Augi un sēnes sastāv no trim galvenajām daļām: plazmas membrānas, kodola un citoplazmas. Baktērijas no tām atšķiras ar to, ka tām nav kodola, bet tām ir arī membrāna un citoplazma.
Kā ir strukturēta citoplazma?
Šī ir šūnas iekšējā daļa, kurā var atšķirt hialoplazmu (šķidro barotni), ieslēgumus un ieslēgumus barības vielas. Organelli ir pastāvīgas struktūras. Tāpat kā organismā galvenās funkcionālās vienības ir orgāni, tā šūnā visas galvenās funkcijas veic organellas.
Membrānas un nemembrānas šūnu organoīdi
Pirmie ir sadalīti vienmembrānas un dubultmembrānas. Pēdējie divi ir mitohondriji un hloroplasti. Vienas membrānas šūnas ietver lizosomas, Golgi kompleksu, tīklojumu) un vakuolus. Šajā rakstā mēs runāsim vairāk par organellām, kas nav membrānas.
Nemembrānas struktūras šūnu organellas
Tie ietver ribosomas, šūnu centru, kā arī citoskeletu, ko veido mikrotubulas un mikrofilamenti. Šajā grupā ietilpst arī vienšūnu organismu pārvietošanās organelli, kā arī dzīvnieku vīriešu reproduktīvās šūnas. Apskatīsim nemembrānas šūnu organellus, to uzbūvi un funkcijas.
Kas ir ribosomas?
Tās ir šūnas, kas sastāv no ribonukleoproteīniem. To struktūra ietver divas daļas (apakšvienības). Viens no tiem ir mazs, viens ir liels. IN mierīgs stāvoklis tie atrodas atsevišķi. Tie savienojas, kad ribosoma sāk darboties.
Šīs nemembrānas šūnu organellas ir atbildīgas par olbaltumvielu sintēzi. Proti, translācijas procesam - aminoskābju savienošanai polipeptīda ķēdē noteiktā secībā, par kuru informācija tiek kopēta no DNS un ierakstīta mRNS.
Ribosomu izmērs ir divdesmit nanometri. Šo organellu skaits šūnā var sasniegt pat vairākus desmitus tūkstošu.
Eikariotos ribosomas atrodas gan hialoplazmā, gan uz raupjā endoplazmatiskā tīkla virsmas. Tie atrodas arī dubultmembrānas organellās: mitohondrijās un hloroplastos.
Šūnu centrs
Šī organelle sastāv no centrosomas, kuru ieskauj centrosfēra. Centrosomu attēlo divi centrioli - tukši iekšējie cilindri, kas sastāv no mikrotubulām. Centrosfēra sastāv no mikrotubuliem, kas stiepjas radiāli no šūnas centra. Tas satur arī starpposma pavedienus un mikrofibrillas.
Šūnu centrs veic tādas funkcijas kā dalīšanas vārpstas veidošanās. Tas ir arī mikrotubulu organizācijas centrs.
Kas attiecas uz ķīmiskā struktūraŠīs organellas galvenā viela ir proteīna tubulīns.
Šī organelle atrodas šūnas ģeometriskajā centrā, tāpēc tai ir šāds nosaukums.
Mikrofilamenti un mikrotubulas
Pirmie ir proteīna aktīna pavedieni. To diametrs ir 6 nanometri.
Mikrotubulu diametrs ir 24 nanometri. To sienas ir izgatavotas no proteīna tubulīna.
Šīs nemembrānas šūnu organellas veido citoskeletu, kas palīdz saglabāt nemainīgu formu.
Vēl viena mikrotubulu funkcija ir transportēšana, un pa tām var pārvietoties šūnā esošās vielas.
Kustības organoīdi
Tie ir divu veidu: skropstas un flagellas.
Pirmie ir vienšūnu organismi, piemēram, čības ciliāti.
Hlamidomonām ir flagellas, kā arī dzīvnieku spermatozoīdi.
Kustības organellas sastāv no saraušanās proteīniem.
Secinājums
Noslēgumā mēs sniedzam vispārīgu informāciju.
| Organoīds | Atrašanās vieta būrī | Struktūra | Funkcijas |
| Ribosomas | Tie brīvi peld hialoplazmā un atrodas arī raupjā endoplazmatiskā retikuluma sieniņu ārējā pusē. | Sastāv no mazām un lielām daļām. Ķīmiskais sastāvs - ribonukleoproteīni. | Olbaltumvielu sintēze |
| Šūnu centrs | Šūnas ģeometriskais centrs | Divas centriolas (mikrotubulu cilindri) un centrosfēra ir radiāli izstieptas mikrotubulas. | Vārpstu veidošanās, mikrotubulu organizācija |
| Mikrofilamenti | Šūnas citoplazmā | Plāni pavedieni, kas izgatavoti no kontraktilā proteīna aktīna | Atbalsta veidošana, dažkārt kustību nodrošināšana (piemēram, amēbās) |
| Mikrotubulas | Citoplazmā | Dobas tubulīna caurules | Atbalsta veidošana, šūnu elementu transportēšana |
| Cilia un flagellas | No plazmas membrānas ārpuses | Sastāv no olbaltumvielām | Vienšūnas organisma kustība kosmosā |
Tāpēc mēs apskatījām visus augu, dzīvnieku, sēnīšu un baktēriju organellus, kas nav membrānas, to struktūru un funkcijas.
Organelli ir struktūras, kas pastāvīgi atrodas citoplazmā un ir specializētas noteiktu funkciju veikšanai. Pamatojoties uz organizācijas principu, izšķir membrānas un nemembrānas šūnu organellus.
Membrānas organoīdišūnas
1. Endoplazmatiskais tīkls(EPS) - citoplazmas iekšējo membrānu sistēma, kas veido lielus dobumus - cisternas un daudzus kanāliņus; ņem centrālā pozīcijašūnā, ap kodolu. EPS veido līdz 50% no citoplazmas tilpuma. ER kanāli savieno visus citoplazmas organellus un atveras kodola apvalka perinukleārajā telpā. Tādējādi ER ir intracelulāra asinsrites sistēma. Ir divu veidu endoplazmatiskā tīkla membrānas - gludas un raupjas (granulētas). Tomēr ir jāsaprot, ka tie ir daļa no viena nepārtraukta endoplazmatiskā tīkla. Ribosomas atrodas uz granulētām membrānām, kur notiek olbaltumvielu sintēze. Enzīmu sistēmas, kas iesaistītas tauku un ogļhidrātu sintēzē, ir sakārtotas uz gludām membrānām.
2. Golgi aparāts ir cisternu, kanāliņu un pūslīšu sistēma, ko veido gludas membrānas. Šī struktūra atrodas šūnas perifērijā attiecībā pret EPS. Uz Golgi aparāta membrānām enzīmu sistēmas ir iesaistītas sarežģītāku veidošanā organiskie savienojumi no olbaltumvielām, taukiem un ogļhidrātiem, kas sintezēti EPS. Šeit notiek membrānas montāža un lizosomu veidošanās. Golgi aparāta membrānas nodrošina no šūnas izdalīto sekrēciju uzkrāšanos, koncentrēšanu un iesaiņošanu.
3. Lizosomas ir membrānas organellas, kas satur līdz 40 proteolītiskos enzīmus, kas spēj sadalīt organiskās molekulas. Lizosomas ir iesaistītas intracelulārās gremošanas un apoptozes (programmētas šūnu nāves) procesos.
4. Mitohondriji ir šūnas enerģijas stacijas. Dubultmembrānas organoīdi ar gludu ārējo un iekšējo membrānu veido kristus - izciļņus. Uz iekšējās membrānas iekšējās virsmas sakārtoti ir sakārtotas ATP sintēzē iesaistītās enzīmu sistēmas. Mitohondrijās ir apļveida DNS molekula, kas pēc struktūras ir līdzīga prokariotu hromosomai. Ir daudz mazu ribosomu, kurās notiek proteīnu sintēze, daļēji neatkarīgi no kodola. Tomēr gēni, kas ietverti apļveida DNS molekulā, nav pietiekami, lai nodrošinātu visus mitohondriju dzīves aspektus, un tie ir daļēji autonomas citoplazmas struktūras. To skaits palielinās dalīšanās dēļ, pirms kuras notiek apļveida DNS molekulas dubultošanās.
5. Plastīdi ir augu šūnām raksturīgas organellas. Ir leikoplasti - bezkrāsaini plastidi, hromoplasti, kuriem ir sarkani oranža krāsa, un hloroplasti. - zaļie plastidi. Visiem tiem ir vienots strukturālais plāns, un tos veido divas membrānas: ārējā (gluda) un iekšējā, veidojot starpsienas - stromas tilakoīdus. Uz stromas tilakoīdiem atrodas granas, kas sastāv no saplacinātām membrānas pūslīšiem - grana tilakoīdiem, kas sakrauti viens uz otra kā monētu kolonnas. Grana tilakoīdi satur hlorofilu. Fotosintēzes gaismas fāze notiek šeit - granā, bet tumšās fāzes reakcijas - stromā. Plastīdi satur gredzenveida DNS molekulu, kas pēc struktūras ir līdzīga prokariotu hromosomai, un daudzas mazas ribosomas, uz kurām notiek proteīnu sintēze, daļēji neatkarīgi no kodola. Plastīdi var mainīties no viena veida uz otru (hloroplasti par hromoplastiem un leikoplastiem tie ir daļēji autonomi šūnas organelli). Plastīdu skaita pieaugums notiek, to sadaloties divās daļās un veidojot pumpurus, pirms tam notiek apļveida DNS molekulas dublēšanās.
Šūnu organellas, kas nav membrānas
1. Ribosomas ir apaļi divu apakšvienību veidojumi, kas sastāv no 50% RNS un 50% olbaltumvielu. Apakšvienības veidojas kodolā, kodolā un citoplazmā Ca 2+ jonu klātbūtnē tiek apvienotas integrālās struktūrās. Citoplazmā ribosomas atrodas uz endoplazmatiskā tīkla (granulārā ER) membrānām vai brīvi. Ribosomu aktīvajā centrā notiek translācijas process (tRNS antikodonu atlase uz mRNS kodoniem). Ribosomas, pārvietojoties pa mRNS molekulu no viena gala uz otru, secīgi padara mRNS kodonus pieejamus kontaktam ar tRNS antikodoniem.
2. Centrioles (šūnu centrs) ir cilindriski ķermeņi, kuru sienā ir 9 proteīna mikrotubulu triādes. IN šūnu centrs Centrioli atrodas taisnā leņķī viens pret otru. Viņi spēj pašizveidoties saskaņā ar pašsavienošanās principu. Pašsavienošanās ir esošo struktūru veidošanās ar fermentu palīdzību. Centrioles piedalās vārpstas pavedienu veidošanā. Tie nodrošina hromosomu segregācijas procesu šūnu dalīšanās laikā.
3. Flagella un skropstas ir kustību organelli; tiem ir vienots struktūras plāns - kažokādas seju ārējā daļa vide un to pārklāj citoplazmas membrānas daļa. Tie ir cilindrs: tā sienu veido 9 pāri olbaltumvielu mikrotubulu, un centrā ir divas aksiālas mikrotubulas. Karogdziedzera pamatnē, kas atrodas ektoplazmā - citoplazmā, kas atrodas tieši zem šūnas membrānas, katram mikrotubulu pārim tiek pievienots vēl viens īss mikrotubulis. Rezultātā veidojas bazālais ķermenis, kas sastāv no deviņām mikrotubulu triādēm.
4. Citoskeletu attēlo proteīnu šķiedru un mikrotubulu sistēma. Nodrošina šūnas ķermeņa formas uzturēšanu un maiņu un pseidopodiju veidošanos. Atbild par amēboīdu kustību, veido šūnas iekšējo karkasu, nodrošina kustību šūnu struktūras caur citoplazmu.
2.3. Sīkāk aplūkosim nesējproteīna darbu, kas nodrošina vielu pasīvo transportēšanu pa šūnas membrānu. Process, kurā nesējproteīni saistās un transportē izšķīdušās molekulas, atgādina fermentatīvu reakciju. Visu veidu nesējproteīni satur saistīšanās vietas transportētajai molekulai. Kad proteīns ir piesātināts, transportēšanas ātrums ir maksimālais. Saistīšanu var bloķēt vai nu konkurējoši inhibitori (konkurē par vienu un to pašu saistīšanās vietu), vai nekonkurējoši inhibitori, kas saistās citur un ietekmē transportētāja struktūru. Transporteru proteīnu molekulārais mehānisms vēl nav zināms. Tiek pieņemts, ka tie transportē molekulas, veicot atgriezeniskas konformācijas izmaiņas, kas ļauj to saistīšanās vietām pārmaiņus atrasties vienā vai otrā membrānas pusē. Šajā diagrammā ir parādīts modelis, kas parāda, kā proteīna konformācijas izmaiņas var veicināt izšķīdušās vielas difūziju. Transportera proteīns var pastāvēt divos konformācijas stāvokļos: “ping” un “pong”. Pāreja starp tām ir nejauša un pilnībā atgriezeniska. Tomēr varbūtība, ka transportētās vielas molekula saistās ar proteīnu, ir daudz lielāka “ping” stāvoklī. Tāpēc šūnā tiks pārvietots daudz vairāk molekulu nekā to, kas to atstāj. Viela tiek transportēta pa elektroķīmisko gradientu.
Daži transporta proteīni vienkārši pārnes kādu izšķīdušo vielu no vienas membrānas puses uz otru. Šo pārsūtīšanu sauc par uniportu. Citi proteīni ir transporta sistēmas. Tie nosaka šādus principus:
a) vienas vielas pārnešana ir atkarīga no citas vielas vienlaicīgas (secīgas) pārvietošanas tajā pašā virzienā (simports).
b) vienas vielas pārnešana ir atkarīga no citas vielas vienlaicīgas (secīgas) pārvietošanas pretējā virzienā (antiport).
Piemēram, lielākā daļa dzīvnieku šūnu absorbē glikozi no ārpusšūnu šķidruma, kur tās koncentrācija ir augsta, izmantojot pasīvo transportu, ko veic proteīns, kas darbojas kā uniporters. Tajā pašā laikā zarnu un nieru šūnas absorbē to no zarnu lūmena telpas un no nieru kanāliņiem, kur tā koncentrācija ir ļoti zema, izmantojot glikozes un Na jonu simpportu.
Atvieglotas difūzijas veids ir transportēšana, izmantojot nekustīgas nesējmolekulas, kas noteiktā veidā fiksētas pa membrānu. Šajā gadījumā transportētās vielas molekula tiek pārnesta no vienas nesējmolekulas uz otru, it kā stafetē.
Nesējproteīna piemērs ir valinomicīns, kālija jonu transportētājs. Valinomicīna molekulai ir manšetes forma, kas ir izklāta ar polārām grupām iekšpusē un nepolāru no ārpuses.
Tā ķīmiskās struktūras īpatnības dēļ valinomicīns spēj veidot kompleksu ar kālija joniem, kas iekļūst molekulas iekšpusē – manšetē, un, no otras puses, valinomicīns šķīst membrānas lipīdu fāzē, jo ārpuse. tās molekula ir nepolāra. Valinomicīna molekulas, kas atrodas uz membrānas virsmas, var uztvert kālija jonus no apkārtējā šķīduma. Kad molekulas izkliedējas caur membrānu, tās pārnēsā kāliju pa membrānu, un dažas no tām izdala jonus šķīdumā membrānas otrā pusē. Tādā veidā valinomicīns pārnes kālija jonus cauri membrānai.
Atšķirības starp atvieglotu un vienkāršu difūziju:
1) vielas pārnešana ar nesēja līdzdalību notiek daudz ātrāk;
2) atvieglotai difūzijai piemīt piesātinājuma īpašība: palielinoties koncentrācijai vienā membrānas pusē, vielas plūsmas blīvums palielinās tikai līdz noteiktai robežai, kad visas nesējmolekulas jau ir aizņemtas;
3) ar atvieglotu difūziju tiek novērota konkurence starp pārvadātajām vielām gadījumos, kad pārvadātājs pārvadā dažādas vielas; Turklāt dažas vielas ir labāk panesamas nekā citas, un dažu vielu pievienošana apgrūtina citu transportēšanu; Tādējādi starp cukuriem glikoze ir labāk panesama nekā fruktoze, fruktoze ir labāka par ksilozi, un ksiloze ir labāka par arabinozi utt. utt.;
4) ir vielas, kas bloķē atvieglotu difūziju - tās veido spēcīgu kompleksu ar nesējmolekulām, piemēram, floridīns kavē cukuru transportēšanu caur bioloģisko membrānu.
2.4. Filtrēšana ir šķīduma kustība caur porām membrānā spiediena gradienta ietekmē. Viņa spēlē svarīga lomaūdens pārnešanas procesos caur asinsvadu sieniņām.
Tātad, mēs esam pārbaudījuši galvenos molekulu pasīvās transportēšanas veidus caur bioloģiskajām membrānām.
2.5. Bieži vien ir jānodrošina molekulu transportēšana cauri membrānai pret to elektroķīmisko gradientu. Šo procesu sauc par aktīvo transportu, un to veic nesējproteīni, kuru darbībai nepieciešama enerģija. Ja jūs savienojat nesējproteīnu ar enerģijas avotu, jūs varat iegūt mehānismu, kas nodrošina vielu aktīvu transportēšanu pa membrānu. Viens no galvenajiem enerģijas avotiem šūnā ir ATP hidrolīze par ADP un fosfātu. Uz šīs parādības balstās mehānisms (Na + K) sūknis, kas ir svarīgs šūnas dzīvībai. Viņš kalpo brīnišķīgi
aktīvā jonu transporta piemērs. K koncentrācija šūnas iekšpusē ir 10-20 reizes lielāka nekā ārpusē. Nam bilde ir pretēja. Šo koncentrāciju atšķirību nodrošina (Na + K) sūkņa darbība, kas aktīvi izsūknē Na no šūnas un K šūnā. Ir zināms, ka (Na + K) sūkņa darbība patērē gandrīz trešo daļu no visas šūnas mūžam nepieciešamās enerģijas. Iepriekš minētā koncentrācijas starpība tiek saglabāta šādiem mērķiem:
1) Šūnu tilpuma regulēšana osmotisko efektu dēļ.
2) Vielu sekundārais transports (tiks apskatīts turpmāk).
Eksperimentāli tika atklāts, ka:
a) Na un K jonu transportēšana ir cieši saistīta ar ATP hidrolīzi un nevar notikt bez tās.
b) Na un ATP jābūt šūnas iekšpusē, bet K ārpusē.
c) Viela ouabaīns inhibē ATPāzi tikai atrodoties ārpus šūnas, kur tā sacenšas par saistīšanas vietu ar K. (Na + K)-ATPāze aktīvi transportē Na šūnas ārpusē un K iekšpusē. Hidrolizējot vienu ATP molekulu, no šūnas tiek izsūknēti trīs Na joni un tajā nonāk divi K joni.
1) Na saistās ar olbaltumvielām.
2) ATPāzes fosforilēšana izraisa konformācijas izmaiņas proteīnā, kā rezultātā:
3) Na tiek pārnests uz membrānas ārpusi un atbrīvots.
4) K iesiešana uz ārējās virsmas.
5) Defosforilēšana.
6) K atbrīvošana un proteīna atgriešanās sākotnējā stāvoklī.
Visticamāk, (Na + K) sūknim ir trīs Na saistīšanās vietas un divas K saistīšanās vietas. (Na + K) sūkni var likt darboties pretējā virzienā un sintezēt ATP. Ja jonu koncentrācija attiecīgajās membrānas pusēs tiek palielināta, tie šķērsos to atbilstoši saviem elektroķīmiskajiem gradientiem, un ATP tiks sintezēts no ortofosfāta un ADP ar (Na + K)-ATPāzes palīdzību.
2.6. Ja šūnā nebūtu osmotiskā spiediena regulēšanas sistēmu, tad izšķīdušo vielu koncentrācija tajā būtu lielāka nekā to ārējā koncentrācija. Tad ūdens koncentrācija šūnā būtu mazāka nekā tā koncentrācija ārpusē. Tā rezultātā šūnā notiktu pastāvīga ūdens plūsma un tās plīsums. Par laimi, dzīvnieku šūnas un baktērijas kontrolē osmotisko spiedienu savās šūnās, aktīvi izsūknējot neorganiskos jonus, piemēram, Na. Tāpēc to kopējā koncentrācija šūnā ir zemāka nekā ārpusē. Augu šūnām ir stingras sienas, kas pasargā tās no pietūkuma. Daudzi vienšūņi izvairās no plīšanas no ūdens, kas nonāk šūnā, izmantojot īpašus mehānismus, kas regulāri izmet ienākošo ūdeni.
2.7. Vēl viens svarīgs aktīvā transporta veids ir aktīvā transportēšana, izmantojot jonu gradientus. Šāda veida iekļūšanu caur membrānu veic daži transporta proteīni, kas darbojas pēc simpport vai antiport principa ar dažiem joniem, kuru elektroķīmiskais gradients ir diezgan augsts. Dzīvnieku šūnās transportētais jons parasti ir Na. Tā elektroķīmiskais gradients nodrošina enerģiju citu molekulu aktīvai transportēšanai. Piemēram, apsveriet sūkņa darbību, kas sūknē glikozi. Sūknis nejauši svārstās starp ping un pong stāvokļiem. Na saistās ar proteīnu abos tā stāvokļos un tajā pašā laikā palielina tā afinitāti pret glikozi. Ārpus šūnas Na un līdz ar to arī glikozes pievienošana notiek biežāk nekā iekšpusē. Tāpēc šūnā tiek iesūknēta glikoze. Tātad kopā ar pasīvo Na jonu transportēšanu notiek glikozes simports. Stingri sakot, šī mehānisma darbībai nepieciešamā enerģija tiek uzkrāta darbības laikā
(Na + K) sūknis Na jonu elektroķīmiskā potenciāla veidā. Baktērijās un augos vairums šāda veida transporta sistēmu izmanto H jonu, piemēram, lielāko daļu cukuru un aminoskābju transportēšanu baktēriju šūnās nosaka H gradients.
Organoīdi- pastāvīgas, obligāti klātesošas šūnas sastāvdaļas, kas veic noteiktas funkcijas.
Endoplazmatiskais tīkls (ER)- vienas membrānas organelles. Tā ir membrānu sistēma, kas veido “cisternas” un kanālus, kas savienoti viens ar otru un norobežo vienotu iekšējo telpu - EPS dobumus. Membrānas vienā pusē ir savienotas ar citoplazmu. plazmas membrāna, no otras puses, ar ārējo kodola membrānu. Ir divu veidu EPS: 1) raupja (granulēta), kas satur ribosomas uz tās virsmas, un 2) gluda (agranulāra), kuras membrānas nenes ribosomas.
Funkcijas: 1) vielu transportēšana no vienas šūnas daļas uz otru,
2) šūnu citoplazmas sadalīšana (“nodalījumos”,
3) ogļhidrātu un lipīdu sintēze (gluda EPS),
4) proteīnu sintēze (rupja EPS),
Golgi aparāts, ir vienas membrānas organelles. Tas sastāv no saplacinātu “cisternu” kaudzēm ar paplašinātām malām. Ar tiem saistīta mazu vienas membrānas pūslīšu sistēma.
Golgi aparāta funkcijas: 1) olbaltumvielu, lipīdu, ogļhidrātu uzkrāšanās, 2) proteīnu, lipīdu, ogļhidrātu “iepakošana” membrānas pūslīšos, 4) ogļhidrātu un lipīdu sintēze, 6) lizosomu veidošanās vieta.
Lizosomas- vienas membrānas organellas. Tie ir mazi burbuļi (diametrs no 0,2 līdz 0,8 mikroniem), kas satur hidrolītisko enzīmu komplektu. Fermenti tiek sintezēti uz neapstrādātā ER un pārvietojas uz Golgi aparātu, kur tie tiek modificēti un iepakoti membrānas pūslīšos, kas pēc atdalīšanas no Golgi aparāta paši kļūst par lizosomām. Lizosoma var saturēt no 20 līdz 60 dažādi veidi hidrolītiskie enzīmi
Lizosomu funkcijas: 1) intracelulārā gremošana organisko vielu, 2) nevajadzīgu šūnu un ne-šūnu struktūru iznīcināšana,
3) dalība šūnu reorganizācijas procesos.
Vakuoli- vienas membrānas organellas ir piepildītas ar “konteineri”. ūdens šķīdumi organiskās un neorganiskās vielas.. Jauno augu šūnās ir daudz mazu vakuolu, kas, šūnām augot un diferencējoties, saplūst viena ar otru un veido vienu lielu centrālā vakuola. Centrālā vakuola var aizņemt līdz 95% no tilpuma nobriedusi šūna, kodols un organoīdi tiek virzīti uz šūnas membrānu.. Šķidrumu, kas aizpilda augu vakuolu sauc šūnu sula.
Vienšūnu dzīvniekiem ir arī saraušanās vakuoli, kas veic osmoregulācijas un ekskrēcijas funkciju.
Vakuola funkcijas: 1) uzkrāšanās un ūdens uzglabāšana,
2) regulējums ūdens-sāls metabolisms,
3) turgora spiediena uzturēšana,
4) ūdenī šķīstošo metabolītu, rezerves barības vielu uzkrāšanās,
5) skatīt lizosomu funkcijas.
Mitohondriji
Mitohondriju struktūra:
1 - ārējā membrāna;
2 - iekšējā membrāna; 3 - matrica; 4 - crista; 5 - multienzīmu sistēma; 6 - apļveida DNS.
Mitohondriju forma, izmērs un skaits ir ļoti atšķirīgs. Mitohondriji var būt stieņa formas, apaļas, spirālveida, kausveida vai sazarotas formas. Mitohondriju garums svārstās no 1,5 līdz 10 µm, diametrs - no 0,25 līdz 1,00 µm. Mitohondriju skaits šūnā var sasniegt vairākus tūkstošus un ir atkarīgs no šūnas vielmaiņas aktivitātes.
Mitohondriju ierobežo divas membrānas. Mitohondriju ārējā membrāna ir gluda, iekšējā veido daudzas krokas - kristas..Cristae palielina iekšējās membrānas virsmas laukumu, uz kuras atrodas multienzīmu sistēmas (5), kas iesaistītas ATP molekulu sintēzē. Mitohondriju iekšējā telpa ir piepildīta ar matricu (3). Matrica satur apļveida DNS (6), specifisku mRNS un ribosomas.
Mitohondriju funkcijas: 1) ATP sintēze, 2) organisko vielu skābekļa sadalīšana.
Plastīdi
Plastīda struktūra: 1 - ārējā membrāna; 2 - iekšējā membrāna; 3 - stroma; 4 - tilakoīds; 5 - graudi; 6 - lameles; 7 - cietes graudi; 8 - lipīdu pilieni.
Plastīdi ir raksturīgi tikai augu šūnām. Atšķirt trīs galvenie plastidu veidi:
leikoplasti - bezkrāsaini plastidi nekrāsotu augu daļu šūnās,
hromoplasti - krāsaini plastidi, parasti dzelteni, sarkani un oranži,
hloroplasti ir zaļie plastidi.
Hloroplasti. Augstāku augu šūnās hloroplastiem ir abpusēji izliekta lēca forma. Hloroplastu garums svārstās no 5 līdz 10 µm, diametrs - no 2 līdz 4 µm. Hloroplastus ierobežo divas membrānas. Ārējā membrāna ir gluda, iekšējai ir sarežģīta salocīta struktūra. Tiek saukta mazākā kroka tilakoīds.. Tiek saukta tilakoīdu grupa, kas sakārtota kā monētu kaudze aspekts .
Hloroplastu iekšējā telpa ir piepildīta stroma. Stroma satur apļveida “kailu” DNS, ribosomas
Hloroplastu funkcijas: fotosintēze.
Leikoplasti. Forma ir dažāda (sfēriska, apaļa, kausveida utt.). Leikoplastus ierobežo divas membrānas. Ārējā membrāna ir gluda, iekšējā veido maz tilakoīdus. Stroma satur apļveida "kailu" DNS un ribosomas. Nav pigmentu. Īpaši daudz leikoplastu ir auga pazemes orgānu šūnās (saknes, bumbuļi, sakneņi utt.).
Leikoplastu funkcijas: rezerves barības vielu sintēze, uzkrāšana un uzglabāšana.
Hromoplasti. Ierobežo divas membrānas. Ārējā membrāna ir gluda, iekšējā membrāna ir vai nu gluda, vai arī veido atsevišķus tilakoīdus. Stroma satur apļveida DNS un pigmentus, kas hromoplastiem piešķir dzeltenu, sarkanu vai oranžu krāsu. Hromoplasti tiek uzskatīti par plastīdu attīstības pēdējo posmu.
Hromoplastu funkcijas: krāso ziedus un augļus un tādējādi piesaista apputeksnētājus un sēklu izplatītājus.
Kodola uzbūve un funkcijas
Parasti eikariotu šūnai ir viena kodols, bet ir divkodolu (ciliāti) un daudzkodolu šūnas (opalīns). Dažas ļoti specializētas šūnas otro reizi zaudē savu kodolu (zīdītāju eritrocīti, segsēklu sieta caurules).
Kodola forma ir sfēriska, elipsoidāla, pupiņas formas utt.. Kodola diametrs parasti ir no 3 līdz 10 mikroniem.
Pamatstruktūra:
1 - ārējā membrāna; 2 - iekšējā membrāna; 3 - poras; 4 - kodols; 5 - heterohromatīns; 6 - eihromatīns.
Kodols ir norobežots no citoplazmas ar divām membrānām (katrai no tām ir tipiska struktūra). Starp membrānām ir šaura sprauga, kas piepildīta ar pusšķidru vielu. Dažās vietās membrānas saplūst viena ar otru, veidojot poras, caur kurām notiek vielu apmaiņa starp kodolu un citoplazmu. Ārējā kodola membrāna pusē, kas vērsta pret citoplazmu, ir pārklāta ar ribosomām, piešķirot tai raupjumu, iekšējā membrāna ir gluda.
Kodola funkcijas: 1) iedzimtas informācijas uzglabāšana un nodošana meitas šūnām dalīšanās laikā, 2) šūnu aktivitātes regulēšana, regulējot dažādu proteīnu sintēzi, 3) ribosomu apakšvienību veidošanās vieta.
Saistītā informācija.
Organelli (no grieķu organon - instruments, orgāns un idos - tips, līdzība) ir citoplazmas supramolekulāras struktūras, kas veic noteiktas funkcijas, bez kurām normāla šūnu darbība nav iespējama. Pamatojoties uz to struktūru, organellus iedala nemembrānas (nesatur membrānas sastāvdaļas) un membrānas (ar membrānām). Membrānas organelli (endoplazmatiskais tīkls, Golgi komplekss, lizosomas, peroksisomas, mitohondriji un plastidi) ir raksturīgi tikai eikariotu šūnām. Nemembrānas organellās ietilpst eikariotu šūnu un ribosomu šūnu centrs, kas atrodas gan eikariotu, gan prokariotu šūnu citoplazmā. Tādējādi vienīgā organelle, kas ir universāla visiem šūnu tipiem, ir ribosomas.
Membrānas organoīdi
Galvenā membrānas organellu sastāvdaļa ir membrāna. Bioloģiskās membrānas ir veidotas saskaņā ar vispārējs princips, Bet ķīmiskais sastāvs dažādu organellu membrānas ir atšķirīgas. Visi šūnu membrānas- tās ir plānas plēves (7–10 nm biezas), kuru pamatā ir dubults lipīdu slānis (divslānis), kas sakārtots tā, lai molekulu lādētās hidrofilās daļas saskartos ar vidi, un hidrofobās atliekas. taukskābes no katra monoslāņa tiek virzīti membrānā un saskaras viens ar otru. Olbaltumvielu molekulas (integrālās membrānas olbaltumvielas) ir iebūvētas lipīdu divslānī tā, ka proteīna molekulas hidrofobās daļas saskaras ar lipīdu molekulu taukskābju atlikumiem, bet hidrofilās daļas tiek pakļautas apkārtējai videi. Turklāt daļa šķīstošo (nemembrānas proteīni) savienojas ar membrānu galvenokārt jonu mijiedarbības dēļ (perifērās membrānas olbaltumvielas). Ogļhidrātu fragmenti ir piesaistīti arī daudziem proteīniem un lipīdiem membrānās. Tādējādi bioloģiskās membrānas ir lipīdu plēves, kurās ir iestrādāti integrālie proteīni.
Viena no galvenajām membrānu funkcijām ir izveidot robežu starp šūnu un vidi un dažādiem šūnas nodalījumiem. Lipīdu dubultslānis ir caurlaidīgs galvenokārt taukos šķīstošiem savienojumiem un gāzēm, izmantojot īpašus mehānismus, caur membrānām tiek transportētas hidrofilās vielas: zemas molekulmasas vielas, izmantojot dažādus nesējus (kanālus, sūkņus utt.), un augstas molekulmasas vielas, izmantojot ekso procesus; - un endocitoze.
Endocitozes laikā noteiktas vielas tiek sorbētas uz membrānas virsmas (mijiedarbības ar membrānas proteīniem dēļ). Šajā brīdī veidojas membrānas invaginācija citoplazmā. Pēc tam no membrānas tiek atdalīts flakons ar pārnesto savienojumu. Tādējādi endocitoze ir lielmolekulāru savienojumu pārnešana šūnā ārējā vide, ko ieskauj membrānas daļa. Reversais process, tas ir, eksocitoze, ir vielu pārnešana no šūnas uz ārpusi. Tas rodas, saplūstot ar vezikulas plazmas membrānu, kas piepildīta ar transportētiem lielmolekulāriem savienojumiem. Vezikulu membrāna saplūst ar plazmas membrānu, un tās saturs izplūst.
Kanāli, sūkņi un citi transportētāji ir integrālu membrānas proteīnu molekulas, kas parasti veido poras membrānā.
Papildus telpas sadalīšanas un selektīvās caurlaidības nodrošināšanas funkcijām membrānas spēj uztvert signālus. Šo funkciju veic receptoru proteīni, kas saista signalizācijas molekulas. Atsevišķi membrānas proteīni ir fermenti, kas veic specifiskas ķīmiskas reakcijas.
Vienas membrānas organellas
1. Endoplazmatiskais tīkls (ER)
EPS ir vienas membrānas organelle, kas sastāv no dobumiem un kanāliņiem, kas savienoti viens ar otru. Endoplazmatiskais tīkls ir strukturāli saistīts ar kodolu: no kodola ārējās membrānas stiepjas membrāna, veidojot endoplazmatiskā tīkla sienas. Ir 2 EPS veidi: raupja (granulēta) un gluda (agranulāra). Abi EPS veidi atrodas jebkurā šūnā.
Uz rupjā ER membrānām ir daudz mazu granulu - ribosomas, īpašas organellas, ar kuru palīdzību tiek sintezēti proteīni. Tāpēc nav grūti uzminēt, ka uz raupjā EPS virsmas tiek sintezēti proteīni, kas iekļūst raupjā EPS iekšpusē un var pārvietoties pa tā dobumiem uz jebkuru vietu šūnā.
Gludās ER membrānās nav ribosomu, bet tās membrānās ir iebūvēti fermenti, kas veic ogļhidrātu un lipīdu sintēzi. Pēc sintēzes ogļhidrāti un lipīdi var pārvietoties arī pa EPS membrānām uz jebkuru vietu šūnā EPS tipa attīstības pakāpe ir atkarīga no šūnas specializācijas. Piemēram, šūnās, kas sintezē proteīna hormonus, labāk attīstīsies granulētais EPS, bet šūnās, kas sintezē taukiem līdzīgas vielas, agranulārais EPS.
EPS funkcijas:
1. Vielu sintēze. Proteīni tiek sintezēti uz rupjā ER, un lipīdi un ogļhidrāti tiek sintezēti uz gludās ER.
2. Transporta funkcija. Caur ER dobumiem sintezētās vielas pārvietojas uz jebkuru vietu šūnā.
2. Golgi komplekss
Golgi komplekss (diktiosoma) ir plakanu membrānu maisiņu kaudze, ko sauc par cisternām. Tvertnes ir pilnībā izolētas viena no otras un nav savienotas viena ar otru. Gar tvertņu malām atzarojas daudzas caurules un burbuļi. Ik pa laikam no EPS atdalās vakuoli (pūslīši) ar sintezētām vielām, kas pārvietojas uz Golgi kompleksu un savienojas ar to. ER sintezētās vielas kļūst sarežģītākas un uzkrājas Golgi kompleksā.
Golgi kompleksa funkcijas
1. Golgi kompleksa tvertnēs notiek tālāka ķīmiskā transformācija un tajā no EPS nonākušo vielu sarežģījumi. Piemēram, veidojas vielas, kas nepieciešamas šūnu membrānas atjaunošanai (glikoproteīni, glikolipīdi) un polisaharīdi.
2. Golgi kompleksā vielas uzkrājas un tiek īslaicīgi “uzglabātas”
3. Izveidotās vielas tiek “iesaiņotas” pūslīšos (vakuolos) un tādā veidā pārvietojas pa visu šūnu.
4. Golgi kompleksā veidojas lizosomas (sfēriskas organellas ar gremošanas enzīmiem).
3. Lizosomas (“līze” – sadalīšanās, izšķīšana)
Lizosomas ir mazi sfēriski organoīdi, kuru sienas veido viena membrāna; satur lītiskos (sadalošos) enzīmus. Pirmkārt, no Golgi kompleksa atdalītās lizosomas satur neaktīvus enzīmus. Noteiktos apstākļos to fermenti tiek aktivizēti. Lizosomai saplūstot ar fagocitotisko vai pinocitotisko vakuolu, veidojas gremošanas vakuola, kurā notiek dažādu vielu intracelulāra gremošana.
Lizosomu funkcijas:
1. Tās noārda fagocitozes un pinocitozes rezultātā absorbētās vielas. Biopolimēri tiek sadalīti monomēros, kas nonāk šūnā un tiek izmantoti tās vajadzībām. Piemēram, tos var izmantot, lai sintezētu jaunas organiskās vielas, vai tos var tālāk sadalīt, lai iegūtu enerģiju.
2. Iznīcini vecos, bojātos, liekos organellus. Organellu sadalīšanās var notikt arī šūnu badošanās laikā.
3. Veikt šūnas autolīzi (šķelšanos) (astes rezorbciju kurkuļiem, audu sašķidrināšanu iekaisuma zonā, skrimšļa šūnu iznīcināšanu veidošanās procesā kaulu audi un utt.).
4. Vakuoli
Vakuoli ir sfēriskas vienas membrānas organellas, kas ir ūdens un tajā izšķīdušo vielu rezervuāri. Vakuolās ietilpst: fagocitotiskās un pinocitotiskās vakuoli, gremošanas vakuoli, pūslīši, kas atdalīti no ER un Golgi kompleksa. Vakuoli dzīvnieku šūna- mazs, daudz, bet to apjoms nepārsniedz 5% no kopējā šūnas tilpuma. To galvenā funkcija ir vielu transportēšana pa visu šūnu un mijiedarbība starp organellām.
Augu šūnā vakuoli veido līdz 90% no tilpuma. Nobriedušā vecumā augu šūna ir tikai viena vakuole, kas ieņem centrālo pozīciju. Augu šūnu vakuola membrāna ir tonoplasts, tās saturs ir šūnu sula. Vakuolu funkcijas augu šūnā: šūnas membrānas uzturēšana spriedzē, dažādu vielu, arī šūnu atkritumu, uzkrāšana. Vakuoli piegādā ūdeni fotosintēzes procesiem.
Šūnu sula var saturēt:
Rezerves vielas, kuras var izmantot pati šūna (organiskās skābes, aminoskābes, cukuri, olbaltumvielas).
- vielas, kas tiek izvadītas no šūnas vielmaiņas un uzkrājas vakuolā (fenoli, tanīni, alkaloīdi utt.)
- fitohormoni, fitoncīdi,
- pigmenti (krāsvielas), kas piešķir šūnu sulai purpursarkanu, sarkanu, zilu, violetu un dažreiz dzeltenu vai krēmkrāsu. Tieši šūnu sulas pigmenti krāso ziedu ziedlapiņas, augļus un saknes.
Šūnas cauruļveida-vakuolārā sistēma (transporta un vielu sintēzes sistēma)
ER, Golgi komplekss, lizosomas un vakuoli veido vienu šūnas cauruļveida-vakuolāru sistēmu. Visiem tā elementiem ir līdzīgs membrānu ķīmiskais sastāvs, tāpēc ir iespējama to mijiedarbība. Visi FAC elementi nāk no EPS. Vakuoli, kas nonāk Golgi kompleksā, tiek atdalīti no EPS, kas saplūst ar šūnu membrānu, lizosomas, ir atdalītas no Golgi kompleksa.
FAC vērtība:
1. KBC membrānas sadala šūnas saturu atsevišķos nodalījumos (compartment), kuros notiek noteikti procesi. Tas ļauj šūnā vienlaicīgi notikt dažādiem procesiem, dažreiz tieši pretēji.
2. CBC darbības rezultātā nepārtraukti tiek atjaunota šūnu membrāna.
Divkāršās membrānas organellas
Divu membrānu organelle ir doba struktūra, kuras sienas veido dubultā membrāna. Ir 2 veidu dubultmembrānas organoīdi: mitohondriji un plastidi. Mitohondriji ir raksturīgi visām eikariotu šūnām plastīdi ir sastopami tikai augu šūnās. Mitohondriji un plastidi ir šūnas enerģijas sistēmas sastāvdaļas, to darbības rezultātā tiek sintezēts ATP.
Mitohondrijs ir divu membrānu daļēji autonoma organelle, kas sintezē ATP.
Mitohondriju forma ir dažāda, tās var būt stieņveida, pavedienveida vai sfēriskas. Mitohondriju sienas veido divas membrānas: ārējā un iekšējā. Ārējā membrāna ir gluda, un iekšējā veido daudzas krokas - cristae. Iekšējā membrāna satur daudzus enzīmu kompleksus, kas veic ATP sintēzi.
Augu šūnās ir īpašas dubultmembrānas organellas - plastidi. Ir 3 veidu plastidi: hloroplasti, hromoplasti, leikoplasti.
Hloroplastiem ir 2 membrānu apvalks. Ārējā čaula gluda, un iekšējā veido daudzas pūslīši (tilakoīdi). Tilakoīdu kaudze ir grana. Granulas ir sakārtotas, lai labāk iekļūtu saules gaisma. Tilakoīdu membrānas satur zaļā pigmenta hlorofila molekulas, tāpēc hloroplastiem ir zaļa krāsa. Fotosintēze notiek ar hlorofila palīdzību. Tādējādi galvenā funkcija hloroplasti - veic fotosintēzes procesu.
Hromoplasti ir plastidi, kas ir sarkanā, oranžā vai dzeltenā krāsā. Hromoplastus krāso karotinoīdu pigmenti, kas atrodas matricā. Tilakoīdi ir vāji attīstīti vai vispār nav. Precīza hromoplastu funkcija nav zināma. Varbūt tie piesaista dzīvniekus nogatavojušajiem augļiem.
Leikoplasti ir bezkrāsaini plastidi, kas atrodas bezkrāsainu audu šūnās. Tilakoīdi ir neattīstīti. Leikoplasti uzkrāj cieti, lipīdus un olbaltumvielas.
Plastīdi var savstarpēji pārveidoties viens par otru: leikoplasti - hloroplasti - hromoplasti.
