Dom Bol u zubima Funkcije plazma membrane. Mehanizmi transporta supstanci kroz plazmalemu

Bol u zubima

Funkcije plazma membrane. Mehanizmi transporta supstanci kroz plazmalemu

Spoljašnja strana ćelije prekrivena je plazma membranom (ili vanjskom ćelijskom membranom) debljine oko 6-10 nm.

Stanična membrana je gust film proteina i lipida (uglavnom fosfolipida). Molekuli lipida su raspoređeni na uredan način - okomito na površinu, u dva sloja, tako da su njihovi dijelovi koji intenzivno komuniciraju s vodom (hidrofilni) usmjereni prema van, a njihovi dijelovi inertni prema vodi (hidrofobni) usmjereni su prema unutra.

Molekuli proteina nalaze se u nekontinuiranom sloju na površini lipidnog okvira s obje strane. Neki od njih su uronjeni u lipidni sloj, a neki prolaze kroz njega, formirajući područja propusna za vodu. Ovi proteini rade razne funkcije- neki od njih su enzimi, drugi su transportni proteini uključeni u prijenos određenih tvari iz okruženje u citoplazmu i u suprotnom smjeru.

Osnovne funkcije stanične membrane

Jedno od glavnih svojstava bioloških membrana je selektivna permeabilnost (polupropusnost)- neke tvari prolaze kroz njih otežano, druge lako pa čak i prema većim koncentracijama. Suprotan odnos je tipičan za K ione: njihova koncentracija unutar ćelije je veća nego izvan nje. Prema tome, joni Na uvek imaju tendenciju da prodru u ćeliju, a K joni uvek imaju tendenciju da izađu. Izjednačavanje koncentracija ovih jona sprečeno je prisustvom u membrani posebnog sistema koji ima ulogu pumpe, koja ispumpava Na ione iz ćelije i istovremeno pumpa K ione unutra.

Tendencija Na jona da se kreću izvana ka unutra koristi se za transport šećera i aminokiselina u ćeliju. Aktivnim uklanjanjem Na iona iz ćelije stvaraju se uslovi za ulazak glukoze i aminokiselina u nju.

U mnogim ćelijama, supstance se apsorbuju i fagocitozom i pinocitozom. At fagocitoza fleksibilna vanjska membrana formira malu udubinu u koju zarobljena čestica pada. Ovo udubljenje se povećava i, okružena dijelom vanjske membrane, čestica je uronjena u citoplazmu ćelije. Fenomen fagocitoze karakterističan je za amebe i neke druge protozoe, kao i za leukocite (fagocite). Na sličan način ćelije apsorbuju tečnosti koje sadrže supstance neophodne za ćeliju. Ova pojava je nazvana pinocitoza.

Vanjske membrane različitih ćelija značajno se razlikuju u oba hemijski sastav njihovim proteinima i lipidima, i njihovim relativnim sadržajem. Upravo te karakteristike određuju raznolikost fiziološke aktivnosti membrana različitih stanica i njihovu ulogu u životu stanica i tkiva.

Endoplazmatski retikulum ćelije povezan je sa spoljašnjom membranom. Oni se izvode uz pomoć vanjskih membrana Razne vrste međućelijski kontakti, tj. komunikacija između pojedinačnih ćelija.

Mnoge vrste ćelija karakteriziraju prisutnost na njihovoj površini velikog broja izbočina, nabora i mikrovila. Oni doprinose značajnom povećanju površine ćelije i poboljšanju metabolizma, kao i jačoj povezanosti između pojedinačnih ćelija i jedne druge.

Biljne ćelije imaju debele membrane na vanjskoj strani ćelijske membrane, jasno vidljive pod optičkim mikroskopom, koje se sastoje od vlakana (celuloze). Oni stvaraju jaku potporu biljnim tkivima (drvo).

Neke životinjske ćelije takođe imaju niz vanjske strukture, koji se nalazi na vrhu ćelijske membrane i ima zaštitnu prirodu. Primjer bi bio hitin pokrivne ćelije insekti

Funkcije ćelijske membrane (ukratko)

Funkcija	Opis
Zaštitna barijera	Odvaja unutrašnje ćelijske organele od spoljašnje okruženje
Regulatorno	Reguliše metabolizam između unutrašnjeg sadržaja ćelije i spoljašnje sredine
Razgraničenje (kompartmentalizacija)	Podjela unutrašnjeg prostora ćelije na nezavisne blokove (odjeljke)
Energija	- Akumulacija i transformacija energije; - svjetlosne reakcije fotosinteze u hloroplastima; - Apsorpcija i sekrecija.
Receptor (informativni)	Učestvuje u formiranju uzbuđenja i njegovom ponašanju.
Motor	Obavlja kretanje ćelije ili njenih pojedinačnih delova.

Kakva je struktura plazma membrane? Koje su njegove funkcije?

Osnovu strukturne organizacije ćelije čine biološke membrane. Plazma membrana (plazmalema) je membrana koja okružuje citoplazmu žive ćelije. Membrane se sastoje od lipida i proteina. Lipidi (uglavnom fosfolipidi) formiraju dvostruki sloj, u kojem su hidrofobni „repovi“ molekula okrenuti prema unutrašnjosti membrane, a hidrofilni prema njenoj površini. Molekuli proteina mogu se nalaziti na vanjskoj i unutrašnjoj površini membrane, mogu biti djelomično uronjeni u lipidni sloj ili prodrijeti kroz njega. Većina zakopanih membranskih proteina su enzimi. Ovo je fluidni mozaični model strukture plazma membrane. Molekuli proteina i lipida su pokretni, što osigurava dinamičnost membrane. Membrane također uključuju ugljikohidrate u obliku glikolipida i glikoproteina (glikokaliks), koji se nalaze na vanjska površina membrane. Skup proteina i ugljikohidrata na površini membrane svake ćelije je specifičan i svojevrsni je indikator tipa ćelije.

Funkcije membrane:

Podjela. Sastoji se od stvaranja barijere između unutrašnjeg sadržaja ćelije i spoljašnje sredine.
Osiguravanje razmjene tvari između citoplazme i vanjskog okruženja. Voda, ioni, neorganski i organski molekuli ulaze u ćeliju (transportna funkcija). Proizvodi koji se formiraju u ćeliji oslobađaju se u vanjsko okruženje (sekretorna funkcija).
Transport. Transport kroz membranu može se odvijati na različite načine. Pasivni transport se odvija bez utroška energije, jednostavnom difuzijom, osmozom ili olakšanom difuzijom uz pomoć proteina nosača. Aktivni transport se provodi pomoću proteina nosača i zahtijeva energiju (na primjer, natrijum-kalijum pumpa).

Veliki molekuli biopolimera ulaze u ćeliju kao rezultat endocitoze. Dijeli se na fagocitozu i pinocitozu. Fagocitoza je hvatanje i apsorpcija velikih čestica od strane ćelije. Pojavu je prvi opisao I.I. Mechnikov. Najprije se tvari prianjaju na plazma membranu, na specifične receptorske proteine, zatim se membrana savija, stvarajući udubljenje.

Formira se digestivna vakuola. Probavlja tvari koje ulaze u ćeliju. Kod ljudi i životinja, leukociti su sposobni za fagocitozu. Bijela krvna zrnca apsorbiraju bakterije i druge čestice.

Pinocitoza je proces hvatanja i apsorbiranja kapljica tekućine s tvarima otopljenim u njoj. Supstance se prianjaju na membranske proteine (receptore), a kap rastvora je okružena membranom, formirajući vakuolu. Pinocitoza i fagocitoza se javljaju uz trošenje ATP energije.

Sekretarijat. Sekrecija je oslobađanje od strane ćelije supstanci sintetizovanih u ćeliji u spoljašnju sredinu. Hormoni, polisaharidi, proteini i kapljice masti nalaze se u vezikulama ograničenim membranom i približavaju se plazmalemi. Membrane se spajaju i sadržaj vezikule se oslobađa u okolinu koja okružuje ćeliju.
Povezivanje ćelija u tkivu (zbog naboranih izraslina).
Receptor. Membrane sadrže veliki broj receptora – posebnih proteina čija je uloga da prenose signale izvana u unutrašnjost ćelije.

Osnovu strukturne organizacije ćelije čine biološke membrane. Plazma membrana (plazmalema) je membrana koja okružuje citoplazmu žive ćelije. Membrane se sastoje od lipida i proteina. Lipidi (uglavnom fosfolipidi) formiraju dvostruki sloj, u kojem su hidrofobni „repovi“ molekula okrenuti prema unutrašnjosti membrane, a hidrofilni prema njenoj površini. Molekuli proteina mogu se nalaziti na vanjskoj i unutrašnjoj površini membrane, mogu biti djelomično uronjeni u lipidni sloj ili prodrijeti kroz njega. Većina zakopanih membranskih proteina su enzimi. Ovo je fluidno-mozaični model strukture plazma membrane. Molekuli proteina i lipida su pokretni, što osigurava dinamičnost membrane. Membrane također uključuju ugljikohidrate u obliku glikolipida i glikoproteina (glikokaliks), koji se nalaze na vanjskoj površini membrane. Skup proteina i ugljikohidrata na površini membrane svake ćelije je specifičan i svojevrsni je indikator tipa ćelije.

Funkcije membrane:

Podjela. Sastoji se od stvaranja barijere između unutrašnjeg sadržaja ćelije i spoljašnje sredine.
Osiguravanje razmjene tvari između citoplazme i vanjskog okruženja. Voda, ioni, neorganski i organski molekuli ulaze u ćeliju (transportna funkcija). Proizvodi koji se formiraju u ćeliji oslobađaju se u vanjsko okruženje (sekretorna funkcija).
Transport. Transport kroz membranu može se odvijati na različite načine. Pasivni transport se odvija bez utroška energije, jednostavnom difuzijom, osmozom ili olakšanom difuzijom uz pomoć proteina nosača. Aktivni transport se provodi pomoću proteina nosača i zahtijeva energiju (na primjer, natrijum-kalijum pumpa). Materijal sa sajta

Formira se digestivna vakuola. Supstance koje ulaze u ćeliju probavljaju se u njoj. Kod ljudi i životinja, leukociti su sposobni za fagocitozu. Bijela krvna zrnca apsorbiraju bakterije i druge čvrste čestice.

Sekretarijat. Sekrecija je oslobađanje od strane ćelije supstanci sintetizovanih u ćeliji u spoljašnju sredinu. Hormoni, polisaharidi, proteini, kapi masti nalaze se u vezikulama omeđenim membranom i približavaju se plazmalemi. Membrane se spajaju, a sadržaj vezikule se oslobađa u okolinu koja okružuje ćeliju.
Povezivanje ćelija u tkivu (zbog naboranih izraslina).
Receptor. Membrane sadrže veliki broj receptora – posebnih proteina čija je uloga da prenose signale izvana u unutrašnjost ćelije.

Niste pronašli ono što ste tražili? Koristite pretragu

Na ovoj stranici nalazi se materijal o sljedećim temama:

struktura biološke membrane ukratko
struktura i funkcija plazma membrane
struktura i funkcije plazma membrane
plazma membrane ukratko
struktura i funkcije plazma membrane ukratko

Ima debljinu od 8-12 nm, pa ga je nemoguće ispitati svjetlosnim mikroskopom. Struktura membrane se proučava pomoću elektronskog mikroskopa.

Plazma membranu čine dva sloja lipida – bilipidni sloj ili dvosloj. Svaka molekula se sastoji od hidrofilne glave i hidrofobnog repa, au biološkim membranama lipidi se nalaze glavom prema van, a repom prema unutra.

Brojni proteinski molekuli su uronjeni u bilipidni sloj. Neki od njih se nalaze na površini membrane (vanjske ili unutrašnje), drugi prodiru u membranu.

Funkcije plazma membrane

Membrana štiti sadržaj ćelije od oštećenja, održava oblik ćelije, selektivno propušta potrebne supstance u ćeliju i uklanja produkte metabolizma, a takođe obezbeđuje komunikaciju između ćelija.

Barijeru, graničnu funkciju membrane pruža dvostruki sloj lipida. Sprečava širenje sadržaja ćelije, mešanje sa okolinom ili međustaničnom tečnošću i sprečava prodiranje opasnih materija u ćeliju.

Red bitne funkcije citoplazmatska membrana se odvija zahvaljujući proteinima koji su uronjeni u nju. Uz pomoć receptorskih proteina može uočiti različite iritacije na svojoj površini. Transportni proteini formiraju najfinije kanale kroz koje kalijum, kalcijum i drugi joni malog prečnika ulaze i izlaze iz ćelije. Proteini obezbeđuju vitalne procese u samom telu.

Velike čestice hrane koje ne mogu proći kroz tanke membranske kanale ulaze u ćeliju fagocitozom ili pinocitozom. Uobičajeno ime ti procesi su endocitoza.

Kako nastaje endocitoza - prodiranje velikih čestica hrane u ćeliju?

Čestica hrane dolazi u kontakt sa vanjskom membranom ćelije i na tom mjestu se formira invaginacija. Tada čestica, okružena membranom, ulazi u ćeliju, formira se probavna vezikula, a probavni enzimi prodiru u nastalu vezikulu.

Bijela krvna zrnca koja mogu uhvatiti i probaviti strane bakterije nazivaju se fagociti.

U slučaju pinocitoze, invaginacija membrane ne hvata čvrste čestice, već kapljice tekućine s tvarima otopljenim u njoj. Ovaj mehanizam je jedan od glavnih načina da supstance uđu u ćeliju.

Biljne ćelije prekrivene tvrdim slojem ćelijskog zida na vrhu membrane nisu sposobne za fagocitozu.

Obrnuti proces endocitoze je egzocitoza. Sintetizirane tvari (na primjer, hormoni) se pakuju u membranske vezikule, približavaju se membrani, ugrađuju se u nju, a sadržaj vezikule se oslobađa iz ćelije. Na taj način, stanica se može riješiti nepotrebnih metaboličkih proizvoda.

1. Barijera- obezbeđuje regulisan, selektivan, pasivan i aktivan metabolizam sa okolinom.

Ćelijske membrane imaju selektivna propusnost: glukoza, aminokiseline, masne kiseline, glicerol i ioni polako difundiraju kroz njih, same membrane aktivno reguliraju ovaj proces – neke tvari prolaze, a druge ne.

2. Transport- transport supstanci u i iz ćelije se odvija kroz membranu. Transport kroz membrane osigurava: isporuku hranljive materije, uklanjanje krajnjih produkata metabolizma, lučenje različitih supstanci, stvaranje ionskih gradijenta, održavanje odgovarajućeg pH i jonske koncentracije u ćeliji, neophodnih za funkcionisanje ćelijskih enzima.

Postoje četiri glavna mehanizma za ulazak supstanci u ćeliju ili njihovo uklanjanje iz ćelije van:

a) pasivna (difuzija, osmoza) (ne zahtijeva energiju)

Difuzija

Raspodjela molekula ili atoma jedne tvari između molekula ili atoma druge, što dovodi do spontanog izjednačavanja njihovih koncentracija u cijelom zauzetom volumenu. U nekim situacijama jedna od tvari već ima izjednačenu koncentraciju i govore o difuziji jedne tvari u drugu. U ovom slučaju, tvar se prenosi iz područja visoke koncentracije u područje niske koncentracije (duž vektora gradijenta koncentracije (Sl. 2.4).

Rice. 2.4. Dijagram procesa difuzije

Osmoza

Proces jednosmjerne difuzije molekula otapala kroz polupropusnu membranu prema višoj koncentraciji otopljene tvari iz volumena s nižom koncentracijom otopljene tvari (Sl. 2.5).

Rice. 2.5. Dijagram procesa osmoze

b) Aktivan transport (zahteva utrošak energije)

Natrijum-kalijum pumpa- mehanizam aktivnog spregnutog transmembranskog transporta jona natrijuma (van ćelije) i jona kalijuma (unutar ćelije), koji obezbeđuje koncentracijski gradijent i transmembransku potencijalnu razliku. Potonji služi kao osnova za mnoge funkcije stanica i organa: lučenje stanica žlijezde, kontrakciju mišića, provođenje nervnih impulsa itd. (Sl. 2.6).

Rice. 2.6. Šema rada kalij-natrijum pumpe

U prvoj fazi, enzim Na + /K + -ATPaza vezuje tri Na + jona na unutrašnju stranu membrane. Ovi ioni mijenjaju konformaciju aktivnog centra ATPaze. Nakon toga, enzim je u stanju da hidrolizira jedan molekul ATP-a. Energija koja se oslobađa nakon hidrolize troši se na promjenu konformacije nosača, zbog čega se na vanjskoj strani membrane pojavljuju tri Na + jona i PO 4 3− jon (fosfat). Ovde se joni Na + odvajaju, a PO 4 3− je zamenjen sa dva K + jona. Nakon toga, enzim se vraća u prvobitnu konformaciju i pojavljuju se K+ ioni unutra membrane. Ovdje se ioni K+ odvajaju, a nosač je ponovo spreman za rad.

Kao rezultat, stvara se visoka koncentracija Na+ jona u vanćelijskom okruženju, a visoka koncentracija K+ stvara se unutar ćelije. Ova razlika koncentracije se koristi u ćelijama prilikom provođenja nervnog impulsa.

c) Endocitoza (fagocitoza, pinocitoza)

Fagocitoza(jedenje od strane ćelije) je proces apsorpcije od strane ćelije čvrstih objekata, kao što su eukariotske ćelije, bakterije, virusi, ostaci mrtvih ćelija, itd. Oko apsorbovanog objekta formira se velika unutarćelijska vakuola (fagozom). Veličina fagosoma je od 250 nm i više. Spajanjem fagosoma sa primarnim lizozomom nastaje sekundarni lizozom. U kiseloj sredini, hidrolitički enzimi razgrađuju makromolekule zarobljene u sekundarnom lizozomu. Proizvodi razgradnje (aminokiseline, monosaharidi i druge korisne supstance) se zatim transportuju kroz lizozomalnu membranu u ćelijsku citoplazmu. Fagocitoza je veoma rasprostranjena. Kod visoko organiziranih životinja i ljudi proces fagocitoze igra zaštitnu ulogu. Fagocitna aktivnost leukocita i makrofaga ima velika vrijednost u zaštiti organizma od supstanci koje ulaze u njega patogeni mikrobi i druge neželjene čestice. Fagocitozu je prvi opisao ruski naučnik I. I. Mečnikov (Sl. 2.7)

Pinocitoza(ispijanje od strane ćelije) je proces apsorpcije tečne faze od strane ćelije iz okoline koja sadrži rastvorljive supstance, uključujući velike molekule (proteine, polisaharide, itd.). Tokom pinocitoze, male vezikule zvane endosomi se oslobađaju iz membrane u ćeliju. Manji su od fagosoma (veličina im je do 150 nm) i obično ne sadrže velike čestice. Nakon formiranja endosoma, primarni lizozom mu se približava, te se ove dvije membranske vezikule spajaju. Nastala organela naziva se sekundarni lizozom. Proces pinocitoze neprestano provode sve eukariotske ćelije. (sl. 7)

Endocitoza posredovana receptorima - aktivni specifični proces u kojem se stanična membrana izboči u ćeliju, formirajući obrubljene jame. Intracelularna strana obrubljene jame sadrži skup adaptivnih proteina. Makromolekule koje se vezuju za specifične receptore na površini ćelije prolaze unutra mnogo većom brzinom nego supstance koje ulaze u ćelije putem pinocitoze.

Rice. 2.7. Endocitoza

d) Egzocitoza (negativna fagocitoza i pinocitoza)

Ćelijski proces u kojem se unutarćelijske vezikule (membranske vezikule) spajaju s vanjskom ćelijskom membranom. Tokom egzocitoze, sadržaj sekretornih vezikula (vezikule egzocitoze) se oslobađa, a njihova membrana se spaja sa ćelijskom membranom. Gotovo sva makromolekularna jedinjenja (proteini, peptidnih hormona itd.) se na ovaj način oslobađaju iz ćelije (Sl. 2.8)

Rice. 2.8. Shema egzocitoze

3. Generisanje i provođenje biopotencijala- uz pomoć membrane održava se konstantna koncentracija jona u ćeliji: koncentracija jona K+ unutar ćelije je mnogo veća nego izvan nje, a koncentracija Na+ je mnogo niža, što je veoma važno, jer osigurava održavanje razlike potencijala na membrani i stvaranje nervnog impulsa.

4. Mehanički- osigurava autonomiju ćelije, njenih intracelularnih struktura, kao i povezanost sa drugim ćelijama (u tkivima).

5. Energija- tokom fotosinteze u hloroplastima i ćelijskog disanja u mitohondrijama u njihovim membranama funkcionišu sistemi prenosa energije u kojima učestvuju i proteini;

6. Receptor- neki proteini koji se nalaze u membrani su receptori (molekuli uz pomoć kojih ćelija percipira određene signale).

7. Enzimski- membranski proteini su često enzimi. Na primjer, plazma membrane epitelne ćelije crijeva sadrže probavne enzime.

8. Matrica- osigurava određenu relativnu poziciju i orijentaciju membranskih proteina, njihovu optimalnu interakciju;

9. Označavanje ćelije- na membrani se nalaze antigeni koji djeluju kao markeri - "oznake" koje omogućavaju identifikaciju ćelije. To su glikoproteini (odnosno proteini sa razgranatim bočnim lancima oligosaharida koji su vezani za njih) koji igraju ulogu “antene”. Uz pomoć markera, ćelije mogu prepoznati druge ćelije i djelovati zajedno s njima, na primjer, u formiranju organa i tkiva. Ovo takođe omogućava imunološki sistem prepoznaju strane antigene.

Ćelijske inkluzije

Ćelijske inkluzije uključuju ugljikohidrate, masti i proteine. Sve ove tvari akumuliraju se u citoplazmi stanice u obliku kapljica i zrna različitih veličina i oblika. Povremeno se sintetiziraju u ćeliji i koriste u metaboličkom procesu.

Citoplazma

Dio je žive ćelije (protoplasta) bez plazma membrane ili jezgra. Sastav citoplazme uključuje: citoplazmatski matriks, citoskelet, organele i inkluzije (ponekad se inkluzije i sadržaj vakuola ne smatraju živom supstancom citoplazme). Od vanjskog okruženja odvojena plazma membranom, citoplazma je unutrašnje polutečno okruženje stanica. Citoplazma eukariotskih ćelija sadrži jezgro i različite organele. Sadrži i razne inkluzije - produkte stanične aktivnosti, vakuole, kao i sitne cijevi i filamente koji čine skelet ćelije. Proteini prevladavaju u sastavu glavne supstance citoplazme.

Funkcije citoplazme

1) u njemu se odvijaju glavni metabolički procesi.

2) ujedinjuje jezgro i sve organele u jednu celinu, obezbeđuje njihovu interakciju.

3) pokretljivost, razdražljivost, metabolizam i reprodukcija.

Mobilnost se manifestuje u razne forme:

Intracelularno kretanje ćelijske citoplazme.

Ameboidno kretanje. Ovaj oblik kretanja izražava se u formiranju pseudopodija od strane citoplazme prema ili od određenog stimulusa. Ovaj oblik kretanja svojstven je amebi, krvnim leukocitima, kao i nekim ćelijama tkiva.

Treperenje pokreta. Pojavljuje se u obliku otkucaja sitnih protoplazmatskih izraslina - cilija i bičaka (cilijati, epitelne ćelije višećelijskih životinja, spermatozoidi itd.).

Kontraktivno kretanje. Osigurava se zbog prisustva u citoplazmi posebne organele miofibrila, čije skraćivanje ili produženje doprinosi kontrakciji i opuštanju stanice. Sposobnost kontrakcije najrazvijenija je u mišićnim ćelijama.

Razdražljivost se izražava u sposobnosti ćelija da reaguju na iritaciju promenom metabolizma i energije.

Citoskelet

Jedan od karakteristične karakteristike Eukariotska stanica je prisutnost u njenoj citoplazmi skeletnih formacija u obliku mikrotubula i snopova proteinskih vlakana. Citoskeletni elementi, usko povezani s vanjskom citoplazmatskom membranom i nuklearnom ovojnicom, formiraju složena tkanja u citoplazmi.

Citoskelet formiraju mikrotubule, mikrofilamenti i mikrotrabekularni sistem. Citoskelet određuje oblik ćelije, učestvuje u kretanju ćelije, deobi i kretanju same ćelije, kao i u unutarćelijskom transportu organela.

Mikrotubule nalaze se u svim eukariotskim ćelijama i predstavljaju šuplje, nerazgranate cilindre, čiji prečnik ne prelazi 30 nm, a debljina zida je 5 nm. U dužinu mogu doseći nekoliko mikrometara. Lako se rastavlja i ponovo sastavlja. Zid mikrotubula se uglavnom sastoji od spiralnih podjedinica proteina tubulina (Sl. 2.09)

Funkcije mikrotubula:

1) vrši funkciju podrške;

2) formiraju vreteno; osigurati divergenciju hromozoma do polova ćelije; odgovoran za kretanje ćelijskih organela;

3) učestvuju u unutarćelijskom transportu, sekreciji i formiranju ćelijskog zida;

4) su strukturna komponenta cilije, flagele, bazalna tijela i centriole.

Mikrofilamenti su predstavljeni filamentima prečnika 6 nm, koji se sastoje od proteina aktina, bliskog mišićnom aktinu. Aktin čini 10-15% ukupan brojćelijski protein. U većini životinjskih ćelija, gusta mreža aktinskih filamenata i povezanih proteina formira se neposredno ispod plazma membrane.

Osim aktina, u ćeliji se nalaze i miozinski filamenti. Međutim, njihov broj je mnogo manji. Interakcija između aktina i miozina uzrokuje kontrakciju mišića. Mikrofilamenti su povezani s kretanjem cijele ćelije ili njenih pojedinačnih struktura unutar nje. U nekim slučajevima kretanje je omogućeno samo aktinskim filamentima, u drugim aktinom zajedno s miozinom.

Funkcije mikrofilamenata

1) mehanička čvrstoća

2) omogućava ćeliji da promijeni svoj oblik i da se kreće.

Rice. 2.09. Citoskelet

Organele (ili organele)

Podijeljeni su na nemembranski, jednomembranski i dvomembranski.

TO nemembranske organele Eukariotske ćelije uključuju organele koje nemaju svoju zatvorenu membranu, i to: ribozomi i organele izgrađene na bazi tubulinskih mikrotubula - ćelijski centar (centriole) I organele kretanja (flagele i cilije). U ćelijama većine jednoćelijskih organizama i velike većine viših (kopnenih) biljaka nema centriola.

TO jednomembranske organele vezati: endoplazmatski retikulum, Golgijev aparat, lizozomi, peroksizomi, sferozomi, vakuole i neki drugi. Sve jednomembranske organele su međusobno povezane unificirani sistemćelije. Biljne ćelije imaju posebne lizozome, životinjske ćelije imaju posebne vakuole: probavne, ekskretorne, kontraktilne, fagocitne, autofagocitne itd.

TO organele sa dvostrukom membranom odnose mitohondrije i plastide.

Nemembranske organele

A) Ribozomi- organele koje se nalaze u ćelijama svih organizama. To su male organele, predstavljene globularnim česticama promjera oko 20 nm. Ribosomi se sastoje od dvije podjedinice nejednake veličine - velike i male. Ribosomi sadrže proteine i ribosomalnu RNK (rRNA). Postoje dvije glavne vrste ribozoma: eukariotski (80S) i prokariotski (70S).

Ovisno o lokaciji u ćeliji, u citoplazmi se nalaze slobodni ribozomi koji sintetiziraju proteine i vezani ribozomi - ribozomi povezani velikim podjedinicama sa vanjska površina ER membrane koje sintetiziraju proteine koji ulaze u Golgijev kompleks i potom ih luče ćelije. Tokom biosinteze proteina, ribozomi se mogu kombinovati u komplekse - poliribozome (polisome).

Eukariotski ribozomi se formiraju u nukleolu. Prvo, rRNA se sintetizira na nukleolarnoj DNK, koja je zatim prekrivena ribosomskim proteinima koji dolaze iz citoplazme i cijepa se na potrebne veličine i formiraju ribosomske podjedinice. U jezgru nema potpuno formiranih ribozoma. Kombinacija podjedinica u cijeli ribozom se događa u citoplazmi, obično tokom biosinteze proteina.

Ribosomi se nalaze u ćelijama svih organizama. Svaki se sastoji od dvije čestice, male i velike. Ribosomi sadrže proteine i RNK.

Funkcije

sinteza proteina.

Sintetizirani proteini se prvo akumuliraju u kanalima i šupljinama endoplazmatski retikulum, a zatim transportiran do organela i staničnih mjesta. EPS i ribozomi koji se nalaze na njegovim membranama predstavljaju jedinstveni aparat za biosintezu i transport proteina (sl. 2.10-2.11).

Rice. 2.10. Struktura ribosoma

Rice. 2.11. Struktura ribozoma

B) Ćelijski centar (centriole)

Centriol je cilindar (0,3 µm dužine i 0,1 µm u prečniku), čiji zid čini devet grupa od tri spojene mikrotubule (9 tripleta), međusobno povezanih u određenim intervalima poprečnim vezama. Često se centriole kombiniraju u parove gdje se nalaze pod pravim uglom jedna prema drugoj. Ako centriol leži na bazi cilijuma ili flageluma, onda se naziva bazalno tijelo.

Gotovo sve životinjske ćelije imaju par centriola, koji su srednji element ćelijski centar.

Prije podjele, centriole se razilaze na suprotne polove i u blizini svakog od njih pojavljuje se ćerka centriola. Od centriola smještenih na različitim polovima ćelije nastaju mikrotubule koje rastu jedna prema drugoj.

Funkcije

1) formiraju mitotičko vreteno, promovišući ujednačena distribucija genetski materijal između ćelija kćeri,

2) su centar organizacije citoskeleta. Neke od niti vretena su vezane za hromozome.

Centriole su organele citoplazme koje se samorepliciraju. Oni nastaju kao rezultat umnožavanja postojećih. To se događa kada se centriole razdvoje. Nezreli centriol sadrži 9 pojedinačnih mikrotubula; Očigledno, svaka mikrotubula je predložak za sklapanje trojki karakterističnih za zreli centriol (Sl. 2.12).

Cetrioli se nalaze u ćelijama nižih biljaka (algi).

Rice. 2.12. Centriole ćelijskog centra

Jednomembranske organele

D) Endoplazmatski retikulum (ER)

Sve unutrašnja zona Citoplazma je ispunjena brojnim malim kanalima i šupljinama čiji su zidovi membrane slične strukture plazma membrani. Ovi kanali se granaju, povezuju jedni s drugima i formiraju mrežu koja se naziva endoplazmatski retikulum. Endoplazmatski retikulum je heterogen po svojoj strukturi. Postoje dvije poznate njegove vrste - granularni I glatko.

Na membranama kanala i šupljina granularne mreže nalazi se mnogo malih okruglih tijela - ribozomi, koji daju membranama grub izgled. Membrane glatkog endoplazmatskog retikuluma ne nose ribozome na svojoj površini. EPS obavlja mnogo različitih funkcija.

Funkcije

Glavna funkcija granularnog endoplazmatskog retikuluma je učešće u sintezi proteina, koja se javlja u ribosomima. Sinteza lipida i ugljikohidrata odvija se na membranama glatkog endoplazmatskog retikuluma. Svi ovi produkti sinteze akumuliraju se u kanalima i šupljinama, a zatim se transportuju u različite organele ćelije, gdje se troše ili akumuliraju u citoplazmi kao ćelijske inkluzije. EPS povezuje glavne organele ćelije jedni s drugima (Sl. 2.13).

Rice. 2.13. Struktura endoplazmatskog retikuluma (ER) ili retikuluma

D) Golgijev aparat

Struktura ove organele je slična u ćelijama biljnih i životinjskih organizama, uprkos raznolikosti njenog oblika. Obavlja mnoge važne funkcije.

Jednomembranska organela. To su hrpe spljoštenih „cisterni“ sa proširenim ivicama, sa kojima je povezan sistem malih jednomembranskih vezikula (Golgijevih vezikula). Golgijeve vezikule su uglavnom koncentrisane na strani koja je uz ER i duž periferije stekova. Vjeruje se da prenose proteine i lipide u Golgijev aparat, čiji molekuli, krećući se iz spremnika u spremnik, prolaze kroz kemijsku modifikaciju.

Sve ove supstance se prvo akumuliraju, postaju hemijski kompleksne, a zatim ulaze u citoplazmu u obliku velikih i malih mehurića i ili se koriste u samoj ćeliji tokom njenog života, ili se iz nje uklanjaju i koriste u telu. (Sl. 2.14-2.15).

Rice. 2.14. Struktura Golgijevog aparata

Funkcije:

Modifikacija i akumulacija proteina, lipida, ugljikohidrata;

Pakovanje u membranske vezikule (vezikule) primljenog organska materija;

Mjesto formiranja lizosoma;

Sekretorna funkcija, stoga je Golgijev aparat dobro razvijen u sekretornim ćelijama.

Rice. 2.15. Golgijev kompleks

E) Lizozomi

Oni su mala okrugla tijela. Unutar lizozoma nalaze se enzimi koji razgrađuju proteine, masti, ugljikohidrate i nukleinske kiseline. Lizozomi se približavaju čestici hrane koja je ušla u citoplazmu, stapaju se s njom i formira se jedna probavna vakuola unutar koje se nalazi čestica hrane okružena enzimima lizosoma.

Enzimi lizozoma se sintetiziraju na grubom ER i kreću do Golgijevog aparata, gdje se modificiraju i pakuju u membranske vezikule lizosoma. Lizozom može sadržavati od 20 do 60 razne vrste hidrolitičkih enzima. Razgradnja tvari pomoću enzima se naziva liza.

Postoje primarni i sekundarni lizozomi. Lizozomi koji nastaju iz Golgijevog aparata nazivaju se primarnim.

Sekundarni se nazivaju lizosomi koji nastaju kao rezultat fuzije primarnih lizosoma s endocitnim vakuolama. U tom slučaju probavljaju tvari koje fagocitozom ili pinocitozom ulaze u ćeliju, pa se mogu nazvati probavne vakuole.

Funkcije lizosoma:

1) varenje supstanci ili čestica koje je ćelija uhvatila tokom endocitoze (bakterije, druge ćelije),

2) autofagija - uništavanje struktura nepotrebnih za ćeliju, na primjer, prilikom zamjene starih organela novim, ili varenje proteina i drugih supstanci proizvedenih unutar same stanice,

3) autoliza - samoprobava ćelije koja dovodi do njene smrti (ponekad ovaj proces nije patološki, već prati razvoj organizma ili diferencijaciju nekih specijalizovanih ćelija) (sl. 2.16-2.17).

Primjer: Kada se punoglavac transformira u žabu, lizozomi smješteni u stanicama repa ga probavljaju: rep nestaje, a tvari nastale tokom ovog procesa apsorbiraju se i koriste u drugim stanicama tijela.

Rice. 2.16. Formiranje lizosoma

Rice. 2.17. Funkcionisanje lizosoma

G) Peroksizomi

Organele slične strukture lizozomima, vezikule prečnika do 1,5 mikrona sa homogenim matriksom koji sadrži oko 50 enzima.

Katalaza uzrokuje razgradnju vodonik peroksida 2H 2 O 2 → 2H 2 O + O 2 i sprječava peroksidaciju lipida

Peroksizomi nastaju pupanjem iz prethodno postojećih, tj. pripadaju organelama koje se samorepliciraju, uprkos činjenici da ne sadrže DNK. Rastu zbog unosa enzima peroksizomalni enzimi nastaju na grubom ER i u hijaloplazmi (Sl. 2.18).

Rice. 2.18. Peroksizom (kristalni nukleoid u centru)

H) Vakuole

Jednomembranske organele. Vakuole su "kontejneri" ispunjeni vodeni rastvori organski i neorganske supstance. ER i Golgijev aparat učestvuju u formiranju vakuola.

Young biljne ćelije sadrže mnogo malih vakuola, koje se zatim, kako ćelije rastu i diferenciraju, spajaju jedna s drugom i formiraju jednu veliku centralnu vakuolu.

Centralna vakuola može zauzeti do 95% zapremine zrela ćelija, jezgro i organele se potiskuju prema ćelijskoj membrani. Membrana koja ograničava biljnu vakuolu naziva se tonoplast.

Tečnost koja ispunjava biljnu vakuolu naziva se ćelijski sok. Sastav staničnog soka uključuje organske i anorganske soli rastvorljive u vodi, monosaharide, disaharide, aminokiseline, krajnje ili toksične produkte metabolizma (glikozide, alkaloide) i neke pigmente (antocijanine).

Šećeri i proteini se najčešće skladište iz organskih supstanci. Šećeri su često u obliku otopina, proteini ulaze u obliku ER vezikula i Golgijevog aparata, nakon čega se vakuole dehidriraju, pretvarajući se u zrna aleurona.

Životinjske stanice sadrže male probavne i autofagne vakuole, koje pripadaju skupini sekundarnih lizosoma i sadrže hidrolitičke enzime. Jednoćelijske životinje također imaju kontraktilne vakuole koje obavljaju funkciju osmoregulacije i izlučivanja.

Funkcije

U biljkama

1) nakupljanje tečnosti i održavanje turgora,

2) nakupljanje rezervnih hranljivih materija i mineralnih soli,

3) bojenje cvijeća i plodova i na taj način privlačenje oprašivača i distributera plodova i sjemena.

Kod životinja:

4) digestivne vakuole – uništavaju organske makromolekule;

5) kontraktilne vakuole regulišu osmotski pritisak ćelije i uklanjaju nepotrebne supstance iz ćelije

6) fagocitne vakuole nastaju tokom fagocitoze imune ćelije antigeni

7) autofagocitne vakuole nastaju tokom fagocitoze sopstvenog tkiva od strane imunoloških ćelija

Dvomembranske organele (mitohondrije i plastidi)

Ove organele su poluautonomne jer imaju svoju DNK i svoj aparat za sintezu proteina. Mitohondrije se nalaze u gotovo svim eukariotskim ćelijama. Plastidi se nalaze samo u biljnim ćelijama.

I) Mitohondrije

To su organele koje opskrbljuju energijom metaboličke procese u ćeliji. U hijaloplazmi su mitohondrije obično raspoređene difuzno, ali su u specijalizovanim ćelijama koncentrisane u onim područjima gde postoji najveća potreba za energijom. Na primjer, u mišićne ćelije veliki broj mitohondrija je koncentrisan duž kontraktilnih fibrila, duž flageluma sperme, u epitelu bubrežnih tubula, u predelu sinapsi itd. Ovakav raspored mitohondrija obezbeđuje manji gubitak ATP-a tokom njegove difuzije.

Vanjska membrana odvaja mitohondrije od citoplazme, zatvoren je na sebe i ne stvara invaginacije. Unutrašnja membrana ograničava unutrašnji sadržaj mitohondrija – matriksa. Feature– formiranje brojnih invaginacija – krista, zbog kojih se povećava površina unutrašnjih membrana. Broj i stepen razvoja krista zavisi od funkcionalne aktivnosti tkiva. Mitohondrije imaju sopstveni genetski materijal (Sl. 2.19).

Mitohondrijska DNK je zatvorena kružna dvolančana molekula u ljudskim stanicama ima veličinu od 16.569 parova nukleotida, što je otprilike 105 puta manje od DNK lokalizirane u jezgri. Mitohondrije imaju svoj sistem za sintezu proteina, ali je broj proteina prevedenih iz mitohondrijske mRNA ograničen. Mitohondrijska DNK ne može kodirati sve mitohondrijalne proteine. Većina mitohondrijalnih proteina je pod genetskom kontrolom jezgra.

Rice. 2.19. Struktura mitohondrija

Funkcije mitohondrija

1) Formiranje ATP-a

2) sinteza proteina

3) učešće u specifičnim sintezama, na primjer, sinteza steroidnih hormona (nadbubrežne žlijezde)

4) istrošene mitohondrije takođe mogu akumulirati produkte izlučivanja, štetne materije, tj. sposoban da preuzme funkcije drugih ćelijskih organela

K) Plastidi

Plastidi-organele karakteristične samo za biljke.

Postoje tri vrste plastida:

1) hloroplasti(zeleni plastidi);

2) hromoplasti(plastidi žuti, narandžasti ili crveni)

3) leukoplasti(bezbojni plastidi).

Obično se u ćeliji nalazi samo jedna vrsta plastida.

Hloroplasti

Ove organele nalaze se u ćelijama lišća i drugim zelenim organima biljaka, kao iu raznim algama. Kod viših biljaka jedna ćelija obično sadrži nekoliko desetina hloroplasta. Zelena boja hloroplasta ovisi o sadržaju pigmenta hlorofila u njima.

Kloroplast je glavna organela biljnih stanica u kojoj se odvija fotosinteza, odnosno stvaranje organskih tvari (ugljikohidrata) iz neorganskih tvari (CO 2 i H 2 O) korištenjem energije sunčeva svetlost. Kloroplasti su po strukturi slični mitohondrijima.

Kloroplasti imaju složenu strukturu. Od hijaloplazme su odvojene dvije membrane - vanjske i unutrašnje. Interni sadržaji se pozivaju stroma. Unutrašnja membrana formira unutar hloroplasta složen, strogo uređen sistem membrana u obliku ravnih mjehurića tzv. tilakoidi.

Tilakoidi se skupljaju u hrpe - zrna, nalik na stupove novčića . Grane su međusobno povezane stromalnim tilakoidima koji prolaze kroz njih kroz plastid. (sl. 2.20-2.22). Klorofil i hloroplasti nastaju samo na svjetlosti.

Rice. 2.20. Hloroplasti pod svjetlosnim mikroskopom

Rice. 2.21. Struktura hloroplasta ispod elektronski mikroskop

Rice. 2.22. Shematska struktura hloroplasta

Funkcije

1) fotosinteza(formiranje organskih supstanci iz neorganskih supstanci usled svetlosne energije). Centralna uloga u ovom procesu pripada hlorofilu. Apsorbira svjetlosnu energiju i usmjerava je da izvrši reakcije fotosinteze. U hloroplastima, kao iu mitohondrijima, dolazi do sinteze ATP-a.

2) učestvuju u sintezi aminokiselina i masne kiseline,

3) služi kao skladište za privremene rezerve skroba.

Leukoplasti- mali bezbojni plastidi koji se nalaze u ćelijama organa skrivenih od sunčeve svjetlosti (korijeni, rizomi, gomolji, sjemenke). Njihova struktura je slična strukturi hloroplasta (Sl. 2.23).

Međutim, za razliku od hloroplasta, leukoplasti imaju slabo razvijen sistem unutrašnje membrane, jer uključeni su u sintezu i akumulaciju rezervnih nutrijenata - skroba, proteina i lipida. Na svjetlu, leukoplasti se mogu pretvoriti u hloroplaste.

Rice. 2.23. Struktura leukoplasta

Hromoplasti- plastidi narandžaste, crvene i žuta boja, koji je uzrokovan pigmentima koji pripadaju grupi karotenoida. Hromoplasti se nalaze u ćelijama latica mnogih biljaka, zrelog voća, ređe korjenastog povrća, a takođe i u jesenjem lišću. Unutrašnji membranski sistem u hromoplastima je obično odsutan (Sl. 24).

Rice. 2.24. Struktura hromoplasta

Značaj hromoplasta još nije u potpunosti razjašnjen. Većina njih su stari plastidi. Oni se, po pravilu, razvijaju iz hloroplasta, dok se hlorofil i struktura unutrašnje membrane uništavaju u plastidima, a karotenoidi se akumuliraju. To se događa kada plodovi sazriju, a lišće u jesen požuti. Biološki značaj hromoplasta je to što uzrokuju svijetlu boju cvijeća i plodova, što privlači insekte za unakrsno oprašivanje i druge životinje za distribuciju plodova. Leukoplasti se takođe mogu transformisati u hromoplaste.

Funkcije plastida

Sinteza organskih tvari iz jednostavnih tvari u hlorofilu neorganska jedinjenja: ugljični dioksid i voda u prisustvu kvanta sunčeve svjetlosti – fotosinteza, Sinteza ATP-a tokom svjetlosne faze fotosinteze

Sinteza proteina na ribosomima (između unutrašnjih membrana hloroplasta nalaze se DNK, RNK i ribozomi, pa se u hloroplastima, kao iu mitohondrijima, odvija sinteza proteina neophodnog za aktivnost ovih organela).

Prisutnost hromoplasta objašnjava žutu, narandžastu i crvenu boju vjenčića cvijeća, plodova i jesenjeg lišća.

Leukoplasti sadrže tvari za skladištenje (u stabljikama, korijenu, gomoljima).

Kloroplasti, hromoplasti i leukoplasti su sposobni za razmjenu stanica. Dakle, kada plodovi sazriju ili lišće promijene boju u jesen, hloroplasti se pretvaraju u hromoplaste, a leukoplasti se mogu pretvoriti u kloroplaste, na primjer, kada gomolji krumpira postanu zeleni.

U evolucijskom smislu, primarni, izvorni tip plastida je hloroplast, od kojeg su nastali plastidi druga dva tipa. Plastidi dijele mnoge karakteristike s mitohondrijama koje ih razlikuju od ostalih komponenti citoplazme. Ovo je, prije svega, školjka od dvije membrane i relativna genetska autonomija zbog prisustva vlastitih ribozoma i DNK. Ova jedinstvenost organela bila je osnova za ideju da su prethodnici plastida i mitohondrija bakterije, koje su u procesu evolucije ugrađene u eukariotsku ćeliju i postepeno se pretvorile u hloroplaste i mitohondrije. (Sl. 2.25).