komórka

komórka,

biol. najmniejsza występująca w przyrodzie, zdolna do życia, samoodtwarzająca się struktura o złożonej organizacji.

Komórki mogą żyć jako samodzielne organizmy (np. bakterie, pierwotniaki) lub budują ciało organizmów wielokomórkowych. Prawidłowe funkcjonowanie komórek zależy od ich związku z otaczającym środowiskiem, nieustannej wymiany materii (jonów, gazów, związków organicznych i nieorganicznych) i energii. Komórki: a) pobierają z otoczenia i przyswajają konieczne do życia substancje oraz usuwają zbędne lub szkodliwe produkty przemiany materii; b) syntetyzują własne składniki; c) reagują na zmiany zachodzące w środowisku i adaptują się do nich; d) mają zdolność ruchu, wzrostu i różnicowania; e) przekazują swoje cechy komórkom potomnym; f) starzeją się i umierają (apoptoza). Mimo olbrzymiej różnorodności (np. organizm człowieka jest zbudowany z ok. 200 różnego rodzaju komórek), niektóre cechy komórek upodabniają je, są to: a) ogólny plan budowy, b) skład chemiczny, c) podstawowe procesy metaboliczne i bioenergetyczne, d) struktura informacji genetycznej i wspólny kod genetyczny, e) mechanizm syntezy białek.

Ciało każdej komórki jest zbudowane z protoplazmy i jest oddzielone od otaczającego środowiska błoną komórkową, która stanowi selektywną barierę kontrolującą wymianę materii i energii między komórką a otoczeniem, a także chroni ją przed infekcją i uszkodzeniem.

Ze względu na wewnętrzną budowę komórek, dzieli się je na 2 zasadnicze kategorie: komórki prokariotyczne i komórki eukariotyczne. Komórki prokariotyczne są komórkami haploidalnymi, występującymi w przyrodzie wyłącznie jako samodzielne organizmy, bakterie i mykoplazmy; są znacznie mniejsze od komórek eukariotycznych i charakteryzują się uproszczoną budową: materiał genetyczny (tzw. nukleoid) występuje w postaci pojedynczej, kolistej cząsteczki DNA i nie jest oddzielony od reszty komórki (brak jądra komórkowego), niekiedy mogą występować dodatkowe cząsteczki DNA zwane plazmidami; w protoplazmie większości prokariontów nie występują obłonione organelle; brak jest cytoszkieletu; stałym składnikiem są rybosomy i materiały zapasowe (np. glikogen, wolutyna); są heterotrofami lub autotrofami (głównie sinice); rozmnażają się przez prosty podział bez udziału wrzeciona podziałowego (podział komórki). Komórki eukariotyczne są podstawowymi jednostkami strukturalnymi i funkcjonalnymi wszystkich organizmów wielokomórkowych, mogą żyć w przyrodzie jako samodzielne organizmy jednokomórkowe (np. pierwotniaki, niektóre glony i grzyby). Z reguły są komórkami diploidalnymi. Protoplazma ich, w odróżnieniu od komórek prokariotycznych, jest zróżnicowana na jądro komórkowe i cytoplazmę, dzięki czemu zawarty w jądrze materiał genetyczny jest oddzielony od cytoplazmy podwójną błoną (osłonką jądrową). Cytoplazma jest podzielona za pośrednictwem błon na wiele przedziałów (kompartmentów) powiązanych ze sobą funkcjonalnie. Każdy przedział jest utworzony przez odmienny zespół organelli komórkowych o specyficznej strukturze, metabolizmie i funkcjach. Zasadnicze przedziały są utworzone przez: mitochondria, aparat Golgiego, siateczkę śródplazmatyczną, układ endosomów i lizosomy (endocytoza), peroksysomy, a w komórkach roślin także plastydy i wakuole. Przestrzenie między przedziałami wypełnia macierz cytoplazmy, zwana cytozolem, w której są zlokalizowane pozostałe składniki komórki: centrosom, rybosomy, elementy cytoszkieletu oraz różnego rodzaju nieaktywne metabolicznie struktury, do których należą m.in.: substancje zapasowe, ziarna wydzielnicze, ziarna pigmentu. Komórki eukariotyczne można podzielić na 5 głównych kategorii: komórki zwierząt, roślin, glonów, grzybów i pierwotniaków. Komórki należące do poszczególnych kategorii odznaczają się specyficznymi cechami, które wynikają z pozycji filogenetycznej, budowy i trybu życia danej grupy organizmów.

Podłożem wszystkich form aktywności życiowej komórek, które integruje ośrodek kontrolny zlokalizowany w ich genomie, jest metabolizm (przemiana materii) i towarzyszące mu przemiany energetyczne. Zasadniczym warunkiem zapewniającym podtrzymanie procesów życiowych w komórce jest stały dopływ energii z zewnątrz. Komórki wykorzystują w tym celu 2 rodzaje energii: fizyczną — pochodzącą z promieniowania Słońca, i chemiczną — zawartą w wiązaniach chemicznych substancji pokarmowych. Ze względu na sposób uzyskiwania i wykorzystania energii, rozróżnia się 3 typy komórek: samożywne (autotroficzne) fotoautotroficzne i chemoautotroficzne oraz cudzożywne (heterotroficzne). Energia chemiczna, zawarta w związkach organicznych wytworzonych przez autotrofy oraz obecna w związkach pobranych z zewnątrz przez heterotrofy, zostaje w komórce uwolniona w procesach oddychania tlenowego i beztlenowego (oddychanie komórkowe, fermentacja, łańcuch oddechowy) i gromadzona w związkach wysokoenergetycznych, np. takich jak ATP. Przebieg wszystkich procesów metabolicznych podlega ścisłej kontroli (np. poprzez regulację aktywności enzymów).

Każda komórka zawiera materiał genetyczny utworzony z cząsteczek DNA, w których jest zakodowana (w sekwencji tworzących je zasad) informacja o jej strukturze i wszystkich zachodzących w niej procesach życiowych. Informacja ta jest wykorzystywana przez komórkę w dwojaki sposób: a) podczas interfazy zostaje przenoszona z jądra komórkowego do cytoplazmy (transkrypcja), gdzie jest tłumaczona (translacja) na sekwencje aminokwasów w syntetyzowanych białkach, oraz b) podczas podziału komórki, kiedy zostaje zreplikowana i przekazana komórkom potomnym (replikacja DNA). Komórki mnożą się zwykle przez podział, w wyniku którego z jednej komórki powstają dwie komórki potomne dziedziczące wszystkie cechy komórki macierzystej. W przypadku organizmów jednokomórkowych podział komórki prowadzi do zwiększenia liczby osobników, a w przypadku organizmów wielokomórkowych powoduje ich wzrost i rozwój, a także przyczynia się do regeneracji lub naprawy uszkodzonych tkanek i narządów. Każdy rodzaj komórki cechuje określony cykl życiowy (cykl komórkowy), składający się z 2 zasadniczych faz: interfazy i podziału komórki. Interfaza jest okresem trwającym od momentu powstania komórki do chwili przystąpienia do podziału. W komórkach eukariotycznych podział przebiega w 2 etapach: najpierw dzieli się jądro komórkowe (kariokineza), po czym następuje podział cytoplazmy (cytokineza) i powstają 2 jednojądrowe komórki potomne. Niektóre rodzaje komórek utraciły zdolność mnożenia się, np. komórki nerwowe, erytrocyty, niektóre komórki roślinne.

Kształt komórki jest związany głównie z wykonywanymi przez nie funkcjami i może być: kulisty (komórki jajowe), gwiaździsty (komórki nerwowe, astrocyty), wrzecionowaty (komórki mięśniowe), wielościenny (komórki wątroby, komórki roślinne). Większość komórek ma kształt stały, natomiast zmienny wykazują komórki zdolne do ruchu pełzakowatego (ameby, leukocyty, makrofagi). Wielkość większości komórek waha się od kilkunastu do kilkudziesięciu µm. Najmniejszymi komórkami, a tym samym najmniejszymi organizmami, są mykoplazmy, których średnica wynosi 0,3–0,8 µm. Najmniejsze komórki zwierząt mają średnicę ok. 4 µm, natomiast do największych należą komórki jajowe ptaków (kury ok. 4 cm, strusia 7,5–10,5 cm) i gadów. Niektóre komórki nerwowe, mimo mikroskopijnej wielkości, tworzą wypustki o długości przekraczającej 1 m. Liczba komórek w organizmach wielokomórkowych jest bardzo zróżnicowana; dorosły człowiek jest zbudowany z ok. 60 bilionów komórek; dla porównania ciało szczura zawiera ok. 100 mld komórek, a wrotka Hydatina senta — ok. 950 komórek.

Termin „komórka” (cellula) wprowadził 1655 angielski fizyk i biolog R. Hooke, który pierwszy odkrył istnienie komórki, obserwując fragmenty korka. Dyscypliną biologii zajmującą się całokształtem wiedzy o komórce jest biologia komórki.

Ściana komórkowa, schemat ultrastruktury

Komórka zwierzęca