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Funciones de la membrana plasmática. Mecanismos de transporte de sustancias a través del plasmalema.

El exterior de la célula está cubierto por una membrana plasmática (o membrana celular externa) de unos 6 a 10 nm de espesor.

La membrana celular es una película densa de proteínas y lípidos (principalmente fosfolípidos). Las moléculas de lípidos están dispuestas de manera ordenada: perpendicular a la superficie, en dos capas, de modo que sus partes que interactúan intensamente con el agua (hidrófilas) se dirigen hacia afuera y sus partes inertes al agua (hidrófobas) hacia adentro.

Las moléculas de proteínas se encuentran en una capa discontinua en la superficie de la estructura lipídica a ambos lados. Algunos de ellos se sumergen en la capa lipídica y otros la atraviesan formando zonas permeables al agua. Estas proteínas actúan varias funciones- algunas de ellas son enzimas, otras son proteínas de transporte involucradas en la transferencia de ciertas sustancias desde ambiente hacia el citoplasma y en dirección opuesta.

Funciones básicas de la membrana celular.

Una de las principales propiedades de las membranas biológicas es la permeabilidad selectiva (semipermeabilidad)- algunas sustancias las atraviesan con dificultad, otras con facilidad e incluso en concentraciones más altas. Así, para la mayoría de las células, la concentración de iones Na en su interior es significativamente menor que en el medio ambiente. La relación opuesta es típica de los iones K: su concentración dentro de la célula es mayor que en el exterior. Por lo tanto, los iones Na siempre tienden a penetrar en la célula y los iones K siempre tienden a salir. La igualación de las concentraciones de estos iones se evita mediante la presencia en la membrana de un sistema especial que desempeña el papel de una bomba, que bombea iones Na fuera de la célula y simultáneamente bombea iones K al interior.

La tendencia de los iones Na a moverse del exterior al interior se utiliza para transportar azúcares y aminoácidos al interior de la célula. Con la eliminación activa de iones Na de la célula, se crean las condiciones para la entrada de glucosa y aminoácidos en ella.

En muchas células, las sustancias también se absorben mediante fagocitosis y pinocitosis. En fagocitosis la membrana exterior flexible forma una pequeña depresión en la que cae la partícula capturada. Este receso aumenta y, rodeada por una sección de la membrana externa, la partícula se sumerge en el citoplasma de la célula. El fenómeno de la fagocitosis es característico de las amebas y algunos otros protozoos, así como de los leucocitos (fagocitos). Las células absorben líquidos que contienen sustancias necesarias para la célula de forma similar. Este fenómeno fue llamado pinocitosis.

Las membranas externas de diferentes células difieren significativamente en ambos composición química sus proteínas y lípidos, y por su contenido relativo. Son estas características las que determinan la diversidad en la actividad fisiológica de las membranas de varias células y su papel en la vida de las células y tejidos.

El retículo endoplásmico de la célula está conectado a la membrana externa. Con la ayuda de membranas exteriores se llevan a cabo. varios tipos contactos intercelulares, es decir comunicación entre células individuales.

Muchos tipos de células se caracterizan por la presencia en su superficie de una gran cantidad de protuberancias, pliegues y microvellosidades. Contribuyen tanto a un aumento significativo de la superficie celular como a un mejor metabolismo, así como a unas conexiones más fuertes de las células individuales entre sí.

Las células vegetales tienen membranas gruesas en el exterior de la membrana celular, claramente visibles al microscopio óptico, que consisten en fibra (celulosa). Crean un fuerte soporte para los tejidos vegetales (madera).

Algunas células animales también tienen varias estructuras externas, ubicado en la parte superior de la membrana celular y que tiene un carácter protector. Un ejemplo sería la quitina. cubrir celdas insectos

Funciones de la membrana celular (brevemente)

Función	Descripción
Barrera protectora	Separa los orgánulos celulares internos de ambiente externo
Regulador	Regula el metabolismo entre el contenido interno de la célula y el ambiente externo.
Delimitar (compartimentar)	División del espacio interno de la celda en bloques independientes (compartimentos)
Energía	- Acumulación y transformación de energía; - reacciones luminosas de la fotosíntesis en cloroplastos; - Absorción y secreción.
Receptor (informativo)	Participa en la formación de la excitación y su conducta.
Motor	Realiza el movimiento de la célula o de sus partes individuales.

¿Cuál es la estructura de la membrana plasmática? ¿Cuáles son sus funciones?

La base de la organización estructural de la célula son las membranas biológicas. La membrana plasmática (plasmalema) es la membrana que rodea el citoplasma de una célula viva. Las membranas están compuestas de lípidos y proteínas. Los lípidos (principalmente fosfolípidos) forman una doble capa, en la que las “colas” hidrófobas de las moléculas miran hacia el interior de la membrana y las hidrófilas miran hacia sus superficies. Las moléculas de proteínas pueden ubicarse en la superficie exterior e interior de la membrana, pueden sumergirse parcialmente en la capa lipídica o penetrar a través de ella. La mayoría de las proteínas enterradas en la membrana son enzimas. Este es un modelo de mosaico fluido de la estructura de la membrana plasmática. Las moléculas de proteínas y lípidos son móviles, lo que asegura el dinamismo de la membrana. Las membranas también incluyen carbohidratos en forma de glicolípidos y glicoproteínas (glucocáliz), ubicadas en superficie exterior membranas. El conjunto de proteínas y carbohidratos en la superficie de la membrana de cada célula es específico y es una especie de indicador del tipo celular.

Funciones de la membrana:

Divisor. Consiste en la formación de una barrera entre el contenido interno de la célula y el ambiente externo.
Asegurar el intercambio de sustancias entre el citoplasma y el ambiente externo. Agua, iones, moléculas inorgánicas y orgánicas ingresan a la célula (función de transporte). Los productos formados en la célula se liberan al ambiente externo (función secretora).
Transporte. El transporte a través de la membrana puede ocurrir de diferentes maneras. El transporte pasivo se produce sin gasto de energía, por difusión simple, ósmosis o difusión facilitada con la ayuda de proteínas transportadoras. El transporte activo se realiza mediante proteínas transportadoras y requiere energía (por ejemplo, la bomba de sodio-potasio).

Grandes moléculas de biopolímeros ingresan a la célula como resultado de la endocitosis. Se divide en fagocitosis y pinocitosis. La fagocitosis es la captura y absorción de partículas grandes por parte de una célula. El fenómeno fue descrito por primera vez por I.I. Méchnikov. Primero, las sustancias se adhieren a la membrana plasmática, a proteínas receptoras específicas, luego la membrana se dobla formando una depresión.

Se forma una vacuola digestiva. Digiere sustancias que ingresan a la célula. En humanos y animales, los leucocitos son capaces de fagocitosis. Los glóbulos blancos absorben bacterias y otras partículas.

La pinocitosis es el proceso de capturar y absorber gotas de líquido con sustancias disueltas en él. Las sustancias se adhieren a las proteínas de la membrana (receptores) y una gota de solución queda rodeada por una membrana, formando una vacuola. La pinocitosis y la fagocitosis ocurren con el gasto de energía ATP.

Secretor. La secreción es la liberación por parte de una célula de sustancias sintetizadas en la célula al ambiente externo. Las hormonas, polisacáridos, proteínas y gotitas de grasa están contenidas en vesículas limitadas por una membrana y se acercan al plasmalema. Las membranas se fusionan y el contenido de la vesícula se libera al entorno que rodea la célula.
Conexión de células en tejido (debido a excrecencias plegadas).
Receptor. Las membranas contienen una gran cantidad de receptores, proteínas especiales cuya función es transmitir señales desde el exterior hacia el interior de la célula.

La base de la organización estructural de la célula son las membranas biológicas. La membrana plasmática (plasmalema) es la membrana que rodea el citoplasma de una célula viva. Las membranas están compuestas de lípidos y proteínas. Los lípidos (principalmente fosfolípidos) forman una doble capa, en la que las “colas” hidrófobas de las moléculas miran hacia el interior de la membrana y las hidrófilas miran hacia sus superficies. Las moléculas de proteínas pueden ubicarse en la superficie exterior e interior de la membrana, pueden sumergirse parcialmente en la capa lipídica o penetrar a través de ella. La mayoría de las proteínas enterradas en la membrana son enzimas. Este es un modelo de mosaico fluido de la estructura de la membrana plasmática. Las moléculas de proteínas y lípidos son móviles, lo que asegura el dinamismo de la membrana. Las membranas también incluyen carbohidratos en forma de glicolípidos y glicoproteínas (glucocáliz), ubicados en la superficie exterior de la membrana. El conjunto de proteínas y carbohidratos en la superficie de la membrana de cada célula es específico y es una especie de indicador del tipo celular.

Funciones de la membrana:

Divisor. Consiste en la formación de una barrera entre el contenido interno de la célula y el ambiente externo.
Asegurar el intercambio de sustancias entre el citoplasma y el ambiente externo. Agua, iones, moléculas inorgánicas y orgánicas ingresan a la célula (función de transporte). Los productos formados en la célula se liberan al ambiente externo (función secretora).
Transporte. El transporte a través de la membrana puede ocurrir de diferentes maneras. El transporte pasivo se produce sin gasto de energía, por difusión simple, ósmosis o difusión facilitada con la ayuda de proteínas transportadoras. El transporte activo se realiza mediante proteínas transportadoras y requiere energía (por ejemplo, la bomba de sodio-potasio). Material del sitio

Se forma una vacuola digestiva. En ella se digieren las sustancias que ingresan a la célula. En humanos y animales, los leucocitos son capaces de fagocitosis. Los glóbulos blancos absorben bacterias y otras partículas sólidas.

Secretor. La secreción es la liberación por parte de una célula de sustancias sintetizadas en la célula al ambiente externo. Las hormonas, los polisacáridos, las proteínas y las gotas de grasa están contenidos en vesículas limitadas por una membrana y se acercan al plasmalema. Las membranas se fusionan y el contenido de la vesícula se libera al entorno que rodea la célula.
Conexión de células en tejido (debido a excrecencias plegadas).
Receptor. Las membranas contienen una gran cantidad de receptores, proteínas especiales cuya función es transmitir señales desde el exterior hacia el interior de la célula.

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Estructura y funciones de la membrana plasmática.
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Tiene un espesor de 8 a 12 nm, por lo que es imposible examinarlo con un microscopio óptico. La estructura de la membrana se estudia mediante un microscopio electrónico.

La membrana plasmática está formada por dos capas de lípidos: una capa bilípida o bicapa. Cada molécula consta de una cabeza hidrofílica y una cola hidrofóbica, y en las membranas biológicas los lípidos se ubican con la cabeza hacia afuera y la cola hacia adentro.

Numerosas moléculas de proteínas están sumergidas en la capa bilípida. Algunos de ellos están ubicados en la superficie de la membrana (externa o interna), otros penetran la membrana.

Funciones de la membrana plasmática.

La membrana protege el contenido de la célula contra daños, mantiene la forma de la célula, permite selectivamente la entrada de sustancias necesarias a la célula y elimina los productos metabólicos, y también asegura la comunicación entre las células.

La función barrera y delimitadora de la membrana la proporciona una doble capa de lípidos. Evita que el contenido de la célula se propague, se mezcle con el medio ambiente o el líquido intercelular y previene la penetración de sustancias peligrosas en la célula.

Fila funciones esenciales La membrana citoplasmática se lleva a cabo debido a las proteínas sumergidas en ella. Con la ayuda de proteínas receptoras, puede percibir diversas irritaciones en su superficie. Las proteínas de transporte forman los canales más finos a través de los cuales el potasio, el calcio y otros iones de pequeño diámetro entran y salen de la célula. Las proteínas proporcionan procesos vitales en el propio cuerpo.

Las partículas grandes de alimentos que no pueden pasar a través de canales de membrana delgados ingresan a la célula por fagocitosis o pinocitosis. nombre común estos procesos son endocitosis.

¿Cómo se produce la endocitosis: la penetración de grandes partículas de alimentos en la célula?

La partícula de alimento entra en contacto con la membrana exterior de la célula y en este punto se forma una invaginación. Luego, la partícula, rodeada por una membrana, ingresa a la célula, se forma una vesícula digestiva y las enzimas digestivas penetran en la vesícula resultante.

Los glóbulos blancos que pueden capturar y digerir bacterias extrañas se denominan fagocitos.

En el caso de la pinocitosis, la invaginación de la membrana no captura partículas sólidas, sino gotas de líquido con sustancias disueltas en ellas. Este mecanismo es una de las principales vías por las que entran sustancias a la célula.

Las células vegetales cubiertas con una capa dura de pared celular en la parte superior de la membrana no son capaces de fagocitosis.

El proceso inverso de la endocitosis es la exocitosis. Las sustancias sintetizadas (por ejemplo, hormonas) se empaquetan en vesículas de membrana, se acercan a la membrana, se incorporan a ella y el contenido de la vesícula se libera de la célula. De esta forma, la célula puede deshacerse de productos metabólicos innecesarios.

1. Barrera- Proporciona un metabolismo regulado, selectivo, pasivo y activo con el medio ambiente.

Las membranas celulares tienen permeabilidad selectiva: la glucosa, los aminoácidos, los ácidos grasos, el glicerol y los iones se difunden lentamente a través de ellos, las propias membranas regulan activamente este proceso: algunas sustancias pasan, pero otras no.

2. Transporte- El transporte de sustancias dentro y fuera de la célula se produce a través de la membrana. El transporte a través de membranas asegura: entrega nutrientes, eliminación de productos finales metabólicos, secreción de diversas sustancias, creación de gradientes iónicos, mantenimiento del pH adecuado y la concentración iónica en la célula, que son necesarios para el funcionamiento de las enzimas celulares.

Existen cuatro mecanismos principales para la entrada de sustancias a la célula o su eliminación de la célula al exterior:

a) Pasivo (difusión, ósmosis) (no requiere energía)

Difusión

La distribución de moléculas o átomos de una sustancia entre las moléculas o átomos de otra, dando lugar a una igualación espontánea de sus concentraciones en todo el volumen ocupado. En algunas situaciones, una de las sustancias ya tiene una concentración igualada y se habla de difusión de una sustancia en otra. En este caso, la sustancia se transfiere desde un área de alta concentración a un área de baja concentración (a lo largo del vector gradiente de concentración (Figura 2.4).

Arroz. 2.4. Diagrama del proceso de difusión.

Ósmosis

El proceso de difusión unidireccional de moléculas de disolvente a través de una membrana semipermeable hacia una mayor concentración de soluto desde un volumen con una menor concentración de soluto. (Figura 2.5).

Arroz. 2.5. Diagrama del proceso de ósmosis.

b) Transporte activo (requiere gasto energético)

Bomba de sodio-potasio- un mecanismo de transporte transmembrana acoplado activo de iones de sodio (fuera de la célula) e iones de potasio (dentro de la célula), que proporciona un gradiente de concentración y una diferencia de potencial transmembrana. Este último sirve como base para muchas funciones de células y órganos: secreción de células glandulares, contracción muscular, conducción de impulsos nerviosos, etc. (Figura 2.6).

Arroz. 2.6. Esquema de funcionamiento de la bomba potasio-sodio.

En la primera etapa, la enzima Na+/K+-ATPasa une tres iones Na+ al lado interno de la membrana. Estos iones cambian la conformación del centro activo de la ATPasa. Después de esto, la enzima puede hidrolizar una molécula de ATP. La energía liberada después de la hidrólisis se gasta en cambiar la conformación del portador, por lo que aparecen tres iones Na + y un ion PO 4 3− (fosfato) en el lado exterior de la membrana. Aquí, los iones Na+ se separan y PO 4 3− se reemplaza por dos iones K+. Después de esto, la enzima vuelve a su conformación original y aparecen iones K+ en adentro membranas. Aquí se separan los iones K+ y el transportador vuelve a estar listo para funcionar.

Como resultado, se crea una alta concentración de iones Na + en el entorno extracelular y una alta concentración de K + dentro de la célula. Esta diferencia de concentración se utiliza en las células cuando conducen un impulso nervioso.

c) Endocitosis (fagocitosis, pinocitosis)

fagocitosis(comer por una célula) es el proceso de absorción por parte de una célula de objetos sólidos, como células eucariotas, bacterias, virus, restos de células muertas, etc. Se forma una gran vacuola intracelular (fagosoma) alrededor del objeto absorbido. El tamaño de los fagosomas es de 250 nm y más. Por fusión del fagosoma con el lisosoma primario, se forma un lisosoma secundario. En un ambiente ácido, las enzimas hidrolíticas descomponen las macromoléculas atrapadas en el lisosoma secundario. Los productos de degradación (aminoácidos, monosacáridos y otras sustancias útiles) se transportan a través de la membrana lisosomal al citoplasma celular. La fagocitosis está muy extendida. En animales y humanos altamente organizados, el proceso de fagocitosis desempeña un papel protector. La actividad fagocítica de leucocitos y macrófagos ha gran importancia en la protección del cuerpo de sustancias que entran en él microbios patógenos y otras partículas no deseadas. La fagocitosis fue descrita por primera vez por el científico ruso I. I. Mechnikov. (Figura 2.7)

Pinocitosis(beber por una célula) es el proceso de absorción por parte de una célula de una fase líquida del medio ambiente que contiene sustancias solubles, incluidas moléculas grandes (proteínas, polisacáridos, etc.). Durante la pinocitosis, pequeñas vesículas llamadas endosomas se liberan desde la membrana hacia la célula. Son más pequeños que los fagosomas (su tamaño es de hasta 150 nm) y normalmente no contienen partículas grandes. Después de la formación del endosoma, el lisosoma primario se acerca a él y estas dos vesículas de membrana se fusionan. El orgánulo resultante se llama lisosoma secundario. El proceso de pinocitosis lo llevan a cabo constantemente todas las células eucariotas. (Figura 7)

Endocitosis mediada por receptores - un proceso específico activo en el que la membrana celular sobresale dentro de la célula, formando hoyos bordeados. El lado intracelular de la fosa delimitada contiene un conjunto de proteínas adaptativas. Las macromoléculas que se unen a receptores específicos de la superficie celular pasan hacia el interior a un ritmo mucho mayor que las sustancias que entran en las células mediante pinocitosis.

Arroz. 2.7. Endocitosis

d) Exocitosis (fagocitosis negativa y pinocitosis)

Un proceso celular en el que las vesículas intracelulares (vesículas de membrana) se fusionan con la membrana celular externa. Durante la exocitosis, el contenido de las vesículas secretoras (vesículas de exocitosis) se libera y su membrana se fusiona con la membrana celular. Casi todos los compuestos macromoleculares (proteínas, hormonas peptídicas etc.) se liberan de la célula de esta manera. (Figura 2.8)

Arroz. 2.8. Esquema de exocitosis

3. Generación y conducción de biopotenciales.- con la ayuda de la membrana se mantiene una concentración constante de iones en la célula: la concentración del ion K+ dentro de la célula es mucho mayor que en el exterior, y la concentración de Na+ es mucho menor, lo cual es muy importante, ya que esto asegura el mantenimiento de la diferencia de potencial en la membrana y la generación de un impulso nervioso.

4. Mecánico- asegura la autonomía de la célula, sus estructuras intracelulares, así como la conexión con otras células (en los tejidos).

5. Energía- durante la fotosíntesis en los cloroplastos y la respiración celular en las mitocondrias, operan sistemas de transferencia de energía en sus membranas, en los que también participan las proteínas;

6. Receptor- algunas proteínas ubicadas en la membrana son receptores (moléculas con cuya ayuda la célula percibe determinadas señales).

7. enzimático- Las proteínas de membrana suelen ser enzimas. Por ejemplo, las membranas plasmáticas. células epiteliales Los intestinos contienen enzimas digestivas.

8. Matriz- asegura una cierta posición relativa y orientación de las proteínas de membrana, su interacción óptima;

9. Marcado de celdas- hay antígenos en la membrana que actúan como marcadores - "etiquetas" que permiten identificar la célula. Se trata de glicoproteínas (es decir, proteínas con cadenas laterales de oligosacáridos ramificadas unidas a ellas) que desempeñan el papel de "antenas". Con la ayuda de marcadores, las células pueden reconocer otras células y actuar en conjunto con ellas, por ejemplo, en la formación de órganos y tejidos. Esto también permite sistema inmunitario reconocer antígenos extraños.

Inclusiones celulares

Las inclusiones celulares incluyen carbohidratos, grasas y proteínas. Todas estas sustancias se acumulan en el citoplasma de la célula en forma de gotas y granos de diversos tamaños y formas. Se sintetizan periódicamente en la célula y se utilizan en el proceso metabólico.

Citoplasma

Es parte de una célula viva (protoplasto) sin membrana plasmática ni núcleo. La composición del citoplasma incluye: matriz citoplasmática, citoesqueleto, orgánulos e inclusiones (a veces las inclusiones y el contenido de las vacuolas no se consideran la sustancia viva del citoplasma). Separado del ambiente externo por la membrana plasmática, el citoplasma es el ambiente interno semilíquido de las células. El citoplasma de las células eucariotas contiene el núcleo y varios orgánulos. También contiene varias inclusiones: productos de la actividad celular, vacuolas, así como pequeños tubos y filamentos que forman el esqueleto de la célula. Las proteínas predominan en la composición de la sustancia principal del citoplasma.

Funciones del citoplasma

1) en él tienen lugar los principales procesos metabólicos.

2) une el núcleo y todos los orgánulos en un todo, asegura su interacción.

3) movilidad, irritabilidad, metabolismo y reproducción.

La movilidad se manifiesta en varias formas:

Movimiento intracelular del citoplasma celular.

Movimiento ameboide. Esta forma de movimiento se expresa en la formación de pseudópodos por parte del citoplasma hacia o alejándose de un estímulo particular. Esta forma de movimiento es inherente a las amebas, los leucocitos sanguíneos y también a algunas células de los tejidos.

Movimiento parpadeante. Aparece en forma de latidos de pequeñas excrecencias protoplásmicas: cilios y flagelos (ciliados, células epiteliales de animales multicelulares, espermatozoides, etc.).

Movimiento contractivo. Está garantizado por la presencia en el citoplasma de un orgánulo especial de miofibrillas, cuyo acortamiento o alargamiento contribuye a la contracción y relajación de la célula. La capacidad de contraerse está más desarrollada en las células musculares.

La irritabilidad se expresa en la capacidad de las células para responder a la irritación cambiando el metabolismo y la energía.

citoesqueleto

uno de características distintivas Una célula eucariota es la presencia en su citoplasma de formaciones esqueléticas en forma de microtúbulos y haces de fibras proteicas. Los elementos citoesqueléticos, estrechamente asociados con la membrana citoplasmática externa y la envoltura nuclear, forman tejidos complejos en el citoplasma.

El citoesqueleto está formado por microtúbulos, microfilamentos y el sistema microtrabecular. El citoesqueleto determina la forma de la célula, participa en los movimientos celulares, la división y el movimiento de la propia célula y en el transporte intracelular de orgánulos.

microtúbulos Se encuentran en todas las células eucariotas y son cilindros huecos y no ramificados, cuyo diámetro no supera los 30 nm y el espesor de la pared es de 5 nm. Pueden alcanzar varios micrómetros de longitud. Se desintegra y vuelve a montar fácilmente. La pared de los microtúbulos está compuesta principalmente por subunidades helicoidales de la proteína tubulina. (Figura 2.09)

Funciones de los microtúbulos.:

1) realizar una función de apoyo;

2) formar un huso; asegurar la divergencia de los cromosomas hacia los polos de la célula; responsable del movimiento de orgánulos celulares;

3) participar en el transporte intracelular, la secreción y la formación de la pared celular;

4) son componente estructural cilios, flagelos, cuerpos basales y centríolos.

Microfilamentos están representados por filamentos con un diámetro de 6 nm, que consisten en proteína actina, cercana a la actina muscular. La actina constituye del 10 al 15%. número total proteína celular. En la mayoría de las células animales, se forma una densa red de filamentos de actina y proteínas asociadas justo debajo de la membrana plasmática.

Además de la actina, en la célula también se encuentran filamentos de miosina. Sin embargo, su número es mucho menor. La interacción entre actina y miosina provoca la contracción muscular. Los microfilamentos están asociados con el movimiento de toda la célula o de sus estructuras individuales dentro de ella. En algunos casos, el movimiento lo proporcionan únicamente los filamentos de actina, en otros, la actina junto con la miosina.

Funciones de los microfilamentos

1) resistencia mecánica

2) permite que la célula cambie de forma y se mueva.

Arroz. 2.09. citoesqueleto

Organelos (u orgánulos)

Dividido en sin membrana, monomembrana y doble membrana.

A organelos no membranarios Las células eucariotas incluyen orgánulos que no tienen su propia membrana cerrada, a saber: ribosomas y orgánulos construidos sobre la base de microtúbulos de tubulina - centro celular (centriolos) Y Organelos de movimiento (flagelos y cilios). En las células de la mayoría de los organismos unicelulares y en la gran mayoría de las plantas superiores (terrestres), los centriolos están ausentes.

A organelos de una sola membrana incluir: retículo endoplásmico, aparato de Golgi, lisosomas, peroxisomas, esferosomas, vacuolas y algunos otros. Todos los orgánulos de una sola membrana están interconectados en sistema unificado células. Las células vegetales tienen lisosomas especiales, las células animales tienen vacuolas especiales: digestivas, excretoras, contráctiles, fagocíticas, autofagocíticas, etc.

A organelos de doble membrana incluir mitocondrias y plastidios.

Organelos no membranarios

A) Ribosomas- orgánulos que se encuentran en las células de todos los organismos. Se trata de pequeños orgánulos, representados por partículas globulares con un diámetro de unos 20 nm. Los ribosomas constan de dos subunidades de tamaño desigual: grande y pequeña. Los ribosomas contienen proteínas y ARN ribosomal (ARNr). Hay dos tipos principales de ribosomas: eucariotas (80S) y procariotas (70S).

Dependiendo de su ubicación en la célula, en el citoplasma hay ribosomas libres que sintetizan proteínas y ribosomas adheridos, ribosomas conectados por subunidades grandes a superficie exterior Membranas del RE que sintetizan proteínas que ingresan al complejo de Golgi y luego son secretadas por la célula. Durante la biosíntesis de proteínas, los ribosomas se pueden combinar en complejos: polirribosomas (polisomas).

Los ribosomas eucariotas se forman en el nucleolo. Primero, el ARNr se sintetiza en el ADN nucleolar, que luego se cubre con proteínas ribosomales provenientes del citoplasma y se escinde para formar tamaños requeridos y forman subunidades ribosómicas. No hay ribosomas completamente formados en el núcleo. La combinación de subunidades en un ribosoma completo ocurre en el citoplasma, generalmente durante la biosíntesis de proteínas.

Los ribosomas se encuentran en las células de todos los organismos. Cada uno consta de dos partículas, pequeñas y grandes. Los ribosomas contienen proteínas y ARN.

Funciones

síntesis de proteínas.

Las proteínas sintetizadas se acumulan primero en canales y cavidades. retículo endoplasmático y luego transportado a orgánulos y sitios celulares. Los EPS y los ribosomas ubicados en sus membranas representan un único aparato para la biosíntesis y el transporte de proteínas. (Figuras 2.10-2.11).

Arroz. 2.10. estructura ribosoma

Arroz. 2.11. Estructura de los ribosomas

B) Centro celular (centríolos)

El centríolo es un cilindro (0,3 µm de largo y 0,1 µm de diámetro), cuya pared está formada por nueve grupos de tres microtúbulos fusionados (9 tripletes), interconectados a determinados intervalos mediante enlaces cruzados. A menudo, los centriolos se combinan en pares donde se ubican en ángulo recto entre sí. Si el centriolo se encuentra en la base del cilio o flagelo, entonces se llama cuerpo basal.

Casi todas las células animales tienen un par de centríolos, que son el elemento intermedio. centro celular.

Antes de la división, los centríolos divergen hacia polos opuestos y aparece un centríolo hijo cerca de cada uno de ellos. A partir de centriolos ubicados en diferentes polos de la célula, se forman microtúbulos que crecen uno hacia el otro.

Funciones

1) formar un huso mitótico, promoviendo distribución uniforme material genético entre células hijas,

2) son el centro de organización del citoesqueleto. Algunos de los hilos del huso están unidos a los cromosomas.

Los centríolos son orgánulos autorreplicantes del citoplasma. Surgen como resultado de la duplicación de los existentes. Esto ocurre cuando los centríolos se separan. El centríolo inmaduro contiene 9 microtúbulos individuales; Al parecer, cada microtúbulo es una plantilla para el ensamblaje de tripletes característicos de un centríolo maduro. (Figura 2.12).

Los cetriolos se encuentran en las células de las plantas inferiores (algas).

Arroz. 2.12. Centriolos del centro celular.

Organelos de membrana única

D) Retículo endoplásmico (RE)

Todo zona interior El citoplasma está lleno de numerosos pequeños canales y cavidades, cuyas paredes son membranas de estructura similar a la membrana plasmática. Estos canales se ramifican, se conectan entre sí y forman una red llamada retículo endoplásmico. El retículo endoplasmático es heterogéneo en su estructura. Hay dos tipos conocidos: granular Y liso.

En las membranas de los canales y cavidades de la red granular hay muchos pequeños cuerpos redondos. ribosomas, que dan a las membranas un aspecto rugoso. Las membranas del retículo endoplasmático liso no llevan ribosomas en su superficie. EPS realiza muchas funciones diferentes.

Funciones

La función principal del retículo endoplásmico granular es participar en la síntesis de proteínas, que ocurre en los ribosomas. La síntesis de lípidos y carbohidratos se produce en las membranas del retículo endoplásmico liso. Todos estos productos de síntesis se acumulan en canales y cavidades, y luego son transportados a diversos orgánulos de la célula, donde se consumen o se acumulan en el citoplasma como inclusiones celulares. EPS conecta los principales orgánulos de la célula entre sí. (Figura 2.13).

Arroz. 2.13. La estructura del retículo endoplásmico (RE) o retículo.

d) aparato de Golgi

La estructura de este orgánulo es similar en las células de organismos vegetales y animales, a pesar de la diversidad de formas. Realiza muchas funciones importantes.

Organelo de membrana única. Son pilas de “cisternas” aplanadas con bordes expandidos, a las que se asocia un sistema de pequeñas vesículas monomembrana (vesículas de Golgi). Las vesículas de Golgi se concentran principalmente en el lado adyacente al RE y a lo largo de la periferia de los pilas. Se cree que transfieren proteínas y lípidos al aparato de Golgi, cuyas moléculas, al pasar de un tanque a otro, sufren modificaciones químicas.

Todas estas sustancias primero se acumulan, se vuelven químicamente complejas y luego ingresan al citoplasma en forma de burbujas grandes y pequeñas y se usan en la propia célula durante su vida o se eliminan de ella y se usan en el cuerpo. (Figuras 2.14-2.15).

Arroz. 2.14. Estructura del aparato de Golgi

Funciones:

Modificación y acumulación de proteínas, lípidos, carbohidratos;

Embalaje en vesículas de membrana (vesículas) de recibido. materia organica;

Lugar de formación de lisosomas;

función secretora Por tanto, el aparato de Golgi está bien desarrollado en las células secretoras.

Arroz. 2.15. complejo de golgi

E) Lisosomas

Son cuerpos pequeños y redondos. Dentro del lisosoma hay enzimas que descomponen proteínas, grasas, carbohidratos y ácidos nucleicos. Los lisosomas se acercan a una partícula de alimento que ha ingresado al citoplasma, se fusionan con él y se forma una vacuola digestiva, dentro de la cual hay una partícula de alimento rodeada de enzimas lisosómicas.

Las enzimas lisosómicas se sintetizan en el RE rugoso y se trasladan al aparato de Golgi, donde se modifican y empaquetan en vesículas de membrana de los lisosomas. Un lisosoma puede contener de 20 a 60 varios tipos enzimas hidrolíticas. La descomposición de sustancias mediante enzimas se llama lisis.

Hay lisosomas primarios y secundarios. Los lisosomas que surgen del aparato de Golgi se denominan primarios.

Los secundarios se denominan lisosomas y se forman como resultado de la fusión de lisosomas primarios con vacuolas endocíticas. En este caso, digieren sustancias que ingresan a la célula mediante fagocitosis o pinocitosis, por lo que pueden denominarse vacuolas digestivas.

Funciones de los lisosomas:

1) digestión de sustancias o partículas capturadas por la célula durante la endocitosis (bacterias, otras células),

2) autofagia: destrucción de estructuras innecesarias para la célula, por ejemplo, durante la sustitución de orgánulos viejos por otros nuevos o la digestión de proteínas y otras sustancias producidas dentro de la propia célula.

3) autólisis: autodigestión de una célula que conduce a su muerte (a veces este proceso no es patológico, pero acompaña el desarrollo del organismo o la diferenciación de algunas células especializadas) (Figuras 2.16-2.17).

Ejemplo: Cuando un renacuajo se transforma en rana, los lisosomas ubicados en las células de la cola lo digieren: la cola desaparece y las sustancias formadas durante este proceso son absorbidas y utilizadas por otras células del cuerpo.

Arroz. 2.16. formación de lisosomas

Arroz. 2.17. Funcionamiento de los lisosomas

G) Peroxisomas

Organelos de estructura similar a los lisosomas, vesículas de hasta 1,5 micrones de diámetro con una matriz homogénea que contiene alrededor de 50 enzimas.

La catalasa provoca la degradación del peróxido de hidrógeno 2H 2 O 2 → 2H 2 O + O 2 y previene la peroxidación lipídica.

Los peroxisomas se forman por gemación de otros previamente existentes, es decir. Pertenecen a orgánulos autorreplicantes, a pesar de que no contienen ADN. Crecen debido a la ingesta de enzimas; las enzimas peroxisomales se forman en el RE rugoso y en el hialoplasma. (Figura 2.18).

Arroz. 2.18. Peroxisoma (nucleoide cristalino en el centro)

H) Vacuolas

Orgánulos monomembrana. Las vacuolas son "contenedores" llenos soluciones acuosas organico y sustancias inorgánicas. El RE y el aparato de Golgi participan en la formación de vacuolas.

Joven células vegetales Contienen muchas vacuolas pequeñas que luego, a medida que las células crecen y se diferencian, se fusionan entre sí y forman una gran vacuola central.

La vacuola central puede ocupar hasta el 95% del volumen. célula madura, el núcleo y los orgánulos son empujados hacia la membrana celular. La membrana que une la vacuola vegetal se llama tonoplasto.

El líquido que llena la vacuola de la planta se llama savia celular. La composición de la savia celular incluye sales orgánicas e inorgánicas solubles en agua, monosacáridos, disacáridos, aminoácidos, productos metabólicos finales o tóxicos (glucósidos, alcaloides) y algunos pigmentos (antocianinas).

Los azúcares y las proteínas suelen almacenarse a partir de sustancias orgánicas. Los azúcares suelen estar en forma de soluciones, las proteínas entran en forma de vesículas del RE y del aparato de Golgi, tras lo cual las vacuolas se deshidratan y se convierten en granos de aleurona.

Las células animales contienen pequeñas vacuolas digestivas y de autofagia, que pertenecen al grupo de los lisosomas secundarios y contienen enzimas hidrolíticas. Los animales unicelulares también tienen vacuolas contráctiles que realizan la función de osmorregulación y excreción.

Funciones

en plantas

1) acumulación de líquido y mantenimiento de la turgencia,

2) acumulación de nutrientes de reserva y sales minerales,

3) colorear flores y frutos y atraer así a polinizadores y distribuidores de frutos y semillas.

En animales:

4) vacuolas digestivas: destruyen macromoléculas orgánicas;

5) las vacuolas contráctiles regulan la presión osmótica de la célula y eliminan sustancias innecesarias de la célula

6) las vacuolas fagocíticas se forman durante la fagocitosis células inmunes antígenos

7) las vacuolas autofagocíticas se forman durante la fagocitosis de sus propios tejidos por parte de las células inmunes

Organelos de doble membrana (mitocondrias y plastidios)

Estos orgánulos son semiautónomos porque tienen su propio ADN y su propio aparato de síntesis de proteínas. Las mitocondrias se encuentran en casi todas las células eucariotas. Los plastidios se encuentran únicamente en las células vegetales.

yo) mitocondrias

Son orgánulos que suministran energía a los procesos metabólicos de la célula. En el hialoplasma, las mitocondrias suelen estar distribuidas de forma difusa, pero en las células especializadas se concentran en aquellas zonas donde existe mayor necesidad de energía. Por ejemplo, en células musculares una gran cantidad de mitocondrias se concentran a lo largo de las fibrillas contráctiles, a lo largo del flagelo del espermatozoide, en el epitelio de los túbulos renales, en la zona de las sinapsis, etc. Esta disposición de las mitocondrias asegura una menor pérdida de ATP durante su difusión.

Membrana exterior separa la mitocondria del citoplasma, está cerrada sobre sí misma y no forma invaginaciones. La membrana interna limita el contenido interno de las mitocondrias: la matriz. Característica– la formación de numerosas invaginaciones – crestas, por lo que aumenta el área de las membranas internas. El número y grado de desarrollo de las crestas depende de la actividad funcional del tejido. Las mitocondrias tienen su propio material genético. (Figura 2.19).

El ADN mitocondrial es una molécula bicatenaria circular cerrada; en las células humanas tiene un tamaño de 16.569 pares de nucleótidos, aproximadamente 105 veces más pequeño que el ADN localizado en el núcleo. Las mitocondrias tienen su propio sistema de síntesis de proteínas, pero la cantidad de proteínas traducidas a partir del ARNm mitocondrial es limitada. El ADN mitocondrial no puede codificar todas las proteínas mitocondriales. La mayoría de las proteínas mitocondriales están bajo el control genético del núcleo.

Arroz. 2.19. La estructura de las mitocondrias.

Funciones de las mitocondrias

1) formación de ATP

2) síntesis de proteínas

3) participación en síntesis específicas, por ejemplo, la síntesis de hormonas esteroides (glándulas suprarrenales)

4) las mitocondrias gastadas también pueden acumular productos de excreción, sustancias nocivas, es decir. Capaz de asumir las funciones de otros orgánulos celulares.

K) Plástidos

plastidios-orgánulos característicos únicamente de las plantas.

Hay tres tipos de plastidios:

1) cloroplastos(plastidios verdes);

2) cromoplastos(plastidios amarillos, naranjas o rojos)

3) leucoplastos(plastidios incoloros).

Normalmente, solo se encuentra un tipo de plastidio en una célula.

cloroplastos

Estos orgánulos se encuentran en las células de las hojas y otros órganos verdes de las plantas, así como en una variedad de algas. En las plantas superiores, una célula suele contener varias docenas de cloroplastos. Verde Los cloroplastos dependen del contenido del pigmento de clorofila que contienen.

El cloroplasto es el principal orgánulo de las células vegetales en el que se produce la fotosíntesis, es decir, la formación de sustancias orgánicas (carbohidratos) a partir de sustancias inorgánicas (CO 2 y H 2 O) utilizando energía. luz del sol. Los cloroplastos tienen una estructura similar a las mitocondrias.

Los cloroplastos tienen una estructura compleja. Están separados del hialoplasma por dos membranas: la externa y la interna. El contenido interno se llama estroma. La membrana interna forma dentro del cloroplasto un sistema complejo y estrictamente ordenado de membranas en forma de burbujas planas llamadas tilacoides.

Los tilacoides se recogen en pilas. granos, asemejándose a columnas de monedas . Los grana están interconectados por tilacoides estromales que los atraviesan a lo largo del plástido. (Figuras 2.20-2.22). La clorofila y los cloroplastos se forman sólo con la luz.

Arroz. 2.20. Cloroplastos bajo un microscopio óptico.

Arroz. 2.21. La estructura del cloroplasto bajo microscopio electrónico

Arroz. 2.22. Estructura esquemática de los cloroplastos.

Funciones

1) fotosíntesis(formación de sustancias orgánicas a partir de sustancias inorgánicas debido a la energía luminosa). Papel central en este proceso pertenece a la clorofila. Absorbe la energía luminosa y la dirige para realizar reacciones de fotosíntesis. En los cloroplastos, como en las mitocondrias, se produce la síntesis de ATP.

2) participar en la síntesis de aminoácidos y ácidos grasos,

3) servir como instalación de almacenamiento de reservas temporales de almidón.

Leucoplastos- pequeños plastidios incoloros que se encuentran en las células de órganos ocultos a la luz solar (raíces, rizomas, tubérculos, semillas). Su estructura es similar a la estructura de los cloroplastos. (Figura 2.23).

Sin embargo, a diferencia de los cloroplastos, los leucoplastos tienen un sistema de membrana interna poco desarrollado, porque participan en la síntesis y acumulación de nutrientes de reserva: almidón, proteínas y lípidos. A la luz, los leucoplastos pueden convertirse en cloroplastos.

Arroz. 2.23. Estructura de leucoplasto

Cromoplastos- plastidios de color naranja, rojo y amarillo, que es causada por pigmentos que pertenecen al grupo de los carotenoides. Los cromoplastos se encuentran en las células de los pétalos de muchas plantas, en frutos maduros, rara vez en tubérculos y también en las hojas de otoño. El sistema de membrana interna en los cromoplastos suele estar ausente. (Figura 24).

Arroz. 2.24. Estructura cromoplasta

La importancia de los cromoplastos aún no se ha dilucidado por completo. La mayoría de ellos son plastidios envejecidos. Por regla general, se desarrollan a partir de cloroplastos, mientras que en los plastidios se destruye la clorofila y la estructura de la membrana interna y se acumulan los carotenoides. Esto ocurre cuando los frutos maduran y las hojas se vuelven amarillas en el otoño. Importancia biológica Los cromoplastos es que causan el color brillante de las flores y frutos, lo que atrae a los insectos para la polinización cruzada y a otros animales para la distribución de los frutos. Los leucoplastos también pueden transformarse en cromoplastos.

Funciones de los plastidios

Síntesis de sustancias orgánicas a partir de sustancias simples en clorofila. compuestos inorgánicos: dióxido de carbono y agua en presencia de cuantos de luz solar – fotosíntesis, Síntesis de ATP durante la fase luminosa de la fotosíntesis.

Síntesis de proteínas en los ribosomas (entre las membranas internas del cloroplasto se encuentran ADN, ARN y ribosomas, por lo tanto, en los cloroplastos, así como en las mitocondrias, se produce la síntesis de la proteína necesaria para la actividad de estos orgánulos).

La presencia de cromoplastos explica el color amarillo, naranja y rojo de las corolas de flores, frutos y hojas de otoño.

Los leucoplastos contienen sustancias de almacenamiento (en tallos, raíces, tubérculos).

Los cloroplastos, cromoplastos y leucoplastos son capaces de intercambiar células. Entonces, cuando los frutos maduran o las hojas cambian de color en el otoño, los cloroplastos se convierten en cromoplastos y los leucoplastos pueden convertirse en cloroplastos, por ejemplo, cuando los tubérculos de papa se vuelven verdes.

En un sentido evolutivo, el tipo primario y original de plastidios son los cloroplastos, de donde se originaron los otros dos tipos de plastidios. Los plastidios comparten muchas características con las mitocondrias que las distinguen de otros componentes del citoplasma. Se trata, ante todo, de una capa de dos membranas y una relativa autonomía genética debido a la presencia de sus propios ribosomas y ADN. Esta singularidad de los orgánulos formó la base de la idea de que los predecesores de los plastidios y las mitocondrias eran bacterias que, en el proceso de evolución, se incorporaron a una célula eucariota y gradualmente se convirtieron en cloroplastos y mitocondrias. (Figura 2.25).