Autor: Arkadiusz Kamiński Przedmiot: Produkcja zwierzęca Zagadnienie. KOMÓRKA

Transkrypt

1 Autor: Arkadiusz Kamiński Przedmiot: Produkcja zwierzęca Zagadnienie. KOMÓRKA 1. Pojęcie komórki i jej rodzaje. POJĘCIE KOMÓRKI. KOMÓRKA, najmniejsza zorganizowana jednostka żywej materii; może stanowić odrębny organizm (np. pierwotniaki) bądź też jest podstawowym elementem strukturalnym i czynnościowym organizmów wielokomórkowych; wirusy nie mają budowy komórkowej, ich procesy życiowe łączą się z procesami życiowymi komórek przez nie zakażonych i zależą od nich. Istnieją 2 poziomy organizacji komórek: u bakterii i sinic (Procaryota) nie występują: jądro komórkowe i chromosomy ich odpowiednikiem jest nukleoid i genofor; komórki pozostałych organizmów (Eucaryota) mają wyodrębnione jądro komórkowe, zawierające informację genet. w DNA (kwasie deoksyrybonukleinowym) chromosomów, otoczone cytoplazmą, którą ogranicza błona komórkowa. Istotą budowy cytoplazmy wszystkich komórek jest jej zróżnicowanie na przedziały odgraniczone błonami lipoproteinowymi; błony te (tzw. cytomembrany) tworzą organelle komórkowe: siateczkę; śródplazmatyczną (retikulum endoplazmatyczne) z rybosomami, mitochondria, centriole, aparat Golgiego, lizosomy, peroksysomy, u roślin także plastydy; poszczególne organelle mają różne zestawy enzymów i wykorzystują różne substraty: regulacja dostępności substratów i enzymów leży u podstaw regulacji czynności życiowych; ponadto w komórkach występują struktury związane z ich zróżnicowaniem czynnościowym, np. włókienka kurczliwe w komórkach mięśniowych, rzęski ruchowe na powierzchni niektórych komórkach nabłonka. Jądro komórkowe, poprzez DNA genów zawartych w chromosomach, steruje procesami metabolicznymi i odgrywa decydującą rolę w przekazywaniu cech dziedzicznych. Nowe komórki powstają przez podział komórki macierzystej (podział; komórki, mitoza), od której otrzymują w przekazanym DNA informację genet. (dziedziczną). U organizmów wielokomórkowych w trakcie ontogenezy komórki ulegają zróżnicowaniu, tworząc tkanki (histogeneza); wszystkie komórki danego organizmu mają tę samą informację genet.; tylko jej część zostaje uczynniona i ujawniona w postaci syntezy odpowiednich białek, zarówno strukturalnych, jak i enzymów; różnicowanie się komórek i ich funkcja zależy od regulacji aktywacji poszczególnych genów. Przeciętna wielkość komórki wynosi od kilku do kilkudziesięciu µm. Nauką zajmującą się badaniem budowy i funkcji komórek jest cytologia.

2 RODZAJE KOMÓREK. JAJOWA KOMÓRKA, bot. żeńska komórka płciowa (gamety); u glonów powstaje w lęgniach, u mszaków, paprotników i roślin nagonasiennych w rodniach, u roślin okrytonasiennych znajduje się w woreczku zalążkowym i tworzy wraz z synergidami aparat jajowy. BUDOWA KOMÓRKI i CHARAKTERYSTYKA ELEMENTÓW BUDUJĄCYCH KOMÓRKĘ. BŁONA KOMÓRKOWA, błona ograniczająca powierzchnię komórek; stanowi zewnętrznie leżący narząd komórkowy, poprzez który komórka kontaktuje się ze środowiskiem; podstawowym elementem strukturalnym błony komórkowej są błony biologiczne; zawiera skomplikowane układy enzymów i molekularnych przenośników warunkujących aktywną wymianę substancji między komórką a środowiskiem; na powierzchni zewnętrznej błony komórkowej występuje często otoczka zawierająca mukopolisacharydy; błona komórkowa stanowi o antygenności komórek (antygeny); w błonie komórkowej tkwią liczne receptory, na które oddziałują swoiste czynniki, takie jak np. hormony, czynniki wzrostu; czasem bywa zróżnicowana (fałdy, wypustki) i tworzy rąbki oskórkowe lub szczoteczkowe, rzęski, wici oraz desmosomy warunkujące utrzymanie mech. łączności komórek ze sobą; między powierzchnią błony komórkowej i wnętrzem komórki istnieje różnica potencjału elektr., której zmiany mają istotne znaczenie w procesie przewodzenia impulsów; wpuklanie się błony komórkowej do wnętrza komórki warunkuje pochłanianie przez nią płynów lub fragmentów substancji stałych ze środowiska i prowadzi do powstawania wewnątrzkomórkowych wakuoli pinocytarnych lub fagocytarnych (endocytoza, fagosomy); błona komórkowa komórek roślinnych, zw. plazmolemmą, jest zwykle otoczona grubszą martwą warstwą, ścianą; komórkową. CYTOPLAZMA [gr.], biol. zawartość komórki roślinnej i zwierzęcej z wyjątkiem jądra komórkowego; materia żywa zbud. gł. z białek, wykazujących ogromną różnorodność aktywności enzymatycznej; istotą ultrastruktury cytoplazmy jest istnienie szeregu przedziałów, wypełnionych cytozolem, ograniczonych błonami lipoproteinowymi (błony biologiczne), które tworzą siateczkę; śródplazmatyczną; na zewnątrz jest ograniczona błoną; komórkową; w cytoplaźmie znajdują się narządy (organelle) komórkowe, np. mitochondria, układ Golgiego, lizosomy, stanowiące strukturalne zróżnicowania cytoplazmy i związane z określonymi funkcjami komórki; w wyspecjalizowanych komórkach występują ponadto takie twory, jak np. włókienka kurczliwe lub ziarnistości wydzielnicze; skomplikowaną ultrastrukturę cytoplazmy cechuje ogromna labilność; utrwalenie tej ultrastruktury jest równoznaczne z przerwaniem procesów życiowych.

3 JĄDRO KOMÓRKOWE, podstawowy składnik komórek roślinnych i zwierzęcych (komórka), odgrywający decydującą rolę w procesach przemiany materii i w dziedziczeniu; nie występuje jedynie u bakterii i sinic (jego odpowiednikiem jest u nich nukleoid); zwykle kulistego kształtu, jedno w komórce, u niektórych niższych organizmów liczne; teren jądr. jest oddzielony od cytoplazmy błoną jądr. (kariolema), wnętrze jądra komórkowego wypełnia płynny sok jądr. (kariolimfa), zawierający skłębioną masę długich nici chromatynowych chromonem, oraz jedno lub kilka jąderek; podczas podziału komórkowego (mitoza, mejoza) w jądrze komórkowym zachodzą charakterystyczne zmiany strukturalne: zanika jąderko i błona jądr., a wskutek spiralizacji chromonem stają się widoczne poszczególne chromosomy o kształtach i liczbie typowych dla danego gat.; chromosomy są siedliskiem genów, zbud. z DNA (kwasu deoksyrybonukleinowego), w którym jest zakodowana informacja genetyczna (dziedziczna) organizmu. WAKUOLE [łac.], wodniczki, biol. pęcherzykowate, wypełnione płynem przestrzenie w obrębie cytoplazmy; mają różne pochodzenie i znaczenie; u roślin w młodych komórkach są drobne, w dojrzałych występuje najczęściej wakuola centralna, wypełniona sokiem komórkowym; u pierwotniaków ważną rolę odgrywają wodniczki odżywcze i tętniące. RYBOSOMY [łac.-gr.], kuliste ziarnistości o średnicy ok. 0,02 µm, zbud. z kwasu rybonukleinowego (RNA) i białek, związane z błonami szorstkimi siateczki śródplazmatycznej lub wolno leżące w cytoplazmie; miejsce syntezy białek w komórce (biosynteza białka); składają się z 2 podjednostek, małej i dużej, często łączą się w grupy, tzw. polirybosomy lub polisomy; stwierdzono również obecność rybosomów w mitochondriach i chloroplastach. MITOCHONDRIA [gr.], organelle komórkowe występujące w roślinnych i zwierzęcych komórkach z wyodrębnionym jądrem, tzw. eukariotycznych; w mitochondriach zachodzą złożone procesy biochem. prowadzące do syntezy wysokoenerg. związków chem. zużywanych w metabolizmie komórki; w procesach tych biorą udział zawarte w mitochondriach enzymy cyklu Krebsa oraz układy enzymatyczne umożliwiające transport elektronów (łańcuch oddechowy) i fosforylację; (oksydacyjną); mitochondria zawierają też własny mitochondrialny DNA (dziedziczenie pozachromosomowe), w postaci ziarnistej, pałeczkowatej lub nitkowatej, o średnicy ok. 0,2 3 µm; stanowią wg najnowszych poglądów efekt symbiozy zaistniałej u zarania powstawania życia na Ziemi między komórkami eukariotycznymi a prymitywnymi komórkami zbliżonymi do bakterii, których odpowiednikiem mają być właśnie mitochondria; zespół mitochondriów w komórce jest zw. chondriomem; mitochondrialny DNA dziedziczy się wyłącznie linią kobiecą, ponieważ mitochondria plemników nie wnikają do jaja; DNA mitochondriów koduje 13 białek; mutacje w jego zakresie prowadzą do dziedzicznych schorzeń, 5 jest dobrze poznanych. Porównawcze badania częstości mutacji DNA mitochondriów

4 kobiet pozwoliły na stworzenie kontrowersyjnej dziś koncepcji Ewy Afrykańskiej, hipotetycznej pramatki człowieka współczesnego, żyjącej ok lat temu. GOLGIEGO APARAT, układ Golgiego, organella komórkowa występująca tylko u zwierząt, zbud. z błon gładkich (błony biologiczne), złożona najczęściej z kilku przylegających do siebie spłaszczonych woreczków i oddzielających się od nich wakuoli; leży zwykle blisko jądra komórki; w aparacie Gologiego dokonuje się synteza lub są gromadzone niektóre substancje wytwarzane w komórce, np. mukopolisacharydy; przez oddzielanie się uwypukleń błon aparatu Gologiego powstają pierwotne lizosomy; odkryty 1898 przez C. Golgiego. SIATECZKA ŚRÓDPLAZMATYCZNA, siateczka endoplazmatyczna, retikulum endoplazmatyczne, biol. utworzony przez błony lipoproteinowe skomplikowany system płaskich przestrzeni, połączonych ze sobą lub izolowanych pęcherzyków (zw. cysternami), występujący w cytoplazmie wszystkich komórek; układ taki, stwarzający przedziały komórkowe (na jądro i cytoplazmę, a w cytoplazmie mitochondria, endosomy, lizosomy, peroksysomy, aparat Golgiego), jest warunkiem istnienia procesów życiowych, ponieważ segreguje i kojarzy możliwości oddziaływania enzymów i ich substratów; zniszczenie tych przedziałów lub ich usztywnienie oznacza śmierć komórki; błony siateczki śródplazmatycznej (cytomembrany), na których znajdują się rybosomy, są zw. szorstkimi; w nich przebiega synteza białek przeznaczonych na wydzielenie z komórki (białka na potrzeby własne komórki są syntetyzowane na rybosomach w cytosolu); przedłużeniem błon siateczki szorstkiej jest zewn. blaszka błony jądra komórkowego; od ilości siateczki szorstkiej w komórce zależy jej zasadochłonność. Błony bez rybosomów zw. są gładkimi; tworzą one system kanalików i przestrzeni, w których odbywa się synteza lipidów do budowy błon, tu też syntetyzowane są hormony steroidowe; stąd uwalniane są do cytosolu jony Ca 2+ ; z siateczki gładkiej zbud. jest aparat Golgiego, z niej też powstają peroksysomy (narząd komórkowy odpowiedzialny za detoksykację m.in. zbędnych produktów przemiany materii); ilość błon siateczki śródplazmatycznej zależy od rodzaju komórek. Porównanie rośliny i zwierzęcia ROŚLINA, organizm o komórkach prawie zawsze okrytych ścianą; komórkową, najczęściej samożywny (autotrofizm); dzięki ciałkom zieleni (chloroplasty) wytwarza w procesie asymilacji złożone związki org. z prostych związków nieorg. (dwutlenku węgla i wody z solami miner.), dlatego od roślin zależy utrzymanie życia na Ziemi; energię do tych syntez czerpie z procesów fotosyntezy lub chemosyntezy; do roślin cudzożywnych (cudzożywność) należą roztocza oraz rośliny pasożytnicze. Rośliny są przeważnie trwale przytwierdzone do podłoża; rosną nieprzerwanie; rozmnażają się płciowo (za

5 pomocą komórki jajowej i plemników) lub bezpłciowo (np. przez pływki, zarodniki, rozmnóżki, różnorodne pędy podziemne); u tzw. roślin wyższych oraz niektórych glonów występuje przemiana pokoleń; rozwój osobniczy roślin kwiatowych obejmuje zamknięty cykl 3 faz: spoczynku nasion (zakończona kiełkowaniem), wzrostu (wytwarzanie organów) i rozmnażania (kwitnienie i wytwarzanie nasion). Kryteria odróżniające roślinę od zwierzęcia są względne i tym trudniejsze do ustalenia, im niższego szczebla ewolucyjnego dotyczą (np. wiciowce, śluzowce). Przypuszcza się, iż rozwój rodowy (filogeneza) roślin trwa prawie 3,5 mld lat (pierwsze rośliny pojawiły się już w prekambrze); w przebiegu ewolucji wytworzyło się ogromne bogactwo form roślinnych, przystosowanych do najróżnorodniejszych warunków bytowania, obejmujące ok. 450 tys. gat. (w tym ponad 300 tys. organowców). W świecie roślinnym tradycyjnie wyróżniano: 1) bakterie, 2) sinice, 3) wiciowce roślinne, 4) śluzowce, 5) okrzemki, 6) sprzężnice, 7) brunatnice, 8) krasnorosty, 9) zielenice, 10) porosty, 11) grzyby, 12) mszaki (mchy i wątrobowce), 13) paprotniki (paprocie, skrzypy i widłaki), 14) rośliny nasienne, czyli kwiatowe (nagonasienne i okrytonasienne, w tym jednoliścienne i dwuliścienne, najliczniejsze); pierwszych 11 typów zaliczano do roślin niższych (plechowców), pozostałe do roślin wyższych (organowców, pędowców); typy 5 9 oraz sinice do glonów, 13 i 14 do roślin naczyniowych; typy 1 11 do roślin zarodnikowych. Swoistość grup dawniej zaliczanych do królestwa roślin jest przyczyną, że obecnie wydziela się je w osobne królestwa: bakterie i sinice w królestwo Monera, pierwotniaki i glony jednokomórkowe w królestwo Protista, a grzyby i porosty w królestwo grzybów, glony wielokomórkowe, mszaki, paprotniki i nasienne w królestwo roślin (podział wg L. Margulis). Nauką o roślinach jest botanika. ZWIERZĘ, organizm o komórkach nie otoczonych ścianą komórkową, cudzożywny, o ograniczonym wzroście; większość zwierząt (poza osiadłymi gąbkami, jamochłonami i nielicznymi innymi bezkręgowcami) ma zdolność ruchu lokomocyjnego; wszystkie zwierzęta reagują (odruch) na bodźce środowiska zewn. dzięki wyspecjalizowanym receptorom, u zwierząt wyżej uorganizowanych w większości zawartym w narządach zmysłów i przekazującym pobudzenia do odpowiednich ośrodków układu nerwowego. Wykonywaniu poszczególnych czynności życiowych służą organelle komórkowe, tkanki, narządy i układy (trawienny, oddechowy, moczowo-płciowy i in.), z których rolę integrującą odgrywają: układ nerwowy, krążenia i wewnątrzwydzielniczy. Powstanie zwierząt na Ziemi i początki ich rozwoju ewolucyjnego określa się na ok. 1 mld lat temu. Liczbę gat. dotychczas poznanych i opisanych, tworzących królestwo zwierząt, szacuje się na ok. 2 mln; w systematyce zool. dzieli się ono na dwadzieścia kilka typów; jednokomórkowe pierwotniaki obejmujące wiciowce, sarkodowe, orzęski obecnie zaliczane do królestwa protista, którym przeciwstawia się

6 wielokomórkowce, dawniej traktowane jako podkrólestwo zwierząt obejmujące m.in.: gąbki, jamochłony, płazińce, wrotki, obleńce, wstężnice, kolcogłowy, pierścienice, czułkowce, stawonogi, mięczaki, szkarłupnie i najwyżej uorganizowane strunowce (gł. gromady: ryby, płazy, gady, ptaki, ssaki). Nauką o zwierzętach jest zoologia. Cechy ZWIERZĘ ROŚLINA organizm o komórkach nie otoczonych ścianą komórkową ŚCIANA KOMÓRKOWA RODZAJ ORGANIZMU ROZMNAŻANIE SIĘ NAZWA DZIEDZINY ZAJMUJĄCEJ SIĘ TYMI ZAGADNIENIAMI cudzożywny, o ograniczonym wzroście ZOOLOGIA organizm o komórkach prawie zawsze okrytych ścianą; komórkową najczęściej samożywny (autotrofizm); dzięki ciałkom zieleni (chloroplasty) wytwarza w procesie asymilacji złożone związki org. z prostych związków nieorg. (dwutlenku węgla i wody z solami miner.) rozmnażają się płciowo (za pomocą komórki jajowej i plemników) lub bezpłciowo (np. przez pływki, zarodniki, rozmnóżki, różnorodne pędy podziemne); u tzw. roślin wyższych oraz niektórych glonów występuje przemiana pokoleń; rozwój osobniczy roślin kwiatowych obejmuje zamknięty cykl 3 faz: spoczynku nasion (zakończona kiełkowaniem), wzrostu (wytwarzanie organów) i rozmnażania (kwitnienie i wytwarzanie nasion) BOTANIKA

7 Porównanie komórki roślinnej i zwierzęcej. Jądro komórkowe

8 Opis: Budowa komórki zwierzęcej: 1 - cytoplazma, 2 - siateczka śródplazmatyczna szorstka, 3 - rybosomy, 4 - chromatyna w jądrze komórkowym, 5 - jąderko, 6 - aparat Golgiego, 7 - lizosomy, 8 - błona komórkowa, 9 - mitochondrium, 10 - jądro komórkowe otoczone błoną jądrową Opis: Budowa komórki roślinnej: A) ściana komórkowa, B) plasmodesma, C) błona komórkowa, D) chloroplast, E) błona tylakoidu, F) mitochondrium, G) lizosom, H) aparat Golgiego, I) wakuola, J) retikulum endoplazmatyczne gładkie, K) retikulum endoplazmatyczne szorstkie, L) jądro, M) błona jądrowa, N) otwór w błonie jądrowej, O) jąderko źródła: Encyklopedia PWN Biologia