Komórka – powtórka do sprawdzianu

Budowa komórki prokariotycznej i eukariotycznej

• Jądro, mitochondria i chloroplasty mają otoczkę z dwóch błon; rybosomy i cytoszkielet nie mają błony wcale
• Komórka to podstawowa jednostka budowy i działania organizmów. Teoria komórkowa mówi: organizmy są zbudowane z komórek, komórka jest podstawową jednostką życia, a nowe komórki powstają tylko z istniejących (R. Virchow). Wirusy nie mają budowy komórkowej.
• Jądro przechowuje DNA i steruje komórką. Otacza je otoczka jądrowa z dwóch błon z porami, przez które przechodzą RNA i białka. W środku jest chromatyna (DNA z białkami) i jąderko, w którym powstaje rRNA i składane są podjednostki rybosomów.

Organelle, porównanie komórek i teoria endosymbiozy (rozszerzenie)

• Mitochondrium ← bakteria tlenowa; chloroplast ← sinica
• Rybosom składa się z dużej i małej podjednostki zbudowanych z rRNA i białek. Bywa wolny w cytozolu albo związany z szorstkim ER.
• Mitochondrium: błona zewnętrzna gładka, wewnętrzna pofałdowana w grzebienie (większa powierzchnia dla łańcucha oddechowego), w środku macierz z własnym DNA i rybosomami.

Cytoszkielet i połączenia między komórkami (rozszerzenie)

• Centrosom organizuje mikrotubule w komórce zwierzęcej. Zwykle zawiera parę centrioli. Mikrotubule mogą rosnąć i skracać się zależnie od potrzeb komórki.
• Transport wewnątrzkomórkowy: białka motoryczne (np. kinezyna) niosą pęcherzyki po mikrotubulach jak towar po torach. Z aktyną i miozyną wiąże się ruch cytoplazmy (cykloza), ruch pełzakowaty (ameboidalny) i bruzda podziałowa przy cytokinezie komórki zwierzęcej.
• Desmosomy, czyli połączenia zwierające, mocno spinają komórki. W naskórku pomagają tkance wytrzymać rozciąganie i tarcie.

Błony biologiczne i transport

• Transport bierny – zgodnie z gradientem, bez nakładu ATP; transport czynny – wbrew gradientowi, z nakładem ATP
• Glikokaliks to łańcuchy cukrowe związane z białkami i lipidami na zewnątrz błony. Pomaga komórkom się rozpoznawać.
• Model płynnej mozaiki (Singer i Nicolson, 1972): „płynna”, bo składniki przemieszczają się w warstwie; „mozaika”, bo białka są rozmieszczone nieregularnie.

Białka transportujące, transport aktywny wtórny i tonoplast (rozszerzenie)

• Jeden cykl pompy zużywa 1 ATP i przenosi 3 Na⁺ (jony sodu) na zewnątrz oraz 2 K⁺ (jony potasu) do wnętrza
• Białka kanałowe tworzą pory, przez które substancje przechodzą biernie zgodnie z gradientem. Akwaporyny to kanały dla wody. Kanał jest selektywny (przepuszcza określone jony) i często bramkowany: otwiera się po zmianie napięcia, po związaniu ligandu (cząsteczki sygnałowej) albo pod wpływem nacisku.
• Nośnik wiąże cząsteczkę, zmienia kształt i przenosi ją na drugą stronę – biernie (glukoza w dyfuzji wspomaganej) albo czynnie (pompa).

Metabolizm komórki: enzymy, ATP i oddychanie

• ATP + H₂O → ADP + Pᵢ + energia, gdzie: ADP – adenozynodifosforan (2 reszty fosforanowe), Pᵢ – fosforan nieorganiczny. Energia napędza syntezy, transport i skurcz mięśni.
• C₆H₁₂O₆ + 6 O₂ → 6 CO₂ + 6 H₂O + energia (część w ATP), gdzie: C₆H₁₂O₆ – glukoza, O₂ – tlen, CO₂ – dwutlenek węgla, H₂O – woda
• Metabolizm to wszystkie reakcje w komórce. Anabolizm buduje związki złożone (np. białka) i wymaga energii, a katabolizm je rozkłada i uwalnia energię (np. oddychanie), która zasila anabolizm.

Oddychanie tlenowe i fermentacje – etapy (rozszerzenie)

• Bilans: ok. 30–32 ATP z 1 glukozy (starsze podręczniki: 36–38). Tlenowe utlenianie daje dużo więcej energii niż fermentacja, bo glukoza zostaje utleniona całkowicie do CO₂.
• NAD⁺ i FAD to przenośniki: odbierają z substratu elektrony z protonami i stają się formą zredukowaną: NAD⁺ + 2H → NADH + H⁺, FAD + 2H → FADH₂. NADH i FADH₂ oddają potem elektrony do łańcucha oddechowego.
• Glikoliza dzieli glukozę (6 atomów węgla) na dwa pirogroniany (po 3 C). Zużywa 2 ATP, a wytwarza 4 – stąd zysk netto 2 ATP. Nie wymaga tlenu.

Fotosynteza – faza zależna i niezależna od światła (rozszerzenie)

• 6 CO₂ + 6 H₂O + energia światła → C₆H₁₂O₆ + 6 O₂ (bilans netto; CO₂ – dwutlenek węgla, H₂O – woda, C₆H₁₂O₆ – glukoza, O₂ – tlen)
• Na 1 glukozę: 6 CO₂, 18 ATP i 12 NADPH (na każdą cząsteczkę CO₂: 3 ATP i 2 NADPH)
• Chlorofile a i b pochłaniają głównie światło czerwone i niebieskie, a zielone odbijają (dlatego liście są zielone). Karotenoidy poszerzają zakres pochłanianego światła.

Glikogenoliza, glukoneogeneza i inne źródła energii w komórce (rozszerzenie)

• Glikogenoliza – rozkład zapasu; glukoneogeneza – synteza nowej glukozy z niecukrów.
• Glikogen to zapas glukozy w wątrobie i mięśniach. Glikogenoliza to jego rozkład: najpierw do glukozo-1-fosforanu, potem do glukozo-6-fosforanu (liczba mówi, do którego atomu węgla glukozy dołączona jest reszta fosforanowa). Pomyśl o wypłacie z konta oszczędnościowego.
• Glukoneogeneza to synteza glukozy z substratów niecukrowych: mleczanu, glicerolu i części aminokwasów. Zachodzi głównie w wątrobie, a także w nerkach, i pomaga utrzymać cukier we krwi w czasie dłuższego głodu.

Doświadczenia i obserwacje: komórka i jej metabolizm

• Powiększenie mikroskopu = powiększenie obiektywu · powiększenie okularu. Np. obiektyw 40× i okular 10×: 40 · 10 = 400 razy.
• Zmiana masy (%) = m_k − m_p przez m_p · 100%, gdzie: m_p – masa początkowa, m_k – masa końcowa
• Preparat świeży: obiekt w kropli wody na szkiełku podstawowym; szkiełko nakrywkowe opuszczasz pod kątem, żeby nie zostały pęcherzyki powietrza. Rysunek z obserwacji podpisz i podaj powiększenie.