Organizmy żywe mają różnorodną budowę komórkową. Może być to prosta budowa jednokomórkowa lub budowa wielokomórkowa. O komórkach uczymy się w szkole podstawowej i szkole średniej. Warto przypomnieć sobie zdobytą wiedzę, bo może się ona przydać w najmniej oczekiwanym momencie. Obecna wiedza na temat komórek znacząco wykracza poza wiedzę pierwszych badaczy, którzy nie mieli do dyspozycji zaawansowanych pod względem technologicznym mikroskopów oraz zaplecza laboratoryjnego, które pozwala na hodowlę komórek oraz obserwację procesu ich podziału.
Badania nad komórkami
Przełomowym momentem w pierwszych badaniach nad komórkami było wynalezienie mikroskopu. Pierwszy mikroskop skonstruowano w 1590 roku. Pojęcie „komórka” wprowadził Robert Hooke, który w 1655 roku opublikował dzieło pod tytułem Micrographia. Wyodrębnił on w budowie korka małe, pudełkowate twory, które nazwał komórkami. Pierwsze badania zostały przeprowadzone w mikroskopie świetlnym (mikroskopie optycznym). To, co zobaczył pod mikroskopem Hooke, to najprawdopodobniej obumarłe ściany komórek korka. Przez kolejne dekady prowadzono intensywne badania nad materią organiczną.
Obecnie stosowane są zaawansowane pod względem technologicznym urządzenia laboratoryjne oraz metody m.in. sztucznej hodowli komórek, dzięki którym możliwe jest prowadzenie np. badań biofarmaceutycznych. Obecna wiedza na temat komórki pozwala na prowadzenie badań mających na celu m.in. leczenie schorzeń, które jeszcze kilka dekad temu były nieuleczalne. W nowoczesnej medycynie stosowana jest m.in. komórka macierzysta.
Czytaj też:
W ludzkim organizmie odkryto dziesiątki naturalnych antybiotyków
Co to jest komórka?
Komórka (cellula) jest najmniejszą strukturalną i funkcjonalną jednostką wszystkich organizmów żywych. Komórka zdolna jest do przeprowadzania niezbędnych do życia procesów. Dzięki komórkom zachodzą m.in. procesy oddychania komórkowego, przeprowadzane są procesy przemiany materii, a także procesy rozmnażania. Komórki to podstawowe jednostki morfologiczno-czynnościowe ustroju prokarionów, czyli bakterii i archeowców, a także eukariotów, do których zaliczamy protisty, grzyby, rośliny oraz zwierzęta. Wnętrze komórki wypełnia cytoplazma – jest to galaretowata substancja, w której znajdują się organelle komórkowe oraz związki chemiczne. Na zewnątrz komórki znajduje się błona komórkowa, która pozwala na wymianę substancji oraz oddziela wnętrze komórki od środowiska zewnętrznego. W przypadku niektórych organizmów oprócz błony komórkowej w budowie komórki wyróżniamy także ścianę komórkową.
Komórki są zdolne do pobierania substancji odżywczych, wydalania produktów przemiany materii, a także przeprowadzania innych procesów biologicznych. Komórki mogą się również poruszać oraz rozmnażać. Z komórek powstają narządy oraz tkanki, z których budowane są układy w przypadku organizmów wielokomórkowych np. człowieka.
Żywą zawartość komórki nazywamy protoplazmą. Zgodnie z teorią komórkową – ciała wszystkich organizmów roślinnych i zwierzęcych składają się z mniej lub bardziej rozwiniętych komórek, które pełnią różne funkcje. Komórka roślinna różni się od komórki zwierzęcej. Wyróżniamy organizmy jednokomórkowe o prostej budowie, które funkcjonują jako samodzielne organizmy oraz organizmy wielokomórkowe, które funkcjonują dzięki różnym rodzajom komórek. Do organizmów jednokomórkowych zaliczamy np. bakterie i niektóre grzyby; do organizmów wielokomórkowych zaliczamy np. rośliny oraz zwierzęta.
Już na początku badań nad komórkami zauważono, że pojedyncza komórka, która została umieszczona w odpowiednim środowisku, zaczyna się dzielić, tworząc nowe komórki. W przypadku organizmów jednokomórkowych stworzenie idealnych warunków do podziału komórki jest stosunkowo proste. Nieco inaczej jest w przypadku organizmów wielokomórkowych. Po raz pierwszy dokonano laboratoryjnego rozmnażania komórek pobranych z ciała salamandry w 1907 roku.
Czytaj też:
Bakteriofagi – wirusy, które potrafią niszczyć bakterie. Co o nich wiadomo?
Organizmy żywe składają się z komórek, które dzięki podziałowi tworzą nowe komórki. Komórki organizmów żywych różnią się pod wieloma względami, jednak posiadają również cechy wspólne. To m.in. obecność błony plazmatycznej (plazmolemmy), jądra komórkowego, ciałka Golgiego oraz mitochondriów.
Komórki dzielimy na komórki zawierające jądro komórkowe i komórki bezjądrowe. Komórki eukariotyczne to komórki, w których budowie występuje jądro komórkowe; komórki prokariotyczne to komórki bez jądra komórkowego. W przypadku organizmów prokariotycznych mamy do czynienia z jednokomórkową budową. W przypadku komórek eukariotycznych jądro komórkowe zawiera materiał genetyczny. W komórkach bezjądrowych materiał genetyczny w postaci genoforu znajduje się wewnątrz komórki i nie jest oddzielony od jej pozostałych struktur komórkowych.
Wnętrze komórki wypełnia cytoplazma. Podział komórek uwzględnia również komórki żywe, czyli komórki plazmatyczne i nieplazmatyczne komórki martwe. W obrębie żywych komórek zachodzą liczne procesy, czyli proces oddychania, trawienia, rozmnażania oraz wydalania. Zarówno komórki zwierzęce, jak i komórki roślinne mogą się dzielić. Wyróżniamy mejotyczne i mitotyczne podziały komórkowe. Podziały mitotyczne przeprowadzane są w celu wzrostu organizmu roślinnego i zwierzęcego. Z podziałami mejotycznymi mamy do czynienia podczas procesu rozmnażania płciowego.
Budowa komórki roślinnej
Jak już zostało wspomniane, komórki roślinne i komórki zwierzęce różnią się pod względem budowy, kształtu, wielkości, pełnionych funkcji, jednakże zawierają również występujące w obu typach komórek organelle.
W komórce roślinnej i komórce zwierzęcej obecne jest jądro komórkowe, w którym przechowywany jest materiał genetyczny. Jądro otoczone jest błoną komórkową.
Budowa komórki roślinnej uwzględnia:
- celulozową ścianę komórkową,
- błonę komórkową,
- plastydy (leukoplasty, chloroplasty, chromoplasty),
- dużą, centralnie położoną wakuolę z sokiem komórkowym,
- jądro komórkowe,
- jąderko,
- otoczone dwiema błonami i odpowiedzialne za procesy oddychania wewnątrzkomórkowego mitochondrium,
- uczestniczące w produkcji białek rybosomy,
- aparat Golgiego,
- cytoplazmę,
- reticulum endoplazmatyczne (siateczka śródplazmatyczna).
W obrębie komórki roślinnej charakterystyczne jest występowanie celulozowej ściany komórkowej, która odpowiada za kształt komórki. Jedna wakuola charakteryzuje się dużym rozmiarem i jest ułożona centralnie. Charakterystyczna dla komórek roślinnych jest również obecność plastydów, do których zaliczamy:
- leukoplasty – pełnią np. funkcje zapasowe,
- chloroplasty (zawierające chlorofil ciałka zieleni) – są otoczone dwiema błonami białkowo-lipidowymi,
- chromoplasty – zawierają karotenoidy.
Plastydy występują jedynie w komórkach roślinnych. Dzięki nim może przebiegać proces fotosyntezy. Znajdujący się w chloroplastach chlorofil pochłania energię słoneczną. Komórki roślinne mają różny, jednakże niezbyt skomplikowany kształt. Wyróżniamy wśród nich komórki o kształcie kuli oraz komórki wydłużone w jednym kierunku. Kształt komórek organizmów roślinnych zależny jest od pełnionych przez nie funkcji.
Czytaj też:
Odrosła jej amputowana noga. Ten przypadek daje nadzieję medycynie
Budowa komórki zwierzęcej
W obrębie komórki zwierzęcej nie ma ściany komórkowej oraz plastydów. Zamiast jednej położonej w środku komórki wakuoli zawiera kilka małych wodniczek, wśród których wyróżniamy wodniczki tętniące i wodniczki pokarmowe. Komórka zwierzęca ma rzęski i wici, dzięki którym może się poruszać. Co więcej, na terenie komórki roślinnej obecne są lizosomy, które u roślin występują bardzo rzadko. Lizosomy odpowiadają za proces trawienia wewnątrzkomórkowego. W komórce zwierzęcej obecne są również rybosomy, które są miejscem syntezy białka. Pozostałe elementy komórki zwierzęcej to błona komórkowa, jądro komórkowe z jąderkiem, cytoplazma, mitochondrium, aparat Golgiego, reticulum endoplazmatyczne (siateczka śródplazmatyczna).
W przypadku komórek zwierzęcych mamy do czynienia z bardziej skomplikowanym kształtem. W szczególności dotyczy to organizmów wielokomórkowych, których komórki budują narządy i tkanki, z których zbudowane są odpowiedzialne za przebieg procesów życiowych układy. Wyróżniamy m.in. komórki jajowe o kulistym kształcie, gwieździste komórki układu nerwowego, komórki nabłonka w kształcie wielościanów oraz wrzecionowate, wydłużone komórki mięśniowe.
Podsumowanie
Komórka, w której obrębie występuje jądro komórkowe to komórka eukariotyczna. Komórka bez jądra komórkowego to komórka prokariotyczna. W organizmie człowieka występują komórki, które na etapie rozwoju tracą jądro komórkowe. Są to krwinki czerwone, które zaliczane są do grupy komórek krwi. W obrębie komórek organizmów roślinnych zachodzą mniej lub bardziej złożone procesy, które warunkują funkcjonowanie organizmu. Komórka to najmniejsza, podstawowa jednostka budująca organizmy oraz warunkująca przebieg procesów życiowych.
Czytaj też:
Tę funkcję pełni połowa komórek nerwowych w mózgu. Naukowcy dopiero ją odkryli