Materiały pochodzą z Platformy Edukacyjnej Portalu www.szkolnictwo.pl Wszelkie treści i zasoby edukacyjne publikowane na łamach Portalu www.szkolnictwo.pl mogą być wykorzystywane przez jego Użytkowników wyłącznie w zakresie własnego użytku osobistego oraz do użytku w szkołach podczas zajęć dydaktycznych. Kopiowanie, wprowadzanie zmian, przesyłanie, publiczne odtwarzanie i wszelkie wykorzystywanie tych treści do celów komercyjnych jest niedozwolone. Plik można dowolnie modernizować na potrzeby własne oraz do wykorzystania w szkołach podczas zajęć dydaktycznych.

Budowa komórki eukariotycznej cz. VI Mitochondrium i jądro komórkowe

Mitochondria Są to organella występujące u wszystkich Eucaryota (z wyjątkiem erytrocytów ssaków). Zalicza się je do struktur błoniastych – otoczone są podwójną błoną lipidowo – białkową. Błona zewnętrzna jest gładka i dość łatwo przepuszczalna, natomiast wewnętrzna jest trudno przepuszczalna i tworzy do wnętrza mitochondrium głębokie, prostopadłe wpuklenia, inaczej grzebienie. Pomiędzy błonami znajduje się niewielka strefa, którą nazywa się przestrzenią perymitochondrialną. Wnętrze mitochondium wypełnia jednorodna macierz, w której znajdują się cząstki mitochondrialnego DNA, RNA, enzymy, rybosomy. Mitochondria nie występują u Procaryota, tam ich rolę pełnią mezosomy.

1 2 3 8 4 5 6 7 1-mitochondrium, 2-przestrzeń perymitochondrialna, 3-błona zewnętrzna, 4-błona wewnętrzna, 5-grzebienie mitochondrialne, 6-matriks, 7-mitochondrialny DNA, 8-rybosomy

Mitochondria Są organellami półautonomicznymi, zawierającymi własny, mitochondrialny DNA w formie podwójnej helisy nie związanej z białkami, przypominającej nukleoid prokariotyczny. Nukleoid ten znajduje się w macierzy mitochondrialnej, w której zawarte są rybosomy typu 70 S oraz enzymy. Informacja genetyczna zawarta w mitochondrialnym DNA pozwala jednak na syntezę tylko niewielkiej części białek znajdujących się w mitochondriach. Podobieństwo mitochondriów do komórek prokariotycznych (nukleoid, rybosomy 70S, podwójna błona jak u bakterii gramujemnych) stanowi podstawę hipotezy o pochodzeniu tych organelli od jednokomórkowych organizmów prokariotycznych, które w zamierzchłych ewolucyjnie czasach wniknęły jako symbionty do komórek eukariotycznych i na tyle uzależniły się od swego partnera, że utraciły zdolność do samodzielnego życia i stały się jego integralnym składnikiem.

Mitochondria są zazwyczaj pod względem kształtu i wymiaru podobne do bakterii, aczkolwiek ich właściwości mogą się różnić w zależności od tylu komórki. Są niezwykle ruchliwymi organellami, stale zmieniają kształt i położenie. Występują w dużej ilości i mogą tworzyć długie łańcuchy związane z mikrotubulami cytoszkieletu. W niektórych komórkach komórkach pozostają jednak nieruchome, np. w komórce mięśnia sercowego mitochondria przylegają do aparatu kurczliwego, natomiast w plemniku ciasno oplatają ruchomą witkę. MITOCHONDRIA

Mitochondria – fabryki energii Mitochondria dostarczają energii użytecznej biologicznie w postaci ATP. ATP (adenozynotrifosforan) nazywany jest uniwersalnym akumulatorem i przenośnikiem energii, głównym jego źródłem jest proces oddychania wewnątrzkomórkowego, polegającego na utlenianiu związków organicznych w następującej kolejności: węglowodany, tłuszcze i białka. Najwydatniejsze - tlenowe etapy tego procesu zachodzą właśnie w mitochondriach. ATP

Jądro komórkowe Jest to najbardziej charakterystyczny element komórki eukariotycznej. U Procaryota odpowiednikiem jądra jest nukleoid, który stanowi centralny obszar cytoplazmy zawierający cząsteczkę DNA, nazywaną genoforem lub chromosomem prokariotycznym. W większości komórkach występuje jedno jądro komórkowe, ale są i takie, w których występuje więcej – wówczas mówi się o komórczakach. Powstają one w dwojaki sposób: poprzez wielokrotne podziały jądra, którym nie towarzyszą podziały cytoplazmy, na drodze zlewania się komórek jednojądrowych – powstają wówczas syncytia (np. włókna mięśni szkieletowych).

Składniki chemiczne jądra komórkowego

Jądro komórkowe Składa się z otoczki jądrowej (1), kariolimfy (4), chromatyny (6) oraz jąderka (3). Otoczka jądrowa składa się z dwóch błon plazmatycznych. Jest „poprzebijana” otworami – porami jądrowymi (2), dzięki którym możliwa jest wymiana substancji pomiędzy jądrem a cytoplazmą. Zewnętrzna błona jądrowa przechodzi w błony siateczki śródplazmatycznej szorstkiej (5) pokrytej rybosomami (7). Wnętrze jądra wypełnia kariolimfa – sok jądrowy. Tworzy ona płynne środowisko, w którym zanurzona jest chromatyna (6) 4 1 6 3 5 2 7

Jąderko stanowi nieobłoniony twór, zbudowany z RNA i białek Jąderko stanowi nieobłoniony twór, zbudowany z RNA i białek. W jąderku powstają podjednostki rybosomów. Kariolimfa wypełnia przestrzenie miedzy strukturami jądra, jest silnie uwodniona, a jej podstawowym składnikiem są białka, a wśród nich szereg enzymów związanych z funkcjami jądra. POR JĄDROWY OTOCZKA JĄDROWA JĄDERKO PORY JĄDROWE BŁONA ZEWNĘTRZNA KARIOLIMFA BŁONA WEWNĘTRZNA

Organizacja materiału genetycznego 8 3 Badania przy użyciu mikroskopu elektronowego wykazały, że nici chromatynowe zbudowane są z kwasu deoksyrybonukleinowego – DNA (1) „nawiniętego” na specjalne białka histonowe (2). Połączenie 8 cząsteczek histonów tworzy rdzeń, na który nawija się odcinek DNA. W ten sposób powstaje nukleosom (8) czyli podstawowa jednostka fibryli chromatynowej (3). Następnie każda fibryla zwija się ciasno tworząc solenoid (4), czyli nić chromatynową. Długa i cienka nić tworzy pofałdowane pętle ułożone jedna przy drugiej, czyli domeny (5). Poprzez spiralizację chromatyny powstają chromosomy (7). 1 2 5 4 7

Postacie chromatyny Chromatyna przechodzi zmiany strukturalne podczas cyklu życiowego komórki. Najwyższy stopień kondensacji chromatyny występuje w chromosomach pojawiających się podczas podziału jądra. W jądrze interfazowym (nie dzielącym się lub miedzy podziałami) w zależności od stopnia kondensacji wyróżnia się chromatynę luźną, aktywną w procesie syntezy RNA (transkrypcji) – euchromatynę (1), oraz chromatynę skondensowaną, zbitą, nieaktywną transkrypcyjnie – heterochromatynę (2). 1 2 JĄDRO KOMÓRKOWE

Budowa chromosomu Pojedynczy chromosom składa się z ramion rozdzielonych przewężeniem pierwotnym (centromerem) – jest to odcinek pozbawiony DNA, zawiadujący ruchem chromosomu. W niektórych chromosomach występuje także przewężenie wtórne (określane jako region jąderkotwórczy). Dystalny fragment chromosomu poza przewężeniem wtórnym to tzw. trabant (satelita). Widoczny jest także podział podłużny chromosomu na dwie połówki – chromatydy.

Rodzaje chromosomów – w zależności od położenia centromeru A - metacentryczny - to taki chromosom, w którym centromer jest położony dokładnie w połowie długości chromatyd. B - submetacentryczny chromosom, w którym centromer położony jest w pobliżu środka chromosomu, ale nie dokładnie w środku. C - akrocentryczny to taki chromosom, w którym centromer położony jest blisko końca chromatyd. D - telocentryczny - jest to chromosom, w którym centromer położony jest na końcu chromosomu dlatego posiada tylko jedną parę ramion.

Chromosomy człowieka X Y U człowieka we wszystkich komórkach (z wyjątkiem komórek linii płciowej) występują 22 pary autosomów i 1 para chromosomów płciowych (u kobiet złożona z dwóch chromosomów X, u mężczyzny z chromosomu X i chromosomu Y). X Y

Procesy zachodzące w jądrze komórkowym Replikacja DNA – podwojenie DNA, tuż przed podziałem komórki Transkrypcja – przepisanie informacji genetycznej z DNA na RNA Procesy potranskrypcyjne związane z dojrzewaniem RNA

Rola jądra komórkowego

Literatura: Lewiński W., Walkiewicz J., 2000. Biologia 1. Operon, Rumia Alberts B. i in., 1999. Podstawy biologii komórki. PWN, Warszawa Szweykowska A., Szweykowski J. 2004. Botanika. Morfologia, PWN, Warszawa Rozmus M., Drewniak M., Kornaś A. 1997. Botanika ogólna, Wydawnictwo Naukowe WSP, Kraków