Rumah Sakit gigi Fungsi membran plasma. Mekanisme pengangkutan zat melalui plasmalemma

Sakit gigi

Fungsi membran plasma. Mekanisme pengangkutan zat melalui plasmalemma

Bagian luar sel ditutupi dengan membran plasma (atau membran sel luar) setebal 6-10 nm.

Membran sel adalah lapisan padat protein dan lipid (terutama fosfolipid). Molekul lipid tersusun teratur – tegak lurus permukaan, dalam dua lapisan, sehingga bagiannya yang berinteraksi secara intensif dengan air (hidrofilik) mengarah ke luar, dan bagian yang inert terhadap air (hidrofobik) mengarah ke dalam.

Molekul protein terletak pada lapisan tidak kontinu pada permukaan kerangka lipid di kedua sisi. Beberapa dari mereka terbenam dalam lapisan lipid, dan beberapa melewatinya, membentuk area yang dapat ditembus air. Protein ini berfungsi berbagai fungsi- beberapa di antaranya adalah enzim, yang lain adalah protein pengangkut yang terlibat dalam transfer zat tertentu lingkungan ke dalam sitoplasma dan ke arah yang berlawanan.

Fungsi dasar membran sel

Salah satu sifat utama membran biologis adalah permeabilitas selektif (semi permeabilitas)- beberapa zat melewatinya dengan susah payah, yang lain dengan mudah dan bahkan menuju konsentrasi yang lebih tinggi. Jadi, bagi sebagian besar sel, konsentrasi ion Na di dalamnya jauh lebih rendah daripada di lingkungan. Hubungan sebaliknya khas untuk ion K: konsentrasinya di dalam sel lebih tinggi daripada di luar. Oleh karena itu, ion Na selalu cenderung menembus sel, dan ion K selalu cenderung keluar. Pemerataan konsentrasi ion-ion ini dicegah dengan adanya sistem khusus di dalam membran yang berperan sebagai pompa, yang memompa ion Na keluar sel dan sekaligus memompa ion K ke dalam.

Kecenderungan ion Na untuk berpindah dari luar ke dalam digunakan untuk mengangkut gula dan asam amino ke dalam sel. Dengan penghilangan aktif ion Na dari sel, tercipta kondisi untuk masuknya glukosa dan asam amino ke dalamnya.

Di banyak sel, zat juga diserap melalui fagositosis dan pinositosis. Pada fagositosis membran luar yang fleksibel membentuk cekungan kecil tempat partikel yang ditangkap jatuh. Reses ini meningkat, dan, dikelilingi oleh bagian membran luar, partikel tersebut terbenam dalam sitoplasma sel. Fenomena fagositosis merupakan ciri khas amuba dan beberapa protozoa lainnya, serta leukosit (fagosit). Sel menyerap cairan yang mengandung zat-zat yang diperlukan sel dengan cara yang sama. Fenomena ini disebut pinositosis.

Membran luar sel yang berbeda berbeda secara signifikan pada keduanya komposisi kimia protein dan lipidnya, dan berdasarkan kandungan relatifnya. Ciri-ciri inilah yang menentukan keragaman aktivitas fisiologis membran berbagai sel dan perannya dalam kehidupan sel dan jaringan.

Retikulum endoplasma sel terhubung ke membran luar. Dengan bantuan membran luar, mereka dilakukan Berbagai jenis kontak antar sel, mis. komunikasi antar sel individu.

Banyak jenis sel yang dicirikan oleh adanya sejumlah besar tonjolan, lipatan, dan mikrovili di permukaannya. Mereka berkontribusi terhadap peningkatan signifikan luas permukaan sel dan peningkatan metabolisme, serta hubungan yang lebih kuat antara sel-sel individu dan satu sama lain.

Sel tumbuhan mempunyai selaput tebal di bagian luar membran sel, terlihat jelas di bawah mikroskop optik, terdiri dari serat (selulosa). Mereka menciptakan dukungan yang kuat untuk jaringan tanaman (kayu).

Beberapa sel hewan juga memiliki sejumlah struktur eksternal, terletak di atas membran sel dan mempunyai sifat protektif. Contohnya adalah kitin sel penutup serangga

Fungsi membran sel (secara singkat)

Fungsi	Keterangan
Penghalang Pelindung	Memisahkan organel sel internal dari lingkungan luar
Peraturan	Mengatur metabolisme antara isi internal sel dan lingkungan luar
Membagi (kompartmentalisasi)	Pembagian ruang internal sel menjadi blok-blok independen (kompartemen)
Energi	- Akumulasi dan transformasi energi; - reaksi terang fotosintesis di kloroplas; - Penyerapan dan sekresi.
Reseptor (informasional)	Berpartisipasi dalam pembentukan gairah dan konduksinya.
Motor	Melakukan pergerakan sel atau bagian-bagiannya.

Bagaimana struktur membran plasma? Apa fungsinya?

Dasar dari organisasi struktural sel adalah membran biologis. Membran plasma (plasmalemma) adalah membran yang mengelilingi sitoplasma sel hidup. Membran terdiri dari lipid dan protein. Lipid (terutama fosfolipid) membentuk lapisan ganda, di mana “ekor” molekul hidrofobik menghadap ke bagian dalam membran, dan ekor hidrofilik menghadap permukaannya. Molekul protein dapat terletak di permukaan luar dan dalam membran, sebagian terbenam dalam lapisan lipid atau menembusnya. Sebagian besar protein membran yang terkubur adalah enzim. Ini adalah model mosaik fluida dari struktur membran plasma. Molekul protein dan lipid bersifat mobile, yang menjamin dinamisme membran. Komposisi membran juga meliputi karbohidrat berupa glikolipid dan glikoprotein (glikokaliks) yang terletak di permukaan luar membran. Himpunan protein dan karbohidrat pada permukaan membran setiap sel bersifat spesifik dan merupakan semacam indikator jenis sel.

Fungsi membran:

Pemisah. Ini terdiri dari pembentukan penghalang antara isi internal sel dan lingkungan luar.
Memastikan pertukaran zat antara sitoplasma dan lingkungan luar. Air, ion, molekul anorganik dan organik masuk ke dalam sel (fungsi transportasi). Produk yang terbentuk di dalam sel dilepaskan ke lingkungan luar (fungsi sekretori).
Mengangkut. Transportasi melalui membran dapat terjadi dengan berbagai cara. Transportasi pasif terjadi tanpa pengeluaran energi, melalui difusi sederhana, osmosis, atau difusi terfasilitasi dengan bantuan protein pembawa. Transpor aktif dilakukan dengan menggunakan protein pembawa dan membutuhkan energi (misalnya, pompa natrium-kalium).

Molekul besar biopolimer memasuki sel melalui endositosis. Ini dibagi menjadi fagositosis dan pinositosis. Fagositosis adalah penangkapan dan penyerapan partikel besar oleh sel. Fenomena tersebut pertama kali dijelaskan oleh I.I. Mechnikov. Pertama, zat menempel pada membran plasma, pada protein reseptor spesifik, kemudian membran membengkok, membentuk depresi.

Vakuola pencernaan terbentuk. Ini mencerna zat yang masuk ke dalam sel. Pada manusia dan hewan, leukosit mampu melakukan fagositosis. Sel darah putih menyerap bakteri dan partikel lainnya.

Pinositosis adalah proses menangkap dan menyerap tetesan cairan dengan zat terlarut di dalamnya. Zat menempel pada protein membran (reseptor), dan setetes larutan dikelilingi oleh membran membentuk vakuola. Pinositosis dan fagositosis terjadi dengan pengeluaran energi ATP.

Sekretori. Sekresi adalah pelepasan zat yang disintesis di dalam sel oleh sel ke lingkungan luar. Hormon, polisakarida, protein, dan tetesan lemak terkandung dalam vesikel yang dibatasi oleh membran dan mendekati plasmalemma. Membran menyatu dan isi vesikel dilepaskan ke lingkungan sekitar sel.
Koneksi sel-sel dalam jaringan (karena pertumbuhan terlipat).
Reseptor. Membran mengandung sejumlah besar reseptor - protein khusus yang berperan mengirimkan sinyal dari luar ke dalam sel.

Dasar dari organisasi struktural sel adalah membran biologis. Membran plasma (plasmalemma) adalah membran yang mengelilingi sitoplasma sel hidup. Membran terdiri dari lipid dan protein. Lipid (terutama fosfolipid) membentuk lapisan ganda, di mana “ekor” molekul hidrofobik menghadap ke bagian dalam membran, dan ekor hidrofilik menghadap permukaannya. Molekul protein dapat terletak di permukaan luar dan dalam membran, sebagian terbenam dalam lapisan lipid atau menembusnya. Sebagian besar protein membran yang terkubur adalah enzim. Ini adalah model mosaik cair dari struktur membran plasma. Molekul protein dan lipid bersifat mobile, yang menjamin dinamisme membran. Membran juga mengandung karbohidrat berupa glikolipid dan glikoprotein (glikokaliks) yang terletak pada permukaan luar membran. Himpunan protein dan karbohidrat pada permukaan membran setiap sel bersifat spesifik dan merupakan semacam indikator jenis sel.

Fungsi membran:

Pemisah. Ini terdiri dari pembentukan penghalang antara isi internal sel dan lingkungan luar.
Memastikan pertukaran zat antara sitoplasma dan lingkungan luar. Air, ion, molekul anorganik dan organik masuk ke dalam sel (fungsi transportasi). Produk yang terbentuk di dalam sel dilepaskan ke lingkungan luar (fungsi sekretori).
Mengangkut. Transportasi melalui membran dapat terjadi dengan berbagai cara. Transportasi pasif terjadi tanpa pengeluaran energi, melalui difusi sederhana, osmosis, atau difusi terfasilitasi dengan bantuan protein pembawa. Transpor aktif dilakukan dengan menggunakan protein pembawa dan membutuhkan energi (misalnya, pompa natrium-kalium). Bahan dari situs

Vakuola pencernaan terbentuk. Zat yang masuk ke dalam sel dicerna di dalamnya. Pada manusia dan hewan, leukosit mampu melakukan fagositosis. Sel darah putih menyerap bakteri dan partikel padat lainnya.

Pinositosis adalah proses menangkap dan menyerap tetesan cairan dengan zat terlarut di dalamnya. Zat menempel pada protein membran (reseptor), dan setetes larutan dikelilingi oleh membran, membentuk vakuola. Pinositosis dan fagositosis terjadi dengan pengeluaran energi ATP.

Sekretori. Sekresi adalah pelepasan zat yang disintesis di dalam sel oleh sel ke lingkungan luar. Hormon, polisakarida, protein, dan tetesan lemak terkandung dalam vesikel yang dibatasi oleh membran dan mendekati plasmalemma. Membran bergabung, dan isi vesikel dilepaskan ke lingkungan sekitar sel.
Koneksi sel-sel dalam jaringan (karena pertumbuhan terlipat).
Reseptor. Membran mengandung sejumlah besar reseptor - protein khusus yang berperan mengirimkan sinyal dari luar ke dalam sel.

Tidak menemukan apa yang Anda cari? Gunakan pencarian

Di halaman ini terdapat materi tentang topik-topik berikut:

struktur membran biologis secara singkat
struktur dan fungsi membran plasma
struktur dan fungsi membran plasma
membran plasma sebentar
struktur dan fungsi membran plasma secara singkat

Ketebalannya 8-12 nm, sehingga tidak mungkin diperiksa dengan mikroskop cahaya. Struktur membran dipelajari menggunakan mikroskop elektron.

Membran plasma dibentuk oleh dua lapisan lipid - lapisan bilipid, atau bilayer. Setiap molekul terdiri dari kepala hidrofilik dan ekor hidrofobik, dan dalam membran biologis lipid terletak dengan kepala menghadap ke luar dan ekor ke dalam.

Banyak molekul protein terbenam dalam lapisan bilipid. Beberapa di antaranya terletak di permukaan membran (eksternal atau internal), yang lain menembus membran.

Fungsi membran plasma

Membran melindungi isi sel dari kerusakan, mempertahankan bentuk sel, secara selektif memungkinkan zat-zat yang diperlukan masuk ke dalam sel dan menghilangkan produk metabolisme, dan juga memastikan komunikasi antar sel.

Fungsi penghalang dan pembatas membran disediakan oleh lapisan ganda lipid. Ini mencegah isi sel menyebar, bercampur dengan lingkungan atau cairan antar sel, dan mencegah penetrasi zat berbahaya ke dalam sel.

Baris fungsi penting membran sitoplasma dilakukan karena protein terbenam di dalamnya. Dengan bantuan protein reseptor, ia dapat merasakan berbagai iritasi pada permukaannya. Protein transpor membentuk saluran terbaik yang dilalui kalium, kalsium, dan ion lain berdiameter kecil masuk dan keluar sel. Protein menyediakan proses vital dalam tubuh itu sendiri.

Partikel makanan berukuran besar yang tidak mampu melewati saluran membran tipis masuk ke dalam sel melalui fagositosis atau pinositosis. Nama yang umum proses ini adalah endositosis.

Bagaimana endositosis terjadi - penetrasi partikel makanan besar ke dalam sel?

Partikel makanan bersentuhan dengan membran luar sel, dan pada titik ini terbentuk invaginasi. Kemudian partikel yang dikelilingi oleh membran memasuki sel, vesikel pencernaan terbentuk, dan enzim pencernaan menembus ke dalam vesikel yang dihasilkan.

Sel darah putih yang dapat menangkap dan mencerna bakteri asing disebut fagosit.

Dalam kasus pinositosis, invaginasi membran tidak menangkap partikel padat, tetapi tetesan cairan dengan zat terlarut di dalamnya. Mekanisme ini merupakan salah satu cara utama zat masuk ke dalam sel.

Sel tumbuhan yang ditutupi lapisan dinding sel yang keras di atas membran tidak mampu melakukan fagositosis.

Proses kebalikan dari endositosis adalah eksositosis. Zat yang disintesis (misalnya hormon) dikemas dalam vesikel membran, mendekati membran, dimasukkan ke dalamnya, dan isi vesikel dilepaskan dari sel. Dengan cara ini, sel dapat membuang produk metabolisme yang tidak diperlukan.

1. Penghalang- menyediakan metabolisme yang teratur, selektif, pasif dan aktif dengan lingkungan.

Membran sel mempunyai permeabilitas selektif: glukosa, asam amino, asam lemak, gliserol dan ion perlahan berdifusi melaluinya, membran itu sendiri secara aktif mengatur proses ini - beberapa zat melewatinya, tetapi yang lain tidak.

2. Transportasi- pengangkutan zat masuk dan keluar sel terjadi melalui membran. Transportasi melalui membran memastikan: pengiriman nutrisi, pembuangan produk akhir metabolisme, sekresi berbagai zat, pembuatan gradien ion, pemeliharaan pH yang sesuai dan konsentrasi ion dalam sel, yang diperlukan untuk berfungsinya enzim seluler.

Ada empat mekanisme utama masuknya zat ke dalam sel atau pengeluarannya dari sel ke luar:

a) Pasif (difusi, osmosis) (tidak memerlukan energi)

Difusi

Distribusi molekul atau atom suatu zat antara molekul atau atom zat lain, menyebabkan pemerataan konsentrasinya secara spontan di seluruh volume yang ditempati. Dalam beberapa situasi, salah satu zat sudah memiliki konsentrasi yang sama dan mereka berbicara tentang difusi satu zat ke zat lain. Dalam hal ini, zat dipindahkan dari daerah dengan konsentrasi tinggi ke daerah dengan konsentrasi rendah (sepanjang vektor gradien konsentrasi (Gbr. 2.4).

Beras. 2.4. Diagram proses difusi

Osmosa

Proses difusi satu arah molekul pelarut melalui membran semipermeabel menuju konsentrasi zat terlarut lebih tinggi dari volume dengan konsentrasi zat terlarut lebih rendah (Gbr. 2.5).

Beras. 2.5. Diagram proses osmosis

b) Transpor aktif (membutuhkan pengeluaran energi)

Pompa natrium-kalium- mekanisme transpor transmembran aktif ion natrium (keluar sel) dan ion kalium (di dalam sel), yang memberikan gradien konsentrasi dan perbedaan potensial transmembran. Yang terakhir ini berfungsi sebagai dasar bagi banyak fungsi sel dan organ: sekresi sel kelenjar, kontraksi otot, konduksi impuls saraf, dll. (Gbr. 2.6).

Beras. 2.6. Skema pengoperasian pompa kalium-natrium

Pada tahap pertama, enzim Na+/K+-ATPase menempelkan tiga ion Na+ pada sisi dalam membran. Ion-ion ini mengubah konformasi pusat aktif ATPase. Setelah itu, enzim mampu menghidrolisis satu molekul ATP. Energi yang dilepaskan setelah hidrolisis dihabiskan untuk mengubah konformasi pembawa, sehingga tiga ion Na+ dan ion PO 4 3− (fosfat) muncul di sisi luar membran. Di sini, ion Na+ dipecah, dan PO 4 3− digantikan oleh dua ion K+. Setelah itu, enzim kembali ke konformasi aslinya, dan ion K+ muncul di dalam membran. Di sini ion K+ dipisahkan, dan pembawa siap bekerja kembali.

Akibatnya, konsentrasi ion Na+ yang tinggi tercipta di lingkungan ekstraseluler, dan konsentrasi K+ yang tinggi tercipta di dalam sel. Perbedaan konsentrasi ini digunakan dalam sel saat menghantarkan impuls saraf.

c) Endositosis (fagositosis, pinositosis)

Fagositosis(makan oleh sel) adalah proses penyerapan oleh sel terhadap benda padat, seperti sel eukariotik, bakteri, virus, sisa sel mati, dll. Vakuola intraseluler besar (fagosom) terbentuk di sekitar benda yang diserap. Ukuran fagosom berkisar dari 250 nm atau lebih. Melalui fusi fagosom dengan lisosom primer, lisosom sekunder terbentuk. Dalam lingkungan asam, enzim hidrolitik memecah makromolekul yang terperangkap di lisosom sekunder. Produk pemecahan (asam amino, monosakarida dan zat bermanfaat lainnya) kemudian diangkut melalui membran lisosom ke dalam sitoplasma sel. Fagositosis sangat luas. Pada hewan dan manusia yang sangat terorganisir, proses fagositosis memainkan peran protektif. Aktivitas fagositosis leukosit dan makrofag dimiliki nilai yang besar dalam melindungi tubuh dari zat-zat yang masuk ke dalamnya mikroba patogen dan partikel lain yang tidak diinginkan. Fagositosis pertama kali dijelaskan oleh ilmuwan Rusia I. I. Mechnikov (Gbr. 2.7)

Pinositosis(minum oleh sel) adalah proses penyerapan oleh sel suatu fase cair dari lingkungan yang mengandung zat terlarut, termasuk molekul besar (protein, polisakarida, dll). Selama pinositosis, vesikel kecil yang disebut endosom dilepaskan dari membran ke dalam sel. Mereka lebih kecil dari fagosom (ukurannya mencapai 150 nm) dan biasanya tidak mengandung partikel besar. Setelah pembentukan endosom, lisosom primer mendekatinya, dan kedua vesikel membran ini menyatu. Organel yang dihasilkan disebut lisosom sekunder. Proses pinositosis terus-menerus dilakukan oleh semua sel eukariotik. (Gbr. 7)

Endositosis yang dimediasi reseptor - suatu proses spesifik aktif di mana membran sel menonjol ke dalam sel, membentuk lubang-lubang yang dibatasi. Sisi intraseluler dari lubang yang dibatasi berisi sekumpulan protein adaptif. Makromolekul yang berikatan dengan reseptor spesifik pada permukaan sel melewati ke dalam dengan kecepatan yang jauh lebih tinggi dibandingkan zat yang memasuki sel melalui pinositosis.

Beras. 2.7. Endositosis

d) Eksositosis (fagositosis negatif dan pinositosis)

Suatu proses seluler di mana vesikel intraseluler (vesikel membran) menyatu dengan membran sel luar. Selama eksositosis, isi vesikel sekretori (vesikel eksositosis) dilepaskan, dan membrannya menyatu dengan membran sel. Hampir semua senyawa makromolekul (protein, hormon peptida dll.) dilepaskan dari sel dengan cara ini (Gbr. 2.8)

Beras. 2.8. Skema eksositosis

3. Pembangkitan dan penghantaran biopotensial- dengan bantuan membran, konsentrasi ion yang konstan dipertahankan di dalam sel: konsentrasi ion K+ di dalam sel jauh lebih tinggi daripada di luar, dan konsentrasi Na+ jauh lebih rendah, yang sangat penting, karena ini memastikan pemeliharaan perbedaan potensial pada membran dan pembangkitan impuls saraf.

4. Mekanis- memastikan otonomi sel, struktur intraselulernya, serta koneksi dengan sel lain (dalam jaringan).

5. Energi- selama fotosintesis di kloroplas dan respirasi sel di mitokondria, sistem transfer energi beroperasi di membrannya, di mana protein juga berpartisipasi;

6. Reseptor- beberapa protein yang terletak di membran adalah reseptor (molekul yang dengannya sel merasakan sinyal tertentu).

7. Enzimatik- protein membran seringkali merupakan enzim. Misalnya membran plasma sel epitel usus mengandung enzim pencernaan.

8. Matriks- memastikan posisi relatif dan orientasi protein membran tertentu, interaksi optimalnya;

9. Penandaan sel- terdapat antigen pada membran yang bertindak sebagai penanda - “label” yang memungkinkan sel untuk diidentifikasi. Ini adalah glikoprotein (yaitu, protein dengan rantai samping oligosakarida bercabang yang melekat padanya) yang berperan sebagai “antena”. Dengan bantuan penanda, sel dapat mengenali sel lain dan bertindak bersama dengannya, misalnya dalam pembentukan organ dan jaringan. Hal ini juga memungkinkan sistem imun mengenali antigen asing.

Inklusi seluler

Inklusi seluler termasuk karbohidrat, lemak dan protein. Semua zat ini terakumulasi di sitoplasma sel dalam bentuk tetesan dan butiran dengan berbagai ukuran dan bentuk. Mereka secara berkala disintesis di dalam sel dan digunakan dalam proses metabolisme.

Sitoplasma

Ini adalah bagian dari sel hidup (protoplas) tanpa membran plasma atau inti. Susunan sitoplasma meliputi: matriks sitoplasma, sitoskeleton, organel dan inklusi (terkadang inklusi dan isi vakuola tidak dianggap sebagai zat hidup sitoplasma). Dipisahkan dari lingkungan luar oleh membran plasma, sitoplasma adalah lingkungan semi-cair internal sel. Sitoplasma sel eukariotik mengandung nukleus dan berbagai organel. Ini juga mengandung berbagai inklusi - produk aktivitas seluler, vakuola, serta tabung kecil dan filamen yang membentuk kerangka sel. Protein mendominasi komposisi zat utama sitoplasma.

Fungsi sitoplasma

1) proses metabolisme utama terjadi di dalamnya.

2) menyatukan nukleus dan semua organel menjadi satu kesatuan, memastikan interaksinya.

3) mobilitas, lekas marah, metabolisme dan reproduksi.

Mobilitas memanifestasikan dirinya dalam berbagai bentuk:

Pergerakan intraseluler sitoplasma sel.

Gerakan amoeboid. Bentuk pergerakan ini diekspresikan dalam pembentukan pseudopodia oleh sitoplasma menuju atau menjauhi stimulus tertentu. Bentuk pergerakan ini melekat pada amuba, leukosit darah, dan juga beberapa sel jaringan.

Gerakan berkedip-kedip. Tampaknya dalam bentuk pemukulan pertumbuhan protoplasma kecil - silia dan flagela (ciliata, sel epitel hewan multiseluler, sperma, dll.).

Gerakan kontraktif. Hal ini dipastikan karena adanya organel khusus miofibril dalam sitoplasma, yang pemendekan atau pemanjangannya berkontribusi pada kontraksi dan relaksasi sel. Kemampuan berkontraksi paling berkembang pada sel otot.

Iritabilitas dinyatakan dalam kemampuan sel untuk merespon iritasi dengan mengubah metabolisme dan energi.

Sitoskeleton

Satu dari fitur khas Sel eukariotik adalah adanya formasi kerangka dalam sitoplasmanya dalam bentuk mikrotubulus dan kumpulan serat protein. Elemen sitoskeletal, terkait erat dengan membran sitoplasma luar dan selubung inti, membentuk jalinan kompleks di sitoplasma.

Sitoskeleton dibentuk oleh mikrotubulus, mikrofilamen dan sistem mikrotrabekuler. Sitoskeleton menentukan bentuk sel, berpartisipasi dalam pergerakan sel, pembelahan dan pergerakan sel itu sendiri, dan dalam transportasi organel intraseluler.

Mikrotubulus ditemukan di semua sel eukariotik dan berbentuk silinder berongga dan tidak bercabang, diameternya tidak melebihi 30 nm, dan ketebalan dinding 5 nm. Panjangnya bisa mencapai beberapa mikrometer. Mudah hancur dan dipasang kembali. Dinding mikrotubulus terutama terdiri dari subunit heliks dari protein tubulin (Gbr. 2.09)

Fungsi mikrotubulus:

1) melakukan fungsi pendukung;

2) membentuk gelendong; memastikan divergensi kromosom ke kutub sel; bertanggung jawab atas pergerakan organel seluler;

3) mengambil bagian dalam transportasi intraseluler, sekresi, dan pembentukan dinding sel;

4) adalah komponen struktural silia, flagela, badan basal, dan sentriol.

Mikrofilamen diwakili oleh filamen dengan diameter 6 nm, terdiri dari protein aktin, dekat dengan aktin otot. Aktin menghasilkan 10-15% jumlah total protein sel. Pada sebagian besar sel hewan, jaringan padat filamen aktin dan protein terkait terbentuk tepat di bawah membran plasma.

Selain aktin, filamen miosin juga terdapat di dalam sel. Namun jumlah mereka jauh lebih kecil. Interaksi antara aktin dan miosin menyebabkan kontraksi otot. Mikrofilamen berhubungan dengan pergerakan seluruh sel atau struktur individual di dalamnya. Dalam beberapa kasus, pergerakan hanya dilakukan oleh filamen aktin, dalam kasus lain oleh aktin bersama dengan miosin.

Fungsi mikrofilamen

1) kekuatan mekanik

2) memungkinkan sel untuk mengubah bentuk dan bergerak.

Beras. 2.09. Sitoskeleton

Organel (atau organel)

Dibagi menjadi non-membran, membran tunggal dan membran ganda.

KE organel non-membran Sel eukariotik termasuk organel yang tidak mempunyai membran tertutup sendiri, yaitu: ribosom dan organel yang dibangun berdasarkan mikrotubulus tubulin - pusat sel (sentriol) Dan organel gerak (flagela dan silia). Dalam sel sebagian besar organisme uniseluler dan sebagian besar tumbuhan tingkat tinggi (darat), sentriol tidak ada.

KE organel bermembran tunggal mengaitkan: retikulum endoplasma, aparatus Golgi, lisosom, peroksisom, sferosom, vakuola dan beberapa lainnya. Semua organel bermembran tunggal saling berhubungan sistem terpadu sel. Sel tumbuhan memiliki lisosom khusus, sel hewan memiliki vakuola khusus: pencernaan, ekskresi, kontraktil, fagositik, autofagositik, dll.

KE organel membran ganda mengaitkan mitokondria dan plastida.

Organel non-membran

A) Ribosom- organel yang ditemukan di sel semua organisme. Ini adalah organel kecil, diwakili oleh partikel bulat dengan diameter sekitar 20 nm. Ribosom terdiri dari dua subunit dengan ukuran yang tidak sama - besar dan kecil. Ribosom mengandung protein dan RNA ribosom (rRNA). Ada dua jenis utama ribosom: eukariotik (80S) dan prokariotik (70S).

Tergantung pada lokasinya di dalam sel, terdapat ribosom bebas yang terletak di sitoplasma yang mensintesis protein dan ribosom melekat - ribosom yang dihubungkan oleh subunit besar ke permukaan luar Membran RE yang mensintesis protein yang masuk ke kompleks Golgi dan kemudian disekresikan oleh sel. Selama biosintesis protein, ribosom dapat bergabung menjadi kompleks - poliribosom (polisom).

Ribosom eukariotik terbentuk di nukleolus. Pertama, rRNA disintesis pada DNA nukleolus, yang kemudian ditutupi dengan protein ribosom yang berasal dari sitoplasma dan dibelah menjadi ukuran yang diperlukan dan membentuk subunit ribosom. Tidak ada ribosom yang terbentuk sempurna di dalam nukleus. Penggabungan subunit menjadi ribosom utuh terjadi di sitoplasma, biasanya selama biosintesis protein.

Ribosom ditemukan di sel semua organisme. Masing-masing terdiri dari dua partikel, kecil dan besar. Ribosom mengandung protein dan RNA.

Fungsi

sintesis protein.

Protein yang disintesis pertama-tama terakumulasi di saluran dan rongga retikulum endoplasma, dan kemudian diangkut ke organel dan situs sel. EPS dan ribosom yang terletak di membrannya mewakili satu alat untuk biosintesis dan pengangkutan protein (Gbr. 2.10-2.11).

Beras. 2.10. Struktur ribosom

Beras. 2.11. Struktur ribosom

B) Pusat sel (sentriol)

Sentriol adalah sebuah silinder (panjang 0,3 µm dan diameter 0,1 µm), yang dindingnya dibentuk oleh sembilan kelompok dari tiga mikrotubulus yang menyatu (9 kembar tiga), saling berhubungan pada interval tertentu melalui ikatan silang. Seringkali sentriol digabungkan menjadi pasangan yang letaknya tegak lurus satu sama lain. Jika sentriol terletak di dasar silia atau flagel, maka disebut badan basal.

Hampir semua sel hewan mempunyai sepasang sentriol yang merupakan unsur tengah pusat sel.

Sebelum pembelahan, sentriol menyimpang ke kutub yang berlawanan dan sentriol anak muncul di dekat masing-masing sentriol. Dari sentriol yang terletak di kutub sel yang berbeda, terbentuk mikrotubulus yang tumbuh menuju satu sama lain.

Fungsi

1) membentuk gelendong mitosis, bergerak distribusi seragam materi genetik antara sel anak,

2) merupakan pusat organisasi sitoskeleton. Beberapa benang gelendong melekat pada kromosom.

Sentriol adalah organel sitoplasma yang dapat mereplikasi dirinya sendiri. Mereka muncul sebagai akibat duplikasi dari yang sudah ada. Ini terjadi ketika sentriol terpisah. Sentriol yang belum matang mengandung 9 mikrotubulus tunggal; Rupanya, setiap mikrotubulus adalah cetakan untuk perakitan kembar tiga yang merupakan karakteristik sentriol matang (Gbr. 2.12).

Cetriol ditemukan di sel tumbuhan tingkat rendah (alga).

Beras. 2.12. Sentriol pusat sel

Organel bermembran tunggal

D) Retikulum Endoplasma (ER)

Semua zona dalam Sitoplasma diisi dengan banyak saluran kecil dan rongga, yang dindingnya merupakan membran yang strukturnya mirip dengan membran plasma. Saluran-saluran ini bercabang, saling berhubungan dan membentuk jaringan yang disebut retikulum endoplasma. Retikulum endoplasma memiliki struktur yang heterogen. Ada dua jenis yang diketahui - granular Dan mulus.

Pada membran saluran dan rongga jaringan granular ada banyak benda bulat kecil - ribosom, yang membuat membran tampak kasar. Membran retikulum endoplasma halus tidak membawa ribosom pada permukaannya. EPS melakukan banyak fungsi berbeda.

Fungsi

Fungsi utama retikulum endoplasma granular adalah untuk berpartisipasi dalam sintesis protein yang terjadi di ribosom. Sintesis lipid dan karbohidrat terjadi pada membran retikulum endoplasma halus. Semua produk sintesis ini terakumulasi dalam saluran dan rongga, dan kemudian diangkut ke berbagai organel sel, di mana produk tersebut dikonsumsi atau terakumulasi dalam sitoplasma sebagai inklusi seluler. EPS menghubungkan organel utama sel satu sama lain (Gbr. 2.13).

Beras. 2.13. Struktur retikulum endoplasma (ER) atau retikulum

D) Aparat Golgi

Struktur organel ini serupa pada sel organisme tumbuhan dan hewan, meskipun bentuknya beragam. Melakukan banyak fungsi penting.

Organel membran tunggal. Mereka adalah tumpukan “tangki” pipih dengan tepi melebar, yang dengannya sistem vesikel membran tunggal kecil (vesikel Golgi) dikaitkan. Vesikel Golgi terutama terkonsentrasi pada sisi yang berdekatan dengan RE dan di sepanjang pinggiran tumpukan. Dipercayai bahwa mereka mentransfer protein dan lipid ke peralatan Golgi, yang molekulnya, berpindah dari tangki ke tangki, mengalami modifikasi kimia.

Semua zat ini pertama-tama terakumulasi, menjadi kompleks secara kimia, dan kemudian memasuki sitoplasma dalam bentuk gelembung besar dan kecil dan digunakan di dalam sel itu sendiri selama hidupnya, atau dikeluarkan darinya dan digunakan di dalam tubuh. (Gbr. 2.14-2.15).

Beras. 2.14. Struktur aparatus Golgi

Fungsi:

Modifikasi dan akumulasi protein, lipid, karbohidrat;

Pengepakan dalam vesikel membran (vesikel) yang diterima bahan organik;

Tempat pembentukan lisosom;

Fungsi sekretori Oleh karena itu, aparatus Golgi berkembang dengan baik di sel sekretori.

Beras. 2.15. Kompleks Golgi

E) Lisosom

Mereka adalah tubuh bulat kecil. Di dalam lisosom terdapat enzim yang memecah protein, lemak, karbohidrat, dan asam nukleat. Lisosom mendekati partikel makanan yang telah memasuki sitoplasma, bergabung dengannya, dan terbentuk satu vakuola pencernaan, di dalamnya terdapat partikel makanan yang dikelilingi oleh enzim lisosom.

Enzim lisosom disintesis pada RE kasar dan dipindahkan ke aparatus Golgi, di mana enzim tersebut dimodifikasi dan dikemas menjadi vesikel membran lisosom. Lisosom dapat berisi 20 hingga 60 berbagai jenis enzim hidrolitik. Penguraian zat dengan bantuan enzim disebut lisis.

Ada lisosom primer dan sekunder. Lisosom yang muncul dari badan Golgi disebut primer.

Sekunder disebut lisosom yang terbentuk sebagai hasil peleburan lisosom primer dengan vakuola endositik. Dalam hal ini mereka mencerna zat-zat yang masuk ke dalam sel melalui fagositosis atau pinositosis, sehingga disebut vakuola pencernaan.

Fungsi lisosom:

1) pencernaan zat atau partikel yang ditangkap oleh sel selama endositosis (bakteri, sel lain),

2) autophagy - penghancuran struktur sel yang tidak diperlukan, misalnya, selama penggantian organel lama dengan yang baru, atau pencernaan protein dan zat lain yang diproduksi di dalam sel itu sendiri,

3) autolisis - pencernaan sel sendiri, yang menyebabkan kematiannya (terkadang proses ini tidak bersifat patologis, tetapi menyertai perkembangan organisme atau diferensiasi beberapa sel khusus) (Gbr. 2.16-2.17).

Contoh: Ketika kecebong berubah menjadi katak, lisosom yang terletak di sel ekor mencernanya: ekornya menghilang, dan zat yang terbentuk selama proses ini diserap dan digunakan oleh sel-sel tubuh lainnya.

Beras. 2.16. Pembentukan lisosom

Beras. 2.17. Fungsi lisosom

G) Peroksisom

Organel serupa strukturnya dengan lisosom, vesikel dengan diameter hingga 1,5 mikron dengan matriks homogen yang mengandung sekitar 50 enzim.

Katalase menyebabkan pemecahan hidrogen peroksida 2H 2 O 2 → 2H 2 O + O 2 dan mencegah peroksidasi lipid

Peroksisom terbentuk melalui tunas dari yang sudah ada sebelumnya, yaitu. termasuk dalam organel yang dapat mereplikasi diri, meskipun faktanya organel tersebut tidak mengandung DNA. Mereka tumbuh karena asupan enzim; enzim peroksisomal terbentuk di RE kasar dan di hialoplasma (Gbr. 2.18).

Beras. 2.18. Peroksisom (nukleoid kristal di tengah)

H) Vakuola

Organel bermembran tunggal. Vakuola adalah "wadah" yang terisi larutan berair organik dan zat anorganik. Aparatus ER dan Golgi berperan dalam pembentukan vakuola.

Muda sel tumbuhan mengandung banyak vakuola kecil, yang kemudian, ketika sel tumbuh dan berdiferensiasi, bergabung satu sama lain dan membentuk satu vakuola sentral yang besar.

Vakuola sentral dapat menempati hingga 95% volume sel dewasa, inti dan organel didorong menuju membran sel. Selaput yang membatasi vakuola tumbuhan disebut tonoplas.

Cairan yang mengisi vakuola tumbuhan disebut getah sel. Komposisi getah sel meliputi garam organik dan anorganik yang larut dalam air, monosakarida, disakarida, asam amino, produk metabolisme akhir atau toksik (glikosida, alkaloid), dan beberapa pigmen (antosianin).

Gula dan protein paling sering disimpan dari bahan organik. Gula seringkali berbentuk larutan, protein masuk dalam bentuk vesikel RE dan aparat Golgi, setelah itu vakuola mengalami dehidrasi, berubah menjadi butiran aleuron.

Sel hewan mengandung vakuola pencernaan dan autophagy kecil, yang termasuk dalam kelompok lisosom sekunder dan mengandung enzim hidrolitik. Hewan uniseluler juga memiliki vakuola kontraktil yang menjalankan fungsi osmoregulasi dan ekskresi.

Fungsi

Pada tumbuhan

1) akumulasi cairan dan pemeliharaan turgor,

2) akumulasi cadangan nutrisi dan garam mineral,

3) mewarnai bunga dan buah sehingga menarik penyerbuk dan distributor buah dan biji.

Pada hewan:

4) vakuola pencernaan - menghancurkan makromolekul organik;

5) vakuola kontraktil mengatur tekanan osmotik sel dan menghilangkan zat-zat yang tidak perlu dari sel

6) vakuola fagositik terbentuk selama fagositosis sel imun antigen

7) vakuola autofagositik terbentuk selama fagositosis jaringannya sendiri oleh sel imun

Organel bermembran ganda (mitokondria dan plastida)

Organel-organel ini bersifat semi-otonom karena mereka memiliki DNA sendiri dan alat sintesis protein sendiri. Mitokondria ditemukan di hampir semua sel eukariotik. Plastida hanya ditemukan pada sel tumbuhan.

SAYA) Mitokondria

Ini adalah organel yang memasok energi untuk proses metabolisme di dalam sel. Dalam hialoplasma, mitokondria biasanya tersebar secara difus, tetapi dalam sel khusus mitokondria terkonsentrasi di area yang paling membutuhkan energi. Misalnya, di sel otot sejumlah besar mitokondria terkonsentrasi di sepanjang fibril kontraktil, di sepanjang flagel sperma, di epitel tubulus ginjal, di daerah sinapsis, dll. Susunan mitokondria ini memastikan lebih sedikit kehilangan ATP selama difusi.

Membran luar memisahkan mitokondria dari sitoplasma, tertutup sendiri dan tidak membentuk invaginasi. Membran bagian dalam membatasi isi internal mitokondria - matriks. Fitur– pembentukan banyak invaginasi – krista, yang menyebabkan luas membran internal meningkat. Jumlah dan derajat perkembangan krista bergantung pada aktivitas fungsional jaringan. Mitokondria memiliki materi genetiknya sendiri (Gbr. 2.19).

DNA mitokondria adalah molekul beruntai ganda melingkar tertutup; dalam sel manusia ia memiliki ukuran 16.569 pasangan nukleotida, yang kira-kira 105 kali lebih kecil dari DNA yang terlokalisasi di dalam nukleus. Mitokondria mempunyai sistem sintesis protein sendiri, namun jumlah protein yang diterjemahkan dari mRNA mitokondria terbatas. DNA mitokondria tidak dapat mengkode semua protein mitokondria. Sebagian besar protein mitokondria berada di bawah kendali genetik nukleus.

Beras. 2.19. Struktur mitokondria

Fungsi mitokondria

1) Pembentukan ATP

2) sintesis protein

3) partisipasi dalam sintesis tertentu, misalnya sintesis hormon steroid (kelenjar adrenal)

4) mitokondria yang habis juga dapat mengakumulasi produk ekskresi, zat berbahaya, yaitu. mampu mengambil fungsi organel sel lainnya

K) Plastida

Plastida-organel yang hanya dimiliki oleh tumbuhan.

Ada tiga jenis plastida:

1) kloroplas(plastida hijau);

2) kromoplas(plastida kuning, oranye atau merah)

3) leukoplas(plastida tidak berwarna).

Biasanya, hanya satu jenis plastida yang ditemukan dalam satu sel.

Kloroplas

Organel ini ditemukan di sel daun dan organ hijau tumbuhan lainnya, serta di berbagai alga. Pada tumbuhan tingkat tinggi, satu sel biasanya mengandung beberapa lusin kloroplas. Warna hijau kloroplas tergantung pada kandungan pigmen klorofil di dalamnya.

Kloroplas merupakan organel utama sel tumbuhan tempat terjadinya fotosintesis, yaitu pembentukan zat organik (karbohidrat) dari zat anorganik (CO 2 dan H 2 O) dengan menggunakan energi sinar matahari. Kloroplas memiliki struktur yang mirip dengan mitokondria.

Kloroplas memiliki struktur yang kompleks. Mereka dipisahkan dari hialoplasma oleh dua membran - eksternal dan internal. Isi internal disebut stroma. Membran bagian dalam membentuk di dalam kloroplas suatu sistem membran yang kompleks dan teratur dalam bentuk gelembung datar yang disebut tilakoid.

Tilakoid dikumpulkan dalam tumpukan - biji-bijian, menyerupai kolom koin . Grana saling berhubungan oleh tilakoid stroma yang melewatinya sepanjang plastida. (Gbr. 2.20-2.22). Klorofil dan kloroplas hanya terbentuk dalam cahaya.

Beras. 2.20. Kloroplas di bawah mikroskop cahaya

Beras. 2.21. Struktur kloroplas di bawah mikroskop elektron

Beras. 2.22. Struktur skema kloroplas

Fungsi

1) fotosintesis(pembentukan zat organik dari zat anorganik akibat energi cahaya). Peran utama dalam proses ini milik klorofil. Ia menyerap energi cahaya dan mengarahkannya untuk melakukan reaksi fotosintesis. Di kloroplas, seperti di mitokondria, sintesis ATP terjadi.

2) berpartisipasi dalam sintesis asam amino dan asam lemak,

3) berfungsi sebagai tempat penyimpanan cadangan pati sementara.

Leukoplas- plastida kecil tidak berwarna yang terdapat pada sel-sel organ yang tersembunyi dari sinar matahari (akar, rimpang, umbi-umbian, biji). Strukturnya mirip dengan struktur kloroplas (Gbr. 2.23).

Namun, tidak seperti kloroplas, leukoplas memiliki sistem membran internal yang kurang berkembang, karena mereka terlibat dalam sintesis dan akumulasi nutrisi cadangan - pati, protein dan lipid. Jika terkena cahaya, leukoplas dapat berubah menjadi kloroplas.

Beras. 2.23. Struktur leukoplas

Kromoplas- plastida oranye, merah dan warna kuning, yang disebabkan oleh pigmen yang termasuk dalam kelompok karotenoid. Kromoplas ditemukan di sel kelopak banyak tanaman, buah-buahan matang, jarang tanaman umbi-umbian, dan juga di daun musim gugur. Sistem membran internal pada kromoplas biasanya tidak ada (Gbr. 24).

Beras. 2.24. Struktur kromoplas

Pentingnya kromoplas belum sepenuhnya dijelaskan. Kebanyakan dari mereka adalah plastida yang menua. Mereka biasanya berkembang dari kloroplas, sementara klorofil dan struktur membran internal dihancurkan di plastida, dan karotenoid menumpuk. Ini terjadi ketika buah matang dan daun menguning di musim gugur. Signifikansi biologis kromoplas menyebabkan warna cerah pada bunga dan buah, yang menarik serangga untuk penyerbukan silang dan hewan lain untuk distribusi buah. Leukoplas juga dapat berubah menjadi kromoplas.

Fungsi plastida

Sintesis zat organik dari zat sederhana dalam klorofil senyawa anorganik: karbon dioksida dan air dengan adanya kuanta sinar matahari – fotosintesis, Sintesis ATP selama fase terang fotosintesis

Sintesis protein pada ribosom (di antara membran bagian dalam kloroplas terdapat DNA, RNA, dan ribosom, oleh karena itu, di kloroplas, serta di mitokondria, terjadi sintesis protein yang diperlukan untuk aktivitas organel ini).

Kehadiran kromoplas menjelaskan warna kuning, oranye dan merah pada mahkota bunga, buah, dan daun musim gugur.

Leukoplas mengandung zat penyimpan (pada batang, akar, umbi).

Kloroplas, kromoplas, dan leukoplas mampu melakukan pertukaran sel. Jadi, ketika buah matang atau daun berubah warna di musim gugur, kloroplas berubah menjadi kromoplas, dan leukoplas bisa berubah menjadi kloroplas, misalnya saat umbi kentang berubah warna menjadi hijau.

Dalam pengertian evolusi, jenis plastida utama dan asli adalah kloroplas, yang merupakan asal muasal dua jenis plastida lainnya. Plastida memiliki banyak kesamaan dengan mitokondria yang membedakannya dari komponen sitoplasma lainnya. Ini, pertama-tama, adalah cangkang dua membran dan otonomi genetik relatif karena adanya ribosom dan DNA sendiri. Keunikan organel ini menjadi dasar pemikiran bahwa pendahulu plastida dan mitokondria adalah bakteri, yang dalam proses evolusinya dibangun menjadi sel eukariotik dan lambat laun berubah menjadi kloroplas dan mitokondria. (Gbr. 2.25).