Treść zadania

Najlepsze rozwiązanie

• 

  0 0

  plilinka 19.5.2010 (16:44)

  WYKAŻ WSPÓŁZALEŻNOŚĆ STRUKTURY I FUNKCJI NA POZIOMIE KOMÓRKOWYM
  
  (uwaga-jest to praca typu próbny esej maturalny oceniony przez dwóch nauczycieli na ocenę celującą; ps.odstępy między akapitami są przeznaczone na odpowiednie rysunki - można je pominąć)
  
  Większość organizmów żywych posiada ciało zbudowane z komórek i substancji, które są ich wytworami. Istnienie komórek jest koronnym świadectwem jedności świata żywego. Przyglądając się ogromnej rozmaitości na pozór niepodobnych do siebie organizmów, od prostych bakterii aż po najbardziej złożone rośliny i zwierzęta, dostrzegamy między nimi uderzające podobieństwa na poziomie komórkowym. Komórki mogą powstawać tylko z innych komórek, co udowodnił R.Virchow. Konsekwencją stwierdzenie tego faktu jest to, iż wszystkie żywe komórki wywodzą się od przodków żyjących w zamierzchłych czasach. Wspólne pochodzenie wszystkich komórek tłumaczy z kolei podobieństwo ich podstawowych struktur i cząsteczek, z których są zbudowane. Komórka jako uporządkowany układ otwarty wymagający dopływu energii jest jednostką struktury, funkcji i samoodtwarzania się organizmów. W związku z tym w komórce mają miejsce różnorodne procesy życiowe. Mogą one zachodzić mogą tylko w określonych warunkach, dlatego też w toku ewolucji komórka ulegała wielokrotnym przekształceniom prowadzącym do wykształcenia specjalistycznych struktur umożliwiających czy wspomagających zajście danego procesu w jak najłatwiejszy, najbardziej energooszczędny i efektywny sposób. Znamy komórki, które są zarazem samodzielnymi organizmami i mogą wykazywać wysoki stopień specjalizacji strukturalnej i funkcjonalnej jak np. pantofelek. Mogą one być większe od drobnych organizmów wielokomórkowych. Ciało tych ostatnich buduje wiele bardzo różnych i wąsko wyspecjalizowanych komórek. Taka specjalizacja prowadzi do tego, iż pomimo zachowania podstawowych cech budowy, poszczególne rodzaje komórek mogą zasadniczo różnić się od siebie. Różnice strukturalno-funkcjonalne dotyczą również dwóch typów komórek, których podział uwarunkowany jest głównie obecnością jądra i struktur błoniastych, czyli komórek eukariotycznych i prokariotycznych. Środowisko życia jednych i drugich jest bardzo szerokie. Zasiedlanie kolejnych niszy ekologicznych, a więc i przystosowanie do różnorodnych czynników biotycznych i abiotycznych danego miejsca możliwe było tylko dzięki wykształceniu pewnych cech budowy ułatwiających funkcjonowanie organizmu. Dlatego też oprócz omówienia budowy i funkcji organelli wspólnych dla większości komórek budujących organizmy żywe należy też rozpatrzyć przypadki szczególne, jakimi są komórki charakterystyczne tylko i wyłącznie dla niektórych organizmów - występowanie istoty żywej o małej tolerancji w zmiennym lub nieprzyjaznym środowisku wymaga przekształceń strukturalnych w budujących ją komórkach. Funkcja danej struktury komórkowej jest ściśle związana z jej budową.
  Przede wszystkim komórka musi być w stanie utrzymać swą zawartość razem oraz oddzielić ją od środowiska zewnętrznego. Z tego względu wszystkie komórki wytworzyły specyficzną barierę chroniącą je przed negatywnym wpływem środowiska. Jest to błona powierzchniowa, znana powszechnie jako błona komórkowa (błona cytoplazmatyczna, u roślin zwana też plazmolemmą). Komórki muszą także być w stanie gromadzić materiały i magazynować energię, jak również wymieniać składniki z otoczeniem, na ogół w sposób ściśle kontrolowany. Zgodnie z modelem płynnej mozaiki, błona zbudowana jest z płynnej, podwójnej warstwy lipidowej, w której zanurzone są cząsteczki białek. Fizyczne właściwości błony plazmatycznej uwarunkowane są przede wszystkim właściwościami wchodzących w ich skład lipidów, gdyż są one cząsteczkami amfipatycznymi. Oznacza to, że można w nich wyróżnić rejony hydrofilowe i hydrofobowe. Z tego względu hydrofilowe główki (fosfolipidy)odgraniczają układ od środowiska zewnętrznego. Natomiast półpłynny charakter błony, czyli ciągły ruch łańcuchów węglowodorowych i rotacja cząsteczek fosfolipidów sprawia, iż zanurzone w niej cząsteczki (np. białek) mogą również przesuwać się po powierzchni błony. Ważna jest również zdolność błony do fuzji i wykazywania ciągłości z innymi podobnymi strukturami błonowymi. Taka budowa i zachowanie się błon umożliwia wymianę substancji między otoczeniem a wnętrzem komórki (przenoszenie wydzielanych substancji z pęcherzyków wydzielniczych na zewnątrz komórki – egzocytoza oraz transportowanie dużych cząsteczek ze środowiska zewnętrznego do wnętrza)jak również między przedziałami wewnątrzkomórkowymi. Obecność białek powierzchniowych i integralnych w błonie również wiąże się z transportem przez błony oraz tworzeniem kanałów przenośnikowych ; poza tym pełnią one funkcję receptorów, które łącząc się z cząsteczkami sygnałowymi (np. hormonami) przekazują informacje ze środowiska zewnętrznego wywołując zmianę aktywności komórki. Inne są elementami struktur wyspecjalizowanych w utrzymywaniu łączności między komórkami. Dzięki podwójnej, płynnej strukturze białkowo – lipidowej błona komórkowa jest więc elastyczna i półstała, co pozwala na dopasowywanie się jej do kształtu komórki; dynamiczna, gdyż składniki mogą się w niej przemieszczać; selektywna co oznacza, iż tylko niektóre substancje są przez nią przepuszczane, a także spolaryzowana, ponieważ po obu stronach błony rozmieszczone są różne ładunki elektryczne co sprzyja przesyłaniu impulsów nerwowych w fazie zmiany stanu elektrycznego – depolaryzacji. Przykładem specjalizacji tej struktury u komórek zwierzęcych może być wytworzenie cienkiej warstwy ochronnej z reszt węglowodanowych na powierzchni błony w nieprzyjaznych warunkach środowiska tzw.glikokaliksu (np. nabłonek jelita narażony na enzymy trawienne), który dodatkowo pozwalają układowi odpornościowemu na odróżnienie komórek własnego organizmu od ciał obcych lub u pierwotniaków – pellikuli.
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  U roślin występuje dodatkowo ściana komórkowa. W przeciwieństwie do błony komórkowej ma ona charakter statyczny. Jej podstawowymi składnikami budulcowymi są: pektyny, celuloza, hemiceluloza, lignina. Ściana wtórna powstaje ze ściany pierwotnej na skutek: inkrustacji (wysycania wewnątrz ściany) ligniną (proces ten nazywamy drewnieniem, lignifikacją), węglanem wapnia lub krzemionką (proces mineralizacji); adkrustacji (odkładania związków na powierzchni ściany pierwotnej) tłuszczowcami, np. suberyną (korkowacenie) i kutyną lub polisacharydami. Ściana komórkowa zawiera tzw. składniki szkieletowe stanowiące podstawę jej konstrukcji (tj. celuloza – większość roślin, chityna – grzyby, ksyloza lub mannoza – niektóre glony) oraz tzw. składniki podłoża (białka, pektyny). Ściana komórkowa zawiera również znaczne ilości wody. Struktura taka jest bezpośrednio związana z funkcja ściany komórkowej. Tworząc uporządkowaną, sztywną warstwę na zewnątrz protoplastu chroni komórkę przed uszkodzeniami mechanicznymi, stanowi skuteczna barierę przed infekcjami bakteryjnymi, szkodnikami, jest mocnym rusztowaniem dla całej rośliny. Ścisłe przyleganie do siebie komórek sprawia, iż ściany komórkowe leżą blisko siebie. Taka budowa zabezpiecza przed nadmierną utratą wody. W ścianie komórkowej wyróżnić można również jamki umożliwiające kontaktowanie się ze sobą żywych protoplastów poprzez pasemka cytoplazmy czyli plazmodesmy przez nie przenikające.
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  Wnętrze komórki wypełnia cytoplazma, która jest układem wielofazowym, łatwo zmienia swój stan skupienia, co ma ogromne znaczenie czynnościowe. Raz zachowuje się jak substancja półpłynna (zol), a raz jak półstała (żel). Proces pozwalający na przejście z zolu w żel nazywamy koagulacją, odwrotny zaś peptyzacją. Dzięki stanowi skupienia, niemal obojętnemu pH i zawartości enzymów stanowi środowisko dla większości reakcji biochemicznych. Natomiast ruch hialoplazmy zapewnia transport i wymianę substancji miedzy innymi strukturami wewnątrzkomórkowymi.Cytoplazma nie jest strukturą jednorodną. Jest złożona z bezpostaciowego ośrodka zwanego cytozolem lub matriks a u Eucaryota podzielona jest siateczką wewnątrzplazmatyczną: szorstką (ERg) – połączoną z rybosomami; gładką (ERa) – gładką – nie połączoną z rybosomami. W komórce zachodzi wiele reakcji metabolicznych, wymagających obecności enzymów. Wiele z tych enzymów mogłoby działać antagonistycznie i w rezultacie reakcja by nie zaszła. Dlatego też siateczka wewnątrzplazmatyczna ma za zadanie umożliwić uzyskanie optymalnego środowiska dla wielu reakcji chemicznych. Każda reakcja chemiczna wchodząca w skład jednego ze szlaków metabolicznych posiada inne optymalne warunki. Siateczka oddziela miejsca, w których zachodzą reakcje wykluczające się nawzajem. Ponadto ERg bierze udział w syntezie białek. Budowa retikulum granularnego wiąże się bezpośrednio z jego funkcją. Skoro zaś białka nie dyfundują przez błony, a mają dostać się do jego wnętrza struktura ta posiada specjalny kanał czynnościowy, do którego wciągana jest cząsteczka polipeptydu. ERa natomiast wspomaga syntezę lipidów i steroli, mogą się od niego odłączać pęcherzyki tworzące sferosomy, peroksysomy. Siateczka wewnątrzplazmatyczna uczestniczy również w wielu szlakach metabolicznych, w tym w unieczynnianiu toksyn (w komórkach wątroby). Specjalizacją organellum tego typu w komórkach mięśniowych – sarkomerach jest tzw. siateczka sarkoplazmatyczna. Uczestniczy ona w przekazywaniu impulsów nerwowych warunkujących skurcz mikrofibryli – filamentów aktynowych i miozynowych. W cytoplazmie występują również białka o charakterze włókien, tzw. mikrofilamenty oraz mikrotubule (rurki). Mikrofilamenty umożliwiają aktywny ruch cytoplazmy, mikrotubule zaś mogą tworzyć wrzeciono kariokinetyczne, występujące przy podziale komórki.
  Wszystkie wymienione do tej pory składniki stanowią zamknięte środowisko komórki, w którym umieszczone zostają poszczególne organella komórkowe, organella umożliwiające poprawną pracę komórki, stanowiącą o poprawnym funkcjonowaniu całego organizmu.
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  Specyficzną funkcję pełni w komórce eukariotycznej aparat Golgiego. Występuje on tylko u organizmów eukariotycznych. Składa się z diktiosomów, będących mniej lub bardziej spłaszczonymi woreczkami zbudowanymi z gładkich błon biologicznych, ułożonych na sobie, a także z rozmieszczonych wokół nich pęcherzyków i kanalików. Ponieważ bardzo często występują w systemach błonowych związanych z retikulum czyli w tzw. GERL uczestniczą w przekazywaniu wielu substancji w obrębie komórki. Uczestniczy również w wydzielaniu wielu substancji poza komórkę w postaci egzocytozy. Dokonuje również syntezy polisacharydów, mukosacharydów oraz umożliwia połączenie węglowodanów z proteinami. Aparaty Golgiego jako struktury bezładnie rozrzucone w komórce mają swobodny dostęp do miejsc, w których ich funkcja jest bardzo przydatna. Mianowicie tam gdzie białka przygotowywane są do wydzielania na terenie cytoplazmy otaczane są błonami diktiosomów. W procesie wydzielania tych białek biorą następnie udział pęcherzyki ze struktur Golgiego, gdyż dzięki swojej budowie mogą zlewać się z błoną komórkową.
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  We wspomnianych systemach GERL obok już opisanych aparatów Golgiego i siateczki endoplazmatycznej znajdują się lizosomy. Są one charakterystycznymi tworami tylko dla Eukariota, a ze względu na różnice biochemiczne u roślin nazywa się je sferosomami. Lizosomy są wytwarzane przez aparaty Golgiego, mają nieskomplikowaną budowę – są to pęcherzyki otoczone błoną biologiczną zawierające w swoim wnętrzu grupę enzymów hydrolitycznych. Dzięki nim mogą utleniać substraty, uczestniczą w mobilizacji rezerw tłuszczowych. Współdziałają również w procesach fotooddychania. W połączeniu z fagosomami tworzą lizosom wtórny (uczestniczą w procesach endocytoz). Enzymy te są w stanie latencji, czyli są nieaktywne ze względu na chemiczne związanie z błoną pęcherzyka. Dopiero przy pęknięciu, degradacji błony uaktywniają się. Jest to kolejny dowód na związek budowy z funkcją danego organellum : lizosomy mają zdolność trawienia większości związków organicznych. Przy pęknięciu oddzielają i trawią zbędne substancje pozakomórkowe. U roślin konieczność pinocytozy i fagocytozy nie występuje ze względu na obecność ściany komórkowej i autotrofizm, lecz lizosomy wykorzystywane są jako forma obrony przed infekcją. Natomiast nieaktywność enzymów litycznych gwarantuje bezpieczeństwo komórce – obronę przed samostrawieniem. Gdy zaś komórka jest niedożywiona lizosomy pozwalają jej odżywiać się stosunkowo bezpiecznie własnym kosztem, a w przypadku komórki uszkodzonej czy starzejącej się trawią zbędne składniki komórki umożliwiając regenerację i przebudowę. Cechą wyróżniającą dla innych ciałek trawiących – mikrociałek jest posiadanie szeregu enzymów z grupy oksydaz L- i D-aminokwasowych (peroksysomy) oraz enzymów b –oksydacji (glioksysomy). Peroksysomy pełnią ważną funkcję w procesie rozkładu toksycznego nadtlenku wodoru. Funkcje mikrociałek sprowadzają się do udziału w fotooddychaniu i utlenianiu różnych substratów organicznych. Występowanie w peroksysomach enzymów oksydaz L-aminokwasowych stanowi swego rodzaju skamieniałość ewolucyjną. Enzymy te nie odgrywają już dzisiaj żadnej roli w procesach życiowych, gdyż wszystkie żywe organizmy posiadają tylko D-aminokwasy. Najprawdopodobniej kiedyś D-aminokwasy występowały obok L- stąd prawdopodobnie pochodzi ta pozostałość w postaci enzymów.
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  Jednymi z ważniejszych organellów komórkowych, są mitochondria, występujące zarówno w komórce zwierzęcej i roślinnej . Należą one do organelli autonomicznych, samoreplikujących się ponieważ posiadają własny DNA tzw. mitochondrialny oraz rybosomy. Otoczone są podwójną błoną. Pomiędzy błonami występuje przestrzeń perymitochondrialna. Wewnętrzna błona jest uwypuklona do wewnątrz tworząc grzebienie mitochondrialne, na których to zachodzi proces fosforylacji oksydacyjnej. Z tego względu mitochondrium jest charakterystyczne dla komórki eukariotycznej tlenowej. Liczba grzebieni nie jest stała i wykazuje wyraźną tendencję do zwiększania się gdy wzrasta poziom oddychania wewnątrzkomórkowego. Stanowi to dowód na to, iż budowa organellum ma ścisły związek z pełnioną przez nie funkcją. Potwierdza to również obecność oksysomów, czyli kompleksów enzymatycznych. Wnętrze mitochondium, porównywanego często do elektrowni komórkowej, wypełnione jest tzw. matrix mitochondrialnym. W roztworze tym rozpuszczone są enzymy katalizujące przebieg m.in. szlaku b-oksydacji i cyklu Krebsa. Mitochondrium posiada zdolność ruchu ze względu na konieczność dostarczania przez nie energii do tych miejsc komórki, w których zachodzą procesy metaboliczne. Odpowiednikami tego organellum w komórkach prokariotycznych są mezosomy – pofałdowane wpuklenia błony komórkowej.
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  Opisując właściwości mitochondrium, czyli odpowiedzialność za tlenowe etapy uzyskiwania energii użytecznej biologicznie należy scharakteryzować inne organellum transformujące energię. Jest nim chloroplast. Te ważne plastydy występują tylko u autotroficznych eukariota. Fotoautotroficzne prokariota posiadają prosty system lamelarny tworzony przez spłaszczone pęcherzyki, czyli tylakoidy. U bakterii system tych błon tworzy tzw. chromatofory. Są to organella analogiczne do plastydów. Chloroplasty należą do szerszej grupy plastydów, pełniących o roślin różnorakie funkcje. Wszystkie posiadają własny DNA oraz aparat translacyjny. Większość posiada również rozbudowany system błon wewnętrznych zanurzonych w stromie. Wszystkie rodzaje plastydów powstają z tzw. proplastydów i różnicują się pod wpływem oddziaływań środowiskowych, oraz ze względu na tkankę, do której należą komórki, w których skład wchodzą. Funkcja organellum jest tu uzależniona od środowiska, a to z kolei wpływa bezpośrednio na strukturę czy zawartość plastydu. I tak wszelkie barwne plastydy – chloroplasty (zawierające barwnik chlorofil), chromoplasty (zawierające barwniki karotenoidowe) mogą przekształcić się w bezbarwne etioplasty, gdy pozbawi się do nich dopływu światła. Plastydy mogą sprawować funkcję organelli zapasowych. Leukoplasty, mające słabo rozwinięty system błon wewnętrznych gromadzą w swoim wnętrzu skrobię. Gdy całkowicie zostaną wypełnione przez skrobie przechodzą w amyloplast. Występują w korzeniach, mogą jednak pod wpływem światła przekształcić się w chloroplasty. Mogą również zamiast skrobi gromadzić białka zapasowe, nazywane wtedy są proteinoplastami. Chloroplasty odpowiedzialne są za tworzenie, w procesie fotosyntezy, energii potrzebnej do funkcjonowania komórki. Energia gromadzona jest w ATP na skutek fosforylacji fotosyntetycznej, która odbywa się na powierzchni błon tylakoidów gran chloropalstów, w tzw. kwantosomach. Błony te zawierają kompleksy barwników umożliwiających konwersję energii świetlnej na chemiczną.
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  Wszystkie organizmy żywe oprócz energii wymagają białek. Strukturalnych, budulcowych, enzymatycznych itp. Budowanie tych makrocząsteczek jest złożona i skomplikowana. By białka mogły powstać potrzebne są duże ilości struktur zwanych rybosomami, produkujących proteiny. To one przeprowadzając proces translacji tworzą gotowe produkty, których schematy zostały zapisane w DNA. Wyróżniamy dwa rodzaje rybosomów. Małe (o stałej sedymentacji 70S) występują u procariota oraz w organellach autonomicznych, posiadających własne DNA (mitochondria i plastydy). Duże (o stałej sedymentacji 80S) zaś są charakterystyczne tylko dla komórek jądrowych. Niezależnie od rodzaju każdy rybosom składa się z dwóch jednostek: mniejszej i większej. W nieczynnym rybosomie podjednostki te występują oddzielnie. Gdy jednak następuje konieczność uruchomienia aparatu translacyjnego podjednostki te łączą się tworząc jedną całość. Połączenie to warunkuje odpowiednie stężenie jonów Mg+. Rybosom składa się z dwóch typów białek: kwaśnych – pełniących funkcję enzymatyczną i zasadowych – strukturalnych. Sam rybosom nie warunkuje jednak odpowiedniego przebiegu procesu translacji. „Współpracuje” on z cząsteczkami tRNA, które odpowiedzialne są za transport odpowiednich aminokwasów w obręb rybosomu. Cząsteczki tRNA posiadają tzw. pętlę antykodonową, dzięki której możliwe staje się odróżnienie odpowiednich nukleotydów i dopasowanie odpowiednich aminokwasów. W rybosomie, zgodnie z zasadą komplementarności, tRNA łączy się z łańcuchem mRNA. W podjednostce dużej jest miejsce na dwie cząsteczki tRNA. Gdy obydwa „doki” zostaną zapełnione enzym wchodzący w skład dużej jednostki, katalizuje wytworzenie wiązania peptydowego, pomiędzy aminokwasami. Wkrótce potem pierwsza cząsteczka tRNA odłącza się od „swojego aminokwasu i uwalnia się do cytoplazmy. Drugi tRNA wraz z dołączonym, w tym wypadku, już dipeptydem, przesuwa się w miejsce pierwszego, a jego miejsce zajmuje kolejna cząsteczka tRNA z kolejnym aminokwasem. Wytwarza się kolejne wiązanie peptydowe pomiędzy sąsiednimi aminokwasami. Proces ten przebiega aż do zrealizowania całego programu mRNA, czyli aż do wystąpienia trójki nonsensownej (UUA, UGA, UAG) i nosi nazwę elongacji translacyjnej. Budowa rybosomu, czyli podział na podjednostki, obecność kieszeni na tRNA warunkuje nabijanie się polisomów na mRNA oraz przyłączanie się aminokwasów. Jest to wyraźny przykład korelacji budowy i funkcji struktury komórkowej.
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  Najbardziej charakterystycznym elementem komórki eukariotycznej jest jądro komórkowe (w niektórych przypadkach na skutek specjalizacji komórek jądro ulega zanikowi). Występuje to m.in. w komórkach transportujących, np. erytrocyty, rurki sitowe. Umożliwia to znaczne ograniczenie metabolizmu komórki. W przypadku komórek sitowych brak jądra umożliwia łatwiejszy ruch cytoplazmy transportującej asymilaty. Stanowią one osobną grupę komórek bezjądrzastych).Właściwie posiadanie jądra stanowi podstawowy element wyróżniający i pozwalający klasyfikowanie organizmów. Podstawą klasyfikacji jest podział na organizmy bezjądrowe – Procariota, będące organizmami jednokomórkowymi i znacznie prostszymi w budowie oraz organizmy posiadające jądro – Eucariota, charakteryzujące się znacznie bardziej złożoną budową. Organizmy eukariotyczne w toku ewolucji zdominowały zarówno świat roślin jak i zwierząt. Ich różnorodność jest zdumiewająca. Od prostych jednokomórkowych organizmów glonów, do tak skomplikowanych jak gromada ssaków. Wykształcenie jądra było krokiem koniecznym. To ono stanowi swoiste centrum dowodzenia i kontroli procesów życiowych. Oddziela ono od cytoplazmy główny zasób informacji genetycznej komórki. Materiał genetyczny zawarty w jądrze jest zbiorem informacji, programem, który jest realizowany przez poszczególne jednostki funkcjonalne wchodzące w skład komórki. Większa komplikacja organizmów wiązała się ze zwiększoną ilością DNA, które musiało zmieścić się w takiej samej, jeśli nie mniejszej objętości. Upakowanie w postaci luźnej nici chromatynowej okazało się niewystarczające. Poza tym, specjalizacja komórek w obrębie organizmu, tworzenie tkanek, wymagało wykorzystywania tylko nieznacznego fragmentu DNA, przez poszczególne komórki. U prokariota cały DNA zorganizowany jest w jedną kulistą cząsteczkę, tzw. chromosom bakteryjny. U eukariota helisa DNA zostaje nawinięta na specjalne białka, tzw. oktamery histonowe. Białek histonowych jest 5 rodzajów. Cztery z nich występują w parach tworząc oktamer, piąty występuje oddzielnie i pełni funkcje stabilizujące. Fragment taki nosi nazwę nukleosomu. Fragmenty te zwinięte są w spiralę i tworzą solenoid, który z kolei w całości skręca się tworząc domeny, które spinane są białkami niehistonowymi. Cała ta struktura tworzy osobne twory tzw. chromosomy. U zdrowego człowieka występuje ich aż 46. Tak upakowany materiał genetyczny wchodzi w skład jądra.
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  Budowa chromosomu jest kolejnym dowodem na to, iż jest ona powiązana z jego wykorzystaniem. Chromosom w podziałach komórkowych zostaje podzielony na równe części co jest możliwe tylko dzięki odpowiedniemu, precyzyjnemu ułożeniu materiału genetycznego.
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  Jądro odgrodzone jest od reszty komórki barierą, tzw. błoną jądrową. Błona jądrowa od wewnątrz jest gładka od zewnątrz często przechodzi w ERg. W błonie jądrowej występują liczne pory, których wielkość i ilość zależy od poziomu metabolizmu komórki. Im jest on wyższy tym więcej i większe pory. Umożliwia to sprawniejsze wydostawanie się mRNA z jądra. Należy tutaj jeszcze wspomnieć, iż u eukariota w przeciwieństwie do organizmów bezjądrowych proces transkrypcji jest oddzielony od procesu translacji. Pierwszy następuje wewnątrz jądra drugi zaś w obrębie cytoplazmy. Wnętrze jądra wypełnione jest tzw. kariolimfą. Jest to wodny roztwór białkowy zawierający enzymy m.in. polimerazę DNA i RNA.
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  Komórki posiadają pierwotną umiejętność dzielenia się. Na drodze mitozy, z każdej komórki mogą powstać dwie, identyczne pod względem zawartego w nich DNA. Tak podział pozwala na rozwój i rozrost organizmu. Ponadto u organizmów jednokomórkowych pozwala na szybkie i wydajne rozmnażanie. Podstawowymi założeniami procesu mitotycznego jest niezmienność ilości i struktury DNA komórek potomnych w porównaniu do komórki macierzystej. Proces mitozy warunkuje wzrost organizmu. Mejoza stanowi proces warunkujący różnicowanie się organizmów. W jej wyniku powstają cztery komórki potomne o zredukowanej o połowę ilości informacji genetycznej. Zachodzi w komórkach macierzystych komórek rozrodczych. Proces mejozy jest bardzo istotny z ewolucyjnego punktu widzenia, szczególnie ze względu na niezależną segregację chromosomów oraz proces crossing-over. Umożliwia on w drodze w drodze doboru naturalnego, przystosowanie się organizmów do nowych warunków środowiskowych, a co za tym idzie ich ciągły rozwój. Dzięki mejozie zostaje zachowana stała liczba chromosomów, charakterystyczna dla danego gatunku.
  Występuje jeszcze jeden rodzaj podziału komórkowego. Nie ma on jednak tak dużego znaczenia jak proces mitozy czy mejozy. Jest to proces polegający na bezpośrednim podziale jądra komórkowego – tzw. amitoza. Nie jest to proces dokładny, jeżeli chodzi o zachowanie zgodności informacji genetycznej komórek potomnych z komórką rodzicielską. Występuje w jądrach posiadających wiele kopii DNA – poliploidalnych. Charakterystyczny jest np. dla orzęsków (makronukleus). Występuje również w komórkach zmutowanych i starych.
  
  Strukturą charakterystyczną dla komórki eukariotycznej roślinnej jest też wakuola, która jako przestrzeń oddzielona od reszty komórki błoną ma zdolność do regulacji turgoru komórki i utrzymuje ją w stanie uwodnienia. Wnętrze tonoplastu – wypełnione jest sokiem wakuolarnym, składającym się w głównej mierze z wody (90%). Rozpuszczone są w niej różnego rodzaju jony. Mogą również występować związki nieorganiczne, które wytrąciły się z roztwory (np. kryształy szczawianu wapnia). Gromadzą się tutaj również metabolity (glikozydy, alkaloidy, garbniki) oraz aminokwasy, białka, kwasy organiczne. Wakuola zawierająca w swoim wnętrzu barwniki może nadawać kolor np. kwiatom, owocom przez co pełnią one funkcje wabiące. Z kolei gdy jest ona całkowicie wypełniona przez białko może ulec przekształceniu w tzw. ziarno aleuronowe. Po rodzaju składników gromadzonych w wakuoli możemy rozróżnić pełnione przez nią funkcje. I tak woda w niej zgromadzona pozwala na utrzymanie właściwego uwodnienia komórki. Metabolity – magazynowanie zbędnych produktów przemiany materii. U zwierząt wodniczka może przekształcić się w odpowiedzialna jest za usuwanie nadmiaru wody gromadzącej się w organizmie na skutek osmozy. Ważną rolę w procesach odżywiania u pierwotniaków odgrywają wodniczki pokarmowe, które po połączeniu z lizosomami tworzą lizosom wtórny.
  Pomimo wielu różnic między organizacją komórek eukariotycznych i prokariotycznych , zwierzęcych czy roślinnych dostrzec należy jedną wspólną, potwierdzającą się w wyżej wymienionych przykładach regułę – budowa danej struktury ma ścisły związek z pełniona przez nią funkcją. Zaobserwować to można bez trudu na przykładzie błony komórkowej, której składniki chemiczne jak i samo ich ułożenie przestrzenne wiążą się z przepuszczalnością, czy elastycznością; czy też analizując cechy ściany komórkowej, której liczne przystosowania do środowiska takie jak sztywność, odkładanie się substancji na i w niej zapewniają ochronę i stabilizację. Badanie właściwości cytoplazmy takich jak jej skład, stan skupienia, ruch umożliwiły jasne sformułowanie wniosku, iż są one związane z pełnioną przez nią główną funkcją jaką jest stanowienie środowiska dla reakcji biochemicznych komórki. Zapoznanie się ze szczegółami budowy poszczególnych elementów składowych systemu GERL, czyli aparatów Golgiego, retikulum oraz rybosomów przyczyniło się do wykazania, iż każdy z nich musi posiadać odpowiednią budowę w stosunku do pełnionej w komórce roli. Dlatego też siateczka plazmatyczna posiada między innymi kanaliki, przez które przenikają łańcuchy polipeptydowe, a na jej powierzchni osadzone są rybosomy, które dzięki złożeniu z dwóch podjednostek mogą przyłączać się do mRNA i do specjalnych kieszeni przyjmować tRNA z aminokwasami. Lizosomy zaś są takimi tworami, które ze względu na swoją specyficzną zawartość i jej powiązanie z błonami biologicznymi maja zdolności lityczne. Niezwykle istotną funkcja jest też dostarczanie żywej komórce energii do przeprowadzania licznych syntez, analiz. Tę funkcję pełnić mogą dzięki swoistej organizacji mitochondria i plastydy. Te pierwsze posiadają np. sprytne rozwiązanie zwiększenia powierzchni fosforylacji w formie grzebieni i oksysomów, a drugie transformacji energii w utrudnionych warunkach wobec obecności różnych barwników. Wreszcie jądro komórkowe jest najlepszym dowodem na to, że tylko wyspecjalizowana forma upakowania informacji genetycznej jaką jest skomplikowana i wielopoziomowa budowa chromosomu pozwala na jej replikację czy ekspresję. Wszystkie wyżej omówione organella stanowią niezbity dowód na to, iż na poziomie komórkowym istnieje wysoka współzależność struktury i funkcji

  Dodawanie komentarzy zablokowane - Zgłoś nadużycie