Struktura citoplazme. Osobine strukture, svojstva i funkcije citoplazme

1. Prokarioti i eukarioti
2. Citoplazma. biološke membrane.
3. Vrste ishrane ćelija.
4. nemembranske organele.

1. Eukarioti i prokarioti.

Eukariotske ćelije, koje karakteriše raznolikost i složenost strukture, imaju zajedničke karakteristike. Svaka ćelija se sastoji od dva važna, neraskidivo povezana dijela – citoplazme i jezgra, kao i membrane koja ograničava ćeliju.

Prokariotske ćelije, koje uključuju bakterije, za razliku od eukariota, imaju relativno jednostavnu strukturu. Prokariotska stanica nema organizirano jezgro, sadrži samo jedan hromozom, koji nije odvojen membranom od ostatka ćelije, već leži direktno u citoplazmi. Međutim, on također sadrži sve nasljedne informacije bakterijske ćelije.

Citoplazma prokariota u odnosu na citoplazmu eukariotskih ćelija je znatno siromašnija u pogledu sastava struktura. Postoje brojni manji ribozomi nego u eukariotskim ćelijama. Funkcionalnu ulogu mitohondrija i hloroplasta u prokariotskim stanicama obavljaju posebni, prilično jednostavno organizirani membranski nabori.

Prokariotske ćelije, kao i eukariotske ćelije, prekrivene su plazma membranom, na vrhu koje se nalazi ćelijska membrana ili mukozna kapsula. Uprkos relativnoj jednostavnosti, prokarioti su tipične nezavisne ćelije. Komparativne karakteristike eukariotskih ćelija. Različite eukariotske ćelije su strukturno slične. No, uz sličnosti između stanica organizama različitih kraljevstava žive prirode, primjetne su razlike. Oni se tiču ​​i strukturnih i biohemijskih karakteristika.

Biljnu ćeliju karakterizira prisustvo različitih plastida, velika centralna vakuola, koja ponekad potiskuje jezgro na periferiju, i ćelijski zid smješten izvan plazma membrane, koji se sastoji od celuloze. U ćelijama viših biljaka u ćelijskom centru nema centriola, koji se nalazi samo u algama. Rezervni hranjivi ugljikohidrat u biljnim stanicama je skrob.

Komparativne karakteristike prokariota i eukariota

znakovi	prokarioti	eukarioti
nuklearni omotač	Ne	Tu je
DNK	Zatvoren u prsten (uslovno nazvan rezervoar- erijski hromozom)	Nuklearna DNK je linearna struktura i nalazi se u hromozomima
hromozomi	Ne	Tu je
Mitoza	Ne	Tu je
Mejoza	Ne	Tu je
Gamete	Ne	Tu je
Mitohondrije	Ne	Tu je
Plastidi u autotrofima	Ne	Tu je
način ishrane hrane	adsorpcija kroz ćelijsku membranu	Fagocitoza i pinocitoza
Digestivne vakuole	Ne	Tu je
Flagella	Tu je	Tu je

U stanicama predstavnika kraljevstva gljiva, stanični zid obično se sastoji od hitina - tvari od koje je izgrađen vanjski kostur člankonožaca i životinja. Postoji centralna vakuola, nema plastida. Samo neke gljive imaju centriol u centru ćelije. Skladištenje ugljenih hidrata u ćelijama gljivica je glikogen.

U životinjskim ćelijama nema gustog ćelijskog zida, nema plastida. U životinjskoj ćeliji nema centralne vakuole. Centriol je karakterističan za ćelijski centar životinjskih ćelija. Glikogen je također rezervni ugljikohidrat u životinjskim stanicama.

prokarioti

To su sve bakterije, cijanobakterije ili plavo-zelene, kao i arhebakterije. Analog jezgra kod prokariota je struktura koja se sastoji od DNK, koja ima oblik prstena i uronjena u citoplazmu. DNK nije povezana s histonima, pa svi geni koji čine hromozome prokariota rade, odnosno iz njih se kontinuirano čitaju informacije. Prokariotska stanica je okružena membranom koja odvaja citoplazmu od ćelijskog zida (kod bakterija, cijanid). Stanični zidovi u prokariota imaju osebujnu strukturu koja se razlikuje od zidova eukariota. Mnogi prokarioti imaju glikopeptid i murein u svojim ćelijskim zidovima. Postoji nekoliko membrana u citoplazmi; predstavljaju invaginaciju vanjske citoplazmatske membrane. Ne postoje organele: mitohondrije, hloroplasti, centriole, Golgijev aparat. Sintezu proteina provode ribozomi manji od onih u eukariota. Svi enzimi koji obezbeđuju vitalne procese su difuzno raspršeni u citoplazmi ili su vezani za unutrašnju površinu citoplazmatske membrane.

Nukleoid(lat. nucleus - jezgro i grčki eidos - pogled) - zona prokariotske ćelije koja sadrži DNK. Ponekad se nukleoid naziva bakterijskim hromozomom.

2. Citoplazma- unutrašnje ćelijsko okruženje, koje čini ceo sadržaj ćelije. Tečna faza citoplazme - citosol je kompleks organskih i neorganskih jedinjenja rastvorenih u vodi. Citosol može biti tečan ili u obliku gela (želatinast). Sve ćelijske organele ili organele su uronjene u citosol - trajne ćelijske strukture, kao i nestalne ćelijske formacije - uključuje: rezervne nutrijente i proizvode koji se izlučuju. U citoplazmi postoji sistem filamenata (filamenata) koji povezuje pojedinačne ćelijske strukture međusobno i sa plazma membranom. Od tri tipa filamenata (miozinski filamenti, mikrofilamenti, mikrotubule), posljednja dva čine kompleks, koji je ćelijski okvir - citoskelet. Daje ćeliji oblik i služi kao mjesto za vezivanje organela, a istovremeno je pokretna struktura koja se mijenja.

Funkcije citoplazme: ujedinjenje svih ćelijskih struktura u jedan interagujući kompleks; mjesto odlaganja rezervnih tvari; okruženje za tok raznih biohemijskih procesa karakterističnih za datu ćeliju.

U citoplazmi se nalaze organele koje se dijele na membranske i nemembranske.

biološke membrane. Osnova strukturne organizacije ćelije je membranski princip strukture. Membrane formiraju mnoge strukture organela koje se nalaze u citoplazmi. Sve biološke membrane imaju sličnu strukturu: dva reda fosfolipida, u koje su molekuli različitih proteina uronjeni na različitim dubinama, neki od proteina mogu prodrijeti kroz membranu. Debljina biološke membrane je 7,5-8 nm. Većina uronjenih proteina su enzimi, oni određuju prirodu biohemijskih reakcija. Proteinske komponente membrana koje formiraju različite organele citoplazme nisu iste. Dakle, membrane koje formiraju mitohondrije uključuju enzime uključene u sintezu ATP-a, itd.

citoplazmatska ili plazma membrana plazmalema- najvažnija organela ćelije, odvaja citoplazmu ćelije od spoljašnje sredine ili membrane (u biljnim ćelijama). Formira površinu ćelije, ima istu strukturu kao i sve biološke membrane. Zbog brojnih izraslina, membrana značajno povećava površinu kontakta sa okolinom koja okružuje ćeliju.

3 Funkcije citoplazmatske membrane:

- zaštitni - razgraničava unutrašnji sadržaj ćelije od spoljašnje sredine;

- sigurnost međusobna povezanost stanica zbog stvaranja međućelijskih kontakata;

- regulatorni - vrši razmjenu između ćelije i okoline zbog aktivnog ili pasivnog ulaska tvari u ćeliju na osnovu selektivne permeabilnosti;

- receptor - povezane s lokalizacijom posebnih struktura na citoplazmatskoj membrani - skupovi receptora (glikoproteini mogu djelovati kao takvi receptori);

- transformacija energije - sastoji se u pretvaranju električne energije u hemijsku energiju;

- transport - membrana vrši prijenos tvari u ćeliju kao rezultat interakcije perifernih i integralnih proteina. Membrana ima pore kroz koje voda i neki joni pasivno ulaze u ćeliju. Aktivni prijenos tvari u ćeliju - endocitoza - provodi se uz pomoć posebnih molekula koji čine citoplazmatsku membranu. Endocitoza javlja se u obliku fagocitoze i pinocitoze.

3 Vrste ishrane ćelija.

Fagocitoza(grč. phagos - proždirati i cytos - stanica) - hvatanje čvrstih čestica citoplazmatskom membranom i invaginacija, uvlačeći ih u ćeliju. Rubovi invaginacije se zatvaraju, vakuola sa česticama ili molekulima čvrstih materija je uronjena u citoplazmu i odvaja se.

pinocitoza(grč. pino - piće i cytos - ćelija) - po mehanizmu sličan fagocitozi, hvatanju različitih tečnosti membranom.

Fagocitoza i pinocitoza se provode na sličan način i razlikuju se samo po količini tvari apsorbiranih na površini stanice. Ovi procesi su povezani sa potrošnjom energije. Ako je u ćeliji poremećena sinteza ATP-a, fagocitoza i pinocitoza su inhibirane.

Egzocitoza- uklanjanje hormona, polisaharida, proteina, masnih kapi itd. iz ćelije formiranjem membranskih vezikula u citoplazmi i oslobađanjem ovih supstanci u okolinu koja okružuje ćeliju.

1. Nemembranske organele: ribozomi i ćelijski centar.

obično, ćelijski centar nalazi se u životinjskim ćelijama i nalazi se u blizini jezgra. Formira se centriola- dva mala cilindrična tijela smještena pod pravim uglom. Centriole su ćelijske organele koje se samorepliciraju. Ćelijski centar igra važnu ulogu u diobi stanica.

Ribosomi- sferne čestice prečnika 15,0-35,0 nm, koje se sastoje od dva nejednaka dela - podjedinica. Oni se sintetiziraju u jezgru, zatim ga napuštaju, prelazeći u citoplazmu, gdje su pričvršćeni za vanjsku površinu membrana endoplazmatskog retikuluma ili se nalaze slobodno. Ovisno o vrsti proteina koji se sintetiše, ribozomi mogu funkcionirati sami ili se kombinirati u komplekse - poliribozome.

Membranske organele (organele) ćelije su odvojene ili međusobno povezane strukture čiji je sadržaj membranom ili membranama odvojen od tekućeg sadržaja ćelije (citosola).

Ćelije koje formiraju tkiva biljaka i životinja značajno se razlikuju po obliku, veličini i unutrašnjoj strukturi. Međutim, svi oni pokazuju sličnosti u glavnim karakteristikama procesa vitalne aktivnosti, metabolizma, u razdražljivosti, rastu, razvoju i sposobnosti promjene.

Biološke transformacije koje se dešavaju u ćeliji neraskidivo su povezane sa onim strukturama žive ćelije koje su odgovorne za obavljanje jedne ili druge funkcije. Takve strukture se nazivaju organele.

Ćelije svih vrsta sadrže tri glavne, neraskidivo povezane komponente:

1. strukture koje formiraju njegovu površinu: vanjska membrana ćelije, ili ćelijska membrana, ili citoplazmatska membrana;
2. citoplazma s cijelim kompleksom specijaliziranih struktura - organela (endoplazmatski retikulum, ribozomi, mitohondrije i plastidi, Golgijev kompleks i lizozomi, ćelijski centar), koje su stalno prisutne u ćeliji, i privremene formacije koje se nazivaju inkluzije;
3. jezgro - odvojeno od citoplazme poroznom membranom i sadrži nuklearni sok, hromatin i nukleolus.

Struktura ćelije

Površinski aparat ćelije (citoplazmatska membrana) biljaka i životinja ima neke karakteristike.

Kod jednoćelijskih organizama i leukocita, vanjska membrana osigurava prodor iona, vode i malih molekula drugih tvari u ćeliju. Proces prodiranja čvrstih čestica u ćeliju naziva se fagocitoza, a ulazak kapljica tekućih tvari naziva se pinocitoza.

Vanjska plazma membrana reguliše razmjenu tvari između ćelije i vanjskog okruženja.

U eukariotskim stanicama nalaze se organele prekrivene dvostrukom membranom - mitohondrije i plastidi. Sadrže vlastitu DNK i aparat za sintezu proteina, množe se diobom, odnosno imaju određenu autonomiju u ćeliji. Osim ATP-a, mala količina proteina se sintetizira u mitohondrijima. Plastidi su karakteristični za biljne ćelije i razmnožavaju se diobom.

Struktura ćelijskog zida

Tipovi ćelija	Struktura i funkcije vanjskog i unutrašnjeg sloja stanične membrane
	vanjski sloj (hemijski sastav, funkcije)	unutrašnji sloj - plazma membrana
		hemijski sastav	funkcije
biljne ćelije	Sastoji se od vlakana. Ovaj sloj služi kao okvir ćelije i obavlja zaštitnu funkciju.	Dva sloja proteina, između njih - sloj lipida	Ograničava unutrašnje okruženje ćelije od spoljašnjeg i održava ove razlike
životinjske ćelije	Vanjski sloj (glikokaliks) je vrlo tanak i elastičan. Sastoji se od polisaharida i proteina. Obavlja zaštitnu funkciju.	Također	Posebni enzimi plazma membrane reguliraju prodiranje mnogih jona i molekula u ćeliju i njihovo oslobađanje u vanjsko okruženje.

Jednomembranske organele uključuju endoplazmatski retikulum, Golgijev kompleks, lizozome, razne vrste vakuola.

Savremena sredstva istraživanja omogućila su biolozima da utvrde da, prema građi ćelije, sva živa bića treba podijeliti na organizme "nenuklearne" - prokariote i "nuklearne" - eukariote.

Prokariotske bakterije i plavo-zelene alge, kao i virusi, imaju samo jedan hromozom, predstavljen molekulom DNK (rjeđe RNA), smještenom direktno u citoplazmi stanice.

Struktura organela citoplazme ćelije i njihove funkcije

Glavni organoidi	Struktura	Funkcije
Citoplazma	Unutrašnji polutečni medij sitnozrnaste strukture. Sadrži jezgro i organele	Omogućava interakciju između jezgra i organela Reguliše brzinu biohemijskih procesa Obavlja transportnu funkciju
EPS - endoplazmatski retikulum	Sistem membrana u citoplazmi "formirajući kanale i veće šupljine, ER je 2 tipa: granularni (hrapavi), na kojima se nalazi mnogo ribozoma, i glatki	Obavlja reakcije povezane sa sintezom proteina, ugljikohidrata, masti Podstiče transport i cirkulaciju hranljivih materija u ćeliji Proteini se sintetiziraju na granuliranom ER, ugljikohidrati i masti na glatkom ER
Ribosomi	Mala tijela prečnika 15-20 mm	Provodi sintezu proteinskih molekula, njihovo sastavljanje od aminokiselina
Mitohondrije	Imaju sferni, filiformni, ovalni i drugi oblik. Unutar mitohondrija nalaze se nabori (dužine od 0,2 do 0,7 mikrona). Vanjski omotač mitohondrija sastoji se od 2 membrane: vanjska je glatka, a unutrašnja formira izrasline-križe na kojima se nalaze respiratorni enzimi.	Obezbedite energiju ćeliji. Energija se oslobađa razgradnjom adenozin trifosfata (ATP) Sintezu ATP-a provode enzimi na membranama mitohondrija
Plastidi - karakteristični samo za biljne ćelije, postoje tri vrste:	ćelijske organele sa dvostrukom membranom
hloroplasti	Zelene su, ovalnog oblika, ograničene od citoplazme sa dvije troslojne membrane. Unutar hloroplasta su lica na kojima je koncentrisan sav hlorofil	Iskoristite svjetlosnu energiju sunca i stvorite organske tvari od neorganskih
hromoplasti	Žuta, narandžasta, crvena ili smeđa, nastala kao rezultat akumulacije karotena	Dajte različitim dijelovima biljaka crvenu i žutu boju
leukoplasti	Bezbojni plastidi (nalaze se u korijenu, gomoljima, lukovicama)	Oni skladište rezervne hranljive materije.
Golgijev kompleks	Može imati različit oblik i sastoji se od šupljina omeđenih membranama i tubulima koji se pružaju od njih s mjehurićima na kraju	Akumulira i uklanja organske tvari sintetizirane u endoplazmatskom retikulumu Formira lizozome
Lizozomi	Okrugla tijela prečnika oko 1 µm. Na površini imaju membranu (kožu) unutar koje se nalazi kompleks enzima	Obavljaju funkciju probave - probavljaju čestice hrane i uklanjaju mrtve organele
Organele kretanja ćelija	Flagele i cilije, koji su izrasline ćelije i imaju istu strukturu kod životinja i biljaka Miofibrili - tanke niti dužine više od 1 cm sa prečnikom od 1 mikrona, raspoređene u snopovima duž mišićnog vlakna Pseudopodia	Obavlja funkciju kretanja Oni uzrokuju kontrakciju mišića Lokomocija kontrakcijom specifičnog kontraktilnog proteina
Ćelijske inkluzije	To su nestalne komponente ćelije - ugljikohidrati, masti i proteini.	Rezervni nutrijenti koji se koriste u životu ćelije
Cell Center	Sastoji se od dva mala tijela - centriola i centrosfere - zbijenog područja citoplazme	Igra važnu ulogu u diobi stanica

Eukarioti imaju veliko bogatstvo organela, imaju jezgre koje sadrže hromozome u obliku nukleoproteina (kompleks DNK sa proteinom histona). Eukarioti uključuju većinu modernih biljaka i životinja, jednostaničnih i višećelijskih.

Postoje dva nivoa ćelijske organizacije:

• prokariotski - njihovi organizmi su vrlo jednostavno uređeni - oni su jednoćelijski ili kolonijalni oblici koji čine carstvo sačmarica, plavo-zelenih algi i virusa
• eukariotski - jednoćelijski kolonijalni i višećelijski oblici, od protozoa - rizoma, flagelata, cilijata - do viših biljaka i životinja koje čine carstvo biljaka, carstvo gljiva, carstvo životinja

Struktura i funkcije ćelijskog jezgra

Glavne organele	Struktura	Funkcije
Jezgra biljnih i životinjskih ćelija	Okruglog ili ovalnog oblika
	Nuklearni omotač se sastoji od 2 membrane sa porama	Odvaja jezgro od citoplazme razmjena između jezgra i citoplazme
	Nuklearni sok (karioplazma) - polutečna tvar	Okolina u kojoj se nalaze jezgre i hromozomi
	Nukleoli su sferične ili nepravilne	Oni sintetiziraju RNK, koja je dio ribozoma
	Hromozomi su guste, izdužene ili nitaste formacije koje su vidljive samo tokom diobe ćelije.	Sadrži DNK, koji sadrži nasljedne informacije koje se prenose s generacije na generaciju

Sve organele ćelije, uprkos posebnosti njihove strukture i funkcija, međusobno su povezane i "rade" za ćeliju kao jedinstven sistem u kome je citoplazma veza.

Posebni biološki objekti, koji zauzimaju srednju poziciju između žive i nežive prirode, su virusi koje je 1892. otkrio D. I. Ivanovsky, oni trenutno čine predmet posebne nauke - virologije.

Virusi se razmnožavaju samo u stanicama biljaka, životinja i ljudi, uzrokujući razne bolesti. Virusi imaju vrlo jednostavnu strukturu i sastoje se od nukleinske kiseline (DNK ili RNK) i proteinske ljuske. Izvan ćelija domaćina, virusna čestica ne pokazuje nikakve vitalne funkcije: ne hrani se, ne diše, ne raste, ne razmnožava se.

citoplazma - obavezni dio ćelije, zatvoren između plazma membrane i jezgra i predstavlja hijaloplazma - osnovne supstance citoplazme organele- stalne komponente citoplazme i inkluzija- privremene komponente citoplazme. Hemijski sastav citoplazme je raznolik. Njegova osnova je voda (60-90% ukupne mase citoplazme). Citoplazma je bogata bjelančevinama, može uključivati ​​masti i masnoće slične tvari, razna organska i neorganska jedinjenja. Citoplazma je alkalna. Jedna od karakterističnih karakteristika citoplazme je stalno kretanje (cikloza). Otkriva se prvenstveno kretanjem ćelijskih organela, kao što su hloroplasti. Ako se kretanje citoplazme zaustavi, stanica umire, jer samo u stalnom kretanju može obavljati svoje funkcije.

Glavna supstanca citoplazme je hijaloplazma (citosol)- je bezbojna, sluzava, gusta i prozirna koloidna otopina. U njemu se odvijaju svi metabolički procesi, osigurava međusobnu povezanost jezgra i svih organela. Ovisno o prevlasti tekućeg dijela ili velikih molekula u hijaloplazmi, razlikuju se dva oblika hijaloplazme: sol - tečnija hijaloplazma i gel- gušća hijaloplazma. Mogući su međusobni prijelazi između njih: gel se lako pretvara u sol i obrnuto.

Ćelijski zidovi eukariotski organizmi imaju drugačiju strukturu, ali plazma membrana se uvijek nalazi uz citoplazmu, na njenoj površini se formira vanjski sloj. Kod životinja se to zove glikokaliks(formirani od glikoproteina, glikolipida, lipoproteina), u biljkama - ćelijski zid od snažnog sloja vlakana.

Struktura membrana. Sve biološke membrane imaju zajedničke strukturne karakteristike i svojstva. Trenutno je opšte prihvaćeno model fluidnog mozaika membranska struktura (sendvič model). Osnova membrane je lipidni dvosloj, formiran uglavnom fosfolipidi. U dvosloju, repovi molekula u membrani okrenuti su jedan prema drugom, a polarne glave okrenute prema van, prema vodi. Osim lipida, membrana sadrži proteine ​​(60% u prosjeku). Oni određuju većinu specifičnih funkcija membrane. Proteinske molekule ne formiraju kontinuirani sloj, oni se razlikuju perifernih proteina- proteini koji se nalaze na vanjskoj ili unutrašnjoj površini lipidnog dvosloja, poluintegralni proteini- proteini uronjeni u lipidni dvosloj na različite dubine, integralni, ili transmembranskih proteina- proteini koji prodiru kroz membranu, dok su u kontaktu sa spoljašnjim i unutrašnjim okruženjem ćelije.

Membranski proteini mogu obavljati različite funkcije: transport određenih molekula, katalizu reakcija koje se odvijaju na membranama, održavanje strukture membrane, te prijem i konverziju signala iz okoline.

Membrana može sadržavati od 2 do 10% ugljikohidrata. Ugljikohidratna komponenta membrana obično je predstavljena oligosaharidnim ili polisaharidnim lancima povezanim s proteinskim molekulima (glikoproteini) ili lipidima (glikolipidi). U osnovi, ugljikohidrati se nalaze na vanjskoj površini membrane. Ugljikohidrati obezbjeđuju receptorske funkcije membrane. U životinjskim ćelijama glikoproteini formiraju epimembranski kompleks - glikokaliks, ima debljinu od nekoliko desetina nanometara. U njemu se odvija vanćelijska probava, locirani su mnogi ćelijski receptori, a uz njegovu pomoć, po svemu sudeći, dolazi do stanične adhezije.

Molekuli proteina i lipida su pokretni, sposobni da se kreću uglavnom u ravnini membrane. Debljina plazma membrane je u prosjeku 7,5 nm.

Funkcije membrane.

1. Odvajaju ćelijski sadržaj od spoljašnje sredine.

2. Reguliše metabolizam između ćelije i okoline.

3. Ćelije su podijeljene u odjeljke dizajnirane za različite reakcije.

4. Mnoge hemijske reakcije se odvijaju na enzimskim transporterima koji se nalaze na samim membranama.

5. Omogućiti komunikaciju između ćelija u tkivima višećelijskih organizama.

6. Na membranama postoje receptorska mjesta za prepoznavanje vanjskih nadražaja.

Jedna od glavnih funkcija membrane je transport, osiguravajući razmjenu tvari između stanice i vanjskog okruženja. Membrane imaju svojstvo selektivna propusnost, odnosno dobro su propusni za neke tvari ili molekule i slabo propusni (ili potpuno nepropusni) za druge. Postoje različiti mehanizmi za transport tvari kroz membranu. Ovisno o potrebi korištenja energije za transport tvari, postoje Dodatna oprema: pasivni transport- transport materija bez potrošnje energije; aktivni transport - transport koji koristi energiju.

Pasivni transport se zasniva na razlici u koncentracijama i naelektrisanju. U pasivnom transportu, tvari se uvijek kreću iz područja veće koncentracije u područje niže koncentracije, odnosno duž gradijenta koncentracije.

Razlikovati tri glavna mehanizma pasivnog transporta:jednostavna difuzija- transport supstanci direktno kroz lipidni dvosloj. Kroz njega lako prolaze plinovi, nepolarni ili mali nenabijeni polarni molekuli. Što je molekul manji i što je rastvorljiviji u mastima, to će brže preći membranu. Zanimljivo je da polarne molekule vode vrlo brzo prodiru u lipidni dvosloj. To je zato što su njegove molekule male i električno neutralne. Difuzija vode kroz membrane naziva se osmoza.

Difuzija kroz membranske kanale. Nabijene molekule i ioni (Na+, K+, Ca 2+, C1~) ne mogu jednostavnom difuzijom proći kroz lipidni dvosloj, ali prodiru kroz membranu zbog prisustva u njoj posebnih proteina koji formiraju kanale. formiraju pore. Većina vode prolazi kroz membranu kroz kanale formirane od akvaporina.

Olakšana difuzija- transport supstanci uz pomoć posebnih transportnih proteina, od kojih je svaki odgovoran za transport određenih molekula ili grupa srodnih molekula. Oni stupaju u interakciju s molekulom prenesene tvari i na neki način je pomiču kroz membranu. Tako se šećeri, aminokiseline, nukleotidi i mnoge druge polarne molekule transportuju u ćeliju.

Need aktivni transport nastaje kada je potrebno osigurati prijenos molekula kroz membranu protiv elektrohemijskog gradijenta. Ovaj transport obavljaju proteini nosači, čija aktivnost zahtijeva utrošak energije. Izvor energije su ATP molekuli. Jedan od najviše proučavanih aktivnih transportnih sistema je natrijum-kalijum pumpa. Koncentracija K + unutar ćelije je mnogo veća nego izvan nje, a Na + - obrnuto. Stoga, K+ pasivno difundira van ćelije kroz vodene pore membrane, a Na+ - u ćeliju. Istovremeno, za normalno funkcionisanje ćelije važno je održavati određeni odnos K+ i Na+ jona u citoplazmi i spoljašnjem okruženju. To je moguće jer membrana, zbog prisustva natrijum-kalijum pumpe, aktivno pumpa Na+ iz ćelije, a K+ u ćeliju. Natrijum-kalijum pumpa troši skoro trećinu sve energije neophodne za život ćelije. Za jedan ciklus rada, pumpa ispumpava 3 Na+ jona iz ćelije i pumpa 2 K+ jona. K + pasivno difundira van ćelije brže od Na + u ćeliju.

Ćelija ima mehanizme pomoću kojih može prenositi velike čestice i makromolekule kroz membranu. Proces apsorpcije makromolekula od strane ćelije naziva se endocitoza. Tokom endocitoze, plazma membrana formira invaginaciju, njeni rubovi se spajaju, a strukture koje su odvojene od citoplazme jednom membranom, koja je dio vanjske citoplazmatske membrane, se spajaju u citoplazmu. Postoje dvije vrste endocitoze: fagocitoza- hvatanje i apsorpcija velikih čestica (na primjer, fagocitoza limfocita, protozoa, itd.) i pinocitoza - proces hvatanja i upijanja kapljica tečnosti sa supstancama otopljenim u njoj.

Egzocitoza- proces uklanjanja različitih supstanci iz ćelije. Tokom egzocitoze, membrana vezikula se spaja sa vanjskom citoplazmatskom membranom, sadržaj vezikule se uklanja izvan ćelije, a njena membrana je uključena u vanjsku citoplazmatsku membranu.

ćelijske organele

Organele (organele)- trajne ćelijske strukture koje osiguravaju obavljanje specifičnih funkcija ćelije. Svaka organela ima specifičnu strukturu i obavlja određene funkcije.

Postoje: membranske organele - imaju membransku strukturu, a mogu biti jednomembranske (endoplazmatski retikulum, Golgijev aparat, lizozomi, vakuole biljnih ćelija) i dvomembranske (mitohondrije, plastidi, jezgro).

Osim membranskih organela, mogu postojati i nemembranske organele - koje nemaju membransku strukturu (hromozomi, ribozomi, ćelijski centar i centriole, cilije i bičevi sa bazalnim tijelima, mikrotubule, mikrofilamenti).

Jednomembranske organele:

1. Endoplazmatski retikulum (ER). To je sistem membrana koje formiraju rezervoare i kanale, međusobno povezane i ograničavajući jedan unutrašnji prostor - EPR šupljina. S jedne strane, membrane su povezane s vanjskom citoplazmatskom membranom, s druge strane, s vanjskom ljuskom nuklearne membrane. Postoje dvije vrste EPR-a: grubo (granulirano), koji na svojoj površini sadrži ribozome i predstavlja skup spljoštenih vrećica, i glatka (agranularna),čije membrane ne nose ribozome.

Funkcije: dijeli citoplazmu ćelije na izolirane odjeljke, čime se obezbjeđuje prostorno razgraničenje jedne od drugih mnogih različitih reakcija koje se odvijaju paralelno, vrši sintezu i razgradnju ugljikohidrata i lipida (glatki EPR) i osigurava sintezu proteina (grubi EPR) , akumulira se u kanalima i šupljinama, a zatim transportuje proizvode biosinteze do ćelijskih organela.

2. Golgijev aparat. Organoid se obično nalazi u blizini jezgra ćelije (često blizu ćelijskog centra u životinjskim ćelijama). To je gomila spljoštenih cisterni proširenih ivica, sa kojima je povezan sistem malih jednomembranskih vezikula (Golgijevih vezikula). Svaki snop obično se sastoji od 4-6 rezervoara. Broj Golgijevih stekova u ćeliji kreće se od jedne do nekoliko stotina.

Najvažnija funkcija Golgijevog kompleksa je uklanjanje različitih tajni (enzima, hormona) iz ćelije, stoga je dobro razvijen u sekretornim ćelijama. Ovdje je sinteza složenih ugljikohidrata iz jednostavnih šećera, sazrijevanje proteina, formiranje lizosoma.

3. Lizozomi. Najmanje jednomembranske ćelijske organele, koje su vezikule promjera 0,2-0,8 mikrona, koje sadrže do 60 hidrolitičkih enzima aktivnih u blago kiseloj sredini.

Formiranje lizosoma događa se u Golgijevom aparatu, gdje enzimi sintetizirani u njemu dolaze iz EPR-a. Razgradnja tvari uz pomoć enzima naziva se liza, pa otuda i naziv organoida.

Postoje: primarni lizozomi - lizozomi koji su se odvojili od Golgijevog aparata i sadrže enzime u neaktivnom obliku, i sekundarni lizozomi - lizozomi nastali kao rezultat fuzije primarnih lizosoma sa pinocitnim ili fagocitnim vakuolama; u njima se događa probava i liza tvari koje ulaze u ćeliju (stoga se često nazivaju probavne vakuole).

Produkte probave apsorbira citoplazma ćelije, ali dio materijala ostaje nesvaren. Sekundarni lizozom koji sadrži ovaj nesvareni materijal naziva se rezidualno tijelo. Egzocitozom se nesvarene čestice uklanjaju iz ćelije.

Ponekad uz učešće lizosoma dolazi do samouništenja ćelije. Ovaj proces se naziva autoliza. To se obično događa tijekom nekih procesa diferencijacije (na primjer, zamjena hrskavice koštanim tkivom, nestanak repa kod punoglavca žabe).

4. Cilia i flagella. Formira se od devet dvostrukih mikrotubula koje formiraju zid cilindra prekrivenog membranom; u njegovom središtu su dvije pojedinačne mikrotubule. Ova struktura tipa 9+2 karakteristična je za cilije i bičeve gotovo svih eukariotskih organizama, od protozoa do ljudi.

Cilia i flagella su ojačani u citoplazmi bazalnim tijelima koja leže u bazi ovih organela. Svako bazalno tijelo sastoji se od devet trojki mikrotubula; u njegovom središtu nema mikrotubula.

5. Jednomembranske organele takođe uključuju vakuole, okružena membranom - tonoplastom. U biljnim ćelijama mogu zauzeti i do 90% zapremine ćelije i obezbediti ulazak vode u ćeliju zbog visokog osmotskog potencijala i turgora (unutarćelijskog pritiska). U životinjskim stanicama vakuole su male, nastale endocitozom (fagocitozom i pinocitozom), nakon spajanja s primarnim lizosomima nazivaju se digestivne vakuole.

Dvomembranske organele:

1. Mitohondrije. Dvomembranske organele eukariotske ćelije koje tijelu obezbjeđuju energiju. Broj mitohondrija u ćeliji uveliko varira, od 1 do 100 hiljada, i zavisi od njene metaboličke aktivnosti. Broj mitohondrija može se povećati dijeljenjem, jer ove organele imaju vlastitu DNK.

Vanjska membrana mitohondrija je glatka, unutrašnja formira brojne invaginacije ili tubularne izrasline - cristae. Broj krista može varirati od nekoliko desetina do nekoliko stotina, pa čak i hiljada, ovisno o funkciji ćelije. Povećavaju površinu unutrašnje membrane, na kojoj se nalaze enzimski sistemi uključeni u sintezu molekula ATP-a.

Unutrašnji prostor mitohondrija je ispunjen matrica. Matrica sadrži kružnu molekulu mitohondrijske DNK, specifične mRNA, tRNA i ribozome (prokariotski tip) koji provode autonomnu biosintezu dijela proteina koji čine unutrašnju membranu. Ove činjenice svjedoče u prilog nastanku mitohondrija od oksidirajućih bakterija (prema hipotezi simbiogeneze). Ali većina mitohondrijalnih gena se preselila u jezgro, a sinteza mnogih mitohondrijalnih proteina se odvija u citoplazmi. Osim toga, postoje enzimi koji formiraju ATP molekule. Mitohondrije su sposobne da se razmnožavaju fisijom.

Funkcije mitohondrija su razgradnja kisika ugljikohidrata, aminokiselina, glicerola i masnih kiselina sa stvaranjem ATP-a, sinteza mitohondrijskih proteina.

2. Plastidi. Postoje tri glavne vrste plastida: leukoplasti- bezbojni plastidi u ćelijama neobojenih delova biljaka, hromoplasti- obojeni plastidi, obično žuti, crveni i narandžasti, hloroplasti- zeleni plastidi. Plastidi se formiraju od proplastida - dvomembranskih vezikula veličine do 1 mikrona.

Budući da plastidi imaju zajedničko porijeklo, među njima su moguće međupretvorbe. Najčešće se događa transformacija leukoplasta u hloroplaste (pozelenjavanje gomolja krumpira na svjetlu), obrnuti proces se događa u mraku. Kada listovi požute, a plodovi crveni, hloroplasti se pretvaraju u hromoplaste. Samo se transformacija hromoplasta u leukoplaste ili hloroplaste smatra nemogućom.

Hloroplasti. Glavna funkcija je fotosinteza, tj. u hloroplastima na svjetlosti se organske tvari sintetiziraju iz neorganskih pretvaranjem sunčeve energije u energiju molekula ATP-a. Kloroplasti viših biljaka imaju oblik bikonveksnog sočiva. Spoljna membrana je glatka, dok unutrašnja ima naboranu strukturu. Kao rezultat formiranja izbočina unutrašnje membrane, nastaje sistem lamela i tilakoida. Unutrašnje okruženje hloroplasta - stroma sadrži kružnu DNK i ribozome prokariotskog tipa. Plastidi su sposobni za autonomnu diobu, kao i mitohondrije. Činjenice, prema hipotezi simbiogeneze, također svjedoče u prilog porijeklu plastida od cijanobakterija.

Rice. Moderna (generalizirana) shema strukture biljne ćelije, sastavljen prema podacima elektronskog mikroskopskog pregleda različitih biljnih ćelija: 1 - Golgijev aparat; 2 - slobodno locirani ribozomi; 3 - hloroplasti; 4 - međućelijski prostori; 5 - poliribozomi (nekoliko međusobno povezanih ribozoma); 6 - mitohondrije; 7 - lizozomi; 8 - granularni endoplazmatski retikulum; 9 - glatki endoplazmatski retikulum; 10 - mikrotubule; 11 - plastidi; 12 - plazmodesmate koje prolaze kroz školjku; 13 - ćelijska membrana; 14 - nukleolus; 15, 18 - nuklearni omotač; 16 - pore u nuklearnom omotaču; 17 - plazmalema; 19 - hijaloplazma; 20 - tonoplast; 21 - vakuole; 22 - jezgro.

Rice. Struktura membrane

Rice. Struktura mitohondrija. Iznad i u sredini - pogled na uzdužni presjek kroz mitohondrije (iznad - mitohondrije iz embrionalne ćelije vrha korijena; u sredini - iz stanice odraslog lista elodeje). Ispod je trodimenzionalni dijagram u kojem je dio mitohondrija odrezan, što vam omogućava da vidite njegovu unutrašnju strukturu. 1 - vanjska membrana; 2 - unutrašnja membrana; 3 - kriste; 4 - matrica.

Rice. Struktura hloroplasta. Lijevo - uzdužni presjek kroz hloroplast: 1 - grana formirana od naslaganih lamela; 2 - školjka; 3 - stroma (matriks); 4 - lamele; 5 - kapi masti formirane u hloroplastu. Desno - trodimenzionalni dijagram položaja i odnosa lamela i grana unutar hloroplasta: 1 - grana; 2 - lamele.

Koncept citoplazme uveden je još 1882. Poznato je da je citoplazma unutrašnje okruženje ćelije. U ovom članku ćemo razmotriti što je citoplazma, što je uključeno u njenu strukturu i kakav je njen sadržaj.

Odgovorit ćemo i na pitanje koje funkcije obavlja citoplazma.

Koncept citoplazme

Citoplazma se obično shvata kao unutrašnje okruženje žive ili mrtve ćelije. Citoplazma ne uključuje jezgro i vakuole. Citoplazma uključuje hijaloplazmu, koja je prozirna supstanca i organele, uključuje i takozvane inkluzije. Inkluzija se naziva raznim netrajnim strukturama, na primjer, oni uključuju otpadne proizvode ćelije, razne tajne, pigmente.

Sastav citoplazme

Struktura citoplazme je kombinacija organskih i neorganskih supstanci. Glavna tvar od koje se sastoji citoplazma je voda. Citoplazma također sadrži prave i koloidne otopine. Pravo rješenje čine mineralne soli, glukoza i aminokiseline. Koloidni rastvor sadrži proteine. U strukturi citoplazme mogu se naći i nerastvorljivi otpadni proizvodi i rezerve nutrijenata.

Funkcije citoplazme

Najvažnije funkcije citoplazme su ujedinjenje staničnih struktura, kao i osiguranje njihove interakcije. Osim toga, citoplazma, zbog stalnog kretanja i protoka unutar ćelije, osigurava kretanje raznih tvari, što doprinosi ishrani svih organela i organela. Takođe obezbeđuje turgor (stresno stanje) ćelije.

Danas možete saznati šta je citoplazma u biologiji. Osim toga, nudimo da obratite pažnju na mnoga zanimljiva pitanja:

1. Organizacija ćelija.
2. Hijaloplazma.
3. Svojstva i funkcije citoplazme.
4. organele i tako dalje.

Za početak, predlažemo da uvedemo definiciju za nepoznati pojam. Citoplazma je onaj dio ćelije koji se nalazi izvan jezgra i ograničen je membranom. Čitav sadržaj ćelije, uključujući i jezgro, je protoplazma.

Važno je obratiti pažnju na činjenicu da se upravo ovdje odvijaju važni metabolički procesi. U citoplazmi se javlja:

• apsorpcija jona i drugih metabolita;
• transport;
• proizvodnja energije;
• sinteza proteina i neproteinskih proizvoda;
• ćelijska probava i tako dalje.

Svi gore navedeni procesi održavaju vitalnost ćelija.

Vrste strukturne organizacije ćelije

Nije tajna da se sva tkiva i organi formiraju od najsitnijih čestica - ćelija.

Naučnici su uspjeli identificirati samo dva njihova tipa:

• prokariotski;
• eukariotski.

Najjednostavniji oblici života sadrže jednu ćeliju i množe se diobom ćelije. Ova dva oblika ćelija imaju neke razlike i sličnosti. U prokariotskim stanicama nema jezgra, a kromosom se nalazi direktno u citoplazmi (što je citoplazma u biologiji rečeno je ranije). Ova struktura je prisutna u bakterijama. Druga stvar je eukariotska ćelija. O tome ćemo govoriti u sljedećem dijelu.

eukariotske ćelije

Ova vrsta ima složeniju strukturu. DNK je povezana s proteinom i nalazi se u hromozomima, koji se, pak, nalaze u jezgri. Ova organela je odvojena membranom. Unatoč velikom broju razlika, ćelije imaju nešto zajedničko - unutrašnji sadržaj ispunjen je koloidnom otopinom.

Citoplazma ćelije (ili koloidni rastvor) je važan sastojak. Ima polutečno stanje. Tamo takođe možemo pronaći:

• tubule;
• mikrotubule;
• mikrofilamenti;
• filamenti.

Citoplazma je koloidna otopina u kojoj se odvija kretanje koloidnih čestica i drugih komponenti. Sam rastvor se sastoji od vode i drugih jedinjenja (i organskih i neorganskih). U citoplazmi se nalaze organele i privremene inkluzije.

Razlike između citoplazme biljnih i životinjskih stanica

Već smo uveli definiciju citoplazme, sada ćemo otkriti razlike između koloidne otopine u životinjskim i biljnim stanicama.

1. Citoplazma biljne ćelije. U njegovom sastavu nalazimo plastide, kojih ukupno ima tri tipa: hloroplasti, hromoplasti i leukoplasti.
2. Citoplazma životinjske ćelije. U ovom slučaju možemo uočiti dva sloja citoplazme - ektoplazmu i endoplazmu. Vanjski sloj (ektoplazma) sadrži ogromnu količinu mikrofilamenta, a unutrašnji sloj sadrži organele i granule. U ovom slučaju, endoplazma je manje viskozna.

Hijaloplazma

Osnova citoplazme ćelije je hijaloplazma. Šta je to? Hijaloplazma je rastvor heterogenog sastava, sluzav i bezbojan. U tom okruženju se odvija metabolizam. Termin "matriks" se često koristi u odnosu na hijaloplazmu.

Sastav uključuje:

• proteini;
• lipidi;
• polisaharidi;
• nukleotidi;
• amino kiseline;
• joni neorganskih jedinjenja.

Hijaloplazma je predstavljena u dva oblika:

• gel;
• sol.

Između ove dvije faze postoje međusobni prijelazi.

Supstance koloidnog rastvora ćelije

Što je citoplazma u biologiji, već smo objasnili, sada predlažemo da pređemo na razmatranje kemijskog sastava koloidne otopine. Sve tvari koje čine ćeliju mogu se podijeliti u dvije široke grupe:

• organski;
• neorganski.

Prva grupa sadrži:

• proteini;
• ugljikohidrati (monosaharidi, disaharidi i polisaharidi);
• masti;
• nukleinske kiseline.

Još malo o ugljikohidratima. Monosaharidi - fruktoza, glukoza, riboza i drugi. Veliki polisaharidi sastoje se od monosaharida - škroba, glikogena i celuloze.

• voda (devedeset posto);
• kiseonik;
• vodonik;
• ugljenik;
• nitrogen;
• natrijum;
• kalcijum;
• sumpor;
• hlor i tako dalje.

Osobine citoplazme

Govoreći o tome što je citoplazma u biologiji, ne može se zanemariti pitanje svojstava koloidne otopine.

Prva i vrlo važna karakteristika je cikloza. Drugim riječima, to je kretanje koje se odvija unutar ćelije. Ako se ovo kretanje zaustavi, ćelija odmah umire. Stopa cikloze direktno zavisi od nekih faktora, kao što su:

• svjetlo;
• temperatura i tako dalje.

Drugo svojstvo je viskoznost. Ovaj indikator varira u zavisnosti od organizma. Viskoznost citoplazme direktno zavisi od metabolizma.

Treća karakteristika je polupropusnost. Prisustvo graničnih membrana u citoplazmi omogućava prolazak nekih molekula, dok se drugi zadržavaju. Ova selektivna permeabilnost igra važnu ulogu u životu ćelije.

Organele citoplazme

Sve organele koje čine ćeliju mogu se podijeliti u dvije grupe.

1. Membrane. To su zatvorene šupljine (vakuola, vreća, cisterna). Ovo ime su dobili jer je sadržaj organoida odvojen od citoplazme membranom. Štaviše, sve membranske organele mogu se dalje podijeliti u dvije grupe: jednomembranske i dvomembranske. Prvi uključuju endoplazmatski retikulum, Golgijev kompleks, lizozome, peroksizome. Važno je napomenuti da su sve jednomembranske organele međusobno povezane i stvaraju jedinstven sistem. Dvomembranske organele uključuju mitohondrije i plastide. Imaju složenu strukturu, a dvije membrane ih odvajaju od citoplazme.
2. Nemembranski. To uključuje fibrilarne strukture i ribozome. Prvi uključuju mikrofilamente, mikrofibrile i mikrotubule.

Osim organela, citoplazma uključuje inkluzije.

Funkcije citoplazme

Funkcije citoplazme uključuju:

• popunjavanje područja ćelije;
• vezivanje ćelijskih komponenti;
• spajanje komponenti ćelije u jednu cjelinu;
• određivanje položaja organela;
• provodnik za hemijske i fizičke procese;
• održavanje unutrašnjeg pritiska u ćeliji, zapremine, elastičnosti.

Kao što vidite, važnost citoplazme je veoma velika za sve ćelije, i eukariotske i prokariotske.