Błona komórkowa
Skład:
Lipidy: fosfolipidy, sterole, glikolipidy, sfingolipidy, cerebrozydy
Białka:
- powierzchniowe: hydrofilne, hydrofobowe
- b)integralne
Charakter błony komórkowej:
elastyczna
półstała
dynamiczna
selektywna
spolaryzowana
Ściana komórkowa
Ściana pierwotna
składniki szkieletowe (40% s.m.)
celuloza – rośliny
ksyloza lub mannoza – niektóre glony
chityna – grzyby
kwas pimelinowy i muraminowy – bakterie i sinice
składniki podłoża (60% s.m.)
pektyny
hemicelulozy
białka
C)woda
Ściana pierwotna ÞŚciana wtórna
inkrustacja (wewnątrz istniejącej ściany)
lignina – drewnienie
CaCO3 i SiO2 - mineralizacja
adkrustacja (na zewnątrz ściany pierwotnej)
polisacharydy
tłuszczowce (kutyna, suberyna(korek), sporopolenina)
Podstawowe składniki budulcowe:
celuloza – tworzy mikrofibryle
pektyny – amorficzne
hemiceluloza
lignina
Strukturami odpowiadającymi za tworzenie ściany komórkowej są:
Aparaty Golgiego
Retikulum gładkie (ERa)
Cytoplazma
Woda – faza rozpraszające
Rozpuszczone bądź zawieszone: białka globularne enzymów, fibrylarne składniki cytoszkieletu, tłuszczowce, kwasy tłuszczowe, nukleoproteidy, aminokwasy, jony Ca, Mg, Na, P
Sol – koagulacja - żel
Żel - peptyzacja – sol
Ruch cytoplazmy:
Rotacyjny – wokół jednej centralnej wodniczki
Cyrkulacyjny – wokół kilku wodniczek
Pulsacyjny – wokół kilku wodniczek w różnych kierunkach
Składniki cytoszkieletu:
mikrotubule – wrzeciono kariokinetyczne
mikrofilamenty – podporowe (śrdnica10-12 nm); odpowiedzialne za zmianę kształtu (średnica 4-8 nm)
filamenty pośrednie
Wakuola (Eucaryota)
Tonoplast – błona wakuolarna
Składniki soku wakuolarnego:
a)nieorganiczne
woda – 90%
jony
związki wytrącone z roztworu (np. kryształy szczawianu wapnia)
b)organiczne
rozpuszczalne kwasy organiczne, aminokwasy, białka (wypełniona białkiem wakuola tworzy ziarno aleuronowe), cukry
metabolity – glikozydy (antocjany, flawony), alkaloidy (morfina, nikotyna, itp.), garbniki
Funkcje:
utrzymuje komórki w stanie uwodnienia
magazynowanie zbędnych produktów przemiany materii
usuwanie nadmiaru wody – wodniczki tętniące
trawienie pokarmu – lizosomy wtórne – wodniczki pokarmowe
Retikulum endoplazmatyczne
Skład: białka, lipidy
- siateczka wewnątrzplazmatyczna szorstka – ERg – połączona z rybosomami
- siateczka wewnątrzplazmatyczna gładka – ERa – brak rybosomów
ERg – synteza białek
ERa – tłuszcze, sterole
Uczestniczą w przemianach węglowodanów, bierze udział w glikolizie i glikogenezie w wątrobie, przeprowadza unieczynnianie toksyn, resyntetyzuje triglicerydy, w komórkach mięśniowych (siateczka sarkoplazmatyczna) uczestniczy w przekazywaniu bodźców umożliwiających skurcz mikrofibryli.
Aparat Golgiego (Eucaryota) – diktiosomy
- wydzielanie poza komórkę w postaci egzocytozy
- synteza polisacharydów
- synteza mukopolisacharydów
- sprzęgają węglowodany z proteinami
- uczestniczą w przekazywaniu substancji w obrębie komórki
Lizosomy i mikrociałka (Eycaryota)
Lizosomy (zwierzęta) = sferosomy (rośliny)
Powstają jako lizosomy pierwotne z aparatów Golgiego lub ERa po połączeniu z fogosomami tworzą lizosomy wtórne. Posiadają wiele uśpionych enzymów hydrolitycznych.
Mikrociałka
Posiadają enzymy z grupy oksydoreduktaz nie wykazujące latencji.
- peroksysomy (oksydazy L- i D-aminokwasowe)
- glioksysomy (enzymy b-oksydacji)
Funkcje:
biorą udział w przemianach H2O2
uczestniczą w fotooddychaniu
mogą utleniać substraty
umożliwiają mobilizację rezerw tłuszczowych
GERL
Lzosomy + aparat Golgiego + retikulum endoplazmatyczne
Mitochondria (Eucaryota)
Pomiędzy błoną zewnętrzną a wewnętrzną znajduje się przestrzeń perymitochondrialna.
W środku znajduje się matrix mitochondrialny – roztwór koloidalny zawierający liczne enzymy (m.in. cyklu Krebsa i b-oksydacji), genofor mitochondrialny i aparat translacyjny typu prokariotycznego.
Plastydy (Eucaryota)
Posiadają chlDNA i aparat translacyjny.
- proplastydy
- etioplasty (gdy pozbawi się dopływu światła)
- leukoplasty – funkcja zapasowa – w korzeniach; słabo rozbudowany system błon wewnętrznych; syntetyzują skrobię (amyloplast – wypełniony całkowicie skrobią); na świetle przechodzą w chloroplasty
- chromoplasty (powstają z proplastydów lub chloroplastów) mają żółtą lub czerwoną barwę, posiadają barwniki karoteinowe
- chloroplasty (barwne, aktywne) u glonów chromatofory, kształt dwuwypukłej soczewki
- proteinoplasty (bezbarwne) – ziarna białek zapasowych, pozbawione gran
Posiadają system wewnętrznych błon (lamele lub tylakoidy) zanurzonych w stromie.
Miejsce fosforylacji fotosyntetycznej – kwantosomy.
Skrobia tranzystoryczna – powstaje jako nadmiar cukru (po kondensacji heksoz) po długim okresie wystawiania chloroplastu na promieniowanie świetlne.
Rybosomy
Rybosom składa się z podjednostki mniejszej i większej.
Skład:
rRNA
białka zasadowe – strukturalne
białka kwaśne – enzymatyczne
Rybosomy małe – plastydy, mitochondria, Procaryota (stała sendymentacji Svedberga 50S, 30S, 70S)
Rybosomy duże – Eucaryota (stała sendymentacji Svedberga 60S, 40S, 80S)
Połączenie dwóch podjednostek rybosomalnych – większej i mniejszej – wymaga odpowieniego stężenia jonów Mg2+.
Nukleoplazma
Komórczaki powstają przez:
wielokrotne mitozy, którym nie towarzyszą cytokinezy – plazmodia (plecha)
fuzję komórek jednojądrowych – syncytia (włókna poprzecznie prążkowane)
Jądro składa się z:
otoczki (wewnętrzna błona gładka, zewnętrzna przechodzi w ERg; pory jądrowe)
kariolimfy (wodny koloid białkowy, zawiera enzymy m.in. polimerazę DNA i RNA)
chromatyny (chromocentry – grudki; chromonemy - nici)
jąderka
Ad. Chromatyna – skupienie fibryli chromatynowych
Skład:
DNA
histony (chromatyna składa się z DNA nawiniętego na oktamery histonowe – tworzące nukleosomy) – blokowanie DNA
białka niehistonowe – funkcja regulatorowa i stabilizująca
RNA
Upakowanie DNA:
superheliks
helisa nawinięta na oktamery histonowe
fibryla tworzy solenoid
solenoid tworzy domeny (spięte niehistonowymi białkami)
Rodzaje DNA:
unikalny ® hn mRNA
rDNA
satDNA
Chromosom:
Ramiona – telomery (unikalny DNA)
Przewężenie pierwotne – centromer (sat DNA)
Przewężenie wtórne (oddziela trabanta – satelitę) – organizator jąderkotwórczy – rDNA
Satelita – (sat DNA)
Chromosomy – rodzaje:
metacentryczny
submetacentryczny
akrocentryczny
telocentryczny
Kariokinezy
- profaza – chromatyna kondensuje się w chromosomy (w profazie I cyklu mejotyczngo dochodzi do mieszania się informacji genetycznej)
- metafaza – chromosomy układane są w środkowej strefie komórki
- anafaza – przemieszczanie dwóch grup chromosomów do przeciwległych biegunów komórki
- telofaza – w każdym jądrze potomnym odtwarzana jest struktura interfazowa materiału genetycznego – chromosomy dekondensują się
Mitoza
składa się z jednego cyklu podziałowego
zachodzi zwykle w komórkach somatycznych
z jednego jądra pierwotnego powstają dwa jądra potomne
nie zmienia się liczba chromosomów w jądrach potomnych
umożliwia wzrost organizmu przez proliferację komórek
- Interfaza – (70-90% czasu całego cyklu mitotycznego) dzieli się na trzy okresy:
- okres G1 – rozpoczyna się po telofazie (okres posttelofazowy) – przewaga procesów anabolicznych nad katobolicznymi; wzrost ilości fosfolipidów ze względu na konieczność syntetyzowania plazmolemy; duże zużycie tlenu, wysoka aktywność transkrypcyjna i translacyjna; może przejść w okres G0 lub S
- okres S – spada synteza białek konstytutywnych i enzymatycznych, następuje intensywna replikacja DNA (dekondensacja chromatyny) i synteza histonów (cytoplazma)
- G2 – (okres preprofazowy) – dzielą się organella samoreplikujące, wzrasta aktywność transkrypcyjna i translacyjna związana z syntezą białek wrzeciona kariokinetycznego (tubulina – może polimeryzować tworząc długie mikrotubule, które rozdzielą chromatydy)
- Mitoza – właściwa kariokineza której towarzyszy cytokineza
- profaza – pojawiają się w wyniku kondensacji chromatyny, chromosomy. Każdy chromosom składa się z dwóch jednakowych chromatyd. Jąderko zaczyna się rozpraszać, pęka otoczka jądrowa (stadium kontrakcji), chromosomy gromadzą się w środkowej części komórki
- metafaza – uporządkowanie ułożenia chromosomów, przyczepione do przewężeń pierwotnych chromosomów mikrotubule wrzeciona podziałowego przesuwają je i tworzą płytkę metafazalną; alkaloidy (np. kolchicyna zaburzają polimeryzację tubuliny i doprowadzają do endomitotycznej poliploidyzacji)
- anafaza – zaczyna się w momencie pęknięcia ostatniego centromeru – ciągnięte za centromery pierwotne chromosomy potomne popychają przed sobą organela komórkowe
- telofaza – towarzyszy jej cytokineza – dokoła dwóch grup chromosomów odtwarzane są otoczki jądrowe; chromosomy ulegają despiralizacji do chromatyny; wokół organizatorów jąderkotwórczych powstają jąderka; dochodzi do cytokinezy (często rozpoczyna się już pod koniec anafazy)
Mejoza
- składa się z dwóch cykli podziałowych, pomiędzy którymi nie ma replikacji DNA
- zachodzi w organach rozrodczych
- z jednego jądra pierwotnego powstają cztery jądra potomne
- redukuje o połowę liczbę chromosomów
- umożliwia utrzymanie stałej i charakterystycznej dla danego gatunku liczby chromosomów
- jest źródłem zmienności genetycznej organizmów (niezależna segregacja chromosomów oraz wymiana odcinków chromatyd w procesie crossing-over)
Wyróżniamy trzy typy mejozy:
- przedzapłodnieniowa – pregamiczna – zachodzi u diplontów (zwierzęta, rośliny wyższe, niektóre glony)
- pozapłodnieniowa – postgamiczna – zachodzi u haplontów (niższe glony, grzyby, część pierwotniaków)
- pośrednia – zachodzi w sporoficie (diploidalnym) roślin zarodnikowych w czasie powstawania zarodników, z których wyrasta haploidalny gametofit
- A)Interfaza
- okres G1 – zaczyna się po telofazie poprzedniego podziału mitotycznego – identyczny z okresem G1 mitozy
- okres S – replikacja DNA, synteza histonów; niereplikowane zostają odcinki DNA bogate w pary G-C; tworzenie tubuliny; mejotyczny S jest trzykrotnie dłuższy od mitotycznego i poprzedza bezpośrednio samą kariokinezę
- Mejoza – wyróżniamy dwa cykle podziałowe, każdy złożony z czterech faz
I – cykl podziałowy – heterotypowy – redukcja chromosomów z 2n do n i ilości DNA z 4c do 2c; następuje tu proces crossing-over
- profaza I
- leptoten – pojawienie się cienkich, gładkich i splątanych nici chromosomów (kondensacja domen i obudowanie ich białkami szkieletowymi
- zygoten – koniugacja chromosomów homologicznych (boczne pętle niecałkowicie zreplikowanych odcinków z-DNA); ułożona równolegle para tworzy biwalent; synteza enzymu endonukleazy
- pachyten – kondensacja chromosomów w biwalentach; zachodzi crossing-over – powstają chiazmy
- diploten – oddzielenie chromosomów homologicznych; jedynymi ptk. Kontaktu zostają chiazmy
- diakineza – przesuwanie chiazm wzdłuż biwalentów ku ich końcom; skręcanie i grubienie chromosomów; stadium kontrakcji
- metafaza I – włókna wrzeciona kariokinetycznego doprowadzają do rozerwania biwalentów – pęknięcie chiazm
- anafaza I – odciąganie chromosomów homologicznych do przeciwległych biegunów komórki
- telofaza I – odtwarzanie otoczki jądrowej
II – cykl podziałowy – homotypowy
- profaza II – tworzenie włókien wrzeciona kariokinetycznego, zanikanie otoczki jądrowej i jąderek
- metafaza II – rozrywanie centromerów przez włókna wrzeciona kariokinetycznego
- anafaza – do przeciwległych biegunów wędrują chromosomy potomne – rozpoczęcie cytokinezy
- telofaza II – odtwarzanie otoczki jądrowej, jąderek, despiralizacja chromosomów
Amitoza
Bezpośredni podział jądra komórkowego.
Występuje w jądrach poliploidalnych (makronukleus u orzęsków); starych komórkach lub zmutowanych
|
