|
|
|
 |
KOMÓRKA. . .
. . . funkcjonalna i strukturalna jednostka organizmu. Wyróżnia się organizmy jedno i wielokomórkowe. Komórka wypełniona jest substancją o konsystencji zolu (coś jakby w mikserze zmieszać kisiel z galaretką) nazywana cytoplazmą. Cytoplazma pod względem chemicznym jest wodnistą zawiesiną substancji chemicznych od najprostszych jonów po wielkie chemiczne makrocząsteczki (enzymy białkowe, kwasy nukleinowe, składniki cytoszkieletu).
Każda komórka zawiera zestaw tak zwanych organelli komórkowych zawieszonych w cytoplazmie - podjednostek strukturalnych komórki, które zapewniają specyfikę środowiska wewnętrznego komórki, determinują jej funkcję i funkcjonalność, zawierają materiał genetyczny, umożliwiają asymilację światła itp. Organella komórkowe składają się z milionów makrocząsteczek chemicznych zorganizowanych przestrzennie w pewne struktury fizyczne, których właściwości fizykochemiczne determinowane są przez średnią wypadkową właściwości budujących je cząsteczek chemicznych. Organizmy jednokomórkowe składają się tylko z jednej, w pełni autonomicznej komórki. Taka komórka zorganizowana jest w taki sposób, że niezależnie od obecności innych komórek w pobliżu może zachować ciągłość życia wykazując podstawowe przejawy życia i rozmnażając się (naturalnie niezbędne jest zachowanie odpowiednich parametrów otoczenia - temperatura, pożywienie, ciśnienie itp.).
Organizmy wielokomórkowe zbudowane są z wielu komórek występujących razem jako jeden organizm. W niektórych przypadkach organizmy wielokomórkowe składają się z zestawu podobnych lub identycznych autonomicznych komórek (czyli każda z tych komórek może istnieć samodzielnie jako organizm jednokomórkowy), którym jednak bardziej odpowiada życie w kolonii (np. plechowce). Częściej jednak spotyka się organizmy wielokomórkowe zbudowane z wielu zestawów komórek wyspecjalizowanych do danej funkcji (część komórek tworzy zestawy odpowiedzialne za odżywianie organizmu, inne za rozmnażanie, jeszcze inne za ochronę itp.).
Takie zestawy identycznych lub podobnych komórek
wyspecjalizowanych do pełnienia konkretnej funkcji
w całej żyjącej kolonii (organizmie wielokomórkowym)
nazywa się tkankami. Czyli większość organizmów
wielokomórkowych składa się z tkanek, te składają
się z wyspecjalizowanych komórek, komórki z organelli,
a organella z makrocząsteczek chemicznych, czyli zestawu
cząsteczek chemicznych.
Rysunek: Cząsteczka chemiczna (np. monomer) -> makrocząsteczka chemiczna (np. polimer) -> organellum komórkowe -> komórka -> tkanka -> organizm wielokomórkowy
Tę podstawową organizację strukturalną i funkcjonalną życia można zobrazować w taki sposób. Dom jest organizmem żywym, różne materiały budowlane - cząsteczką chemiczną. Z cegieł (jeden z materiałów budowlanych - dla komórki fosfolipidy) zbudowane są ściany nośne i ścianki działowe, generalnie obudowa mieszkania/domku i pokoi - czyli w komórce błona komórkowa, otacza każdą komórkę i dzieli jej wnętrze na pewne duże przestrzenie jakby piętra (siateczka śródplazmatyczna) lub oddziela bardziej szczegółowo przestrzenie niektórych organelli komórkowych jakby pokoje w domu (mitochondrium, chloroplasty, wodniczki, jądro komórkowe itp.).
Organella komórkowe pełnią w komórce pewne konkretne funkcje - tak jak w domu w kuchni się gotuje, w łazience myje, w kotłowni ogrzewa się dom - tak w komórce w mitochondrium produkowana jest energia, w wodniczce magazynowana woda (wiele funkcji - patrz artykuł "wodniczka"), w jądrze komórkowym przechowywany jest materiał genetyczny itd.. Domy mogą istnieć samodzielnie (organizmy jednokomórkowe), mogą być identyczne serie domków jeden obok drugiego na nowoczesnych osiedlach (wielokomórkowe organizmy plechowe) lub ostatecznie niektóre mieszkania zorganizowane są w blokach, połączone wspólną kanalizacją, klatką schodową i nie istnieją niezależnie. Bloki z kolei składają się na całe osiedla, które można porównać do tkanek, które budują cały organizm – np. całe miasto.
Natura jest brutalna i bezlitosna dla irracjonalnych rozwiązań. Dodatkowo miała bardzo dużo czasu na to, aby rygorystycznie "rozpatrzyć" wiele możliwości przystosowań do życia. Być może to jest sedno genialnych rozwiązań natury, gdyż "geniusz polega na prostocie" a "diabeł tkwi w szczególe". Jednym z genialnych uproszczeń natury było zakodowanie całej informacji o budowie, funkcjonowaniu wszystkich szlaków metabolicznych, pochodzeniu, przynależności do danej grupy organizmów i innych strategicznych dla życia organizmu i populacji informacji na nici składającej się z czterech różnych typów elementów (nić DNA i 4 różne nukleotydy). Sekwencja czyli kolejność nukleotydów na nici DNA jest informacją zakodowaną w systemie czwórkowym (cztery typy nukleotydów: A, T, G i C). Dla porównania wszystkie dane jakie przetwarza komputer i wyświetla w postaci tego tekstu jaki teraz czytasz albo najbardziej skomplikowanej gry komputerowej zakodowane są w systemie dwójkowym (czyli sekwencja zer i jedynek np. 000100100111011101....). Kod DNA jest systemem czwórkowym (czyli sekwencja liczb 1,2,3 i 4 np. 1123221442312342231 tak naprawdę reprezentowany przez literki: AAATTGAATCCCAATGGCCT...).
Jak widzisz kombinacji DNA jest znacznie więcej niż systemu zapisu danych cyfrowych a możliwości komputera z pewnością znasz doskonale skoro czytasz ten tekst i to nie tylko w kwestii gier komputerowych więc wyobraź sobie jakie możliwości niesie kod czwórkowy (to tak jakby obraz dwuwymiarowy - np. ten wyświetlany na ekranie komputera niezależnie od tego jak bardzo byłby skomplikowany porównywać z obrazem czterowymiarowym, czyli widzenie stereoskopowe w czasie rzeczywistym (widzenie na żywo) – czy wiarygodniej jest podziwiać płaską pocztówkę z Giewontu czy być na szczycie i obserwować panoramę Tatr i Podhala czując wszystko co przy oglądaniu zdjęć trzeba sobie tylko wyobrażać?). Co prawda schemat odczytywania informacji zapisanej dla komputera jest nieco inny niż w przypadku DNA (np. komputer odczytuje sekwencję co osiem znaków - jest to tak zwany BIT, a komórka odczytuje kod DNA co trzy znaki - tak zwana ramka odczytu) to jednak skomplikowany system wykorzystywania tej informacji pozwala osiągnąć praktycznie nieograniczoną ilość kombinacji. Szczegółowo opis schematu kodowania i odczytywania informacji zapisanej w DNA opisany jest w artykule "Jądro komórkowe" i wszystkich artykułach działu "Genetyka".
Materiał genetyczny jest ważny dla komórki nie tylko jako nośnik informacji. Jego organizacja strukturalna (czyli to czy dane zapisane są na dysku twardym, czy na dyskietce) stała się podstawą dla możliwości rozwojowych danej grupy organizmów i podstawowej klasyfikacji organizmów żywych. Otóż materiał genetyczny może być odseparowany od reszty komórki podwójną błoną lipidową w owalnej strukturze zwanej jądrem komórkowym (komórki jądrowe / organizmy jądrowe - eucaryota) lub występować w postaci nici DNA zawieszonej bezpośrednio w cytoplazmie (bezjądrowe - procaryota).
Organizmy zawierające jądro komórkowe ewoluowały inną drogą niż organizmy bezjądrowe. Dodatkowo lepsza organizacja materiału genetycznego umożliwiła lepszą koordynację funkcjonalną komórki i lepszą jej specjalizację, co w toku ewolucji doprowadziło do powstania tak skomplikowanych organizmów tkankowych jak ogromne drzewa czy ssaki, których funkcjonowanie jest równie skomplikowane jak ich zorganizowana budowa. Natomiast organizmy bezjądrowe pozostały od milionów lat na etapie organizmów jednokomórkowych (nie świadczy to o wolniejszej ewolucji, wręcz przeciwnie, natomiast organizacja ich materiału genetycznego nie pozwoliła na inny rozwój ewolucyjny). Na obecnym etapie ewolucji (ewolucja oczywiście nie zakończyła się i świat ożywiony jaki teraz widzimy nie jest naturalnie ostatecznie ukształtowany, teraz jesteśmy po prostu świadkami oraz elementami jednego z kolejnych etapów ewolucji – możemy śmiało uznawać się za kolejne jej ogniwo, pamiętając, że nie jest to ogniwo ostatnie o ile pozwolimy życiu na Ziemi trwać dalej) ukształtowały się wyraźne różnice nawet w budowie komórek między eucaryota a procaryota.
__________________________
Wśród komórek eukariotycznych z czasem nastąpiła kolejna specjalizacja będąca podstawą podziału świata ożywionego na dwa kolejne królestwa: rośliny i zwierzęta (te dwa królestwa były podstawą pierwszego systematycznego podziału świata ożywionego; obecnie wyróżniamy pięć królestw: bakterie, pierwotniaki, grzyby, rośliny i zwierzęta).
Dlatego dzisiaj schemat budowy komórki roślinnej jest inny niż schemat budowy komórki zwierzęcej. Przede wszystkim komórki roślinne otoczone są dodatkowo usztywniającą ścianą komórkową zbudowaną z polisacharydów (to nadaje między innymi twardość drewna) oraz posiadają plastydy umożliwiające fotosyntezę.
__________________________
Podstawowe organela komórkowe i inne elementy budulcowe, które szczegółowo opisane są w oddzielnych artykułach to:
-Błona komórkowa - białkowo lipidowa struktura otaczająca komórkę
-Ściana komórkowa - cukrowa (głównie celulozowa) twarda otoczka ochronna na zewnątrz błony komórkowej; występuje u roślin, grzybów i bakterii
-Cytoplazma - substancja o konsystencji zolu wypełniająca wnętrze komórki; jest wodną zawiesiną metabolitów (substratów i produktów przemian metabolicznych), enzymów, kwasów nukleinowych, jonów i innych substancji obecnych w komórce; w cytoplazmie zawieszone są wszystkie Organella komórkowe
-Jądro komórkowe - otoczony podwójną błoną lipidową prawie cały materiał genetyczny komórki
-Mitochondrium - otoczone podwójną błoną białkowo-lipidową centrum energetyczne komórki - tu produkowana jest większość ATP komórki
-Chloroplasty - otoczone podwójną błoną białkowo-lipidową anabolityczne centra komórki; tu pochłaniane jest światło i przeprowadzana jest fotosynteza; występują tylko u organizmów samożywnych lub semiautotrofów (bakterie fotosyntetyczne, glony, rośliny, niektóre pierwotniaki, sinice)
-Peroksysomy -
-Retikulum endoplazmatyczne - siateczka wewnątrzplazmatyczna - wewnętrzna pojedyncza błona komórkowa, która dzieli wnętrze komórki na przestrzenie, w których mogą przebiegać równocześnie różne, nawet przeciwstawne reakcje chemiczne, są dwa typy retikulum endoplazmatycznego:
-Siateczka gładka - powierzchnia siateczki jest gładka
-Siateczka szorstka - na jej powierzchni znajdują się rybosomy, ta -siateczka odpowiedzialna jest głównie za syntezę białek
-Aparaty Golgiego -
-Lizosomy -
-Wakuola - otoczona pojedynczą błoną kropla wody wewnątrz komórki; stanowi ona swoisty bufor wodny dla środowiska wewnątrzkomórkowego i zapewnia turgor komórki (ciśnienie zapewniające prawidłowy kształt komórki i tkanki); występuje w komórkach roślinnych
-Centriole, cytoszkielet i aparaty ruchowe - mikroszkielet komórki, są to zazwyczaj długie włókniste aglomeraty związków chemicznych przeszywające całe wnętrze komórki w różnych ale określonych kierunkach; substancje włókniste pełnią rolę szkieletu, a włókna kurczliwe rolę mięśni - zapewniają prawidłowy kształt komórki, ruch komórki, rozmieszczenie organelli komórkowych, pełnią ważną rolę przy podziale komórkowym.
-Rybosomy - złożone kompleksy białkowo-nukleinowe zbudowane z dwóch podjednostek (małej i dużej), pełnią kluczową rolę w procesie translacji (przepisywanie kodu genetycznego na sekwencję białkową).
__________________
U organizmów tkankowych wszystkie komórki pochodzą od wspólnych nie wyspecjalizowanych komórek nazywanych komórkami macierzystymi. W trakcje rozwoju komórki specjalizują się pod względem funkcji i budowy do pełnienia określonych zadań w organizmie (komórki nerwowe, kostne czy erytrocyty pochodzą od podobnych do siebie komórek macierzystych). To jak specjalizują się komórki zależy od uaktywniania lub blokowania poszczególnych genów w materiale genetycznym komórki. Przykładowo w komórkach nerwowych silnie rozwija się mechanizmy transportu jonów w poprzek błony komórkowej co warunkuje polaryzację i depolaryzację błony w celu przekazywania impulsów nerwowych. W komórkach mięśniowych silnie rozwijają się mechanizmy produkcji białek kurczliwych oraz produkcji energii (w komórkach mięśniowych jest bardzo dużo mitochondriów). Erytrocyty z kolei tracą jądra komórkowe – mechanizmy związane z utrzymaniem jądra i ekspresją genów wymagają dużego nakładu energii i są bardzo wrażliwe na obecność wolnych rodników, a erytrocyty wyspecjalizowały się w transportowaniu tlenu cząsteczkowego – silnego utleniacza, czyli niewskazana jest obecność aktywnego materiału genetycznego w pobliżu. Więcej funkcji innych komórek omówione jest w rozdziałach „Fizjologia roślin” i „Fizjologia zwierząt”.
|
| Dzisiaj stronę odwiedziło już 9 odwiedzający (12 wejścia) tutaj! |
|
 |
|
|
