Komórka

Czym jest komórka?

Według współczesnych pojęć:

Komórka (cellula, cytus) – to najprostsza forma organizacji materii żywej, która stanowi podstawową jednostkę morfologiczną i rozwojową organizmu roślinnego i zwierzęcego. Komórka to ograniczony aktywną błoną, uporządkowany, strukturalny, dynamiczny układ biopolimerów, który uczestniczy w procesach metabolicznych i energetycznych, zapewniających jego funkcjonowanie i odtwarzanie się.

Komórka – to najmniejsza, podstawowa, zdolna do życia jednostka morfologiczna. Zawiera ona informację genetyczną, która kieruje wszystkimi procesami przebiegającymi na jej terenie.

Komórka – to najmniejsza, wysoce skomplikowana oraz doskonale zintegrowana fizykochemiczna jednostka struktury, funkcji i reprodukcji żywej materii. Komórka to zasadniczy składnik wszystkich tkanek ustroju.

Analiza komórki pozwala na poznanie jej elementów, poczynając od organelli (np. jądro, mitochondria, błony), poprzez wielocząstkowe polimery (np. białka, lipidy, kwasy nukleinowe, wielocukry) oraz małe cząsteczki (aminokwasy, mononukleotydy, kwasy tłuszczowe, glicerol, cukry proste czy sole), a kończąc na pierwiastkach. Atomy i małe cząsteczki wchodzą i opuszczają komórkę, makromolekuły tworzą się i ulegają dezintegracji, zaś ogranelle powstają i giną, zatem wszystkie części komórki są w nieustannym ruchu i poszczególne jej struktury nie są dziś zbudowane z tych samych atomów co wczoraj, a w danym momencie z innych niż przed chwilą. Każda komórka pomimo ciągłego ruchu wszystkich komponentów zachowuje swój – i tylko sobie właściwy – indywidualny charakter.

Komórka:

  • ma zdolność do pobierania z zewnątrz materii i jej przetwarzania w struktury budulcowe oraz w celu uzyskania energii,
  • jest zdolna do samopowielania się,
  • wykazuje zdolność odbierania bodźców ze środowiska i odpowiadania na nie.

Organizmy mogą być jednokomórkowe lub składać się z wielu komórek. W organizmach wielokomórkowych wyspecjalizowane komórki tworzą zespoły zwane tkankami

Czym jest cytologia i jakie są jej dzieje? 

Cytologia (biologia komórki z gr. „kytos” – komórka i „logos” – nauka) – zajmuje się badaniem komórek. Jest to nauka o budowie wewnętrznej i funkcji podstawowej jednostki budulcowej organizmów żywych jaką jest komórka. Jej dziedzinami są:

  • cytochemia – to dział, który zajmuje się badaniem składu chemicznego organelli i komórki oraz procesami chemicznymi zachodzącymi w organellum oraz w całej komórce.
  • cytofizjologia – to dział cytologii, który zajmuje się badaniem procesów fizjologicznych zachodzących w komórce, takich jak: odżywianie, oddychanie, wzrost, pobudliwość, sekrecja, ruch, reakcja na bodźce.
  • cytogenetyka –  to dział zajmujący się badaniem chromosomów. Nauka ta koncentruje się zarówno na kształcie jak i liczbie chromosomów, jak również na ich dziedziczeniu.
  • cytopatologia –  to dział, który zajmuje się badaniami i diagnozą chorób na poziomie komórkowym. To również metoda diagnostyczna polegająca na badaniu pod mikroskopem świetlnym komórek pobranych przyżyciowo. Badanie cytopatologiczne jest wykorzystywane zwłaszcza w diagnostyce wczesnych postaci chorób nowotworowych, a także w ocenie np.  zaburzeń hormonalnych. Ocena mikroskopowa polega na analizie składu komórkowego preparatu, szczegółów cytologicznych, poszczególnych komórek, czy też sposobu grupowania się komórek.

Przedmiotem badań cytologii są zarówno organizmy jednokomórkowe – pierwotniaki, bakterie, jak i wielokomórkowe organizmy wyższe. Cytologia bada podobieństwa i różnice występujące pomiędzy Prokaryota, a Eukaryota. Analizuje procesy komórkowe takie jak np. replikacja, transkrypcja, translacja, transport wewnętrzny, przebieg i regulacja cyklu komórkowego, stres komórkowy czy sygnalizacja wewnątrz – i międzykomórkowa. Wiążą się z tym również zagadnienia różnicowania, starzenia się i śmierci komórki.

Historia cytologii

Okres od 1590 – 1781 roku:

Robert Hook (1665 r.) – przy użyciu ulepszonego przez siebie mikroskopu  (powiększenie 100- 150x) stwierdził, że cieniutki skrawek korka z dębu korkowego (podłużny i poprzeczny) posiada budowę porowatą i składa się z drobnych przestrzeni oddzielonych od siebie ściankami. Przestrzenie ta nazwał komórkami – cellulae. To co widział Hook, nie było samymi komórkami, lecz ścianami komórkowymi martwych komórek (celuloza wysycona suberyną).

Antonie van Leeuwenhoek (1674 r.) – za pomocą mikroskopów własnej konstrukcji (powiększenie nawet do 300x) obserwował i opisał plemniki, strukturę mięśni i kości czy komórki krwi różnego pochodzenia . Stwierdził, że krwinki ptaków, płazów i ryb były kształtu owalnego i zawierały jakieś ciałko centralne (później zdefiniowane jako jądro komórkowe), podczas gdy u ludzi i innych ssaków krwinki były okrągłe i puste.

Marcello Malpighi (1660,1661 r.) – jako pierwszy użył mikroskopu do badania cienkich skrawków tkanek człowieka i zwierząt. Uważany jest za twórcę anatomii mikroskopowej. Odkrył i opisał kłębki naczyń włosowatych w nerkach – tzw. kłębuszki Malpighiego  oraz cewkowate narządy wydalnicze u owadów w postaci ślepo zakończonych rurek, które uchodzą do przewodu pokarmowego na pograniczu jelita środkowego i tylnego – tzw. cewki Malpighiego. Współtwórca podstaw anatomii roślin; badał budowę łodygi, rolę liści w wytwarzaniu i magazynowaniu pokarmu, budowę nasienia, przebieg kiełkowania, znaczenie liścieni oraz opisał komórkową budowę roślin.

Nehemiah Grew (1670 – 1682 r.) – wprowadził pojęcie tkanki jako zbioru komórek jednakowej budowy. Zajmował się fizjologią rozmnażania się roślin oraz ich budową komórkową. Opisał morfologię łodygi i korzenia, pyłku oraz wykazał, że pręciki są narządami męskimi w kwiecie.

Okres od 1781 – 1938 roku:

Robert Brown (1831 r.) – odkrył w komórkach skórki storczyków stałą strukturę, którą nazwał nucleus – jądro komórkowe. Zajmował się badaniem pyłków roślin i ich zapylania.

Theodor Schwann (1839 r.) – wraz z Mathiasem Jacobem Schleidenem jest współtwórcą teorii komórkowej budowy organizmów roślinnych oraz zwierzęcych: wszystkie tkanki są utworzone z komórek w analogiczny, ale zróżnicowany sposób.  Wprowadził termin metabolizm dla opisania aktywności komórek.

Jan Evangelista Purkyne (1839 r.) – wprowadził termin protoplazma, który określał zawartość komórki. Opisał włókna układu warunkującego automatyzm pracy serca – włókna Purkinjego oraz duże wielodendrytowe neurony móżdżku – komórki Purkinjego.

Robert Remak (1841 r.) – zapoczątkował badania nad podziałek komórek zwierzęcych. Był odkrywcą bezrdzennych włókien nerwowych – włókna Remaka i zwojów nerwowych – zwój Remaka w sercu żaby jako część swoistego układu warunkującego automatyzm pracy serca.

Wacław Mayzel (1873 r.) – odkrył podział jądra w komórkach zwierzęcych, który później został nazwany mitozą.

Oscar von Hertwig (1875 r.) – wykrył redukcję liczby pałeczkowatych tworów (później nazwanych chromosomami) w podziałach, prowadzących do powstania komórek rozrodczych (późniejsza mejoza).

Eduard van Beneden (1876 r.) – odkrywca centrioli.

Edward Adolf Strasburger (1877 r.) – opisał podział bezpośredni (amitozę) i pośredni (mitozę) komórek roślinnych.

Schleicher (1878 r.) – autor pojęcia kariokineza dla podziału pośredniego jądra komórkowego.

Walther Flemming (1878-1880 r.) – wprowadził termin chromatyny i mitozy.

Albrecht Kossel (1884 r.) – przyjął nazwę histony dla białek, które są związane z nukleiną komórek somatycznych. Po raz pierwszy wydzielił adeninę z ekstraktów trzustkowych oraz pirymidynę z preparatów kwasu nukleinowego. Wykrył histydynę. Za prace nad białkami, szczególnie „nukleinami”, został laureatem nagrody Nobla z medycyny w 1910 roku.

Wilhelm Gottfried Waldeyer (1888 r.) – ustalił termin chromosomy dla włókienek powstających podczas mitozy. Stwierdził równomierne rozdzielenie chromosomów pomiędzy jądra komórek potomnych.

Albert von Kolliker (1888 r.) – prawdopodobnie jako pierwszy wyizolował mitochondria z mięśni owadów.

Richard Altmann (1889 r.) – wprowadził termin kwasy nukleinowe i wydzielił je, wolne od substancji białkowych, z drożdży oraz tkanek zwierzęcych. W 1894 roku zaproponował nazwę bioplastydy dla zaobserwowanych przez siebie organelli w komórce (późniejsze mitochondria).

Carl Benda (1898 r.) – ustalił termin mitochondrion.

Camillo Golgi (1898 r.) – odkrył strukturę siateczkową nazwaną aparatem Golgiego.  Opracował nowe metody barwienia preparatów histologicznych – metody Golgiego. W 1906 r. Golgi i Santiago Ramón y Cajal zostali nagrodzeni Nagrodą Nobla za prace nad budową układu nerwowego.

Wilhelm Ludwig Johannsen (1909 r.) – wprowadził pojęcie gen, genotyp i fenotyp.

Thomas Hunt Morgan (1910 r.) – rozpoczął badania nad mutacjami u muszek Drosophila, które doprowadziły do sformułowania i opracowania tzw. chromosomowej teorii dziedziczności. To teoria, według której czynniki dziedziczności – geny – są jednostkami materialnymi, znajdują się na chromosomach, są ułożone liniowo i zajmują ściśle określone miejsca (tzw. locus).(Laureat nagrody Nobla w 1933 r.).

Alexis Carrel (1912 r.) – opracował metodę hodowli tkanek poza organizmem, co umożliwiło poznanie życie pojedynczych komórek. (Laureat nagrody Nobla w 1912 r.).

Ruska, M. Knoll i B. von Borries (1931 r.) – skonstruowali pierwszy mikroskop elektronowy.

Jakie są właściwości morfologiczne komórki?

Wielkość komórek zwierzęcych waha się od kilku do kilkudziesięciu mikrometrów, np. komórka jajowa ma średnicę ponad 100 mm, zaś komórka nerwowa może osiągać długość ponad 1 m.

Kształty komórek są różnorodne w zależności od ich pochodzenia i lokalizacji w organizmie oraz pełnionej funkcji. U zwierząt najczęściej spotykamy komórki w formie kulistej lub jajowatej, zaś u roślin komórki przypominają sześcian lub prostopadłościan. Występują również komórki gwiaździste z dłuższymi i krótszymi wypustkami (np. neurony) oraz wrzecionowate (np. mięśnie gładkie). Urozmaicone kształty mają komórki tkanki łącznej czy nabłonkowej. Niektóre komórki tkanek zwierzęcych mają zmienne kształty np. krwinki białe czy fagocyty, które wypuszczają lub cofają ameboidalne wypustki.

Objętość poszczególnych komórek jest zróżnicowana, np. ludzkie erytrocyty mają 30-90 µm zaś oocyty Priapulus caudatus (drapieżne, morskie zwierzęta bezkręgowe) posiadają objętość 270000 µm.

Rys.1. Wielkość i kształt komórek zwierzęcych: 1 – komórka jajowa, 2 – plemnik, 3 – komórka mięśniowa gładka, 4 – komórka łącznotkankowa, 5, 6, 7 – komórki nabłonkowe, 8 – krwinki czerwone, 9 – komórka nerwowa, 10 – komórka tłuszczowa, 11 – komórka kostna. (wg. Kuryszko J. i Zarzycki J. 2000 ). 

Komórki roślin, zwierząt, grzybów i bakterii różnią się wielkością, kształtem, wewnętrzną strukturą, ale wykazują wspólny plan budowy. Składniki komórek można podzielić na żywe, do których należą błona komórkowa i cytoplazma wraz z zawieszonymi w niej strukturami, oraz martwe, którymi są ściana komórkowa i wakuola (wodniczka).

PRZEKRÓJ KOMÓRKI ZWIERZĘCEJ

 

Rys.2. Uogólniony przekrój komórki zwierzęcej (eukariotycznej) z opisami jej składników.  (wg. Stobrawa K. i inni 2016). 

 

PRZEKRÓJ KOMÓRKI ROŚLINNEJ I BAKTERYJNEJ

Rys.3. Uogólniony przekrój komórki roślinnej i komórki bakteryjnej (prokariotycznej) z opisami jej składników.  (wg. Stobrawa K. i inni 2016). 

Źródło:

  1. Kłyszejko – Stefanowicz L. (2002) „Cytobiochemia. Biochemia niektórych struktur komórkowych” Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa.
  2. Kuryszko J. i Zarzycki J. (2000) „Histologia zwierząt” Państwowe Wydawnictwo Rolnicze i Leśne, Warszawa.
  3. Podbielkowska M., Podbielkowski Z. (1996) „Biologia z higieną i ochroną środowiska” Wydawnictwo Szkolne i Pedagogiczne, Warszawa.
  4. Stobrawa K. i inni (2016) „Biologia Campbella. Na podstawie najnowszego, dziesiątego wydania oryginału” Dom Wydawniczy REBIS, Poznań.

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *