Niemembranowe organella komórkowe, aparat jądrowy i cykl życiowy komórki – kompendium wiedzy dla uczniów klas 10–11

Zajęcia 9. Biologia klasa 10–11.
Zapoznaj się z wykładem.
Wykład 7. Cytozol. Organelle niemembranowe

ORGANELLE NIEMEMBRANOWE
RYBOSOMY
Pod względem struktury biochemicznej są rybonukleoproteidami (RNP). W rybosomach wyróżnia się dużą i małą podjednostkę. Podjednostki te wchodzą w złożone interakcje ze sobą. Formowanie rybosomów u eukariontów zachodzi w jądrze komórkowym, w obrębie siateczki jąderka, a następnie duża i mała podjednostka migrują przez kompleksy porowe do cytozolu.
Rybosomy prokariotyczne i eukariotyczne różnią się przede wszystkim wielkością: u eukariontów mają 25–30 nm, a u prokariotów 20–25 nm. Różnią się także współczynnikami sedymentacji.
U eukariontów w małej podjednostce znajduje się rRNA 18S, w dużej — 5S, 5,8S oraz 28S. U prokariotów w małej podjednostce — 16S, a w dużej — 5S i 23S.
Mała podjednostka rybosomu eukariotycznego zawiera około 34 białek, duża — około 43. U prokariotów odpowiednio: mała — około 21 białek, duża — około 34.

CENTRUM KOMÓRKOWE
Uniwersalna niemembranowa organella komórki eukariotycznej, w której wyróżnia się dwa składniki:

• centrosom

• centrosfera

Centrosom to gęsta, niemembranowa struktura głównie o charakterze białkowym. Zlokalizowany jest tam γ-tubulina, biorąca udział w organizacji mikrotubul.
Centrosfera jest utworzona z fibrylarnych białek. Głównym jej składnikiem są mikrotubule. Dodatkowo zawiera liczne fibryle i mikrofibryle szkieletowe, które utrzymują centrum komórkowe w pobliżu błony jądrowej.
U większości eukariontów centrosom ma strukturę centriolarną — zbudowany jest z dwóch centrioli ułożonych względem siebie pod kątem 90°. Taka budowa nie występuje u niektórych pierwotniaków (np. sporowców), nicieni, wyższych roślin i niższych grzybów.
W komórkach pozbawionych centrioli nie zachodzi tworzenie wici. Centriola to cylindryczna, pusta w środku struktura, której ściana zbudowana jest z 9 tripletów mikrotubul, połączonych ramionami dyneinowymi. Każdy triplet zawiera jedną kompletną mikrotubulę (13 protofibryli) i dwie niekompletne (po 11 protofibryli). W centrum cylindra znajduje się białkowa oś, z której do tripletów i ramion dyneinowych biegną promieniście białkowe włókna.
Centriola otoczona jest bezstrukturalną substancją zwaną matrycą centriolarną, zawierającą MTOC-y (ośrodki organizacji mikrotubul), zbudowane z γ-tubuliny.

Przed podziałem komórki wszystkie MTOC-y zbliżają się, tworząc strukturę zwaną halo. Następnie dochodzi do podwojenia centrum komórkowego — centriola macierzysta oddziela się, a pod kątem 90° powstaje centriola potomna.
Dzięki temu zapewniony jest równomierny rozdział MTOC-ów do komórek potomnych.

Funkcje centrum komórkowego:

• uczestniczy w tworzeniu mikrotubul, które przemieszczają się do cytoplazmy lub stają się składnikami cytoszkieletu

• bierze udział w organizacji wrzeciona podziałowego

• centriole uczestniczą w tworzeniu wici i rzęsek

Wykonaj zadania:

1. Opisz funkcje organelli niemembranowych.

2. Jaką budowę ma centrosfera?

Zajęcia 12. Biologia klasa 10–11.
Zapoznaj się z wykładem.
Wykład 8. Aparat jądrowy

W skład aparatu jądrowego wchodzi kilka kompleksów:

• aparat powierzchniowy jądra (karioteka)

• karioplazma (nukleoplazma, sok jądrowy lub kariolimfa)

• matryca jądrowa

• chromosomy

Karioteka składa się z:

• otoczki jądrowej (kariolemmy)

• kompleksów porowych zbudowanych z białek

• obwodowej gęstej płytki (OGP), która przylega do kariolemmy

Kariolemma składa się z dwóch błon: zewnętrznej i wewnętrznej, które przechodzą jedna w drugą w okolicach porów. Między nimi znajduje się przestrzeń okołojądrowa.
Zewnętrzna błona przechodzi bezpośrednio w błonę szorstkiej siateczki śródplazmatycznej (RER), co sugeruje, że aparat jądrowy powstał jako wyspecjalizowana część siateczki i umożliwił izolację materiału genetycznego od reszty cytoplazmy.
Na zewnętrznej błonie mogą znajdować się rybosomy, a także liczne transportery, enzymy i receptory.

W kariolemie znajduje się wiele porów, a ich liczba zależy od aktywności funkcjonalnej jądra. W porach znajdują się kompleksy porowe, które odpowiadają za specyficzny transport makrocząsteczek do i z jądra.
Każdy kompleks porowy zbudowany jest z dużych białkowych ziaren — 8 globul obwodowych tworzy pierścień wewnętrzny i zewnętrzny, połączone z centralną globulą włóknistymi białkami.
Stabilizacja globul obwodowych zapewniona jest przez interakcje hydrofobowe z błonami jądrowymi oraz z OGP.

Transport przez kompleks porowy:

• przez globulę centralną: z jądra do cytoplazmy transportowane są mRNA; z cytoplazmy do jądra — polipeptydy, z udziałem receptorów i z użyciem ATP

• przez globule obwodowe: transport tRNA i podjednostek rybosomów

Obwodowa gęsta płytka (OGP) to złożona struktura białkowa zbudowana z lamin — białek szkieletowych, które tworzą sieć:

• tworzą karioszkielet

• mogą łączyć się z białkami cytoszkieletu w okolicy kompleksów porowych i uczestniczyć w organizacji całego cytoszkieletu

• biorą udział w tworzeniu pierścienia obwodowego kompleksu porowego

• uczestniczą w organizacji chromatyny (przyłączają się do nich telomery chromosomów)

Karioplazma jest podobna do hialoplazmy, ale zawiera wysokie stężenie nukleotydów, enzymów procesów matrycowych oraz białek matrycy jądrowej.

Matryca jądrowa to sieć włókienkowych białek, które łączą się z laminami. Główna funkcja: organizacja chromatyny (tworzenie poziomu hromomerowego). Do matrycy przyłączają się nici chromatynowe w miejscach inicjacji replikacji (replikatory).
W niektórych miejscach matrycy tworzą się zagęszczenia — sieć jąderkowa, gdzie znajdują się organizatory jąderkowe (fragmenty chromosomów z genami rRNA). W jąderku zachodzi synteza rRNA, łączenie RNA z białkami i formowanie podjednostek rybosomów.

Chromosomy — zbudowane chemicznie z chromatyny (patrz poziomy organizacji chromatyny).

Zadanie:
Ułóż pytania do poznanego wykładu.

Zajęcia 13. Biologia klasa 10–11.