Definicja pojęcia:

komórka

Komórka – układ biologiczny stanowiący podstawową jednostkę strukturalną i funkcjonalną wszystkich organizmów żywych – prokariontów (bakterii i archeowców) oraz eukariontów (protistów, grzybów, roślin i zwierząt). Komórka jest najprostszą formą organizacji materii żywej, wykazującą zdolność do pobierania niezbędnych substancji odżywczych z otoczenia, wydalania zbędnych lub szkodliwych produktów przemian metabolicznych, utrzymywania równowagi wewnętrznej (homeostazy), reagowania na zmiany zachodzące w środowisku zewnętrznym, poruszania się, wzrostu oraz rozmnażania.
  1. Wielkość i kształt komórki
  2. Budowa komórki
  3. Organelle komórkowe komórki eukariotycznej

Komórki mogą funkcjonować jako organizmy samodzielne, czyli jednokomórkowce (bakterie, archeowce, protisty, niektóre grzyby, np. drożdże) bądź stanowić część składową organizmów złożonych z wielu rodzajów wyspecjalizowanych komórek, czyli wielokomórkowców (wodorostów, większości grzybów, roślin, zwierząt). Każda komórka zbudowana jest z protoplazmy oddzielonej od środowiska zewnętrznego przez błoną komórkową. Zróżnicowanie strukturalne protoplazmy stanowi podstawę podziału komórek na komórki prokariotyczne i komórki eukariotyczne. Wnętrze komórki prokariotycznej, charakterystycznej dla prokariontów, wypełnia niezróżnicowana strukturalnie protoplazma (zwana cytoplazmą). Brak jest jądra komórkowego (materiał genetyczny komórki znajduje się w nieobłonionym rejonie cytoplazmy, zwanym nukleoidem) i cytoszkieletu. Protoplazma komórek eukariotycznych, występujących u eukariontów, jest zróżnicowana na cytoplazmę i jądro komórkowe zawierające materiał genetyczny komórki, oddzielone od cytoplazmy podwójną błoną (otoczką jądrową). Cechą charakterystyczną komórek eukariotycznych jest podział cytoplazmy na wyspecjalizowane przedziały pełniące określone funkcje w komórce (tzw. organelle komórkowe) oraz obecność cytoszkieletu.

Wielkość i kształt komórki

Komórka jest najmniejszą i najprostszą jednostką organizacji materii żywej, która wykazuje zdolność do pobierania niezbędnych substancji odżywczych z otoczenia, wydalania zbędnych bądź szkodliwych produktów przemiany materii, utrzymywania równowagi wewnętrznej (homeostazy), reakcji na zmiany zachodzące w środowisku zewnętrznym, poruszania się, wzrostu oraz rozmnażania. Wielkość i kształt komórki związane są głównie z warunkami środowiska zewnętrznego, funkcjami pełnionymi przez komórkę i obecnością określonych struktur komórkowych (np. ściany komórkowej).

Najmniejszymi organizmami żywymi są prokarionty (bakterie i archeowce). Średnica typowej komórki bakteryjnej wynosi 1-5 μm; najmniejsze mikoplazmy osiągają 0,1-1 μm średnicy. Komórki eukariontów (protistów, grzybów, roślin i zwierząt) są większe od komórek prokariotycznych; ich średnica wynosi przeważnie 10-100 μm. Do najmniejszych eukariontów należą jednokomórkowe zielenice (prazynofity) o średnicy komórki wynoszącej 0,8 μm i jednokomórkowe grzyby (np. drożdże, skoczkowce) o średnicy komórki 3-5 μm. Największym jednokomórkowym eukariontem jest parasolowiec – zielenica osiągająca 8 cm długości. Komórki organizmów wielokomórkowych (np. roślin i zwierząt) osiągają przeważnie średnicę 10-30 μm. Najmniejsze komórki mają średnicę ok. 4 μm; największymi komórkami roślinnymi są włókna ramii indyjskiej o długości 25-50 cm; największymi rozmiarami wśród komórek zwierzęcych cechują się komórki jajowe ptaków, które u strusia afrykańskiego osiągają ok. 15 cm średnicy.

Komórki organizmów żywych, podobnie jak ich wielkość, charakteryzują się bardzo dużym zróżnicowaniem kształtów. Komórki prokariontów (bakterii i archeowców) mają przeważnie kształt kulisty (np. ziarniaki, paciorkowce, gronkowce, dwoinki, pakietowce, niektóre sinice), pałeczkowaty (np. pałeczki, laseczki, prątki, maczugowce, niektóre sinice) bądź spiralny (np. przecinkowce, śrubowce, krętki). Komórki organizmów eukariotycznych (protistów, grzybów, roślin, zwierząt) cechują się znacznie większą różnorodnością morfologiczną. Komórki mogą być kuliste (np. komórki jednokomórkowych zielenic, np. chlorelli; komórki jajowe zwierząt; leukocyty), płaskie (np. komórki nabłonka pęcherzyków płucnych, komórki nabłonka naczyń krwionośnych), sześcienne (np. komórki nabłonka kanalików nerkowych, komórki nabłonka powierzchniowego jajników), walcowate (cylindryczne) (np. komórki nitkowatych glonów, komórki nabłonka żołądka i jelit, komórki kubkowe nabłonka jelitowego), wrzecionowate (np. komórki niektórych orzęsków; komórki mięśniowe), gwiaździste (np. komórki nerwowe, astrocyty), wielościenne (np. komórki roślinne, komórki wątroby – hepatocyty) bądź mieć zmienny kształt (np. ameby, makrofagi, spermatydy). Komórki wchodzące w skład tkanek organizmów wielokomórkowych z reguły są komórkami wielościennymi.
Porównanie wielkości komórek prokariotycznych (bakteryjnych) i eukariotycznych (roślinnych i zwierzęcych). Źródło: shutterstock
Budowa komórki bakteryjnej. Źródło: shutterstock

Budowa komórki

Komórka stanowi podstawową jednostkę strukturalną i funkcjonalną organizmów żywych – prokariontów (bakterii i archeowców) i eukariontów (protistów, grzybów, roślin, zwierząt). Komorka może funkcjonować jako samodzielny organizm, czyli organizm jednokomórkowy (bakterie, archeowce, protisty, niektóre grzyby, np. drożdże, skoczkowce) lub stanowić część składową organizmów zbudowanych z wielu wyspecjalizowanych komórek, czyli organizmów wielokomórkowych (glony wielokomórkowe – zielenice, brunatnice, krasnorosty, większość grzybów, rośliny, zwierzęta). Każda komórka składa się z protoplazmy, która oddzielona jest od środowiska zewnętrznego przez selektywnie przepuszczalną błonę komórkową, chroniącą komórkę przed uszkodzeniami mechanicznymi i wnikaniem patogenów i regulującą transport substancji między komórką i jej otoczeniem. Lokalizacja materiału genetycznego w komórce, zróżnicowanie strukturalne protoplazmy i brak lub obecność cytoszkieletu stanowi podstawę podziału komórek na komórki prokariotyczne (bezjądrowe) i eukariotyczne (jądrowe).

Komórka prokariotyczna, charakterystyczna dla organizmów prokariotycznych, zbudowana jest z niezróżnicowanej strukturalnie protoplazmy (określanej w tym przypadku mianem cytoplazmy), odgraniczoną od środowiska zewnętrznego przez błonę komórkową. Błona komórkowa większości prokariontów osłonięta jest przez sztywną, kilkuwarstwową ścianę komórkową, która zbudowana jest z mureiny (peptydoglikanu) (bakterie) lub pseudomureiny (archeowce). Ściana komórkowa niektórych bakterii pokryta jest dodatkowo galaretowatą osłonką polisacharydową (otoczką bakteryjną). Komórki prokariotyczne nie posiadają jądra komórkowego; materiał genetyczny komórki (kolista nić DNA w postaci genoforu) znajduje się w nieobłonionym rejonie jądrowym cytoplazmy, zwanym nukleoidem. Cytoplazma jest uproszczona; brak jest otoczonych błoną organelli komórkowych i elementów cytoszkieletu. W obrębie cytoplazmy znajdują się rybosomy (kompleksy złożone z białek i rRNA, stanowiące miejsce syntezy białek) i ziarna materiałów zapasowych (np. glikogenu, wolutyny); bakterie fotosyntetyzujące (np. bakterie purpurowe bezsiarkowe) posiadają dodatkowo chromatofory  (odpowiedniki chloroplastów, odpowiedzialne za przeprowadzanie procesu fotosyntezy). Na powierzchni niektórych komórek prokariotycznych mogą występować nitkowate struktury pełniące funkcję narządów ruchu (wici) bądź ułatwiające przyleganie do podłoża lub innych komórek (fimbrie).

Komórka eukariotyczna, charakterystyczna dla organizmów eukariotycznych, zbudowana jest z protoplazmy zróżnicowanej na cytoplazmę i jądro komórkowe oddzielone od cytoplazmy podwójną błoną (tzw. otoczką jądrową). Protoplazmę oddziela od środowiska zewnętrznego błona komórkowa, która u niektórych eukariontów otoczona jest dodatkowo przez ścianę komórkową złożoną z celulozy (glony, rośliny) bądź chityny (protisty – śluzowce i lęgniowce, grzyby). Jądro komórkowe zawiera materiał genetyczny komórki (liniowe cząsteczki DNA ściśle upakowane z białkami w chromosomach), stanowiący nośnik informacji genetycznej – swoistej instrukcji dotyczącej budowy, wzrostu, rozwoju, funkcjonowania oraz rozmnażania komórki, realizowanej przez rybosomy (kompleksy białek i rRNA, odpowiedzialne za syntezę białek komórkowych).

Cytoplazma wykazuje silne zróżnicowanie strukturalne; podzielona jest na wyspecjalizowane przedziały (kompartmenty) pełniące określone funkcje w komórce, tzw. organella komórkowe (np. retikulum endoplazmatyczne, aparat Golgiego, chloroplasty, mitochondria). Przestrzeń między organellami komórkowymi wypełnia cytozol (cytoplazma podstawowa), w którym zawieszone są wolne rybosomy, elementy cytoszkieletu – włókna białkowe (mikrotubule, mikrofilamenty, filamenty pośrednie) odpowiedzialne za strukturalną i funkcjonalną integralność cytoplazmy, oraz różnego rodzaju wtręty komórkowe (np. ziarna materiałów zapasowych). Na powierzchni niektórych komórek eukariotycznych występują pokryte błoną wypustki cytoplazmatyczne, pełniące funkcję narządów ruchu – wici i rzęski.
Budowa komórki zwierzęcej. Źródło: shutterstock
Aparat Golgiego. Źródło: shutterstock

Organelle komórkowe komórki eukariotycznej

Cechą charakterystyczną komórki eukariotycznej jest obecność błon śródplazmatycznych (błon wewnętrznych) dzielących cytoplazmę na szereg wyspecjalizowanych przedziałów (kompartmentów) posiadających charakterystyczną strukturę i pełniących określone funkcje w komórce. Poszczególne przedziały komórkowe, określane mianem organelli komórkowych, stanowią odrębne mikrośrodowiska o specyficznych warunkach fizykochemicznych, dzięki czemu w obrębie cytoplazmy jednej komórki mogą się jednocześnie odbywać różne procesy metaboliczne (anaboliczne i kataboliczne). Organelle komórkowe w komórce eukariotycznej wchodzą w skład systemu błon wewnętrznych (wewnątrzkomórkowych) odpowiedzialnego m.in. za syntezę i transport białek, metabolizm i transport lipidów i detoksykację szkodliwych substancji obecnych w komórce (retikulum endoplazmatyczne, aparat Golgiego, lizosomy) bądź uczestniczą w procesach przetwarzania energii (mitochondria, chloroplasty).

System błon wewnętrznych tworzą organella komórkowe powiązane bezpośrednio poprzez fizyczną ciągłość błon śródplazmatycznych oraz kontaktujące się ze sobą za pośrednictwem utworzonych z fragmentów błon pęcherzyków transportujących. Siateczka śródplazmatyczna (retikulum endoplazmatyczne, ER) stanowi sieć kanalików oraz spłaszczonych pęcherzyków (cystern). Siateczka śródplazmatyczna gładka, pozbawiona rybosomów, bierze udział w biosyntezie lipidów, metabolizmie węglowodanów oraz detoksykacji substancji szkodliwych. Siateczka śródplazmatyczna szorstka, zawierająca rybosomy, uczestniczy w syntezie białek sekrecyjnych i białek błonowych. Aparat Golgiego, system spłaszczonych cystern błonowych, odpowiada za modyfikację białek i lipidów, sortowanie zmodyfikowanych cząsteczek oraz ich transport do miejsc docelowych (np. do błony komórkowej, na zewnątrz komórki) za pomocą pęcherzyków transportujących. Lizosomy są niewielkimi, kulistymi pęcherzykami błonowymi, występującymi wyłącznie w komórkach zwierzęcych. Zawierają enzymy hydrolityczne, które  rozkładają pochłonięte substancje wielkocząsteczkowe i fragmenty uszkodzonych organelli komórkowych, co umożliwia ich ponowne wykorzystanie przez komórkę. Wakuole, błonowe pęcherzyki obecne w komórkach protistów, grzybów i roślin, uczestniczą m.in. w procesach trawienia, magazynowaniu substancji zapasowych, rozkładzie zbędnych produktów przemian metabolicznych oraz regulacji ciśnienia osmotycznego w komórce.

Mitochondria i chloroplasty, uczestniczące w procesach przemiany energii w komórkach eukariontów, oddzielone są od cytozolu podwójną błoną lipoproteinową , posiadają własną informację genetyczną w postaci DNA mitochondrialnego (mtDNA) i DNA chloroplastowego (cpDNA) oraz rybosomy syntetyzujące część białek tych organelli (rybosomy mitochondrialne i chloroplastowe). Mitochondria, obecne w większości komórek eukariontów, zbudowane są z otoczki mitochondrialnej zróżnicowanej na gładką błonę zewnętrzną i błonę wewnętrzną z blaszkowatymi wypustkami (tzw. grzebieniami mitochondrialnymi) wnikającymi do wnętrza centralnie położonej macierzy mitochondrialnej. Mitochondria są organellami komórkowymi biorącymi udział w procesie utleniania komórkowego, czyli przekształcania energii zawartej w substratach energetycznych (cukry proste, kwasy tłuszczowe, aminokwasy) w energię chemiczną magazynowaną w wysokoenergetycznych wiązaniach ATP (głównego źródła energii dla procesów zachodzących w komórce). Chloroplasty, występujące w komórkach roślin i fotosyntetyzujących protistów, składają się z macierzy (stromy), w której zawieszone są wewnętrzne układy błonowe utworzone przez spłaszczone pęcherzyki (tylakoidy) ułożone w stosy (grana). Chloroplasty są organellami komórkowymi, w których zachodzi fotosynteza; proces ten polega na przetwarzaniu energii słonecznej w energię chemiczną zmagazynowaną w cząsteczkach głównego substratu energetycznego organizmów żywych (glukozy).
Mitochondrium. Źródło: shutterstock

Bibliografia

  1. Daryl K. Granner, Robert K. Murray, Victor W. Rodwell ; “Biochemia Harpera ”; PZWL Wydawnictwo Lekarskie, Warszawa 2018.;
  2. Jane B. Reece, Lisa E. Urry, Michael L. Cain, Steven A. Wasserman, Peter V. Minorsky, Robert B. Jackson ; “Biologia Campbella ”; Dom Wydawniczy Rebis, Poznań 2020. ;
  3. Eldra Pearl Solomon, Linda R. Berg, Diana W. Martin, Claude A. Villee; “Biologia ”; Multico Oficyna Wydawnicza, Warszawa 1996.;
  4. Thomas D. Pollard, William C. Earnshaw, Jennifer Lippincott-Schwartz, Graham Johnson; “Cell Biology ”; Elsevier 2016.;
  5. Zdzisława Otałęga (red. nacz.); “Encyklopedia biologiczna T. IV, V, IX, XI”; Agencja Publicystyczno-Wydawnicza Opres, Kraków 1998-2000.;
  6. Bruce Alberts, Dennis Bray, Karen Hopkin, Alexander Johnson, Julian Lewis, Martin Raff, Keith Roberts, Peter Walter; “Podstawy biologii komórki ”; Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 2005.;
  7. George Plopper, Diana Bebek Ivankovic; “Principles of Cell Biology”; Jones & Bartlett Learning 2020.;
Legenda. Pokaż objaśnienia oznaczeń i skrótów
Szukaj
Oceń stronę
Ocena: 4.6
Wybór wg alfabetu:
a b c ć d e f g h i j k l ł m n o q p r s ś t u v w x y z ż ź