Komorka – budowa i funkcje – matura biologia 2026 – lekcja – Kurs maturalny z biologii Biomedica

Wprowadzenie do budowy komórek

Powitanie i cel spotkania

• Dzień dobry, witam serdecznie na spotkaniu. Proszę o informację, czy mnie słychać oraz czy widać prezentację. (0s)

• Tematem dzisiejszego spotkania będą komórki, ich budowa oraz funkcje. Omówimy również to, czego nie skończyliśmy ostatnio. (41s)

Typy komórek

• Komórki dzielimy na dwa główne typy: somatyczne (budujące ciało organizmu) oraz generatywne (komórki płciowe). (65s)

• Komórki somatyczne biorą udział w tworzeniu tkanek i narządów, podczas gdy komórki płciowe uczestniczą w rozmnażaniu płciowym. (97s)

Rozmnażanie i wielkość komórek

Różnice między rodzajami rozmnażania

• Komórki płciowe biorą udział w rozmnażaniu płciowym, a somatyczne mogą jedynie uczestniczyć w rozmnażaniu bezpłciowym lub nie brać udziału w nim wcale.

Dlaczego komórki są małe?

• Małe rozmiary komórek zapewniają korzystny stosunek powierzchni do objętości, co umożliwia efektywną wymianę substancji z otoczeniem oraz transport wewnątrzkomórkowy.

• Duże komórki miałyby niekorzystny stosunek powierzchni do objętości, co utrudniałoby te procesy.

Stosunek powierzchni do objętości

Znaczenie dla wydajności

• Korzystny stosunek powierzchni do objętości jest kluczowy dla wydajnej wymiany substancji i transportu wewnętrznego; należy go zawsze wyjaśnić przy odpowiedziach na pytania egzaminacyjne.

• Wraz ze wzrostem rozmiarów komórki maleje jej stosunek powierzchni do objętości, co utrudnia transport substancji zarówno z otoczenia jak i wewnątrz samej komórki.

Przedziały komórek

Różnice między prokariotycznymi a eukariotycznymi

• Komórki prokariotyczne (np. bakteryjne) nie mają przedziałów wewnętrznych ani jądra komórkowego; składają się z jednego przedziału z błoną ścienną.

• Komórki eukariotyczne posiadają wiele przedziałów (np. jądro, chloroplasty), co pozwala na przestrzenne rozgraniczenie procesów wymagających różnych warunków środowiskowych.

Specjalizacja i utrata jądra

• Istnieją eukariotyczne komórki bezjądrowe, które utraciły jądro wskutek specjalizacji; przykładem są erytrocyty ssaków (krwinki czerwone).

Komórki bezjądrzaste i ich struktura

Wprowadzenie do komórek bezjądrzastych

• Komórki bezjądrzaste, takie jak dojrzałe erytrocyty, zostały omówione przez Oliwię i Dominikę. Erytrocyty są przykładem komórek, które nie posiadają jądra.

Błona komórkowa

• Błona komórkowa pełni funkcję granicy, która oddziela wnętrze komórki od otoczenia oraz umożliwia wymianę substancji.

Cytoplazma i cytozol

• Cytoplazma to cała zawartość komórki poza jądrem oraz strukturami plazmatycznymi, takimi jak ściana komórkowa czy wakuole. Cytozol to koloidalny płyn wypełniający przestrzeń między organellami.

Struktury wewnątrzkomórkowe

• Aparat Golgiego składa się z wielu spłaszczonych cystern i odpowiada za modyfikację, sortowanie oraz transport białek i lipidów.

Funkcje siateczki śródplazmatycznej

Siateczka śródplazmatyczna

• Siateczka śródplazmatyczna dzieli się na szorstką (biosynteza białek) i gładką (biosynteza tłuszczów). Aparat Golgiego modyfikuje te substancje przed ich transportem.

Lizosomy i ich rola

Enzymy trawienne w lizosomach

• Lizosomy zawierają enzymy trawienne odpowiedzialne za rozkład cząstek pokarmowych dostających się do wnętrza komórek poprzez procesy fagocytozy i pinocytozy.

Trawienie wewnątrzkomórkowe

• Trawienie wewnątrzkomórkowe zachodzi dzięki enzymom lizosomalnym, które rozkładają makrocząsteczki na mniejsze elementy wykorzystywane przez komórkę jako budulec lub źródło energii.

Wakuole a wodniczki

Różnice między wakuolami a wodniczkami

• Terminologia dotycząca wakuol i wodniczek jest często używana zamiennie; jednakże wakuole są typowe dla roślin, podczas gdy wodniczki dla zwierząt.

Zawartość wakuol

• Wakuole zawierają sok komórkowy składający się z wody, soli mineralnych oraz barwników takich jak antocyjany. Mogą również przechowywać alkaloidy i glikozydy nadające roślinom gorzki smak.

Funkcja turgoru

• Wakuole odpowiadają za ciśnienie turgorowe w komórkach roślinnych; im więcej wody znajduje się wewnątrz nich, tym większe ciśnienie wywierane jest na ścianę komórkową.

Zawartość komórkowa i jej funkcje

Sok komórkowy i jego skład

• Sok komórkowy zawiera wodę, sole mineralne, barwniki, alkaloidy, garbniki oraz glikozydy. Może również zawierać enzymy hydrolityczne, które uczestniczą w trawieniu uszkodzonych struktur komórkowych.

• Woda w soku komórkowym wpływa na turgor komórek roślinnych.

Wodniczki w komórkach zwierzęcych

• W komórkach zwierzęcych występują głównie wodniczki pokarmowe oraz wodniczki tętniące u protistów.

• Peroksysomy to struktury otoczone pojedynczą błoną, które zawierają katalazę – enzym rozkładający toksyczny nadtlenek wodoru.

Działanie katalazy

• Nadtlenek wodoru (H₂O₂) może powodować uszkodzenia DNA i mutacje. Katalaza przekształca H₂O₂ do wody i tlenu, co neutralizuje jego szkodliwy wpływ na komórki.

Funkcje peroksysomów

• Peroksysomy mają zdolność przekształcania lipidów w cukry podczas kiełkowania nasion.

Siateczka śródplazmatyczna: Gładka vs Szorstka

Siateczka śródplazmatyczna gładka

• Siateczka gładka nie posiada rybosomów i bierze udział w syntezie lipidów. Jest szczególnie rozwinięta w gruczołach produkujących substancje tłuszczowe.

• Przykłady takich gruczołów to kora nadnerczy oraz jajniki i jądra, które produkują hormony steroidowe.

Rola siateczki gładkiej

• Uczestniczy także w neutralizacji toksyn oraz magazynowaniu jonów wapnia w włóknach mięśniowych.

Siateczka śródplazmatyczna szorstka

• Siateczka szorstka zawiera rybosomy odpowiedzialne za syntezę białek. Rybosomy składają się z białek i rRNA (rrna).

Rybosomy: Typy i ich znaczenie

Rodzaje rybosomów

• Rybosomy prokariotyczne są mniejsze (70S), natomiast eukariotyczne mają dwa typy: 70S (w mitochondriach i plastydach) oraz 80S (w cytoplazmie).

Porównanie rybosomów

• Ważne jest umiejętne porównanie tych rybosomów na maturze; należy wskazać różnice między nimi pod względem wielkości oraz lokalizacji ich występowania.

Rola rybosomów i mitochondriów w komórkach

Rybosomy i ich funkcje

• Rybosomy różnią się wielkością oraz lokalizacją, co jest istotne dla ich funkcji w syntezie białek.

• Siateczka śródplazmatyczna szorstka bierze udział w syntezie białek oraz ich wstępnej modyfikacji, szczególnie tych przeznaczonych na eksport.

• Po syntezie, łańcuch polipeptydowy przedostaje się do wnętrza siateczki, gdzie zachodzą ostatnie etapy modyfikacji białek.

Aparat Golgiego i transport białek

• Białka są pakowane w pęcherzyki wydzielnicze i transportowane albo na zewnątrz komórki, albo do odpowiednich miejsc wewnątrz komórki.

Mitochondria: struktura i funkcja

• Mitochondria to organelle otoczone dwiema błonami; błona wewnętrzna jest silnie pofałdowana, tworząc grzebienie mitochondrialne.

• Mitochondria występują w komórkach eukariotycznych i zawierają mitochondrialne DNA oraz rybosomy typu 70S.

Uwalnianie energii przez mitochondria

• W mitochondriach energia jest uwalniana, a nie produkowana. To kluczowe rozróżnienie dla zrozumienia ich roli.

• Poprawne stwierdzenia dotyczące mitochondriów obejmują: "w mitochondriach produkowane są cząsteczki ATP" oraz "uwalniana jest energia".

Półautonomiczność mitochondriów

• Mitochondria mają zdolność do syntezy własnych białek dzięki częściowemu kodowaniu w mitochondrialnym DNA oraz DNA jądrowym.

• Teoria endosymbiozy wyjaśnia pochodzenie mitochondriów jako organelli półautonomicznych.

Jądro komórkowe: struktura i funkcje

• Jądro komórkowe otoczone jest otoczką jądrową z porami jądrowymi; jego wnętrze zawiera chromatynę (DNA nawinięte na białka).

• Jądro pełni kluczową rolę w przechowywaniu informacji genetycznej oraz jej ochronie przed uszkodzeniami.

Cytoszkielet: typy struktur

• Cytoszkielet składa się z mikrotubuli, mikrofilamentów oraz filamentów pośrednich; mikrotubule budują wrzeciona podziałowe podczas mitozy i mejozy.

Mikrotubule i ich funkcje w komórkach

Rola mikrotubuli

• Mikrotubule budują wrzeciona podziałowe (kariokinetyczne) oraz rzęski, a także umożliwiają transport wewnątrzkomórkowy, tworząc szlaki transportu.

• Mikrotubule organizują przestrzennie struktury komórkowe, co jest kluczowe dla prawidłowego funkcjonowania komórek.

Mikrofilamenty i ich znaczenie

• Mikrofilamenty zbudowane z aktyny odpowiadają za ruch cytoplazmy oraz tworzenie wypustek cytoplazmatycznych, co jest istotne w procesie fagocytozy.

• Wzmacniają mikrokosmki, zwiększając powierzchnię wchłaniania substancji przez komórki.

Filamenty pośrednie

• Filamenty pośrednie zwiększają wytrzymałość mechaniczną tkanek na rozrywanie i rozciąganie, chroniąc komórki przed urazami mechanicznymi.

Ściana komórkowa roślin

Składniki ściany komórkowej

• Podstawowym składnikiem ściany komórkowej roślin jest celuloza; grzyby mają chitynę, a bakterie mureinę.

Funkcje ściany komórkowej

• Ściana zapobiega wnikaniu patogenów do wnętrza komórek oraz pękaniu przy nadmiarze wody.

• Komórki roślinne są połączone dzięki plazmodesmom; wyróżniamy ścianę pierwotną (elastyczną) i wtórną (sztywniejszą).

Plastydy i ich funkcje

Chloroplasty

• Chloroplasty uczestniczą w fotosyntezie; zawierają dwie błony oraz rybosomy typu 70S podobne do prokariotycznych.

Teoria endosymbiozy

• Teoria ta sugeruje, że mitochondria i plastydy powstały z wolnożyjących bakterii. Mitochondria pochodziły od bakterii tlenowych, a chloroplasty od bakterii przypominających dzisiejsze silice.

Rozmnażanie grzybów i podstawowe informacje o komórkach

Rozmnażanie grzybów

• Grzyby rozmnażają się zarówno płciowo, jak i bezpłciowo. Kluczowe jest zrozumienie tych dwóch procesów oraz ich znaczenia w cyklu życia grzybów.

• W podręczniku znajdują się przykłady cykli rozwojowych grzybów sprzężniowców, które są istotne do nauki, mimo że uproszczone wymagania mogą je pomijać.

• Bezpłciowe rozmnażanie zachodzi poprzez rozsiewanie zarodników, fragmentację plechy oraz pączkowanie. Płciowe natomiast obejmuje gametogamię, gametangiogamię i somatogamię.

Połączenia międzykomórkowe

• W komórkach roślinnych występują plazmodesmy jako połączenia międzykomórkowe, podczas gdy w komórkach zwierzęcych wyróżniamy desmosomy i złącza szczelinowe.

• Ważne jest zrozumienie różnic między typami komórek: komórki zwierzęce nie mają ściany komórkowej ani chloroplastów, co odróżnia je od roślinnych i grzybowych.

Komórka bakteryjna

• Bakterie nie mają jądra komórkowego; ich materiał genetyczny to genofor znajdujący się w obszarze nukleoidu.

• Genofor to DNA bakterii, a nukleoid to miejsce jego przechowywania. Rybosomy prokariotyczne (70S) również występują w cytozolu.

• Plazmidy są małymi cząsteczkami DNA kodującymi cechy takie jak oporność na antybiotyki. Bakterie mogą mieć otoczkę śluzową oraz fimbrie do poruszania się lub łączenia się.

Podsumowanie informacji o bakteriach

• Kluczowym punktem jest brak jądra komórkowego u bakterii oraz obecność ściany komórkowej zbudowanej z mureiny. Nie mają one błon wewnętrznych.

Zadania dotyczące budowy komórek

• Uczniowie pracują nad zadaniami związanymi ze składnikami budowy komórek przy użyciu mikroskopu świetlnego.

• W pierwszym zadaniu uczniowie muszą podać nazwy organelli oznaczonych symbolami na rysunku przedstawiającym cebulę spichrzową.

Enzymy hydrolityczne

• Enzymy hydrolityczne odpowiadają za trawienie uszkodzonych struktur komórkowych; produkty tego procesu mogą być ponownie wykorzystane przez komórkę.

Zrozumienie stosunku powierzchni do objętości komórek

Dlaczego komórki powinny być małe?

• Zastanawianie się nad tym, dlaczego komórki mają być małe, prowadzi do wniosku, że większy stosunek powierzchni do objętości sprzyja efektywnej wymianie substancji.

• W tabeli przedstawiono różnice w stosunku powierzchni do objętości między małymi a dużymi sześcianami, co ilustruje wydajność transportu substancji.

• Duży sześcian o boku 10 ma niski stosunek powierzchni do objętości (0,6), co czyni go niewydajnym pod względem wymiany substancji z otoczeniem.

Efektywność transportu wewnątrzkomórkowego

• Wysoki stosunek powierzchni do objętości umożliwia efektywny transport wewnętrzny i wymianę substancji z otoczeniem.

• Organizmy wielokomórkowe nie mogą mieć dużych komórek ze względu na ograniczenia związane z wymianą substancji.

Mikrokosmki i ich rola

• Komórki jelita cienkiego (enterocyty) mają mikrokosmki, które zwiększają ich powierzchnię wchłaniania substancji odżywczych.

• Mikrokosmki są kluczowe dla efektywnego wchłaniania aminokwasów i cukrów podczas trawienia.

Rozpoznawanie typów komórek

• Ściana komórkowa jest istotnym elementem rozróżniającym między komórkami grzybowymi a roślinnymi; obecność chloroplastów wskazuje na rośliny.

• Odpowiedź dotycząca budowy ściany komórkowej opiera się na obecności chityny oraz braku chloroplastów u grzybów.

Substancje zapasowe w komórkach

• Glikogen i tłuszcze to główne substancje zapasowe magazynowane przez komórki grzybowe; wolutyna jest mniej istotna.

Budowa komórek zwierzęcych i roślinnych

Cholesterol i glikokaliks w komórkach

• Cholesterol jest istotnym składnikiem błony komórkowej komórek zwierzęcych, wpływającym na jej stabilność.

• Glikolipidy są kluczowe dla tworzenia glikokaliksu, który znajduje się na zewnętrznej stronie błony komórkowej.

Różnice między komórkami roślinnymi a zwierzęcymi

• Komórki roślinne różnią się od zwierzęcych budową, co ilustruje porównanie ich struktur.

• Ściana komórkowa roślin składa się z celulozy, podczas gdy komórki zwierzęce nie mają ściany komórkowej ani plastydów.

Cechy charakterystyczne

• Dwie cechy odróżniające: obecność plastydów w komórkach roślinnych oraz brak ściany komórkowej w komórkach zwierzęcych.

• Węglowodan tworzący ścianę komórkową to polisacharyd - celuloza.

Podziały komórkowe

• Struktura występująca tylko podczas podziałów to fragmoplast, który jest związany z obecnością ściany komórkowej.

Funkcja wody w organizmie człowieka

• Woda pełni rolę rozpuszczalnika oraz uczestniczy w osmoregulacji, regulując ilość wody i soli mineralnych w organizmie.

• Proces osmoregulacji obejmuje wydychane powietrze oraz gruczoły potowe, które pomagają utrzymać odpowiedni poziom nawodnienia.

Rola enzymów trawiennych

• Komórka gruczołowa trzustki produkuje enzymy trawienne przy użyciu rybosomów i siateczki wewnątrzplazmatycznej do modyfikacji białek przed ich wydzieleniem.

• Enzymy są pakowane do pęcherzyków wydzielniczych i transportowane do światła kanalika gruczołowego.

Zróżnicowanie strukturalne organizmów żywych

• Komórki prokariotyczne (bakterie) oraz eukariotyczne (rośliny), mają wspólne struktury jak rybosomy oraz błonę komórkową.

Główne różnice między komórkami roślinnymi a grzybowymi

Budowa komórek

• Komórki roślinne zawierają jedno jądro komórkowe z materiałem genetycznym, a ich ściana komórkowa jest zbudowana głównie z celulozy, co odróżnia je od komórek grzybowych.

• W cytoplazmie komórek roślinnych występują wakuole gazowe oraz otoczka śluzowa, co nie jest typowe dla innych typów komórek.

• Materiał zapasowy w komórkach roślinnych to skrobia asymilacyjna, podczas gdy w grzybach może być to glikogen.

Rozpoznawanie typów komórek

• Wśród eukariotycznych wyróżniamy trzy rodzaje: roślinne, zwierzęce i grzybowe. Kluczowym elementem do rozróżnienia są struktury wewnętrzne.

• Komórki A i B można rozpoznać po obecności chloroplastów w jednej z nich; chloroplasty są charakterystyczne dla komórek roślinnych.

Elementy budowy

• Ważne jest, aby nie oceniać kształtu komórki jako cechy identyfikującej. Należy skupić się na strukturach wewnętrznych.

• W przypadku elementu 1 (ściana komórkowa), stwierdzono, że jest ona zbudowana głównie z węglowodanów. Element 2 (błona komórkowa) oddziela protoplast od środowiska.

Biosynteza białek i synteza ATP

Miejsca zachodzenia procesów

• Biosynteza białek zachodzi głównie w siateczce śródplazmatycznej szorstkiej oraz mitochondriach. Chloroplasty nie występują w komórkach grzybowych.

• Synteza ATP odbywa się w mitochondriach oraz chloroplastach; jednakże siateczka śródplazmatyczna szorstka nie bierze udziału w produkcji ATP.

Podsumowanie procesów

• W przypadku biosyntezy białek zarówno u roślin jak i grzybów istnieje różnica: u roślin wszystkie procesy są pozytywne (plusy), natomiast u grzybów brak chloroplastów skutkuje negatywnym wynikiem (minus).

• Zrozumienie tych procesów jest kluczowe dla analizy funkcji różnych organelli oraz ich wpływu na metabolizm organizmów eukariotycznych.

Transport przez błony plazmatyczne i osmoza

Wprowadzenie do tematu transportu

• Omówienie tematów związanych z transportem przez błony plazmatyczne, w tym osmozy. Zajęcia będą miały miejsce w poniedziałek, a uczniowie będą mieli okazję rozwiązać zadania dotyczące tych zagadnień.

• Nauczyciel zapowiada, że szczegółowe informacje na temat zadań do powtórzenia zostaną podane następnego dnia. Podkreśla znaczenie przygotowania się do zajęć.

Samodzielna praca i przygotowanie do matury

• Nacisk na konieczność samodzielnej pracy oraz regularnego rozwiązywania zadań maturalnych. Uczniowie są zachęcani do korzystania z różnych źródeł materiałów edukacyjnych.

• Przypomnienie o różnicy między pracą w szkole a pracą samodzielną; obie formy są istotne dla osiągnięcia sukcesu edukacyjnego.

• Podziękowanie dla uczestników za udział w webinarium oraz zaproszenie na kolejne spotkanie.