Czym są komórki?
Komórki są podstawowymi elementami budującymi każdy organizm. Wielkość i kształt komórek są bardzo zróżnicowane, ponieważ zależą od pełnionych funkcji. Najmniejsze są komórki bakterii, które mają przeciętnie jedną tysięczną milimetra, czyli jeden mikrometr (1 µm) długości. Największe komórki występują u roślin – włókno konopi może osiągać długość 50 cm.
Jądro komórkowe
Jednym z elementów składających się na komórkę jest jądro komórkowe. Ze względu na jego obecność lub brak, komórki dzielą się na bezjądrowe (bakterie) i jądrowe (protisty, rośliny, zwierzęta, grzyby).
Skomplikowany układ komórek
Organizm człowieka składa się z bilionów komórek, a każda stanowi bardzo skomplikowany układ intensywnie współpracujących elementów. W świecie bakterii, protistów, grzybów, roślin i zwierząt spotyka się pojedyncze komórki-organizmy, które prowadzą procesy życiowe właściwe istotom wielokomórkowym.
Struktury komórkowe
Komórki bakterii, roślin i zwierząt zawierają różne struktury, takie jak błona komórkowa, cytoplazma, jądro komórkowe, chloroplasty, mitochondria, wakuole i ściana komórkowa. Każda z tych struktur ma swoje unikalne znaczenie i funkcje.
Odżywianie i ruch
Komórki pobierają i wydalają gazy oddechowe, a także przemieszczają się w wyniku ruchu cytoplazmy lub za pomocą wypustek. Dzięki temu organizm może spełniać swoje funkcje życiowe.
ty oglądasz: Komórkowa budowa organizmów
Obserwacje mikroskopowe komórek zwierzęcych i roślinnych
Obserwacja mikroskopowa włosków pokrzywy
Po prawej znajduje się plansza, przedstawiająca w kolorze fioletowym komórki zwierzęce. Na pewno wiesz, że dotykanie pokrzywy bywa nieprzyjemne, a nawet bolesne. Liście i łodygi tej rośliny pokryte są włoskami, które zniechęcają zwierzęta do ich zgryzania. Zaobserwuj przez mikroskop, jak komórka budująca włosek pokrzywy jest przystosowana do pełnienia funkcji ochronnej. Znajdź w Internecie informacje dotyczące substancji zawartej we włoskach parzących.
Informacje o włoskach pokrzywy
Włoski parzące na pokrzywie zawierają kwas mrówkowy, histaminę, acetylocholinę oraz serotoninę. Kiedy dotkniemy pokrzywy, włoski parzące wbijają się w skórę, uwalniając wymienione substancje. To powoduje reakcję alergiczną i ból.
Obserwacja mikroskopowa skórki liścia cebuli
Opis kształtu i ułożenia komórek skórki liścia cebuli.
Przygotowanie skrawka tkanki okrywającej łuski cebuli
Do wykonania tej obserwacji potrzebujemy skórki liścia spichrzowego cebuli, szkiełka mikroskopowego: podstawowego i nakrywkowego, mikroskop, zakraplacza, wody, noża, igły preparacyjnej oraz plasteliny (modeliny).
Instrukcja
Podziel cebulę na łuski. Z wewnętrznej strony łuski zdejmij igłą fragment skórki, która wygląda jak półprzezroczysta folia. Umieść skórkę w kropli wody na szkiełku podstawowym. Przygotowany preparat przykryj szkiełkiem nakrywkowym tak, żeby nie było pod nim pęcherzyków powietrza. Obserwuj skórkę pod małym powiększeniem. Zwróć uwagę na kształt i sposób ułożenia komórek. Wykonaj schematyczny rysunek kilku sąsiadujących ze sobą komórek. Wykonaj z plasteliny modele komórek. Pamiętaj, że są one bryłami. Zrób z kilku plastelinowych komórek model skórki.
Przygotowanie skrawka tkanki okrywającej łuski cebuli
Opis procesu przygotowania skrawka tkanki
Proces przygotowania skrawka tkanki okrywającej łuski cebuli rozpoczyna się od podzielenia cebuli na ćwiartki. Następnie, jedna z łusek cebuli jest wybierana i wklęsłą stroną kładziona do góry, a następnie nacięta nożem w poprzek.
Po nacięciu, palce trzymają pęsetę z fragmentem oderwanej skórki nad łuską cebuli. Skrawek skórki jest umieszczany na szkiełku podstawowym z kroplą wody, a następnie zanurzany w wodzie.
Kolejnym krokiem jest umieszczenie szkiełka nakrywkowego na szkiełku podstawowym, a krawędź nakrywki oparta na szkiełku podstawowym. Woda podsiąka pod przyłożoną krawędź, co pozwala na obserwację skrawka pod mikroskopem.
Obserwacja pod mikroskopem
Po przygotowaniu skrawka tkanki, można przystąpić do obserwacji pod mikroskopem. Obraz mikroskopowy komórek skórki można uzyskać z różnym powiększeniem: 50x, 100x lub 400x. W wyniku obserwacji można zaobserwować morfologię komórek, ich kształt, liczbę, wielkość oraz układ.
Film instruktażowy
Film instruktażowy pokazujący proces przygotowania skrawka tkanki okrywającej łuski cebuli jest dostępny na portalu epodreczniki.pl.
Organizacja przestrzenna komórki
Komórki roślin, zwierząt, grzybów i bakterii różnią się wielkością, kształtem, wewnętrzną strukturą, ale wykazują wspólny plan budowy. Składniki komórek można podzielić na żywe i martwe.
Składniki żywe
Do składników żywych komórek należą:
Błona komórkowa
Błona komórkowa oddziela komórkę od środowiska i jest nazywana „strażnikiem komórki”. Odpowiada bowiem za ochronę jej wnętrza i kontakt z otoczeniem.
Cytoplazma
Cytoplazma to galaretowata substancja złożona z wody oraz rozpuszczonych w niej związków organicznych i nieorganicznych. Stanowi środowisko, w którym zachodzą niezbędne do życia reakcje chemiczne – jest półpłynna, w niej zaś są zawieszone struktury komórkowe. Cytoplazma umożliwia ich przemieszczanie się i wymianę substancji między nimi.
Wakuola
Wakuola, zwana również wodniczką, jest organellum występującym w komórkach roślinnych. Pełni funkcję magazynu wody oraz substancji mineralnych.
Składniki martwe
Składnikami martwymi komórek są ściana komórkowa i wakuola (wodniczka) w przypadku komórek roślinnych, grzybowych i bakteryjnych.
Ściana komórkowa oddziela komórkę od otoczenia zewnętrznego i nadaje kształt komórce. Jest sztywna, gruba i martwa.
Obrazy mikroskopowe komórek moczarki kanadyjskiej
Powiększenie 200x
Na tym obrazie widać ścianę komórkową oraz chloroplasty.
Powiększenie 400x
Na tym obrazie również widać ścianę komórkową i chloroplasty, ale dodatkowo obserwujemy ruch chloroplastów.
Jakie są podstawowe elementy komórkowe i ich funkcje?
Ściana komórkowa
Komórki roślinne oraz komórki grzybów i bakterii są okryte nie tylko błoną komórkową, ale mają również sztywną, martwą ścianę komórkową. Ściana ta składa się z nierozpuszczalnego w wodzie cukru – celulozy lub chityny u większości grzybów. W młodych komórkach ściana jest cienka i elastyczna, aby nie ograniczać wzrostu, jednakże wraz z wiekiem staje się grubsza. Funkcje ściany komórkowej to wzmacnianie ochrony przed wnikaniem drobnoustrojów, zabezpieczenie komórki przed uszkodzeniem i nadanie jej kształtu.
Wakuole
Wakuole występują głównie w komórkach roślin i grzybów i zapewniają komórkom jędrność. Są to otoczone pojedynczą, żywą błoną pęcherzyki wypełnione sokiem komórkowym, zawierającym substancje zbędne oraz wydzieliny gromadzone okresowo i wykorzystywane w miarę zapotrzebowania. W młodych komórkach roślinnych jest wiele wakuoli, ale w miarę dojrzewania komórki, wakuole łączą się, tworząc jedną centralną wakuolę. Wakuole u zwierząt występują tylko w komórkach tkanki tłuszczowej i służą do gromadzenia jego zapasów.
Chloroplasty
Chloroplasty są obecne tylko w komórkach roślinnych i pełnią funkcję fotosyntetyczną, czyli przetwarzają energię słoneczną na energię chemiczną. Chloroplasty zawierają chlorofil, który odpowiada za barwę zieleni i pochłania energię świetlną.
Dlaczego rośliny nie są zdolne do przemieszczania się?
W przeciwieństwie do zwierząt, rośliny nie mają zdolności do przemieszczania się, ponieważ ich komórki są otoczone ścianą komórkową, co ogranicza ich ruch. Dodatkowo, komórki roślinne nie mają mięśni ani układu nerwowego, który umożliwiałby im poruszanie się.
Związek między obecnością ściany komórkowej a zdolnością komórki roślinnej do ruchu
Obecność ściany komórkowej jest główną przyczyną braku zdolności ruchu komórek roślinnych. Ściana komórkowa utrudnia przemieszczanie się i składa
Komórka bakterii
Komórka bakterii jest jedną z najprostszych form życia na Ziemi. Jest to jednokomórkowy organizm prokariotyczny, który nie ma jądra komórkowego ani innych organelli. Komórka bakterii zawiera jedynie cząsteczkę kwasu nukleinowego, która pełni funkcję jądra komórkowego.
Budowa komórki bakterii
Komórka bakterii ma błonę komórkową, która oddziela ją od otoczenia. Cytoplazma komórki bakterii jest gęstsza niż u innych organizmów i pozbawiona zdolności ruchu. Ściana komórkowa bakterii składa się z cukrów, białek i tłuszczów, a na jej powierzchni może występować warstwa śluzu chroniąca komórkę przed wyschnięciem.
Poruszanie się bakterii
Niektóre bakterie mają kurczliwe wici lub rzęski, które umożliwiają im poruszanie się.
Porównanie budowy komórki bakterii do innych komórek
Inaczej niż w komórkach roślinnych, ściana komórkowa bakterii nie zawiera celulozy, lecz składa się z cukrów, białek i tłuszczów. W przeciwieństwie do komórek zwierzęcych, komórka bakterii nie ma jądra komórkowego ani innych organelli.
Budowa komórki bakterii – ilustracja
Ilustracja przedstawia komórkę bakterii, która ma owalny kształt i brązowy „ogonek”, czyli wić. Części komórki bakterii oznaczono różnymi kolorami. Od zewnątrz błękitna otoczka śluzowa, pod nią liliowa ściana komórkowa i pomarańczowa błona komórkowa. Cytoplazmę we wnętrzu komórki ukazano w kolorze beżowym z ciemniejszymi grudkami. W środku komórki przedstawiono cząsteczkę kwasu nukleinowego w postaci splątanej nici w kolorze szafirowym.
Jak komórka pobiera i wydala substancje?
Cząsteczki są w ciągłym ruchu. Można to zaobserwować, dodając do wody kroplę soku malinowego. Kropla soku „rozmywa się” w wodzie. Zabarwione cząsteczki soku mieszają się samorzutnie z cząsteczkami wody. Przemieszczają się z miejsca, gdzie jest ich więcej, do miejsc, gdzie jest ich mniej. Jednocześnie cząsteczki wody wnikają między cząsteczki soku. W koń
Zjawisko dyfuzji
Zjawisko dyfuzji polega na samorzutnym mieszaniu się cząsteczek różnych substancji, które mają kontakt ze sobą. Dyfuzja jest zjawiskiem, które zachodzi szybciej, im wyższa jest temperatura. W wyniku dyfuzji tlen i dwutlenek węgla wnikają do komórek organizmów.
Dyfuzja gazów
Dyfuzja gazów jest jednym z rodzajów dyfuzji. Dwutlenek węgla jest wytwarzany w komórce prowadzącej oddychanie, dlatego jego stężenie jest w niej większe niż na zewnątrz. Jednocześnie komórka zużywa tlen, dlatego jest go w niej mniej niż na zewnątrz. Z tego powodu tlen samorzutnie wnika do komórki, a dwutlenek węgla ją opuszcza.
Przykład schematu dyfuzji w cieczach lub gazach
Do zobrazowania zjawiska dyfuzji można użyć aplikacji przedstawiającej schemat dyfuzji w cieczach lub gazach. Na tle białym poprowadzona jest czarna, pionowa linia oddzielająca cząsteczki dwóch różnych substancji, które mają postać małych kółek. Po lewej stronie znajduje się kilkanaście niebieskich kółek, a po prawej stronie znajduje się kilkanaście czerwonych kółek. Na dole znajduje się poziomy suwak oznaczony jako „TEMPERATURA” z wskaźnikiem w postaci szarego koła. Pod suwakiem skrajnie po lewej stronie jest napis „NISKA”, a skrajnie po prawej stronie napis „WYSOKA”.
Za pomocą kursora myszy można przesuwać wskaźnik na suwaku. Gdy wskaźnik znajduje się skrajnie po lewej stronie, cząsteczki poruszają się powoli. Ruch cząsteczek jest chaotyczny i przypadkowy, uderzają o siebie i o krawędzie ścian. Podczas przesuwania suwaka w prawą stronę, ruch cząsteczek staje się coraz szybszy.
Obok suwaka znajduje się niebieski przycisk z białym napisem „Usuń przegrodę”. Po kliknięciu na przycisk, znika czarna linia rozdzielająca niebieskie i czerwone kółka. Kółka zaczynają się ze sobą mieszać. Powoli, jeśli wskaźnik suwaka przesunięty jest w lewo, a szybko, gdy wskaźnik znajduje się po prawej stronie.
Temperatura a mieszanie się gazów
Na prawej stronie ekranu znajduje się kilkanaście czerwonych kółek, a na dole umieszczony jest poziomy suwak, podpisany jako „TEMPERATURA”. Na suwaku znajduje się wskaźnik w postaci szarego koła, który można przesuwać za pomocą kursora myszy. Skrajnie po lewej stronie, pod suwakiem, jest napis „NISKA”, a skrajnie po prawej stronie jest napis „WYSOKA”.
Gdy wskaźnik znajduje się skrajnie po lewej stronie, cząsteczki poruszają się powoli, ich ruch jest chaotyczny i przypadkowy. Cząsteczki uderzają o siebie i o krawędzie ścian. Jednak, przesuwając suwak w prawo, ruch cząsteczek staje się coraz szybszy.
Obok suwaka znajduje się niebieski przycisk z napisem „Usuń przegrodę”. Po kliknięciu na przycisk, znika czarna linia rozdzielająca niebieskie i czerwone kółka. Kółka zaczynają się ze sobą mieszać. Jeśli wskaźnik suwaka jest przesunięty w lewo, mieszanie przebiega powoli, natomiast gdy wskaźnik znajduje się po prawej stronie, mieszanie przebiega szybko.
Samorzutne mieszanie się gazów
Samorzutne mieszanie się gazów zachodzi w wyniku różnic w ciśnieniu i temperaturze. Cząsteczki gazów poruszają się w sposób chaotyczny i przypadkowy, uderzając o siebie i o krawędzie ścian, co prowadzi do mieszania się gazów.
Czynniki przyspieszające mieszanie się gazów
Jednym z czynników przyspieszających samorzutne mieszanie się gazów jest zwiększenie temperatury. Wzrost temperatury powoduje zwiększenie energii kinetycznej cząsteczek gazów, co z kolei prowadzi do zwiększenia częstotliwości kolizji między cząsteczkami, a w efekcie do szybszego mieszania się gazów.
Dlaczego zapach jest łatwiej wyczuwalny w cieple?
Jednym z czynników wpływających na wyczuwalność zapachu jest dyfuzja, czyli samorzutne mieszanie się cząsteczek substancji w powietrzu. Im szybciej cząsteczki poruszają się w powietrzu, tym szybciej roznoszą się zapachy. W cieple, temperatury cząsteczek substancji wzrastają, co zwiększa ich energię kinetyczną i szybkość ruchu, co prowadzi do szy
Zjawisko osmozy
Osmoza to proces dyfuzji wody przez błony półprzepuszczalne, które oddzielają roztwory o różnych stężeniach. Jeśli dwa roztwory zostaną przedzielone błoną półprzepuszczalną, woda będzie przepływać z roztworu o mniejszym stężeniu do roztworu o większym stężeniu. Osmotyczny napływ wody będzie trwał aż do wyrównania stężeń po obu stronach błony.
Przykład osmozy
Film dostępny na portalu epodreczniki.pl przedstawia zjawisko osmozy na przykładzie rozpuszczonego w wodzie cukru (czerwone kulki). Przepływ wody odbywa się z roztworu o niższym stężeniu cukru do roztworu o wyższym stężeniu.
Osmoza w komórkach roślinnych
Wszystkie komórki roślinne pobierają wodę na zasadzie osmozy. Z ilością wody pobranej przez komórkę związaną jest jej turgor, czyli napięcie ściany komórkowej.
Przykład komórek roślinnych w różnych roztworach
Ilustracja przedstawia trzy komórki roślinne. Pierwsza, umieszczona w roztworze o wyższym stężeniu niż sok komórkowy, traci wodę na zewnątrz i kurczy się. Druga, umieszczona w roztworze o takim samym stężeniu jak sok komórkowy, zachowuje swój turgor. Trzecia, otoczona czystą wodą, pobiera wodę i pęcznieje.
Wchłanianie substancji przez komórki roślinne
Komórki roślinne mogą pobierać także substancje o cząsteczkach większych niż cząsteczka wody i takie, których w otoczeniu komórki jest mniej niż w jej wnętrzu. Procesy te wymagają zużycia energii.
