Komórka prokariotyczna

Komórka prokariotyczna jest mniejsza i zbudowana w znacznie prostszy sposób niż komórka eukariotyczna. Średnio osiąga wymiary około 1mikrometra. Rozmiary komórki eukariotycznej są dużo bardziej zróżnicowane.

Komórka bakteryjna jest okryta ścianą komórkową. Skład chemiczny i struktura ściany komórkowej bakterii jest zupełnie inna niż komórki roślinnej. Nie jest ona najbardziej zewnętrzną warstwą komórki. Szkielet ściany tworzy mureina. Jest to rodzaj związku zwanego peptydoglikanem, składającym się z długich, nierozgałęzionych łańcuchów wielocukrowych, które połączone ze sobą za pomocą krótkich peptydów. Peptydoglikany to związki powstające z połączenia peptydów i węglowodanów. Bakterie wydzielają do środowiska zewnętrznego wiele różnych związków chemicznych. Należą do nich przede wszystkim związki śluzowe, które tworzą wokół otoczkę. Pełni ona rolę ochronną przed niekorzystnym działaniem czynników zewnętrznych. Bakterie pasożytnicze posiadają najgrubsze otoczki śluzowe.

Bakterie mają błonę komórkową otaczającą wnętrze komórki, wypełnionej cytoplazmą. Błona tworzy uwypuklenia nazywane mezosomami. Mezosomy są odpowiednikami mitochondriów w komórce eukariotycznej. Na ich terenie odbywają się procesy oddychania komórkowego, zatem powstaje energia w postaci ATP.


W cytoplazmie komórki bakteryjnej występują rybosomy o stałej sedymentacji 70S, a więc rozmiarami identyczne z rybosomami mitochondrialnymi i chloroplastowymi. Komórka prokariotyczna nie posiada jądra komórkowego. Materiał genetyczny nie jest wyraźne odgraniczony od cytoplazmy. Informacja genetyczna komórki jest zawarta w nagiej bądź dwóch koliście zwiniętych cząsteczkach DNA. Obszar, który zajmuje DNA nazywa się nukleoidem, natomiast cząsteczka DNA w nukleoidzie to genofor. Genofor to nie jedyne cząsteczki DNA występujące w komórce bakterii. Oprócz genoforu w cytoplazmie komórki znajdują się pojedyncze, koliście zwinięte cząsteczki DNA nazywane plazmidami. Plazmidy kodują informację genetyczną na temat oporności bakterii na antybiotyki – związki chemiczne o działaniu bakteriostatycznym lub bakteriobójczym. Bakterie, które przeprowadzają fotosyntezę, posiadają tylakoidy, w których błony są wbudowane barwniki fotosyntetyczne. Są one umieszczone bezpośrednio w cytoplazmie. Komórki bakteryjne mają zdolność ruchu. Tą cechę umożliwiają rzęski, których liczba i sposób rozmieszczenia są uzależnione od gatunku i szczepu bakterii.

Jądro komórkowe jest otoczone przez dwie błony biologiczne, które razem tworzą tzw. otoczkę jądrową. We wnętrzu jądra znajduje się roztwór koloidowy, który nazywa się kariolimfa, inaczej sok jądrowy lub nukleoplazma. Płyn ten charakteryzuje się dużą lepkości, a oprócz wody i substancji drobnocząsteczkowych, w skład kariolimfy wchodzą także substancje wielkocząsteczkowe takie jak białka czy kwasy nukleinowe. W kariolimfie znajduje się również sieć włókienek białkowych, m.in. filamentów aktynowych i laminowych, które w jądrze odpowiadają funkcji retikulum endoplazmatycznego. W soku jądrowym znajdują się również enzymy, które uczestniczą w ważnych procesach odbywających się w jądrze, a są to replikacja, naprawa i transkrypcja DNA. Znajdują się tu również liczne rybosomy i cząsteczki RNA, przez co jądro staje się miejscem syntezy wielu rodzajów białek, m.in. histonów.

Otoczka jądrowa posiada liczne otwory, zwane porami jądrowymi. Pory otoczki umożliwiają kontaktowanie się kariolimfy z cytoplazmą. Średnica porów wynosi kilkadziesiąt nanometrów, co pozwala na przechodzenie przez nie związków wielkocząsteczkowych takich jak białka. Zewnętrzna warstwa otoczki jądrowej jest ściśle połączona z siateczką śródplazmatyczną szorstką, na jej powierzchni od strony cytoplazmy występują, zatem rybosomy, w których odbywa się translacja.

Na terenie jądra komórkowego, w kariolimfie znajduje się chromatyna jądrowa i jąderko (jedno lub kilka).

Chromatyna jądrowa

Chromatyna jest to włóknista substancja, składająca się z DNA, białek histonowych, białek niehistonowych i RNA. Jest to forma organizacji materiału genetycznego charakterystyczna dla wszystkich komórek eukariotycznych. Elementem budowy chromatyny są fibrylle, których liczba jest równa liczbie cząsteczek DNA w komórce i stała dla danego gatunku. Fibrylle w czasie spoczynku komórki – interfazy, przyjmują postać nieuporządkowanej, chaotycznej plątaniny, natomiast, gdy komórka wchodzi w okres podziału, następuje zjawisko kondensacji, którego efektem końcowym są chromosomy.

Fibrylla chromatynowa to jedna, bardzo długa cząsteczka DNA, która jest połączona w specyficzny sposób z białkami – histonami. Histony są to białka o budowie prostej i odczynie zasadowym. Posiadają w swym składzie dużą ilość aminokwasów zasadowych, stąd ich pH. Te aminokwasy to lizyna, histydyna i arginina. Wyróżniamy następujące histony: H1, H2A, H2B, H3 i H4. Histony wraz z DNA tworzą struktury zwane nukleosomami. Nukleosom składa się z dwóch połączonych tetrametrów histonowych, czyli oktamerów. Oktamery tworzą histony H2A, H2B, H3 i H4. Na oktamer histonowy nawinięta jest 1, 75 razy nić DNA. Histon H1, zwany łącznikiem, jest największym i najsilniej zasadowym z tych białek i jednocześnie najbardziej zmiennym, w przeciwieństwie do histonów H3 i H4. Jego funkcją jest spinanie DNA wchodzącego i schodzącego z nukleosomu.

W jądrze komórki podczas interfazy, w zależności od stopnia kondensacji, wymienia się 2 postacie chromatyny: euchromatynę - chromatynę luźną, aktywną w procesie syntezy RNA (transkrypcji) oraz heterochromatynę - chromatynę zwartą, całkowicie nieaktywną genetycznie, która nie ulega transkrypcji. Na czas podziału chromatyna ulega kondensacji. Jest to proces kilkuetapowy. Początkowo fibrylle chromatynowe ulegają skręceniu w formę zwaną solenoidem, po czymsolenoid zaczyna wytwarzać nieregularne pętle nazywane domenami. Domeny zbliżając się do siebie, ulegają coraz silniejszemu upakowaniu. Metafaza jest to etap podziału komórkowego, w którym ma miejsce największy poziom kondensacji, a chromatyna nosi wtedy nazwę chromatydy. Wraz z rozpoczęciem podziału komórkowego (mitozy lub mejozy) chromatydy wiążą się w pary, tworząc chromosomy. Miejsce, w którym łączą się chromatydy to przewężenie zwane centromerem.

Po zakończeniu procesu podziału następuje dekondensacja chromatyny, a na czas interfazy chromatyna wraca do poprzedniej postaci, a więc nieuporządkowanej sieci fibrylli.

W komórkach somatycznych, a więc komórkach ciała, znajduje się podwójna liczba chromosomów – takie komórki określa się mianem diploidalne. Natomiast w komórkach rozrodczych, czyli w gametach, jest pojedyncza liczba chromosomów – są to komórki haploidalne.

Jąderko
Jąderko jest obszarem silnie zagęszczonej kariolimfy. Pod względem chemicznym jąderko buduje DNA, rRNA, polimerazy RNA i inne białka. Pełni kluczową rolę w syntezie rRNA, czyli składnika rybosomów - zawiera genom dla rRNA oraz aparat do jego ekspresji.
Komórki eukariotyczne zawierają zwykle jedno jądro komórkowe. Są jednak i takie, które jądra nie posiadają. Są to dojrzałe czerwone krwinki (erytrocyty) czy rurki sitowe tkanki przewodzącej u roślin. Są również komórki posiadające dwa jądra (np. orzęski) lub kilka jąder, czyli tzw. komórczaki (np. komórki grzybów, komórki mięśni poprzecznie prążkowanych).
Jądro komórkowe jest swoistym centrum decyzyjnym komórki, jest magazynem materiału genetycznego. Uczestniczy w procesach dziedziczenia cech i ekspresji informacji genetycznej.


Cykl życiowy komórki

Każdy organizm jest zbudowany z komórek. Każda komórka ma ograniczony czas życia. Komórki zdegenerowane i stare zanikają i na ich miejsce pojawiają się nowe, w pełni użyteczne komórki. Nowe komórki powstają w wyniku podziałów komórkowych. Komórki prokariotyczne i eukariotyczne różnią się mechanizmem podziałów (porównanie komórki pro- i eukariotycznej). Komórki prokariotyczne dzielą się w prosty sposób, jedynie powielając swój genofor oraz plazmidy i przekazując ten materiał genetyczny komórkom potomnym. Komórka eukariotyczna dzieli się w znaczeni bardziej skomplikowany sposób. Na podział komórki eukariotycznej składają się dwa etapy. Pierwszy to podział jadra komórkowego, czyli kariokineza. Drugi natomiast to podział cytoplazmy, a więc cytokineza. Kariokineza można przebiegać w dwojaki sposób. Może to być mitoza lub mejoza.

Przed podziałem każdej komórki jej materiał genetyczny musi zostać powielony. Dzieje się to w procesie replikacji.