dr Elżbieta HartmanWykład 1Komórka- stanowi podstawowy budulec organizmów.

„Komórka to super zautomatyzowana mikro-fabryka protein wobec niej nasze najnowsze komputery to prymitywne zabawki.”Wszystkie żywe komórki powstały z prakomórki 3 miliardy lat temu.Prokaryota Eukaryota- prymitywne-brak jądra-brak organelli-bakterie, sinice, cyjanobakterie,-małe do 7 μm -jednokomórkowe choć mogą tworzyć łańcuchy oraz grona- wielokomórkowe-brak błony jądrowej-gruba ściana komórkowa-u bakterii chorobotwórczych ściana komórkowa pokryta śluzową otoczką-utrzymuje kształt, chroni przed rozerwaniem-w cytoplazmie wszystkie rodzaje RNA-zdolność ruchu dzięki rzęskom, które są zbudowane z frageliny-sinice- autotroficzne organizmy -mają chlorofil, karoten, ksantofil, fikocyjanina-zawierają złożone układy molekularne, które umożliwiają syntezę związków niezbędnych do życia

-wyodrębnione jądrokomórkowe i organelle komórkowe-jednokomórkowe-drożdże, pierwotniaki-wielokomórkowe- grzyby, rośliny, zwierzęta, człowiek-mitochondrium, chloroplasty, system GERL (aparat Golgiego, lizosomy, ER) oraz cytoplazma

JĄDRO KOMÓRKOWE-największe-magazynuje informację genetyczną-na zewnątrz błona jądrowa-zawiera większość DNA znajdującego się w komórce-przed podziałem na 2 komórki, DNA przybiera postać chromosomów-wszystkie komórki somatyczne organizmów eukariotycznych mają diploidalną liczbę chromosomów-gamety mają haploidalna liczbę chromosomów

MITOCHONDRIUM-własne DNA-odtwarzając się przez podział-owalne-podwójna błona komórkowa-wytwarzają energię chemiczną podczas utleniania cukrów- tworzenie tlenu, wytwarzając ATP (adenozynotrójfosforan)-energetyczne paliwo chemiczne

CHLOROPLASTY-tylko u roślin-własne DNA-są otoczone podwójną błoną komórkową-wnętrze zawiera stos błon- tylakoidy, w których jest chlorofil-w komórkach roślinnych wychwytują energię światła błon i w procesie fotosyntezy z substancji nieorganicznych (wody i związków mineralnych) syntetyzują cząsteczki cukrów- związki organiczne-zamagazynowana energia chemiczna może być wykorzystywana przez mitochondrium do syntezy ATP

SYSTEM GERL-błony tworzące wewnątrzkomórkowe podstawy-aparat Gologiego- stos obłonionych woreczków-ER- siateczka śródplazmatyczna, bierze udział w wytworzeniu

większości błon oraz substancji przeznaczonych na eksport w postaci obłonionych pęcherzyków-lizosomy- zachodzi trawienie wewnątrzkomórkowe, enzymy hydrolityczne uwalniają substancję odżywcze i rozkładają cząsteczki niepożądane

PEROKSYSOMY-małe, otoczone błoną organelle stwarzając środowisko do rozkładu wody utlenionej

Wymiana materiałów między systemem GERL a środowiskiem zewnętrznym zachodzi stała wymiana materiałów. W tym transporcie uczestniczą pęcherzyki- odrywają się, potem ulegają fuzji z innym organellum.

CYTOZOL-wewnątrzkomórkowa przestrzeń, w której znajdują się wszystkie organelle komórkowe,-ma charakter żelu wodnego, w którym przebiega wiele reakcji chemicznych- synteza białek, rozkład cząsteczek komórkowych

CYTOSZKIELET-system włókien- mikrofilamenty i mikrotubule rozciągające się poprzez cały cytozol-decyduje o wewnętrznej organizacji komórek-niezbędny w komórkach roślinnych i zwierzęcych-tworzy system rurek i beleczek, które nadają komórce odporność mechaniczną, warunkują jej kształt oraz umożliwiają ruchy-bierze udział w przedziałach komórkowych

JEDNOŚĆ I RÓŻNORODNOŚĆ KOMÓREK

RÓŻNORODNOŚĆ-komórki wszystkich organizmów różnią się kształtem i wielkością-zwierzęce pokryte błoną, a roślinne ściana komórkową-różnią się aktywnością i wymaganiami, funkcjami

JEDNOŚĆ-podobne pod względem ultrastruktury-ten sam skład biochemiczny-te samo DNA dzięki temu powstają transgeniczne organizmy-kod genetyczny trójkowy-replikacja w ten sam sposób-białka z 20 typów aminokwasów-wszystkie komórki powstały ze wspólnej prakomórki 3 mld lat temu, zawierała prototyp wszystkich form życia na Ziemi.

BŁONY BIOLOGICZNE-otacza komórki-bariera od środowiska zewnętrznego-otacza komórki-umożliwiają wzrost i zmianę kształtu-u bakterii pojedyncza komórka, u eukariotów cytolema-błony organelli stanowią 95-98% wszystkich błon -błony stanowią bariery pomiędzy przestrzeniami wszystkich zbiorów cząsteczek-zbudowana z1.Lipidy2.Białka3.Węglowodany

MODEL PŁYNNO-MOZAIKOWY BŁONWszystkie błony składają się z podwójnej warstwy lipidowej, w której zanurzone są cząsteczki białek. Warstwę lipidową tworzą grupy hydrofilowe utworzone są na powierzchni warstwy, hydrofobowe- wewnątrz.

Węglowodany w postaci krzaczków na białkach. Lipidy błonowe to cząsteczki anfipatyczne- posiadają zarówno właściwości hydrofilowe i hydrofobowe. Główka jest zbudowana z choliny,fosforanu i glicerolu, a ogonek z kwasów tłuszczowych.

Właściwości błon:1.Względna ciągłość- tylko warstwa lipidowa, cząsteczki mają zdolność rozsuwania się i obejmują cząsteczki białek.2.Białka posiadają labilność połączeń, co umożliwia zmianę ich lokalizacji i występować w różnych miejscach błony i to prowadzi do lokalnej specjalizacji powierzchni błon.3.Lipidy i białka mają zdolność zmiany położenia dyfuzja boczna- kręcą się wokół własnej osi; ruchy flip flop- przeskakują z warstwy górnej do dolnej i na odwrót.4.Mozaikowość- rozmieszczenie białek i lipidów jest asymetryczne, brak powtarzających się jednostek.

LIPIDY BŁONOWEI. Fosfolipidy- aminowe-holinowe

II Glikolipidy III Cholesterol

WŁAŚCIWOŚCI LIPIDÓW:-tworzą dwuwarstwę w wodzie, która jest asymetryczna, selektywnie przepuszcza gazy (CO2 ,benzen, etanol, glicerol) łatwa dyfuzja, ale są nieprzepuszczalne dla jonów i związków rozpuszczalnych w wodzie.

BIAŁKA BŁONOWE-spełniają funkcję błon-50% w komórkach zwierzęcych-lokalizacja:

*Strukturalne- związane z błoną integralnie*Peryferyczne- powierzchniowe

-Funkcje:*transportujące- pompa sodowo-potasowa*wiążące*receptory*enzymy

ROŚLINNE BIAŁKA BŁONOWE-błona komórkowa szpinaku zawiera 80% białek integralnych-pompa protonowa i wapniowa-nośniki jonów fosforanowych (sacharyna, auksyna)-kinazy białkowe-receptory etylenu i cytokinin-białka zwierzęce*glikoforyna A*3 szczytu elektroforetycznego-spektryna- białko podbłonowego szkieletu

WĘGLOWODANY-cukrowe składniki błony-2-10% masy błonko-głównie związane z białkami błon- glikoproteiny-zewnętrzna powierzchnia błon:

*galaktoza, mannoza, glukoza, fukoza, galaktoamina, glukozamina, kwas sialowy

-mogą łączyć się różnymi typami wiązań i tworzą rozgałęzione łańcuchy oligosacharydowe-na powierzchni komórek zwierzęcych węglowodany z lipidami tworzą glikokaliks, który zabezpiecza przed uszkodzeniem chemicznym i mechanicznym; silnie pochłania wodę co powoduje, że powierzchnia jest śliska, wpływa na asymetrię błon.-Funkcje:

*nadają specyfikację powierzchni komórek- określenie grupy krwi

*ujemny ładunek błon komórkowych- dzięki kwasowi sialowemu

*pomagają w utrzymaniu struktury czwartorzędowej białka

*biorą udział w rozpoznawaniu i przyleganiu do siebie- adnezja

*udział w odczynach zapalnych*wzajemnie rozpoznawanie komórek w kolejnych

etapach rozwoju organizmu

TRANSPORT PRZEZ BŁONYFunkcjonowanie komórek jest zależne od materii i energii. Błona komórkowa stanowi barierę ograniczającą wymianę komórkową. Komórka pobiera substancje ze środowiska zewnętrznego i usuwa zbędne produkty przemiany materii.

Odmiany transportu:1.Bierny- wynika z różnicy gradientu stężeń; zgodny z gradientem stężeń od wyższego do mniejszego; szybkość cząsteczek naładowanych zależy od różnicy stężeń oraz od wielkości ładunku elektrycznego; łatwiej przechodzą cząsteczki + przez błonę

a)dyfuzja prosta- bez przenośników, związki rozpuszczone w lipidach tylko przechodzą gazy.

b)dyfuzja ułatwiona- transport przez błonę do komórki i z komórki jonów oraz związków drobnocząsteczkowych jak

glukoza; jest uzależniona od białek transbłonowych- nośniki 1)białka nośnikowe- przejściowo wiążą transportujące związki, zmieniają swoją konformację, mogą być transportowane jony albo małe cząsteczki organiczne; każdy przenośnik transportuje jeden typ cząsteczek.2) białka kanałowe- tworzą kanały, zamknięte i otwarte pod wpływem zmiany ładunku błony albo poprzez wiązanie się z ligardem lub pod wpływem czynników mechanicznych i substancje mogą przechodzić z jednej strony na drugą2.Aktywny- przeciwko gradientowi stężeń, czyli od mniejszego do większego, czynny, energochłonny; związany z procesem chemicznym- ATPaza (hydroliza ATP przy udziale ATPazy na ADP); pompa sodowo-potasowa transportuje na zewnątrz Na a do wewnątrz K przy udziale energii ATP; występuje w błonie komórek nerwowych- podstawa polaryzacji i depolaryzacji; w błonie komórek nabłonkowych jelita, ślinianek

POMPA WAPNIOWA-wbrew gradientowi stężeń-przy udziale ATP-umożliwia skurcz włókna mięśniowego-umożliwia mitozę i mejozę-jony Ca to wtórny przekaźnik informacji

TRANSPORT MAKROCZĄSTECZEK I CZĄSTECZEKWpuklanie się błony na drodze endocytozy- transport makrocząsteczek w formie obłonionych pęcherzyków z zewnątrz do wewnątrz. Błona tworzy endosom, w którym jest substancja transportowana.Endocytoza - jeden ze sposobów transportowania większych cząsteczek (np. cholesterolu) do wnętrza komórki. Cząsteczki te są zbyt duże, żeby mogły być transportowane za pomocą przenośników białkowych. Dlatego przenikają do komórki w wyniku tworzenia się wakuol. Przedostają się do komórki wraz z fragmentami błony komórkowej. Przez endocytozę odbywa się transport cieczy i cząsteczek. Endocytoza dzieli się na

pinocytozę, fagocytozę, potocytozę oraz transcytozę (transcytoza jest także zaliczana do egzocytoz).Rodzaje endocytozy:

Transcytoza to zjawisko transportowania danej substancji z jednego bieguna komórki na drugi poprzez cytoplazmę. Z reguły substancja jest pobierana przy udziale receptora na jednym biegunie i transportowana w pęcherzykach wewnątrzcytoplazmatycznych. Po dotarciu pęcherzyka na drugi biegun komórki, błona pęcherzyka zlewa się z błoną komórkową, a substancja uwalnia się do otoczenia. Przykładem może być transport immunoglobulin A przez komórki nabłonkowe jelita.

Wykład 2JĄDRO KOMÓRKOWE-otoczone błoną-99%materiału genetycznego komórki-1% w plastydach i mitochondriach-pod koniec XVII odkryto, ale Brown w 1831 nadał nazwę nucleus- jądro-część komórki eukariotycznej-kontroluje funkcjami życiowymi organizmu (replikacja DNA, transkrypcja DNA)-wielkość i kształt oraz jego organizacja materiału genetycznego zależy od stanu czynnościowego i typu komórki-młode komórki mają duże, kuliste jądra-stare komórki mają małe, aktywne metaboliczne, skondensowana lub fragmentacja chromatydy-średnica od 5 μm w plemnikach do 40 μm w komórce jajowej-nie występuje w erytrocytach oraz w komórkach warstwy rogowej naskórka-komórka na 1 lub 2 jądra- hepatocyty (komórki: wątroby, nadnercza,pęcherza moczowego, chrzęstne) -wielojądrzaste komórki to osteoklasty oraz komórki mięśni szkieletowych-najczęściej położone centralnie-kształt jądra zależy od kształtu komórki

JĄDRO INTERFAZOWE-składa się z 7 elementów:

*otoczka jądrowa*macierz jądrowa*chromatyna- skondensowana, czyli heterochromatyna

(euchromatyna- rozpuszczona) *jąderko*strefa perychromatyny*interchromatyna*ciałko jądrowe

OTOCZKA JĄDROWA-asymetryczna budowa-oddziela zawartość nukleoplazmy od cytoplazmy-transport i wymiana jądrowo- cytoplazmatyczna zachodzi w ściśle określonych miejscach- pory jądrowe-zbudowana z 5 elementów:1.zewnętrzna błona jądrowa2.wewnętrzna błona jądrowa3.przestrzeń okołojądrowa- pomiędzy błonami4.pory jądrowe5.blaszka jądrowa- lamina, przylega do wewnętrznej błony jądrowej-błona jest typowa, czyli białkowo- lipidowa-zewnętrzna błona jest przedłużeniem błony ER szorstkiej, na której znajdują się rybosomy-otoczka nie ma ciągłej budowy, bo ma poryCHROMATYNA INTERFAZOWA

-chroma- barwa-barwi się barwnikami zasadowymi-skład:1.DNA2.RNA3.Białka histonowe- białka zasadowe, zawierają dużo aminokwasów;*5 klas histonów: H2A, H2B, H3, H4 -histony rdzeniowe, występują w podobnych ilościach; H1-najłatwiej można go wyizolować; histony nie wykazują swoistości gatunkowej ani tkankowej4.Białka niehistonoweORGANIZACJA CHROMATYNY-w jądrze można wykazać euchromatynę (aktywna) i heterochromatynę (nieaktywna transkrypcyjne)-podstawowy składnik chromatyny to nukleosom -w jądrze znajduje się 1,5x107 nukleosomów-nukleosom składa się z:*rdzenia- buduje go oktamer białka histonowego (H2A, H2B, H3,H4) x2 *DNA- 140 par zasad DNA, dwie niepełne nici DNA, długość nici DNA wynosi 1,8m

ETAPY ZWIJANIA NICI DNA1.Zwijanie DNA na oktamerach histonów w nukleofilamencie,

powoduje 7krotne skrócenie nici DNA do 30cm. Rozluźnianie i skracanie powoduje H12.Powstanie solenoidu(spiralnie zwinięty nukleofilament)- dalsze 7krotne skrócenie DNA do 4 cm, przez upakowanie we włókienka solenoidu. 3.Tworzenie się pętelki solenoidu, każda pętla stanowi odrębną jednostkę chromatyny, skrócenie do 70 μm4.Chromosom mitotyczny- DNA skraca się do 20 μm. Od pierwszego etapu do czwartego nić DNA skraca się 10000razy.Dzięki temu jego długa nić może być przekazywana dalszym pokoleniom.WYJĄTEK!Chromatyna plemników jest bardzo zbita, nie posiada nukleosomów, ani nukleofilamentów, a podwójne helisy DNA zginają się i układają obok siebie i łączą w protaminę.

BUDOWA CHROMOSOMU MITOTYCZNEGO-skondensowana postać chromatyny, która szykuje się do podzielenia i przekazania do potomstwa informacji genetycznej-nie ma replikacji ani transkrypcji-każda diploidalna komórka somatyczna człowieka ma 46 chromosomów mitotycznych, które występują w parach (23pary)-zestaw chromosomów diploidalnych (genom) 22 pary to autosomy, a 1 para to heterosomy (chromosomy płciowe, X lub Y)-w wielu komórkach liczba chromosomów może być wielokrotnością liczby haploidalnej- poliploidalne -liczba chromosomów inna niż liczba haploidalna nazywa się aneuploidalna np. komórki rakowe

BUDOWA I KSZTAŁT CHROMOSOMÓW MITOTYCZNYCH

-te same składniki co chromatyna-chromosom metafazowy składa się z dwóch ściśle zespolonych chromatyd, które są połączone centromerem (przewężenie pierwotne)-zewnętrzna część centromeru zbudowana z białek kinetochorowych*chromosomy metacentryczne- dwa ramienia identyczne*chromosomy subcentryczne- nieco krótsze jedno ramię*chromosomy akrocentryczne- znacznie krótsze jedno ramię-przewężenie wtórne- miejsce NOR (organizator jąderkowy)-zakończenie chromosomu powyżej NOR to satelita, a wszystkie zakończenia to telomery -telomery składają się z DNA ale bez genów < (TTAGGG)n oraz TRF (białko)>; stabilizują strukturę chromosomów, ale po każdym podziale ulegają skracaniu, lecz mogą być wydłużone przez telomerazę, lecz nie występuje ona u człowieka, jest to jedna z przyczyn starzenia się komórek; tylko komórki nowotworowe mają czynną telomerazę, co powoduje nieograniczone liczby podziałów i są nieśmiertelne. Komórki embrionalne też mają czynną telomerazę.-chromosomy olbrzymie*politeniczne- wieloniciowe, gruczoły ślinowe larw owadów, powstają w wyniku endoreplikacji chromatyny, po którym nie ma podziału mitotycznego, grubość potęguje fakt, że chromosomy homologiczne są połączone; mają prążki(pierścienie Balbiniego, 5-10 krążków), gdzie następuje dekondensacja, zmienna liczba pętli.*szczoteczkowe- znajdują się na oocytach u prawie wszystkich kręgowców (w fazie diplotenu); zdespiralizowane chromatyny-

pętla chromatynowa rozciąga się na boki, przypominając szczoteczki; u płazów trwa 1 rok, u człowieka 50lat

JĄDERKO-nukleolus-jedyna nieobłoniona komórka-sferyczny kształt-zmienia się w cyklu komórkowym -zanika w profazie, a pojawia się w telofazie-max 5 jąderek ( na 13,14,15,21,22 chromosomie) w przewężeniu wtórnym-składniki:*chromatyna jąderkowa- zdekondensowana postać odcinków 5 chromosomów; chromatyda zawiera geny do syntezy snRNA, tRNA, rRNA, sRNA; *białka- nukleoina, B23, AgNOR, fibrylaryna, polimeraza RNA1*ziarna jąderka- 15nm, są równomiernie rozrzucone lub skupione; RNP(rybonukleoproteiny); prekursory podjednostek rybosomów, w skład ziaren wchodzi białko B23-w komórkach zwierzęcych 5 typów jąderek, a w roślinnych 2 typy.FUNKCJE JĄDERKA:1.Wytwarza składniki rybosomów.2.Nukleologeneza- tworzenie jąderek w nowo powstałych komórkach, poprzedzony deorganizacją jąderka macierzystego, może zachodzić w profazie lub telofazie Funkcja jądra interfazowego to transkrypcja i replikacja, a funkcją jądra mitotycznego to równy podział komórki.

MITOCHONDRIA-występuje u wszystkich eukariotów, prócz w erytrocytach-odrębny od cytoplazmy przedział metaboliczny-miejsce pozajądrowego genomu, mają zdolność jego ekspresji (0,2%DNA komórki)-podwójna błona białkowo- lipidowa-kształt walca-błona wewnętrzna pofałdowana, tworzy grzebienie (blaszkowate, rurkowate)-między błonami jest przestrzeń błonowa-wewnątrz jest matriks-liczba proporcjonalna do zaopatrzenia energetycznego organizmu-długość 0,5-2 μm , a szerokość 0,2-0,8 μm -wielkość i kształt zmienny-nie mają stałego miejsca w cytoplazmie-mogą się łączyć lub rozpadać-MITOPLAST- brak błony zewnętrznej, wykorzystywany do badań-Błona wewnętrzna zbudowana:*białka 1.uczestniczące w transporcie metabolitów

2.enzymatyczne łańcucha oddechowego3.kompleksu enzymatycznego ATP w postaci

grzybków mitochondrialnych-funkcje:*uwalnianie i magazynowanie energii w postaci ATP- przemiany kwasów tłuszczowych i kwasu pirogronowego z

wytworzeniem acetylo-CoA*fosforylacja oksydacyjna w wewnętrznej błonie mitochondriów podczas łańcucha oddechowegoADP+P1=ATP

PLASTYDY-tylko u roślin,-własne DNA, samopowielające komórki*typy:-chloroplasty-leukoplasty-proplastydy

CHLOROPLASTY-rośliny asymilujące-20-40szt-tuż pod błoną komórkową-podwójna błona, z przestrzenią między błonami-płaskie pęcherzyki- tylakoidy, szereg tylakoidów na sobie to Gran-stroma wypełnia wnętrze, zbudowana z ziaren skrobi oraz plastoglobul, DNA, rybosomów i enzymów białkowych-chlorofil w tylakoidach, a w błonie karenotoidy, ksantofil, fikobilinyPEROKSYSOMY-pierwotne utleniacze-nieliczne, u eukariotów

-małe pęcherzyki 0,5-1,5μm -otoczone pojedynczą błoną-nie utleniają w ATP-produkują H202 i ½ O2

-rozkład nadtlenku wodoru do peroksydazy i kalaksydazy-u roślin- glioksysomy-peroksysomy liści współdziałają z chloroplastami i mitochondriami w procesie utlenienia.SYSTEM BŁON WEWNĘTRZNYCH-GERL 1974-są to struktury błonowe, które są włączone w różne szlaki transportu -L- lizosomy; ER- retikulum endoplazmatyczne; g- aparat golgiego; pęcherzyki transportujące; wakuole- u roślin -pomiędzy poszczególnym strukturami odbywa się proces przepływu błon- tworzenie pęcherzyków w obrębie struktury, są one transportowane i potem ulegają fuzji-funkcje:*kluczowa rola w powstawaniu organelli*gromadzenie różnych związków organicznych*biosynteza i transport materiałów przeznaczonych do innych komórek.

ER-ilość i budowa zależy od typu komórki, jej stanu fizjologicznego i etapu rozwoju.-funkcje:

*biosynteza białek i lipidów*transport w obrębie błon i poza nimi*regulacja warunków jonowych(poziom wapnia)*gromadzenie białek i lipidów-Funkcje:

1.Udział w podziale jądra komórkowego.2.Udział w tworzeniu przegrody pierwotnej.3.Udział w tworzeniu ściany komórkowej- kalozowe zgrubienia.

-wyróżnia się:1.szorstka (ziarnista) ER (RER)

-występuje w formie długich błoniastych kanalików zwanych cysternami, które są pokryte rybosomami

-pokrycie rybosomami nie jest stałe, występują wtedy gdy jest synteza białek- translacja, po procesie odłączają się, proces zachodzi cyklicznie, z krótkimi przerwami

-światło kanalików(cystern) jest miejscem gdzie zachodzą procesy potranslacyjnej i przygotowanie do dalszej drogi

-na rybosomach przebiega synteza białek: eksportowych (poza komórkę), hydrolaz lizosomowych; synteza białek integralnych

-jest obecna we wszystkich komórkach roślinnych i zwierzęcych z wyjątkiem rybosomów i plemników

-najliczniej w komórkach pęcherzyków trzustki, które syntetyzują enzymy trawienne

-plasmodesmy- przez nie przechodzą elementy ER -funkcje: synteza i modyfikacja białek eksportowych2.gładka ER (SER)

-tworzy sieć rozgałęzionych kanalików-u wszystkich eukariotów, prócz erytrocytów-funkcje: neutralizują leki i trucizny oraz hydrolizy

glikogenu w wątrobie; synteza lipidów (glikolipidy, fosfolipidy, cholesterol); magazynuje jony wapnia Ca2+ (cykliczne uwalnianie wapnia powoduje skurcz i rozkurcz mięśni)

-enzymy przeprowadzające syntezę lipidów zlokalizowane są w błonach SER

-odmianą SER jest siateczka sarkoplazmatyczna (SR), która występuje w komórkach mięśniowych

APARAT GOLGIEGO-należy do układu wakuolarnego cytoplazmy (wraz z ER, osłonką jądrową i systemem endosomowo-lizosomalnym)-składa się z płaskich cystern (6-20) ułożonych jedna nad drugą, ale są rozdęte pęcherzykowo na końcach-diktiosom- system cystern -występują u eukariota, prócz erytrocytów-zlokalizowane w pobliżu jądra i RER-dwa bieguny (sieci) w diktiosomie:

*sieć syntezy- CIS, w pobliżu jądra; tu znajdują się zbiorniki z cysternami, z rybosomami

*sieć dojrzewania- TRANS, w pobliżu błony lub ściany komórkowej, błona gładka-transport z CIS do TRANS odbywa się w pęcherzykach transportujących-2 formy aparatu golgiego:

*siateczkowa- kręgowce, prócz gamet*diktiosomowa- rośliny, bezkręgowce

-FUNKCJE:1.Modyfikuje struktury makrocząsteczek (białek, glikoprotein, proteoglikanów).2.Segreguje makrocząsteczki.3.Kieruje przepływem makrocząsteczek 4.Glikozylacja białek i lipidów.-zmienione makrocząsteczki są segregowane i otaczane błoną w sieci TRANS i te pęcherzyki wędrują w dwu kierunkach, albo ku błonie komórkowej i tam są przekształcane e pęcherzyki wydzielnicze i wydzielają substancje poza błonę, albo wędrują ku endosomom, później i lizosomom, gdzie ulegają strawieniu.

ENDOSOMY-endo- wewnętrzne, soma- ciało-przybierają postać zbiorników, cewek-małe ciałka-biorą udział w procesie endocytozy- transport do komórki

*endocytoza wczesna- już po kilku min. jest już materiał endocytowany, przy błonie; zawartość endosomów wczesnych jest przenoszona do endosomów późnych za pomocą pęcherzyków transportujących i powstają z nich lizosomy (zawierające enzymy hydrolityczne); powstają w sieci CIS

*endocytoza późna- po ok 20min. materiał jest endocytowany, przy jądrze FUNKCJE ENDOSOMÓW I LIZOSOMÓW:-udział w procesie endocytozy i transcytozy (poprzez wnętrze całej komórki)-udział w trawieniu wewnątrzkomórkowym

WAKUOLE-tylko u roślin-w komórkach merystematycznych są małe i liczne, w komórkach zróżnicowanych jedna, centralnie położona, nawet do 70% całej komórki może zajmować-TYPY:*lityczne- zawierają enzymy hydrolityczne, LV*gromadzące- zwierają białka zapasowe, PSV-oba typy wakuoli łączą się ze sobą-najbardziej wielofunkcyjne organelle komórkowe -pełnią funkcje statyczne, dynamiczne-tonoplast- błona otaczająca wakuolę-Funkcje:1.Gromadzenie np. barwników (kwiatowe)2.Przeprowadzanie hydrolizy różnych związków, gdyż zawierają liczne enzymy hydrolityczne3.Utrzymanie turgoru, gdyż sok wakuolarny zawiera stężone związki mineralne.4.Sok wakuolarny umożliwia utrzymanie homeostazy komórki.

CYTOSZKIELET-trójwymiarowa sieć włókienek białkowych, które łączą składniki komórkowe-wszystkie komórki eukariotyczne -Funkcje:

*nadaje kształt i wewnętrzną organizację*odpowiada za rozmieszczenie organizmu*transport komórkowy- endocytoza i egzocytoza*skurcz i ruch komórek*bierze udział w podziałach komórkowych-Elementy:1.Mikrotubule

-rurki o średnicy 18-25nm, a ściana o grubości 5nm; -występują pojedynczo lub tworzą liczne układy, oraz

rzęski;-składają się z 2 cząsteczek białka tubularnego (tubulina

alfa i beta), które tworzą heterolimery-u niektórych tubulina gamma tworzy kompleksy z

innymi białkami, inicjuje polimeryzację mikrotubul-dimery polimeryzują tworząc protofilamenty-taka grupa trzynastu protofilamantów tworzy ścianę

mikrotubul-polimeryzacja (na końcu +) i depolimeryzacja

(na końcu -) mikrotubul jest spontaniczna, zachodzi przy udziale Ca2+ i GTP;

-polimeryzacja zaczyna się w okolicy centrioli-alkaloidy roślinne hamują polimeryzację mikrotubul i

zatrzymują metafazę- antymitotyki-MAP- białka towarzyszące mikrotubulom (MAP2,

TAUB), które zapobiegają polimeryzacji, to powoduje chorobę Aidschalmera.2.Filamenty pośrednie:

-8-10nm śednica

-są rozmieszczone w całej cytoplazmie -tworzą sieci, pęczki,-są stabilne i wytrzymałe na rozciąganie i odporne na

działanie związków chemicznych-wytrzymałość mechaniczna-filamenty sąsiednich komórek łączą się ze sobą-są splecionymi, włóknistymi polipeptydami-u roślin cechy filamentów pośrednich ma białko P,

występujące w rurkach sitowych -6 typów:I.Filamenty cytokeratynowe kwaśne- naskórekII.Filamenty zasadowe- naskórekIII.Filamenty wimentynowe, deslinowe, glinowe- tkanka łącznaIV.Filamenty neurokeratynowe- neuronyV.Filamenty laminowe- blaszka jądrowaVI.Filamenty hestynowe- neurony zarodków, mięśnie

3.Mikrofilamenty-6-8nm średnica-zbudowane z aktyny-Funkcje: ruch; kurczenie i przemieszczanie niektórych

filamentów; udział w transporcie; umożliwiają cytokinezę; nadają kształt; łączą komórki z innymi komórkami:

-to polimery zbudowane z aktyny G, ulega polimeryzacji tworząc fibrylarne aktyny F, te nici skracają się ze sobą

-mogą łączyć się w sieci i tworzą galaretowata postać żelu-kora komórki, mikrokosmki;-filamenty aktynowe i miozynowe skracają się; filamenty

miozynowe kurczą się, aktyna wsuwa się w miozynę;

CYKLE KOMÓRKOWE

InterfazaPo fazie M każda z komórek potomnych zaczyna interfazę nowego cyklu komórkowego. Chociaż różne etapy interfazy zwykle nie są morfologicznie rozróżnialne, to każda z nich posiada odrębny zestaw wyspecjalizowanych procesów biochemicznych, który przygotowuje komórkę do podziału.

Faza G1Pierwsza faza interfazy, która zaczyna się od końca fazy M poprzedniego cyklu i trwa do początku syntezy DNA, nazywa się fazą G1 (G - z ang. growth - wzrastanie). Podczas tej fazy procesy biosyntezy w komórce, które uległy znacznemu zwolnieniu w fazie M, zostają podjęte na nowo i w większym stopniu. W fazie tej dochodzi do syntezy różnych enzymów potrzebnych głównie do replikacji DNA w fazie S. Czas trwania fazy G1 jest znacznie zróżnicowany, nawet w pomiędzy różnymi komórkami tego samego

gatunku.

Faza S Kolejna faza S (z ang. synthesis - synteza) rozpoczyna się wraz z rozpoczęciem syntezy DNA, natomiast kiedy kończy się, wszystkie chromosomy są zreplikowane, tzn. każdy chromosom ma 2 siostrzane chromatydy. Dlatego też podczas tej fazy ilość DNA w komórce zostaje podwojona, mimo że ploidalność komórki pozostaje ta sama. Tempo syntezy RNA i białek w tej fazie jest niskie. Wyjątek stanowi produkcja histonów, która w większości odbywa się w fazie S. Czas trwania tej fazy jest zazwyczaj względnie stały w komórkach tego samego gatunku.

Faza G2 Komórka wchodzi następnie w fazę G2, która trwa, dopóki komórka nie rozpocznie mitozy. Ponownie w tej fazie znacząco zwiększa się synteza białek, głównie tubuliny, celem wytworzenia mikrotubul - składnika wrzeciona podziałowego niezbędnego w procesie mitozy. Zahamowanie syntezy białka w fazie G2 uniemożliwia komórce odbycie mitozy.

Faza G0 Termin "postmitotyczny" odnosi się niekiedy zarówno do komórek w fazie spoczynku, jak i komórek starzejących się. Niedzielące się komórki u wielokomórkowych organizmów eukariotycznych generalnie wchodzą w fazę G0 z fazy G1 i mogą pozostawać w tej fazie spoczynkowej przez długi okres czasu, możliwe że i na zawsze, jak to często bywa w przypadku neuronów. Jest to bardzo powszechne wśród komórek, które są w pełni zróżnicowane. Starzenie się komórki jest stanem, który występuje w odpowiedzi na uszkodzenie lub zniszczenie DNA, które mogłoby uczynić potomstwo komórki niezdolnym do życia. Jest to często biochemiczna alternatywa dla samozniszczenia tak uszkodzonej komórki przez apoptozę. Niektóre typy komórek w dojrzałym

organizmie, np. komórki parenchymalne (miąższowe) wątroby i nerek, wchodzą w fazę G0 w sposób na wpół trwały i mogą zostać pobudzone do ponownych podziałów tylko w bardzo szczególnych okolicznościach. Inne komórki, np. komórki nabłonkowe, kontynuują dzielenie się przez okres całego życia organizmu.

Cykl komórkowy obejmuje replikację materiału genetycznego oraz podział jądra komórkowego, po którym następuje podział cytoplazmy oraz interfaza. Poprawny przebieg cyklu komórkowego w komórce jest zapewniany przez złożony układ kontroli. We właściwym czasie układ ten uaktywnia enzymy i inne białka uczestniczące w kolejnych etapach cyklu, a po ich zakończeniu składniki te dezaktywuje. W cyklu większości komórek eukariotycznych wyróżnia się 4 stadia - fazy.Faza G1 - trwa od kilku do kilkunastu godzin, pomiędzy końcem cytokinezy a rozpoczęciem syntezy DNA

Faza S (synthesis) - u ssaków trwa 7 godzin. W ciągu tej fazy odbywa się replikacja DNA oraz synteza histonów.

Faza G2 - trwa od końca syntezy białek aż do początku mitozy. W tej fazie następuje synteza tubuliny - składnika wrzeciona podziałowego.

Następnie rozpoczyna się mitoza która trwa ok 1 godziny.

Cykl komórkowy może być zakończony podziałem redukcyjnym – mejozą.

MITOZA

Profaza

Jest to pierwszy etap podziału komórki eukariotycznej.

a) następuje kondensacja chromatyny b) chromosomy zaczynają być widoczne c) chromatydy ulegają pogrubieniu, widać miejsce ich złączenia (centromer) d) formuje się wrzeciono podziałowe (kariokinetyczne) fe) zanik jąderka f) zanika otoczka jądrowa

Metafaza

a) rozpad błony jądrowej (w tym momencie rozpoczyna się metafaza) b) następuje przyczepienie wrzeciona podziałowego do

centromerów c) chromosomy ustawiają się w płaszczyźnie równikowej komórki, tworząc płytkę metafazową.

Anafaza

a) następuje rozdzielenie chromatyd siostrzanych, powstają chromosomy potomne b) chromosomy potomne wędrują do przeciwległych biegunów komórki

Telofaza

a) wokół skupisk chromosomów powstaje błona jądrowa b) wyodrębniają się jądra potomne identyczne z jądrem rodzicielskim

c) chromosomy ulegają despiralizacji do chromatyny d) dochodzi do cytokinezy (czasami proces ten dokonuje się już w anafazie) e) powstają dwie diploidalne komórki potomne

Właściwy podział mitotyczny poprzedza przygotowująca do niego interfaza, które razem tworzą cykl komórkowy.

CYTOKINEZAZachodzi dzięki filamentom aktynowym. Wciągnięcie błony z wytworzeniem bruzdy podziałowej, następuje pogłębienie i rozdział cytoplazmy. W cytokinezie biorą udział mikrotubule, które rozdzielają cytoplazmę, podział symetryczny.

MEJOZA

- Profaza I wykształcenie się włókienka podziałowego (kariokinetycznego), kondensacja chromatyny do chromosomów jest długa i składa się z 5 stadiów:

• leptoten - chromosomy wyodrębniają się jako pojedyncze cienkie nici; kondensacja chromatyny

• zygoten - chromosomy homologiczne układają się w pary (koniugują ze sobą), tworząc biwalenty, liczba biwalentów stanowi połowę liczby chromosomów z leptotenu; łączenie par chromosomów homologicznych

• pachyten - chromosomy skręcają się i grubieją; - tworzą się tetrady (cztery chromatydy) pary chromatyd chromosomów siostrzanych rozchodzą się, ale pozostają złączone w punktach zwanych chiazmami. Zachodzi crossing-over, czyli wymiana odcinków chromatyd chromosomów homologicznych

• diploten – zanika jąderko; rozsuwanie chromosomów • diakineza - zanika otoczka jądrowa , zachodzi maksymalna

spiralizacja chromosomów w biwalentach, tworzą się włókna wrzeciona kariokinetycznego chromosomy homologiczne połączone są chiazmami

Metafaza I Biwalenty ustawione w płaszczyźnie równikowej (gwiazda macierzysta), mikrotubule wrzeciona kariokinetycznego połączone z nimi poprzez kinetochory. Wrzeciono gotowe.

Anafaza I Włókna wrzeciona skracają się i odciągają chromosomy do biegunów komórki – następuje redukcja liczby chromosomów.

Telofaza I Odtwarzanie się otoczek jądrowych. Chromosomy częściowo ulegają despiralizacji, następuje cytokineza i powstają dwie komórki potomne, które mają o połowę mniej chromosomów niż komórka macierzysta.

Profaza II Formowanie nowego wrzeciona podziałowego, zanika otoczka jądrowa.

Metafaza II Kończy się tworzenie wrzeciona podziałowego. Centromery chromosomów ustawiają się w płaszczyźnie równikowej komórki. Nici białkowe wrzeciona łączą się z centromerami.

Anafaza II Wrzeciono podziałowe kurczy się, centromery pękają, czego skutkiem jest oddzielenie się chromatyd.

Telofaza II Odtworzenie otoczki jądrowej wokoło skupisk chromosomów potomnych - wyodrębnienie się jąder potomnych, despiralizacja chromosomów do chromatyny.

Cytokineza Podział cytoplazmy.

W rezultacie mejozy I tworzą się 2 komórki haploidalne(1n), a kolejny podział, już bez redukcji materiału genetycznego, sprawia, że w wyniku całej mejozy z jednej komórki diploidalnej powstają 4 komórki haploidalne.

Znaczenie mejozy Podczas mejozy powstaje komórka o zredukowanej liczbie chromosomów, dzięki czemu w procesie zapłodnienia zostaje odtworzona diploidalna komórka. Komórki haploidalne powstające po podziale posiadają nowe kombinacje genów. Wynika to z faktu, że do jąder potomnych wędrują przypadkowe chromosomy spośród chromosomów homologicznych (anafaza I), a poza tym w trakcie mejozy następuje również losowa wymiana części chromatyd chromosomów homologicznych pochodzących od obojga rodziców (crossing-over) świadcząca o zmienności genetycznej.