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.

Komórka – podstawowa jednostka funkcjonalna organizmu człowieka

Teoria komórkowa Dwaj uczeni niemieccy, M. Schleiden w 1838r. i T. Schwann w 1839r., wykazali jako pierwsi, że zarówno rośliny jaki i zwierzęta są skupiskami komórek oraz, że komórka jest podstawową jednostką budulcową organizmów żywych. W 1855r. teoria komórkowa została rozszerzona przez Rudolfa Virchowa. Stwierdził on, że nowe komórki mogą powstawać wyłącznie przez podział komórek już istniejących tzn. komórki nie powstają spontanicznie z materii nieożywionej. Około 1880r. niemiecki biolog i genetyk August Weismann wskazał, że bardzo ważną konsekwencją stwierdzenia Virchowa jest to, że wszystkie żywe komórki wywodzą się od przodków żyjących w zamierzchłych czasach. Dowodem wspólnego pochodzenia wszystkich komórek jest podobieństwo podstawowych struktur i cząsteczek, z których są zbudowane.

jądro komórkowe Na podstawie struktury i stopnia złożoności komórek organizmy można zaliczyć do dwóch grup różniących się zasadniczo planem budowy komórki. Wyróżniamy: eukarionty – organizmy, których komórki zawierają jądro komórkowe oraz wewnątrzkomórkowe organella błoniaste. prokarionty – organizmy, których komórki nie mają wyszczególnionego jądra i są na ogół znacznie mniejsze niż komórki eukariotyczne. Prokarionty są organizmami jednokomórkowymi, należą do nich bakterie oraz sinice. DNA skupiony jest w jednym rejonie zwanym nukleoidem. Nukleoidy nie są otoczone oddzielną błoną. nukleoid

Komórka jest to najmniejsza strukturalna i funkcjonalna jednostka organizmów żywych. Jest zdolna do przeprowadzania wszystkich podstawowych procesów życiowych takich jak przemiana materii, wzrost, podział i różnicowanie. Zespoły komórek o takiej samej budowie, pochodzeniu i takich samych czynnościach tworzą tkanki, np. nabłonkową, mięśniową. Tkanki tworzą narządy. Współdziałające ze sobą narządy tworzą układy: krwionośny, oddechowy i inne. Natomiast organizm to zespół układów ściśle ze sobą współdziałających.

W naszym ciele można wyróżnić kilkadziesiąt rodzajów komórek odmiennych pod względem wielkości, kształtu oraz funkcji. Komórka nerwowa Komórka jajowa i plemniki Komórki nabłonkowe Komórka mięśniowa Erytrocyty

Struktury wewnętrzne komórki – organella komórkowe Wszystkie ludzkie komórki zawierają następujące struktury wewnątrzkomórkowe (organella komórkowe): błonę komórkową (5) cytoplazmę (3) siateczkę śródplazmatyczną gładką (8) i szorstką (2) aparat Golgiego (4) lizosomy (9) mitochondria (6) rybosomy (7) jądro komórkowe (1)

Błona komórkowa (plazmalemma) Budowę błony komórkowej wyjaśnia model płynnej mozaiki. Podstawę (zrąb) tworzy podwójna warstwa fosfolipidów (1), których „głowy” (2) zwrócone są na zewnątrz w stronę środowiska wodnego, natomiast łańcuchy kwasów tłuszczowych (3) skierowane są do wewnątrz. W zrębie i na powierzchni rozmieszczone są mozaikowo różnego rodzaju białka (4), np. wzmacniające, transportowe, receptorowe.

Błona komórkowa Jest wybiórcza – selektywna. Oznacza to, że woda i substancje drobnocząsteczkowe rozpuszczalne w tłuszczach przenikają przez błonę swobodnie, natomiast nawet niewielkie cząsteczki rozpuszczalne w wodzie przenikają słabo, a substancje wielkocząsteczkowe, takie jak białka, czy kwasy nukleinowe – wcale. Jest elastyczna oraz ma półpłynną konsystencję, dzięki czemu możliwa jest zmiana kształtu komórek. Jest wrażliwa na bodźce – ma zdolność odbierania sygnałów ze środowiska zewnętrznego. Funkcje: oddziela komórkę od środowiska pozakomórkowego otacza wszystkie składniki komórki pełni funkcję ochronną odpowiada za wrażliwość

Rodzaje transportu substancji przez błonę Dyfuzja prosta - jest to proces bierny (nie wymagający nakładu energii z zewnątrz) w wyniku którego cząsteczki roztworu przemieszczają się zgodnie z gradientem stężeń (z obszaru o większym stężeniu (A) do obszaru o mniejszym stężeniu (B) ). Takie właściwości mają cząstki O2, CO2. Ruch cząsteczek ustaje po wyrównaniu się ich stężenia w roztworze. B

Rodzaje transportu substancji przez błonę Dyfuzja ułatwiona (wspomagana) - polega na transporcie cząsteczek zgodnie z gradientem stężeń, za pomocą specjalnych przenośników (1). Proces ten umożliwia przechodzenie przez błonę cząstek, które ze względu na wielkość nie mogą przechodzić przez błonę na drodze dyfuzji prostej (wiele jonów i substancji odżywczych). Dyfuzja wspomagana nie wymaga nakładu energii! Za pomocą dyfuzji wspomaganej odbywa się transport glukozy przez błonę krwinek czerwonych i mięśni szkieletowych. 1

Rodzaje transportu substancji przez błonę Transport aktywny - transport substancji wbrew gradientowi stężeń z wykorzystaniem energii (1) pochodzącej bezpośrednio z rozkładu ATP. 1

Rybosomy Są to specjalne organella służące do produkcji białek. Ultrastruktur tych nie oddziela od cytoplazmy żadna błona biologiczna. Z chemicznego punktu widzenia w rybosomach występują dwa zasadnicze składniki: rybosomalny RNA (rRNA) i białka. Każdy kompletny rybosom składa się zawsze z dwóch podjednostek - większej i mniejszej. Organella te występują wolno w cytoplazmie oraz jako struktury związane z błonami ER.

Siateczka śródplazmatyczna - ER Stanowi złożony, trójwymiarowy system spłaszczonych błon, kanalików i niewielkich pęcherzyków. Występuje w dwóch zasadniczych postaciach: ER szorstkie – na błonach siateczki znajdują się rybosomy (1); jest miejscem syntezy białek ER gładkie – nie posiada rybosomów na błonach; jest miejscem syntezy lipidów

Aparat Golgiego Struktura ta występuje w postaci silnie spłaszczonych pęcherzyków. Zadaniem tych organelli jest przede wszystkim przebudowa (modyfikacja), pakowanie i przekazywanie zagęszczonych substancji, głównie białek poza komórkę albo w obrębie komórki. Aparaty Golgiego są liczne w komórkach produkujących duże ilości białek na eksport, np. w komórkach trzustki.

Lizosomy Są to niewielkie, kuliste pęcherzyki. Zawierają liczne enzymy zdolne rozłożyć wchłonięte substancje oraz produkty odpadowe. System błon plazmatycznych, jakie tworzą ER, aparaty Golgiego oraz lizosomy, umożliwia podział wnętrza komórki na wiele przedziałów, dzięki czemu w komórce jednocześnie mogą zachodzić procesy rozpadu i syntezy.

Cytoplazma Jest to płynny, złożony koloid wodny, w którym są rozpuszczone lub zawieszone białka, lipidy, kwasy tłuszczowe, aminokwasy oraz sole mineralne. Cytoplazma tworzy środowisko reakcji dla większości reakcji biochemicznych. Ważnym jej składnikiem jest cytoszkielet – przestrzenna sieć białkowych rureczek i włókienek, który jest odpowiedzialny m.in. za możliwość zmiany kształtu niektórych komórek i ich zdolność do poruszania się. Wybarwione na zielono i czerwono białka cytoszkieletu. Niebieskie – jądro komórkowe

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). Wnętrze jądra wypełnia kariolimfa – sok jądrowy. Tworzy ona płynne środowisko, w którym zanurzona jest chromatyna (6)

Organizacja materiału genetycznego Badania przy użyciu mikroskopu elektronowego wykazały, że nici chromatynowe (3) zbudowane są z kwasu deoksyrybonukleinowego – DNA (1) „nawiniętego” na specjalne białka histonowe (2). Poprzez spiralizację chromatyny (3) powstają chromosomy (4)

Mitochondrium Każde mitochondrium otoczone jest dwiema błonami lipidowo – białkowymi. Błona zewnętrzna jest gładka, natomiast wewnętrzna tworzy uwypuklenia zwane grzebieniami. W środku mitochondrium znajduje się macierz (matrix) mitochondrialna, w której znajdują się liczne enzymy, cząsteczki mitochondrialnego DNA oraz rybosomy.

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 w mitochondriach.

Budowa ATP Cząsteczka ATP jest związkiem składającym się z zasady azotowej – adeniny (1) połączonej z cząsteczką cukru – rybozy (2) i trzech reszt fosforanowych (3). ATP powstaje w procesie fosforylacji z ADP (adenozynodwufosforanu) i Pi (fosforanu nieorganicznego).

Oddychanie wewnątrzkomórkowe Jest to wielostopniowy proces utleniania związków organicznych związany z wytwarzaniem energii użytecznej metabolicznie w postaci ATP. Oddychanie przebiega w każdej żywej komórce w sposób stały. Przebieg utleniania cząsteczki glukozy: C6H12O6 + 6O2 + 36 ADP + 36Pi → 6CO2 + 6H2O +36 ATP

Etapy oddychania wewnątrzkomórkowego Glikoliza – zachodzi w cytoplazmie komórki i polega na przekształceniu cząsteczek glukozy do związku zwanego kwasem pirogronowym. Końcowy produkt glikolizy – pirogronian – wędruje z cytoplazmy do macierzy mitochondrium, gdzie współtworzy związek o nazwie acetylo-koenzym A (acetylo-CoA), który następnie jest stopniowo utleniany w kolejnym etapie oddychania. Cykl Krebsa – cykl przemian zachodzący w macierzy mitochondrium, przebiegający z uwolnieniem cząsteczek dwutlenku węgla oraz syntezą ATP. 3. Utlenienie końcowe – zachodzi w grzebieniach mitochondrialnych z udziałem tlenu cząsteczkowego. Końcowym produktem etapu jest woda. W przemianach tych możliwa jest synteza dużej liczby cząsteczek ATP.

Literatura: Lewiński W. i inni, 2006. Biologia 1. Operon, Gdynia Lewiński W., Walkiewicz J., 2000. Biologia 1. Operon, Rumia Wiśniewski H, 1998. Biologia. Agmen, Warszawa Villee i inni, 1996. Biologia. Multico, Warszawa