Komórka

Komórka to struktura związana z błoną, która występuje jako funkcjonalna niezależna jednostka życia (taka jak u organizmów jednokomórkowych, np. bakterii, pierwotniaków itp.), lub jako strukturalna lub podstawowa jednostka w tkance biologicznej wyspecjalizowanej do pełnienia określonej funkcji w organizmach wielokomórkowych (np. rośliny i zwierzęta).

Definicja komórki

W biologii, komórka (,,liczba mnoga: komórki”) jest definiowana jako strukturalna, funkcjonalna i biologiczna jednostka wszystkich organizmów. Jest to autonomiczna samoreplikująca się jednostka, która może istnieć jako funkcjonalna niezależna jednostka życia (jak w przypadku organizmu jednokomórkowego) lub jako podjednostka w organizmie wielokomórkowym (jak w roślinach i zwierzętach), która wykonuje określoną funkcję w tkankach i organach.

Etymologia: Termin „komórka” pochodzi od łacińskiego „cella”, „cellula”, oznaczającego „małe pomieszczenie”.

PRZECZYTAJ: Komórka biologiczna – wprowadzenie (samouczek)

Typy komórek

Komórki mogą być typizowane na różne sposoby. Na przykład, w oparciu o obecność dobrze zdefiniowanego jądra, komórka może być eukariotyczna lub prokariotyczna. Komórki mogą być również klasyfikowane na podstawie liczby komórek, które tworzą organizm, tj. „jednokomórkowe”, „wielokomórkowe” lub „acellular”.

Komórka prokariotyczna vs. komórka eukariotyczna

Komórki można podzielić na dwa główne typy: komórki prokariotyczne (np. komórki bakteryjne) i komórki eukariotyczne (np. komórka roślinna lub zwierzęca). Główną różnicą między nimi jest dobrze wykształcone jądro otoczone błoniastą otoczką jądrową występującą tylko w komórkach eukariotycznych. Oprócz jądra, w komórkach eukariotycznych występują również inne organelle. Są to: mitochondria, plastyd, retikulum endoplazmatyczne i aparat Golgiego. Organelle te nie występują w komórkach prokariotycznych. Pomimo tych różnic, komórki prokariotyczne i eukariotyczne mają wiele wspólnych cech: informacja genetyczna jest przechowywana w genach, białka służą jako ich główny materiał strukturalny, rybosomy są używane do syntezy białek, adenozynotrójfosforan jest głównym źródłem energii metabolicznej do podtrzymywania różnych procesów komórkowych, a błona komórkowa kontroluje przepływ substancji do i z komórki.

Jednokomórkowe vs. wielokomórkowe vs. bezkomórkowe

Komórki mogą być używane jako podstawa do opisania organizmów jako jednokomórkowe lub wielokomórkowe. Organizmy jednokomórkowe to takie, które mają tylko jedną komórkę, tzn. jednokomórkowe. Przykładami są prokariota i protisty. Organizmy wielokomórkowe to takie, które posiadają więcej niż jedną komórkę. Przykładami są rośliny i zwierzęta. Komórki organizmu wielokomórkowego mogą mieć wspólne cechy i funkcje.

Komórki te, które działają jako jednostka, tworzą tkankę. Podstawowe rodzaje tkanek u zwierząt to tkanki nabłonkowe (lub nabłonek), tkanka nerwowa, tkanka łączna, tkanka mięśniowa i tkanka naczyniowa. U roślin różne rodzaje tkanek to tkanki embrionalne lub merystematyczne (takie jak merystem wierzchołkowy i kambium), tkanki trwałe (np. epiderma, korek, włośniki) i tkanki rozrodcze (tj. tkanki sporogeniczne). Tkanki trwałe można dalej podzielić na podstawowe (np. parenchyma, kolenchyma, sklerenchyma) i złożone (np. łyko i ksylem). Tkanki, które współdziałają ze sobą w celu pełnienia określonych funkcji, tworzą narząd biologiczny. Z kolei termin „acellular” odnosi się do tkanki, która nie jest zbudowana z komórek lub nie dzieli się na komórki. Przykładem tkanki acellular jest hyphae niektórych fungi.

Struktura komórki

Komórka jest strukturą związaną z błoną zawierającą cytoplazmę i struktury cytoplazmatyczne. Błona komórkowa składa się z dwóch warstw fosfolipidów z osadzonymi białkami. Oddziela ona zawartość komórki od jej środowiska zewnętrznego, a także reguluje to, co wchodzi i wychodzi z komórki. Inną interesującą cechą błony komórkowej jest obecność cząsteczek powierzchniowych (np. glikoprotein, glikolipidów itp.), które działają jak „podpis” dla komórki. Każda komórka ma inny „podpis” lub „marker”, który, jak się uważa, funkcjonuje w rozpoznawaniu komórek lub w swego rodzaju systemie identyfikacji komórkowej. Inne komórki mają dodatkowe ochronne warstwy komórkowe na szczycie błony komórkowej, np. ściana komórkowa w roślinach, algach, grzybach i niektórych prokariotach.

Płynny składnik cytoplazmy otaczający organelle i inne nierozpuszczalne struktury cytoplazmatyczne w nienaruszonej komórce, gdzie zachodzi wiele różnych procesów komórkowych, nazywany jest cytozolem. Cytozol składa się z wody, jonów (np. potasu, sodu, chlorków, wodorowęglanów, magnezu i wapnia) oraz różnorodnych biomolekuł, takich jak kwasy nukleinowe, białka, lipidy i węglowodany. W cytozolu jony potasu występują w większej ilości niż w otaczającym go płynie pozakomórkowym. To właśnie w cytozolu zachodzi wiele reakcji metabolicznych, np. osmoregulacja, wytwarzanie potencjału czynnościowego i sygnalizacja komórkowa.

W komórkach eukariotycznych organelle komórkowe są „małymi organami” wewnątrz komórki. Organelle te pełnią specjalne funkcje. Komórki eukariotyczne, które przeprowadzają fotosyntezę (np. komórki roślinne) będą miały liczne plastydy, zwłaszcza chloroplast (rodzaj plastydów zawierających zielone pigmenty). Obecność chloroplastów jest jednym ze sposobów odróżnienia komórki roślinnej od zwierzęcej. Inne organelle, które można znaleźć zarówno w komórce roślinnej, jak i zwierzęcej, to jądro, mitochondria, retikulum endoplazmatyczne i aparat Golgiego. Jądro jest dużą organellą, która zawiera materiał genetyczny (DNA) zorganizowany w chromosomy. Mitochondria są uważane za siłę napędową komórek eukariotycznych. Jest tak dlatego, że to właśnie one dostarczają energii poprzez wytwarzanie adenozynotrójfosforanu (ATP) w procesie oddychania komórkowego. Retikulum endoplazmatyczne występuje jako wzajemnie połączona sieć spłaszczonych woreczków lub kanalików biorących udział w syntezie lipidów, metabolizmie węglowodanów, detoksykacji leków i przyłączaniu receptorów do białek błony komórkowej. Jest on również zaangażowany w transport wewnątrzkomórkowy, taki jak transport produktów (z retikulum endoplazmatycznego szorstkiego) do innych części komórki, takich jak aparat Golgiego. Aparat Golgiego składa się ze stosów związanych z błoną. Jest on zaangażowany w glikozylację, pakowanie cząsteczek do wydzielania, transport lipidów w komórce i dając początek lizosomom.

Inne struktury cytoplazmatyczne nie są uważane przez inne odniesienia jako „organelle”, ponieważ są one związane przez pojedynczą błonę tylko w przeciwieństwie do wyżej wymienionych organelli, które są podwójnie błoniaste. Na przykład, lizosomy i wakuole nie są uważane przez niektóre referencje za organelle, lecz za struktury cytoplazmatyczne w oparciu o powyższy opis. Lizosomy są strukturami jednomembranowymi, zawierającymi różne enzymy trawienne, a więc biorą udział w trawieniu wewnątrzkomórkowym. Wakuole z kolei są pęcherzykami związanymi z błoną, biorącymi udział w wewnątrzkomórkowym wydzielaniu, wydalaniu, magazynowaniu i trawieniu. Podobnie rybosomy nie są organellami, lecz strukturami cytoplazmatycznymi.

Komórce prokariotycznej brakuje typowych organelli związanych z błoną, obecnych w komórce eukariotycznej. Niemniej jednak może posiadać pewne struktury organellaropodobne, takie jak karboksysom (przedział białkowo-powłokowy do wiązania węgla u niektórych bakterii), chlorosom (kompleks zbierający światło u zielonych bakterii siarkowych), magnetosom (występujący u bakterii magnetotaktycznych) i tylakoid (u niektórych sinic). Posiada również nukleosom, który nie jest strukturą dwumembranową, lecz regionem w komórce prokariotycznej zawierającym materiał jądrowy.

Mitochondria i plastydy posiadają własne DNA (określane jako DNA pozajądrowe dla odróżnienia od DNA znajdującego się wewnątrz jądra). Te organelle są semi-autonomiczne. Ze względu na to, są one przypuszczalnie pochodzą z endosymbiotycznych bakterii (zgodnie z teorią Endosymbiotic).

Cykl komórkowy

Cykl komórkowy odnosi się do sekwencji wzrostu i podziału komórki. W istocie, cykl komórkowy obejmuje powielanie DNA poprzez replikację DNA, a to prowadzi do podziału komórki macierzystej, dając dwie komórki córki. Procesy te są niezbędne do wzrostu, replikacji i podziału komórki. U eukariotów cykl komórkowy składa się z serii zdarzeń biologicznych, a mianowicie fazy spoczynku, interfazy i podziału komórki. Podczas fazy spoczynku komórka znajduje się w stanie nieaktywnym, nie podlegającym cyklowi. Faza międzyfazowa jest tą fazą cyklu komórkowego, w której komórka następnie zwiększa swój rozmiar, jej DNA replikuje się i tworzy kopię DNA komórki, aby przygotować się do następnego podziału komórki. Faza międzyfazowa składa się z trzech etapów: G1, fazy S i G2. Ostatnim etapem jest podział komórki.

Podział komórki

Podział komórki jest procesem, w którym komórka macierzysta dzieli się, dając początek dwóm lub więcej komórkom córkom. Jest to ważny proces komórkowy, ponieważ umożliwia wzrost, naprawę i reprodukcję. U eukariotów podział komórki może przebiegać w formie mitozy lub mejozy. W mitozie powstają dwie genetycznie identyczne komórki. W mejozie, wynikiem są cztery genetycznie nieidentyczne komórki.

Wzrost i metabolizm komórek

Komórki po podziale podlegają wzrostowi. Wzrost komórki jest możliwe przez metabolizm. Metabolizm może być skategoryzowane na dwa: katabolizm i anabolizm. Katabolizm obejmuje serię degradacyjnych reakcji chemicznych, które rozbijają złożone cząsteczki na mniejsze jednostki, zwykle uwalniając energię w tym procesie. Anabolizm obejmuje sekwencję reakcji chemicznych, które budują lub syntetyzują cząsteczki z mniejszych jednostek, zwykle wymagając w tym procesie wkładu energii (ATP). Tak więc biomolekuły, takie jak kwasy nukleinowe, białka, węglowodany i lipidy są produkowane, przechowywane i degradowane wewnątrz komórki. Przykładowo, miejscem biosyntezy DNA i mRNA jest jądro. Białka z kolei syntetyzowane są przez rybosomy. Synteza lipidów zachodzi w retikulum endoplazmatycznym.

Ruchliwość

Niektóre komórki mają wyspecjalizowane struktury biorące udział w lokomocji. Flagella, na przykład, są długie, smukłe, nitkowate, biczowate rozszerzenia, które umożliwiają ruch przez napęd. Niektóre z flagelli nie są jednak wykorzystywane do ruchu, ale do odczuwania i przekazywania sygnałów, np. pręcikowe komórki fotoreceptorowe oka, węchowe neurony receptorowe nosa, kinocilium w ślimaku ucha. Cilia to włosowate wypustki na powierzchni niektórych komórek. Istnieją dwa rodzaje rzęsek: ruchliwe (lokomocyjne) i nieruchliwe (czuciowe). Przykładem komórek tkanki z rzęskami jest nabłonek wyściełający płuca, który wymiata płyny lub cząsteczki. Przykłady organizmów, które mają rzęski są pierwotniaki, które używają ich do ruchu.

Badania

Biologia komórki (lub cytologii) jest badanie naukowe komórek. Robert Hooke został uznany za pierwszego, który odkrył komórki w 1665 roku. Matthias Jakob Schleiden i Theodor Schwann byli tymi, którzy jako pierwsi sformułowali teorię komórek w 1839 roku.

Related Terms

• Biologia komórki
• Komórka macierzysta

See Also

• Cytology

.

• Tkanka
• Organelle
• Cytoplazma
• Prokariota
• Eukariota

References and Further Reading

1. kazilek. (2009, wrzesień 27). Cell Parts | Ask A Biologist. Retrieved from Asu.edu website: https://askabiologist.asu.edu/cell-parts
2. Genetics Home Reference. (2019). Co to jest komórka? Retrieved from Genetics Home Reference website: https://ghr.nlm.nih.gov/primer/basics/cell
3. KOMÓRKI II: ORGANIZACJA KOMÓRKOWA. (2019). Retrieved from Estrellamountain.edu website: https://www2.estrellamountain.edu/faculty/farabee/biobk/BioBookCELL2.html
4. NOTATKI O KOMÓRKACH I ORGANELLACH. (2019). Retrieved from Edu.pe.ca website: http://www.edu.pe.ca/gray/class_pages/rcfleming/cells/notes.htm
5. Cell Structure and Function. (2019). Retrieved from Msu.edu website: https://msu.edu/~potters6/te801/Biology/biounits/cellstructure&function.htm