplasty ).

Siateczka endoplazmatyczna (EPS), Lub endoplazmatyczny retikulum, występujące we wszystkich komórkach eukariotycznych.

■Struktura: to system połączonych ze sobą kanalików, rurek, cystern i wnęk o różnych kształtach i rozmiarach, których ściany tworzą elementarne (pojedyncze) błony biologiczne. Istnieją dwa rodzaje EPS: ziarnisty (lub szorstki), zawierający rybosomy na powierzchni kanałów i wgłębień, oraz agranulowany (lub gładki), niezawierający rybosomów.

■Funkcje: podział cytoplazmy komórkowej na przedziały, które zapobiegają mieszaniu zachodzących w nich procesów chemicznych; szorstki ER gromadzi się, izoluje w celu dojrzewania i transportuje na swojej powierzchni białka syntetyzowane przez rybosomy, syntetyzuje błony komórkowe; gładki EPS syntetyzuje i transportuje lipidy, węglowodany złożone i hormony steroidowe, usuwa toksyczne substancje z komórki.

Kompleks Golgiego (lub aparat) - organella błonowa komórki eukariotycznej, zlokalizowana w pobliżu jądra komórkowego, która jest systemem cystern i pęcherzyków i bierze udział w gromadzeniu, przechowywaniu i transporcie substancji, budowie błony komórkowej i tworzeniu lizosomów.

■Struktura: kompleks jest dyktosomem - stosem związanych z błoną płaskich worków w kształcie dysków (cystern), z których wyrastają pęcherzyki, oraz układ kanalików błonowych łączących kompleks z kanałami i wnękami gładkiego ER.

■Funkcje: tworzenie lizosomów, wakuoli, plazmalemy i ściany komórkowej komórki roślinnej (po jej podziale), wydzielanie szeregu złożonych substancji organicznych (substancje pektynowe, celuloza itp. w roślinach; glikoproteiny, glikolipidy, kolagen, białka mleka , żółć, wiele hormonów itp. zwierzęta); akumulacja i odwodnienie lipidów transportowanych wzdłuż EPS (z gładkiego EPS), modyfikacja i akumulacja białek (z ziarnistego EPS i wolnych rybosomów cytoplazmy) i węglowodanów, usuwanie substancji z komórki.

Dojrzałe dictyosomy cisternae wiążą pęcherzyki (wakuole Golgiego), wypełniony wydzieliną, która następnie zostaje wykorzystana przez samą komórkę lub usunięta poza jej granice.

❖ Lizosomy- organelle komórkowe, które zapewniają rozkład złożonych cząsteczek substancji organicznych; powstają z pęcherzyków oddzielonych od kompleksu Golgiego lub gładkiego ER i są obecne we wszystkich komórkach eukariotycznych.

■ Struktura i skład: lizosomy to małe, okrągłe pęcherzyki z pojedynczą błoną o średnicy 0,2–2 µm; wypełniony enzymami hydrolitycznymi (trawiennymi) (~40), zdolnymi do rozkładania białek (do aminokwasów), lipidów (do glicerolu i wyższych kwasów karboksylowych), polisacharydów (do monosacharydów) i kwasów nukleinowych (do nukleotydów).

Łącząc się z pęcherzykami endocytarnymi, lizosomy tworzą wakuolę trawienną (lub lizosom wtórny), w której następuje rozkład złożonych substancji organicznych; powstałe monomery przedostają się do cytoplazmy komórki przez błonę lizosomu wtórnego, a niestrawione (niehydrolizowane) substancje pozostają w lizosomie wtórnym, a następnie z reguły są wydalane na zewnątrz komórki.

■ Funkcje: heterofagia- rozkład obcych substancji, które dostają się do komórki poprzez endocytozę, autofagię - niszczenie struktur zbędnych dla komórki; autoliza to samozniszczenie komórki, które następuje w wyniku uwolnienia zawartości lizosomów podczas śmierci lub degeneracji komórki.

❖ Wakuole- duże pęcherzyki lub wnęki w cytoplazmie, które tworzą się w komórkach roślin, grzybów i wielu innych protisty i ograniczony elementarną membraną - tonoplastem.

■ Wakuole protisty dzielą się na trawienne i kurczliwe (posiadające w błonach wiązki włókien elastycznych i służące do osmotycznej regulacji gospodarki wodnej komórki).

■Wakuole komórki roślinne wypełniony sokiem komórkowym - wodnym roztworem różnych substancji organicznych i nieorganicznych. Mogą zawierać także substancje toksyczne i garbnikowe oraz końcowe produkty aktywności komórkowej.

▪Wakuole komórek roślinnych mogą łączyć się w wakuolę centralną, która zajmuje do 70-90% objętości komórki i może być penetrowana przez pasma cytoplazmy.

Funkcje: gromadzenie i izolowanie substancji rezerwowych i substancji przeznaczonych do wydalenia; utrzymanie ciśnienia turgorowego; zapewnienie wzrostu komórek w wyniku rozciągania; regulacja bilansu wodnego komórek.

♦Rybosomy- organelle komórkowe, obecne we wszystkich komórkach (w ilości kilkudziesięciu tysięcy), zlokalizowane na błonach ziarnistego EPS, w mitochondriach, chloroplastach, cytoplazmie i zewnętrznej błonie jądrowej i przeprowadzające biosyntezę białek; W jąderkach powstają podjednostki rybosomów.

■ Struktura i skład: rybosomy to najmniejsze (15-35 nm) niebłonowe granulki o kształcie okrągłym i grzybkowym; mają dwa centra aktywne (aminoacyl i peptydyl); składają się z dwóch nierównych podjednostek - dużej (w postaci półkuli z trzema występami i kanałem), która zawiera trzy cząsteczki RNA i białko, oraz małej (zawiera jedną cząsteczkę RNA i białko); podjednostki są połączone jonem Mg+.

■ Funkcja: synteza białek z aminokwasów.

❖ Centrum komórek- organella większości komórek zwierzęcych, niektórych grzybów, glonów, mchów i paproci, zlokalizowana (w interfazie) w centrum komórki w pobliżu jądra i służąca jako ośrodek inicjujący gromadzenie się mikrotubule .

■ Struktura: Centrum komórki składa się z dwóch centrioli i centrosfery. Każda centriola (ryc. 1.12) ma wygląd cylindra o długości 0,3-0,5 µm i średnicy 0,15 µm, którego ścianki utworzone są przez dziewięć trójek mikrotubul, a środek wypełniony jest jednorodną substancją. Centriole są usytuowane prostopadle do siebie i otoczone gęstą warstwą cytoplazmy z promieniującymi mikrotubulami tworzącymi promieniującą centrosferę. Podczas podziału komórki centriole przesuwają się w stronę biegunów.

▪ Główne funkcje: tworzenie biegunów podziału komórkowego i achromatycznych włókien wrzeciona podziału (lub wrzeciona mitotycznego), zapewniające równomierne rozmieszczenie materiału genetycznego pomiędzy komórkami potomnymi; w interfazie kieruje ruchem organelli w cytoplazmie.

Komórki cytosklst jest systemem mikrofilamenty I mikrotubule , penetrując cytoplazmę komórki, związaną z zewnętrzną błoną cytoplazmatyczną i otoczką jądrową i utrzymując kształt komórki.

■Mikrokołnierze- cienkie, kurczliwe włókna o grubości 5-10 nm i składające się z białek ( aktyna, miozyna itd.). Występuje w cytoplazmie wszystkich komórek i pseudopodach komórek ruchliwych.

Funkcje: mikrofilamenty zapewniają aktywność motoryczną hialoplazmy, biorą bezpośredni udział w zmianie kształtu komórki podczas rozprzestrzeniania się i ruchu ameboidalnego komórek protistów oraz biorą udział w tworzeniu zwężenia podczas podziału komórek zwierzęcych; jeden z głównych elementów cytoszkieletu komórkowego.

■ Mikrotubule- cienkie, puste cylindry (o średnicy 25 nm), składające się z cząsteczek białka tubuliny, ułożonych w spiralnych lub prostych rzędach w cytoplazmie komórek eukariotycznych.

Funkcje: mikrotubule tworzą włókna wrzecionowe, są częścią centrioli, rzęsek, wici i uczestniczą w transporcie wewnątrzkomórkowym; jeden z głównych elementów cytoszkieletu komórkowego.

Organelle ruchu — wici i rzęski , są obecne w wielu komórkach, ale częściej występują w organizmach jednokomórkowych.

■ Rzęsy- liczne krótkie cytoplazmatyczne wypustki (o długości 5-20 µm) na powierzchni plazmalemy. Występuje na powierzchni różnego rodzaju komórek zwierzęcych i niektórych roślin.

■ Wici- pojedyncze wypustki cytoplazmatyczne na powierzchni komórek wielu protistów, zoospor i plemników; ~ 10 razy dłuższe niż rzęski; służą do poruszania się.

■ Struktura: Składają się z nich rzęski i wici (ryc. 1.14). mikrotubule, ułożone według układu 9×2+2 (dziewięć mikrotubul podwójnych – dublety tworzą ściankę, pośrodku znajdują się dwie mikrotubule pojedyncze). Dublety mogą się przesuwać obok siebie, co prowadzi do wygięcia rzęski lub wici. U nasady wici i rzęsek znajdują się ciała podstawne o budowie identycznej jak centriole.

■ Funkcje: rzęski i wici zapewniają ruch samych komórek lub otaczającego płynu i zawieszonych w nim cząstek.

Inkluzje

Inkluzje- nietrwałe (tymczasowo istniejące) składniki cytoplazmy komórki, których zawartość zmienia się w zależności od stanu funkcjonalnego komórki. Istnieją inkluzje troficzne, wydzielnicze i wydalnicze.

■ Inkluzje troficzne- są to rezerwy składników odżywczych (tłuszcz, skrobia i białka, ziarna, glikogen).

■ Wtrącenia wydzielnicze- są to produkty przemiany materii gruczołów dokrewnych i zewnątrzwydzielniczych (hormony, enzymy).

■ Wtrącenia wydalnicze- Są to produkty przemiany materii w komórce, które muszą zostać wydalone z komórki.

Jądro i chromosomy

Rdzeń- największa organella; jest obowiązkowym składnikiem wszystkich komórek eukariotycznych (z wyjątkiem komórek rurek sitowych łyka roślin wyższych i dojrzałych erytrocytów ssaków). Większość komórek ma jedno jądro, ale istnieją komórki dwu- i wielojądrowe. W jądrze występują dwa stany: międzyfazowy i rozszczepialny

Jądro międzyfazowe zawiera otoczka nuklearna(oddzielającą wewnętrzną zawartość jądra od cytoplazmy), macierz jądrową (karioplazmę), chromatynę i jąderka. Kształt i wielkość jądra zależy od rodzaju organizmu, typu, wieku i stanu funkcjonalnego komórki. Ma wysoką zawartość DNA (15-30%) i RNA (12%).

■ Funkcje jądra: przechowywanie i przekazywanie informacji dziedzicznej w postaci niezmienionej struktury DNA; regulacja (poprzez system syntezy białek) wszystkich procesów życiowych komórki.

❖ Koperta nuklearna(lub kariolemma) składa się z zewnętrznej i wewnętrznej błony biologicznej, pomiędzy którymi znajduje się przestrzeń okołojądrowa. Wewnętrzna błona ma blaszkę białkową, która nadaje kształt jądru. Błona zewnętrzna jest połączona z ER i zawiera rybosomy. Powłoka jest przesiąknięta porami jądrowymi, przez które następuje wymiana substancji pomiędzy jądrem a cytoplazmą. Liczba porów nie jest stała i zależy od wielkości jądra i jego aktywności funkcjonalnej.

■ Funkcje błony jądrowej: oddziela jądro od cytoplazmy komórki, reguluje transport substancji z jądra do cytoplazmy (RNA, podjednostki rybosomów) i z cytoplazmy do jądra (białka, tłuszcze, węglowodany, ATP, woda, jony).

❖ Chromosom- najważniejsza organella jądra, zawierająca jedną cząsteczkę DNA w kompleksie ze specyficznymi białkami histonowymi i niektórymi innymi substancjami, z których większość znajduje się na powierzchni chromosomu.

W zależności od fazy cyklu życiowego komórki, chromosomy mogą być obecne dwa stany — zdespiralizowane i spiralizowane.

» W stanie despiralnym chromosomy znajdują się w okresie interfaza cykl komórkowy, tworząc nici niewidoczne w mikroskopie optycznym, które stanowią podstawę chromatyna .

▪ W procesie dochodzi do spiralizacji, której towarzyszy skrócenie i zagęszczenie (100-500 razy) nici DNA podział komórek ; podczas gdy chromosomy przybrać zwarty kształt i stają się widoczne pod mikroskopem optycznym.

Chromatyna- jeden ze składników materii jądrowej w okresie międzyfazowym, którego podstawą jest zwinięte chromosomy w postaci sieci długich, cienkich nici cząsteczek DNA w kompleksie z histonami i innymi substancjami (RNA, polimeraza DNA, lipidy, minerały itp.); dobrze barwi się barwnikami stosowanymi w praktyce histologicznej.

▪ W chromatynie fragmenty cząsteczki DNA owijają się wokół histonów, tworząc nukleosomy (wyglądają jak koraliki).

Chromatyda to element strukturalny chromosomu, będący nicią cząsteczki DNA w kompleksie z białkami histonowymi i innymi substancjami, wielokrotnie zwiniętą niczym superhelisa i upakowaną w postaci korpusu w kształcie pręcika.

▪ Podczas helikalizacji i pakowania poszczególne odcinki DNA układają się w regularny sposób, tak że na chromatydach tworzą się naprzemienne poprzeczne paski.

❖ Struktura chromosomu (ryc. 1.16). W stanie spiralnym chromosom jest strukturą w kształcie pręcika o wielkości około 0,2–20 µm, składającą się z dwóch chromatyd i podzieloną na dwa ramiona pierwotnym przewężeniem zwanym centromerem. Chromosomy mogą mieć wtórne zwężenie oddzielające region zwany satelitą. Niektóre chromosomy mają sekcję ( organizator jąderkowy ), który koduje strukturę rybosomalnego RNA (rRNA).

Rodzaje chromosomów w zależności od kształtu: równe ramiona , nierówne ramiona (centromer jest przesunięty ze środka chromosomu), w kształcie pręta (centromer znajduje się blisko końca chromosomu).

Po anafazie mitozy i anafazie mejozy II chromosomy składają się z jednego chromitydu, a po replikacji (podwojeniu) DNA na etapie syntezy (S) interfazy składają się z dwóch siostrzanych chromitydów połączonych ze sobą w centromerze. Podczas podziału komórki mikrotubule wrzeciona przyczepiają się do centromeru.

❖ Funkcje chromosomów:
■ zawierać materiał genetyczny - cząsteczki DNA;
■ przeprowadzić Synteza DNA (podczas podwajania chromosomów w okresie S cyklu komórkowego) i mRNA;
■ regulują syntezę białek;
▪ kontrolują żywotną aktywność komórki.

Chromosomy homologiczne- chromosomy należące do tej samej pary, identyczne pod względem kształtu, wielkości, umiejscowienia centromerów, niosące te same geny i determinujące rozwój tych samych cech. Chromosomy homologiczne mogą różnić się allelami zawartych w nich genów i wymieniać sekcje podczas mejozy (crossing over).

Autosomy chromosomy w komórkach organizmów dwupiennych, identyczne u samców i samic tego samego gatunku (są to wszystkie chromosomy komórki z wyjątkiem chromosomów płci).

Chromosomy płciowe(Lub heterochromosomy ) to chromosomy zawierające geny określające płeć żywego organizmu.

Zestaw diploidalny(oznaczony 2p) - zestaw chromosomów somatyczny komórki, w których znajduje się każdy chromosom jego sparowany homologiczny chromosom . Organizm otrzymuje jeden z chromosomów zestawu diploidalnego od ojca, drugi od matki.

▪ Zestaw diploidalny osoba składa się z 46 chromosomów (w tym 22 pary chromosomów homologicznych i dwa chromosomy płciowe: kobiety mają dwa chromosomy X, mężczyźni mają po jednym chromosomie X i Y).

Zbiór haploidalny(wskazywany przez 1l) - pojedynczy zestaw chromosomów seksualny komórki ( gamety ), w którym chromosomy nie mają sparowanych chromosomów homologicznych . Zestaw haploidalny powstaje podczas powstawania gamet w wyniku mejozy, kiedy z każdej pary homologicznych chromosomów do gamet dostaje się tylko jeden.

Kariotyp- jest to zbiór stałych ilościowych i jakościowych cech morfologicznych charakterystycznych dla chromosomów komórek somatycznych organizmów danego gatunku (ich liczba, wielkość i kształt), na podstawie których można jednoznacznie zidentyfikować diploidalny zestaw chromosomów.

Jądro- okrągłe, mocno zwarte, nieograniczone

korpus membrany o wielkości 1-2 mikronów. Jądro ma jedno lub więcej jąder. Jąderko tworzy się wokół jąderkowych organizatorów kilku chromosomów, które się przyciągają. Podczas podziału jądrowego jąderka ulegają zniszczeniu i tworzą się ponownie pod koniec podziału.

■ Skład: białko 70-80%, RNA 10-15%, DNA 2-10%.
■ Funkcje: synteza r-RNA i t-RNA; zespół podjednostek rybosomalnych.

Karioplazma (Lub nukleoplazma, karolimfa, sok jądrowy ) to bezstrukturalna masa wypełniająca przestrzeń pomiędzy strukturami jądra, w której zanurzona jest chromatyna, jąderka i różne granulki wewnątrzjądrowe. Zawiera wodę, nukleotydy, aminokwasy, ATP, RNA i białka enzymatyczne.

Funkcje: zapewnia wzajemne połączenie struktur jądrowych; uczestniczy w transporcie substancji z jądra do cytoplazmy i z cytoplazmy do jądra; reguluje syntezę DNA podczas replikacji, syntezę mRNA podczas transkrypcji.

Charakterystyka porównawcza komórek eukariotycznych

Cechy budowy komórek prokariotycznych i eukariotycznych

Transport substancji

Transport substancji- jest to proces transportu niezbędnych substancji po całym organizmie, do komórek, wewnątrz komórki i wewnątrz komórki, a także usuwania substancji odpadowych z komórki i organizmu.

Wewnątrzkomórkowy transport substancji zapewnia hialoplazma oraz (w komórkach eukariotycznych) retikulum endoplazmatyczne (ER), kompleks Golgiego i mikrotubule. Transport substancji zostanie opisany w dalszej części tej witryny.

Metody transportu substancji przez błony biologiczne:

▪ transport pasywny (osmoza, dyfuzja, dyfuzja bierna),
■ transport aktywny,
■ endocytoza,
■ egzocytoza.

Transport pasywny nie wymaga wydatku energetycznego i występuje wzdłuż gradientu stężenie, gęstość lub potencjał elektrochemiczny.

Osmoza to przenikanie wody (lub innego rozpuszczalnika) przez półprzepuszczalną membranę z roztworu mniej stężonego do bardziej stężonego.

Dyfuzja- penetracja Substancje przez membranę wzdłuż gradientu stężenie (z obszaru o wyższym stężeniu substancji do obszaru o niższym stężeniu).

Dyfuzja woda i jony odbywają się przy udziale integralnych białek błonowych, które posiadają pory (kanały), dyfuzja substancji rozpuszczalnych w tłuszczach następuje przy udziale fazy lipidowej błony.

Ułatwiona dyfuzja przez błonę zachodzi za pomocą specjalnych białek transportujących błonę, patrz zdjęcie.

Transport aktywny wymaga wydatku energii uwolnionej podczas rozkładu ATP i służy do transportu substancji (jonów, monosacharydów, aminokwasów, nukleotydów) przeciwko gradientowi ich stężenie lub potencjał elektrochemiczny. Przeprowadzane przez specjalne białka nośnikowe pozwolenia , posiadający kanały jonowe i tworzący pompy jonowe .

Endocytoza- wychwytywanie i otaczanie makrocząsteczek (białek, kwasów nukleinowych itp.) i mikroskopijnych stałych cząstek żywności ( fagocytoza ) lub kropelki cieczy z rozpuszczonymi w niej substancjami ( pinocytoza ) i zamknięcie ich w wakuoli błonowej, która jest wciągana „do komórki”. Następnie wakuola łączy się z lizosomem, którego enzymy rozkładają cząsteczki uwięzionej substancji na monomery.

Egzocytoza- proces odwrotny do endocytozy. Poprzez egzocytozę komórka usuwa produkty wewnątrzkomórkowe lub niestrawione resztki zamknięte w wakuolach lub pęcherzykach.