Պլազմային մեմբրանի գործառույթները. Պլազմալեմայի միջոցով նյութերի տեղափոխման մեխանիզմները

Բջջի արտաքին մասը ծածկված է մոտ 6-10 նմ հաստությամբ պլազմային թաղանթով (կամ արտաքին բջջաթաղանթով)։

Բջջային թաղանթը սպիտակուցների և լիպիդների (հիմնականում ֆոսֆոլիպիդների) խիտ թաղանթ է։ Լիպիդային մոլեկուլները դասավորված են կարգով` մակերևույթին ուղղահայաց, երկու շերտով, այնպես, որ դրանց մասերը, որոնք ինտենսիվ փոխազդում են ջրի հետ (հիդրոֆիլ) ուղղված են դեպի դուրս, իսկ դրանց մասերը ջրի նկատմամբ իներտ (հիդրոֆոբ) ուղղված են դեպի ներս:

Սպիտակուցի մոլեկուլները գտնվում են երկու կողմից լիպիդային շրջանակի մակերեսի վրա ոչ շարունակական շերտով: Դրանց մի մասը ընկղմվում է լիպիդային շերտի մեջ, իսկ ոմանք անցնում են դրա միջով՝ առաջացնելով ջրի համար թափանցելի տարածքներ։ Այս սպիտակուցները կատարում են տարբեր գործառույթներ- դրանցից մի քանիսը ֆերմենտներ են, մյուսները տրանսպորտային սպիտակուցներ են, որոնք մասնակցում են որոշակի նյութերի տեղափոխմանը միջավայրըցիտոպլազմայի մեջ և հակառակ ուղղությամբ:

Բջջային մեմբրանի հիմնական գործառույթները

Կենսաբանական թաղանթների հիմնական հատկություններից մեկը ընտրովի թափանցելիությունն է (կիսաթափանցելիություն)- որոշ նյութեր նրանց միջով անցնում են դժվարությամբ, մյուսները հեշտությամբ և նույնիսկ դեպի ավելի բարձր կոնցենտրացիաներ Այսպիսով, բջիջների մեծ մասի համար ներսում Na իոնների կոնցենտրացիան զգալիորեն ցածր է, քան շրջակա միջավայրում: Կ իոններին բնորոշ է հակառակ հարաբերությունը՝ դրանց կոնցենտրացիան բջջի ներսում ավելի բարձր է, քան դրսում։ Հետևաբար, Na իոնները միշտ հակված են ներթափանցելու բջիջ, իսկ K իոնները միշտ հակված են դուրս գալու: Այս իոնների կոնցենտրացիաների հավասարեցումը կանխվում է թաղանթում պոմպի դեր կատարող հատուկ համակարգի առկայությամբ, որը Na իոնները դուրս է մղում բջջից և միաժամանակ K իոններ մղում ներս։

Na իոնների դրսից ներս շարժվելու միտումը օգտագործվում է շաքարները և ամինաթթուները բջիջ տեղափոխելու համար։ Բջջից Na իոնների ակտիվ հեռացմամբ պայմաններ են ստեղծվում այնտեղ գլյուկոզայի և ամինաթթուների մուտքի համար։

Շատ բջիջներում նյութերը ներծծվում են նաև ֆագոցիտոզով և պինոցիտոզով: ժամը ֆագոցիտոզճկուն արտաքին թաղանթը փոքր իջվածք է կազմում, որի մեջ ընկնում է գրավված մասնիկը: Այս խորշը մեծանում է, և, շրջապատված արտաքին թաղանթի մի հատվածով, մասնիկը ընկղմվում է բջջի ցիտոպլազմայի մեջ։ Ֆագոցիտոզի ֆենոմենը բնորոշ է ամեոբաներին և որոշ այլ նախակենդանիներին, ինչպես նաև լեյկոցիտներին (ֆագոցիտներին)։ Բջիջները նույն կերպ կլանում են բջջի համար անհրաժեշտ նյութեր պարունակող հեղուկները։ Այս երեւույթը կոչվում էր պինոցիտոզ.

Տարբեր բջիջների արտաքին թաղանթները երկուսն էլ էապես տարբերվում են քիմիական բաղադրությունըդրանց սպիտակուցներն ու լիպիդները և դրանց հարաբերական պարունակությամբ։ Հենց այս հատկանիշներն են որոշում տարբեր բջիջների թաղանթների ֆիզիոլոգիական գործունեության բազմազանությունը և դրանց դերը բջիջների և հյուսվածքների կյանքում:

Բջջի էնդոպլազմիկ ցանցը միացված է արտաքին թաղանթին։ Արտաքին թաղանթների օգնությամբ դրանք իրականացվում են Տարբեր տեսակներմիջբջջային շփումները, այսինքն. հաղորդակցություն առանձին բջիջների միջև:

Բջիջների շատ տեսակներ բնութագրվում են իրենց մակերեսին մեծ քանակությամբ ելուստների, ծալքերի և միկրովիլիների առկայությամբ: Դրանք նպաստում են ինչպես բջջային մակերեսի զգալի ավելացմանը և նյութափոխանակության բարելավմանը, այնպես էլ առանձին բջիջների և միմյանց միջև ավելի ամուր կապի:

Բուսական բջիջները բջջային թաղանթի արտաքին մասում ունեն հաստ թաղանթներ, որոնք հստակ տեսանելի են օպտիկական մանրադիտակի տակ, որը բաղկացած է մանրաթելից (ցելյուլոզա): Նրանք ամուր հենարան են ստեղծում բույսերի հյուսվածքների (փայտի) համար։

Որոշ կենդանական բջիջներ ունեն նաև մի շարք արտաքին կառույցներ, գտնվում է բջջաթաղանթի վերևում և ունի պաշտպանիչ բնույթ։ Օրինակ կարող է լինել քիտինը ծածկող բջիջներըմիջատներ

Բջջային մեմբրանի գործառույթները (համառոտ)

Գործառույթ	Նկարագրություն
Պաշտպանիչ պատնեշ	Առանձնացնում է ներքին բջիջների օրգանելները արտաքին միջավայր
Կարգավորող	Կարգավորում է նյութափոխանակությունը բջջի ներքին պարունակության և արտաքին միջավայրի միջև
Բաժանում (բաժանում)	Բջջի ներքին տարածության բաժանումը անկախ բլոկների (բաժնետիրական)
Էներգիա	- էներգիայի կուտակում և փոխակերպում; - ֆոտոսինթեզի լուսային ռեակցիաները քլորոպլաստներում. - Ներծծում և սեկրեցիա.
Ընդունիչ (տեղեկատվական)	Մասնակցում է գրգռման ձևավորմանը և դրա վարմանը.
Շարժիչ	Իրականացնում է բջջի կամ նրա առանձին մասերի շարժումը.

Ի՞նչ կառուցվածք ունի պլազմային թաղանթը: Որո՞նք են նրա գործառույթները:

Բջջի կառուցվածքային կազմակերպման հիմքը կենսաբանական թաղանթներն են։ Պլազմային թաղանթը (պլազմալեմմա) կենդանի բջջի ցիտոպլազմը շրջապատող թաղանթ է։ Մեմբրանները կազմված են լիպիդներից և սպիտակուցներից։ Լիպիդները (հիմնականում ֆոսֆոլիպիդները) կազմում են կրկնակի շերտ, որում մոլեկուլների հիդրոֆոբ «պոչերը» նայում են թաղանթի ներսին, իսկ հիդրոֆիլները՝ նրա մակերեսին։ Սպիտակուցի մոլեկուլները կարող են տեղակայվել թաղանթի արտաքին և ներքին մակերեսին, կարող են մասամբ ընկղմվել լիպիդային շերտի մեջ կամ ներթափանցել դրա միջով։ Թաղված թաղանթային սպիտակուցների մեծ մասը ֆերմենտներ են։ Սա պլազմային մեմբրանի կառուցվածքի հեղուկ խճանկարային մոդել է: Սպիտակուցների և լիպիդների մոլեկուլները շարժական են, ինչը ապահովում է թաղանթի դինամիզմը։ Թաղանթների կազմը ներառում է նաև ածխաջրեր՝ գլիկոլիպիդների և գլիկոպրոտեինների (գլիկոկալիքս) տեսքով, արտաքին մակերեսըթաղանթներ. Յուրաքանչյուր բջջի մեմբրանի մակերեսի վրա գտնվող սպիտակուցների և ածխաջրերի հավաքածուն սպեցիֆիկ է և հանդիսանում է բջջի տեսակի ցուցիչ։

Մեմբրանի գործառույթները.

1. Բաժանող. Այն բաղկացած է բջիջի ներքին բովանդակության և արտաքին միջավայրի միջև պատնեշի ձևավորումից:
2. ցիտոպլազմայի և արտաքին միջավայրի միջև նյութերի փոխանակման ապահովում. Ջուրը, իոնները, անօրգանական և օրգանական մոլեկուլները մտնում են բջիջ (տրանսպորտային ֆունկցիա)։ Բջջում ձևավորված արտադրանքներն արտանետվում են արտաքին միջավայր (սեկրետորային ֆունկցիա):
3. Տրանսպորտ. Մեմբրանի միջոցով փոխադրումը կարող է տեղի ունենալ տարբեր ձևերով: Պասիվ փոխադրումը տեղի է ունենում առանց էներգիայի ծախսերի, պարզ դիֆուզիոնով, օսմոզով կամ հեշտացված դիֆուզիայի միջոցով՝ կրող սպիտակուցների օգնությամբ։ Ակտիվ տրանսպորտն իրականացվում է կրող սպիտակուցների միջոցով և պահանջում է էներգիա (օրինակ՝ նատրիում-կալիումի պոմպ)։

Էնդոցիտոզի արդյունքում բիոպոլիմերների մեծ մոլեկուլները մտնում են բջիջ։ Այն բաժանվում է ֆագոցիտոզների և պինոցիտոզների: Ֆագոցիտոզը բջջի կողմից խոշոր մասնիկների գրավումն ու կլանումն է: Երևույթն առաջին անգամ նկարագրել է Ի.Ի. Մեչնիկովը։ Նախ, նյութերը կպչում են պլազմային թաղանթին, հատուկ ընկալիչի սպիտակուցներին, ապա թաղանթը թեքվում է՝ առաջացնելով դեպրեսիա։

Ձևավորվում է մարսողական վակուոլ։ Այն մարսում է այն նյութերը, որոնք մտնում են բջիջ: Մարդկանց և կենդանիների մոտ լեյկոցիտները ընդունակ են ֆագոցիտոզ: Արյան սպիտակ բջիջները կլանում են բակտերիաները և այլ մասնիկները:

Պինոցիտոզը հեղուկի կաթիլներ որսալու և ներծծելու գործընթացն է դրանում լուծված նյութերով: Նյութերը կպչում են թաղանթային սպիտակուցներին (ընկալիչներին), իսկ լուծույթի մի կաթիլը շրջապատված է թաղանթով՝ առաջացնելով վակուոլ։ Պինոցիտոզը և ֆագոցիտոզը տեղի են ունենում ATP էներգիայի ծախսումով:

1. Գաղտնիություն. Սեկրեցումը բջջի կողմից սինթեզված նյութերի արտազատումն է արտաքին միջավայր: Հորմոնները, պոլիսախարիդները, սպիտակուցները և ճարպային կաթիլները պարունակվում են թաղանթով սահմանափակված վեզիկուլներում և մոտենում են պլազմալեմային։ Մեմբրանները միաձուլվում են, և վեզիկուլի պարունակությունը դուրս է գալիս բջիջը շրջապատող միջավայր:
2. Հյուսվածքի մեջ բջիջների միացում (ծալված ելքերի պատճառով):
3. Ընդունիչ. Մեմբրանները պարունակում են մեծ թվով ընկալիչներ՝ հատուկ սպիտակուցներ, որոնց դերը դրսից բջջի ներս ազդանշաններ փոխանցելն է:

Բջջի կառուցվածքային կազմակերպման հիմքը կենսաբանական թաղանթներն են։ Պլազմային թաղանթը (պլազմալեմմա) կենդանի բջջի ցիտոպլազմը շրջապատող թաղանթ է։ Մեմբրանները կազմված են լիպիդներից և սպիտակուցներից։ Լիպիդները (հիմնականում ֆոսֆոլիպիդները) կազմում են կրկնակի շերտ, որում մոլեկուլների հիդրոֆոբ «պոչերը» նայում են թաղանթի ներսին, իսկ հիդրոֆիլները՝ նրա մակերեսին։ Սպիտակուցի մոլեկուլները կարող են տեղակայվել թաղանթի արտաքին և ներքին մակերեսին, կարող են մասամբ ընկղմվել լիպիդային շերտի մեջ կամ ներթափանցել դրա միջով։ Թաղված թաղանթային սպիտակուցների մեծ մասը ֆերմենտներ են։ Սա պլազմային մեմբրանի կառուցվածքի հեղուկ-մոզաիկ մոդել է։ Սպիտակուցների և լիպիդների մոլեկուլները շարժական են, ինչը ապահովում է թաղանթի դինամիզմը։ Թաղանթները ներառում են նաև ածխաջրեր՝ գլիկոլիպիդների և գլիկոպրոտեինների (գլիկոկալիքս) տեսքով, որոնք տեղակայված են թաղանթի արտաքին մակերեսին։ Յուրաքանչյուր բջջի մեմբրանի մակերեսի վրա գտնվող սպիտակուցների և ածխաջրերի հավաքածուն սպեցիֆիկ է և հանդիսանում է բջջի տեսակի ցուցիչ։

Մեմբրանի գործառույթները.

1. Բաժանող. Այն բաղկացած է բջիջի ներքին բովանդակության և արտաքին միջավայրի միջև պատնեշի ձևավորումից:
2. ցիտոպլազմայի և արտաքին միջավայրի միջև նյութերի փոխանակման ապահովում. Ջուրը, իոնները, անօրգանական և օրգանական մոլեկուլները մտնում են բջիջ (տրանսպորտային ֆունկցիա)։ Բջջում ձևավորված արտադրանքներն արտանետվում են արտաքին միջավայր (սեկրետորային ֆունկցիա):
3. Տրանսպորտ. Մեմբրանի միջոցով փոխադրումը կարող է տեղի ունենալ տարբեր ձևերով: Պասիվ տրանսպորտը տեղի է ունենում առանց էներգիայի ծախսերի, պարզ դիֆուզիոնով, օսմոզով կամ հեշտացված դիֆուզիայի միջոցով կրող սպիտակուցների օգնությամբ: Ակտիվ տրանսպորտն իրականացվում է կրող սպիտակուցների միջոցով և պահանջում է էներգիա (օրինակ՝ նատրիում-կալիումի պոմպ)։ Նյութը՝ կայքից

Էնդոցիտոզի արդյունքում բիոպոլիմերների մեծ մոլեկուլները մտնում են բջիջ։ Այն բաժանվում է ֆագոցիտոզների և պինոցիտոզների: Ֆագոցիտոզը բջջի կողմից խոշոր մասնիկների գրավումն ու կլանումն է: Երևույթն առաջին անգամ նկարագրել է Ի.Ի. Մեչնիկովը։ Նախ, նյութերը կպչում են պլազմային թաղանթին, հատուկ ընկալիչ սպիտակուցներին, ապա թաղանթը թեքվում է՝ առաջացնելով դեպրեսիա։

Ձևավորվում է մարսողական վակուոլ։ Այն նյութերը, որոնք մտնում են բջիջ, մարսվում են դրանում։ Մարդկանց և կենդանիների մոտ լեյկոցիտները ընդունակ են ֆագոցիտոզ: Արյան սպիտակ բջիջները կլանում են բակտերիաները և այլ պինդ մասնիկներ:

Պինոցիտոզը հեղուկի կաթիլներ որսալու և ներծծելու գործընթացն է դրանում լուծված նյութերով: Նյութերը կպչում են թաղանթային սպիտակուցներին (ընկալիչներին), իսկ լուծույթի մի կաթիլը շրջապատված է թաղանթով՝ առաջացնելով վակուոլ։ Պինոցիտոզը և ֆագոցիտոզը տեղի են ունենում ATP էներգիայի ծախսումով:

1. Գաղտնիություն. Սեկրեցումը բջջի կողմից սինթեզված նյութերի արտազատումն է արտաքին միջավայր: Հորմոնները, պոլիսախարիդները, սպիտակուցները և ճարպային կաթիլները պարունակվում են թաղանթով սահմանափակված վեզիկուլներում և մոտենում են պլազմալեմային։ Մեմբրանները միաձուլվում են, և վեզիկուլի պարունակությունը դուրս է գալիս բջիջը շրջապատող միջավայր:
2. Հյուսվածքի մեջ բջիջների միացում (ծալված ելքերի պատճառով):
3. Ընդունիչ. Մեմբրանները պարունակում են մեծ թվով ընկալիչներ՝ հատուկ սպիտակուցներ, որոնց դերը դրսից բջջի ներս ազդանշաններ փոխանցելն է:

Չե՞ք գտել այն, ինչ փնտրում էիք: Օգտագործեք որոնումը

Այս էջում կա նյութեր հետևյալ թեմաներով.

• կենսաբանական թաղանթի կառուցվածքը հակիրճ
• պլազմային մեմբրանի կառուցվածքը և գործառույթը
• պլազմային մեմբրանի կառուցվածքը և գործառույթները
• պլազմային թաղանթ հակիրճ
• պլազմային մեմբրանի կառուցվածքը և գործառույթները հակիրճ

Այն ունի 8-12 նմ հաստություն, ուստի անհնար է այն հետազոտել լուսային մանրադիտակով։ Մեմբրանի կառուցվածքը ուսումնասիրվում է էլեկտրոնային մանրադիտակի միջոցով։

Պլազմային թաղանթը ձևավորվում է լիպիդների երկու շերտով՝ երկլիպիդային շերտով կամ երկշերտով։ Յուրաքանչյուր մոլեկուլ բաղկացած է հիդրոֆիլ գլխից և հիդրոֆոբ պոչից, իսկ կենսաբանական թաղանթներում լիպիդները գտնվում են՝ գլուխները դեպի դուրս, իսկ պոչերը դեպի ներս։

Բիլիպիդային շերտում ընկղմված են բազմաթիվ սպիտակուցային մոլեկուլներ։ Նրանցից մի քանիսը գտնվում են թաղանթի մակերեսին (արտաքին կամ ներքին), մյուսները թափանցում են թաղանթ։

Պլազմային մեմբրանի գործառույթները

Մեմբրանը պաշտպանում է բջջի պարունակությունը վնասից, պահպանում է բջջի ձևը, ընտրողաբար ներթափանցում է անհրաժեշտ նյութերը բջիջ և հեռացնում նյութափոխանակության արտադրանքները, ինչպես նաև ապահովում է բջիջների միջև հաղորդակցությունը:

Մեմբրանի պատնեշը, սահմանազատող ֆունկցիան ապահովում է լիպիդների կրկնակի շերտը։ Այն կանխում է բջջի պարունակության տարածումը, խառնումը շրջակա միջավայրի կամ միջբջջային հեղուկի հետ և կանխում է վտանգավոր նյութերի ներթափանցումը բջիջ:

Շարք էական գործառույթներցիտոպլազմային թաղանթն իրականացվում է դրա մեջ ընկղմված սպիտակուցների շնորհիվ: Ռեցեպտորային սպիտակուցների օգնությամբ այն կարող է ընկալել իր մակերեսի տարբեր գրգռումներ։ Տրանսպորտային սպիտակուցները կազմում են ամենալավ ուղիները, որոնց միջոցով կալիումը, կալցիումը և փոքր տրամագծով այլ իոնները անցնում են բջիջ և դուրս են գալիս բջիջից: Սպիտակուցներն ապահովում են կենսական գործընթացները հենց մարմնում։

Սննդի խոշոր մասնիկները, որոնք չեն կարողանում անցնել բարակ թաղանթային ուղիներով, բջիջ են մտնում ֆագոցիտոզով կամ պինոցիտոզով։ Ընդհանուր անունայդ գործընթացները էնդոցիտոզ են:

Ինչպե՞ս է առաջանում էնդոցիտոզը՝ սննդի խոշոր մասնիկների ներթափանցումը բջիջ:

Սննդի մասնիկը շփվում է բջջի արտաքին թաղանթի հետ, և այս պահին ձևավորվում է ինվագինացիա։ Այնուհետև թաղանթով շրջապատված մասնիկը մտնում է բջիջ, ձևավորվում է մարսողական բշտիկ, և մարսողական ֆերմենտները ներթափանցում են առաջացած վեզիկուլայի մեջ։

Արյան սպիտակ բջիջները, որոնք կարող են գրավել և մարսել օտար բակտերիաները, կոչվում են ֆագոցիտներ:

Պինոցիտոզի դեպքում մեմբրանի ներխուժումը գրավում է ոչ թե պինդ մասնիկներ, այլ հեղուկի կաթիլներ՝ դրանում լուծված նյութերով։ Այս մեխանիզմը նյութերի բջիջ մտնելու հիմնական ուղիներից մեկն է։

Բուսական բջիջները, որոնք ծածկված են թաղանթի վերևում գտնվող բջջային պատի կոշտ շերտով, ունակ չեն ֆագոցիտոզի:

Էնդոցիտոզի հակառակ ընթացքը էկզոցիտոզն է: Սինթեզված նյութերը (օրինակ՝ հորմոնները) փաթեթավորվում են թաղանթային վեզիկուլներում, մոտենում են թաղանթին, ներկառուցվում դրա մեջ, և վեզիկուլի պարունակությունը դուրս է գալիս բջջից։ Այս կերպ բջիջը կարող է ազատվել նյութափոխանակության ավելորդ արտադրանքներից։

1. Արգելք- ապահովում է շրջակա միջավայրի հետ կարգավորվող, ընտրովի, պասիվ և ակտիվ նյութափոխանակություն:

Բջջային թաղանթները ունեն ընտրովի թափանցելիությունԳլյուկոզան, ամինաթթուները, ճարպաթթուները, գլիցերինը և իոնները դանդաղորեն ցրվում են դրանց միջով, թաղանթներն իրենք ակտիվորեն կարգավորում են այս գործընթացը. որոշ նյութեր անցնում են, իսկ մյուսները՝ ոչ:

2. Տրանսպորտ- նյութերի տեղափոխումը բջիջ և դուրս է գալիս թաղանթի միջոցով: Մեմբրանի միջոցով փոխադրումն ապահովում է՝ առաքում սննդանյութեր, նյութափոխանակության վերջնական արտադրանքի հեռացում, տարբեր նյութերի արտազատում, իոնային գրադիենտների ստեղծում, բջջում համապատասխան pH-ի և իոնային կոնցենտրացիայի պահպանում, որոնք անհրաժեշտ են բջջային ֆերմենտների աշխատանքի համար։

Գոյություն ունեն չորս հիմնական մեխանիզմներ նյութերի բջիջ մուտք գործելու կամ դրանք բջջից դուրս հանելու համար.

ա) Պասիվ (դիֆուզիոն, օսմոզ) (էներգիա չի պահանջում)

Դիֆուզիոն

Մի նյութի մոլեկուլների կամ ատոմների բաշխումը մեկ այլ նյութի մոլեկուլների կամ ատոմների միջև, ինչը հանգեցնում է դրանց կոնցենտրացիաների ինքնաբուխ հավասարեցմանը զբաղեցրած ծավալի ողջ ընթացքում: Որոշ իրավիճակներում նյութերից մեկն արդեն ունի հավասարեցված կոնցենտրացիան և խոսում են մի նյութի մյուսի մեջ տարածման մասին։ Այս դեպքում նյութը բարձր կոնցենտրացիայի տարածքից տեղափոխվում է ցածր կոնցենտրացիայի տարածք (կոնցենտրացիայի գրադիենտ վեկտորի երկայնքով (նկ. 2.4):

Բրինձ. 2.4. Դիֆուզիոն գործընթացի դիագրամ

Օսմոզ

Լուծիչների մոլեկուլների միակողմանի դիֆուզիայի գործընթացը կիսաթափանցիկ թաղանթով դեպի լուծված նյութի ավելի բարձր կոնցենտրացիան ավելի ցածր լուծվող նյութի կոնցենտրացիայով ծավալից (նկ. 2.5):

Բրինձ. 2.5. Օսմոսի գործընթացի դիագրամ

բ) Ակտիվ տրանսպորտ (պահանջում է էներգիայի ծախսեր)

Նատրիում-կալիումի պոմպ- նատրիումի իոնների (բջջից դուրս) և կալիումի իոնների (բջջի ներսում) ակտիվ զուգակցված տրանսմեմբրանային փոխադրման մեխանիզմ, որն ապահովում է կոնցենտրացիայի գրադիենտ և տրանսմեմբրանային պոտենցիալ տարբերություն: Վերջինս հիմք է հանդիսանում բջիջների և օրգանների բազմաթիվ գործառույթների համար՝ գեղձի բջիջների արտազատում, մկանային կծկում, նյարդային ազդակների փոխանցում և այլն։ (նկ. 2.6):

Բրինձ. 2.6. Կալիում-նատրիումային պոմպի շահագործման սխեման

Առաջին փուլում Na + /K + -ATPase ֆերմենտը մեմբրանի ներքին կողմին միացնում է Na + երեք իոն։ Այս իոնները փոխում են ATPase-ի ակտիվ կենտրոնի կոնֆորմացիան։ Դրանից հետո ֆերմենտը կարողանում է հիդրոլիզացնել ATP-ի մեկ մոլեկուլ։ Հիդրոլիզից հետո արձակված էներգիան ծախսվում է կրիչի կոնֆորմացիայի փոփոխության վրա, որի պատճառով մեմբրանի արտաքին կողմում հայտնվում են երեք Na + իոններ և PO 4 3− իոն (ֆոսֆատ): Այստեղ Na + իոնները բաժանվում են, և PO 4 3− փոխարինվում է երկու K + իոններով: Դրանից հետո ֆերմենտը վերադառնում է իր սկզբնական կառուցվածքին, և K + իոնները հայտնվում են ներսումթաղանթներ. Այստեղ K+ իոնները բաժանվում են, և կրիչը կրկին պատրաստ է աշխատանքի:

Արդյունքում արտաբջջային միջավայրում ստեղծվում է Na + իոնների բարձր կոնցենտրացիան, իսկ բջջի ներսում՝ K +-ի բարձր կոնցենտրացիան։ Այս կոնցենտրացիայի տարբերությունն օգտագործվում է բջիջներում նյարդային ազդակ վարելիս:

գ) էնդոցիտոզ (ֆագոցիտոզ, պինոցիտոզ)

Ֆագոցիտոզ(բջջով ուտելը) պինդ առարկաների բջջի կողմից կլանման գործընթացն է, ինչպիսիք են էուկարիոտային բջիջները, բակտերիաները, վիրուսները, մեռած բջիջների մնացորդները և այլն: Կլանված առարկայի շուրջ ձևավորվում է մեծ ներբջջային վակուոլ (ֆագոսոմ): Ֆագոսոմների չափերը 250 նմ և ավելի են։ Ֆագոսոմի միաձուլմամբ առաջնային լիզոսոմի հետ առաջանում է երկրորդական լիզոսոմ։ Թթվային միջավայրում հիդրոլիտիկ ֆերմենտները քայքայում են երկրորդական լիզոսոմում փակված մակրոմոլեկուլները։ Քայքայման արտադրանքները (ամինաթթուներ, մոնոսաքարիդներ և այլ օգտակար նյութեր) այնուհետև տեղափոխվում են լիզոսոմային թաղանթով դեպի բջջի ցիտոպլազմա: Ֆագոցիտոզը շատ տարածված է։ Բարձր կազմակերպված կենդանիների և մարդկանց մոտ ֆագոցիտոզի պրոցեսը պաշտպանիչ դեր է խաղում։ Լեյկոցիտների և մակրոֆագների ֆագոցիտային ակտիվությունն ունի մեծ արժեքմարմինը ներթափանցող նյութերից պաշտպանելու գործում պաթոգեն մանրէներև այլ անցանկալի մասնիկներ: Ֆագոցիտոզն առաջին անգամ նկարագրել է ռուս գիտնական Ի.Ի.Մեխնիկովը (նկ. 2.7)

Պինոցիտոզ(բջջի կողմից խմելը) լուծվող նյութեր, այդ թվում՝ խոշոր մոլեկուլներ (սպիտակուցներ, պոլիսախարիդներ և այլն) պարունակող միջավայրից հեղուկ փուլի բջիջի կողմից կլանման գործընթացն է։ Պինոցիտոզի ժամանակ թաղանթից բջիջ են դուրս գալիս փոքր վեզիկուլներ, որոնք կոչվում են էնդոսոմներ: Նրանք ավելի փոքր են, քան ֆագոսոմները (դրանց չափերը հասնում են մինչև 150 նմ) ​​և սովորաբար մեծ մասնիկներ չեն պարունակում։ Էնդոսոմի ձևավորումից հետո առաջնային լիզոսոմը մոտենում է դրան, և այս երկու թաղանթային վեզիկուլները միաձուլվում են։ Ստացված օրգանիլը կոչվում է երկրորդային լիզոսոմ։ Պինոցիտոզի գործընթացը մշտապես իրականացվում է բոլոր էուկարիոտ բջիջների կողմից: (նկ. 7)

Ռեցեպտորների միջնորդավորված էնդոցիտոզ - ակտիվ սպեցիֆիկ պրոցես, որի ժամանակ բջջային թաղանթը ուռչում է բջիջի մեջ՝ ձևավորելով եզրագծված փոսեր։ Եզրափակված փոսի ներբջջային կողմը պարունակում է հարմարվողական սպիտակուցների հավաքածու: Մակրոմոլեկուլները, որոնք կապվում են բջջի մակերեսի հատուկ ընկալիչների հետ, շատ ավելի բարձր արագությամբ անցնում են դեպի ներս, քան պինոցիտոզով բջիջներ մտնող նյութերը։

Բրինձ. 2.7. Էնդոցիտոզ

դ) էկզոցիտոզ (բացասական ֆագոցիտոզ և պինոցիտոզ)

Բջջային պրոցես, որի ժամանակ ներբջջային վեզիկուլները (մեմբրանային վեզիկուլները) միաձուլվում են արտաքին բջջաթաղանթի հետ։ Էկզոցիտոզի ժամանակ արտազատվող վեզիկուլների (էկզոցիտոզ վեզիկուլների) պարունակությունը դուրս է գալիս, և դրանց թաղանթը միաձուլվում է բջջաթաղանթի հետ։ Գրեթե բոլոր մակրոմոլեկուլային միացությունները (սպիտակուցներ, պեպտիդ հորմոններև այլն) այս կերպ ազատվում են բջիջից (նկ. 2.8)

Բրինձ. 2.8. Էկզոցիտոզի սխեման

3. Կենսապոտենցիալների առաջացում և անցկացում- մեմբրանի օգնությամբ բջջում պահպանվում է իոնների մշտական ​​կոնցենտրացիան. բջջի ներսում K+ իոնի կոնցենտրացիան շատ ավելի բարձր է, քան դրսում, իսկ Na+-ի կոնցենտրացիան շատ ավելի ցածր է, ինչը շատ կարևոր է, քանի որ սա. ապահովում է մեմբրանի վրա պոտենցիալ տարբերության պահպանումը և նյարդային իմպուլսի առաջացումը:

4. Մեխանիկական- ապահովում է բջջի ինքնավարությունը, նրա ներբջջային կառուցվածքները, ինչպես նաև կապը այլ բջիջների հետ (հյուսվածքներում):

5. Էներգիա- քլորոպլաստներում ֆոտոսինթեզի և միտոքոնդրիում բջջային շնչառության ժամանակ նրանց թաղանթներում գործում են էներգիայի փոխանցման համակարգեր, որոնցում մասնակցում են նաև սպիտակուցները.

6. Ռեցեպտոր- թաղանթում տեղակայված որոշ սպիտակուցներ ընկալիչներ են (մոլեկուլներ, որոնց օգնությամբ բջիջը ընկալում է որոշակի ազդանշաններ):

7. Ֆերմենտային- թաղանթային սպիտակուցները հաճախ ֆերմենտներ են: Օրինակ՝ պլազմային թաղանթները էպիթելայն բջիջներաղիքները պարունակում են մարսողական ֆերմենտներ.

8. Մատրիցա- ապահովում է թաղանթային սպիտակուցների որոշակի հարաբերական դիրք և կողմնորոշում, դրանց օպտիմալ փոխազդեցություն.

9. Բջջի նշում- թաղանթի վրա կան անտիգեններ, որոնք հանդես են գալիս որպես մարկերներ՝ «պիտակներ», որոնք թույլ են տալիս նույնականացնել բջիջը: Սրանք գլիկոպրոտեիններ են (այսինքն՝ սպիտակուցներ, որոնց վրա կցված են ճյուղավորված օլիգոսաքարիդային կողային շղթաներ), որոնք խաղում են «ալեհավաքների» դերը։ Մարկերների օգնությամբ բջիջները կարող են ճանաչել այլ բջիջներ և գործել դրանց հետ համատեղ, օրինակ՝ օրգանների և հյուսվածքների ձևավորման գործում։ Սա նույնպես թույլ է տալիս իմմունային համակարգճանաչել օտար անտիգենները.

Բջջային ընդգրկումներ

Բջջային ընդգրկումները ներառում են ածխաջրեր, ճարպեր և սպիտակուցներ: Այս բոլոր նյութերը կուտակվում են բջջի ցիտոպլազմայում տարբեր չափերի ու ձևերի կաթիլների և հատիկների տեսքով։ Դրանք պարբերաբար սինթեզվում են բջջում և օգտագործվում նյութափոխանակության գործընթացում։

Ցիտոպլազմ

Այն կենդանի բջջի (պրոտոպլաստ) մասն է՝ առանց պլազմային թաղանթի կամ միջուկի։ Ցիտոպլազմայի կազմը ներառում է՝ ցիտոպլազմային մատրիցը, ցիտոկմախքը, օրգանելները և ներդիրները (երբեմն ներդիրները և վակուոլների պարունակությունը չեն համարվում ցիտոպլազմայի կենդանի նյութ)։ Արտաքին միջավայրից պլազմային թաղանթով անջատված ցիտոպլազմը բջիջների ներքին կիսահեղուկ միջավայրն է։ Էուկարիոտիկ բջիջների ցիտոպլազման պարունակում է միջուկ և տարբեր օրգանելներ։ Այն նաև պարունակում է տարբեր ընդգրկումներ՝ բջջային գործունեության արտադրանք, վակուոլներ, ինչպես նաև փոքրիկ խողովակներ և թելեր, որոնք կազմում են բջջի կմախքը: Ցիտոպլազմայի հիմնական նյութի բաղադրության մեջ գերակշռում են սպիտակուցները։

Ցիտոպլազմայի գործառույթները

1) դրանում տեղի են ունենում հիմնական նյութափոխանակության գործընթացները.

2) միավորում է միջուկը և բոլոր օրգանելները մեկ ամբողջության մեջ, ապահովում դրանց փոխազդեցությունը.

3) շարժունակություն, դյուրագրգռություն, նյութափոխանակություն և վերարտադրողականություն.

Շարժունակությունը դրսևորվում է տարբեր ձևեր:

Բջջի ցիտոպլազմայի ներբջջային շարժումը.

Ամեոբոիդ շարժում. Շարժման այս ձևն արտահայտվում է ցիտոպլազմայի կողմից պսևդոպոդիայի ձևավորմամբ՝ դեպի որոշակի գրգռիչ կամ դրանից հեռու: Շարժման այս ձևը բնորոշ է ամեոբային, արյան լեյկոցիտներին և նաև որոշ հյուսվածքային բջիջներին:

Թարթող շարժում. Այն հայտնվում է մանր պրոտոպլազմային ելքերի՝ թարթիչների և դրոշակների (կիլիատներ, բազմաբջիջ կենդանիների էպիթելային բջիջներ, սերմնաբջիջներ և այլն) հարվածների տեսքով։

Պայմանագրային շարժում. Այն ապահովվում է միոֆիբրիլների հատուկ օրգանելի ցիտոպլազմայում առկայության շնորհիվ, որի կրճատումը կամ երկարացումը նպաստում է բջջի կծկմանը և թուլացմանը։ Կծկվելու ունակությունն առավել զարգացած է մկանային բջիջներում:

Դյուրագրգռությունն արտահայտվում է բջիջների՝ գրգռվածությանը արձագանքելու ունակությամբ՝ փոխելով նյութափոխանակությունը և էներգիան։

Բջջային կմախք

Մեկը տարբերակիչ հատկանիշներԷուկարիոտիկ բջիջը իր ցիտոպլազմայում կմախքի գոյացությունների առկայությունն է միկրոխողովակների և սպիտակուցային մանրաթելերի կապոցների տեսքով: Բջջային կմախքի տարրերը, որոնք սերտորեն կապված են արտաքին ցիտոպլազմային թաղանթի և միջուկային թաղանթի հետ, ցիտոպլազմում կազմում են բարդ հյուսվածքներ։

Բջջային կմախքը ձևավորվում է միկրոխողովակներով, միկրոթելերով և միկրոտրաբեկուլյար համակարգով: Բջջային կմախքը որոշում է բջջի ձևը, մասնակցում է բջջի շարժմանը, բջջի բաժանմանը և շարժմանը, ինչպես նաև օրգանելների ներբջջային փոխադրմանը։

Միկրոխողովակներհանդիպում են բոլոր էուկարիոտ բջիջներում և ներկայացնում են խոռոչ, չճյուղավորված գլաններ, որոնց տրամագիծը չի գերազանցում 30 նմ, իսկ պատի հաստությունը՝ 5 նմ։ Նրանց երկարությունը կարող է հասնել մի քանի միկրոմետրի: Հեշտությամբ քայքայվում և նորից հավաքվում: Միկրոխողովակների պատը հիմնականում կազմված է սպիտակուցային տուբուլինի պարուրաձև ենթամիավորներից (նկ. 2.09)

Միկրոխողովակների գործառույթները:

1) կատարել աջակցության գործառույթ.

2) ձևավորել spindle; ապահովել քրոմոսոմների շեղումը բջջի բևեռներին. պատասխանատու է բջջային օրգանելների շարժման համար;

3) մասնակցել ներբջջային փոխադրմանը, սեկրեցմանը և բջջային պատի ձևավորմանը.

4) են կառուցվածքային բաղադրիչթարթիչները, դրոշակները, բազալ մարմինները և ցենտրիոլները:

Միկրաթելերներկայացված են 6 նմ տրամագծով թելերով՝ կազմված ակտին սպիտակուցից, մոտ մկանային ակտինին։ Ակտինը կազմում է 10-15% ընդհանուր թիվըբջջային սպիտակուց: Կենդանական բջիջների մեծ մասում ակտինի թելերի և հարակից սպիտակուցների խիտ ցանց է ձևավորվում հենց պլազմային թաղանթի տակ:

Բացի ակտինից, բջջում հայտնաբերվում են նաև միոզինի թելեր։ Սակայն նրանց թիվը շատ ավելի փոքր է։ Ակտինի և միոզինի փոխազդեցությունը առաջացնում է մկանների կծկում: Միկրաթելերը կապված են ամբողջ բջջի կամ նրա առանձին կառուցվածքների շարժման հետ: Որոշ դեպքերում շարժումն ապահովվում է միայն ակտինի թելերով, որոշ դեպքերում՝ ակտինը միոզինի հետ միասին։

Միկրաթելերի գործառույթները

1) մեխանիկական ուժ

2) թույլ է տալիս բջիջին փոխել իր ձևը և շարժվել:

Բրինձ. 2.09. Բջջային կմախք

Օրգանելներ (կամ օրգանելներ)

Բաժանվում են ոչ թաղանթ, մեկ թաղանթ և երկթաղանթ.

TO ոչ թաղանթային օրգանելներԷուկարիոտիկ բջիջները ներառում են օրգանելներ, որոնք չունեն իրենց փակ թաղանթը, մասնավորապես. ռիբոսոմներև տուբուլինային միկրոխողովակների հիման վրա կառուցված օրգանելներ. բջջային կենտրոն (ցենտրիոլներ)Եվ շարժման օրգանելներ (դրոշակներ և թարթիչներ):Միաբջիջ օրգանիզմների մեծ մասի և բարձր (ցամաքային) բույսերի ճնշող մեծամասնության բջիջներում ցենտրիոլները բացակայում են։

TO մեկ թաղանթ օրգանելներառնչվում են: էնդոպլազմիկ ցանցը, Գոլջիի ապարատը, լիզոսոմները, պերօքսիսոմները, գնդերը, վակուոլները և մի քանիսը:Բոլոր մեկ թաղանթային օրգանելները փոխկապակցված են միասնական համակարգբջիջները. Բուսական բջիջներն ունեն հատուկ լիզոսոմներ, կենդանական բջիջները՝ հատուկ վակուոլներ՝ մարսողական, արտազատող, կծկվող, ֆագոցիտային, աուտոֆագոցիտային և այլն։

TO կրկնակի թաղանթային օրգանելներառնչվում են միտոքոնդրիաներ և պլաստիդներ:

Ոչ թաղանթային օրգանելներ

Ա) Ռիբոսոմներ- օրգանելներ, որոնք հայտնաբերված են բոլոր օրգանիզմների բջիջներում: Սրանք փոքր օրգանելներ են, որոնք ներկայացված են մոտ 20 նմ տրամագծով գնդիկավոր մասնիկներով։ Ռիբոսոմները կազմված են անհավասար չափերի երկու ենթամիավորներից՝ մեծ և փոքր։ Ռիբոսոմները պարունակում են սպիտակուցներ և ռիբոսոմային ՌՆԹ (rRNA): Ռիբոսոմների երկու հիմնական տեսակ կա՝ էուկարիոտ (80S) և պրոկարիոտ (70S)։

Կախված բջջում գտնվելու վայրից, ցիտոպլազմայում կան ազատ ռիբոսոմներ, որոնք սինթեզում են սպիտակուցներ և կցված ռիբոսոմներ. արտաքին մակերեսը ER մեմբրաններ, որոնք սինթեզում են սպիտակուցներ, որոնք մտնում են Գոլջիի համալիր և այնուհետև արտազատվում բջջի կողմից: Սպիտակուցների կենսասինթեզի ընթացքում ռիբոսոմները կարող են միավորվել բարդույթների մեջ՝ պոլիռիբոսոմներ (պոլիսոմներ)։

Էուկարիոտիկ ռիբոսոմները ձևավորվում են միջուկում։ Նախ, rRNA-ն սինթեզվում է միջուկային ԴՆԹ-ի վրա, որն այնուհետև ծածկված է ռիբոսոմային սպիտակուցներով, որոնք գալիս են ցիտոպլազմայից և բաժանվում են. պահանջվող չափսերև կազմում են ռիբոսոմային ենթամիավորներ: Միջուկում լիովին ձևավորված ռիբոսոմներ չկան։ Ենթամիավորների միավորումը մի ամբողջ ռիբոսոմի մեջ տեղի է ունենում ցիտոպլազմում, սովորաբար սպիտակուցի կենսասինթեզի ժամանակ։

Ռիբոսոմները հանդիպում են բոլոր օրգանիզմների բջիջներում։ Յուրաքանչյուրը բաղկացած է երկու մասնիկներից՝ փոքր և մեծ։ Ռիբոսոմները պարունակում են սպիտակուցներ և ՌՆԹ:

Գործառույթներ

սպիտակուցի սինթեզ.

Սինթեզված սպիտակուցները սկզբում կուտակվում են ալիքներում և խոռոչներում էնդոպլազմիկ ցանց, այնուհետև տեղափոխվում են օրգանելներ և բջիջների տեղամասեր: EPS-ը և նրա թաղանթների վրա տեղակայված ռիբոսոմները ներկայացնում են սպիտակուցների կենսասինթեզի և փոխադրման միասնական սարք (նկ. 2.10-2.11):

Բրինձ. 2.10. Ռիբոսոմի կառուցվածքը

Բրինձ. 2.11. Ռիբոսոմների կառուցվածքը

Բ) Բջջային կենտրոն (ցենտրիոլներ)

Ցենտրիոլը գլան է (0,3 մկմ երկարությամբ և 0,1 մկմ տրամագծով), որի պատը ձևավորվում է երեք միաձուլված միկրոխողովակների ինը խմբերից (9 եռյակ), որոնք փոխկապակցված են որոշակի ընդմիջումներով խաչաձեւ կապերով։ Հաճախ ցենտրիոլները միավորվում են զույգերով, որտեղ դրանք գտնվում են միմյանց նկատմամբ ուղիղ անկյան տակ: Եթե ​​ցենտրիոլը գտնվում է թարթիչի կամ դրոշակի հիմքում, ապա այն կոչվում է բազալ մարմին։

Կենդանական գրեթե բոլոր բջիջներն ունեն զույգ ցենտրիոլներ, որոնք միջին տարրն են բջջային կենտրոն.

Նախքան բաժանումը, ցենտրիոլները շեղվում են հակառակ բևեռների վրա, և նրանցից յուրաքանչյուրի մոտ հայտնվում է դուստր ցենտրիոլ: Բջջի տարբեր բևեռներում տեղակայված ցենտրիոլներից առաջանում են միկրոխողովակներ, որոնք աճում են միմյանց նկատմամբ։

Գործառույթներ

1) ձևավորել միտոտիկ spindle, խթանելով միասնական բաշխումգենետիկ նյութ դուստր բջիջների միջև,

2) ցիտոկմախքի կազմակերպման կենտրոնն են. Ափի թելերի մի մասը կցված է քրոմոսոմներին:

Ցենտրիոլները ցիտոպլազմայի ինքնավերարտադրվող օրգանելներ են։ Դրանք առաջանում են եղածների կրկնօրինակման արդյունքում։ Դա տեղի է ունենում, երբ ցենտրիոլները բաժանվում են: Անհաս ցենտրիոլը պարունակում է 9 միայնակ միկրոխողովակներ; Ըստ երևույթին, յուրաքանչյուր միկրոխողովակ է հասուն ցենտրիոլին բնորոշ եռյակների հավաքման ձևանմուշ։ (նկ. 2.12):

Ցետրիոլները հանդիպում են ստորին բույսերի բջիջներում (ջրիմուռներ)։

Բրինձ. 2.12. Բջջային կենտրոնի ցենտրիոլներ

Մեկ թաղանթ օրգանելներ

Դ) Էնդոպլազմիկ ցանց (ԷՌ)

Բոլորը ներքին գոտիՑիտոպլազմը լցված է բազմաթիվ փոքր ալիքներով և խոռոչներով, որոնց պատերը կառուցվածքով նման են պլազմային թաղանթին։ Այս ալիքները ճյուղավորվում են, կապվում միմյանց հետ և կազմում ցանց, որը կոչվում է էնդոպլազմիկ ցանց։ Էնդոպլազմիկ ցանցն իր կառուցվածքով տարասեռ է։ Հայտնի է դրա երկու տեսակ՝ հատիկավորԵվ հարթ.

Հատիկավոր ցանցի ալիքների և խոռոչների թաղանթների վրա կան շատ փոքր կլոր մարմիններ. ռիբոսոմներ, որոնք թաղանթներին տալիս են կոպիտ տեսք։ Հարթ էնդոպլազմիկ ցանցի թաղանթները իրենց մակերեսին ռիբոսոմներ չեն կրում։ EPS-ը կատարում է բազմաթիվ տարբեր գործառույթներ:

Գործառույթներ

Հատիկավոր էնդոպլազմիկ ցանցի հիմնական գործառույթը սպիտակուցի սինթեզին մասնակցությունն է, որը տեղի է ունենում ռիբոսոմներում։ Լիպիդների և ածխաջրերի սինթեզը տեղի է ունենում հարթ էնդոպլազմիկ ցանցի թաղանթների վրա: Սինթեզի այս բոլոր արտադրանքները կուտակվում են ալիքներում և խոռոչներում, այնուհետև տեղափոխվում են բջջի տարբեր օրգանելներ, որտեղ դրանք սպառվում են կամ կուտակվում ցիտոպլազմայում՝ որպես բջջային ներդիրներ: EPS-ը միացնում է բջջի հիմնական օրգանելները միմյանց հետ (նկ. 2.13):

Բրինձ. 2.13. Էնդոպլազմիկ ցանցի (ԷՌ) կամ ցանցի կառուցվածքը

Դ) Գոլջիի ապարատ

Այս օրգանելի կառուցվածքը նման է բուսական և կենդանական օրգանիզմների բջիջներում՝ չնայած նրա ձևի բազմազանությանը։ Կատարում է շատ կարևոր գործառույթներ.

Մեկ թաղանթային օրգանելլ. Դրանք հարթեցված «ցիստեռնների» կույտեր են՝ ընդլայնված եզրերով, որոնց հետ կապված է փոքր միաթաղանթ վեզիկուլների համակարգը (Golgi vesicles): Գոլջիի վեզիկուլները հիմնականում կենտրոնացած են ER-ին հարող կողմում և կույտերի ծայրամասի երկայնքով: Ենթադրվում է, որ նրանք սպիտակուցներ և լիպիդներ են փոխանցում Գոլջիի ապարատ, որի մոլեկուլները, տանկից տանկ տեղափոխվելով, ենթարկվում են քիմիական փոփոխության։

Այս բոլոր նյութերը սկզբում կուտակվում են, դառնում քիմիապես բարդ, այնուհետև մեծ և փոքր փուչիկների տեսքով մտնում են ցիտոպլազմա և կամ օգտագործվում են բջջի մեջ իր կյանքի ընթացքում, կամ հանվում են դրանից և օգտագործվում են մարմնում։ (նկ. 2.14-2.15):

Բրինձ. 2.14. Գոլջիի ապարատի կառուցվածքը

Գործառույթներ:

Սպիտակուցների, լիպիդների, ածխաջրերի ձևափոխում և կուտակում;

Փաթեթավորումը ստացված թաղանթային վեզիկուլներում (վեզիկուլներում): օրգանական նյութեր;

Լիզոսոմների ձևավորման վայրը;

Սեկրեցիայի գործառույթը, հետևաբար Գոլջիի ապարատը լավ զարգացած է սեկրետորային բջիջներում։

Բրինձ. 2.15. Գոլջի համալիր

Ե) Լիզոսոմներ

Փոքր կլոր մարմիններ են։ Լիզոսոմի ներսում կան ֆերմենտներ, որոնք քայքայում են սպիտակուցները, ճարպերը, ածխաջրերը և նուկլեինաթթուները։ Լիզոսոմները մոտենում են ցիտոպլազմա մտած սննդի մասնիկին, միաձուլվում նրա հետ և ձևավորվում է մեկ մարսողական վակուոլ, որի ներսում լիզոսոմային ֆերմենտներով շրջապատված սննդի մասնիկ կա։

Լիզոսոմային ֆերմենտները սինթեզվում են կոպիտ ER-ի վրա և տեղափոխվում Գոլջիի ապարատ, որտեղ դրանք ձևափոխվում և փաթեթավորվում են լիզոսոմների թաղանթային վեզիկուլների մեջ: Լիզոսոմը կարող է պարունակել 20-ից 60 տարբեր տեսակներհիդրոլիտիկ ֆերմենտներ. Ֆերմենտներ օգտագործող նյութերի քայքայումը կոչվում է լիզիս.

Տարբերում են առաջնային և երկրորդային լիզոսոմներ։ Լիզոսոմները, որոնք առաջանում են Գոլջիի ապարատից, կոչվում են առաջնային։

Երկրորդական կոչվում են լիզոսոմներ, որոնք առաջացել են առաջնային լիզոսոմների էնդոցիտիկ վակուոլների հետ միաձուլման արդյունքում։ Այս դեպքում նրանք մարսում են նյութեր, որոնք բջիջ են մտնում ֆագոցիտոզով կամ պինոցիտոզով, ուստի դրանք կարելի է անվանել մարսողական վակուոլներ։

Լիզոսոմների գործառույթները.

1) էնդոցիտոզում բջջի կողմից գրավված նյութերի կամ մասնիկների մարսում (բակտերիաներ, այլ բջիջներ).

2) աուտոֆագիա՝ բջջի համար ոչ անհրաժեշտ կառուցվածքների ոչնչացում, օրինակ՝ հին օրգանելները նորերով փոխարինելու կամ բջջի ներսում արտադրվող սպիտակուցների և այլ նյութերի մարսման ժամանակ,

3) աուտոլիզ՝ բջիջի ինքնամարսողություն, որը հանգեցնում է նրա մահվան (երբեմն այդ գործընթացը պաթոլոգիական չէ, այլ ուղեկցում է օրգանիզմի զարգացմանը կամ որոշ մասնագիտացված բջիջների տարբերակմանը) (նկ. 2.16-2.17):

Օրինակ. Երբ շերեփուկը վերածվում է գորտի, պոչի բջիջներում տեղակայված լիզոսոմները մարսում են այն. պոչը անհետանում է, և այդ գործընթացի ընթացքում ձևավորված նյութերը կլանվում և օգտագործվում են մարմնի այլ բջիջների կողմից:

Բրինձ. 2.16. Լիզոսոմի ձևավորում

Բրինձ. 2.17. Լիզոսոմների գործառույթը

է) պերօքսիսոմներ

Օրգանելներ, որոնք կառուցվածքով նման են լիզոսոմներին, մինչև 1,5 մկմ տրամագծով վեզիկուլներ՝ մոտ 50 ֆերմենտ պարունակող միատարր մատրիցով։

Կատալազը առաջացնում է ջրածնի պերօքսիդի 2H 2 O 2 → 2H 2 O + O 2 քայքայումը և կանխում է լիպիդների պերօքսիդացումը

Պերօքսիզոմները ձևավորվում են նախկինում գոյություն ունեցողներից բողբոջելով, այսինքն. պատկանում են ինքնավերարտադրվող օրգանելներին, չնայած այն հանգամանքին, որ դրանք չեն պարունակում ԴՆԹ։ Նրանք աճում են ֆերմենտների ընդունման շնորհիվ, պերօքսիզոմային ֆերմենտները ձևավորվում են կոպիտ ER-ում և հիալոպլազմում (նկ. 2.18).

Բրինձ. 2.18. Պերօքսիզոմ (բյուրեղային նուկլեոիդ կենտրոնում)

Հ) Վակուոլներ

Մեկ թաղանթ օրգանելներ. Վակուոլները «տարաներ» են լցված ջրային լուծույթներօրգանական և անօրգանական նյութեր. Վակուոլների առաջացմանը մասնակցում են ԷՌ-ը և Գոլջիի ապարատը։

Երիտասարդ բույսերի բջիջներըպարունակում են բազմաթիվ փոքր վակուոլներ, որոնք այնուհետև, երբ բջիջները մեծանում և տարբերվում են, միաձուլվում են միմյանց հետ և կազմում մեկ մեծ կենտրոնական վակուոլ։

Կենտրոնական վակուոլը կարող է զբաղեցնել ծավալի մինչև 95%-ը հասուն բջիջ, միջուկն ու օրգանելները մղվում են դեպի բջջային թաղանթ։ Բույսի վակուոլը սահմանափակող թաղանթը կոչվում է տոնոպլաստ.

Բույսի վակուոլը լցնող հեղուկը կոչվում է բջջի հյութ։ Բջջային հյութի բաղադրությունը ներառում է ջրում լուծվող օրգանական և անօրգանական աղեր, մոնոսաքարիդներ, դիսաքարիդներ, ամինաթթուներ, վերջնական կամ թունավոր նյութափոխանակության արտադրանք (գլիկոզիդներ, ալկալոիդներ) և որոշ գունանյութեր (անտոցիանիններ):

Շաքարներն ու սպիտակուցները ամենից հաճախ պահվում են օրգանական նյութերից։ Շաքարները հաճախ լինում են լուծույթների տեսքով, սպիտակուցները մտնում են ԷՌ վեզիկուլների և Գոլջիի ապարատի տեսքով, որից հետո վակուոլները ջրազրկվում են՝ վերածվելով ալևրոնային հատիկների։

Կենդանական բջիջները պարունակում են փոքր մարսողական և աուտոֆագ վակուոլներ, որոնք պատկանում են երկրորդային լիզոսոմների խմբին և պարունակում են հիդրոլիտիկ ֆերմենտներ։ Միաբջիջ կենդանիներն ունեն նաև կծկվող վակուոլներ, որոնք կատարում են օսմոկարգավորման և արտազատման գործառույթը։

Գործառույթներ

Բույսերի մեջ

1) հեղուկի կուտակում և տուրգորի պահպանում.

2) պահուստային սննդանյութերի և հանքային աղերի կուտակում.

3) գունավորում է ծաղիկները և պտուղները և դրանով իսկ գրավում փոշոտողներին և մրգերի և սերմերի տարածողներին:

Կենդանիների մեջ.

4) մարսողական վակուոլներ - ոչնչացնում են օրգանական մակրոմոլեկուլները.

5) կծկվող վակուոլները կարգավորում են բջջի օսմոտիկ ճնշումը և բջջից հեռացնում ավելորդ նյութերը.

6) ֆագոցիտոզի ժամանակ առաջանում են ֆագոցիտային վակուոլներ իմունային բջիջներըանտիգեններ

7) իմունային բջիջների կողմից սեփական հյուսվածքների ֆագոցիտոզի ժամանակ առաջանում են աուտոֆագոցիտային վակուոլներ.

Կրկնակի թաղանթ օրգանելներ (միտոքոնդրիաներ և պլաստիդներ)

Այս օրգանոիդները կիսաինքնավար են, քանի որ ունեն իրենց սեփական ԴՆԹ-ն և սպիտակուցների սինթեզման իրենց ապարատը։ Միտոքոնդրիաները հանդիպում են գրեթե բոլոր էուկարիոտ բջիջներում։ Պլաստիդները հանդիպում են միայն բույսերի բջիջներում։

I) Միտոքոնդրիա

Սրանք օրգանելներ են, որոնք էներգիա են մատակարարում բջջի նյութափոխանակության գործընթացներին: Հիալոպլազմում միտոքոնդրիումները սովորաբար տարածվում են ցրված, բայց մասնագիտացված բջիջներում դրանք կենտրոնացած են այն տարածքներում, որտեղ կա էներգիայի ամենամեծ կարիքը։ Օրինակ՝ մեջ մկանային բջիջներմեծ թվով միտոքոնդրիաներ կենտրոնացած են կծկվող մանրաթելերի երկայնքով, սերմնահեղուկի երկայնքով, երիկամային խողովակների էպիթելում, սինապսների տարածքում և այլն:

Արտաքին թաղանթառանձնացնում է միտոքոնդրիոնը ցիտոպլազմայից, փակվում է իր վրա և ինվագինացիաներ չի առաջացնում։ Ներքին թաղանթը սահմանափակում է միտոքոնդրիաների ներքին պարունակությունը՝ մատրիցը: ԱռանձնահատկությունԲազմաթիվ ինվագինացիաների ձևավորում՝ cristae, որոնց պատճառով մեծանում է ներքին թաղանթների մակերեսը։ Կրիստաների քանակն ու զարգացման աստիճանը կախված է հյուսվածքի ֆունկցիոնալ ակտիվությունից։ Միտոքոնդրիաներն ունեն իրենց գենետիկական նյութը (նկ. 2.19):

Միտոքոնդրիալ ԴՆԹ-ն փակ շրջանաձև երկշղթա մոլեկուլ է մարդու բջիջներում, այն ունի 16569 զույգ նուկլեոտիդ, որը մոտավորապես 105 անգամ փոքր է, քան միջուկում տեղակայված ԴՆԹ-ն: Միտոքոնդրիաներն ունեն սպիտակուցների սինթեզման իրենց համակարգը, սակայն միտոքոնդրիումային mRNA-ից թարգմանված սպիտակուցների թիվը սահմանափակ է: Միտոքոնդրիալ ԴՆԹ-ն չի կարող կոդավորել բոլոր միտոքոնդրիումային սպիտակուցները: Միտոքոնդրիալ սպիտակուցների մեծ մասը գտնվում է միջուկի գենետիկ հսկողության տակ:

Բրինձ. 2.19. Միտոքոնդրիաների կառուցվածքը

Միտոքոնդրիաների գործառույթները

1) ATP ձևավորում

2) սպիտակուցի սինթեզ

3) մասնակցություն կոնկրետ սինթեզներին, օրինակ՝ ստերոիդ հորմոնների (մակերիկամների) սինթեզին.

4) ծախսված միտոքոնդրիումները կարող են նաև կուտակել արտազատվող արտադրանք, վնասակար նյութեր, այսինքն. ի վիճակի է ստանձնել այլ բջջային օրգանելների գործառույթները

Կ) Պլաստիդներ

Պլաստիդներ-օրգանելներ, որոնք բնորոշ են միայն բույսերին.

Պլաստիդների երեք տեսակ կա.

1) քլորոպլաստներ(կանաչ պլաստիդներ);

2) քրոմոպլաստներ(պլաստիդներ դեղին, նարնջագույն կամ կարմիր)

3) լեյկոպլաստներ(անգույն պլաստիդներ):

Որպես կանոն, բջիջում հայտնաբերվում է միայն մեկ տեսակի պլաստիդ:

Քլորոպլաստներ

Այս օրգանոիդները հանդիպում են բույսերի տերևների և կանաչ այլ օրգանների բջիջներում, ինչպես նաև ջրիմուռների բազմազանության մեջ։ Բարձրագույն բույսերում մեկ բջիջը սովորաբար պարունակում է մի քանի տասնյակ քլորոպլաստներ։ Կանաչ գույնքլորոպլաստները կախված են դրանցում քլորոֆիլային պիգմենտի պարունակությունից:

Քլորոպլաստը բույսերի բջիջների հիմնական օրգանելն է, որտեղ տեղի է ունենում ֆոտոսինթեզ, այսինքն՝ օրգանական նյութերի (ածխաջրերի) ձևավորում անօրգանական նյութերից (CO 2 և H 2 O) էներգիայի օգտագործմամբ։ արևի լույս. Քլորոպլաստները կառուցվածքով նման են միտոքոնդրիային:

Քլորոպլաստներն ունեն բարդ կառուցվածք։ Նրանք հիալոպլազմից բաժանված են երկու թաղանթով՝ արտաքին և ներքին։ Ներքին բովանդակությունը կոչվում է ստրոմա. Ներքին թաղանթը քլորոպլաստի ներսում ձևավորում է թաղանթների բարդ, խիստ կարգավորված համակարգ՝ հարթ փուչիկների տեսքով, որը կոչվում է. թիլաոիդներ.

Թիլակոիդները հավաքվում են կույտերով. հատիկներ, մետաղադրամների սյուներ հիշեցնող . Գրանները փոխկապակցված են ստրոմալ թիլաոիդներով, որոնք անցնում են դրանց միջով պլաստիդով: (նկ. 2.20-2.22):Քլորոֆիլը և քլորոպլաստները ձևավորվում են միայն լույսի ներքո:

Բրինձ. 2.20. Քլորոպլաստները լուսային մանրադիտակի տակ

Բրինձ. 2.21. Քլորոպլաստի կառուցվածքը տակ էլեկտրոնային մանրադիտակ

Բրինձ. 2.22. Քլորոպլաստների սխեմատիկ կառուցվածքը

Գործառույթներ

1) ֆոտոսինթեզ(լույսի էներգիայի շնորհիվ անօրգանական նյութերից օրգանական նյութերի առաջացում): Կենտրոնական դերԱյս գործընթացում պատկանում է քլորոֆիլին: Այն կլանում է լույսի էներգիան և ուղղորդում այն ​​իրականացնելու ֆոտոսինթեզի ռեակցիաներ։ Քլորոպլաստներում, ինչպես միտոքոնդրիումներում, տեղի է ունենում ATP-ի սինթեզ։

2) մասնակցել ամինաթթուների սինթեզին և ճարպաթթուներ,

3) ծառայել որպես օսլայի ժամանակավոր պաշարների պահեստ.

Լեյկոպլաստներ- փոքր անգույն պլաստիդներ, որոնք հայտնաբերված են արևի լույսից թաքնված օրգանների բջիջներում (արմատներ, կոճղարմատներ, պալարներ, սերմեր): Նրանց կառուցվածքը նման է քլորոպլաստների կառուցվածքին (նկ. 2.23):

Այնուամենայնիվ, ի տարբերություն քլորոպլաստների, լեյկոպլաստներն ունեն վատ զարգացած ներքին թաղանթային համակարգ, քանի որ նրանք մասնակցում են պահուստային սննդանյութերի՝ օսլայի, սպիտակուցների և լիպիդների սինթեզին և կուտակմանը: Լույսի ներքո լեյկոպլաստները կարող են վերածվել քլորոպլաստների։

Բրինձ. 2.23. Լեյկոպլաստի կառուցվածքը

Քրոմոպլաստներ- պլաստիդներ նարնջագույն, կարմիր և դեղին գույն, որը առաջանում է կարոտինոիդների խմբին պատկանող պիգմենտներով։ Քրոմոպլաստները հանդիպում են շատ բույսերի ծաղկաթերթերի բջիջներում, հասուն մրգերում, հազվադեպ՝ արմատային բանջարեղենում, ինչպես նաև աշնանային տերևներում։ Քրոմոպլաստներում ներքին թաղանթային համակարգը սովորաբար բացակայում է (նկ. 24).

Բրինձ. 2.24. Քրոմոպլաստի կառուցվածքը

Քրոմոպլաստների նշանակությունը դեռ ամբողջությամբ պարզված չէ։ Դրանց մեծ մասը ծերացող պլաստիդներ են։ Դրանք, որպես կանոն, զարգանում են քլորոպլաստներից, մինչդեռ քլորոֆիլը և ներքին թաղանթային կառուցվածքը քայքայվում են պլաստիդներում, և կարոտինոիդները կուտակվում են։ Դա տեղի է ունենում, երբ աշնանը պտուղները հասունանում են, իսկ տերեւները դեղնում են: Կենսաբանական նշանակությունքրոմոպլաստներն այն են, որ դրանք առաջացնում են ծաղիկների և մրգերի վառ գույնը, որը գրավում է միջատներին խաչաձև փոշոտման համար, իսկ այլ կենդանիներին՝ մրգերի բաշխման համար: Լեյկոպլաստները կարող են նաև վերածվել քրոմոպլաստների։

Պլաստիդների գործառույթները

Օրգանական նյութերի սինթեզը պարզ նյութերից քլորոֆիլում անօրգանական միացություններածխաթթու գազ և ջուր արևի լույսի քվանտաների առկայության դեպքում. ֆոտոսինթեզ, ATP-ի սինթեզը ֆոտոսինթեզի թեթև փուլում

Սպիտակուցի սինթեզը ռիբոսոմների վրա (քլորոպլաստի ներքին թաղանթների միջև կան ԴՆԹ, ՌՆԹ և ռիբոսոմներ, հետևաբար, քլորոպլաստներում, ինչպես նաև միտոքոնդրիայում տեղի է ունենում այդ օրգանելների գործունեության համար անհրաժեշտ սպիտակուցի սինթեզ):

Քրոմոպլաստների առկայությունը բացատրում է ծաղիկների, մրգերի և աշնանային տերևների պսակների դեղին, նարնջագույն և կարմիր գույնը։

Լեյկոպլաստները պարունակում են պահեստային նյութեր (ցողուններում, արմատներում, պալարներում):

Քլորոպլաստները, քրոմոպլաստները և լեյկոպլաստները ունակ են բջիջների փոխանակման: Այսպիսով, երբ աշնանը պտուղները հասունանում են կամ տերևները փոխում են գույնը, քլորոպլաստները վերածվում են քրոմոպլաստների, իսկ լեյկոպլաստները կարող են վերածվել քլորոպլաստների, օրինակ, երբ կարտոֆիլի պալարները կանաչում են:

Էվոլյուցիոն իմաստով պլաստիդի առաջնային, սկզբնական տեսակը քլորոպլաստն է, որից առաջացել են մյուս երկու տեսակների պլաստիդները։ Պլաստիդները միտոքոնդրիաների հետ կիսում են բազմաթիվ առանձնահատկություններ, որոնք տարբերում են դրանք ցիտոպլազմայի այլ բաղադրիչներից: Սա, առաջին հերթին, երկու թաղանթների պատյան է և հարաբերական գենետիկական ինքնավարություն՝ պայմանավորված իր սեփական ռիբոսոմների և ԴՆԹ-ի առկայությամբ։ Օրգանելների այս յուրահատկությունը հիմք է հանդիսացել այն մտքի համար, որ պլաստիդների և միտոքոնդրիումների նախորդները բակտերիաներ են, որոնք էվոլյուցիայի ընթացքում կառուցվել են էուկարիոտ բջջի մեջ և աստիճանաբար վերածվել քլորոպլաստների և միտոքոնդրիումների։ (նկ. 2.25):

Բրինձ. 2.25. Միտոքոնդրիաների և քլորոպլաստների առաջացում՝ ըստ սիմբիոգենեզի տեսության