Sprostuje troche... mitochondria odpowiadaja za wewnatrzkomorkowe oddychanie
tlenowe (beztlenowe odbywa sie w cytoplazmie). Nie mozna powiedziec ze
obecnie sa symbiontami. Przypuszcza sie ze powstaly w wyniku endosymbiozy,
jednakze sa one elementem komorki, ktora otoczyla i wchlonela do swego
wnetrza pewien organizm o prokariotycznym planie budowy, ktory nastepnie
zdegradowal sie i wyspecjalizowal, Mitochondria sa stalym elementem komorek,
namnazaja sie razem z komorkami w ich wnetrzu.
| --
| Sylwia i Aśka
| Co to są mitochondria?
| Za odpowiedz dziękuje.| Mitochondrium jest to organella odpowiedzialna za oddychanie wewnątrz
komórkowe. Jest symbiontem.
Tylakoid - pęcherzykowata struktura, podstawowy element budowy wewnętrznej chloroplastu komórki roślinnej lub podobna struktura wchodząca w skład samożywnej komórki prokariotycznej. W chloroplastach tylakoidy tworzą tzw. system lamellarny, w którego skład wchodzą grana, czyli zwarte stosy spłaszczonych tylakoidów oraz intergrana (tylakoidy stromy), czyli pojedyncze pęcherzyki tylakoidów łączące grana.
Wiki rules !!!
__________________________________________________________________________
Który sportowiec zgromadził najwięcej medali olimpijskiej w lekkoatletyce. Proszę podać dyscypliny.
Witam wszystkich bardzo serdecznie,
Jestem studentką Wydziału Nauk Biologicznych, obecnie studiuję na drugim roku. Za niewielką cenę, mam do zaoferowania notatki z biologii, które mogą być bardzo pomocne w przygotowaniach do matury. Notatki stanowią doskonały materiał do szybkich powtórek materiału z zakresu Budowy chemicznej organizmów żywych; budowy komórki eukariotycznej i prokariotycznej; królestwa protista; królestwa grzybów; królestwa roślin; królestwa zwierząt oraz tematy obejmujące tkanki roślinne i zwierzęce. Notatki są pisane przeze mnie w Wordzie, cechują się przejrzystością i zwięzłością, dzięki czemu ułatwiają zapamiętywanie materiału. W łatwy i szybki sposób znajdziesz to, co najbardziej Cię interesuje i zaoszczędzisz swój cenny czas.
Zaznaczam że wszelkie informacje zawarte w moich notatkach można znaleźć w książkach lub internecie – oferuję jedynie ściśle uporządkowane notatki dzięki którym nie będziesz musiał wertować niezliczonych ilości stron, czy to internetowych czy książkowych.
Zainteresowanych proszę o kontakt mailowy: notatkizbiologii@interia.pl prześlę szczegółowy spis treści i przykładowy fragment z notatek.
Pozdrawiam.
- podstawy taksonomii, podział na królestwa
organizmy prokariotyczne - bakterie + wybrana bakteria i choroba nią wywołana
- protisty - podział, odżywianie, rozmnażanie, krasnorosty, zielenice, brunatnice, eugleniny, orzeski
- budowa komórki roślinnej i zwierzecej, charaktwerystyka organelli
- mitoza, mejoza
to sa zagadnienia ktore byly podawane na pierwszych i ostatnich wykladach z biol kom tzw. minimum programowe (chcialoby sie rzec:"absolutne minimum ktore kazdy student wiedziec powinien"
)
1. budowa komorki prokariotycznej i eukariotycznej
2. budowa blon plazmatycznych i transport przez błony
3.polaczenia miedzykomorkowe
4.wewnetrzne systemy blon komorkowych
5.skladniki cytoszkieletu
6.wewnetrzna lokalizacja procesow metabolicznych (chloroplasty, mitochondrium)
7.jadro kom i organizacja materialu genetycznego
8.mitoza, mejoza
9.sciana komorkowa
10.techniki badawcze w budowie komorki
to chyba tyle chociaz moglam w pospiechu czegos nie napisac ew. nie doczytac sie z hieroglifow z ktorych pewnie nie odczytal by sie tez slawny kryptolog najswietniejszy wsrod swietnych i wielki duchem....
gdyby ktos mial cos wiecej niech pisze ![]()
milej nauki, a i pamietajcie z jakiej ksiazki sie uczycie ![]()
mnie niestety na wszystkich wykladach nie bylo, ale podziele sie tym co mam...
-komórka(wszystkie mozliwe cechy)
-jak powstał eukariont?
-teoria endosymbiozy (i dowody potwierdziające ją)
-różnice między komórką eukariotyczną a prokariotyczną
-budowa bakterii
-modele służace do badań replikacji, transkrypcji, cyklu komórkowego, ekspresji genów, biologii roślin, apoptozy i zróżnicowania organizmów
-cytoszkielet (wszystko co na ten temat można wiedzieć, filamenty, budowa mikrotubul, skład protoplazmy itd...)
-błona komórkowa ( znana nam z biofizyki asymetria błony lipidowej ![]()
, ruchliwość, płynność, białka występujące...)
-połączenia międzykomórkowe i sposoby transportu międzykomórkowego
-pompa sodowo potasowa, nośniki sprzężone, cechy kanałów jonowych, potencjał błony
-synapsy
-rodzaje pęcherzyków opłaszczających
-co to takiego endocytoza, fagocytoza, lizosom, fagocyty, recyklizacja, degradacja, transcytoza
-skąd się bierze energia (produkcja, ATP, cykl Krebsa, fotosynteza, budowa chloroplastu i mitochondrium, schemat utleniania cukru prostego, sposoby magazynowania i użytkowania pokarmu)
-jądro komórkowe
-cykle komórkowe
-DNA (skład, schemat upakowania, organizacja DNA jądrowego...)
a teraz robaczki ktoś kto ma więcej nich dodaje i w ten sposób dowiemy się czego mamy się uczyć, ja byłam naprawde tylko na kilku wykładach, jak macie coś więcej to wrzućcie ![]()
-budowa komórki eukariotycznej i prokariotycznej => podobienstwa i róznice,
-Z czego zbudowane sa organellla i jakie pelnia funkcje w komórce,
-budowa sciany komórkowej u prokariotów (mureina, dzieli sie na gram dodatni=>gruba sciana komorkowa, bakterie barwia sie na czerwono metoda grama, gram ujemny=> cienka sciana komorkowa, bakterie barwia sie na niebiesko (ciemnofioletowo))
-budowa sciany komorkowej u eukariotow (rosliny)- buduja ja celuloza i jej pochodne hemiceluloza i pektyna oraz ligina.
-budowa blony komorkowej...
-enzymy, co to sa? z czego sa zbudowane? (apoenzym (białka)+koenzym (sprawdz co to)=hapoenzym)
-aminokfasy, budowa i podzial na endogenne (syntezowane przez zwierzeta aminokfasy) i egzogenne (niesyntezowane przez kom zwierzece),
-z czego zbudowana jest kosc??
Sprawdźcie co wiecie ..
Napisałam Ci uzasadnienie - budowa ściany komórkowej i skład komórki - prokariotycznej - to powoduje, że promieniowce nie są kwalifikowane jako grzyby tylko jako bakterie.
A resztę też w sumie sama znalazłaś
No i ostatnie pytanie - PROMIENIOWANIE UV
Jest mutagenem - może być przyczyną uszkodzenia DNA. Podstawowe uszkodzenie wywoływane UV to tworzenie dimerów pirymidyn (wiązania krzyżowe między pirymidynami), najczęściej dimerów tyminy między przylegającymi zasadami, co powoduje zniekształcenie helisy DNA. Dimery wypaczają strukturę DNA i mogą spowodować wstawienie niewłaściwej zasady przez polimerazę DNA podczas replikacji tego regionu.
Mikroorganizmy mogą naprawiać pojedyncze mutacje spowodowane UV za pomocą systemu SOS, lecz ten system naprawczy także tworzy błędy, co ogólnie prowadzi do mutacji w DNA.
Mutacje spowodowane UV mogą być letalne (śmiertelne) dla komórek, co wykorzystywane jest w tzw. sterylizacji 'na zimno' światłem UV. Mogą to być mutacje, które pozwolą na dalsze życie mikroorganizmu w zmutowanej formie, a wszystko zależy od CZASU działania światła UV i od ODLEGŁOŚCI źródła UV od mikroorganizmów (sterylizowanej powierzchni).
Nie wiem o co chodzi z tym oznaczaniem produktów poddanych promieniowaniu. Czy chodzi o promieniowanie UV czy o tzw. napromieniowanie? I jakich produktów...
Ale nie rozumiem po co mi, w liceum, na profilu humanistyczno-art., chemia i fizyka. Naprawdę mnie to drażni.
Po co mi na biol-chemie historia? I to jeszcze przez całe 3 lata? ;P
A matma, geografia i biologia powinna być wszedzie.
Ehe, ale żeby jeszcze uczyli na tych przedmiotach czegoś ważnego, a nie czegoś co wykujemy na pamięć, a po lekcji zapomnimy.
W mojej szkole humany nie mają biologii w pierwszej klasie. I dobrze, po co im to? Po co mają się uczyć budowy komórek eukariotycznych, prokariotycznych, cyklu rozwojowego mszaków i paproci? ;P
A geografia? Przedmiot, którego strasznie nie lubię. Przez 3 lata w gim uczyliśmy się rzeczy, których już nie pamiętam. Dlaczego nie uczą nas tych państw, stolic, województw?
O! ZapomnieliÂśmy, że jest fachowiec na grupie :-)
Eeeee, jaki tam fachowiec, jeszcze nie :))
A nie jest też tak, że częÂść tej nieużytecznej informacji, jest kodem
wirusów, które w historii gatunku "popodłÂączały" się się do DNA gospodarza
i zostały tam nieaktywne jako właÂśnie takie Âśmiecie?
Nie slyszalam o takiej teorii. Wiem tylko, ze naukowcy nazywaja to tzw.
"junk DNA", czyli smieciowym DNA. Ciekawe, ze podczas ekspresji genu (czyli
przepisania informacji genetycznej z DNA na bialko) zarowno eksony
("wlasciwe" odcinki DNA kodujace okreslone bialko), jak i introny ulegaja w
komorce naturalnej transkrypcji (przepisaniu informacji genetycznej z DNA na
mRNA), powstaje transkrypt pierwotny, z ktorego nastepnie zostaja wyciete
introny i podczas translacji bialko powstaje tylko na podstawie sekwencji
nukleotydowej zawartej w eksonach.
Istnieje ryzyko uaktywnienia tych wirusów, podczas manipulacji
genetycznych?
To zalezy jakie to sa dokladnie manipulacje, jakie geny sie do tego bierze.
W genetyce stosowanej do ulepszania zywnosci nie moze byc absolutnie zadnego
takiego ryzyka. Ja osobiscie rowniez jestem przeciwna manipulacjom
genetycznym dotyczacym zywnosci, staram sie unikac GMO... Moja wiedza
dotyczca tych mechanizmow jest niestety niewielka... To, co mnie interesuje
w genetyce najbardziej i czym w przyszlosci chcialabym sie zajmowac to
mozliwosc leczenia chorob genetycznych, a tu stosuje sie nieco odmienne
mechanizmy.
Albo ryzyko włÂączenia syntezy jakiegoÂś białka, co do budowy którego
istnieje informacja w DNA, ale jest nieaktywna?
Ta kwestie mam nadzieje, ze wyjasnilam powyzej. Takie ryzyko nie istnieje,
jesli mowimy o sekwencji intronowej. Natomiasty niedokladnie rozumiem Twoje
pytanie... W jakiej postaci mialaby ta informacja w DNA istniec? Calej
sekwencji genu? I czy to ma byc gen prokariotyczny, czy eukariotyczny?
Normalnie w komorkach istnieje cala masa roznych genow, ktore w danej chwili
nie ulegaja ekspresji do bialek. Tak naprawde, bardzo niewiele z tych genow
jest aktywnych. Aktywacja/represja danego genu zalezy od szeregu czynnikow
zewnetrznych i wewnatrzokomorkowych.
Pozdrawiam,
Gandalf
Pozdrv
Atma
Większość żyjących dziś komórek eukariotycznych i prokariotycznych ma budowę bardzo
1.Kwasy nukleinowe to zwiazki organiczne, ktorych ilosc w organizmie wynosi ok 1%. Monomerem(podstawowa jednostka budujaca) jest nukleotyd. Kazdy nukleotyd zbudowany jest z: nukleozydu i resty kwasu fosforowego. Kazdy nuklotyd zbudowany jest z:
a)Zasady azotowej:pochodne puryn(adenina i cytozyna) i pirymidowe(cytozyna, uracyn i tymina)
b)cukier nalezacy do pentos(cukry piecioweglowe): ryboza lub deoksyryboza
c)reszta kwasu fosforowego = fosforan
2.Kwasy nukleinowe zostaly odkryte w 1868 r. przez Mieschera, a w 1962 Watson i Crick otzrymali nagrode nobla za odkrycie modelu przestrzennego DNA.
3.Porównanie kwasow DNA i RNA
Skład chemiczny i własciwosci DNA
-cukier 5-weglowy deoksyryboza
-zasady purynowe adenina i guanina
-zasady pirymidowe cytozayna i tymina
-reszta kwasu fosforowego
-liczba łancuchow dwa
-rodzaje kwasów i funkcja jeden rodzaj(zrodlo informacji genetycznej sterujace synteza bialek
Skład chemiczny i własciwosci RNA
-cukier 5-weglowy ryboza
-zasady purynowe adenina i guanina
-zasady pirymidowe cytozayna i uracyn
-reszta kwasu fosforowego
-liczba łancuchow jeden
-rodzaje kwasów i funkcja mRNA-informacyjne, tRNA transportujace,rRNA rybosomalne biora udzial w biosyntezie bialka
4.Czasteczka DNA sklada sie z 2 lancuchow polinukleotydowych skreconych wokol siebie helikodalnie tworzac strukture alfa-helix.
Zasady azotowe lacza sie tutaj KOMPLEMENTARNIE za pomoca mostkow wodorowych.
DNA nigdy nie opuszcza jadra komorkowego,replikacja zachodzi w jadrze.
Wyroznia sie 3 stopnie zlozonosci:
1)struktura 1 rzedowa--- kolejnosc ulozenia poszczegolnych deoksyrybonukleotydow
2)struktura 2 rzedowa---przestrzenne ulozenie podwojna heliksa
3)struktura 3 rzedowa---przestrzenne ulozenie calej czasteczki DNA
5 W komorkach prokariotycznych( bezjadrowe np bakterie) DNA ma postac pojedynczej kulistej czasteczki zwanej nukleoidem lub wystepuje w plazmidach(wbudowane nie swoje DNA). U eukariota (u jadrowych) DNA zawarte jest w: jadrze komorkowym , mitochondriium i chloroplastach.
6RNA zwykle tworzy czasteczke jednoniciowa lecz moze byc tez 2 niciowy u wirusow.Wykazuje 3 stopnie zlozonosci:
a)struktura 1 rzedowa-kolejnosc ulozenia rybonukleotydow w czasteczce
b)struktura 2 rzedowa-lokalna struktura przestrzenna czasteczki RNA
c)struktura 3 rzedowa- przestrzenny uklad calej czasteczki
I to chyba byloby na tyle.
Co do wywodu o układzie immuno - to podczas antybiotykoterapii jest on poddawany supresji, więc jego odpowiedź jest tłumiona i taki stan utrzymuje się jeszcze jakiś czas po terapii. Dlatego właśnie antybiole są bronią obusieczną - zwalczamy patogen, ale kosztem obniżenia na jakiś czas swojej odporności. Tak jest bezsprzecznie.
No tutaj się będziemy kłócić. Skąd masz takie informacje? Możesz poprzeć swoją wypowiedź jakimiś udowodnionymi faktami?
Antybiotyki nie są lekami immunosupresyjnymi, działają tylko na komórki prokariotyczne, a eukariotyczne (czyli Twoje) pozostawiają w spokoju. Dla przykładu, Amoksiklav, to antybiotyk którego substancją czynną jest amoksycylina - antybiotyk z grupy beta-laktamowych, hamuje syntezę ścian komórkowych bakterii poprzez blokowanie aktywności enzymów bakteryjnych - transpeptydaz (PBP) biorących udział w ostatnim etapie syntezy peptydoglikanu ściany komórki bakteryjnej. Komórka bakteryjna pozbawiona prawidłowo działającego enzymu nie jest w stanie syntetyzować ściany bakteryjnej. Prowadzi to do upośledzenia jej zdolności życia w niekorzystnych warunkach środowiska - zwiększa sie przepuszczalność ściany komórkowej. Takie uszkodzenie prowadzi po pewnym czasie do zwiększenia aktywności bakteryjnych enzymów autolitycznych, powodujących samozniszczenie bakterii.
Komórki zwierzęce nie posiadają ściany komórkowej ani całej maszynerii do jej wytwarzania, stąd amoksycylina jest im obojętna.
Generalnie wszsytkie antybiotyki można podzielić na parę grup, w zależności od ich budowy oraz sposobu i miejsca działania. Wszystkie wykorzystują różnicę w budowie komórki eukariotycznej i prokariotycznej oraz jej elementów jak np. rybosomy.
Równocześnie układ immunologiczny nie może być blokowany gdyż potrzebny jest do fagocytozy martwych bakterii zabitych działaniem antybiotyku, jak również tych które jeszcze nie padły.
PS. Sory, ale studiowałem to 5 lat
Bakterie-grupa mikroorganizmów, stanowiących osobne królestwo . Są to jednokomórkowce lub kolonie komórek o budowie prokariotycznej.
Ty jednokomórkowcu
I jakbys chciał wiedzieć to wole facetów
czy wymagania komórki prokariotycznej są większe czy mniejsze niż eu?
czy u Was rzęska prokariotyczna ma inny skład i budowę niż eukariotyczna?? czemu?
Jemiol wypocil:
<cite
Jakie to ma znaczenie, posiadają przecież materiał genetyczny, czyli
informację o własnej budowie. (wybacz, że piszę o sprawach oczywistych, ale
robie to ze względu na te osoby, które nie mają wiedzy o budowie komórki)
Znów nie rozumiem. W proces replikacji materiału genetycznego pierwsza
komórka(prakomórka) musiała posiadać:
-lipidy które pełnią role surowców energetycznych,
-mitochondrium (centrum energetyczne),
-aparat Golgiego (magazyn)
-lizosomy (układ trawienny)
-plastydy (pełną role metaboliczne czyli służą przemianie materii czyli
katabolizmowi (rozkładowi z wydzieleniem energii) i anabolizmowi (syntezie
związków).
itd.
Pod każdą z tych nazw kryją się bardzo skomplikowane elementy komórki, które
są niezbędne do replikacji materiału genetycznego i życia komórki.
procesu nie mogło zaistnieć, bo życie na tym właśnie procesie polega, czyli
ciągłemu samopowielaniu.
</cite
Twoj podstawowy problem (choc kwestia na ile jest to problem a na ile umyslnie
stosowana perfidna strategia propagandowa "slomianego luda" jest kwestia
otwarta) - ty Jemiole - jest bezsensowne i bezpodstawne zalozenie, ze
ewolucjonosci twierdza, ze pierwsza powstala forma zycia byla *wspolczesna*
komorka eukariotyczna, ewentualnie prokariotyczna. Tyle, ze zaden
ewolucjonista niczego takiego nie zaklada. Uwaza sie, ze zycie rodzilo sie z
materii nieozywionej dlugo i stopniowo przez stadia posrednie *znaaaacznie
prostsze* od wspolczesnych komorek, takze bakteryjnych. Najprostsze - znacznie
prostsze od wspolczesnych - komorki prokariotyczne wyewoluowaly z pierwotnych
ukladow prebiotycznych po setkach milionow lat biochemicznej ewolucji. A
pierwotna komorka eukariotyczna - takze znacznie prostsza od wspolczesnych -
to wytwor kolejnych 1-2miliardow lat ewolucji.
Dlatego tez wasze kreacjonistyczne "wyliczenia nieprawdopodobienstw" nie maja
za grosz sensu - pomijajac nawet fakt, ze sa calkowicie merytorycznie bledne
(zupelnie nie tak powinno sie tego typu prawdopodobienstwa wyliczac). I to sie
wam powtarza od poczatku, vide chociazby:
[
Tak wiec odpowiedz mi, dlaczego wy mimo to ciagle powtarzacie te swoje
niedorzeczne klamstwa?
Malo tego, tak naprawde te wasze klamstwa ni jak przysluguja sie waszej
"sprawie", gdzyz z punktu widzenia teorii ewolucji w ogole nie jest istotne w
jaki sposob powstala pierwsza forma zycia: moglaby powstac spontanicznie ale
rownie dobrze moglby ja stworzyc jakis "Kreator" i zupelnie nieistotne jest
czym by on byl (Bogiem, bogie, boginia, kosmita, czlowiekiem ktory w wehikule
czasu przybyl z przyszlosci...). I to tez wam sie powtarza od poczatku, vide
chociazby: [ http://www.talkorigins.org/indexcc/CB/CB090.html ], a wy nadal
swoje. Dlaczego???
Jesli chcesz powazne debatowac na temat poczatkow zycia to sie najpierw
dowiedz, co *tak naprawde* ewolucjonisci na ten temat twierdza. Na poczatek
przeczytaj sobie ta stosunkowo swierzej daty przegladowke:
[ http://www.im.microbios.org/0801/0801023.pdf ] - jest ona krotka, zwiezla,
prosta, kladzie naciska na wszelkie watpliwosci i zawiera bogata bibliografie.
Przeczytaj ja i dopiero po tym, jak juz bedziesz wiedzial na co sie porywasz,
zaczynaj zglaszac swoje "watpliwosci".
Dostosujesz sie do tych podstawowych wymogow uczciwej debaty czy sie nie
dostosujesz? A jesli sie nie dostosujesz, to racz mi wyjasnic - dlaczego?
z powazaniem i pozdrowieniami
Quasi
Ekspertom z Uniwersytetu Kalifornijskiego udało się zajrzeć jeszcze głębiej do wnętrza komórki bakteryjnej. W najnowszym numerze czasopisma Science donoszą oni, że odpowiedzieli na kilka ważnych pytań na temat tzw. mikrokompartmentów - specyficznych "przedziałów" wewnątrz komórki, pełniących określone funkcje. Naukowcy z Kalifornii wierzą, że zablokowanie procesu tworzenia mikrokompartmentów mogłoby zapobiec infekcjom bakteryjnym. Są także przekonani, że ich odkrycie ułatwi w przyszłości modyfikowanie komórek bakteryjnych, przez co znajdzie zastosowanie w biotechnologii.
W badaniach, których wyniki opublikowano 22 lutego, po raz pierwszy udowodniono istniejącą od dawna hipotezę, że mikrokompartmenty są zamkniętymi trójwymiarowymi strukturami otoczonymi szczelną błoną. W środku każdego z tych przedziałów panują specyficzne warunki, odpowiednie dla zachodzących w nim reakcji. Umożliwia to przeprowadzanie wielu procesów, często zachodzących w skrajnie różnych warunkach, równocześnie we wnętrzu jednej komórki.
Aby bliżej zbadać ten fenomen, badacze skupili się na karboksysomie - najlepiej poznanym z mikrokompartmentów, przeprowadzającym reakcje wiązania dwutlenku węgla u bakterii samożywnych. Udowodniono, że zbudowany jest jak piłka futbolowa: składa się z sześciokątów i pięciokątów, graniczących ze sobą ścianami i tworzących niemal idealną geometrycznie sferę. Struktura ta jest niezwykle korzystna energetycznie, a do tego zapewnia wydajne przenoszenie obciążeń - nie bez powodu podobną strukturę wykazuje otoczka wielu wirusów, a nawet pojedyncze cząsteczki chemiczne zwane fullerenami. Należy jednak zaznaczyć, że mikrokompartmenty są zbudowane ze znacznie większej liczby cząsteczek - do zamknięcia pełnej sfery potrzeba ponad 3000 molekuł białka.
Już ponad dwa lata temu, w sierpniu 2005 roku, ten sam zespół dowiódł, że białko tworzące mikrokompartmenty tworzy sześciokątne struktury. Do niedawna sądzono, że otoczka takiego przedziału jest stworzona wyłącznie z sześciokątów, a miejsca pomiędzy nimi tworzą pory, przez które zachodzi przepływ do środka i na zewnątrz otoczki. Teraz jednak udowodniono, że struktura jest znacznie bardziej szczelna, a otwory w błonie są wypełnione przez białka tworzące symetryczny pięciokąt.
Zespół, prowadzony przez prof. Yeatesa, planuje teraz poprowadzić kolejne badania nad innymi typami mikrokompartmentów. Są one istotne z punktu widzenia medycyny, gdyż bakterie wytwarzają największą ich liczbę w czasie infekcji. Może to oznaczać, że zablokowanie powstawania tych struktur może być skuteczną metodą powstrzymania zakażeń bakteryjnych. Inne eksperymenty mają sprawdzić, w jaki sposób enzymy trafiają do mikrokompartmentu, jakie różnice występują w ich budowie oraz jak dokładnie zachodzi proces zamykania się tej struktury w trzech wymiarach.
Niektórzy naukowcy od dawna przypuszczali, że dojdzie do odkrycia tak złożonych struktur wewnątrz komórek bakteryjnych, gdyż dla działania wielu enzymów i równoczesnego zachodzenia przeciwstawnych procesów biochemicznych było konieczne rozdzielenie ich w przestrzeni. Z drugiej jednak strony wielu z nich jest zaskoczonych tym, jak bardzo skomplikowana jest budowa komórki bakteryjnej. W pewien sposób zaciera to różnice pomiędzy komórkami eukariotycznymi (charakterystycznymi dla organizmów wyższych) a prokariotycznymi (czyli występującymi u bakterii i archeanów).
Źródło: Kopalnia Wiedzy
Bakterie
Bakterie (od gr. bakterion "pałeczka") – jednokomórkowe lub kolonijne organizmy o budowie prokariotycznej.
Bakteriami zajmuje się mikrobiologia oraz jej wyspecjalizowany dział – bakteriologia. Bakterie odgrywają pożyteczną ekologicznie rolę w obiegu biogennych pierwiastków.
Systematyka
Ze względów historycznych pojęcie to jest dosyć nieprecyzyjne. Tradycyjnie (mniej więcej do połowy XX w.) obejmowało wszystkie prokarionty za wyjątkiem sinic, zaliczanych do glonów.
Według "systematyki pięciu królestw" wszystkie prokarionty zgrupowano w jedno królestwo Monera z dwoma podkrólestwami: Eubacteria (czyli "bakterie właściwe") i Archaea (archeany), a sinice zaliczono do tych pierwszych jako niższy takson.
Dokładniejsze badania na poziomie molekularnym zasugerowały, że z ewolucyjnego punktu widzenia archeany są równie odległe od reszty prokariontów, jak od eukariontów, a pod pewnymi względami nawet bliższe tym ostatnim (patrz intron). Spowodowało to zaproponowanie "systematyki trzech domen", według której "bakterie właściwe" stanowią jedną z trzech domen, obok archeanów i eukariontów. W takim ujęciu słowo "bakteria" powinno odnosić się do podkrólestwa Eubacteria, równoważnego z domeną Bacteria. Należy jednak zaznaczyć, że nie wszyscy naukowcy zgadzają się z taką interpretacją, wskazują na błędy w interpretacji danych molekularnych i uważają, że termin "bakterie" winien być używany także wobec "archeanów".
Postać
Bakterie należą do najmniejszych komórek. Ich rozmiary z reguły zawierają się w zakresie 0.5-5 μm, choć istnieją gatunki o rozmiarach dochodzących do 0.5 mm. Niektóre bakterie są w stanie wytwarzać spory nazywane czasami przetrwalnikami, które charakteryzują się znacznym stopniem odwodnienia zawartej w nich cytoplazmy, a także grubymi i wielowarstwowymi osłonami. Spory umożliwiają bakteriom przetrwanie w niekorzystnych warunkach, a następnie powrót do normalnych funkcji życiowych kiedy warunki zmienią się na sprzyjające.
Historia
Pierwsza bakterie zostały zaobserwowane w roku 1676 przez Antona von Leeuwenhoeka, używającego własnoręcznie skonstruowanego mikroskopu. Nazwa bakteria została wprowadzona znacznie poźniej, przez Christiana Ehrenberga w 1828 roku, od greckiego słowa βακτηριον – "pałeczka".
Budowa komórki
Wszystkie bakterie mają stosunkowo prostą budowę komórkową. Nie posiadają takich organelli jak jądro komórkowe, mitochondria czy chloroplasty. Ważnym składnikiem komórki bakteryjnej jest ściana komórkowa. Opierając się na różnicach w strukturze ścian (zob. barwienie metodą Grama), bakterie można podzielić na dwie grupy: Gram-dodatnie i Gram-ujemne. Gram-dodatnie mają ścianę komórkową składającą się z grubej warstwy mureiny. Gram-ujemne ścianę mają cieńszą, ale występuje u nich podwójna błona komórkowa. Dodatkowymi elementami, w które mogą być zaopatrzone powłoki komórek bakteryjnych, są rzęski i fimbrie, które umożliwiają ruch, przyleganie do innych komórek bakteryjnych i koniugację. Bakterie posiadają stosunkowo mało organelli komórkowych w porównaniu do eukariotów. Posiadają nagą, kolistą i nieupakowaną cząsteczkę DNA, czyli genofor; rybosomy, mezosomy, a także plazmidy. Niektóre bakterie potrafią tworzyć struktury przetrwalnikowe zwane endosporami, które pozwalają przetrwać niekorzystne warunki.
Rozmnażanie
Bakterie rozmnażają się bezpłciowo przez podział komórki. Powstają wtedy dwie identyczne komórki potomne. Faza wzrostu populacji bakterii jest czasem określana w przybliżeniu jako faza wzrostu wykładniczego.
U niektórych typów bakterii mogą występować procesy płciowe bez rozmnażania - proces ten jest zwany koniugacją. Podczas koniugacji jedna komórka („dawca”) ma rurkowate cytoplazmatyczne wyrostki, tzw. pilusy, umożliwiające kontakt między komórkami bakterii. Po wymianie cytoplazmy wraz z materiałem genetycznym (plazmidami) komórki się rozdzielają. Proces ten ma różne odmiany. Koniugacja zwiększa różnorodność populacji bakteryjnych i ich odporność na antybiotyki.
2. Proterozoik. część 1.
Archaik, pierwsza era od powstania Ziemi trwała od 4,6 mld lat do 2,5 mld lat i w tym okresie postały pierwsze komórki prokariotyczne (bezjądrowe, właściwie same chromosomy prawie jednoparowe obudowane ścianką komórki). Jest to prawie połowę okresu istnienia Ziemi. W skali roku: od 1-go stycznia do 16-go czerwca.
Od 17-go czerwca do 18-go września trwała druga era - proterozoik, czyli od 2,5 do 0,544 mld lat. Na resztę życia na Ziemi pozostało więc więcej niż jeden kwartał!
Życie w proterozoiku było bardzo burzliwe. Ruch lądotwórczy był jeszcze dość duży. Lądów przybywało, ale magma prawie przestała się wylewać "żródłowo" (powierzchniowo) i w większej częsci wydobywała się już za pomocą wulkanów. Lądy dorównywały już wielkościom obecnych kontynentów i wysp, ale jeszcze dość daleko było do ich tłoczności jak jest to dzisiaj! Niebo się jeszcze nic nie zmieniło. Było ciągle od początku czerwone (CO2 i brak tlenu!), Gorące w istocie i beztlenowe głębiny, ale prawdopodobnie na powierzchni już istniały lądolody identyczne jak dzisiaj.
Pod koniec archaiku lub na początku proterozoiku pojawiły się pierwsze komórki eukariotyczne, czyli komórki ze sterującym nią jądrem. Trudno jest ustalić w jaki sposób one się wykształciły, ale spróbuję.
Archibakterie i sinice zaczęły się róznicować! Były więc większe i mniejsze. Były żywiące się związkami rozpuszczonymi w wodzie, jak i związkami dennymi. Doszło do tego, że jedne zjadały drugie. Do tego już potrzebny jest aparat gębowy, ale nie można wykluczyć, że przez przypadek czy konieczność (ścisk i wchłanianie) drobniejsza komórka trafiła do większej i... zrobiła psikusa! Zaczęła sterować większą sama redukując się do tej roli pozostawiając sobie i modyfikując sobie do tej roli własne chromosomy. Czyli stała się jądrem większej komórki. I w ten sposób powstanie komórek eukariotycznych z prokariotycznych.
Wandalizm był też przyczyną powstania mitochondriów odpowiedzialnych w komórkach za przemianę wewnętrzną materii w energię. Po prostu wchłaniana komórka dzięki własnym mitochondriom, a wcześniej tylko samych chromosomów, uzyskiwała środki do życia. Znaczenie, czyli budowę i działanie mitichondriów winno być wyjaśnione w temacie o ewolucji genalnej, więc pozostawiam toto Ekorowi! Na pewno opisze.
Do tego dodajmy, że komórki eukariotyczne zaczęły przystosowywać się do życia pasożytniczego, do wchłaniania, zjadania innych komórek i czerpać z tego energię potrzebną do życia, zaczęły budować sobie "szkielet", czyli modyfikować błonę komórkową poprzez jej budowę włoknową, a nawet usztywnianie jej w częsciach lepiej przystosowanych do pożerania innych komórek. Też mozna podejrzewać, że robiły to do obrony przed ich pożarciem.
I niby tak powstały na Ziemi formy zwierzęce.
[b]Komórka zwierzęca[/b] - rodzaj komórki eukariotycznej tworzącej ciało zwierząt jednokomórkowych komórki zwierzęce są heterotrofami i większości przypadków bezwzględnymi tlenowcami. Niektóre typy tych komórek wtórnie utraciły pewne organelle lub nie zawierają ich wcale. Wiele rodzajów jest zdolnych do aktywnego ruchu za pomocą wyspecjalizowanych struktur wici, rzęsek lub nibynóżek ich mnożenie może odbywać się w różny sposób.
[b]Budowa komórki zwierzęcej[/b] - Wodniczka; Lizosom; Błona komórkowa; Cytoplazma podstawowa; Mitochondriom; Rybosomy; Jądro; Mikrofilamenty; Siateczka śródplazmatyczna gładka i ziarnista; Mikrotubule; Aparat Golgiego
[u]Wodniczki, wakuole[/u], wydzielone obszary w obrębie cytoplazmy komórki roślinnej, oddzielone od niej półprzepuszczalną błoną (tonoplastem), zawierające sok komórkowy - wodny roztwór produktów protoplastu, organicznych i nieorganicznych, będących materiałami zapasowymi (jak np. cukry - glukoza, sacharoza, inulina i inne, kwasy organiczne oraz białka występujące w postaci ziarn aleuronowych) bądź wydzielinami i wydalinami, stanowiącymi zbędne produkty przemiany materii, usuwane z cytoplazmy komórki (mogą to być np. glikozydy - kumaryna, amygdalina, saponiny, garbniki, alkaloidy - np. kofeina, morfina, nikotyna, kolchicyna, olejki eteryczne, kryształy soli kuchennej NaCl lub kryształy szczawianu wapnia, żywice, gumy, sok mleczny).
Wakuole zawierają też niekiedy rozpuszczone w soku komórkowym barwniki antocyjanowe dające czerwone lub niebieskie (w zależności od pH) zabarwienie kwiatów i owoców oraz barwniki flawonowe nadające kolor żółty płatkom wielu kwiatów. Podstawową funkcją wakuoli jest utrzymywanie w komórce turgoru. Młode komórki zawierają mało soku komórkowego i liczne bardzo drobne wakuole, w starszych komórkach zlewają się one w jedną dużą wakuolę.
[u]Błony komórkowe[/u] - są zbudowane z Lipidów i białek wszystkie maja charakter półprzepuszczalny i odgrywają istotną rolę w metabolizmie transporcie wewnątrz komórkowym oraz wydalaniu. Zaliczamy do nich m.in. błonę cytoplazmatyczną (plazmoleme) i błonę wakuolarną (tonoplast).
[u]Centriole[/u] - są to cylindryczne parzysta twory zbudowane z 9 zespołów mikrotubul połączonych z osią centroli wyst w komórkach eurokariotycznych. Spełniają rolę inicjatora i organizatora wrzeciona podziałowego, na biegunach komórki tworzą ciałka podstawowe wici i rzęsek.
[u]Mitochondrium[/u] - centrum energetyczne komórki to organella w której odbywają się procesy utleniania biologicznego a więc oddychania wewnątrzkomórkowego
[u]Komórka priokariotyczna[/u] - rodzaj komórki tworzący ciało organizmów prokariotycznych czyli bakteri właściwych. Tworzy je niewielka masa protoplazmy, ograniczona błona komórkową i przylegającą do niej od zewnątrz ścianą komórkową
[u]Burowa komórki priokariotycznej[/u] - Otoczka śluzowa, Ściana komórkowa, Błona cytoplazmatyczna, Cytoplazma, Nukleoid Mezonom, Rybosomy, Plazmid
[u]Komórka eukariotyczna[/u] - rodzaj komórki będącej podstawową jednostką strukturalna i funkcjonalną wszystkich wielokomórkowych organizmów eukariotycznych.
Będę sukcesywnie odpowiadać na pytania.
RZĘSKI to organelle ruchu - są to wyrostki zaczepione jednym końcem w błonie cytoplazmatycznej i łączące się z cytoplazmą. Budowa rzęsek jest dośc powszechnie opisywana, więc nie będę się zagłębiać.
Występowanie, liczba i sposób ułożenia rzęsek jest dla bakterii cechą charakterystyczną i ma znaczenie taksonomiczne. Zdolność ruchu może być też cechą przejściową (np. u Bacillus spotykana jest w młodych hodowlach).
Zdolnośc poruszania stwarza dla gatunku dodatkowe możliwości przetrwania i pozwala zareagować na korzystne lub szkodliwe bodźce zmianą położenia. Ruch ukierunkowany wynikający z reakcji na bodźce zewnętrzne to TAKSJA (może być chemotaksja - reakcja na bodźce chemiczne, fototaksja - reakcja na światło, termotaksja - reakcja na temp., aerotaksja - reakcja na stężenie tlenu itp.).
W przypadku bakterii jelitowych powodujących biegunkę (Escherichia coli) obecność rzęsek = zdolnośc do ruchu i chemotaksja, wspomagają przemieszczanie się E.coli do powierzchni jelita cienkiego.
Kolorem wyszczególniłam funkcje rzęsek , choć 'znaczenie taksonomiczne' oczywiście jest dla nas znaczące, nie dla bakterii
PACIORKOWCE - Streptococcus (streptokoki)
Należą do bakterii Gram - dodatnich.
Królestwo bakterie
Typ Firmicutes
Klasa Bacilli
Rząd Lactobacillales
Rodzina Streptococcaceae
Rodzaj Streptococcus
Gatunki Streptococcus pneumoniae
Streptococcus pyogenes
Streptococcus viridans
Streptococcus equi
Streptococcus agalactiae
Oczywiście paciorkowce należą do gram - dodatnich ziarniaków, jeśli o to chodziło w pytaniu...
PROMIENIOWCE
Leiga dał chyba dość wyczerpującą taksonomię promieniowców...
Pokrótce:
Królestwo bakterie
Typ Actinobacteria
Klasa Actinobacteria
Podklasa Actinobacteridae
Rząd promieniowce (Actinomycetales)
Zalicza się do nich Arthrobacteria, Arabobacteria oraz Streptomycetes.
Rozumiem, że pytasz o takie uzasadnienie taksonomii.
Komórki promieniowców podobne są do grzybów nitkowatych (mogą się rozgałęziać) i mogą tworzyć pseudogrzybnię. Actinomycetales rozmnażają się przez podział pseudogrzybni - przez zarodniki pseudokonidialne, a także przez podział poprzeczny pseudostrzępek. Są to jednak organizmy PROKARIOTYCZNE i są zaliczane do bakterii gram - dodatnich ze względu na budowę komórki i skład chemiczny ściany komórkowej.
- niektóre gatunki wchodzą w symbiozę z roślinami i wiążą azot atmosferyczny
- niektóre wywołują choroby ludzi, zwierząt i roślin (Actimonyces bovis - promienica bydła;
- rozkładają resztki roślinne i trudno rozkładające się związki (chitynę, celulozę, sterydy, związki aromatyczne itp.)
- wytwarzają antybiotyki Streptomyces - streptomycyna, tetramycyna
- wytwarzają pestycydy, insektycydy i związki przeciwwirusowe
Tak sobie siedzę i czytam o tym, jakie to brednie potrafią pisać "młodzi
naukowcy". Nie muszę nadmieniać, że pozwoliłem sobie w przypływie nudy
przeczytać jeden z artykułów zamieszczonych na stronach PTK ("Zmierzch
darwinizmu").
Nie chcę jednak pisać tutaj polemiki ze słowami osoby, która nie ma chyba
zbyt głebokiego pojęcia o temacie. Bo kto przeczyta ów artykuł sam
zrozumie...
Tu cytat, pierwsze zdanie z artykułu...
"W roku 1953 Stanley L. Miller, 23-letni student University of Chicago,
podjął się przeprowadzenia eksperymentu, który miał ostatecznie potwierdzić
teorię ewolucji Darwina - dowieść możliwości powstania życia z materii
nieożywionej."
O ile mnie pamięć nie myli, to teoria ewolucji mówi o powstawaniu gatunków
drogą doboru naturalnego (tak w wielkim uproszczeniu) a nie o powstawaniu
życia z materii nieożywionej. Teoria abiogenezy to jednak zupełnie odrębne
zagadnienie.
(cyt) "Przypadkowo powstała" prakomórka powinna była posiadać hydrofilową
powłokę, lipidy, białka globularne, peryferyjne i integralne, aparat
Golgiego, sferosomy, lizosomy, plastydy, mikrobule, mitochondria etc.
(koniec cyt.)
Nie muszę chyba nikog na tej grupie przekonywać do tego, których z
wymienionych przez autora organelli nie mają komórki prokariotyczne... Choć
tu wymienione są nie tylko organella więc może powinienem uzyć sformułowania
"struktury".
(cyt.) Zwykły chloroplast, niezbędny do fotosyntezy, to misterna konstrukcja
55 atomów węgla, 72 atomów wodoru, 5 tlenu, 4 azotu i magnezu. (koniec cyt)
Kurcze, te atomy naprawdę musiałyby być duże skoro widzę je pod mikroskopem
świetlnym...
(cyt.) Losowe szanse na powstanie aminokwasu czy chloroplastu są minimalne,
na jednoczesne ich wszzystkich - niewyobrażalnie małe. (koniec cyt.)
- hmmm nawet można się zgodzić z autorem, że na raz mała jest szansa na
powstanie tego wszystkiego. Ale nie czarujmy się, nie wrzucajmy do jednego
worka aminokwasów i organelli komórkowych, nie meisajmy związków chemicznych
ze strukturami komórkowymi! Powstanie chloroplastów da się wytłumaczyć
modelem endosymbiozy, a z nieg wynika już nawet, że musiało się to stać o
wiele później niż synteza pierwszych związków organicznych w pierwotnym
bulionie.
Swoją drogą przypomina mi się tutaj doświadczenie Dawkinsa z małpą i maszyną
do pisania (a w zasadzie symulacja takiego doświadczenia). Dla
niezorientowanych wyjaśnię tylko, że chodziło tam o wyjaśnienie działania
doboru kumulatywnego a bardizej zainteresowanych odsyłam do Ślepego
zegarmistrza. W każdym razie Dawkins ładnie wyjaśnia, jak w wyniku działania
doboru kumulatywnego możliwe jest powstawanie struktur o wysokim stopniu
komplikacji ze struktur prostych.
(cyt) Znany brytyjski astronom Fred Hoyle porównał prawdopodobieństwo
przypadkowego powstania pierwszej komórki "do powstania Boeinga 747 na
skutek tornada wirującego na złomowisku". (koniec cyt.)
I znów mi się coś przypomina.
O ewolucji i ewolucjniźmie krytycznie wypowiadają się najczęściej ludzie nie
mający z nim większej styczności. nie wspomnę tu już prof. Jodkowskiego itp.
Teraz mamy słynnego astronoma, który jak widać zajmuje się probabilistyką
konstrukcji lotniczych i teorią złomowania.
W takim ujięciu nie ma większego sensu przekonywać kogokolwiek, że nawet
skrajnie małe prawdopodobieństwo zajścia jakiegoś zjawiska nie oznacza braku
możliwości jego zajścia. Ważna jest ilość prób. Prawdopodobieństwo trafienia
w totka 6-tki też jest bardzo małe (no może nie tak, jak z tym boeingiem)
ale jednak a co tydzień słyszymy że ktoś zgarnął znów niezłą kupkę
pieniążków. (Ps. W tym tygodniu chyba znów jest kumulacja - 6 milionów).
A do tego nie bedę znów pisał o zachodzeniu zjawisk krok po kroku.
Doświadczenie Millera tak krytykowane przez autorów wykazało tylko, że w
warunkach przyjętych w eksperymencie mogły powstać związki organiczne
wchodzące w skład budowy organizmów żywych. Doświadczenie to było
wielokrotnie powtarzane z uwzględnieniem różnych warunków i dawało w
zależności od tych warunków nieco inne wyniki, powstawały inne związki etc.
Nie rozumiem, jak można krytykować teorię ewolucji odnosząc się do
doświadczenia, które z właściwą teorią ewolucji miało naprawdę niewiele
wspólnego.
(cyt.) W obronie przed krytykami, w latach 80-tych darwiniści stworzyli tzw.
punktualizm. Teoria ta zakłada, że zmiana jednego gatunku w drugi odbywa się
tak szybko, że nie zostawia śladu. (koniec cyt)
Gdyby autor tego artykułu chociaż zadał sobie odrobinę trudu wklepania w
jakąkolwiek wyszukiwarkę punktualizmu... Albo zajrzał do ksiązki....
Zresztą przywoływane dalej pomysły (np. życie pochodzi z kosmosu) dowodzą
całkowitej ignorancji piszącego. Bo czyż można nie być ignorantem pisząc
artykuł na ściśle biologiczny temat i nie zdawać sobie sprawy z zasad, jakie
obowiązuja w badaniach biologicznych. Po pierwsze weryfikowalność. jak mamy
zwery fikować taką teorię..??? Po drugie gdy mamy do wybory dwie
konkurencyjne możliwości wyjaśnienia jakiegoś problemu to wybieramy
możliwośc bardziej nam bliską. A taką jest niewątpliwie powstanie życia na
ziemi.
Oczywiście pojawia się w tym artykule już klasyczne pytanie kreacjonistów,
dlaczego w obecnych warunkach na ziemi nie powstaje życie. Jako że było już
o tym na grupie to rozpisywać sie nie będę a jedynie sygnalizuję, jakie to
głupoty ludzie wypisują.
Znudziło mi się już pisanie, i tak wyszło to dość długie. Jak ktoś doczytał
do końca to gratuluję! Ja idę spać, w piątek czeka mnie egzamin. Teraz
wiem, że jak mało bym się nie uczył to i tak są ludzie, którzy nauczyli się
jeszcze mniej ode mnie i w dodatku się tym chwalą :)))
Pozdrawiam
Marek B
Ekspresja informacji genetycznej: transkrypcja i translacja
DNA gromadzi informację genetyczną komórek, która określa, najprościej rzecz ujmując, jakie w istocie są. Skoro gromadzi te informacje, muszą one być w jakiś sposób odczytane, a następnie użyte w praktyce. Wykorzystywane są do syntezy białek pełniących w komórkach rozmaite funkcje, np. budulcowe, regulatorowe itp. Proces takiego „wykorzystania” DNA do produkcji białek nosi miano ekspresji informacji genetycznej. Składają się nań transkrypcja (synteza RNA na podstawie DNA) i translacja (synteza białka). Proces ten pierwotnie badano w odniesieniu do komórek prokariotycznych, gdyż wykazują się one łatwą hodowlą, szybkim wzrostem i niewielkimi (w porównaniu do komórek eukariotycznych) cząsteczkami DNA.
Zwracam uwagę na to, że do pełnego zrozumienia poniższego tekstu niezbędna jest znajomość budowy DNA i RNA. W artykule tym będę czasem zwracał uwagę na poszczególne, ważne cechy budowy DNA czy RNA, jednak mimo to przedmiotem tego opracowania nie jest budowa wspomnianych kwasów nukleinowych.
Transkrypcja
Jest to pierwszy etap ekspresji informacji genetycznej. Jak już wspomniałem polega on na zsyntetyzowaniu cząsteczki kwasu rybonukleinowego, dokładniej matrycowego RNA (mRNA), gdyż DNA nie jest bezpośrednio „tłumaczony” na sekwencję aminokwasów w łańcuchu polipeptydowym. Zsyntetyzowana nić mRNA jest komplementarna do nici matrycowej DNA. Należy zwrócić uwagę na fakt, że w procesie transkrypcji bierze udział jedynie fragment DNA obejmujący gen, leżący tylko na jednej z nici. Jest to tzw. nić transkrybowana. Druga nić nie bierze udziału w procesie ekspresji danego genu.
Transkrypcja jest możliwa dzięki istnieniu i działalności enzymów - polimeraz RNA zależnych od DNA. Proces zaczyna się od powiązania polimerazy z promotorem – swoistym odcinkiem DNA stanowiącym sygnał do rozpoczęcia transkrypcji w tym właśnie miejscu. Po związaniu polimerazy z promotorem następuje przesunięcie jej w pozycję pierwszego nukleotydu genu ulegającego ekspresji. W tym miejscu rozpoczyna się synteza RNA, od końca 5`, do końca 3`. Trwa ona do momentu natrafienia przez polimerazę, na sekwencję nukleotydów DNA stanowiącą sygnał do przerwania transkrypcji. W tym miejscu następuje odłączenie polimerazy, oraz koniec syntezy DNA. Ten etap jest niemalże identyczny w przypadku komórek prokariotycznych i eukariotycznych. Komórki eukariotyczne odznaczają się bardziej złożoną budową, zatem spodziewamy się, że i procesy w nich zachodzące będą bardziej skomplikowane. Jedną z różnic jest choćby to, że w komórkach prokariotycznych występuje tylko jedna polimeraza RNA, gdzie tymczasem w komórkach eukariotycznych trzy:
I – odpowiada za transkrypcję genów rRNA
II – odpowiada za transkrypcję genów, które kodują białka
III – odpowiada za transkrypcję genów tRNA, oraz jednego z rodzajów rRNA.
Inną różnicą jest to, że mRNA w przypadku ekspresji w komórce prokariotycznej jest praktycznie od razu gotowy do następnego etapu, jakim jest translacja. Mówimy, że taki mRNA jest policistronowy (cząsteczka mRNA zawiera kopie kilku genów, które leżą kolejno za sobą). Natomiast w przypadku komórek eukariotycznych, kwestia ta nie jest tak prosta. Należy zacząć od tego, że w genach komórek eukariotycznych, mamy do czynienia z dwoma rodzajami odcinków. Są to eksony i introny. Eksony są odcinkami kodującymi, czyli wykorzystywanymi do syntezy np. białek. Introny z kolei to odcinki nie kodujące, nazywane niekiedy ‘pieszczotliwie’ śmieciowym DNA. O dziwo czasem liczba nukleotydów stanowiących introny przewyższa liczbę nukleotydów będących eksonami. Ostatnimi czasy pojawiają się nawet przesłanki, że ‘śmieciowy DNA’ nie jest do końca śmieciowy i pełni pewne funkcję. Zainteresowanych tym tematem odsyłam do książek i internetu (Gogle nie gryzie . Wracając do tematu… Transkrypt mRNA, w swojej strukturze zawiera zarówno eksony jak i introny. Nazywamy go pre-mRNA. Do translacji wymagane są jedynie eksony, zatem introny należy ‘wyrzucić’, a pozostałe po tej ‘operacji’ eksony ułożyć w odpowiedniej kolejności, tak aby struktura białka była prawidłowa. Nosi to nazwę obróbki potranskrypcyjnej. Ową ‘operację’ polegającą na wycinaniu intronów a następnie składaniu eksonów, określamy mianem splicingu. Na tym jednak nie koniec. Zostają mianowicie zmodyfikowane oba końce pre-mRNA. Na końcu 5` zostaje dodana specjalna ‘czapeczka’, która ma za zadanie ułatwienie wiązania małej podjednostce rybosomu, zaś na końcu 3` sekwencja 150-200 nukleotydów adeninowych (tak zmodyfikowany koniec 3` nazwano ‘ogonem poli’), co ma za zadanie uchronienie cząsteczki mRNA przed działaniem groźnych dla niej enzymów – endonukleaz RNA (rozkładają one RNA). Transkrypcja w przypadku komórek prokariotycznych zachodzi bezpośrednio w cytoplazmie, u komórek eukariotycznych z kolei synteza pre-mRNA oraz obróbka potranskrypcyjna zachodzi w jądrze komórkowym, skąd gotowy do translacji mRNA wędruje do cytoplazmy.
Translacja
W przebiegu tego procesu możemy umownie wyróżnić trzy, następujące po sobie etapy: inicjację, elongację, oraz terminację. Translacja zachodzi w cytoplazmie, a dokładniej na rybosomach. Wymaga ona nakładów energii, gdyż aminokwasy obecne w komórce nie są aktywne i nie wykazują bezpośredniego powinowactwa do mRNA. Jednak coś musi je ‘wyłowić’ z cytoplazmy i przetransportować do rybosomu, gdzie zachodzi synteza łańcucha białkowego (struktury I – rzędowej białka). Rolę tę spełnia tRNA (transportowy RNA). Ma on wolny koniec 3`, do którego przyłączane są wysokoenergetycznym wiązaniem kowalencyjnym aminokwasy (dokładniej do kompleksu aminoacylo-tRNA). Syntetazy amnioacylo-tRNA są enzymami odpowiedzialnymi za katalizowanie tej reakcji. W jej wyniku powstaje kompleks aminoacylo-tRNA. Rodzajów tych enzymów w komórce jest tyle, ile jest rodzajów aminokwasów. Sprawia to, iż są one specyficzne, co oznacza, że przyłączają konkretny aminokwas, do konkretnej cząsteczki tRNA. Z tego z kolei wynika, że cząsteczki tRNA również wykazują się specyficznością. Dzieje się tak, ponieważ w ich budowie możemy wyróżnić pętlę, na której znajdują się trzy nukleotydy – jest to antykodon, komplementarny do odpowiedniej sekwencji nukleotydów w łańcuchu mRNA (jak wiemy trzy nukleotydy, czyli kodon, na mRNA kodują jeden aminokwas). Cząsteczka aminoacylo-tRNA wraz z przyłączonym aminokwasem, łączy się wiązaniami wodorowymi, z komplementarną do antykodonu sekwencją nukleotydów mRNA. W czasie translacji mRNA jest otoczone przez dwie podjednostki rybosomu. Przesuwający się w rybosomie mRNA pozwala na odszukanie przez aminoacylo-tRNA odpowiedniej sekwencji w kierunku od końca 5`, do końca 3`. momencie gdy poszczególne cząsteczki kompleksu tRNA znajdują się obok siebie, aminokwasy, związane na ich końcach, łączą się ze sobą wiązaniami peptydowymi. Bierze w tym udział jedna z cząsteczek rRNA (rybosomalnego RNA), wchodząca w skład dużej podjednostki rybosomu. Po zakończeniu syntezy, rybosom ulega rozpadowi na dwie podjednostki, mRNA i łańcuch polipeptydowy. Nie należy zapominać również o tym, że translacja jest dość skomplikowanym procesem, w którym biorą udział również białka regulacyjne, oraz białka będące czynnikami translacyjnymi. Był to ogólnikowy opis translacji. Przyjrzyjmy się jej teraz dokładniej, z perspektywy umownego podziału na etapy.
Inicjacja
Inicjacja jest pierwszym etapem translacji. Sprawą priorytetową jest odpowiednie ustawienie ramki odczytu z dokładnością do jednego nukleotydu. Jej złe ustawienie spowodowałoby niepoprawne odczytanie wszystkich genów, a w rezultacie zsyntetyzowanie nieprawidłowego białka. Trójką startową jest trójka nukleotydów AUG, i to od niej zaczyna się synteza polipeptydu. Oczywiście, chyba tradycyjnie już, przebieg inicjacji jest nieco odmienny w przypadku komórek prokariotycznych i eukariotycznych.
mRNA komórek prokariotycznych, ma przed stratową trójką AUG sekwencję, pozwalającą mu na związanie się z mniejszą podjednostką rybosomu. Dzięki temu ramka odczytu ustawia się poprawnie. Później następuje przyłączenie tRNA z formylometioniną, która jest po prostu zmodyfikowaną odpowiednio metioniną. Ostatnim etapem inicjacji jest przyłączenie dużej podjednostki rybosomu. Teraz, gdy mRNA jest już otoczony przez kompletny rybosom, może dojść do następnego etapu – elongacji.
Najpierw jednak należałoby się zając opisem inicjacji w komórkach eukariotycznych. Tutaj nie dochodzi w pierwszej kolejności do połączenia się mRNA z małą podjednostką rybosomu. Czyni to metionylo-tRNA. Dopiero później podłącza się mRNA w pobliżu końca 5`. Przesuwa się on do momentu, w którym metionylo-tRNA odszuka trójkę startową AUG. Teraz do zakończenia inicjacji brakuje już tylko połączenia z dużą podjednostką rybosomu, po czym może nastąpić elongacja.
Elongacja
mRNA jest już połączone z rybosomem, ramka odczytu jest już ustawiona poprawnie. Następnym krokiem, jak nietrudno się domyślić jest wydłużenie łańcucha połączonych ze sobą wiązaniem peptydowym aminokwasów, czyli elongacja. Aby aminokwasy zdołały połączyć się wiązaniem peptydowym, muszą być ułożone w przestrzeni w odpowiedni sposób. Ewolucja jak widać poradziła sobie z tym ‘problemem’. Otóż rybosom posiada trzy specyficzne miejsca służące do wiązania aminoacylo-tRNA. Są nimi:
• Aminoacylowe (A)
• Peptydowe (P)
• Miejsce wyjścia (E)
Jak już wspomniałem wcześniej, mRNA przesuwa się w obrębie rybosomu, a co za tym idzie przemieszcza się przez kolejne miejsca wiązania aminoacylo-tRNA. W miejscu A dochodzi do wiązania nowych aminoacylo-tRNA, w miejscu P – peptydylo-tRNA (jest to tRNA z dołączonym do niego łańcuchem polipeptydowym), zaś w miejscu E następuje odłączenie wolnego już tRNA i jego powrót do cytoplazmy w celu poszukiwania następnej cząsteczki danego aminokwasu. W momencie, kiedy w dwóch pozycjach w rybosomie obok siebie, w pozycji A i P, znajdują się dwie cząsteczki tRNA z aminokwasami, wiązanie pomiędzy aminokwasem i tRNA ulega rozerwaniu, a wiązanie peptydowe pomiędzy tymi dwoma aminokwasami ulega utworzeniu. Po związaniu dwóch aminokwasów ze sobą, mRNA przesuwa się o długość trzech nukleotydów, tRNA z pozycji P przesuwa się do pozycji E i opuszcza rybosom. tRNA z pozycji A przesuwa się do pozycji P (jest teraz związany nie z pojedynczym aminokwasem, a z zsyntetyzowanym już fragmentem łańcucha polipeptydowego). Natomiast do pozycji A trafia ‘następny w kolejce’ tRNA (związany z aminokwasem), którego kodon jest komplementarny do trójki nukleotydów obecnie znajdującej się na wysokości miejsca A. Elongacja trwa nadal według tego schematu do momentu, w którym w pozycji A znajdzie się kodon kończący translację – trójka STOP. Jest to zarazem początek następnego etapu – terminacji.
Terminacja
W cytoplazmie nie znajdziemy tRNA komplementarnego do trójki STOP. W jego miejsce wchodzi specjalne białko, czego następstwem jest rozpad rybosomu na mniejszą i większą podjednostkę, oraz uwolnienie mRNA i polipeptydu. Pomimo tego, że mRNA nie jest trwałą cząsteczką, możliwe jest zsyntetyzowanie na jego bazie kilku cząsteczek białek. Istnieje taka możliwość, gdyż mRNA może być jednocześnie związany z kilkoma rybosomami. Kompleks taki nazywamy polirybosomem. Kompleks ten występuje zarówno w komórkach prokariotycznych, jak i eukariotycznych. Łańcuch polipeptydowy już w trakcie translacji formuje się w struktury II, III i IV-rzędowe (struktura I-rzędowa to po prostu łańcuch połączonych ze sobą aminokwasów, zatem jej utworzenie podczas translacji jest oczywiste). Nie oznacza to jednak zawsze, że białko jest już aktywne. Czasem wymaga dopracowania przez np. przyłączenie reszt lipidu, cukru, modyfikację długości łańcucha lub po prostu musi trafić tam, gdzie ma spełniać swoje funkcje – np. do jądra.
Tu kończy się ekspresja informacji genetycznej. Prześledziliśmy całą ‘procedurę’ tworzenia się białek, cząsteczek które pełnią niezliczone funkcje w komórkach, od genu zapisanego w materiale genetycznym – DNA do struktury powstałej dzięki sporej liczbie innych cząsteczek. Czymś fascynującym jest różnorodność procesów zachodzących w komórkach. Zachęcam do dalszego zgłębiania zagadnień tej dziedziny biologii.
Mam nadzieję, że nie uraził nikogo nieco ‘luźny’ język, którym to opracowanie zostało napisane. Myślę, że osoby zaznajomione z tą dziedziną wiedzy, będą wiedziały o co w tym wszystkim chodzi, a może (taką mam przynajmniej nadzieję) osobom nie do końca rozumiejącym te zagadnienia pomoże on w lepszym ich zrozumieniu.
Informacje o ew. błędach, nieścisłościach itp. proszę kierować za pośrednictwem komentarzy. Wszyscy jesteśmy tylko i aż ludźmi, i mamy prawo do pomyłek.
Budowa komórkowa
Omówienie budowy komórkowej należy zacząć od samego podziału komórek, gdyż jak wiemy ich budowa zależy od tego, jaki organizm budują lub jakie funkcje spełniają. Należy zauważyć, iż organizm żywy może być zbudowany z jednej komórki, jak dzieje się w przypadku bakterii, lub kilku, setek a nawet milionów komórek. Wszystko zależy od rozmiarów osobnika i stopnia zaawansowania budowy. Oczywiste jest, że komórki budujące choćby ciało człowieka, nie mogą być zbudowane tak jak np. komórki składające się na organizm roślinny. Wyróżniamy zatem:
•komórki prokariotyczne
•komórki eukariotyczne, dzielące się dalej na:
-komórki roślinne
-komórki zwierzęce
Komórki prokariotyczne
Główną cechą odróżniającą komórki prokariotyczne od komórek eukariotycznych jest brak wewnątrzkomórkowych struktur oddzielonych od cytoplazmy błoną. Brak zatem chloroplastów, mitochondriów, aparatu Golgiego, lizosomów czy jądra komórkowego. Komórka taka otoczona jest błoną komórkową, która ma strukturę białkowo - lipidową. Z zewnątrz otoczona jest dodatkowo ścianą komórkową, którą buduje murena – polimer białkowo-lipidowy. Bakterie (one zbudowane są z komórek prokariotycznych) posiadające cienką ścianę komórkową wytwarzają na jej zewnętrznej stronie drugą błonę komórkową – błonę zewnętrzną. Zaś niektóre gatunki ponadto tzw. otoczki śluzowe spełniające funkcje ochronne. Rolę jądra komórkowego pełni kolista cząsteczka DNA, znajdująca się w centrum komórki, nie oddzielona od cytoplazmy żadną błoną - genofor. Obszar cytoplazmy zajęty przez genofor nosi nazwę nukleoidu. Nie należy zapominać, że nukleoid nie jest jedynym miejscem występowania materiału genetycznego w komórce prokariotycznej. W cytoplazmie występują jeszcze plazmidy – małe cząstki DNA zawierające np. informacje o odporności na antybiotyki (w przypadku bakterii). Mimo prostoty budowy, nie są to jedyne składniki takiej komórki. Dodatkowo wyróżniamy rybosomy biorące udział w syntezie białek (zostaną opisane dokładniej przy omówieniu komórek eukariotycznych) i ziarna materiału zapasowego (np. glikogen). Mimo braku aparatu Golgiego, który wchodzi w skład komórki eukariotycznej, błona komórkowa bakterii (a tym samym komórek prokariotycznych) ulega gdzie niegdzie pofałdowaniu i wpukleniu do wnętrza komórki. W zależności od rozmiarów możemy mówić o mezosomach – stanowiących najprawdopodobniej miejsce przyczepu dla genoforu oraz biorących udział w oddychaniu komórkowym małych, zwartych wpukleniach, oraz tylakoidach – wypełnionych barwnikiem, które są duże i rozległe.
Komórki eukariotyczne
Chyba najlepszym rozwiązaniem będzie jeśli omówię wszystkie struktury komórkowe charakteryzujące komórki roślinne i zwierzęce razem, a na końcu wykażę różnice pomiędzy nimi.
Komórka eukariotyczna oddzielona jest od środowiska zewnętrznego błoną komórkową. Komórki roślinne wytwarzają dodatkowo po jej zewnętrznej stronie ścianę komórkową (nie posiadają jej komórki zwierzęce). Wewnątrz komórkę eukariotyczną budują struktury o charakterze błoniastym (mitochondria, lizosomy, retikulum endoplazmatyczne, aparaty Golgiego, chloroplasty, jądro komórkowe), jak i niebłoniaste (rybosomy, cytozol).
Błona komórkowa
Znakomicie jej budowę opisuje model płynnej mozaiki. Ma ona kilka nanometrów grubości i oddziela komórkę od środowiska zewnętrznego, zapewniając przy tym dobry kontakt z otoczeniem. Składa się ona z lipidów (głównie fosfolipidów) i białek. Lipidy mają charakter polarny. Składają się z dwóch biegunów – hydrofilowej ‘’głowy” (rozpuszczalnej w wodzie) i hydrofobowego ‘’ogona” (rozpuszczalnego w tłuszczach). Występują tu również inne lipidy, jak np. cholesterol, którego brak w błonach komórek roślinnych. Fosfolipidy tworzą zrąb błony komórkowej poprzez odpowiednie ułożenie w dwóch warstwach. W zrąb wbudowane są białka – strukturalne (wzmacniają budowę błony), receptorowe (odbierają bodźce), transportowe (kanały jonowe, przenośniki). Białka mogą być zanurzone w jednej warstwie lipidów (białka powierzchniowe), lub też mogą przenikać całą dwuwarstwę lipidową (białka integralne). Wyróżniamy rejony hydrofilowe, zbudowane głównie z aminokwasów rozpuszczalnych w wodzie, oraz rejony hydrofobowe, zbudowane głównie z aminokwasów nie rozpuszczalnych w wodzie. Asymetria błony komórkowej spowodowana jest asymetrycznym rozmieszczeniem w niej składników lipidowych i białkowych. Z kolei płynność błony komórkowej spowodowana jest stałym przemieszczaniem się lipidów w obrębie jednej warstwy. Błona komórkowa jest ponadto selektywnie przepuszczalna. Oznacza to, że pewne cząsteczki łatwo przez nią dyfundują (np. tlen, mocznik, dwutlenek węgla), inne natomiast trudno (np. glukoza), natomiast substancje wiekocząsteczkowe nie dyfundują przez błonę wcale. Ich transportem zajmują się wspomniane wcześniej białka transportowe.
Ściana komórkowa
Ściana komórkowa chroni komórki roślin, niektórych protistów i grzybów przed uszkodzeniami mechanicznymi. Ściana komórek grzybów zbudowana jest z chityny będącej aminocukrem, natomiast ściana komórek roślinnych z celulozy czyli polisacharydu (dodatkowo występują pektyny lub hemiceluloza). Pierwotna ściana komórkowa, której głównym składnikiem jest woda, jest elastyczna. Ulega ona modyfikacjom, gdy komórka osiągnie określone rozmiary lub przestanie się dzielić. Wtedy powstają sztywne ściany wtórne o charakterze celulozowym. Mogą one podlegać jeszcze innym modyfikacjom: inkrustacji i adkrustacji. O inkrustacji mówimy wtedy, kiedy różne substancje odkładane są wewnątrz ściany komórkowej pomiędzy celulozowy szkielet. Substancjami tymi są np. lignina lub CaCO3, bądź też SiO2. Adkrustacja z kolei charakteryzuje się odkładaniem substancji wzmacniających na zewnątrz ściany komórkowej. Do substancji tych zaliczamy z kolei kalozę lub suberynę.
Retikulum endoplazmatyczne (siateczka śródplazmatyczna)
Retikulum endoplazmatyczne tworzy wewnątrz komórki skomplikowany, trójwymiarowy system kanalików i pęcherzyków zawieszony w cytozolu. Mają one między innymi na celu stworzenie oddzielonych od siebie przestrzeni, w których mogą zachodzić przeciwstawne procesy (np. rozpadu - syntezy). Ponadto kanaliki te tworzą szlaki do transportu różnych substancji wewnątrz komórki, oraz łączą różne organelle wewnątrz komórkowe (np. mitochondria, czy zewnętrzną błonę otoczki jądrowej z zewnętrzną błoną komórkową). Ponadto system ten zwiększa powierzchnię komórki. Siateczkę tą dzielimy na siateczkę śródplazmatyczną szorstką i gładką. Szorstka pokryta jest rybosomami i w jej obrębie zachodzi synteza białek, gładka z kolei pozbawiona jest rybosomów. Wzajemny stosunek obu rodzajów siateczki śródplazmatycznej zależy od tego jakie funkcje komórka pełni i w jakim stadium rozwoju się znajduje. Gdy komórka szybko rośnie lub charakteryzuje się funkcją wydzielniczą, siateczka szorstka stanowi większość. Przejścia od jednej formy do drugiej są płynne. Dodatkowo w kanałach retikulum przebiega transport i przebudowa białek zsyntetyzowanych na rybosomach.
Aparaty Golgiego
Aparaty Golgiego (diktiosomy) zbudowane są z gładkich błon plazmatycznych. Struktura ta zbudowana jest z niedużych, znacznie spłaszczonych pęcherzyków (zwanych cysternami), ułożonych na kształt stosu. Wokół tego aparatu znajdują się liczne, drobne pęcherzyki i kanaliki. Struktury Golgiego nie mają bezpośredniego połączenia z retikulum endoplazmatycznym i są zazwyczaj rozrzucone w całej cytoplazmie. Ich zadanie polega na modyfikowaniu, pakowaniu i przekazywaniu zagęszczonych substancji wewnątrz komórki i poza nią. Są to głównie białka i lipidy. Transport taki polega np. na wędrówce pęcherzyka transportującego, wewnątrz którego znajduje się transportowana substancja, do błony komórkowej, z którą się zlewa. W efekcie mamy do czynienia z sekrecją (wydzielaniem), która zachodzi na drodze egzocytozy. Struktury te występują licznie w komórkach wydzielniczych. U roślin z kolei diktiosomy produkują wielocukry na potrzeby rosnących ścian komórkowych.
Lizosomy
Lizosomy to składniki komórek zwierzęcych. Są one małymi, kulistymi pęcherzykami, o średnicy nie przekraczającej 1 µm. Zawierają białka enzymatyczne, które są w stanie rozłożyć różne substancje wchłonięte przez komórkę, lub zbędne produkty, np. zużyte białka. Enzymy zawarte w lizosomach z powodzeniem mogą stanowić zagrożenie dla substancji budujących komórkę (białka, lipidy, czy też kwasy nukleinowe). Jednak nie dochodzi do ich rozłożenia, gdyż enzymy te zamknięte są w pęcherzykach i nieaktywne. Związane są z błoną prawdopodobnie za pośrednictwem specjalnych białek. Ponadto działają w pH kwaśnym (pH=5), przy czym cytoplazma charakteryzuje się pH lekko zasadowym (ok. pH=7,2). Do rozpoznania niepotrzebnych już komórce białek, które należy rozłożyć, służą specjalne receptory na powierzchni lizosomów.
Wakuola (wodniczka)
Struktura ta występuję w komórkach większości protistów, grzybów i roślin. Jest oddzielona od cytoplazmy pojedynczą, gładką błoną plazmatyczną, która nazywana jest błoną wakuolarną. Jej wnętrze wypełnione jest przez płyn. W płynie mogą być zawarte np. substancje zapasowe, metabolity wtórne czy sole mineralne.
Substancje zapasowe:
• białka
• cukry (fruktoza, glukoza, sacharoza)
• wolne aminokwasy
• rozpuszczalne kwasy organiczne
Metabolity wtórne:
• glikozydy (np. antocyjany, flawony)
• alkaloidy (np. nikotyna, chinina, kofeina, strychnina, morfina)
• garbniki
Zadaniem wakuoli jest też utrzymanie uwodnienia komórki na odpowiednim poziomie. Zdarza się, że wakuole komórek roślinnych zawierają enzymy trawiące.
Wakuole występują w komórkach nielicznie. Czasem pojedyncza wakuola może zajmować nawet do 90% objętości komórki.
Cytozol
Jest to koloid wodny, tworzący środowisko wewnętrzne komórki. Zwyczajowo nazywa się go cytoplazmą. Koloid ten tworzą rozpuszczone bądź zawieszone w wodzie:
• białka
• lipidy
• kwasy tłuszczowe
• wolne aminokwasy
• sole mineralne (magnezu, wapnia, sodu)
W cytoplazmie zawieszony jest cytoszkielet, na który składają się mikrofilamenty (czyli białkowe włókienka) i mikrotubule (mikrorurki). Wyróżniamy filamenty aktynowe (zwane mikrofilamentami, długie i cieniutkie włókna zbudowane z wielu cząsteczek aktyny, ich zadanie przejawia się w ruchach pełzakowych komórek i zmianie kształtu komórek) i pośrednie (mają one większą średnicę od mikrofilamentów, ich zadaniem jest zapewnienie wytrzymałości mechanicznej). Mikrotubule to największe struktury wchodzące w skład cytoszkieletu. Zbudowane są z tubuliny, dzięki czemu mają zdolność zmieniania swojej długości. Sieć tych rurek stanowi szlaki transportowe w komórce oraz rusztowanie dla organelli. Mikrotubule tworzone są w centrosomach. W nich znajdują się również centriole, w których zapoczątkowane jest tworzenie się włókienek wrzeciona podziałowego. Mikrotubule ponadto tworzą rzęski i wici komórek eukariotycznych.
Rybosomy
Są to nanofabryczki, w których zachodzi synteza białek z aminokwasów (bez wyjątków, we wszystkich komórkach). Rybosomy komórek eukariotycznych, choć większe od rybosomów zawartych w komórkach prokariotycznych, mają niewielkie rozmiary, rzędu kilkudziesięciu nanometrów. Kompletny rybosom składa się z dwóch podjednostek: mniejszej i większej i nie jest oddzielony od cytoplazmy żadną błoną. Zlokalizowane są na siateczce śródplazmatycznej szorstkiej. Ich liczba w komórce może dochodzić do ok. kilkudziesięciu tysięcy. Zbudowane są z białek, oraz kilku rodzajów rybosomalnego kwasu rybonukleinowego (rRNA).
Mitochondria
Są one obecne w niemal wszystkich komórkach eukariotycznych. Zajmują się skomplikowanymi procesami przetwarzania energii. Kluczowym procesem biochemicznym są tlenowe etapy oddychania komórkowego. Substratami wykorzystywanymi przez mitochondria są glukoza i tlen, produktami zaś dwutlenek węgla i woda. Przemiany w nich zachodzące to przemiany typu katabolicznego. Mitochondria są owalne bądź cylindryczne, o długości kilku mikrometrów. Każde mitochondriom otaczają dwie błony białkowo – lipidowe. Zewnętrzna jest gładka, przepuszczalna dla jonów i pozbawiona wypukłości. W przeciwieństwie do zewnętrznej, błona zewnętrzna tworzy wypuklenia na kształt grzebieni i jest prawie nie przepuszczalna dla jonów. W środku mitochondriom znajduje się matrix mitochondrialna. Znajdują się w niej enzymy przyśpieszające reakcje utleniania, cząsteczki mitochondrialnego DNA oraz rybosomy i inne elementy potrzebne do syntezy białek. Jednak mitochondria nie są organellami autonomicznymi, a półautonomicznymi, gdyż większość ich białek zakodowana jest w jądrowym DNA.
Chloroplasty
Podobnie jak mitochondria, chloroplasty przeprowadzają skomplikowane procesy przemiany energii. Również posiadają cząsteczki DNA oraz rybosomy i inne elementy potrzebne do syntezy białek oraz są organellami półautonomicznymi. Chloroplasty zamieniają energię świetlną na energię chemiczną. Charakteryzują się kształtem dwuwypukłych dysków, których średnica wynosi kilka mikrometrów. Zewnętrzna błona chloroplastów, podobnie jak w przypadku mitochondriów jest gładka, pozbawiona wpukleń i przepuszczalna dla jonów. Wewnętrzna z kolei jest nieprzepuszczalna dla jonów, ale zamiast grzebieni tworzy system zbudowany ze spłaszczonych pęcherzykowatych woreczków – tylakoidów. Są one zanurzone w koloidalnej macierzy chloroplastu, nazywanej stromą. Mamy tu do czynienia z dwoma rodzajami tylakoidów: krótkimi, ułożonymi w stosy granami, oraz długimi, mniej licznymi, które łączą grana ze sobą tylakoidami stromy.
Jądro komórkowe
Cechą charakterystyczną komórek eukariotycznych, odróżniającą je od komórek prokariotycznych, jest jądro komórkowe. Stanowi ono niejako „mózg” komórki, w którym przechowywany jest jej materiał genetyczny i „podejmowane” są decyzje co do jej rozwoju. Jądro jest oddzielone od cytoplazmy otoczką jądrową zbudowaną z dwóch błon plazmatycznych. Wewnętrzna błona jest gładka, natomiast na powierzchni błony zewnętrznej znajdują się rybosomy i przechodzi ona bezpośrednio w siateczkę śródplazmatyczną szorstką. W otoczce można dostrzec małe otwory, będące porami jądrowymi, których zadaniem jest wymiana różnych substancji pomiędzy jądrem komórkowym a cytoplazmą. Wnętrze jądra wypełnia kariolimfa, tworząca płynne środowisko. Jest w nim zanurzona chromatyna. W soku jądrowym występują białka. Wśród nich sporą grupę stanowią enzymy uczestniczące w syntezie DNA. W jądrze, oprócz nici DNA nawiniętej na kompleksy zasadowych białek – histonów, znajdują się różne rodzaje RNA. W skład jądra, oprócz wymienionych wyżej struktur, wchodzi jąderko, które nie jest oddzielone od reszty żadną błoną. Zachodzą w nim procesy syntezy RNA i podjednostek rybosomalnych.
Różnice w budowie komórki zwierzęcej i roślinnej.
Różnice te polegają na braku ściany komórkowej i chloroplastów w przypadku komórek zwierzęcych.
Bibliografia
1. E. Holak, W. Lewiński, M. Łaszczyca, G. Skirmuntt, J. Walkiewicz
Biologia 2. Zakres rozszerzony. Podręcznik dla liceum ogólnokształcącego.
Wyd. OPERON, Gdynia 2005
2. Eldra P. Solomon, Linda R. Berg, Diana W. Martin, Claude A. Villee
Biologia
MULTICO Oficyna Wydawnicza, Warszawa 1998
3. Piotr Golinowski
Biologia od A do Z. Repetytorium. Matura.
Wyd. Kram, Warszawa 2006
P. S. W razie jakichkolwiek błędów, bądź też uwag, proszę o kontakt poprzez pw bądź e-mail.
Znamy dwa zasadnicze typy budowy komórkowej: Prokaryota i Eucaryota.
Prokaryota bez wyjątku są jednokomórkowcami. Mimo prymitywnej budowy spełniają podstawowe czynności życiowe.
Główne cechy prokariotów to:
- wszystkie są jednokomórkowcami (jak już wyżej napisałam:));
- DNA może znajdować się w kilku rejonach komórki (tzw. plazmidy);
- Nukleoidy nie są otoczone oddzielną błoną (nie tworzą więc jądra komórkowego);
Nukleoid- obszar cytoplazmy zawierający pozwijaną, kolistą nić DNA- czyli genofor.
- Zawierają rybosomy;
- Brak jednak: lizosomów, aparatu Golgiego, jądra i mitochondriów.
Procaryotae
Królestwo: bezjądrowe
Podkrólestwo: Archeany
Podkrólestwo: Eubakterie
Prokaryota (organizmy bezjądrowe), pojawiły się na Ziemi ok. 3,5 mld lat temu.
Wszystkie organizmy prokariotyczne- bakterie- zostały umieszczone w królestwie Prokaryotae.
I Archeny:
- brak mureiny w ścianie komórkowej;
- występują w ekstremalnych warunkach:
a) Halofile- występują w solankach
b) Metanogeny- beztlenowce, wytwarzają CH4 z dwutlenku węgla i wody. Występowanie- ścieki i bagna.
c) Termoacidofile- występują w środowiskach gorących i kwaśnych (np. kwaśne źródła).
II Eubakterie:
Zajęły różnorodne środowiska i organizmy
a) formy kuliste: ziarniaki, dwoinki, paciorkowce, gronkowce, pakietowce
b) formy wydłużone: pałeczki, maczugowce, laseczki
c) formy skręcone: przecinkowce, śrubowce, krętki
d) formy rozgałęzione: promieniowce, prątki
Bakterie (gr. bakterion = pałeczka)- są to jednokomórkowe lub kolonialne organizmy o wymiarach kilku mikrometrów, mogą przybierać różne formy.
BUDOWA:
Niektóre bakterie- zwane krętkami dochodzą do prawie 0,5 mm długości!
Każda komórka bakterii to grudka cytoplazmy, otoczona błoną komórkową (białkowo- lipidową). Ta błona nazywana jest też błoną cytoplazmatyczną wewnętrzną. Następnie występuje ściana komórkowa (nie mają jej mikoplazmy i archeny). Ściana nadaje kształt, zabezpiecza przed pęknięciem komórki spowodowanym ciśnieniem osmotycznym.
Ściana ta zawiera mureinę- peptydoglikogen. Ta makrocząsteczka występuje jedynie u prokariotów i od niej zależy wytrwałość komórki bakterii. Peptydoglikogen składa się z 2 rodzajów cukrów, z których jeden połączony jest krótkimi peptydowymi.
Budowa ściany komórkowej bakterii gramdodatnich i gramujemnych nieco się różni.
Bakterie gramdodatnie i gramujemne- sklasyfikowane tak przez Hans Grama za pomocą barwienia- gramdodatnie barwią się na niebiesko, gramujemne na czerwono.
Bakterie gramujemne składają się z 2 warstw: cienkiej warstwy peptydoglikanu (mureiny) i grubszej warstwy błony zewnętrznej. Bakterie gramdodatnie mają natomiast grubą warstwę mureiny- dlatego penicylina (antybiotyk, który zakłóca proces syntezy peptydoglikanu), działa najskuteczniej na bakterie gramdodatnie.
Zabarwienie na czerwono i niebiesko jest wynikiem właśnie odmiennej budowy ściany komórkowej.
Niektóre bakterie dodatkowo posiadają błonę zewnętrzną, a także otoczkę lub warstwę śluzu (pełni ona funkcję ochronne.
Centrum komórki wypełnia w.w. nukleoid. W nim zapisana jest informacja genetyczna komórki.
Dodatkowo w cytoplaźmie występują często, mniejsze, koliste nici DNA, zwane plazmidami.
Ich replikacja niezależna jest od chromosomu.
Bakteryjne plazmidy często zawierają geny kodujące odporoność na antybiotyki.
Dokładniejsza budowa plazmidu:
Kulista, zamknięta, podwójna helisa DNA jest skręcona w helisę II rzędu, która tworzy ok. 40 pętli. Pętle te są stabilizowane przez RNA i białka, mieszczące się w środku struktury.
Geny te nie są obligatoryjne do życia komórki. Typy genów w plazmidzie:
I Pierwsze są niezbędne do funkcjonowania jako niezależny replikon występujący we wszystkich plazmidach. Są to geny niezbędne do replikacji i utrzymania plazmidu w komórce, nazywane są genami rep.
Plazmidy zawierające tylko pierwszy typ genów nie będą wyróżniały komórki bakteryjnej- które nazwano kryptycznymi.
II Drugim typem są geny, stanowiące dodatkowe wyposażenie w plazmidzie. One odpowiadają za różnorodność fenotypów:
- przetwarzanie substancji organicznych
- odporność na wysoką temperaturę
- odporność na antybiotyki
- odporność na jony metali ciężkich
- produkcję bakteriocyn (substancje o charakterze białkowym wytwarzane przez bakterie, zdolne do zahamowania wzrostu organizmów pokrewnych, lub nawet do ich zabicia)
- odporność na nietypowe pH
- odporność na promieniowanie UV.
Bakterie posiadają też mezosomy. Są to wewnątrzkomórkowe przedłużenia błony komórkowej. Prawdopodobnie biorą udział w podziale komórki, oddychaniu komórki i są miejscem przyczepienia genoforu.
W cytoplaźmie bakteryjnej znajdują się też rybosomy (struktury biorące udział w syntezie białek) i ziarna materiału zapasowego. Jest nim zazwyczaj: glikogen, wolutyna, bądź skrobia sinicowa (u sinic).
Duże, blaszkowate twory w cytoplaźmie bakteryjnej to tylakoidy. Są one wypełnione barwnikami.
Powłoki komórek bakteryjnych mogą być zaopatrzone w rzęski i fimbrie (inaczej pile).
Rzęski- zbudowane są z pojedynczego włókna. U podstawy rzęski występuje złożona struktura wytwarzająca ruch obrotowy, powodujący pchanie komórki. Dyfuzja protonów do komórki (po uprzednim ich wypompowaniu na zewnątrz przy użyciu energii z ATP) napędza białkowy rotor, który wprawia rzęskę w ruch. Rotor składa się z kilku pierścieni, które kotwiczą rzęskę w ścianie komórkowej i błonie.
Fimbrie (pile)- są to organelle ułatwiające bakteriom przyleganie do niektórych powierzchni. Uczestniczą też w koniugacji (o tym później:)). Są to delikatne, białkowe rurki sterczące z cytoplazmy.
ODŻYWIANIE
Odżywianie u bakterii można podzielić na: cudzożywne (heterotrofy) i samożywne (autotrofy).
Heterotrofy z kolei dzielimy na:
1) Saprobionty- żerujące na tkankach martwych:
a) saprofity- rozkładające obumarłe szczątki roślin
b) saprofagi- rozkładające obumarłe szczątki zwierząt
2) Pasożyty- żerujące na żywych tkankach
Heterotrofy mogą odżywiać się też na zasadzie symbiozy. Wyróżniamy tu:
-komensale- szkodzą gospodarzowi
- związki mutualistyczne- korzyści obustronne.
Autotrofy dzielimy na bakterie, które przeprowadzają chemsyntezę i na bakterie, które przeprowadzają fotosyntezę.
Chemosynteza to utlenianie różnych związków nieorganicznych- siarkowodoru, amoniaku, związków żelaza cząsteczkowego, wodoru etc.
Należą tu bakterie: nitryfikacyjne, siarkowe, żelaziste, wodorowe.
I Bakterie nitryfikacyjne
Nitrosomans:
+
-->
+
+661KJ
(nitryfikacja częściowa)
Nitrobacter:
+
-->
+176KJ
(nitryfikacja częściowa)
II Bakterie siarkowe:
Beggiatoa mirabilis:
+
-->
+
+ 255KJ
Thiotrix:
+
-->
+
+1188 KJ
III Bakterie żelazowe:
Ferrobacillus ferrooxidans:
+ ½
+
-->
+
+ 167KJ
IV Bakterie wodorowe:
Hydrogenomonas facilis:
+
-->
+ 573KJ
Fotosynteza to wykorzystanie dwutlenku węgla. Należą tu bakterie: sinice, zielone, purpurowe.
+
-->
6+
+ energia
Proces ten jest możliwy dzięki obecności światła i barwnika.
Barwnikiem może być bakteriochlorofil (u bakterii purpurowych) lub chlorofil a (zwiększa on wydajność fotosyntezy).
ODDYCHANIE
Bakterie dzielimy na: aeroby (oddychają tlenowo) i anaeroby (oddychają beztlenowo).
Aeroby:
Chemizm oddychania tlenowego jest taki sam jak u roślin i prawie wszystkich zwierząt. Część wytworzonej lub pobranej materii (patrz.ŕ odżywianie) organicznej jest rozkładana enzymatycznie, potem utleniana (tlenem atmosferycznym). To prowadzi do powstania prostych związków nieorganicznych (dwutlenek węgla i woda), a uzyskiwana przy tym energia zużywana jest na potrzeby życiowe.
+
-->
+
+energia
Aeroby uzyskują w ten sposób dużo więcej energii niż anaeroby.
Wyróżniamy tlenowce bezwzględne i względne (czyli takie, które mogą oddychać również beztlenowo).
Anaeroby:
Rozróżnić tu można 2 procesy;
1) Gnicie- rozkład białka bez dostępu tlenu (charakterystyczny zapach siarkowodoru)
2) Fermantacja- tutaj, tak jak u aerobów następuje też enzymatyczny rozkład związków organicznych, lecz bez dostępu tlenu.
Zachodzi to w cytoplaźmie. Powstają związki organiczne (o prostszej budowie) i wydziela się dwutlenek węgla.
np.:
-->
+
+ energia
(fermentacja alkoholowa)
Inny rodzaj fermantacji to fermentacja ocotwa czy masłowa.
Tutaj jednak związki organiczne nie ulegają całkowitemu rozłożeniu i część energii pozostaje związana w produktach. Dlatego proces ten jest mniej wydajny i anaeroby przetwarzają duże ilości materii organicznej do uzyskania odpowiedniej ilości energii.
Wyróżniamy beztlenowce względne i bezwzględne.
ROZMNAŻANIE:
Bakterie rozmnażają się bezpłciowo lub wymieniają materiał genetyczny.
Rozmnażanie bezpłciowe: następuje poprzez pączkowanie, fragmentację (lub podział kolonii) lub poprzez amitozę (podział komórki, nawet co 20 minut!).
Wymiana materiału genetycznego- następuje poprzez: transformację, transdukcję bądź przez koniugację.
Transformacja: fragmenty uwolnione z uszkodzonej komórki pobierane są przez inne bakterie.
Transdukcja: Geny są przenoszone z jednej bakterii na drugą wewnątrz bakteriofaga (infekcja lizogenna).
Koniugacja: wymiana materiału genetycznego 2 komórek o różnych typach płciowych: F+ i F-(F+ posiada czynnik płciowy, F- nie posiada czynnika płciowego). Łączą się za pomocą w.w. fimbrii i materiał genetyczny zostaje przekazany z jednej komórki do drugiej.
Pozwala to na zwiększenie różnorodności genetycznej bakterii.
Laseczki i niektóre maczugowce potrafią tworzyć struktury przetrwalnikowe (endospory)- nie służą one do rozmnażania!
To tzw. kapsuły ratunkowe, są bowiem odporne na wysoką temperaturę, wiele czynników chemicznych, na wysychanie, promieniowanie UV, niekorzystne pH etc.
W stanie życia utajonego mogą przeczekać wiele lat, a kiedy warunki się poprawią- odtworzyć całą komórkę, która spełniać będzie wszystkie funkcje życiowe.
Endospory powstają wewnątrz komórki poprzez obudowanie genoforu (wraz z pewną ilością cytoplazmy, błoną i rybosomami)
Wiązanie azotu z powietrza:
Niektóre bakterie potrafią przyswajać azot z atmosfery.
Są to bakterie azotowe- żyją samodzielnie lub w symbiozie z pewnymi roślinami. I tak:
Z tlenowców azot wiążą Azotobacter, z bztlenowców- Clostridium.
Również sinice (Nostoc, Gleocapia- wiązanie zachodzi w heterocystach- komórkach odpowiadających za wiązanie azotu)
Bakterie korzeniowe- Rhizobium czyli symbionty roślin. Przenikają one do wnętrza korzeni, np. łubinu, wyki, koniczyny, lucerny, fasoli, grochu i osiedlają się w tkankach.
Pod wpływem wydzielin bakteryjnych w tkance korzeni powstają brodawkowe zgrubienia.
Bakterie dostarczają roślinom azot, a rośliny dostarczają bakteriom substancje odżywcze.
Biologiczne wiązanie azotu to proces bardzo kosztowny energetycznie. Do wytworzenia 2 cząsteczek amoniaku konieczna jest hydroliza 16 cząsteczek ATP. Proces ten jest przeprowadzany przez kompleks nitrogenazy. Enzym ten wykazuje wrażliwość na działanie tlenu. Leghemoglobina (inaczej- hemoglobina roślinna, gdyż jest to białko zawierające żelazo hemowe) syntezowana w brodawkach korzeniowych roślin motylkowych chroni nitrogenazę przed inaktywacją przez tlen. Leghemoglobina nadaje brodawkom efektywnie wiążącym azot, kolor różowy. Asymilacja nieorganicznego azotu w postaci amoniaku do związków organicznych przebiega podobnie u wszystkich organizmów.
Korzyści wiązania azotu w przyrodzie:
- krążenie azotu w przyrodzie
- Azot jest nieodłącznym składnikiem białek- związki azotowe dostarczane przez bakterie są gromadzone w różnych częściach roślin, m.in. w nasionach. Właśnie dużej zawartości białka zawdzięczają swoją odżywczą wartość nasiona grochu czy fasoli a liczne rośliny motylkowe są cenną paszą.
- Dostarcza polnym uprawom ok. 5- 10 kg azotu/ hektar rocznie.
Znaczenie bakterii:
1) Ekosytem: tu tworzą poziom troficzny (destruentów)
Same są jednocześnie pożywieniem dla licznych protistów.
2) Biorą udział w krążeniu materii i w obiegu pierwiastków;
3) Symbioza: żyją w żwaczu przeżuwaczy, jelicie termitów (Pillotina), brodawkach korzeniowych (Rhizobium), w końcowej części przewodu pokarmowego człowieka (E.coli);
4) Tworzenie: złóż ropy naftowej, siarki, rud żelaza, saletry amonowej;
5) Produkcja: alkoholi, kwasów organicznych, antybiotyków, hormonów, witamin i aminokwasów;
6) Kiszenie: kapusty, ogórków, oliwek; powodują zsiadanie się mleka (wykorzystywane w produkcji jogurtów i serów)
7) Biogaz: powstaje podczas beztlenowej fermentacji obornika, jest stosowany do ogrzewania pomieszczeń i napędzania pojazdów;
8 ) Oczyszczanie ścieków: proces tlenowego lub beztlenowego utleniania ścieków przez mikroorganizmy;
9) Insulina: bakterie transgeniczne potrafią produkować ludzką insulinę
Przykłady pospolitych eubakterii:
Bakterie gramujemne;
1) bakterie wiążące azot- tlenowce, mają zdolność przekształcania azotu atmosferycznego w formę nieorganiczną dostępną dla roślin;
2) Chemoautotrofy- utleniają związki nieorganiczne;
3) Enterobakterie- obejmują grupę swobodnie żyjące saproby, patogeny roślinne, symbionty itd.(np. salmonella);
4) Krętki- mają giętkie ściany komórkowe, poruszają się za pomocą włókien osiowych, np. Treponema pallidum;
5) Sinice- występują w basenach, stawach, jeziorach, wilgotnej glebie, gorących źródłach. Zawierają chlorofil a, fikocyjanina i fikoerytryna. Producenci- dostarczają tlen i substancje organiczne, niektóre wiążą azot, razem z grzybami tworzą porosty;
6) Riketsje- bezwzględne pasożyty, niektóre powodują choroby przenoszone przez stawonogi;
7) Chlamydie- bezwzględne pasożyty, pasożytują na energii;
8 ) Bakterie śluzowe- jednokomórkowe pałeczki, poruszają się ruchem śluzowym, tworzą wielokomórkowe ciała owocowe. Większość to saproby, rozkładające substancje organicznew glebie, gnijącym drewnie itd.;
Bakterie gramdodatnie (nie fotosyntetyzują):
1) Bakterie mlekowe- wytwarzają kwas mlekowy (fermantacja cukru). Należą do normalnych mieszkańców jamy ustnej i pochwy u ludzi;
2) Paciorkowce- występują w jamie ustnej i przewodzie pokarmowym, przeprowadzają fermantację. Niektóre powodują zapalenie gardła czy szkarlatynę;
3) Gronkowce- bakterie tlenowe, zwykle występują w jamie nosowej i na skórze. Oportunistyczne, np. Staphyloccocus aureus- gronkowiec złocisty;
4) Klostridia- beztlenowe, przeprowadzają fermentację. Mogą powodować tężec, zgorzel gazową, botulizm. Produkują groźne toksyny, np. Clostridium botulinum;
5) Promieniowce- przypominają grzyby. Większość z nich to saproby rozkładające materię organiczną. Wiele wytwarza aktinospory (przypominające spory pleśni). Produkują antybiotyk.
Wirusy: bezkomórkowe formy materii ożywionej, czynniki zakaźne, twory organiczne, składające się z kwasu nukleinowego i białka. Wirusy wyjątkowo mogą zawierać też cząsteczki tłuszczów. Wielkość wirusów waha się od kilkudziesięciu do kilkuset nanometrów. Niektóre mikoplazmy są mniejsze.
Wirusy (łac. virus = jad) nie dają się hodować na zwykłych pożywkach bakteryjnych lecz w środowiskach zawierających nie naruszone, żywe komórki.
Klasyfikacja jest sztuczna. Wirusy dzielimy ze względu na:
a) rodzaj kwasu nukleinowego:
- RNA- wirusy:
· Pikornawirusy- np. Coxsackie- powoduje zapalenie mózgu
· Togawirusy- posiadają otoczki, są średniej wielkości, wiele jest przenoszonych przez stawonogi
· Myksowirusy- powodują np. grypę
· Paramyksowirusy- przypominają myksowirusy lecz są większe
· Reowirusy- zawierają dwuniciowy RNA
· Retrowirusy- ich RNA zawiera odwrotną transkryptazę
- DNA- wirusy:
· Pokswirusy- duże o skomplikowanej budowie;
· Herpeswirusy- z otoczką, powodują często infekcje utajone; np. Herpes simpex
· Adenowirusy- o średniej wielkości
· Papovawirusy- małe wirusy, powodują pewne choroby zwyrodnieniowe mózgu u ludzi
· Parwowirusy- niektóre zawierają jednoniciowy DNA
b) atakowany organizm:
- wirusy roślinne
- wirusy zwierzęce
- bakteriofagi (=fagi)- atakujące bakterie
d) rodzaj atakowanej tkanki:
- wirusy dermatropowe
- wirusy pneumotropowe
- wirusy enterotropowe
e) kształt/ wielkość kapsydu
Klasyfikacja może być też oparta na podstawie rodzajów schorzeń, sposobu ich przekazywania etc.
Pochodzenie wirusów jest nieznane. Powstały jednak liczne hipotezy na ten temat:
I Wirusy są formą przejściową między materią ożywioną, a nieożywioną. Są one potomkami pierwszej w rozwoju ewolucyjnym bezkomórkowej formy życia. Przeciwko tej hipotezie przemawia pasożytniczy „tryb życia” wirusów, brak dowodów na istnienie wirusów saprofitycznych.
II Wirusy powstały na drodze ewolucji wstecznej w wyniku przystosowania się do coraz bardziej skrajnego pasożytnictwa. Proces ten doprowadził do stopniowej utraty enzymów własnych przy równoczesnym przystosowaniu się do korzystania z całego systemu enzymatycznego gospodarza. Jako dowód na poparcie tej hipotezy podaje się istenienie form przejściowych od saprofitycznych do pasożytniczych.
III Wirusy mogą być patologicznymi fragmentami komórek makroorganizmu. Jest to hipoteza o endogennym pochodzeniu wirusów. Uważa się, że powstały one ze struktur wewnątrzkomórkowych organizmów eukariotycznych.
Wirusy wykazują kilka cech charakterystycznych dla żywych organizmów- np. reprodukcja, ale tylko wewnątrz komórki gospodarza!
Nie przeprowadzają procesów metabolicznych, nie potrafią się samodzielnie poruszać. Są przystosowane do pasożytniczego trybu życia.
Oprócz wirusów odkryto także inne chorobotwórcze twory organiczne- wiroidy i priony.
Wiroidy- to zakaźne cząsteczki zbudowane tylko z kolistego RNA, które nie zawierają żadnych genów. Nie są też związane z żadnymi białkami i nie posiadają ochronnego płaszcza. RNA wiroidu ulega replikacji przy udziale enzymów gospodarza. Powodują choroby roślin.
Priony- podobne do białek cząsteczki zakaźne, prawdopodobnie składają się wyłącznie z glikoproteiny. Brak jakichkolwiek składników kwasów nukleinowych. Powodują scrapie- chorobę owiec.
BUDOWA:
Wirusy zbudowane są z kapsydu (gr. capsa = „puszka”)- jest to płaszcz białkowy.
Kapsyd może przybierać rożne formy.
Niektóre dodatkowo otoczone są błoniastą osłoną zawierającą lipidy, białka, cukry i ślady metali.
Wewnątrz kapsydu znajduje się genom- czyli materiał genetyczny. Stanowi on DNA albo RNA- nigdy oba naraz!
Brak jest rybosomów.
Taką pojedynczą, kompletną jednostkę wirusa- składającą się z materiału genetycznego i kapsydu nazywamy wirionem.
NAMNAŻANIE WIRUSÓW (wirusy się nie rozmnażają!):
Wirusy namnażają się tylko w żywych komórkach. Wnikają do nich i „atakują” materiał genetyczny. Wirusy dzielą się pod tym względem na zjadliwe (czyli lityczne) i łagodne (czyli lizogenne). Wirusy lityczne niszczą komórkę gospodarza podczas namnażania, lizogenne zaś nie zawsze i to one mogą włączyć swoje DNA do DNA gospodarza.
1) Przebieg infekcji litycznej:
Etap I: ADSORPCJA- Wirusy (fagi) przyłączają się (adsorbują) do swoistych receptorów na powierzchni komórki zakażonej (np. komórki bakterii).
! Każdy szczep w obrębie gatunku posiada swoiste, inne miejsce receptorowe, fag adsorbuje więc do danego i tylko tego szczepu (lub gatunku).
Etap II: WNIKANIE- Po przyłączeniu fag „wstrzykuje” swój DNA do komórki gospodarza (np. bakterii), kapsyd zaś pozostaje na zewnątrz.
Etap III: REPLIKACJA- DNA gospodarza zostaje zdegradowany, a wirusowy (fagowy) ulega replikacji (syntezie).
Syntetyzowane są również poszczególne składniki faga, gdyż geny faga posiadają pełną informację genetyczną, niezbędną do utworzenia nowych cząstek wirusowych.
Etap IV: SKŁADANIE- Poszczególne „części” faga (wirusa) składają się w dojrzałe cząstki.
Etap V: UWALNIANIE- Ściana komórkowa gospodarza ulega lizie (rozpada się pod wpływem enzymów faga) i w ten sposób uwalnia wiele cząstek fagowych- te z kolei mogą już infekować nowe komórki.
2) Przebieg infekcji lizogennej:
Etap I: ADSORPCJA- Tak jak w infekcji litycznej- wirus adsorbuje do receptorów na komórce gospodarza.
Etap II: WNIKANIE- Fagowy (wirusowy) DNA penetruje do komórek gospodarza (np. bakterii).
Etap III: INTEGRACJA- Wirusowy kwas nukleinowy integruje (wbudowuje się) z DNA gospodarza.
Etap IV: REPLIKACJA- Taki wirusowy DNA zintegrowany z bakteryjnym chromosomem nazywamy profagiem.
Tutaj replikacji więc ulega nie tylko samo DNA wirusa (jak w przypadku infekcji litycznej), ale właśnie profag. Taka komórka gospodarza nie ulega lizie, tylko istnieje dalej, z innym materiałem genetycznym, może przejawiać nowe cechy. Jest to nazwane konwersją lizogenną. To właśnie powoduje tak dużą zmienność form wirusa i utrudnia leczenie chorób wirusowych.
Tak jak w infekcji litycznej komórki takie mogą infekować dalej, kolejne komórki gospodarza (np. bakterii). Kiedy taki fag zainfekuje więc kolejną komórkę bakterii, wprowadzi bakteryjny DNA do kolejnego bakteryjnego genomu- nazywamy to transdukcją.
Prowirus (profag) to stadium utajone. Jednak pod wpływem różnych czynników (np. promieniowanie) może przejść znów w formę „zjadliwą” i doprowadzić do rozpadu (lizy) komórki gospodarza. Czasem jeszcze taka komórka wcale nie ginie a przekształca się i w ten sposób może nawet nabrać cech komórki nowotworowej.