Rodzaje komórek, błony i transport przez błony - Biologia na czasie 1 (ZR)

1.Komórka

Podstawowa jednostka budulcowa i funkcjonalna organizmu, która jest zdolna do wykonywania czynności życiowych.

2.Poziomy organizacji komórkowej organizmów

Organizmy jednokomórkowe - zbudowane z jednej komórki, która wykonuje wszystkie czynności życiowe. Formy kolonijne - zespoły komórek, z których każda może żyć samodzielnie. Organizmy wielokomórkowe - zbudowane z wielu zależnych od siebie komórek: plechowe (ciało niezróżnicowane lub słabo zróżnicowane na tkanki) i tkankowe (ciało wyraźnie zróżnicowane na tkanki).

3.Formy kolonijne

Zespoły komórek połączonych ścianami komórkowymi lub galaretowatymi otoczkami - stadium pośrednie między organizmami jednokomórkowymi a wielokomórkowymi. Powstają, gdy komórki potomne nie rozdzielą się po podziale albo gdy komórki łączą się w grupy. Komórki kolonii są zwykle jednakowe i każda może żyć samodzielnie.

4.Komórki prokariotyczne i eukariotyczne

Podział według obecności jądra komórkowego. Prokariotyczne (bezjądrowe, np. bakterie i archeowce) - koliście zamknięta cząsteczka DNA leży bezpośrednio w cytozolu. Eukariotyczne (jądrowe, np. komórki roślinne, zwierzęce i grzybowe) - liniowe cząsteczki DNA w jądrze, oddzielone od cytozolu otoczką jądrową.

5.Dlaczego większość komórek jest bardzo mała?

Małe komórki mają większy stosunek powierzchni do objętości niż duże. Dzięki temu wymiana substancji między wnętrzem komórki a otoczeniem zachodzi u nich efektywniej. Gdy komórka rośnie, objętość zwiększa się szybciej niż powierzchnia.

6.Komórka zwierzęca, roślinna i grzybowa - cechy wyróżniające

Zwierzęca: oddzielona od otoczenia wyłącznie błoną komórkową, ma lizosomy, materiałem zapasowym jest głównie glikogen. Roślinna: ściana komórkowa głównie z celulozy, duże centralne wakuole, plastydy (np. chloroplasty), materiał zapasowy - skrobia. Grzybowa: ściana komórkowa głównie z chityny, materiał zapasowy - glikogen.

7.Mitochondrium i chloroplast - funkcje

Mitochondrium: zachodzi w nim m.in. oddychanie tlenowe, w którego wyniku ze związków organicznych jest uwalniana energia niezbędna do funkcjonowania komórki. Chloroplast (plastyd komórek roślin): zachodzi w nim fotosynteza, w wyniku której z prostych związków nieorganicznych powstają związki organiczne.

8.Lizosom i peroksysom - funkcje

Lizosom: zachodzi w nim trawienie wewnątrzkomórkowe; występuje w komórkach zwierzęcych (w roślinnych jego funkcję pełnią wakuole lityczne). Peroksysom: zachodzą w nim reakcje utleniania różnych związków oraz neutralizacji reaktywnych form tlenu.

9.Siateczka śródplazmatyczna gładka i szorstka

Gładka: miejsce syntezy lipidów, magazynowania jonów oraz neutralizowania substancji toksycznych. Szorstka: na jej powierzchni znajdują się rybosomy; jest miejscem syntezy niektórych białek, np. białek wydzielniczych i białek błonowych.

10.Aparat Golgiego, rybosomy i centrosom

Aparat Golgiego odpowiada głównie za modyfikowanie, sortowanie i transportowanie białek. Rybosomy to struktury zbudowane z rRNA i białek, które przeprowadzają syntezę białek. Centrosom uczestniczy m.in. w podziałach komórek - jest ośrodkiem organizacji mikrotubul w komórkach zwierzęcych.

11.Cytozol i wakuola

Cytozol - wodny koloidalny roztwór różnych substancji, w którym znajdują się włókna cytoszkieletu. Wakuola - w komórce zwierzęcej niewyspecjalizowany, pojawiający się okresowo pęcherzyk magazynujący substancje; w komórce roślinnej duża, centralna, odpowiada za stan uwodnienia komórki i magazynuje różne substancje.

12.Osłony komórki bakterii (od zewnątrz)

Otoczka śluzowa (u niektórych bakterii, głównie z polisacharydów), błona zewnętrzna (u niektórych gatunków, na powierzchni ściany), ściana komórkowa (u większości bakterii, m.in. z mureiny) i błona komórkowa, która transportuje substancje i tworzy wpuklenia, w których zachodzi oddychanie tlenowe.

13.Rzęska, plazmid i tylakoidy bakterii

Rzęska - białkowy twór umożliwiający aktywny ruch bakterii. Plazmid - mała kolista cząsteczka DNA z genami cech przydatnych, ale nie zawsze niezbędnych do życia, np. oporności na antybiotyki. Tylakoidy (chromatofory) - struktury połączone lub niepołączone z błoną komórkową, zawierające barwniki fotosyntetyczne; występują wyłącznie u autotroficznych bakterii fotosyntetyzujących.

14.Chromosom bakteryjny a chromosom eukariotyczny

Chromosom bakteryjny - kolista cząsteczka DNA związana z zasadowymi białkami podobnymi do histonów; zawiera zwykle wszystkie geny niezbędne do życia komórki, a obszar cytozolu, w którym leży, to nukleoid. Chromosom eukariotyczny - liniowa cząsteczka DNA nawinięta na zasadowe białka - histony.

15.Cechy wspólne komórek bakteryjnych i eukariotycznych

Obecność błony komórkowej (często także ściany komórkowej), obecność cytozolu wypełniającego wnętrze komórki, DNA jako nośnik informacji genetycznej oraz obecność rybosomów, na których zachodzi biosynteza białek.

16.Różnice między komórką bakteryjną a eukariotyczną

Ściana: u bakterii m.in. z peptydoglikanu mureiny, u eukariontów z polisacharydów (celuloza, chityna). DNA: u bakterii koliste w cytozolu, u eukariontów liniowe za otoczką jądrową. Bakterie nie mają systemu błon śródplazmatycznych. Rybosomy bakterii są tylko w cytozolu; u eukariontów są w cytozolu i na siateczce (większe) oraz w mitochondriach i plastydach (zbliżone do prokariotycznych).

17.Struktury nieobecne w komórce bakteryjnej

Komórka bakteryjna nie ma jądra (funkcję pełni nukleoid), cytoszkieletu, mitochondriów (u niektórych zastępują je wpuklenia błony), chloroplastów (u niektórych - tylakoidy), siateczki śródplazmatycznej, aparatu Golgiego, lizosomów, peroksysomów ani wakuol.

18.Specjalizacja komórek - neurony i krwinki czerwone

Specjalizacja to przystosowanie budowy i właściwości komórek do określonych funkcji. Neurony przewodzą impulsy: mają wydłużony kształt i liczne wypustki (nawet do 1 m). Krwinki czerwone transportują tlen: u ssaków nie mają jądra i większości organelli, są wypełnione hemoglobiną, a dwuwklęsły kształt zwiększa powierzchnię wymiany gazowej.

19.Człony rurek sitowych i człony naczyń

Człony rurek sitowych przewodzą asymilaty: są wydłużone, bez większości organelli, mają pola sitowe (skupienia otworów), przez które przechodzi cytozol bogaty w sacharozę. Człony naczyń przewodzą wodę z solami mineralnymi: są martwe - zostają z nich tylko podłużne, silnie zdrewniałe ściany, bo tracą protoplast.

20.Kompartmentacja

Zróżnicowanie komórki eukariotycznej na przedziały (kompartmenty) - współpracujące obszary ograniczone błonami biologicznymi. Panują w nich odmienne warunki, np. pH (lizosom ok. 4,7, cytozol 7,2, mitochondrium 8), więc mogą w nich zachodzić różne procesy bez zakłóceń, np. synteza związków organicznych w chloroplastach i ich rozkład w mitochondriach.

21.Błony biologiczne - rodzaje i funkcje

Błona komórkowa (u prokariontów i eukariontów) oddziela wnętrze komórki od środowiska, a błony śródplazmatyczne (u eukariontów) tworzą odrębne przedziały. Funkcje: są naturalnymi barierami ochronnymi, odbierają sygnały z otoczenia i przekazują je do wnętrza, pośredniczą w wymianie substancji między środowiskami, które rozdzielają.

22.Dwuwarstwa lipidowa i model płynnej mozaiki

Błony są białkowo-lipidowe. Ich podstawą jest dwuwarstwa lipidowa z fosfolipidów i w mniejszym stopniu glikolipidów: hydrofobowe ogony są zwrócone do wnętrza dwuwarstwy, a hydrofilowe głowy - do roztworów wodnych po obu stronach. W modelu płynnej mozaiki dwuwarstwę porównuje się do morza, a białka - do pływających w nim gór lodowych.

23.Cholesterol w błonie komórkowej

Występuje w błonie komórkowej komórek zwierzęcych. Jego cząsteczki wbudowują się między hydrofobowe reszty kwasów tłuszczowych, przez co uszczelniają dwuwarstwę i zmniejszają jej płynność. W błonach bakterii, roślin i grzybów cholesterolu nie ma, ale mogą być inne lipidy izoprenowe.

24.Białka integralne i powierzchniowe

Białka integralne mają części hydrofobowe, które wnikają do dwuwarstwy, i części hydrofilowe kontaktujące się z wodą; transbłonowe przebijają dwuwarstwę, a nieprzebijające błony wnikają tylko do jednej monowarstwy. Białka powierzchniowe (peryferyczne) są hydrofilowe, nie wnikają w dwuwarstwę i są luźno związane z białkami integralnymi, m.in. wiązaniami jonowymi i wodorowymi.

25.Białka błonowe - podział ze względu na funkcje

Białka transportujące umożliwiają wymianę substancji między komórką a otoczeniem i między przedziałami komórki. Białka kotwiczące zwiększają wytrzymałość mechaniczną błony. Białka receptorowe odbierają sygnały ze środowiska lub od innych komórek. Białka enzymatyczne przyspieszają niektóre reakcje w komórce.

26.Właściwości błon biologicznych

Błony mają charakter płynny (fosfolipidy stale się poruszają, głównie w obrębie swojej monowarstwy), asymetryczny (każda warstwa ma własny skład lipidów i zestaw białek) oraz półprzepuszczalny, czyli selektywnie przepuszczalny - swobodnie przenikają przez nie tylko niektóre substancje.

27.Od czego zależy płynność błony?

Od rodzaju lipidów: krótkie i nienasycone łańcuchy węglowodorowe (wygięte, nie przylegają ściśle) zwiększają płynność, a długie i nasycone łańcuchy (proste, ściśle przylegają) oraz steroidy ją zmniejszają. Im płynniejsza błona, tym większa przepuszczalność; im mniej płynna, tym większe spójność i szczelność.

28.Glikokaliks

Silnie uwodniony płaszcz cukrowcowy na zewnętrznej powierzchni błony komórkowej komórek zwierzęcych, utworzony przez łańcuchy cukrowe glikolipidów i glikoprotein. Chroni komórkę przed uszkodzeniami chemicznymi i mechanicznymi oraz odgrywa ważną rolę w rozpoznawaniu się komórek. Jest przejawem asymetrii błony.

29.Transport bierny i transport czynny

Transport bierny (pasywny) nie wymaga nakładu energii, bo zachodzi zgodnie z gradientem stężeń - przez dwuwarstwę lipidową (dyfuzja prosta) albo z udziałem białek kanałowych lub nośnikowych (dyfuzja ułatwiona). Transport czynny (aktywny) wymaga energii, bo zachodzi wbrew gradientowi stężeń; odbywa się przez białka nośnikowe lub pompy.

30.Dyfuzja prosta

Transport substancji bezpośrednio przez dwuwarstwę lipidową zgodnie z gradientem stężeń, bez nakładu energii. Zależy od wielkości i polarności cząsteczek: małe cząsteczki niepolarne (np. $\ce{O2}$, $\ce{CO2}$) dyfundują bez przeszkód, a małe cząsteczki polarne (np. woda, glicerol) - tylko w ograniczonym stopniu.

31.Osmoza i roztwory: hipotoniczny, hipertoniczny, izotoniczny

Osmoza - odmiana dyfuzji prostej: przenikanie wody (rozpuszczalnika) przez błonę półprzepuszczalną. Woda zawsze przepływa z roztworu mniej stężonego (hipotonicznego) do bardziej stężonego (hipertonicznego), aż stężenia się wyrównają. Roztwory izotoniczne mają takie samo stężenie - wymieniają wodę, ale w obu kierunkach płynie jej tyle samo.

32.Komórka zwierzęca w roztworach o różnym stężeniu

W roztworze izotonicznym ilość wody wpływającej i wypływającej jest taka sama - kształt komórki się nie zmienia (osmoza pozornie nie zachodzi). W hipertonicznym komórka oddaje wodę, kurczy się i rozpada. W hipotonicznym pobiera wodę, pęcznieje i ostatecznie pęka, bo nie ma ściany komórkowej.

33.Komórka roślinna w roztworach o różnym stężeniu

W izotonicznym kształt, objętość wakuoli i turgor się nie zmieniają. W hipertonicznym komórka oddaje wodę: cytozol się odwadnia, wakuola zmniejsza, protoplast kurczy się i odstaje od ściany, turgor maleje. W hipotonicznym pobiera wodę, wakuola się powiększa, turgor rośnie aż do maksymalnej jędrności; sztywna ściana nie pozwala komórce pęknąć.

34.Plazmoliza i deplazmoliza

Plazmoliza - odstawanie protoplastu od ściany komórkowej w wyniku osmotycznego odpływu wody; zachodzi w roztworze hipertonicznym. Deplazmoliza - powrót splazmolizowanej komórki do stanu sprzed plazmolizy; zachodzi po umieszczeniu jej w wodzie lub roztworze hipotonicznym.

35.Aktywność osmotyczna substancji

Zdolność substancji do wywoływania osmozy. Mają ją substancje osmotycznie czynne (rozpuszczalne w wodzie): największą jony nieorganiczne (np. $\ce{Na+}$, $\ce{K+}$) i drobnocząsteczkowe związki (glukoza, sacharoza) tworzące roztwór rzeczywisty, znacznie mniejszą - związki wielkocząsteczkowe (niektóre białka) tworzące koloid. Substancje osmotycznie bierne (nierozpuszczalne, np. skrobia, oleje) jej nie mają.

36.Białka kanałowe, białka nośnikowe i pompy

Białka kanałowe tworzą hydrofilowe kanały otwierane i zamykane sygnałami; przepuszczają biernie jony (np. kanały potasowe w neuronach) i małe polarne cząsteczki, np. wodę. Białka nośnikowe wiążą substancję po jednej stronie błony, zmieniają strukturę przestrzenną i uwalniają ją po drugiej - biernie lub czynnie. Pompy zawsze przenoszą substancje (głównie jony) wbrew gradientowi, zwykle dzięki energii z ATP.

37.Uniport, symport i antyport

Uniport - białko nośnikowe przenosi jedną substancję zgodnie z gradientem jej stężenia (transport bierny). Transport sprzężony - jednoczesne przenoszenie dwóch różnych substancji (transport czynny): symport - w tym samym kierunku, antyport - w przeciwnych kierunkach.

38.Pompa protonowa i przenośnik symportowy sacharoza-H+

Mechanizm w komórkach roślinnych. Pompa protonowa czynnie wyprowadza jony $\ce{H+}$ na zewnątrz komórki, zużywając energię z rozkładu ATP. Przenośnik symportowy wykorzystuje powstały gradient: jony $\ce{H+}$ wracają do komórki biernie i razem z nimi wnika sacharoza - transportowana czynnie, z przestrzeni międzykomórkowych do wnętrza komórki.

39.Pompa sodowo-potasowa i przenośnik symportowy glukoza-Na+

Mechanizm m.in. w nabłonku jelita cienkiego. Pompa sodowo-potasowa, zużywając energię z rozkładu ATP, czynnie wyprowadza jony $\ce{Na+}$ na zewnątrz komórki, a jony $\ce{K+}$ wprowadza do jej wnętrza (3 $\ce{Na+}$ na 2 $\ce{K+}$). Przenośnik symportowy wykorzystuje gradient $\ce{Na+}$: sód wraca biernie, a glukoza ze światła jelita wnika razem z nim czynnie.

40.Transport pęcherzykowy: endocytoza i egzocytoza

Przenoszenie substancji wielkocząsteczkowych (np. białek) i całych struktur w pęcherzykach transportujących z fragmentów błon. Endocytoza - transport z otoczenia do wnętrza komórki: fagocytoza (pobieranie drobnych nierozpuszczalnych cząstek, np. bakterii) i pinocytoza (pobieranie małych kropli płynów). Egzocytoza - transport z komórki na zewnątrz: pęcherzyk zlewa się z błoną i uwalnia zawartość.