[0:04]Witajcie moi drodzy w nowej wersji działu Biologia komórki, który nagrałam ze względu na to, iż poprzednia wersja była bardzo słabej jakości. Nagrałam ją w czasie, kiedy jeszcze za bardzo nie umiałam w YouTube, także postanowiłam ją odświeżyć, żeby wam się przyjemniej słuchało i oglądało. Treść pod względem merytorycznym jest praktycznie ta sama, lepsza jest jakość dźwięku, kilka nowych obrazków, jakieś może drobne poprawki, ale nie ma tutaj większych zmian. W tym pierwszym odcinku zajmiemy się takim wprowadzeniem, wstępem, podstawowymi informacjami o komórkach, niemniej jednak jest to bardzo ważny odcinek i nie należy go pomijać, zanim przejdziemy do bardziej szczegółowych spraw. Zaczniemy może tak trochę formalnie od przypomnienia wam, bądź może przedstawienia w ogóle po raz pierwszy, tak zwanej teorii komórkowej Schleidena i Schwanna i Remaka. Tak, to jest Remak, nie Remake, ponieważ chodzi o Roberta Remaka, który był zresztą Polakiem i ta teoria dzisiaj jest dla nas czymś oczywistym, ale przez bardzo długie wieki wierzcie mi, że nie była, aż do czasu wynalezienia mikroskopu i możliwości oglądania pierwszych komórek. A ta teoria mówi mianowicie po prostu to, że wszystkie organizmy pochodzą od komórek, wszystkie organizmy składają się z komórek. Co najpierw odkrył właśnie Schleiden, on odkrył, że rośliny składają się z komórek. Schwan zauważył, że zwierzęta ewidentnie też się składają z komórek, natomiast Remak podsumował, że w takim razie każda komórka musi wywodzić się z innej komórki, że komórki nie powstają z niczego, ale, że każda komórka bierze się z komórki już istniejącej. I mamy nawet na to łacińską sentencję omnis cellula e cellula, czyli każda komórka z komórki. Także tyle słowem wstępu. I tak, komórki dzielimy ogólnie na eukariotyczne i prokariotyczne. I eukariotyczne to są te, tu po prawej, które posiadają jądro komórkowe, natomiast prokariotyczne nie posiadają jądra komórkowego. Karion oznacza po prostu jądro, pro to jest tak jakby przed, czyli prokarioty to przedjądrowce i eukariotyczne, eu to akurat w biologii nie oznacza Unii Europejskiej, tylko właściwe, czyli eukariotyczne to są te właściwe jądrowce, te które posiadają jądro komórkowe. W praktyce ten podział oznacza podział na bakterie i archeony, czyli to są ogólnie prokarioty i wszystkie pozostałe organizmy jednokomórkowe i wielokomórkowe, które posiadają jądro komórkowe. Istnieją pewne wyjątki, tak jak na przykład erytrocyty saków, które nie mają jądra komórkowego, ale to jest tak, że one tracą je wtórnie, to znaczy na początku je posiadają, potem w miarę dojrzewania tracą to jądro komórkowe. Jest to przystosowanie do maksymalnie efektywnego przenoszenia tlenu, bo po prostu dzięki utracie organelli one są maksymalnie wypełnione hemoglobiną, która przenosi tlen. Także oczywiście to nie oznacza, że są prokariotyczne. Czym się różnią poza tym? Czym się komórki eukariotyczne i prokariotyczne różnią poza tym, że jedne mają jądro, a drugie nie mają jądra komórkowego? A więc prokarioty są to organizmy, które mają w swoich komórkach minimum zawartości. Co to znaczy minimum? Wiecie na pewno, że każda komórka musi wytwarzać białka, no z filmiku o białkach mam nadzieję już wiecie, że białka są podstawą wszystkich procesów życiowych, katalizują reakcje biochemiczne i tak dalej i tak dalej. Organizm nie mogą się obyć bez białek, także podstawą jest to, żeby wytwarzać białka, a do tego potrzebne jest DNA, bo w DNA jest zapisana informacja o budowie białek i potrzebne są rybosomy, czyli te struktury, które są odpowiedzialne za biosyntezę białka. I to właśnie posiadają prokarioty. Posiadają genofor, czyli tutaj tą, tą główną cząsteczkę DNA, posiadają plazmidy, czyli takie dodatkowe mniejsze cząsteczki DNA opcjonalnie i posiadają rybosomy, czyli te struktury, które są odpowiedzialne za biosyntezę białka. I to jest praktycznie wszystko, co one posiadają, jeśli chodzi o jakieś większe organella i struktury komórkowe. Oczywiście posiadają całą masę jeszcze różnych enzymów metabolicznych, ale jeśli chodzi o taką budowę komórki, to to jest, to to jest tyle. Posiadają jeszcze ścianę komórkową i często dodatkowo taką otoczkę na zewnątrz ściany. Ale pomimo tej minimalnej zawartości, o dziwo to właśnie prokarioty opanowały praktycznie wszystkie najbardziej ekstremalne siedliska na ziemi, te w których żadne inne organizmy nie są w stanie przeżyć, na przykład bardzo gorące źródła, bardzo zakwaszone środowiska i tak dalej. Dlatego ta bakteria tutaj jest takim badasem, ponieważ one faktycznie potrafią sobie poradzić w każdych warunkach. Oczywiście różne gatunki sobie radzą w różnych warunkach, to nie jest tak, że każdy prokariont jest w stanie przeżyć w każdym możliwym miejscu. Są bardzo wyspecjalizowane, jeśli chodzi o te ekstremalne siedliska, to głównie archeony żyją w takich, w takich miejscach. Także tutaj znowu sprawdza się reguła, że mniej znaczy więcej albo przynajmniej, że mniej nie oznacza gorzej. Natomiast eukariotyczne mają praktycznie wszystko, co tylko można posiadać, jeśli chodzi o organella, czyli mitochondria, chloroplasty, aparat Golgiego, cytoszkielet, siateczki śródplazmatyczne, wakuole, lizosomy, w przypadku grzybów i roślin ściany komórkowe. U zwierząt akurat nie ma ściany komórkowej, ogólnie te wszystkie organella i struktury będziemy sobie omawiać w kolejnych odcinkach. I podstawa programowa wymaga od was, żebyście umieli rozpoznawać te organella na różnych schematach i rysunkach. No i tutaj tak naprawdę waszym przyjacielem jest Google Grafika. Możecie sobie tam wpisywać różne organella, czy też komórka, najlepiej wpisywać po angielsku, wtedy będziecie mieć więcej wyników i po prostu oglądać sobie te różne rysunki, zdjęcia, oswajać się z tym jak one mogą być różnie przedstawione, różnie wyglądać i tak dalej. Okej, a co, jeśli chodzi o rozmiary komórek, jeśli chodzi o prokarioty i eukarioty, czy jest tutaj jakaś różnica? No jest zasadnicza różnica. Prokarioty są znacznie mniejsze, to znaczy ich komórki mają zazwyczaj kilka mikrometrów. Przypominam, że mikrometr to jest jedna tysięczna milimetra, czyli bardzo mało. Istnieją nieliczne wyjątki i właściwie tu chyba znany jest tylko jeden taki naprawdę dramatyczny wyjątek i jest to Tiomargarita namibiensis, czyli siarkowa perła Namibii, co jest bardzo piękną nazwą dla bakterii. Bierze się stąd, że po prostu ona jest wypełniona bardzo mocno związkami siarki i azotu. Jakby to stanowi główną objętość jej komórki, dlatego jest taka duża. Ona osiąga nawet pół milimetra, czyli praktycznie jest widoczna gołym okiem. Ale to jest naprawdę ekstremalny wyjątek wśród prokariontów. Większość jest bardzo, bardzo mała. Natomiast komórki eukariotyczne, tutaj mamy bardzo duże zróżnicowanie, bo tak, ich komórki mają zwykle kilkadziesiąt, kilkaset mikrometrów, ale na przykład komórka jajowa ssaków ma około milimetra średnicy aż. Aksony neuronów mogą mieć ponad metr długości, acetabularia, czyli taki bardzo ładny glon, on jest taką jedną ogromną komórką, która może mieć nawet około centymetra. No i wreszcie choćby jaja ptaków, to są pojedyncze komórki jajowe, no i to są już ekstremalne rozmiary. Bo przykładowo jajo strusie ma kilkanaście centymetrów średnicy, z tym, że tutaj jakby większą część masy tej komórki stanowi materiał zapasowy. Podobnie zresztą jak w komórkach jajowych ssaków, także jest bardzo dużo tego materiału zapasowego i to on jakby głównie robi tą objętość w tej komórce. No to zresztą wiecie, jeśli kiedykolwiek jedliście jajko, że tam jest głównie właśnie materiał zapasowy, woda, reszta stanowi bardzo, bardzo niewielki procent. Okej, ale dlaczego ogólnie rzecz biorąc, komórki są tak małe? Te mikrometry, kilkanaście, kilkadziesiąt. To jest bardzo ważne zagadnienie i tak naprawdę ono jest chyba najważniejsze w tym temacie, w tym odcinku. To jest najważniejsze, co musicie zrozumieć. Więc to, że komórki są małe, wynika z ich geometrii. Wynika to z tego, że powierzchnia komórki i objętość nie rosną równomiernie, czyli nie jest tak, że im większa komórka, im większa jej objętość, to że tak samo będzie się zwiększać jej powierzchnia, proporcjonalnie do objętości. Dlaczego tak jest? Wynika to z obliczeń bardzo prostych, takich, że nawet ja je ogarniam, więc wy też będziecie w stanie. Otóż chodzi o to, że tak, jeżeli mamy kostkę o boku 1 centymetr, to jej objętość będzie wynosić 1 centymetr sześcienny, no bo 1 razy 1 razy 1. Natomiast powierzchnia będzie wynosić 6 centymetrów, no bo 1 razy 1 i razy 6, tak, bo 6 boków. Natomiast, jeżeli mamy kostkę, której bok będzie dłuższy o 1 centymetr, czyli tu są 2 centymetry, no to objętość będzie wynosić 8 centymetrów, dlatego, że 2 razy 2 to jest 4 i potem razy 2 to 8, ale już powierzchnia będzie wynosić 24 centymetry. Tak, czyli 2 razy 2, 4 i razy 6 boków. Także widzicie, że po zwiększeniu boku kostki o 1 centymetr, objętość wzrosła aż 8 razy, z 1 centymetra do 8, ale powierzchnia wzrosła tylko 4 razy. Tak, czyli powierzchnia nie wzrosła proporcjonalnie do objętości i to się nazywa w przypadku komórek, że wraz ze wzrostem objętości tej komórki, jest coraz bardziej niekorzystny stosunek powierzchni do objętości. Dlaczego niekorzystny? Musimy pamiętać o tym, że komórki cały czas muszą pobierać substancje odżywcze, muszą usuwać substancje zbędne i szkodliwe, że cały czas zachodzi wymiana między komórką a otoczeniem, która jest niezbędna jej do życia. I teraz, jeżeli powierzchnia jest coraz mniejsza w stosunku do objętości, to tak jakby ta wymiana będzie coraz mniej efektywna. Możemy to sobie porównać do takiej sytuacji, to będzie trochę dziwna wizja, ale to jest najlepsze co mi przyszło do głowy, że powiedzmy, że mamy jakieś pomieszczenie, pudełko, w którym są zamknięte na przykład króliczki, czy jakieś ludziki, czy inne zwierzątka, wszystko jedno, jakieś organizmy żywe. I mieści się tam określona ilość w danej objętości tego pomieszczenia, tego pudełka. No i mamy okienka i przez te okienka dostarczamy pokarm, usuwamy nieczystości, resztki i tak dalej. I teraz, jeżeli zwiększymy dwukrotnie to pomieszczenie, jeśli chodzi o długość boku, no to będziemy mieć więcej króliczków, ale już powierzchnia tego pudełka nie zwiększy nam się współmiernie do, do tej objętości, tylko zwiększy nam się mniej. Czyli już mniej okienek będzie przypadać na znacznie większą liczbę króliczków, na zapewnienie ich potrzeb. Także stopniowo część króliczków będzie głodować, potem część będzie przysypana różnymi nieczystościami, resztkami jedzenia i tak dalej.
[10:38]No i to może po jakimś czasie być wręcz tragiczne w skutkach. I podobnie by się działo z komórką, gdyby była za duża. Wtedy jej powierzchnia będzie za mała w stosunku do objętości, żeby nadążyć za potrzebami tej komórki, za pobieraniem substancji odżywczych, za usuwaniem zbędnych produktów i tak dalej. Czyli im większa jest objętość komórki, tym większy jest problem z tą wymianą substancji, szczególnie najgorszym przypadkiem jest kulista komórka. W tym przypadku ten stosunek powierzchni do objętości jest najbardziej niekorzystny, natomiast wszelkie pofałdowania powierzchni komórki powodują, że ten stosunek powierzchni do objętości robi się bardziej korzystny i tak jest na przykład w kosmkach jelitowych, które mają bardzo pofałdowaną ścianę. Tą od strony światła jelita, przez co mają jakby znacznie, znacznie większą powierzchnię przy podobnej objętości. Okej, mam nadzieję, że to jest w miarę zrozumiałe i wyjaśniam wam dlaczego komórki nie mogą być nieskończoność duże. A wróćmy jeszcze do tych kształtów, mianowicie jakie mogą być kształty komórek. Ogólnie mogą być bardzo, bardzo różne, różnorodność jest wręcz niesamowita, od komórek tak właśnie okrągłych jak komórka jajowa, po neurony, które są bardzo porozgałęziane i długie, ale takie podstawowe kształty, to jest, to co mamy tutaj. Kuliste komórki zdarzają się bardzo rzadko, ponieważ, przynajmniej jeśli chodzi o organizmy wielokomórkowe, dlatego, że komórka może być kulista tylko wtedy, jeżeli nie ma ucisku ze strony innych komórek, a w tkankach, jak mamy organizm wielokomórkowy, to w tkankach zazwyczaj komórki leżą blisko siebie, ciasno uciskają na siebie, także mają kształt jakieś takie bardziej, powiedzmy sześcienne, czy no różne, ale nie kuliste. Natomiast komórki jajowe rozwijają się w pęcherzyku jajnikowym, gdzie nic ich nie uciska z zewnątrz, dlatego mogą mieć taki właśnie okrąglutki kształt, ale jest to, jest to raczej wyjątek. No i teraz na koniec coś co określiłam jako rodzaje zależności międzykomórkowych, co może brzmieć jakoś tak bardzo wyrafinowanie. Ale chodzi po prostu o rodzaje jakby złożoności, czyli to, że mamy jednokomórkowce, wielokomórkowce i tak dalej. No i właśnie, jednokomórkowce, to są oczywiście te organizmy, które są jednokomórkowe, składają się z jednej komórki i ta komórka jest samowystarczalna, samodzielna, nie potrzebuje do przeżycia innych komórek, swojego gatunku. Oczywiście musi się odżywiać, pełnić różne funkcje życiowe, ale jest tutaj pod tym względem niezależna. No i tak naprawdę tak wygląda zdecydowana większość organizmów na Ziemi, dlatego, że oczywiście zdecydowana większość organizmów na Ziemi jest bakteriami, czy też ogólnie prokariontami, bakteriami i archeonami. Jak mówię większość, to to jest naprawdę przerażająca większość, ponieważ aby to sobie zobrazować, musicie wziąć pod uwagę rozmiary bakterii, jak bardzo one są małe. Jest wiele takich porównań, które mogą to wam uzmysłowić, ale przykładowo, jeżeli sobie weźmiemy kostkę do gry, taką o boku jednego centymetra, to w takiej kostce zmieści się około tysiąca miliardów bakterii. Pomyślcie sobie teraz ile ludzi mamy w tym momencie na całej ziemi, około 8 miliardów, tak, wybiło chyba w zeszłym roku albo w tym, nie pamiętam, no to w takiej kostce jest tysiąc miliardów w jednej kostce, no to ile jest bakterii na całej ziemi. Chciałam powiedzieć, że możecie sobie wyobrazić, ale raczej nie możecie sobie wyobrazić, raczej nie możemy sobie wyobrazić, bo to są liczby niewyobrażalne. Także tak wygląda właśnie większość organizmów na ziemi. Jesteśmy w zdecydowanej mniejszości. Natomiast drugi rodzaj, to jest tak zwane formy kolonijne. I tutaj pozwoliłam sobie przytoczyć tytuł piosenki zespołu Ich Troje. Mam nadzieję, że większość z Was jest za młoda, żeby pamiętać tego rodzaju muzykę, chociaż nie wiem, czy dzisiejsza muzyka jest lepsza. Niemniej jednak, ja tego nie słuchałam, żeby nie było, ja tego nie słuchałam, ja tylko po prostu się orientuję, bo jestem, bo jestem wszechstronnie wykształcona. W każdym razie tytuł tej piosenki razem, a jednak osobno, po prostu idealnie oddaje, czym są formy kolonijne. W formach kolonijnych komórki żyją sobie razem, jakby tworząc jakiś taki zlepek w różnych kształtach, to mogą być nici, czy inne formy, ale każda komórka jest tam właściwie niezależna. Jeżeli ją zabierzemy z tej kolonii, to ona będzie sobie funkcjonować równie dobrze samotnie. Tworzenie kolonii daje pewne korzyści, na przykład tworząc dużą kolonię, jest trudniej zostać zjedzonym, można sobie stworzyć przyjemniejsze warunki do życia i tak dalej, ale jakby w przypadku organizmów kolonijnych nie jest to konieczne do przeżycia. Natomiast trzeci rodzaj, czyli organizmy wielokomórkowe, to już jest zupełnie nowa jakość życia i nowe możliwości związane z wielokomórkowością. Z tym, że tutaj wyróżniamy jakby też dwa rodzaje tej wielokomórkowości. Ja to określiłam jako plechy i bebechy i zaraz się wytłumaczę z tej poezji, ale chodzi generalnie o to, że wśród organizmów wielokomórkowych mamy plechowce. I to są organizmy beztkankowe, albo takie, które mają bardzo słabo wykształcone tkanki, albo takie, które mają bardzo słabo wykształcone tkanki, albo takie, które mają bardzo słabo wykształcone tkanki, albo takie, które mają bardzo słabo wykształcone tkanki, albo takie, które mają bardzo słabo wykształcone tkanki. A ogólnie składa się z masy praktycznie takich samych komórek. Te komórki mogą być ze sobą powiązane, połączone, ale nie ma między nimi jakiejś takiej specjalizacji na tkanki. No i tutaj przykładem jest grzybnia czy też jakieś pełzaki, śluzowce, protisty grzybopodobne, niektóre glony, one właśnie, ich ciało jest taką plechą. I to jest spoko, ale ma swoje ograniczenia, to znaczy na przykład żaden plechowiec nie osiągnie kształtów i rozmiarów powiedzmy słonia, czy właśnie żyrafy. Owszem, one mogą być bardzo duże, wręcz, zdaje się, że z tego co obecnie wiadomo, to największym organizmem na ziemi, czy jednym z największych organizmów na ziemi, jest właśnie grzyb. Ogromna grzybnia, ciągnąca się na przestrzeni wielu kilometrów kwadratowych w Ameryce, ale to jakby jest możliwe dzięki temu, że grzybnia ma postać takich bardzo porozgałęzianych cienkich niteczek, gdzie każda ta niteczka kontaktuje się z otoczeniem, może wymieniać substancje odżywcze i tak dalej. Natomiast plechowce nie mogą osiągnąć takich dużych, zwartych rozmiarów, tak jak ten przykładowy słoń, dlatego, że wtedy w środku takiego organizmu, do środka jakby nie mogłyby docierać substancje odżywcze, czy nie wiem, tlen, czy cokolwiek, no bo nie byłoby żadnych tkanek przewodzących układu krążenia i tak dalej. Także plechowce mogą być bardzo duże i w ogóle, ale, no właśnie, mają pewne ograniczenia, jeśli chodzi o budowę, co wynika z tego braku specjalizacji. Natomiast organizmy, które mają bebechy, czyli wnętrzności, po prostu, czyli coś co jest zbudowane z wyspecjalizowanych tkanek, one mogą osiągać duże rozmiary, mogą osiągać bardzo dużo różnorodność budowy i tak dalej. Czego my chociażby jesteśmy przykładem, prawda? Duża różnorodność budowy, duże możliwości naszych organizmów, ich funkcjonowania i w ogóle. Choć to też powoduje, że jesteśmy bardziej kruchymi organizmami, bo taką grzybnię można sobie, nie wiem, podzielić na kilka kawałków i każda sobie będzie rosła samodzielnie. Natomiast jak nas się podzieli na kilka kawałków, no to, no, wiadomo, tak, więc tutaj jeszcze znowu pozwalam sobie zacytować fragment wspomnianej piosenki, ponieważ ta fraza beze mnie nie znaczysz już nic, idealnie oddaje właśnie zależność, jaka występuje u organizmów tkankowych i ona trochę przypomina miasto, możemy to tak porównać. W mieście my wszyscy tak naprawdę jesteśmy w jakiś sposób od siebie uzależnieni. Może na co dzień tego tak nie odczuwać, bardzo czy nie zastanawiacie się nad tym, ale wyobraźcie sobie, że pracownicy elektrowni stwierdzili, że nie idą do pracy, dostawcy towarów do sklepów również sobie dali wolne, w ogóle wszyscy sobie dali wolne, nie mamy prądu, nie mamy co jeść, komunikacja stoi, internet odcięło, właściwie nie ma jak żyć, nie, na dłuższą metę. I podobnie organizm wielokomórkowy jest trochę właśnie jak takie miasto, gdzie poszczególne komórki, tkanki są od siebie wzajemnie uzależnione. Komórki nie mogą żyć samodzielnie poza organizmem, dlatego, że każda się specjalizuje w czymś innym i tak jak pracownicy elektrowni się specjalizują w pracy w elektrowni, są z kolei uzależnieni na przykład, jeśli chodzi o jedzenie, od rolników, dostawców do sklepów i tak dalej. To tak samo jak w naszych organizmach, jedne komórki są wyspecjalizowane w pobieraniu pokarmu, na przykład nabłonek jelita, innych przewodzeniu go w dostarczaniu tlenu i tak dalej i tak dalej. Także bez siebie osobno nawzajem nie są w stanie funkcjonować, ale też dzięki tej specjalizacji, no możemy właśnie osiągać tak skomplikowaną budowę i takie możliwości związane z tą budową, jak chociażby to, że ja do was teraz mówię, wy mnie słyszycie, możecie widzieć ten filmik, macie narządy zmysłów, rozwinięty układ nerwowy mniej lub bardziej i tak dalej. Także to wynika ze specjalizacji waszych komórek i niewątpliwie jest to coś wspaniałego. No i tym optymistycznym akcentem zakończymy ten odcinek. To byłoby na tyle jeśli chodzi o ten wstęp, o te informacje ogólne. Następnym filmie zajmiemy się już konkretnie budową błon komórkowych. Ja na ten moment dziękuję wam za uwagę i zapraszam do następnego odcinka.
