2. ΚΥΤΤΑΡΟ: Η ΘΕΜΕΛΙΩΔΗΣ ΜΟΝΑΔΑ ΤΗΣ ΖΩΗΣ Βιολογία Β’ Λυκείου Γενικής Παιδείας
ΚΥΤΤΑΡΙΚΗ ΘΕΩΡΙΑ 1665 Χουκ κύτταρο 1838-39 Σλάιντεν & Σβαν Κυτταρική Θεωρία Θεμελιώδης ΔΟΜΙΚΗ & ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΚΗ μονάδα όλων των οργανισμών ΤΟ ΚΥΤΤΑΡΟ Σήμερα Όλοι οι οργανισμοί κύτταρα + κυτταρικά παράγωγα (?) Όλα τα κύτταρα ίδιες χημικές ενώσεις + μεταβολικές διεργασίες Λειτουργία οργανισμών συντονισμών κυττάρων Κάθε κύτταρο προέρχεται από διαίρεση προϋπάρχοντος ΠΡΟΚΑΡΥΩΤΙΚΑ – ΕΥΚΑΡΥΩΤΙΚΑ κύτταρα (?)
2.1 το πορτρετο του ευκαρυωτικου κυτταρου Πώς φαντάζεστε ένα κύτταρο; Επίπεδη, στατική δισδιάστατη δομή… ΟΧΙ Σφύζει από δραστηριότητα, σε 3 διαστάσεις! Κλασικά χαρ/κά: μεταφορά ουσιών (ενδοκυτταρικά), αλλαγή θέσης κυτταρικών δομών (π.χ. οργανίδια)… Επιπλέον χαρ/κά: κίνηση, σύλληψη τροφής… Μορφή; Διαφορετική δομή/μορφή διαφορετική λειτουργία Παραδείγματα;
ΚΥΤΤΑΡΙΚΟΙ ΤΥΠΟΙ ΛΥΣΗ: Τυπικό ευκαρυωτικό κύτταρο!
ΠΕΡΙΗΓΗΣΗ ΣΤΟ ΕΣΩΤΕΡΙΚΟ ΤΟΥ ΚΥΤΤΑΡΟΥ
ΜΕΓΕΘΟΣ ΤΩΝ ΚΥΤΤΑΡΩΝ Σύνηθες μέγεθος κυττάρων; ΓΙΑΤΙ;;; Ποιο το μεγαλύτερο κύτταρο που ξέρετε; Ανθρώπου; Γενικώς; ΜΕΓΑΛΗ ΕΠΙΦΑΝΕΙΑ (ανταλλαγή ουσιών) ΜΙΚΡΟΣ ΟΓΚΟΣ (ενδοκυτταρική επικοινωνία)
ΠΟΛΥΠΛΟΚΟΤΗΤΑ - ΔΙΑΜΕΡΙΣΜΑΤΟΠΟΙΗΣΗ Κατάλληλα οργανωμένες δομές λειτουργία (Κυτταρικές) μεμβράνες; Εξωτερική οριοθέτηση (πλασματική μεμβράνη) Εσωτερικές μεμβράνες (κυτταρικών οργανιδίων)
2.2 ΠΛΑΣΜΑΤΙΚΗ ΜΕΜΒΡΑΝΗ: ΤΟ ΛΕΠΤΟ ΣΥΝΟΡΟ ΑΝΑΜΕΣΑ ΣΤΗΝ ΑΒΙΑ ΥΛΗ & ΣΤΗ ΖΩΗ Δομή πλασματικής μεμβράνης (ρευστό μωσαϊκό) Διπλοστιβάδα φωσφολιπιδίων Στεροειδή (π.χ. χοληστερόλη) Πρωτεΐνες Επιφανειακές Διαμεμβρανικές Υδατάνθρακες + πρωτεΐνες γλυκοπρωτεΐνες + λιπίδια γλυκολιπίδια
ΔΟΜΗ ΤΗΣ ΠΛΑΣΜΑΤΙΚΗΣ ΜΕΜΒΡΑΝΗΣ Φωσφολιπίδια υδρόφιλες κεφαλές εξωτερικά – υδρόφοβες ουρές εσωτερικά Χοληστερόλη διατήρηση της ρευστότητας των μεμβρανών (ζωικών κυττάρων) Πρωτεΐνες δομικός ρόλος (αναγνώριση) – λειτουργικός ρόλος (έλεγχος διακίνησης ουσιών) Υδατάνθρακες δομικός ρόλος (αναγνώριση) ΡΕΥΣΤΟ ΜΩΣΑΪΚΟ όχι στατικότητα, διαρκής ολίσθηση & αλλαγή θέσης
ΔΟΜΗ ΤΗΣ ΠΛΑΣΜΑΤΙΚΗΣ ΜΕΜΒΡΑΝΗΣ
ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΕΣ ΤΗΣ ΠΛΑΣΜΑΤΙΚΗΣ ΜΕΜΒΡΑΝΗΣ Μεμβράνη = διαχωριστικό όριο; Διακινούνται ουσίες ΕΛΕΓΧΟΣ Ανταλλάσσονται μηνύματα ΥΠΟΔΟΧΗ & ΕΡΜΗΝΕΙΑ
ΜΕΤΑΦΟΡΑ ΟΥΣΙΩΝ ΔΙΑΜΕΣΟΥ ΤΗΣ ΠΛΑΣΜΑΤΙΚΗΣ ΜΕΜΒΡΑΝΗΣ Χωρίς κατανάλωση ενέργειας Με κατανάλωση ενέργειας ΠΑΘΗΤΙΚΗ ΜΕΤΑΦΟΡΑ Διάχυση Ώσμωση ΕΝΕΡΓΗΤΙΚΗ ΜΕΤΑΦΟΡΑ Αντλίες Ενδοκύττωση - Εξωκύττωση
1. ΔΙΑΧΥΣΗ Μεμβράνη: επιτρέπει διέλευση μορίων διαλύτη/διαλυμένης ουσίας (μικρά) ΣΚΟΠΟΣ: εξίσωση συγκεντρώσεων Πώς; Π.χ. O2 στα κύτταρα ; CO2 στα κύτταρα ;
2. ΩΣΜΩΣΗ Μεμβράνη: επιτρέπει διέλευση μορίων διαλύτη/ΌΧΙ διαλυμένης ουσίας! (μεγάλα) ΣΚΟΠΟΣ: Εξίσωση συγκεντρώσεων Πώς; Ενδοκυτταρική συγκέντρωση μεγάλη ΕΙΣΕΡΧΕΤΑΙ ΝΕΡΟ Ενδοκυτταρική συγκέντρωση μικρή ΕΞΕΡΧΕΤΑΙ ΝΕΡΟ
1. ΜΕΤΑΦΟΡΑ ΙΟΝΤΩΝ (ΑΝΤΛΙΕΣ) Ειδικές πρωτεΐνες-κανάλια
2. ΜΕΤΑΦΟΡΑ ΟΥΣΙΩΝ ΜΕΓΑΛΟΥ ΜΟΡΙΑΚΟΥ ΒΑΡΟΥΣ (ΕΝΔΟΚΥΤΩΣΗ – ΕΞΩΚΥΤΤΩΣΗ) Πρωτεΐνες, πολυσακχαρίτες μικροοργανισμοί!... ΕΝΔΟΚΥΤΤΩΣΗ/ΦΑΓΟΚΥΤΤΩΣΗ (τροφή άμυνα) Εγκόλπωση (ψευδοπόδια) Ένωση ψευδοποδίων Δημιουργία κυστιδίου εσωτερικό ΕΞΩΚΥΤΤΩΣΗ (άχρηστες/χρήσιμες ουσίες) Κυστίδιο προς τη μεμβράνη Ένωση με τη μεμβρανη Απελευθέρωση ουσιών
2.3 ΜΙΑ ΠΕΡΙΗΓΗΣΗ ΣΤΟ ΕΣΩΤΕΡΙΚΟ ΤΟΥ ΚΥΤΤΑΡΟΥ ΠΥΡΗΝΑΣ ΕΝΔΟΜΕΜΒΡΑΝΙΚΟ ΣΥΣΤΗΜΑ Ενδοπλασματικό δίκτυο (Α.Ε.Δ. – Λ.Ε.Δ.) Σύμπλεγμα Golgi Λυσοσώματα Υπεροξειδιοσώματα Κενοτόπια - Χυμοτόπια ΗΜΙΑΥΤΟΝΟΜΑ ΟΡΓΑΝΙΔΙΑ (μετατροπείς ενέργειας) Χλωροπλάστες (πλαστίδια) Μιτοχόνδρια ΚΥΤΤΑΡΙΚΟΣ ΣΚΕΛΕΤΟΣ ΚΥΤΤΑΡΙΚΟ ΤΟΙΧΩΜΑ
ΠΥΡΗΝΑΣ Το πιο ευδιάκριτο οργανίδιο 1 πυρήνας (κατά κανόνα) Πυρηνικός φάκελος/μεμβράνη Διπλή στοιχειώδης μεμβράνη Πυρηνικοί πόροι (ΓΙΑΤΙ;) Πυρηνόπλασμα Πυρηνίσκος Γενετικό υλικό Αν αφαιρεθεί;
ΠΥΡΗΝΑΣ
ΕΝΔΟΠΛΑΣΜΑΤΙΚΟ ΔΙΚΤΥΟ Σύνολο αγωγών & κύστεων στο κυτταρόπλασμα (απλή στοιχειώδη μεμβράνη) Σύνδεση πυρηνικής – πλασματικής μεμβράνης – λοιπά οργανίδια
ΕΝΔΟΠΛΑΣΜΑΤΙΚΟ ΔΙΚΤΥΟ ΑΔΡΟ ΕΝΔΟΠΛΑΣΜΑΤΙΚΟ ΔΙΚΤΥΟ (Α.Ε.Δ.) ΛΕΙΟ ΕΝΔΟΠΛΑΣΜΑΤΙΚΟ ΔΙΚΤΥΟ (Λ.Ε.Δ.) Φέρει ριβοσώματα Πρωτεϊνοσύνθεση Μέσα στους αγωγούς τροποποιήσεις (π.χ. προσθήκη σακχάρων) Δε φέρει ριβοσώματα Συνέχεια του αδρού Σύνθεση λιπιδίων Αποτοξίνωση ΡΙΒΟΣΩΜΑΤΑ (πρωτεϊνοσύνθεση): Α.Ε.Δ. Κυτταρόπλασμα (ελεύθερα) Μιτοχόνδρια Χλωροπλάστες
ΣΥΜΠΛΕΓΜΑ GOLGI Ομάδες παράλληλων πεπλατυσμένων σάκων Απλή στοιχειώδης μεμβράνη Τροποποίηση πρωτεϊνών (από Α.Ε.Δ.) Μεταφορά πρωτεϊνών με κυστίδια Εσωτερική χρήση ή εξωκύττωση ουσιών
ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΑ ΠΡΩΤΕΪΝΟΣΥΝΘΕΣΗΣ – ΕΚΚΡΙΣΗΣ ΠΡΩΤΕΪΝΩΝ Πυρήνας Πυρηνικός πόρος ΑΕΔ ΛΕΔ Ριβόσωμα ΑΕΔ Πρωτεΐνες Κυστίδιο μεταφοράς πρωτεϊνών (ΑΕΔGolgi) Σύμπλεγμα Golgi Σύμπλεγμα Golgi (cis) Σύμπλεγμα Golgi (trans) Κυστίδια Golgi Σύμπλεγ-μα Golgi
ΛΥΣΟΣΩΜΑΤΑ Σφαιρικά με απλή στοιχειώδης μεμβράνη Υδρολυτικά ένζυμα ΠΕΨΗ ουσιών (ενδοκυτταρικής/εξωκυτταρικής προέλευσης) Πέψη ΚΑΙ μικροοργανισμών! ΖΩΙΚΑ ΚΥΤΤΑΡΑ: λυσοσώματα ΦΥΤΙΚΑ ΚΥΤΤΑΡΑ: ένζυμα σε χυμοτόπια Γιατί τα ένζυμα αυτά μέσα στα οργανίδια;
ΥΠΕΡΟΞΕΙΔΙΟΣΩΜΑΤΑ Μικρά σφαιρικά με απλή στοιχειώδη μεμβράνη Οξειδωτικά ένζυμα μεταβολισμός ΑΠΟΤΟΞΙΝΩΣΗ: Υ/σ ηπατικών & νεφρικών κυττάρων αποτοξίνωση από οινόπνευμα! Καταλάση Διασπά υπεροξείδιο του υδρογόνου (τοξικό) σε νερό και οξυγόνο (μη τοξικά) 2H2O2 2H2O + O2
ΚΕΝΟΤΟΠΙΑ – ΧΥΜΟΤΟΠΙΑ Κενοτόπιο: κάθε κυστίδιο με απλή στοιχειώδη μεμβράνη ΖΩΙΚΑ: πεπτικά κενοτόπια (από ενδοκύττωση) ΦΥΤΙΚΑ: χυμοτόπια Αποθήκευση θρεπτικών συστατικών Αποθήκευση χρωστικών Αποθήκευση ιόντων Αποθήκευση άχρηστων προϊόντων (ΚΑΙ ΜΕΤΑ;)
ΧΛΩΡΟΠΛΑΣΤΕΣ ΜΟΝΟ στα φυτά Διπλή στοιχειώδης μεμβράνη (Στα πράσινα μέρη ΦΩΤΟΣΥΝΘΕΣΗ) Διπλή στοιχειώδης μεμβράνη Στρώμα εσωτερικό χλωροπλάστη Θυλακοειδή πεπλατυσμένοι σάκοι Grana στιβάδες θυλακοειδών Χλωροφύλλη για φωτοσύνθεση Ελασμάτια συνδέουν grana DNA, ένζυμα, ριβοσώματα ΚΑΙ δικές του πρωτεΐνες Αυτόνομη διαίρεση
ΠΛΑΣΤΙΔΙΑ Χλωροπλάστες Αμυλοπλάστες Χρωμοπλάστες Πράσινοι Φωτοσύνθεση Άχρωμοι Αποθήκευση αμύλου Χρωμοπλάστες Διάφορων χρωμάτων Σε άνθη, φύλλα, καρπούς
ΜΙΤΟΧΟΝΔΡΙΑ Μετατροπή ενέργειας αξιοποιήσιμη μορφή για κύτταρα Σε ΟΛΑ τα ευκαρυωτικά κύτταρα Μεγάλη ανάγκη από Εν. ΠΟΛΛΑ (π.χ.;) Μικρότερη ανάγκη από Εν. ΛΙΓΟΤΕΡΑ (π.χ.;) Μηδενική ανάγκη από Εν. (εξαίρεση) ΑΠΟΥΣΙΑ (π.χ.;) Αριθμός & σχήμα ποικίλλουν Διπλή στοιχειώδης μεμβράνη Εξωτερική λεία Εσωτερική αναδιπλώσεις με ένζυμα Μήτρα εσωτερικό του μιτοχονδρίου DNA, ένζυμα, ριβοσώματα ;
ΚΥΤΤΑΡΙΚΟΣ ΣΚΕΛΕΤΟΣ Παλιότερα: τα οργανίδια αιωρούνται/επιπλέουν μέσα σε μια άμορφη μάζα Σήμερα: Πλέγμα ινιδίων μέσα στο κυτταρόπλασμα Κυτταρικός σκελετός δομές διάφορων τύπων (μικροϊνίδια, μακροϊνίδια, ενδιάμεσα ινίδια μικροσωληνίσκοι) ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΕΣ: Συγκράτηση των οργανιδίων Κίνηση των οργανιδίων Συμβολή στην κυτταρική διαίρεση (κεντροσωμάτιο ΖΩΙΚΩΝ κυττάρων) Κίνηση του ίδιου του κυττάρου
ΚΥΤΤΑΡΙΚΟ ΤΟΙΧΩΜΑ Εξωτερικά της πλασματικής μεμβράνης ΦΥΤΙΚΑ κύτταρα Εξωτερικά της πλασματικής μεμβράνης ΦΥΤΙΚΑ κύτταρα Κυρίως από κυτταρίνη Προστασία, ανθεκτικότητα, ελαστικότητα Στήριξη σε ολόκληρο το φυτό
ΚΥΤΤΑΡΟ
ΚΥΤΤΑΡΟ
ΚΥΤΤΑΡΟ