Budowa komórki

Komórka stanowi podstawową jednostkę strukturalną i funkcjonalną wszystkich organizmów żywych

Budowa podstawowych typów komórek

Świat komórek nie jest jednorodny. Istnieją dwa podstawowe typy komórek, które różnią się budową, funkcjami i ewolucyjną historią: komórki prokariotyczne i eukariotyczne.

Komórki prokariotyczne, znane również jako prokariota, to najprostsze i najstarsze komórki na Ziemi. Charakteryzują się one brakiem jądra komórkowego. DNA prokariotyczne jest zlokalizowane w centralnej części komórki, w strukturze nazywanej jądrem prokariotycznym.

Komórki prokariotyczne nie posiadają również organelli otoczonych błoną, takich jak mitochondria, aparat Golgiego czy retikulum endoplazmatyczne. Zamiast tego, funkcje te pełnione są przez struktury niebłonowe, rozproszone w cytoplazmie.

Komórki eukariotyczne są znacznie bardziej złożone i zróżnicowane. Cechą charakterystyczną komórek eukariotycznych jest obecność jądra komórkowego, otoczonego błoną jądrową. Wewnątrz jądra znajduje się DNA, chronione i regulowane przez szereg białek.

Błona komórkowa

Błona komórkowa, niczym mur obronny, otacza każdą komórkę, odgrywając kluczową rolę w jej funkcjonowaniu. Zbudowana jest z dwuwarstwy fosfolipidowej, w której hydrofilowe główki fosfolipidów skierowane są ku wodzie (na zewnątrz i do wnętrza komórki), a hydrofobowe ogony skrywają się wewnątrz, tworząc hydrofobowe "serce" błony. W tej fosfolipidowej mozaice zanurzone są różnorodne białka, pełniące wyspecjalizowane funkcje.

Białka transportowe regulują przepływ substancji do i z komórki, zapewniając selektywną przepuszczalność błony. Białka enzymatyczne katalizują reakcje biochemiczne niezbędne do życia, a białka receptorowe odbierają sygnały z otoczenia, uruchamiając kaskady reakcji wewnątrz komórki. Białka strukturalne wzmacniają błonę, nadając jej odpowiednią stabilność.

W błonach komórek zwierzęcych dodatkowo występują łańcuchy cukrowe, połączone z białkami lub lipidami, tworząc glikokaliks. Ta gęsta warstwa pełni funkcje ochronne, uczestniczy w rozpoznawaniu komórek i stanowi barierę immunologiczną. Cholesterol obecny w błonach zwierzęcych usztywnia je, regulując ich płynność i przepuszczalność.

Cechy błony komórkowej

Półpłynność i dynamika: Fosfolipidy i białka błonowe nieustannie się przemieszczają, nadając błonie elastyczność i zdolność do zmiany kształtu.
Selektywna przepuszczalność: Błona przepuszcza cząsteczki małe, niepolarne, takie jak tlen i dwutlenek węgla, oraz niektóre małe polarne cząsteczki, ale zatrzymuje duże cząsteczki polarne i jony.
Asymetria: Skład białek i lipidów różni się na wewnętrznej i zewnętrznej powierzchni błony, co ma istotne znaczenie dla jej funkcji.
Nierównomierne rozmieszczenie cholesterolu: Cząsteczki cholesterolu są bardziej skoncentrowane w wewnętrznej warstwie błony, co wpływa na jej płynność i stabilność.

Funkcje błony komórkowej

Oddziela wnętrze komórki od środowiska zewnętrznego: Chroni komórkę przed szkodliwymi czynnikami i utrzymuje jej homeostazę.
Umożliwia transport różnych substancji: Transportuje do komórki niezbędne substancje odżywcze, tlen i eliminuje produkty przemiany materii.
Pozwala na komunikację z otoczeniem: Receptory błonowe odbierają sygnały chemiczne i hormonalne, regulując procesy zachodzące w komórce.
Uczestniczy w rozpoznawaniu komórek: Cząsteczki glikokaliksu umożliwiają rozpoznawanie komórek "swoich" i "obcych", co ma kluczowe znaczenie dla układu odpornościowego.

Jądro komórkowe

W jądrze komórkowym znajduje się DNA w postaci chromatyny. Jest ono połączone historiami, czyli specjalnymi białkami. Jest on upakowanych, chromatyna może mieć postać jeszcze bardziej u pakowaną nazywaną chromosomami. Liczba ich jest charakterystyczna dla każdego gatunku, dla człowieka jest to liczba 46. W chromatynach zawarta jest informacja genetyczna, które mają zapisane informacje dotyczące budowy wszystkich białek organizmu. Dzięki temu możliwe jest przeprowadzenie wszystkich funkcji metabolicznych w komórce oraz możliwa jest replikacja DNA. Zdolność do podziału jądra komórkowego umożliwia przekazywanie informacji genetycznej komórek podobnych lub organizmów potomnych, aby mogły się poprawnie rozwijać.

Jąderko komórkowe

Wewnątrz jądra komórkowego znajduje się jąderko. To obszar, gdzie powstają podjednostki rybosomów.

Rybosomy

To drobne struktury w komórce zbudowane z 2 podjednostek. Nie są otoczone błoną. Ich funkcją jest synteza białek. Mogą znajdować się w cytozolu lub być przyczepione do siateczki śródplazmatycznej szorstkiej.

Mitochondria

Znajdują się w prawie każdej komórce eukariotycznych. Liczba ich w komórkach jest zmienna. Komórki mające duże zapotrzebowanie na energię mają więcej mitochondriów. Zachodzą w nich etapy oddychania komórkowego tlenowego. Celem procesu jest uzyskanie cząsteczek ATP, które są związkiem chemicznym posiadającym wiązania wysokoenergetyczne, będąc nośnikiem energii w komórce. Mitochondria stanowią dla cząsteczek ATP "centra energetyczne".

Siateczka śródplazmatyczna

To system błon, tworzący różnego rodzaju labirynty, cysterny w komórce. Są dwa typy siateczek: gładka i szorstka. Na szorstkiej znajdują się rybosomy, natomiast na gładkiej nie ma nic. Syntetyzowane są na niej lipidy oraz w komórkach wątroby następuje w nich neutralizacja leków i trucizn. Siateczki szorstkie są związane z syntezą białek i ich obróbką.

Lizosomy

Występują w komórkach zwierzęcych jako drobne pęcherzyki otoczone błoną. Zawierają zestaw enzymów, umożliwiających rozkładanie różnych związków organicznych. Odpowiadają za umożliwianie trawienia substancji pochłoniętych przez komórkę.

Aparat Golgiego

Zbudowany jest z systemu spłaszczonych cystern otoczonych pęcherzykami. Bierze udział w modyfikacji białek i lipidów. Przygotowuje wydzielinę komórkową i umożliwia jej transport poza komórkę. Powstają tam lizosomy. W związku z tymi funkcjami dużo struktur aparatu Golgiego znajduje się w komórkach wydzielniczych, np. wydzielających enzymy trawienne lub hormony.

Peroksysomy

Kupują w postaci małych pęcherzyków otoczonych błoną Wewnątrz znajdują się enzymy katalizujące reakcję utleniania różnych związków. W efekcie mogą być neutralizowane różne szkodliwe substancje oraz możliwa jest synteza mieliny, która osłania części neuronów.

Produktem ubocznym zachodzącym w peroksysymach jest H2O2 (nadtlenek wodoru). Jest on bardzo silnym utleniaczem, który może zniszczyć różne struktury komórkowe - dlatego trzeba go szybko zneutralizować. Zajmuje się tym enzym katalaza znajdującym się w peroksysomach.