Hrabiego Alfreda Potockiego 51, 35-322 Rzeszów
+48 509 970 880
renata@zarzycka.eu

Biologia komórki

UWAGA! Dokonując rejestracji każdy produkt prezentowany w tym serwisie możesz kupić ze zniżką w cenie producenta.

Zrozumienie biologi komórki coraz częściej jest niezbędne do zrozumienia mechanizmów patogenetycznych chorób. Nieprzeparta liczba informacji ujawniła, że komórki naszego organizmu zachowują się jak wielokomórkowy, społeczny” organizm. Podstawą jego istnienia jest komórkowa komunikacja – potocznie zwana “komórkowym gaworzeniem” – tzn. rozpoznanie, w jaki sposób komórki wytwarzają, przekazują, otrzymują, interpretują pomiędzy sobą mnóstwo sygnałów i wiadomości. Raporty z wykopalisk sugerują, że jednokomórkowe organizmy, przypominające bakterie, były obecne na ziemi 3,5 miliarda lat temu. Zanim pojawiły się pierwsze wielokomórkowe organizmy, minęło jeszcze kolejne 2,5 miliarda lat. Najwyraźniej, wielokomórkowość potrzebowała niezwykle skomplikowanych mechanizmów sygnalizacji, by rozwinąć umiejętność komórkowego porozumiewania się.

Wymiana informacji pomiędzy komórkami pozwala każdej komórce odnaleźć swoją pozycję oraz określić jej specyficzną rolę i funkcję jako członka drużyny. Wszystkie te procesy są niezwykle istotne, ponieważ chcąc zapewnić integralność całego organizmu, komórki muszą ściśle ze sobą współpracować oraz wykazywać zrozumienie i chemiczną “sympatię” jedna do drugiej. Kiedy zostanie zagubiona ta “sympatia”, konwersacja komórkowa załamuje się i w tej sytuacji komórki mają do wyboru: albo zaadaptować się (czasami kosztem zmienionej funkcji), albo stać się podatne na izolację, zaburzenia, uszkodzenie czy nawet destrukcję.

Wszystkie żyjące komórki należą do jednej z dwóch dużych klas, mianowicie – Eukaryota (gr. eu = dobry; karyon – jądro) lub Prokaryota (gr. pró = zamiast; karyon = jądro). Komórki eukariotyczne są większe i mają bardziej złożoną strukturę niż prokariotyczne.

Eukariontami są zarówno organizmy jednokomórkowe (takie, jak grzyby, pierwotniaki i większość alg), jak również wielokomórkowe, należące do królestwa zwierząt i roślin. Z kolei do prokariontów zalicza się sinice (niebiesko-zielone algi), bakterie i riketsje. Komórki eukariotyczne mają charakterystyczny zestaw otoczonych błonami wewnątrzkomórkowych przedziałów zwanych organellami do których zalicza się wyraźnie wyodrębnione i zorganizowane jądro. Komórki prokariotyczne nie zawierają organelh, a ich materiał genetyczny nie jest otoczony błonę jądrową (nie posiadają więc wyodrębnionego jądra) oraz nie posiada histonów (klasa białek, które w komórkach eukariotycznych wiążą się z kwasem deoksyrybonukleinowym – DNA). Informacja genetyczna jest zawarta w pojedynczym, kolistym chromosomie.

Typowa komórka eukariolyczna składa się z trzech komponentów:

  • zewnętrznej błony, zwanej błoną komórkową lub plazmalemmą;
  • płynu wewnątrzkomórkowego zwanego cytoplazmą
  • otoczonych błonami wewnątrzkomórkowych organelli, do których należy jądro

Podstawową funkcją jądra jest podział komórki i kontrola informacji genetycznej. Do innych, równie ważnych zadań należy replikacja i naprawa kwasu dezoksyrybonukleinowego oraz transkrypcja zmagazynowanej w DNA informacji. Oznacza to, że DNA może stanowić matrycę do syntezy RNA, który następnie może zostać powielony na informacyjny, transportujący i rybosonialny RNA oraz wprowadzony do cytoplazmy, gdzie kieruje aktywnością komórkową.

Błona plazmatyczna, odgradzająca komórkę, składa się z podwójnej warstwy lipidowej – fosfolipidów, glikolipidów oraz cholesterolu (poszczególne proporcje 70:5:25) – która nadaje jej strukturalną integralność. Stężenie cholesterolu w błonie plazmatycznej decyduje o jej płynności. Zwiększone stężenie cholesterolu powoduje mniejszą płynność na zewnętrznej powierzchni błony (warstwa hydrofilna) oraz większą płynność w jej rdzeniu (część hydrofobowa). Z tego powodu hydrofobowy ogon każdej molekuły lipidowej jest chroniony przed wodą, a jej hydrofilna głowa jest skierowana w kierunku środowiska wodnego. Innymi słowy, błona plazmatyczna działa zgodnie ze ścisłymi zasadami półprzepuszczalności. Mianowicie, jest nieprzepuszczalna dla cząsteczek hydrofilnych, ponieważ są one nierozpuszczalne w oleistej, wewnętrznej warstwie (rdzeniu), natomiast zezwala swobodnie przez nią dyfundować cząsteczkom rozpuszczalnym w tłuszczach, takim jak np. tlen (O2) i dwutlenek węgla (CO2). W ten sposób, błona plazmatyczna działa jak bariera, która kontroluje ruchem różnych substancji, wywierając silny wpływ na procesy metaboliczne. Ponieważ podwójna warstwa jest płynna w temperaturze powyżej 0°C, składniki środowiska komórkowego przez cały czas poruszają się wolno i wybiórczo przez błonę. Model płynnej mozaiki błony plazmatycznej wyjaśnia płynność podwójnej warstwy lipidowej, elastyczność oraz wybiórczą przepuszczalność błony plazmatycznej.

Funkcje błony są w większości określone przez białka. Receptory komórkowe (tj. jednostki rozpoznania) są cząsteczkami białkowymi w błonie plazmatycznej, cytoplazmie i jądrze, zdolnymi do rozpoznania i wiązania mniejszych cząsteczek, zwanych ligandami.
Za pomocą receptorów błon powierzchniowych komórki wywierają wpływ na inne komórki i substancje zewnątrzkomórkowe, w rezultacie umożliwiając komunikowanie się komórki z komórką oraz transport substancji do i z komórki. Dynamiczna natura płynnej błony plazmatycznej pozwala na zmianę, tzn. zwiększanie lub zmniejszanie liczby receptorów na swojej powierzchni. Zatem komórka jest zdolna ukryć się przed czynnikami uszkadzającymi poprzez zmianę liczby i wzoru receptorów komórkowych. Kompleks receptor – ligand inicjuje serię interakcji białkowych, katalizując enzymatycznie (działa przez cyklozę adenylową) transformację trój-fosforanu adenozyny (ATP) do cząsteczek nośnikowych, które po kolei pobudzają specyficzną odpowiedź wewnątrz komórki. Cząsteczki ATP działają jak uniwersalny przenośnik, zapewniający przepływ energii. Energia jest utylizowana przez komórki w postaci węglowodanowych, lipidowych i białkowych cząsteczek, które, kiedy zaistnieje taka potrzeba, są metabolizowane, przekształcając energię do ATP. Metabolizm komórkowy składa się z połączonych ze sobą cyklów zwanych odpowiednio anabolizmem i katabolizmem. Anabolizm jest procesem budującym, wymagającym nakładu energii, podczas gdy katabolizm jest procesem degradującym, któremu towarzyszy uwalnianie energii. Mitochondria (jako maleńkie piece) są komórkowymi organellami, w których z węglowodanów, tłuszczów i białek jest produkowana i przekształcona do ATP energia metaboliczna w procesie znanym jako fosforyzacja oksydacyjna. Enzymy łańcucha oddechowego (łańcuch transportu elektronów), zlokalizowane w wewnętrznej błonie mitochondriów, wytwarzają znaczną większość komórkowego ATP.

W złożonym procesie różnicowania lub dojrzewania komórki stają się wyspecjalizowane, tak, więc różne komórki wykonują całkiem odmienne zadania i funkcje. Wyróżnia się siedem głównych funkcji komórkowych: ruch, przewodnictwo, absorpcja metaboliczna, sekrecja, wydzielanie, oddychanie i reprodukcja.

Komórki komunikują się pomiędzy sobą na trzy sposoby:

  1. tworzą kanary białkowe (gap junction)
  2. prezentują receptory, które oddziałują na procesy wewnątrzkomórkowe lub inne komórki w bezpośrednim fizycznym kontakcie
  3. do komunikacji na duże odległości wydzielają substancje sygnałowe. Wyróżnia się 4 typy wydzielania:
  • endokrynne (do krążącej krwi)
  • parakrynne (do bliskiego sąsiedztwa wydzielającej komórki)
  • autokrynne (wewnątrz tej samej komórki)
  • synaptyczne (do szczeliny synaptycznej)