Struktur sel 6. Biologi: sel

Setiap organisme adalah sistem kehidupan yang integral.

Meski sudah dieksekusi berbagai fungsi Dan ukuran yang berbeda rencana keseluruhan struktur selnya serupa.

Ini terdiri dari tiga bagian yang terkait erat:

1. cangkang,

2. sitoplasma,

3. inti.

Secara tipikal sel hewan Struktur berikut ini dibedakan:

1.selaput;

2.inti;

3.sitoplasma;

4.retikulum endoplasma (ER) ;

5.Kompleks Golgi;

6.lisosom;

7.mitokondria;

8.ribosom;

9.pusat sel;

10. organoid pergerakan .

7. Apa itu tekanan osmotik ?

Tekanan osmotik, tekanan difusi, parameter termodinamika yang mencirikan kecenderungan suatu larutan untuk menurunkan konsentrasinya ketika bersentuhan dengan pelarut murni karena difusi balik molekul zat terlarut dan pelarut.

Konsentrasi ion dan gula dalam getah sel di vakuola pusat biasanya lebih tinggi daripada di dinding sel; Tonoplas secara signifikan memperlambat difusi zat-zat ini dari vakuola dan pada saat yang sama mudah ditembus air.

Oleh karena itu, air akan mengalir ke dalam vakuola. Proses difusi air searah melalui membran permeabel selektif disebut osmosa A. Air yang masuk ke dalam getah sel memberikan tekanan pada dinding protoplas, dan melaluinya pada dinding sel, menyebabkan keadaan tegang, elastis, atau turgor sel.

Turgor memastikan organ tanaman non-lignifikasi mempertahankan bentuk dan posisinya dalam ruang, serta ketahanannya terhadap faktor mekanis.

Jika sebuah sel ditempatkan di dalamnya larutan hipertonik beberapa garam atau gula tidak beracun (yaitu, ke dalam larutan dengan konsentrasi lebih tinggi dari konsentrasi getah sel), kemudian terjadi pelepasan air osmotik dari vakuola. Akibatnya, volumenya berkurang, protoplas dinding elastis menjauh dari dinding sel, turgor menghilang, dan plasmolisis sel .

Plasmolisis biasanya bersifat reversibel. Ketika sel ditempatkan dalam air atau larutan hipotonik, air kembali diserap dengan kuat oleh vakuola pusat, protoplas kembali ditekan ke dinding sel, dan turgor dipulihkan. Plasmolisis dapat berfungsi sebagai indikator keadaan hidup suatu sel; sel mati tidak mengalami plasmolisis, karena tidak memiliki membran permeabel selektif.

Hilangnya turgor menyebabkan tanaman layu. Ketika layu di udara dalam kondisi pasokan air tidak mencukupi, dinding sel tipis menyusut bersamaan dengan protoplas dan menjadi terlipat.

Tekanan turgor tidak hanya mempertahankan bentuk bagian tanaman non-lignifikasi, tetapi juga merupakan salah satu faktor pertumbuhan sel, memastikan pertumbuhan sel melalui pemanjangan, yaitu dengan menyerap air dan meningkatkan ukuran vakuola. Pada sel hewan tidak terdapat vakuola sentral; pertumbuhannya terjadi terutama karena bertambahnya jumlah sitoplasma, sehingga ukuran sel hewan biasanya lebih kecil dibandingkan sel tumbuhan.

Pusat vakuola terjadi melalui fusi banyak vakuola kecil yang terdapat pada sel meristematik (embrio). Vakuola sitoplasma ini diyakini dibentuk oleh membran retikulum endoplasma atau aparatus Golgi.

8. Apa itu sitoplasma?

Sitoplasma - lingkungan internal sel hidup, selain nukleus, dibatasi oleh membran plasma. Ini termasuk hialoplasma - zat transparan utama sitoplasma, komponen seluler penting yang terkandung di dalamnya - organel, serta berbagai struktur non-permanen - inklusi.

Komposisi sitoplasma mencakup semua jenis bahan organik dan Bukan bahan organik. Ini juga mengandung limbah yang tidak larut proses metabolisme dan cadangan nutrisi. Substansi utama sitoplasma adalah air.

Sitoplasma terus bergerak, mengalir di dalam sel hidup, bergerak bersamanya berbagai zat, inklusi dan organel. Gerakan ini disebut siklosis. Semua proses metabolisme terjadi di dalamnya.

Sitoplasma mampu tumbuh dan bereproduksi dan, jika dihilangkan sebagian, dapat dipulihkan. Namun, sitoplasma berfungsi normal hanya jika ada nukleus.

Tanpanya, sitoplasma tidak dapat bertahan lama, seperti halnya nukleus tanpa sitoplasma. Peran paling penting dari sitoplasma adalah menyatukan semuanya struktur seluler(komponen) dan memastikan interaksi kimianya.

Mengikuti

Sel…………………………………………………1

Struktur sel................................................................................2

Sitologi…………………………………………………..3

Mikroskop dan sel………………………………………..4

Diagram struktur sel………………………………………………….6

Pembelahan sel................................................................................10

Skema pembelahan sel mitosis…………………………...12

Sel

Sel adalah bagian dasar suatu organisme, yang mampu hidup mandiri, bereproduksi sendiri, dan berkembang. Sel adalah dasar dari struktur dan aktivitas kehidupan semua organisme hidup dan tumbuhan. Sel dapat eksis sebagai organisme independen atau sebagai bagian dari organisme multiseluler(sel jaringan). Istilah “Sel” dikemukakan oleh ahli mikroskop Inggris R. Hooke (1665). Sel adalah subjek studi cabang khusus biologi - sitologi. Studi sel yang lebih sistematis dimulai pada abad kesembilan belas. Salah satu yang terbesar teori-teori ilmiah pada waktu itu ada Teori sel, yang menegaskan kesatuan struktur seluruh alam yang hidup. Studi tentang semua kehidupan pada tingkat sel merupakan inti dari penelitian biologi modern.

Dalam struktur dan fungsi setiap sel terdapat ciri-ciri yang umum pada semua sel, yang mencerminkan kesatuan asal usulnya dari bahan organik primer. Ciri-ciri khusus berbagai sel merupakan hasil spesialisasinya dalam proses evolusi. Dengan demikian, semua sel mengatur metabolisme dengan cara yang sama, menggandakan dan menggunakan materi keturunannya, menerima dan memanfaatkan energi. Pada saat yang sama, organisme bersel tunggal yang berbeda (amuba, sandal, ciliate, dll.) sangat berbeda dalam ukuran, bentuk, dan perilaku. Sel-sel organisme multiseluler berbeda secara tajam. Jadi, seseorang memiliki sel limfoid - sel bulat kecil (berdiameter sekitar 10 mikron) yang terlibat dalam reaksi imunologi, dan sel saraf, beberapa di antaranya memiliki proses yang panjangnya lebih dari satu meter; Sel-sel ini menjalankan fungsi pengaturan utama dalam tubuh.

Metode penelitian sitologi pertama adalah mikroskop sel hidup. Pilihan modern untuk mikroskop cahaya intravital - kontras fase, luminescent, interferensi, dll. - memungkinkan Anda mempelajari bentuk sel dan struktur umum beberapa strukturnya, pergerakan dan pembelahan sel. Detail struktur sel terungkap hanya setelah kontras khusus, yang dicapai dengan pewarnaan sel yang mati. Panggung baru mempelajari struktur sel - mikroskop elektron, yang memiliki resolusi struktur sel yang jauh lebih tinggi dibandingkan dengan mikroskop cahaya. Komposisi kimia sel dipelajari dengan metode sito dan histokimia, yang memungkinkan untuk menentukan lokalisasi dan konsentrasi suatu zat dalam struktur seluler, intensitas sintesis zat dan pergerakannya dalam sel. Metode sitofisiologi memungkinkan untuk mempelajari fungsi sel.

Struktur sel

Sel-sel semua organisme memiliki satu rencana struktural, yang dengan jelas menunjukkan kesamaan semua proses kehidupan. Setiap sel mencakup dua bagian yang terkait erat: sitoplasma dan nukleus. Baik sitoplasma maupun nukleus dicirikan oleh kompleksitas dan keteraturan struktur yang ketat dan, pada gilirannya, keduanya mencakup banyak hal yang berbeda unit struktural, melakukan fungsi yang sangat spesifik.

Kerang. Ia berinteraksi langsung dengan lingkungan luar dan berinteraksi dengan sel tetangga (dalam organisme multiseluler).

Cangkangnya adalah kebiasaan sel. Dia dengan waspada memastikan bahwa zat-zat yang tidak perlu tidak masuk ke dalam kandang. saat ini zat; sebaliknya, zat-zat yang dibutuhkan sel dapat mengandalkan bantuan maksimalnya.

Cangkang inti berbentuk ganda; terdiri dari membran inti dalam dan luar. Di antara membran ini terdapat ruang perinuklear. Membran inti luar biasanya berhubungan dengan saluran retikulum endoplasma.

Cangkang inti mengandung banyak pori-pori. Mereka dibentuk oleh penutupan membran luar dan dalam dan memiliki diameter berbeda. Beberapa inti, seperti inti telur, memiliki banyak pori-pori dan terletak secara berkala di permukaan inti. Jumlah pori-pori pada selubung inti bervariasi berbagai jenis sel. Pori-pori terletak pada jarak yang sama satu sama lain. Karena diameter pori-pori dapat bervariasi, dan dalam beberapa kasus dindingnya memiliki struktur yang agak rumit, pori-pori tersebut tampak berkontraksi, atau menutup, atau, sebaliknya, mengembang. Berkat pori-pori tersebut, karioplasma bersentuhan langsung dengan sitoplasma. Molekul nukleosida, nukleotida, asam amino, dan protein yang cukup besar dengan mudah melewati pori-pori, sehingga terjadi pertukaran aktif antara sitoplasma dan nukleus.

Sitologi

Ilmu yang mempelajari struktur dan fungsi sel disebut sitologi.

Selama dekade terakhir, ilmu ini telah mencapai kemajuan besar, sebagian besar disebabkan oleh pengembangan metode baru untuk mempelajari sel.

“Alat” utama sitologi adalah mikroskop, yang memungkinkan seseorang mempelajari struktur sel dengan perbesaran 2400-2500 kali. Sel dipelajari dalam bentuk hidup, serta setelah perlakuan khusus. Yang terakhir ini terbagi menjadi dua tahap utama.

Pertama, sel difiksasi, yaitu dibunuh dengan zat yang bekerja cepat yang bersifat racun bagi sel dan tidak merusak strukturnya. Tahap kedua adalah mewarnai sediaan. Hal ini didasarkan pada fakta bahwa bagian sel yang berbeda dengan untuk berbagai tingkat intensitas dirasakan oleh beberapa pewarna. Berkat ini, dimungkinkan untuk mengidentifikasi perbedaan dengan jelas komponen struktural sel yang tidak terlihat tanpa pewarnaan karena indeks biasnya serupa. Cara pembuatan bagian sangat sering digunakan. Untuk melakukan ini, jaringan atau sel individu, setelah perlakuan khusus, dimasukkan ke dalam media padat (parafin, seloidin), setelah itu, dengan menggunakan alat khusus - mikrotom yang dilengkapi dengan pisau cukur yang tajam, mereka diletakkan menjadi beberapa bagian tipis dengan a ketebalan 3 mikron (mikron = 0,001 mm).

1. Tidak semua organisme memiliki struktur seluler.

Organisasi seluler merupakan hasil evolusi panjang yang didahului oleh bentuk kehidupan non-seluler (praseluler). Sebelum pemeriksaan, sediaan tetap dan berwarna ditempatkan dalam media dengan indeks bias tinggi (gliserin, Canada balsam, dll). Berkat ini, mereka menjadi transparan, yang membuatnya lebih mudah untuk mempelajari obat tersebut.

Dalam sitologi modern, sejumlah metode dan teknik baru telah dikembangkan, yang penggunaannya telah memperdalam pengetahuan tentang struktur dan fisiologi sel.

Sangat sangat penting Untuk mempelajari sel, metode biokimia dan sitokimia digunakan. Saat ini, kita tidak hanya dapat mempelajari struktur sel, tetapi juga menentukan komposisi kimianya dan perubahannya selama hidup sel. Banyak dari metode ini mengandalkan penggunaan reaksi warna untuk membedakan warna tertentu zat kimia atau kelompok zat. Studi tentang distribusi zat dengan komposisi kimia berbeda di dalam sel melalui reaksi warna adalah metode sitokimia. Ini sangat penting untuk mempelajari metabolisme dan aspek fisiologi sel lainnya.

Mikroskop dan sel

Mikroskop ultraviolet banyak digunakan dalam sitologi modern. Sinar ultraviolet tidak terlihat oleh mata manusia, tetapi dapat ditangkap oleh pelat fotografi. Beberapa bermain khususnya peran penting Dalam kehidupan sel, zat organik (asam nukleat) secara selektif menyerap sinar ultraviolet. Oleh karena itu, dari foto yang diambil dengan sinar ultraviolet, seseorang dapat menilai distribusi zat nukleat di dalam sel.

Sejumlah metode canggih telah dikembangkan untuk mempelajari penetrasi berbagai zat ke dalam sel dari lingkungan.

Untuk tujuan ini, khususnya, pewarna intravital (vital) digunakan. Ini adalah pewarna (misalnya merah netral) yang menembus sel tanpa membunuhnya. Dengan mengamati sel hidup yang diwarnai secara vital, seseorang dapat menilai jalur penetrasi dan akumulasi zat di dalam sel.

Perannya sangat penting dalam pengembangan sitologi, serta dalam penelitian struktur tipis mikroskop elektron berperan dalam protozoa.

Mikroskop elektron didasarkan pada prinsip yang berbeda dari mikroskop cahaya optik. Objek tersebut dipelajari dalam berkas elektron yang terbang cepat. Panjang gelombang sinar elektron ribuan kali lebih kecil dari panjang gelombang sinar cahaya. Hal ini memungkinkan seseorang memperoleh resolusi yang jauh lebih besar, yaitu pembesaran yang jauh lebih besar daripada mikroskop cahaya. Seberkas elektron melewati objek yang sedang dipelajari dan kemudian jatuh pada layar fluoresen, di mana gambar objek tersebut diproyeksikan. Agar suatu benda transparan terhadap berkas elektron, benda tersebut harus sangat tipis. Bagian mikrotom konvensional dengan ketebalan 3-5 mikron sama sekali tidak cocok untuk ini. Mereka akan menyerap berkas elektron sepenuhnya. Perangkat khusus telah dibuat - ultramikrotom, yang memungkinkan untuk mendapatkan bagian dengan ketebalan yang dapat diabaikan, dengan urutan 100-300 angstrom (angstrom adalah satuan panjang yang sama dengan sepersepuluh ribu mikron). Perbedaan serapan elektron di bagian yang berbeda selnya sangat kecil sehingga tanpa pemrosesan khusus di layar mikroskop elektron mereka tidak dapat dideteksi. Oleh karena itu, benda yang diteliti diberi perlakuan awal dengan zat yang kedap atau sulit ditembus elektron. Zat tersebut adalah osmium tetroksida (Os04). Dia masuk derajat yang berbeda-beda diserap oleh berbagai bagian sel, yang karenanya mempertahankan elektron secara berbeda.

Dengan menggunakan mikroskop elektron, perbesaran orde 100.000 dapat diperoleh.

Mikroskop elektron membuka perspektif baru dalam studi organisasi sel.

Diagram struktur sel

Pada Gambar. 15 dan gambar. 16 membandingkan diagram struktur sel, seperti yang disajikan pada tahun dua puluhan abad ini dan seperti yang disajikan pada saat ini.

Di luar, sel dibatasi dari lingkungan oleh membran sel tipis, yang berperan penting dalam mengatur masuknya zat ke dalam sitoplasma. Substansi utama sitoplasma memiliki komposisi kimia yang kompleks.

Hal ini didasarkan pada protein yang ada dalam suatu keadaan larutan koloid. Protein adalah zat organik kompleks dengan molekul besar (berat molekulnya sangat tinggi, diukur dalam puluhan ribu relatif terhadap atom hidrogen) dan mobilitas kimia yang tinggi. Selain protein, banyak protein lain yang terdapat di sitoplasma senyawa organik(karbohidrat, lemak), di antaranya zat organik kompleks - asam nukleat - memainkan peran yang sangat penting dalam kehidupan sel. Dari anorganik komponen Sitoplasma pertama-tama harus disebut air, yang menurut beratnya merupakan lebih dari setengah zat penyusun sel. Air penting sebagai pelarut karena reaksi metabolisme berlangsung dalam medium cair. Selain itu, sel mengandung ion garam (Ca2+, K+, Na+, Fe2+, Fe3+, dll).

Organel terletak di substansi utama sitoplasma - selalu ada struktur yang melakukan fungsi tertentu dalam kehidupan sel. Diantaranya, mitokondria berperan penting dalam metabolisme. Dalam mikroskop cahaya, mereka terlihat dalam bentuk batang kecil, benang, dan terkadang butiran.

Mikroskop elektron menunjukkan bahwa struktur mitokondria sangat kompleks. Setiap mitokondria memiliki cangkang yang terdiri dari tiga lapisan dan rongga internal.

Dari cangkang ke dalam rongga berisi cairan ini, banyak sekat yang menonjol, tidak mencapai dinding seberangnya, yang disebut krista. Studi sitofisiologis menunjukkan bahwa mitokondria adalah organel yang berhubungan dengan proses pernapasan sel (oksidatif). Di dalam rongga dalam, enzim pernapasan (katalis organik) terlokalisasi pada cangkang dan krista, memberikan transformasi kimia kompleks yang membentuk proses respirasi.

Di sitoplasma, selain mitokondria, ada sebuah sistem yang kompleks membran, yang bersama-sama membentuk retikulum endoplasma (Gbr. 16).

Studi mikroskopis elektron menunjukkan bahwa membran retikulum endoplasma berbentuk ganda. Pada sisi yang menghadap substansi utama sitoplasma, setiap membran mengandung banyak butiran (disebut “badan Pallas” menurut nama ilmuwan yang menemukannya). Butiran ini mengandung asam nukleat (yaitu asam ribonukleat), itulah sebabnya disebut juga ribosom. Pada retikulum endoplasma, dengan partisipasi ribosom, salah satu proses utama kehidupan sel dilakukan - sintesis protein.

Beberapa membran sitoplasma tidak memiliki ribosom dan membentuk sistem khusus yang disebut aparatus Golgi.

Formasi ini telah ditemukan dalam sel sejak lama, karena dapat dideteksi dengan menggunakan metode khusus bila diperiksa di bawah mikroskop cahaya. Namun struktur halus Aparatus Golgi baru diketahui sebagai hasil studi mikroskopis elektron. Arti fungsional Organel ini bermuara pada fakta bahwa berbagai zat yang disintesis di dalam sel terkonsentrasi di area peralatan, misalnya butiran sekresi di sel kelenjar, dll. Membran peralatan Golgi berhubungan dengan retikulum endoplasma. Ada kemungkinan bahwa sejumlah proses sintetik terjadi pada membran badan Golgi.

Retikulum endoplasma terhubung ke cangkang luar kernel. Koneksi ini rupanya memainkan peran penting dalam interaksi antara nukleus dan sitoplasma. Retikulum endoplasma juga mempunyai hubungan dengan membran luar sel dan di beberapa tempat langsung masuk ke dalamnya.

Dengan menggunakan mikroskop elektron, jenis organel lain ditemukan di dalam sel - lisosom (Gbr. 16).

Mereka menyerupai mitokondria dalam ukuran dan bentuk, tetapi mudah dibedakan karena tidak adanya lapisan tipis struktur internal, begitu khas dan khas mitokondria. Menurut pandangan sebagian besar ahli sitologi modern, lisosom mengandung enzim pencernaan yang terkait dengan pemecahan molekul besar zat organik yang masuk ke dalam sel. Ini seperti reservoir enzim yang secara bertahap digunakan dalam kehidupan sel.

Dalam sitoplasma sel hewan, sentrosom biasanya terletak berdekatan dengan nukleus. Organel ini punya struktur permanen. Ini terdiri dari sembilan formasi berbentuk batang ultramikroskopik, tertutup dalam sitoplasma padat yang berdiferensiasi khusus. Sentrosom adalah organel yang berhubungan dengan pembelahan sel.

Beras. 16. Skema struktur sel, menurut data modern, dengan mempertimbangkan studi mikroskopis elektron:

1 - sitoplasma; 2 - Badan Golgi, 3 - sentrosom; 4 - mitokondria; 5 - retikulum endoplasma; 6 - inti; 7 - nukleolus; 8 - lisosom.

Selain organel sitoplasma sel yang terdaftar, ia mungkin mengandung berbagai struktur dan inklusi khusus yang terkait dengan metabolisme dan kinerja berbagai fungsi khusus yang merupakan karakteristik sel tertentu. Sel hewan biasanya mengandung glikogen, atau pati hewan. Merupakan zat cadangan yang dikonsumsi dalam proses metabolisme sebagai bahan utama proses oksidatif. Seringkali terdapat inklusi lemak dalam bentuk tetesan kecil.

Dalam sel khusus seperti sel otot, terdapat serat kontraktil khusus yang berhubungan dengan fungsi kontraktil sel-sel ini. Sejumlah organel dan inklusi khusus terdapat dalam sel tumbuhan. Di bagian hijau tanaman, kloroplas selalu ada - badan protein yang mengandung pigmen hijau klorofil, dengan partisipasi fotosintesis yang dilakukan - proses nutrisi udara tanaman. Butir pati, yang tidak terdapat pada hewan, biasanya ditemukan di sini sebagai zat cadangan. Berbeda dengan binatang, sel tumbuhan miliki, kecuali membran luar, cangkang tahan lama yang terbuat dari serat dan, yang menentukan kekuatan khusus jaringan tanaman.

Pembelahan sel

Kemampuan sel untuk mereproduksi dirinya sendiri didasarkan pada sifat unik DNA untuk menyalin dirinya sendiri dan pembelahan kromosom yang direproduksi secara setara selama proses mitosis. Sebagai hasil pembelahan, terbentuklah dua sel, identik dengan aslinya dalam sifat genetik dan dengan komposisi nukleus dan sitoplasma yang diperbarui. Proses reproduksi kromosom, pembelahannya, pembentukan dua inti dan pembelahan sitoplasma dipisahkan dalam waktu, secara kolektif membentuk siklus mitosis sel. Jika, setelah pembelahan, sel mulai bersiap untuk pembelahan berikutnya, maka siklus mitosis terjadi bersamaan lingkaran kehidupan sel. Namun, dalam banyak kasus, setelah pembelahan (dan terkadang sebelumnya), sel meninggalkan siklus mitosis, berdiferensiasi dan melakukan satu atau beberapa fungsi khusus dalam tubuh. Komposisi sel-sel tersebut dapat diperbarui karena pembelahan sel-sel yang berdiferensiasi buruk. Di beberapa jaringan, sel-sel yang berdiferensiasi dapat memasuki kembali siklus mitosis. Dalam jaringan saraf, sel-sel yang berdiferensiasi tidak membelah; banyak dari mereka hidup selama tubuh secara keseluruhan, yaitu pada manusia - beberapa dekade. Pada saat yang sama, inti atom sel saraf jangan kehilangan kemampuan untuk membelah: ditransplantasikan ke sitoplasma sel kanker, inti neuron mensintesis DNA dan membelah. Eksperimen dengan sel hibrida menunjukkan pengaruh sitoplasma terhadap manifestasi fungsi inti. Persiapan pembelahan yang tidak memadai mencegah mitosis atau mengganggu jalannya pembelahan. Jadi, dalam beberapa kasus, pembelahan sitoplasma tidak terjadi dan sel berinti ganda terbentuk. Pembelahan inti yang berulang dalam sel yang tidak membelah menyebabkan munculnya sel berinti banyak atau struktur supraseluler kompleks (simplas), misalnya pada otot lurik. Terkadang reproduksi sel terbatas pada reproduksi kromosom, dan sel poliploid, memiliki kumpulan kromosom dua kali lipat (dibandingkan dengan sel aslinya). Poliploidisasi menyebabkan peningkatan aktivitas sintetik dan peningkatan ukuran dan massa sel.

Salah satu yang utama proses biologis, menjamin kelangsungan bentuk kehidupan dan mendasari segala bentuk reproduksi, adalah proses pembelahan sel. Proses ini, yang dikenal sebagai karyokinesis, atau mitosis, terjadi dengan konsistensi yang menakjubkan, dengan hanya beberapa variasi detail, pada sel semua tumbuhan dan hewan, termasuk protozoa. Selama mitosis terjadi distribusi seragam kromosom mengalami duplikasi antar sel anak. Dari bagian mana pun dari setiap kromosom, sel anak menerima setengahnya. Tanpa menjelaskan secara rinci tentang mitosis, kami hanya akan mencatat poin-poin utamanya (Gbr.).

Pada tahap mitosis pertama yang disebut profase, kromosom yang berbentuk benang menjadi terlihat jelas di dalam nukleus.

Beras. Skema pembelahan sel mitosis:

1 - inti non-fisil;

2-6 - tahapan perubahan nuklir berturut-turut dalam profase;

7-9 - metafase;

10 - anafase;

11-13 - telofase. panjang yang berbeda.

Dalam inti yang tidak membelah, seperti yang telah kita lihat, kromosom tampak seperti benang tipis yang letaknya tidak beraturan dan terjalin satu sama lain. Pada profase, mereka memendek dan menebal. Selain itu, setiap kromosom menjadi ganda. Sebuah celah membentang di sepanjangnya, membagi kromosom menjadi dua bagian yang berdekatan dan sangat mirip.

Pada tahap mitosis berikutnya - metafase - membran inti dihancurkan, nukleolus larut dan kromosom berada di sitoplasma. Semua kromosom tersusun dalam satu baris, membentuk apa yang disebut lempeng ekuator. Sentrosom mengalami perubahan signifikan. Ini dibagi menjadi dua bagian, yang menyimpang, dan benang terbentuk di antara keduanya, membentuk gelendong akromatik. Pelat kromosom ekuator terletak di sepanjang ekuator gelendong ini.

Pada tahap anafase, terjadi proses divergensi ke kutub berlawanan dari kromosom anak, yang terbentuk, seperti telah kita lihat, sebagai hasil pembelahan longitudinal kromosom ibu. Kromosom yang menyimpang dalam anafase meluncur di sepanjang benang gelendong akromatin dan akhirnya berkumpul menjadi dua kelompok di wilayah sentrosom.

Selama panggung terakhir Mitosis - telofase - struktur inti yang tidak membelah dipulihkan. Selubung nuklir terbentuk di sekitar setiap kelompok kromosom. Kromosom meregang dan menipis, berubah menjadi benang tipis panjang yang tersusun acak. Getah nuklir dilepaskan, di mana nukleolus muncul.

Bersamaan dengan tahapan anafase dan telofase, sitoplasma sel terbagi menjadi dua bagian, yang biasanya dilakukan dengan penyempitan sederhana.

Seperti yang dapat dilihat dari kami Deskripsi singkat, proses mitosis terutama terjadi pada distribusi kromosom yang benar di antara inti anak. Kromosom terdiri dari kumpulan molekul DNA seperti benang yang tersusun memanjang sumbu memanjang kromosom. Awal yang terlihat Mitosis didahului, seperti yang kini telah ditetapkan melalui pengukuran kuantitatif yang tepat, melalui duplikasi DNA, yang mekanisme molekulernya telah kita bahas di atas.

Jadi, mitosis dan pembelahan kromosom selama itu hanyalah ekspresi nyata dari proses duplikasi (autoreproduksi) molekul DNA, yang dilakukan pada tingkat molekuler. DNA menentukan sintesis protein melalui RNA. Ciri-ciri kualitatif protein “dikodekan” dalam struktur DNA. Oleh karena itu, jelas bahwa pembelahan kromosom yang tepat selama mitosis, berdasarkan reduplikasi (autoreproduksi) molekul DNA, mendasari “informasi herediter” dalam sejumlah generasi sel dan organisme secara berurutan.

Jumlah kromosom, serta bentuk, ukuran, dll., adalah fitur karakteristik setiap jenis organisme. Manusia, misalnya, memiliki 46 kromosom, hinggap - 28, gandum biasa - 42, dll.

1. Mengapa perlu menggunakan alat pembesar untuk mempelajari sel?
2. Mengapa mikroskop yang Anda gunakan disebut mikroskop cahaya?

Setiap sel memiliki tiga bagian penting: membran sel, sitoplasma, dan peralatan genetik (Gbr. 9).

Beras. 9. Sel hewan dan tumbuhan

Membran sel tidak hanya membatasi isi internal sel, tetapi juga melindunginya dari pengaruh lingkungan yang merugikan dan mempertahankan bentuk sel tertentu. Melalui membran, terjadi pertukaran zat antara isi sel dan lingkungan luar.

Sel bakteri, jamur dan tumbuhan, selain membran, biasanya juga mempunyai dinding sel(kerang). Ini adalah kerangka luar sel dan menentukan bentuknya. Dinding sel permeabel terhadap air, garam dan banyak zat organik.

Sitoplasma- isi sel semi-cair. Ini berisi berbagai organel (dari bahasa Yunani organon - organ) dan inklusi seluler. Sitoplasma menyatukan semua struktur seluler dan memastikan interaksinya.

Peralatan genetik- bagian terpenting dari sel. Dialah yang mengendalikan semua proses vital dan menentukan kemampuan sel untuk bereproduksi. Dalam sel tumbuhan, hewan dan jamur, alat genetik dikelilingi oleh membran dan disebut inti. Inti mengandung pembawa informasi herediter tentang sel dan organisme secara keseluruhan - kromosom (dari bahasa Yunani chromium - cat dan soma - tubuh). Kesamaan orang tua dan keturunannya bergantung pada kromosom. Nukleus mungkin mengandung satu atau lebih nukleolus. Bakteri tidak mempunyai inti dan zat inti terletak langsung di sitoplasma.

Fitur struktur sel. Sel-sel organisme yang termasuk dalam kingdom berbeda di alam hidup memiliki ciri khasnya masing-masing. Jadi, hanya sel tumbuhan yang mengandung plastida di sitoplasmanya. Mereka tidak berwarna atau dicat dengan berbagai warna. Cadangan terakumulasi dalam plastida tidak berwarna nutrisi. Plastida, berwarna kuning dan merah, menentukan warna kelopak bunga, daun musim gugur, dan buah matang.

Paling penting mempunyai plastida yang berwarna warna hijau, - kloroplas (dari bahasa Yunani chloros - hijau), mengandung klorofil. Proses fotosintesis terjadi di kloroplas.

Vakuola(dari bahasa Latin vakum - kosong) mengandung getah sel - larutan air organik dan senyawa anorganik. Getah sel tumbuhan mungkin mengandung zat pewarna (pigmen) yang memberi warna biru, ungu, dan merah tua pada kelopak dan bagian tumbuhan lainnya, serta daun musim gugur.

Sel bakteri memiliki struktur paling sederhana. Sel jamur, tidak seperti sel tumbuhan dan hewan, biasanya mengandung banyak inti. Namun, meskipun terdapat perbedaan struktur, sel tumbuhan, hewan, dan jamur memiliki seperangkat organel yang serupa; tidak ada perbedaan mendasar dalam fungsi peralatan genetiknya atau dalam proses yang terkait dengan metabolisme.

Jawablah pertanyaan

1. Apa fungsi membran sel?
2. Sel manakah yang mempunyai dinding sel (amplop)? Apa perannya?
3. Peran apa yang dilakukan perangkat genetik sel?
4. Apa perbedaan mendasar struktur sel bakteri dengan sel tumbuhan, hewan, dan jamur?

Konsep baru

Membran sel. Sitoplasma. Peralatan genetik. Inti. Kromosom. Plastida. Vakuola.

Memikirkan!

Apa yang ditunjukkan oleh kesamaan tersebut? komposisi kimia dan struktur semua sel?

Laboratorium saya

Persiapan dan pemeriksaan sediaan kulit sisik bawang di bawah mikroskop

Gambar 10. Pembuatan mikrospesimen kulit sisik bawang merah

1. Perhatikan urutan pembuatan sediaan kulit bawang merah seperti terlihat pada Gambar 10.
2. Siapkan kaca objek dengan menyekanya secara menyeluruh menggunakan kain kasa.
3. Gunakan pipet untuk memasukkan 1-2 tetes air ke dalam kaca objek.
4. Dengan menggunakan pinset, dengan hati-hati keluarkan sepotong kecil kulit bening dari permukaan bagian dalam sisik bawang. Masukkan sepotong kulit ke dalam setetes air dan luruskan dengan ujung jarum bedah.
5. Tutupi kulitnya dengan kaca penutup seperti terlihat pada gambar. Gunakan kertas saring untuk menghilangkan kelebihan air.
6. Periksa sediaan yang telah disiapkan dengan perbesaran rendah. Catat bagian sel mana yang Anda lihat.
7. Warnai sediaan dengan larutan yodium. Gunakan kertas saring di sisi berlawanan untuk menghilangkan kelebihan larutan.
8. Periksa sediaan berwarna. Perubahan apa yang terjadi?
9. Periksa spesimen dengan perbesaran tinggi. Temukan di atasnya garis gelap yang mengelilingi sel - membran; di bawahnya ada zat emas - sitoplasma (dapat menempati seluruh sel atau terletak di dekat dinding). Inti terlihat jelas di sitoplasma. Temukan vakuola dengan getah sel (warnanya berbeda dari sitoplasma).
10. Buat sketsa 2-3 sel kulit bawang. Beri label pada membran, sitoplasma, nukleus, vakuola dengan getah sel (Gbr. 11).
11. Pikirkan mengapa sediaan kulit bawang merah diwarnai dengan larutan yodium.

Gambar 11. Struktur seluler kulit bawang

Struktur sel

Sel- unit dasar struktur dan aktivitas vital organisme hidup, yang memiliki metabolisme sendiri dan mampu bereproduksi dan berkembang sendiri.

Sel eukariotik mengandung inti yang dibatasi dari sitoplasma oleh membran. Mereka merupakan ciri khas tumbuhan, jamur dan hewan.

Selama perkembangan dan diferensiasi sel eukariotik, nukleus terkadang dapat dihancurkan, seperti yang terjadi, misalnya, pada eritrosit mamalia dewasa.

Sitoplasma- lingkungan internal sel, memastikan interaksi kimia semua struktur seluler.

Itu termasuk hialoplasma(zat transparan berbahan dasar air) dan komponen seluler yang berada di dalamnya ( organel Dan penyertaan). Sitoplasma sel terus bergerak, dan organel serta inklusi juga ikut bergerak.

Sitoplasma mampu tumbuh dan berkembang biak; jika dihilangkan sebagian, ia dapat pulih. Namun, sitoplasma berfungsi normal hanya jika ada nukleus. Tanpanya, sitoplasma tidak dapat bertahan lama, seperti halnya nukleus tanpa sitoplasma.

Fitur struktur:

• Zat kental tidak berwarna.
• Bergerak konstan.
• Berisi organel - komponen struktural permanen dan inklusi seluler - struktur sel non-permanen.
• Inklusi dapat berupa tetes (lemak) dan biji-bijian (protein, karbohidrat).

Fungsi yang dilakukan:

• Menghubungkan semua bagian sel menjadi satu kesatuan.
• Mengangkut zat.
• Proses kimia terjadi di dalamnya.
• Melakukan fungsi pendukung.

Peran paling penting dari sitoplasma adalah menyatukan semua struktur seluler (komponen) dan memastikan interaksi kimianya.

Setiap sel memiliki struktur yang sangat kompleks. Isi sel, serta banyak struktur intraseluler, terbatas membran biologis(lat. selaput- "kulit", "film") - film tertipis (ketebalan 3,5-10 nm), sebagian besar terdiri dari protein dan lipid.

Membran sel(atau membran plasma) memisahkan konten sel mana pun dari lingkungan luar, memastikan integritasnya.

Membran sel merupakan lapisan ganda (bilayer) molekul fosfolipid. Mereka memiliki bagian hidrofilik (“kepala”) dan hidrofobik (“ekor”). Daerah hidrofobik menghadap ke dalam, dan daerah hidrofilik menghadap ke luar.

Membran biologis mengandung protein: integral(menembus membran melalui), semi-integral(dibenamkan pada salah satu ujungnya ke dalam lapisan lipid luar atau dalam) dan dangkal(terletak di luar atau berdekatan dengan di dalam membran). Beberapa di antaranya berhubungan dengan sitoskeleton sel dan menjalankan fungsi saluran dan reseptor.

Membran mungkin juga mengandung karbohidrat yang terkait dengan molekul protein ( glikoprotein) atau lipid ( glikolipid). Karbohidrat biasanya terletak pada permukaan luar membran dan melakukan fungsi reseptor.

Fungsi membran

• penghalang - memastikan metabolisme diatur, selektif, pasif dan aktif dengan lingkungan;
• transportasi - zat diangkut masuk dan keluar sel melalui membran (nutrisi masuk ke dalam sel, menghilangkan produk akhir metabolisme, mempertahankan konsentrasi ion yang konstan);
• reseptor (pengikatan hormon dan molekul pengatur lainnya);
• pada organisme multiseluler, ini memastikan kontak antar sel dan pembentukan jaringan.

Membran sel mempunyai semi-permeabilitas, atau permeabilitas selektif. Mereka dirancang sedemikian rupa sehingga mengatur proses pengangkutan zat ke dalam sel: beberapa zat melewatinya, sementara yang lain tidak. Glukosa, asam amino, dan asam lemak dan ion.

Ada beberapa mekanisme masuknya zat ke dalam sel atau pengeluarannya ke luar: difusi, osmosis, transpor aktif Dan exo- atau endositosis. Difusi dan osmosis bersifat pasif - tidak memerlukan energi. Mekanisme lainnya berkaitan dengan konsumsi energi.

Transportasi pasif- proses melewatkan zat melalui membran tanpa konsumsi energi. Dalam hal ini zat berpindah dari daerah dengan konsentrasi tinggi ke sisi rendah, yaitu sepanjang gradien konsentrasi.

Jenis transportasi pasif berikut ini dibedakan:

• difusi sederhana(untuk molekul netral kecil (H 2 O, CO 2, O 2), serta zat organik hidrofobik dengan berat molekul rendah yang mudah menembus membran fosfolipid sepanjang gradien konsentrasi;
• difusi yang terfasilitasi(untuk molekul hidrofilik yang diangkut sepanjang gradien konsentrasi, tetapi dengan bantuan protein integral khusus yang membentuk saluran di membran yang memberikan permeabilitas selektif. Untuk unsur seperti K, Na dan Cl, terdapat salurannya sendiri. Selain itu, saluran kalium adalah Selalu buka.

Transportasi aktif adalah perpindahan zat melintasi membran melawan gradien konsentrasi. Perpindahan tersebut memerlukan pengeluaran energi oleh sel. Sumber energi biasanya ATP.