Komórka – podstawowy element życia

Prezentacja na temat: "Komórka – podstawowy element życia"— Zapis prezentacji:

1 Komórka – podstawowy element życia

2 Rodzaje komórek jądrowe eukarionty grzybów roślinna zwierzęca KOMÓRKI
bezjądrowe prokarionty sinice archeany bakterie właściwe

3 Komórka prokariotyczna

4 Komórka prokariotyczna
Do organizmów prokariotycznych zaliczamy bakterie i sinice. Są to organizmy jednokomórkowe, niekiedy tworzące układy zbudowane z kilku luźno związanych ze sobą komórek; budują wówczas kolonie. Komórki te nie posiadają typowych dla komórek eukariotycznych organelli komórkowych. Charakterystyczną cechą prokariontów jest brak jądra komórkowego. Bakterie są heterotroficzne – cudzożywne, chemosyntetyzujące – pozyskują pokarm przez chemosyntezę lub autotroficzne- wytwarzające związki w procesie fotosyntezy. Komórki te nie mogą się dzielić mitotycznie ani mejotycznie. Rozmnażają się przez prosty podział komórki - amitozę.

5 Budowa komórki prokariotycznej
1. Zewnętrzne części komórki: ściana komórkowa – zbudowana z mureiny błona białkowo- lipidowa zewnętrzna osłonka śluzowa 2.Wewnętrzne części komórki: Materiał genetyczny występuje w postaci długiej, kolistej, podwójnej nici – DNA prokariontów jedyne struktury to rybosomy (bakteryjne) – mniejsze – ich symbol 70s chromatofory (charakterystyczne dla sinic) wpuklenia błony komórkowej– prowadzona jest tam fotosynteza mezosomy- wypuklenia błony do środka komórki – odpowiedzialne za oddychanie wewnątrzkomórkowe nie zawierają chloroplastów, mitochondriów ani wielu innych organelli występujących w komórkach eukariotycznych. cytoplazma prokariontów jest gęsta i nie ma cytoszkieletu. w cytoplazmie występują liczne ziarna materiału zapasowego np: węglowodanów u bakterii fotosyntetyzujących w cytoplazmie obecne są spłaszczone pęcherzyki tylakoidów z wbudowanymi w błonę barwnikami fotosyntetycznymi.

6 Schemat budowy komórki prokariotycznej

7 Komórka eukariotyczna

8 Powstawanie komórki eukariotycznej
Etap Proces 1. Utrata ściany komórkowej 2. Zwiększenie rozmiarów pierwotnych komórek prokariotycznych 3. Pofałdowanie błony komórkowej, wytworzenie się: woreczków, pęcherzyków, fałd i kieszonek. 4. Odgrodzenie genoforu od reszty cytoplazmy błoną, pochodzącą z siateczki śródplazmatycznej. 5. Pochłonięcie tlenowych komórek prokariotycznych – powstanie mitochondriów 6. Pochłonięcie samożywnych komórek podobnych do sinic – powstanie chloroplastów.

9 Budowa komórki eukariotycznej

10 W skład komórki eukariotycznej wchodzą:
Błona komórkowa Zbudowana z białek i lipidów, jest półprzepuszczalna i pośredniczy między ciałem komórki a środowiskiem Cytoplazma Galaretowata substancja wypełniająca komórkę; w niej zawieszone są wszystkie struktury oprócz jądra Aparat Golgiego Odpowiada m.in. za wydzielanie Lizosomy Są to pęcherzyki zawierające enzymy trawienne Wakuole (wodniczki) Magazynują m.in. wodę, substancje odżywcze Cytoszkielet Sieć włóknistych struktur białkowych Jądro komórkowe Zawiera większość materiału genetycznego komórki Mitochondria Wytwarzają ATP, poprzez oddychanie komórkowe regulują metabolizm komórki Plastydy Są to np. chloroplasty, chromoplasty, leukoplasty

11 Komórka zwierzęca

12 Komórka zwierzęca – (razem z komórką roślinną i grzybów) należy do grupy komórek eukariotycznych

13 Struktury komórek prokariotycznych i eukariotycznych
Struktura Komórka prokariotyczna Komórka eukariotyczna roślinna zwierzęca grzybów Błona komórkowa Występuje (zawiera cholesterol) Cytoszkielet Nie występuje Występuje cytoszkielet utworzony z sieci włókienek białkowych (filamentów aktynowych i pośrednich) i mikrorureczek (mikrotubul zbudowanych z tubuliny) Jądro komórkowe Nie występuje (w zamian nukleoid z genoforem) Rybosomy Są tzw. mniejsze (70S) Są – w cytozolu i związane z siateczką 80S (w organellach autonomicznych 70S) Retikulum endoplazmatyczne

14 Występuje (tylko w niektórych komórkach)
Aparat Golgiego Nie występuje Występuje Lizosom Ściana komórkowa Wakuola (wodniczka) Występuje (tylko w niektórych komórkach) Mitochondrium Nie występuje, jego funkcję pełnią wpuklenia błony komórkowej Plastydy Nie występują (rolę chloroplastów bakterii zielonych i purpurowych pełnią ciałka chromatoforowe zawierające barwniki asymilacyjne) Występują Nie występują Peroksysomy

15 W komórce zwierzęcej znajdują się:
1. Błona komórkowa * 2. Cytoszkielet 3. Jądro komórkowe * 4. Rybosomy * 5. Retikulum endoplazmatyczne * 6. Aparat Golgiego * 7. Lizosom * 8. Wodniczki 9. Mitochondrium * 10. Peroksysomy 11. Cytoplazma * * należą do protoplastu, czyli są żywymi składnikami komórki

16 Geneza Komórka eukariotyczna powstała później niż prokariotyczna. Jedna z teorii powstania komórki eukariotycznej mówi, że komórka prokariotyczna wchłonęła i nie strawiła innego prokariota. Kluczowym procesem powstania prostych, jednokomórkowych Eucaryota była endosymbioza bakterii cudzo-, jak i samożywnych, które później przekształciły się, zgodnie z tą teorią, w mitochondria i plastydy (np. chloroplasty).

17 Budowa komórki zwierzęcej
Komórki zwierzęce (eukariotyczne) mają bardzo różne kształty – np. od maleńkich erytrocytów do olbrzymich jaj emu.

18 Podstawowe zadania Przeprowadzanie skomplikowanych reakcji chemicznych, związanych z trawieniem pokarmu i odzyskiwaniem składników odżywczych.

19 Rzęsata komórka zmysłowa w uchu wewnętrznym
ZDJĘCIA KOMÓREK ZWIERZĘCYCH Cienki skrawek komórki trzustki Mały obszar komórki w skrawku jądra

20 Krótki filmik o komórce i jej elementach

21 Budowa komórki grzybów
Struktury komórkowe Cechy w komórce grzybowej Jądro komórkowe Występuje jedno lub więcej (komórczaki) Cytoszkielet Błona komórkowa Siateczka śródplazmatyczna Rybosomy Aparat Golgiego Lizosomy Mitochondria Wakuole Występuje tylko w niektórych komórkach Ściana komórkowa Zbudowana z chityny Budowa komórki grzybów

22 Komórka roślinna

23 Budowa komórki roślinnej

24 Budowa komórki roślinnej
Komórka roślinna jest rodzajem komórki eukariotycznej charakteryzującej się obecnością plastydów, silnym rozwojem wakuoli, celulozową ścianą komórkową oraz specyficznymi połączeniami, tzw. plazmodesmami – utworzonymi z pasm cytoplazmy i łączącymi wnętrza sąsiadujących ze sobą komórek. Komórki roślinne dzielą się przez podział polegający na wytworzeniu – po podziale jądra komórkowego – ściany rozdzielającej komórkę macierzystą na dwie komórki potomne. Kształt większości komórek roślinnych, ze względu na istnienie sztywnej ściany komórkowej, jest stały i uzależniony od ich funkcji oraz mechanicznych oddziaływań między sąsiadującymi ze sobą komórkami w obrębie tkanki. Komórki zbudowane są z mniejszych jednostek tzw. organelli, które pełnią różne funkcje, jednak nie mogą samodzielnie działać poza komórką. Składniki budujące komórkę możemy podzielić na plazmatyczne i nieplazmatyczne . Wszystkie żywe składniki znajdujące się w komórce nazywamy protoplastem. Do protoplastu należą: błona komórkowa, jądro kom., cytoplazma, mitochondria, plastydy, rybosomy, reticulum endoplazmatyczne oraz aparaty Golgiego, lizosomy, plazmodesmy. Do nieplazmatycznych części komórki należą wakuola i ściana komórkowa. 

25 Funkcje komórki roślinnej
Ściana komórkowa chroni przed niekorzystnym wpływem środowiska. W komórce roślinnej zbudowana jest głównie z włókien celulozy. Błona komórkowa – nadaje kształt komórce oraz zabezpiecza ją przed utratą wody oraz - oddziela wnętrze komórki od otoczenia, zapewnia transport różnych substancji do wewnątrz i zewnątrz. Mitochondrium - zachodzi w nim proces uwalniania energii niezbędnej do życia komórki, bierze udział w tlenowym oddychaniu komórkowym. Jądro komórkowe - zawiera materiał genetyczny -DNA, który odpowiada za prawidłowe funkcje komórki. Wodniczka (wakuola) – stanowi główny przedział komórkowy, zawierający niemal identyczne enzymy jak lizosomy w komórkach zwierzęcych. Uczestniczy w regulacji turgoru komórki – ciśnienia hydrostatycznego. Chloroplast - zachodzi w nim proces fotosyntezy. Zawiera zielony barwnik – chlorofil. Aparat Golgiego – zachodzą tu złożone procesy biochemiczne prowadzące do specjalizacji białek. Siateczka śródplazmatyczna – gładka lub szorstka, umożliwia detoksytację oraz biosyntezę białek, zachodzą w niej reakcje chemiczne. Cytozol (cytoplazma) – galaretowaty, wodnobiałkowy roztwór, w którym znajdują się organelle. Rybosomy – uczestniczą w biosyntezie białka.

26 Ściana komórkowa

27 Budowa ściany komórkowej roślin

28 Budowa ściany komórkowej roślin
Składniki: celuloza hemicelulozy pektyny białka Schemat budowy Rodzaje: pierwotna - w początkowej fazie rozwoju nowej komórki jest elastyczna i może się łatwo rozciągać. wtórna - sztywniejsza, gruba, nie rośnie, nie zmienia kształtu, zawiera więcej celulozy i hemicelulozy.

29 Funkcje ściany komórkowej
Ogranicza wzrost komórki Chroni przed urazami mechanicznymi Chroni przed infekcjami bakteryjnymi i wirusowymi Zabezpiecza przed nadmiernym parowaniem Nadaje kształt i sztywność komórce Chroni przed utratą wody Przepuszcza różne substancje Nazywana „matrix zewnętrzną”

30 Inkrustacja Inkrustacja – to odkładanie się substancji mineralnych między elementami szkieletu celulozowego np.: mineralizacja - inkrustowanie ścian komórkowych związkami drewnienie - odkładanie się ligniny drzewnika kutynizacja - proces odkładania kutyny między warstwami celulozy w obrębie ściany komórkowej

31 Adkrustacja Adkrustacja – jest to odkładanie się substancji mineralnych na powierzchni pierwotnej ściany komórkowej. Związane z następującymi procesami np.: kutykularyzacja - odkładanie na zewnętrznej powierzchni ścian komórek skórki kutyny tworzącej kutykulę, korkowacenie (suberynizacja) - adkrustowanie ścian suberyną, kutyną i woskiem,

32 Ściana komórkowa bakterii
Ściana komórkowa bakterii jest mechaniczną podporą zapobiegającą pękaniu bakterii spowodowanemu przez wysokie ciśnienie osmotyczne cytoplazmy. Ścianę komórkową bakterii stanowi ogromna makrocząsteczka - peptydoglikan układający sie w kształt worka na powierzchni bakterii.

33 Ściana komórkowa grzybów
Ściana komórkowa grzybów zbudowana jest głównie z chityny, która jest pochodną polisacharydów (glukozoamina).

34 Błony biologiczne

35 Błony biologiczne Podstawowe struktury wszystkich komórek żywych organizmów. Ma zaledwie kilka nanometrów grubości i oddziela komórkę od środowiska zewnętrznego, zapewniając z nim kontakt.

36 Budowa błony biologicznej

37 Budowa błony biologicznej
Mają budowę lipidowo-białkową (podwójna warstwa lipidowa, w której tkwią białka integralne, głównie enzymy, oraz białka peryferyjne). Fosfolipidy stanowią istotny składnik budowy błony komórkowej. Warstwy lipidowe wykazują płynność błony.

38 Cholesterol umiejscawia się w organizmie np
Cholesterol umiejscawia się w organizmie np. w błonach biologicznych – w środowisku hydrofobowym. W tych rejonach, gdzie występuje cholesterol płynność błony jest mniejsza. Glikolipidy — zlokalizowane w zewnętrznej warstwie błony. Domeny polarne glikolipidów wystają ponad powierzchnię błony komórkowej, prezentując swoje grupy polarne do środowiska. Warstwa glikolipidów pokrywa większość komórek zwierzęcych tworząc tzw. glikokaliks.

39 Białka w błonie biologicznej

40 Błona półprzepuszczalna
Błona półprzepuszczalna jest to rodzaj membrany, która przepuszcza niektóre rodzaje cząsteczek a zatrzymuje inne

41 Funkcje błon biologicznych
Receptory – przekazywanie sygnałów Wzmacnianie – spektryna Transport: egzocytoza i endocytoza kanały błonowe i przenośniki

42 Cytoplazma

43 Co to jest cytoplazma ? Cytoplazma to przedział komórkowy nie należący do żadnej organelli. Znajdują się w niej – w postaci roztworów – liczne białka i metabolity komórkowe Dwa pojęcia ściśle związane z cytoplazmą to cytoszkielet i siateczka śródplazmatyczna.

44 Funkcje cytoplazmy zapewnia komórkom określoną wytrzymałość mechaniczną, elastyczność, pewną sztywność i kurczliwość; umożliwia transport substancji pokarmowych wewnątrz komórki, umożliwia wykonywanie ruchów ameboidalnych niektórym organizmom, umożliwia ruchy chromosomów w czasie mitozy i mejozy, stanowi środowisko dla organelli komórkowych, umożliwia przebieg reakcji chemicznych.

45 Ruchy cytoplazmy Rotacyjny – cytoplazma płynie w jednym kierunku wokół wakuoli, inaczej nazywany cyklozą. Pulsacyjny – cytoplazma płynie raz w jednym, raz w drugim kierunku. Cyrkulacyjny – cytoplazma płynie w różnych kierunkach w pomostach cytoplazmatycznych.

46 Plazmoliza to zjawisko odstawania protoplastu od ściany komórkowej
Plazmoliza to zjawisko odstawania protoplastu od ściany komórkowej. Występuje w roztworze hipertonicznym. Umieszczenie splazmolizowanej komórki w roztworze hipotonicznym spowoduje napływ wody do komórki i odzyskanie turgoru - deplazmolizę.

47 Cytoszkielet

48 Cytoszkielet - budowa Cytoszkielet jest dynamiczną siecią białkowych filamentów: Mikrofilamenty Filamenty pośrednie Mikrotubule - tubulina

49 Funkcje cytoszkieletu
Mikrofilamenty – zmiana kształtu i umożliwienie ruchu komórki Filamenty pośrednie- chronią komórkę przed stresem mechanicznym Mikrotubule- odpowiadają za organizację wnętrza komórki i transport

50 Jądro komórkowe

51 Budowa jądra komórkowego

52 Funkcje jądra komórkowego
przechowuje DNA uaktywnia DNA zarządza procesami zachodzącymi w komórce kopiuje DNA, przekazuje DNA czyli powiela zawarty w nim materiał genetyczny i przekazuje go do komórek potomnych steruje procesami życiowymi komórki przez regulacje dwóch ważnych procesów: odczytywania informacji ukrytych w cząsteczkach DNA i dostosowanie instrukcji w postaci RNA do biosyntezy białek. W jądrze wyróżniamy przestrzeń perynuklearną – przestrzeń między zewnętrzną a wewnętrzna błoną otoczki jądrowej zaopatrzonej w pory jądrowe, kariolimfę, jąderko i chromatynę (euchromatynę i heterochtomatynę).

53 Retikulum endoplazmatyczne

54 Retikulum endoplazmatyczne - budowa

55 Funkcje retikulum Uczestniczy w syntezie białek (retikulum szorstkie) oraz tłuszczów (retikulum gładkie) Uczestniczy w przemianach węglowodanów Unieczynnia toksyny i leki Pozwala na szybkie transporty wewnątrzkomórkowe Dzieli cytoplazmę komórki na przedziały (kompartmenty)

56 Rybosomy

57 Rybosomy dzielimy na: 70s (prokariotyczne) i 80s (eukariotyczne)

58 Rola rybosomów Rybosomy biorą czynny udział w biosyntezie białka. Są związane z retikulum endoplazmatycznym szorstkim, ale mogą występować także w postaci wolnej w cytoplazmie.

59 Aparat Golgiego

60 Aparat Golgiego Aparat Golgiego jest budowany przez gładkie błony plazmatyczne. Pojedynczy aparat Golgiego (struktura Golgiego- diktiosom) składa się z niewielkich, mocno spłaszczonych pęcherzyków (cystern), ułożonych w kształcie stosu, wokół którego rozmieszczone są niewielkie pęcherzyki i kanaliki. Aparaty Golgiego nie mają bezpośredniego połączenia z siateczką śródplazmatyczną i najczęściej są bezładnie rozrzucone w cytoplazmie. Aparaty Golgiego są liczne w komórkach wydzielniczych, na przykład w komórkach trzustki.

61 Funkcje przede wszystkim wydzielają zagęszczone substancje poza komórkę w procesie egzocytozy; syntetyzują polisacharydy strukturalne - związki chemiczne, które dostarczają później na potrzeby rosnących ścian pierwotnych i wtórnych; w tkankach łącznych oporowych odpowiedzialne są za syntezę mukopolisacharydów (śluzowielocukrowców istoty międzykomórkowej); sprzęgają węglowodory z proteinami, które są produkowane przez ER szorstkie, w glikoproteidy; uczestniczą w przekazywaniu wielu substancji w obrębie komórki i poza nią.

62 Chloroplasty

63 Chloroplasty Schemat chloroplastu: 1 – zewnętrzna błona; 2 – przestrzeń międzybłonowa; 3 – wewnętrzna błona; 4 – stroma; 5 – wnętrze tylakoidu; 6 – błony tylakoidów; 7 – granum; 8 – tylakoidy; 9 – skrobia; 10 – rybosomy; 11 – chloroplastowy DNA; 12 – plastoglobule

64 Funkcje chloroplastu Przechwytują energię światła słonecznego w procesie fotosyntezy, wykorzystują ją do syntezy związków organicznych z H2O i CO2 Chlorofil – zielony barwnik; absorbuje światło widzialne; nadaje roślinie zielony kolor

65 Mitochondrium

66 Budowa mitochondrium

67 Budowa mitochondrium otoczone jest dwoma błonami białkowo-lipidowymi;
błona zewnętrzna jest gładka pozbawiona wypukłości, przepuszczalna dla jonów; błona wewnętrzna tworzy poprzeczne wypukłości zwane grzebieniami mitochondrialnymi, jest prawie nieprzepuszczalna dla jonów; w środku znajduje się koloidalna macierz mitochondrialna (matrix); w matriksie znajdują się : enzymy przyśpieszające reakcje utleniania substancji organicznych, niewielkie cząsteczki DNA i rybosomy.

68 Teoria pochodzenia mitochondrium
W czasie endosymbiozy pierwotnej komórki eukariotyczne wchłonęły poprzez fagocytozę bakterie purpurowe. Nie zostały one strawione i przekształciły się w mitochondria.

69 Mitochondrium – zdjęcie mikroskopowe

70 Funkcje mitochondrium
są odpowiedzialne za procesy oddychania komórkowego; miejsce produkcji energii dla komórki (ATP); regulacja metabolizmu komórki.

71 Wakuola

72 Budowa wakuoli Powstaje najczęściej z retikulum, aparatu Golgiego przez fragmentację dużej wakuoli. Liczba i wielkość zależy od etapu życia komórki. Niektóre komórki mają jedną wielką wakuolę, która może zajmować do 90% ich objętości, a inne zawierają wiele małych wakuol. Wakuola znajduje się w komórce roślinnej i jest otoczona pojedynczą błoną- tonoplastem. Znajduje się w nim ATPaza pompująca protony do wnętrza wakuoli. W wielu wakuolach znajdują się enzymy trawiące dostarczane tam cząsteczki. W wakuoli są przechowywane liczne białka i substancje obronne, które działają w jej wnętrzu degradując toksyny. Wakuole są wypełnione jonami nieorganicznymi, które wymieniają się z jonami cytozolowymi. Mogą też zawierać barwniki i być magazynem różnych substancji.

73 Funkcje wakuoli Utrzymywanie komórki w turgorze (ciśnienie hydrostatyczne komórki roślinnej) Regulacja gospodarki wodnej w roślinie Akumulacja cukrów, białek zapasowych (czasowa lub trwała) Detoksykacja cytoplazmy Magazyn wody w komórce Magazynowanie substancji, które mogą działać szkodliwie Czasami trawienie wewnątrzkomórkowe

74 Lizosomy

75 Lizosomy są niewielkimi pęcherzykami otoczonymi jedną tylko błoną
Lizosomy są niewielkimi pęcherzykami otoczonymi jedną tylko błoną. Zawierają enzymy rozkładające białka, kwasy nukleinowe, lipidy i cukry, czyli większość substancji występujących w komórce. W lizosomach komórka trawi pochłonięte substancje, a w pewnych wypadkach likwiduje własne niepotrzebne cząsteczki.

76 Lizosomy są organellami biorącymi udział w procesie trawienia wewnątrzkomórkowego materiału egzogennego oraz endogennego. Substancje, które mają ulec strawieniu, docierają do lizosomu w pęcherzykach, w które zostają "ubrane" w trakcie pinocytozy i fagocytozy. Błona lizosomów zawiera liczne monotopowe glikoproteidy (o długich łańcuchach i dużej ilości kwasów sialowych), liczne pompy protonowe oraz liczne białka przenośnikowe. Wewnątrz lizosomu utrzymywane jest pH na poziomie ok. 5 (środowisko kwaśne).

77 Z najważniejszych cech tych organelli należy również wymienić:
są wyłącznie eukariotyczne, przy czym trzeba dodać, że u roślin, ze względu na pewne różnice biochemiczne, nazywane są sferosomami enzymy hydrolityczne, które wypełniają lizosomy, znajdują się w stanie latencji, oznacza to, że białkowe biokatalizatory są normalnie nieaktywne, ponieważ najprawdopodobniej związane są z białkami błon lizosomów powstają jako lizosomy pierwotne z aparatów Golgiego lub retikulum gładkiego; po połączeniu z fagosomami powstają lizosomy wtórne Rodzaje lizosomów: trawienne- rozkład substancji   magazynujące- magazynują substancje  „grabarze” –rozkład obumarłych składników cytoplazmy.

78 Peroksysomy

79 Budowa peroksysomów Niewielkie pęcherzyki otoczone pojedynczą błoną
Zawierają enzymy – katalazę i oksydazę U roślin występują w bezpośrednim sąsiedztwie chloroplastów i mitochondriów

80 Funkcje peroksysomów Utlenianie substratów dzięki oksydazie
Rozkład przy udziale katalazy szkodliwego nadtlenku wodoru, który jest ubocznym produktem utleniania lipidów W komórkach wątroby u człowieka uczestniczą w detoksykacji etanolu U roślin wyższych występuję specyficzny rodzaj peroksysomów – tzw. glioksysomy – pośredniczą w syntezie cukrów z kwasów tłuszczowych (gł. w nasionach oleistych podczas kiełkowania)