A citoplazma szerkezete. A citoplazma szerkezetének, tulajdonságainak és funkcióinak jellemzői

1. Prokarióták és eukarióták
2. Citoplazma. biológiai membránok.
3. A sejttáplálkozás típusai.
4. nem membrán organellumok.

1. Eukarióták és prokarióták.

Az eukarióta sejteknek, amelyeket a szerkezet sokfélesége és összetettsége jellemez, közös jellemzőik vannak. Minden sejt két fontos, elválaszthatatlanul összekapcsolt részből áll - a citoplazmából és a sejtmagból, valamint a sejtet korlátozó membránból.

A baktériumokat is magában foglaló prokarióta sejtek az eukariótáktól eltérően viszonylag egyszerű szerkezetűek. A prokarióta sejtnek nincs szervezett magja, csak egy kromoszómát tartalmaz, amelyet nem választ el membrán a sejt többi részétől, hanem közvetlenül a citoplazmában található. Ugyanakkor a baktériumsejt minden örökletes információját is tartalmazza.

A prokarióták citoplazmája az eukarióta sejtek citoplazmájához képest a szerkezetek összetételét tekintve jóval gyengébb. Számos kisebb riboszóma van, mint az eukarióta sejtekben. A mitokondriumok és a kloroplasztiszok funkcionális szerepét a prokarióta sejtekben speciális, meglehetősen egyszerűen szervezett membránredők látják el.

A prokarióta sejteket az eukarióta sejtekhez hasonlóan plazmamembrán borítja, amely tetején sejthártya vagy nyálkahártya van. Viszonylagos egyszerűségük ellenére a prokarióták tipikus független sejtek. Az eukarióta sejtek összehasonlító jellemzői. A különböző eukarióta sejtek szerkezetileg hasonlóak. De az élő természet különböző birodalmaihoz tartozó szervezetek sejtjei közötti hasonlóságok mellett észrevehető különbségek is vannak. Mind szerkezeti, mind biokémiai jellemzőkre vonatkoznak.

A növényi sejtet különféle plasztidok jelenléte, egy nagy központi vakuólum jellemzi, amely néha a magot a perifériára tolja, és a plazmamembránon kívül elhelyezkedő, cellulózból álló sejtfal. A magasabb rendű növények sejtjeiben a sejtközpontban nincs centriol, ami csak az algákban található meg. A tartalék tápanyag szénhidrát a növényi sejtekben az keményítő.

A prokarióták és eukarióták összehasonlító jellemzői

jelek	prokarióták	eukarióták
sejtmag	Nem	Van
DNS	Gyűrűbe zárva (feltételesen ún tartály- soros kromoszóma)	A nukleáris DNS egy lineáris szerkezet, és a kromoszómákban található
Kromoszómák	Nem	Van
Mitózis	Nem	Van
Meiosis	Nem	Van
Gametes	Nem	Van
Mitokondriumok	Nem	Van
Plasztidok autotrófokban	Nem	Van
az étkezés módja	adszorpció a sejtmembránon keresztül	Fagocitózis és pinocitózis
Emésztőrendszeri vakuolák	Nem	Van
Flagella	Van	Van

A gombák birodalmának képviselőinek sejtjeiben a sejtfal általában kitinből áll - abból az anyagból, amelyből az ízeltlábúak és állatok külső csontváza épül fel. Van egy központi vakuólum, nincsenek plasztidok. Csak néhány gombánál van centriólum a sejtközpontban. A gombasejtek raktározó szénhidrátja az glikogén.

Az állati sejtekben nincs sűrű sejtfal, nincsenek plasztidok. Az állati sejtben nincs központi vakuólum. A centriol az állati sejtek sejtközpontjára jellemző. A glikogén tartalék szénhidrát is az állati sejtekben.

prokarióták

Ezek mind baktériumok, cianobaktériumok vagy kékeszöld, valamint archaebaktériumok. A prokarióták sejtmagjának analógja egy DNS-ből álló szerkezet, amely gyűrű alakú és a citoplazmába merül. A DNS nem kapcsolódik hisztonokhoz, így a prokarióták kromoszómáit alkotó gének mindegyike működik, vagyis folyamatosan beolvassák belőlük az információkat. A prokarióta sejtet membrán veszi körül, amely elválasztja a citoplazmát a sejtfaltól (baktériumokban cianid). A prokarióták sejtfalának sajátos szerkezete van, amely különbözik az eukariótákétól. Sok prokarióta sejtfalában glikopeptid és murein található. A citoplazmában kevés membrán található; a külső citoplazma membrán invaginációját jelentik. Nincsenek organellumok: mitokondriumok, kloroplasztiszok, centriolák, Golgi-készülék. A fehérjeszintézist az eukariótákénál kisebb riboszómák végzik. A létfontosságú folyamatokat biztosító összes enzim diffúzan eloszlik a citoplazmában, vagy a citoplazma membránjának belső felületéhez kötődik.

Nukleoid(lat. nucleus - mag és görög eidos - nézet) - prokarióta sejt DNS-tartalmú zónája. Néha a nukleoidot bakteriális kromoszómának nevezik.

2. Citoplazma- a sejt belső környezetét, amely a sejt teljes tartalmát alkotja. A citoplazma folyékony fázisa - citoszol vízben oldott szerves és szervetlen vegyületek komplexe. A citoszol lehet folyékony vagy gélszerű (kocsonyás). A citoszolba minden sejtszervecs vagy organellum belemerül - állandó sejtszerkezetek, valamint nem állandó sejtképződmények - zárványok: tartalék tápanyagok és kiválasztandó termékek. A citoplazmában filamentumok (filamentumok) rendszere található, amely összeköti az egyes sejtszerkezeteket egymással és a plazmamembránnal. A három fajta filamentum (miozin filamentumok, mikrofilamentumok, mikrotubulusok) közül az utolsó kettő alkot egy komplexet, ami egy sejtváz - citoszkeleton. Formát ad a sejtnek, és az organellumok kapcsolódási helyeként szolgál, ugyanakkor mozgékony, változó szerkezet.

A citoplazma funkciói: az összes sejtszerkezet egyesítése egyetlen kölcsönható komplexummá; a tartalék anyagok lerakódásának helye; az adott sejtre jellemző különféle biokémiai folyamatok lefolyásának környezete.

Az organellumok a citoplazmában helyezkednek el, amelyek membránra és nem membránra oszthatók.

biológiai membránok. A sejt szerkezeti szerveződésének alapja a membrán szerkezeti elv. A membránok számos organellum struktúrát alkotnak, amelyek a citoplazmában találhatók. Minden biológiai membrán hasonló szerkezetű: két sor foszfolipidek, amelyekben különböző fehérjék molekulái vannak elmerülve különböző mélységben, a fehérjék egy része áthatol a membránon. A biológiai membrán vastagsága 7,5-8 nm. Az elmerült fehérjék többsége enzim, ezek határozzák meg a biokémiai reakciók természetét. A citoplazma különböző organellumait alkotó membránok fehérjekomponensei nem azonosak. Tehát a mitokondriumokat alkotó membránok magukban foglalják az ATP szintézisében részt vevő enzimeket stb.

citoplazma vagy plazmamembrán plasmalemma- a sejt legfontosabb organellumja, elválasztja a sejt citoplazmáját a külső környezettől vagy membrántól (növényi sejtekben). A sejt felszínét képezi, szerkezete megegyezik az összes biológiai membránéval. A számos kinövésnek köszönhetően a membrán jelentősen megnöveli a sejtet körülvevő környezettel való érintkezési területet.

A citoplazma membrán 3 funkciója:

- védő - elhatárolja a sejt belső tartalmát a külső környezettől;

- Biztonság a sejtek összekapcsolása az intercelluláris kontaktusok kialakulása miatt;

- szabályozó - szelektív permeabilitáson alapuló cserét végez a sejt és a környezet között az anyagok sejtbe való aktív vagy passzív bejutása miatt;

- receptor - a citoplazma membrán speciális struktúráinak lokalizációjával kapcsolatos - receptorkészletek (a glikoproteinek ilyen receptorokként működhetnek);

- energia átalakító - az elektromos energia kémiai energiává alakításából áll;

- szállítás - a membrán a perifériás és integrált fehérjék kölcsönhatásának eredményeként az anyagok sejtbe juttatását végzi. A membránon pórusok vannak, amelyeken keresztül a víz és néhány ion passzívan belép a sejtbe. Az anyagok aktív átvitele a sejtbe - endocitózis - speciális molekulák segítségével történik, amelyek a citoplazmatikus membránt alkotják. Endocitózis fagocitózis és pinocitózis formájában fordul elő.

3 A sejttáplálkozás típusai.

Fagocitózis(görögül phagos - felfalni és cytos - sejt) - szilárd részecskék befogása a citoplazma membrán által és invaginációja, behúzása a sejtbe. Az invagináció szélei összezáródnak, a szilárd anyag részecskéit vagy molekuláit tartalmazó vakuólum a citoplazmába merül, és lefűződik.

pinocytosis(görögül pino - ital és cytos - sejt) - mechanizmusa hasonló a fagocitózishoz, a különféle folyadékok membrán általi megfogásához.

A fagocitózis és a pinocitózis hasonló módon történik, és csak a sejtfelszínen felszívódó anyagok mennyiségében különböznek. Ezek a folyamatok az energiafogyasztáshoz kapcsolódnak. Ha az ATP szintézis zavart okoz a sejtben, akkor a fagocitózis és a pinocitózis gátolt.

Exocitózis- hormonok, poliszacharidok, fehérjék, zsírcseppek stb. eltávolítása a sejtből a citoplazmában membrán hólyagok képződésével és ezen anyagoknak a sejtet körülvevő környezetbe való kibocsátásával.

1. Nem membrán organellumok: riboszómák és sejtközpont.

Általában, sejtközpontállati sejtekben található, és a sejtmag közelében található. Kialakul centriolák- két kis hengeres test, amelyek derékszögben helyezkednek el. A centriolok önreplikálódó sejtszervecskék. A sejtközpont fontos szerepet játszik a sejtosztódásban.

Riboszómák- 15,0-35,0 nm átmérőjű gömb alakú részecskék, amelyek két egyenlőtlen részből állnak - alegységek. A sejtmagban szintetizálódnak, majd elhagyják, átjutnak a citoplazmába, ahol az endoplazmatikus retikulum membránjainak külső felületéhez kapcsolódnak, vagy szabadon helyezkednek el. A szintetizálandó fehérje típusától függően a riboszómák önállóan működhetnek, vagy komplexekké – poliriboszómákká – egyesülhetnek.

A sejt membránszervecskéi (organellumok). különálló vagy egymással összefüggő szerkezetek, amelyek tartalmát membrán vagy membránok választják el a sejt folyékony tartalmától (citoszol).

A növények és állatok szöveteit alkotó sejtek alakja, mérete és belső szerkezete jelentősen eltér egymástól. Mindazonáltal mindegyik hasonlóságot mutat a létfontosságú tevékenység, az anyagcsere folyamatainak főbb jellemzőiben, az ingerlékenységben, a növekedésben, a fejlődésben és a változási képességben.

A sejtben végbemenő biológiai átalakulások elválaszthatatlanul kapcsolódnak az élő sejt azon struktúráihoz, amelyek egyetlen vagy más funkció ellátásáért felelősek. Az ilyen struktúrákat organelláknak nevezzük.

Minden típusú sejt három fő, elválaszthatatlanul összefüggő komponenst tartalmaz:

1. a felületét alkotó struktúrák: a sejt külső membránja, vagy a sejtmembrán, vagy a citoplazmatikus membrán;
2. citoplazma speciális struktúrák egész komplexével - organellumokkal (endoplazmatikus retikulum, riboszómák, mitokondriumok és plasztidok, Golgi-komplexum és lizoszómák, sejtközpont), amelyek folyamatosan jelen vannak a sejtben, és ideiglenes képződmények, amelyeket zárványoknak neveznek;
3. sejtmag - porózus membrán választja el a citoplazmától, és maglevet, kromatint és nukleolust tartalmaz.

Sejtszerkezet

A növények és állatok sejtjének felszíni apparátusa (citoplazma membrán) rendelkezik néhány jellemzővel.

Az egysejtű szervezetekben és a leukocitákban a külső membrán biztosítja az ionok, a víz és más anyagok kis molekuláinak bejutását a sejtbe. A szilárd részecskék sejtbe jutásának folyamatát fagocitózisnak, a folyékony anyagok cseppjeinek bejutását pinocitózisnak nevezik.

A külső plazmamembrán szabályozza az anyagcserét a sejt és a külső környezet között.

Az eukarióta sejtekben kettős membránnal borított organellumok vannak - mitokondriumok és plasztidok. Saját DNS- és fehérjeszintetizáló apparátust tartalmaznak, osztódással szaporodnak, vagyis bizonyos autonómiával rendelkeznek a sejtben. Az ATP mellett kis mennyiségű fehérje is szintetizálódik a mitokondriumokban. A plasztidák a növényi sejtekre jellemzőek, és osztódással szaporodnak.

A sejtfal szerkezete

Sejttípusok	A sejthártya külső és belső rétegének felépítése, funkciói
	külső réteg (kémiai összetétel, funkciók)	belső réteg - plazmamembrán
		kémiai összetétel	funkciókat
növényi sejtek	Rostból áll. Ez a réteg a sejt kereteként szolgál, és védő funkciót lát el.	Két fehérjeréteg, köztük egy lipidréteg	Korlátozza a sejt belső környezetét a külsőtől, és fenntartja ezeket a különbségeket
állati sejtek	A külső réteg (glikokalix) nagyon vékony és rugalmas. Poliszacharidokból és fehérjékből áll. Védő funkciót lát el.	Is	A plazmamembrán speciális enzimei szabályozzák számos ion és molekula bejutását a sejtbe, és azok kibocsátását a külső környezetbe.

Az egymembrán organellumok közé tartozik az endoplazmatikus retikulum, a Golgi-komplexum, a lizoszómák és a vakuolák különféle típusai.

A modern kutatási eszközök lehetővé tették a biológusok számára annak megállapítását, hogy a sejt szerkezete szerint minden élőlényt „nem nukleáris” – prokarióta és „nukleáris” – eukarióta szervezetre kell osztani.

A prokarióta baktériumoknak és a kék-zöld algáknak, valamint a vírusoknak csak egy kromoszómája van, amelyet egy DNS-molekula (ritkábban RNS) képvisel, közvetlenül a sejt citoplazmájában.

A sejt citoplazmájának organellumainak felépítése és funkcióik

Főbb organoidok	Szerkezet	Funkciók
Citoplazma	Finomszemcsés szerkezetű belső félfolyékony közeg. Magot és organellumokat tartalmaz	Kölcsönhatást biztosít a sejtmag és az organellumok között Szabályozza a biokémiai folyamatok sebességét Szállítási funkciót lát el
EPS - endoplazmatikus retikulum	A citoplazmában lévő membránrendszer "csatornákat és nagyobb üregeket képez, az ER kétféle: szemcsés (durva), amelyen sok riboszóma található, és sima	A fehérjék, szénhidrátok, zsírok szintézisével kapcsolatos reakciókat hajt végre Elősegíti a tápanyagok szállítását és keringését a sejtben A fehérjét a szemcsés ER-en, a szénhidrátokat és a zsírokat a sima ER-en szintetizálják
Riboszómák	15-20 mm átmérőjű kis testek	Végezze el a fehérjemolekulák szintézisét, aminosavakból való összeállítását
Mitokondriumok	Gömb, filiform, ovális és egyéb formájúak. A mitokondriumok belsejében redők vannak (hosszuk 0,2-0,7 mikron). A mitokondriumok külső borítása 2 membránból áll: a külső sima, a belső pedig kinövéseket-kereszteket képez, amelyeken a légző enzimek találhatók.	Energiát biztosít a sejtnek. Energia szabadul fel az adenozin-trifoszfát (ATP) lebontásából Az ATP szintézist a mitokondriális membránokon lévő enzimek végzik
A plasztidok - csak a növényi sejtekre jellemzőek, három típusuk van:	kettős membrán sejtszervecskék
kloroplasztiszok	Zöldek, ovális alakúak, a citoplazmától két háromrétegű membrán korlátozza őket. A kloroplaszton belül vannak az arcok, ahol az összes klorofill koncentrálódik	Használja a nap fényenergiáját, és hozzon létre szerves anyagokat szervetlen anyagokból
kromoplasztok	Sárga, narancssárga, piros vagy barna, a karotin felhalmozódása következtében keletkezik	Adjon vörös és sárga színt a növény különböző részeinek
leukoplasztok	Színtelen plasztidok (gyökerekben, gumókban, hagymákban találhatók)	Tartalék tápanyagokat tárolnak.
Golgi komplexus	Különböző alakú lehet, és üregekből áll, amelyeket membránok és az azokból kinyúló tubulusok határolnak, a végén buborékokkal	Felhalmozódik és eltávolítja az endoplazmatikus retikulumban szintetizált szerves anyagokat Lizoszómákat képez
Lizoszómák	Körülbelül 1 µm átmérőjű kerek testek. Felületükön van egy membrán (bőr), amelynek belsejében enzimkomplex található	Végezzen emésztési funkciót - emésztse meg az élelmiszer-részecskéket és távolítsa el az elhalt organellumokat
A sejtmozgás szervei	Flagella és csillók, amelyek sejtkinövések, és azonos szerkezetűek az állatokban és a növényekben Myofibrillumok - vékony, több mint 1 cm hosszú, 1 mikron átmérőjű szálak, kötegekbe rendezve az izomrost mentén Pseudopodia	Végezze el a mozgás funkcióját Izomösszehúzódást okoznak Mozgás egy specifikus kontraktilis fehérje összehúzódásával
Sejtzárványok	Ezek a sejt nem állandó összetevői - szénhidrátok, zsírok és fehérjék.	A sejt életében felhasznált tartalék tápanyagok
Cell Center	Két kis testből áll - centriolokból és centroszférából - a citoplazma tömörített területéről	Fontos szerepet játszik a sejtosztódásban

Az eukarióták nagy gazdag organellumokkal rendelkeznek, kromoszómákat tartalmazó magjuk nukleoproteinek (DNS-komplex egy hisztonfehérjével) formájában. Az eukarióták közé tartozik a legtöbb modern növény és állat, egysejtűek és többsejtűek egyaránt.

A sejtszerveződésnek két szintje van:

• prokarióta - szervezeteik nagyon egyszerűen vannak elrendezve - egysejtűek vagy gyarmati formák, amelyek a sörétes puskák, kék-zöld algák és vírusok birodalmát alkotják
• eukarióta - egysejtű gyarmati és többsejtű formák, a protozoáktól - rizómák, flagellák, csillósok - a magasabb rendű növényekig és állatokig, amelyek a növények birodalmát alkotják, a gombák birodalmát, az állatok birodalmát

A sejtmag felépítése és funkciói

Főbb organellumok	Szerkezet	Funkciók
Növényi és állati sejtek magja	Kerek vagy ovális forma
	A magburok 2 pórusos membránból áll	Elválasztja a sejtmagot a citoplazmától csere a sejtmag és a citoplazma között
	Nukleáris lé (karioplazma) - félig folyékony anyag	A környezet, amelyben a nukleolusok és a kromoszómák találhatók
	A magvak gömb alakúak vagy szabálytalanok	RNS-t szintetizálnak, amely a riboszóma része
	A kromoszómák sűrű, megnyúlt vagy fonalas képződmények, amelyek csak a sejtosztódás során láthatók.	Tartalmaznak DNS-t, amely örökletes információkat tartalmaz, amelyeket nemzedékről nemzedékre továbbadnak

A sejt összes organellumja szerkezetének és funkcióinak sajátosságai ellenére összekapcsolódik, és egyetlen rendszerként "dolgozik" a sejt számára, amelyben a citoplazma a kapcsolat.

Az élő és élettelen természet között köztes helyet foglaló speciális biológiai objektumok D. I. Ivanovsky által 1892-ben felfedezett vírusok, amelyek jelenleg egy speciális tudomány - a virológia - tárgyát képezik.

A vírusok csak a növények, állatok és emberek sejtjeiben szaporodnak, különféle betegségeket okozva. A vírusok nagyon egyszerű szerkezetűek, és egy nukleinsavból (DNS vagy RNS) és egy fehérjeburkolatból állnak. A gazdasejteken kívül a vírusrészecske nem mutat életfunkciókat: nem táplálkozik, nem lélegzik, nem növekszik, nem szaporodik.

Citoplazma - a sejt kötelező része, amely a plazmamembrán és a sejtmag közé záródik és képviseli hialoplazma - a citoplazma alapanyaga sejtszervecskék- a citoplazma állandó komponensei és befogadás- a citoplazma átmeneti komponensei. A citoplazma kémiai összetétele változatos. Alapja víz (a citoplazma teljes tömegének 60-90%-a). A citoplazma fehérjében gazdag, tartalmazhat zsírokat és zsírszerű anyagokat, különféle szerves és szervetlen vegyületeket. A citoplazma lúgos. A citoplazma egyik jellemző sajátossága az állandó mozgás (ciklózis). Elsősorban sejtszervecskék, például kloroplasztiszok mozgása révén észlelhető. Ha a citoplazma mozgása leáll, a sejt elpusztul, hiszen csak állandó mozgásban tudja ellátni funkcióit.

A citoplazma fő anyaga az hialoplazma (citoszol)- színtelen, nyálkás, sűrű és átlátszó kolloid oldat. Ebben zajlik le minden anyagcsere-folyamat, ez biztosítja a mag és az összes organellum összekapcsolódását. A folyékony rész vagy a nagy molekulák túlsúlyától függően a hialoplazmában a hialoplazma két formáját különböztetjük meg: sol - folyékonyabb hyaloplasma és gél- sűrűbb hialoplazma. Kölcsönös átmenet lehetséges köztük: a gél könnyen szollá alakul és fordítva.

Sejtfalak az eukarióta szervezetek más szerkezetűek, de a plazmamembrán mindig a citoplazmához csatlakozik, felületén külső réteg képződik. Az állatoknál úgy hívják glikokalix(glikoproteinek, glikolipidek, lipoproteinek alkotják), növényekben - sejtfal egy erőteljes rostrétegből.

A membránok szerkezete. Minden biológiai membránnak közös szerkezeti jellemzői és tulajdonságai vannak. Jelenleg általánosan elfogadott folyékony mozaik modell membrán szerkezet (szendvics modell). A membrán alapja egy lipid kettős réteg, amely főleg képződik foszfolipidek. A kettős rétegben a membránban lévő molekulák farka egymással szemben, a poláris fejek pedig kifelé, a víz felé néznek. A membrán a lipideken kívül fehérjéket is tartalmaz (átlagosan 60%). Ezek határozzák meg a membrán legtöbb specifikus funkcióját. A fehérjemolekulák nem alkotnak folyamatos réteget, megkülönböztetnek perifériás fehérjék- a lipid kettősréteg külső vagy belső felületén található fehérjék, félig integrált fehérjék- a lipid kettős rétegben különböző mélységben elmerülő fehérjék, integrál, vagy transzmembrán fehérjék- a membránon keresztül behatoló fehérjék, miközben érintkeznek a sejt külső és belső környezetével.

A membránfehérjék többféle funkciót is elláthatnak: bizonyos molekulák szállítását, a membránokon végbemenő reakciók katalizálását, a membránszerkezet fenntartását, valamint a környezetből érkező jelek fogadását és átalakítását.

A membrán 2-10% szénhidrátot tartalmazhat. A membránok szénhidrát komponensét általában fehérjemolekulákhoz (glikoproteinekhez) vagy lipidekhez (glikolipidekhez) kapcsolódó oligoszacharid vagy poliszacharid láncok képviselik. Alapvetően a szénhidrátok a membrán külső felületén helyezkednek el. A szénhidrátok biztosítják a membrán receptor funkcióit. Az állati sejtekben a glikoproteinek epimembrán komplexet alkotnak - glikokalix, vastagsága több tíz nanométer. Extracelluláris emésztés történik benne, sok sejtreceptor található, és segítségével láthatóan sejtadhézió következik be.

A fehérjék és lipidek molekulái mozgékonyak, elsősorban a membrán síkjában képesek mozogni. A plazmamembrán vastagsága átlagosan 7,5 nm.

Membrán funkciók.

1. Elválasztják a sejttartalmat a külső környezettől.

2. Szabályozza az anyagcserét a sejt és a környezet között.

3. A sejteket kompartmentekre osztják, amelyeket különféle reakciók lebonyolítására terveztek.

4. Számos kémiai reakció megy végbe magán a membránokon elhelyezkedő enzimszállítószalagokon.

5. Biztosítson kommunikációt a sejtek között a többsejtű élőlények szöveteiben.

6. A membránokon receptorhelyek találhatók a külső ingerek felismerésére.

A membrán egyik fő funkciója a szállítás, amely biztosítja az anyagcserét a sejt és a külső környezet között. A membránoknak megvan a tulajdonságuk szelektív permeabilitás, azaz egyes anyagok vagy molekulák számára jól áteresztők, mások számára pedig rosszul (vagy teljesen át nem eresztők). Különféle mechanizmusok léteznek az anyagoknak a membránon keresztül történő szállítására. Az anyagok szállításához szükséges energiafelhasználástól függően vannak : passzív szállítás- anyagok szállítása energiafogyasztás nélkül; aktiv szállitás - energiát használó közlekedés.

A passzív transzport a koncentrációk és a töltések különbségén alapul. A passzív szállítás során az anyagok mindig a magasabb koncentrációjú területről egy alacsonyabb koncentrációjú területre, azaz koncentrációgradiens mentén mozognak.

Megkülönböztetni három fő passzív szállítási mechanizmus:egyszerű diffúzió- anyagok szállítása közvetlenül a lipid kettősrétegen keresztül. Gázok, nem poláris vagy kis töltés nélküli poláris molekulák könnyen átjutnak rajta. Minél kisebb a molekula és minél jobban oldódik zsírban, annál gyorsabban jut át ​​a membránon. Érdekes módon a poláris vízmolekulák nagyon gyorsan behatolnak a lipid kettős rétegbe. Ennek az az oka, hogy molekulái kicsiek és elektromosan semlegesek. A víz membránokon keresztül történő diffúzióját nevezzük ozmózis.

Diffúzió membráncsatornákon keresztül. A töltött molekulák és ionok (Na +, K +, Ca 2+, C1~) egyszerű diffúzióval nem tudnak átjutni a lipid kettősrétegen, azonban áthatolnak a membránon a benne található speciális csatornaképző fehérjék miatt, amelyek pórusokat képeznek. A víz nagy része az akvaporinok által alkotott csatornákon keresztül halad át a membránon.

Könnyített diffúzió- anyagok szállítása speciális transzportfehérjék segítségével, amelyek mindegyike felelős bizonyos molekulák vagy rokon molekulacsoportok szállításáért. Kölcsönhatásba lépnek az átvitt anyag molekulájával, és valamilyen módon átmozgatják a membránon. Így kerül a sejtbe a cukrok, aminosavak, nukleotidok és sok más poláris molekula.

Szükség aktiv szállitás akkor fordul elő, amikor biztosítani kell a molekulák membránon keresztüli átvitelét az elektrokémiai gradiens ellen. Ezt a transzportot a hordozófehérjék végzik, amelyek aktivitása energiafelhasználást igényel. Az energiaforrás az ATP molekulák. Az egyik legtöbbet tanulmányozott aktív transzportrendszer a nátrium-kálium pumpa. A K + koncentrációja a sejten belül sokkal magasabb, mint azon kívül, és a Na + - fordítva. Ezért a K + a membrán vízpórusain keresztül passzívan kidiffundál a sejtből, a Na + - pedig a sejtbe. Ugyanakkor a sejt normális működéséhez fontos a K + és Na + ionok bizonyos arányának fenntartása a citoplazmában és a külső környezetben. Ez azért lehetséges, mert a membrán a nátrium-kálium pumpa jelenléte miatt aktívan pumpálja a Na +-t a sejtből, és a K +-t a sejtbe. A nátrium-kálium pumpa a sejt életéhez szükséges energia közel egyharmadát fogyasztja el. Egy működési ciklus alatt a szivattyú 3 Na + iont pumpál ki a cellából és 2 K + iont pumpál. A K + gyorsabban diffundál ki a sejtből, mint a Na + a sejtbe.

A sejt olyan mechanizmusokkal rendelkezik, amelyek révén nagy részecskéket és makromolekulákat tud szállítani a membránon keresztül. A makromolekulák sejt általi felszívódásának folyamatát ún endocitózis. Az endocitózis során a plazmamembrán invaginációt képez, szélei összeolvadnak, és a citoplazmából egyetlen membrán határol el struktúrákat, amelyek a külső citoplazmatikus membrán részét képezik. Az endocitózisnak két típusa van: fagocitózis- nagy részecskék befogása és abszorpciója (például limfociták, protozoák fagocitózisa stb.) és pinocitózis - folyadékcseppek felfogásának és felszívásának folyamata a benne oldott anyagokkal.

Exocitózis- a különböző anyagok sejtből történő eltávolításának folyamata. Az exocitózis során a hólyagmembrán összeolvad a külső citoplazmatikus membránnal, a vezikula tartalma a sejten kívülre kerül, membránja pedig a külső citoplazmatikus membránba kerül.

sejtszervecskék

Organellumok (organellumok)- állandó sejtstruktúrák, amelyek biztosítják a sejt meghatározott funkcióinak ellátását. Minden organellumnak sajátos szerkezete van, és meghatározott funkciókat lát el.

Vannak: membránszervecskék - membránszerkezettel rendelkeznek, és lehetnek egymembránosak (endoplazmatikus retikulum, Golgi-készülék, lizoszómák, növényi sejtek vakuólumai) és kétmembránosak (mitokondriumok, plasztidok, mag).

A membránszervecskék mellett lehetnek nem membránszervek is - nem rendelkeznek membránszerkezettel (kromoszómák, riboszómák, sejtközpont és centriolák, csillók és flagellák alaptesttel, mikrotubulusok, mikrofilamentumok).

Egymembrán organellumok:

1. Endoplazmatikus retikulum (ER). Ez egy olyan membránrendszer, amely tartályokat és csatornákat képez, amelyek egymással összekapcsolódnak és egyetlen belső teret korlátoznak - EPR üreg. A membránok egyrészt a külső citoplazmatikus membránhoz, másrészt a nukleáris membrán külső héjához kapcsolódnak. Kétféle EPR létezik: durva (szemcsés), felületén riboszómákat tartalmaz, és lapított zsákok halmazát képviseli, és sima (agranuláris), amelyek membránjai nem hordoznak riboszómákat.

Funkciói: a sejt citoplazmáját izolált kompartmentekre osztja, ezáltal térbeli elhatárolást biztosít egymástól számos, párhuzamosan lezajló reakciónak, Elvégzi a szénhidrátok és lipidek szintézisét és lebontását (sima EPR) és biztosítja a fehérjeszintézist (durva EPR) , felhalmozódik a csatornákban, üregekben, majd a bioszintézis termékeit a sejtszervecskékbe szállítja.

2. Golgi-készülék.Általában a sejtmag közelében található organoid (állati sejtekben gyakran a sejtközpont közelében). Kiterjedt élű, lapított ciszternák halmaza, melyhez kis egymembrános vezikulák (Golgi-vezikulák) rendszere kapcsolódik. Minden köteg általában 4-6 tartályból áll. A Golgi-veremek száma egy cellában egytől több százig terjed.

A Golgi komplexum legfontosabb funkciója a különféle titkok (enzimek, hormonok) eltávolítása a sejtből, ezért jól fejlett a kiválasztó sejtekben. Itt az összetett szénhidrátok szintézise egyszerű cukrokból, a fehérjék érlelése, a lizoszómák kialakulása.

3. Lizoszómák. A legkisebb egymembrán sejtszervecskék, amelyek 0,2-0,8 mikron átmérőjű vezikulák, amelyek legfeljebb 60 hidrolitikus enzimet tartalmaznak, amelyek enyhén savas környezetben aktívak.

A lizoszómák képződése a Golgi apparátusban történik, ahol a benne szintetizált enzimek az EPR-ből származnak. Az anyagok enzimek segítségével történő lebontását lízisnek nevezik, innen ered az organoid elnevezés.

Vannak: primer lizoszómák - a Golgi-készülékről levált és inaktív formában lévő enzimeket tartalmazó lizoszómák, valamint a másodlagos lizoszómák - a primer lizoszómák pinocita vagy fagocita vakuólumokkal való fúziója eredményeként képződő lizoszómák; a sejtbe jutó anyagok emésztése és lízise megy végbe bennük (ezért szokták emésztési vakuólumoknak nevezni).

Az emésztési termékeket a sejt citoplazmája szívja fel, de az anyag egy része emésztetlenül marad. Az ezt az emésztetlen anyagot tartalmazó másodlagos lizoszómát maradéktestnek nevezzük. Exocitózissal az emésztetlen részecskéket eltávolítják a sejtből.

Néha a lizoszómák részvételével a sejt önpusztulása következik be. Ezt a folyamatot autolízisnek nevezik. Ez általában bizonyos differenciálódási folyamatok során fordul elő (például a porcok csontszövettel való helyettesítése, a farok eltűnése a békaebihalnál).

4. Cilia és flagella. Kilenc kettős mikrotubulus alkotja, amelyek egy membránnal borított henger falát alkotják; közepén két egyetlen mikrotubulus található. Ez a 9+2 típusú szerkezet szinte minden eukarióta szervezet csillójára és flagellájára jellemző, a protozoáktól az emberekig.

A csillókat és a flagellákat a citoplazmában erősítik meg a bazális testek, amelyek ezen organellumok tövében helyezkednek el. Mindegyik alaptest kilenc mikrotubulus hármasból áll, a közepén nincsenek mikrotubulusok.

5. Az egymembrán organellumok közé tartoznak még vakuolák, membrán veszi körül - tonoplaszt. A növényi sejtekben a sejttérfogat 90%-át is elfoglalhatják, és a magas ozmotikus potenciál és turgor (intracelluláris nyomás) miatt biztosítják a víz bejutását a sejtbe. Az állati sejtekben a vakuolák kicsik, endocitózissal (fagocitózis és pinocitózis) képződnek, az elsődleges lizoszómákkal való egyesülés után emésztési vakuólumoknak nevezik őket.

Kettős membrán organellumok:

1. Mitokondriumok. Egy eukarióta sejt két membránból álló organellumjai, amelyek energiával látják el a szervezetet. A sejtben található mitokondriumok száma tág határok között változik, 1-100 ezer között, és az anyagcsere aktivitásától függ. A mitokondriumok száma osztódással növekedhet, mivel ezeknek az organellumoknak saját DNS-ük van.

A mitokondriumok külső membránja sima, a belső membrán számos invaginációt vagy tubuláris kinövést képez - cristae. A cristae száma a sejt funkcióitól függően több tíztől több százig, sőt ezerig is változhat. Megnövelik a belső membrán felületét, amelyen az ATP molekulák szintézisében részt vevő enzimrendszerek helyezkednek el.

A mitokondriumok belső tere megtelt mátrix. A mátrix egy körkörös mitokondriális DNS-molekulát, specifikus mRNS-t, tRNS-t és riboszómákat (prokarióta típus) tartalmaz, amelyek a belső membránt alkotó fehérjék egy részének autonóm bioszintézisét végzik. Ezek a tények a mitokondriumok oxidáló baktériumokból való eredete mellett tanúskodnak (a szimbiogenezis hipotézis szerint). De a legtöbb mitokondriális gén beköltözött a sejtmagba, és számos mitokondriális fehérje szintézise a citoplazmában megy végbe. Ezenkívül vannak olyan enzimek, amelyek ATP-molekulákat képeznek. A mitokondriumok hasadással képesek szaporodni.

A mitokondriumok funkciói a szénhidrátok, aminosavak, glicerin és zsírsavak oxigénbontása ATP képződésével, a mitokondriális fehérjék szintézise.

2. Plasztidok. A plasztidoknak három fő típusa van: leukoplasztok- színtelen plasztidok a festetlen növényrészek sejtjeiben, kromoplasztok- színes plasztidok, általában sárga, piros és narancssárga, kloroplasztiszok- zöld plasztiszok. A plasztidok proplasztidokból - legfeljebb 1 mikron méretű kétmembrános vezikulákból - keletkeznek.

Mivel a plasztidok közös eredetûek, lehetségesek közöttük az interkonverziók. Leggyakrabban a leukoplasztok kloroplasztokká alakulnak (a burgonyagumók zöldítése fényben), a fordított folyamat sötétben. Amikor a levelek sárgulnak, a termések pedig pirosra fordulnak, a kloroplasztok kromoplasztokká alakulnak. Csak a kromoplasztok leukoplasztokká vagy kloroplasztokká történő átalakulását tartják lehetetlennek.

Kloroplasztok. A fő funkció a fotoszintézis, azaz. a kloroplasztiszokban a fényben a napenergiát ATP-molekulák energiájává alakítva szerves anyagok szintetizálódnak a szervetlenekből. A magasabb rendű növények kloroplasztiszai bikonvex lencse alakúak. A külső membrán sima, míg a belső membrán hajtogatott szerkezetű. A belső membrán kiemelkedéseinek kialakulása következtében lamellák és tilakoidok rendszere keletkezik. A kloroplasztiszok belső környezete stroma körkörös DNS-t és prokarióta típusú riboszómákat tartalmaz. A plasztidok képesek autonóm osztódásra, akárcsak a mitokondriumok. A tények a szimbiogenezis hipotézise szerint szintén a plasztidok cianobaktériumokból való eredete mellett tanúskodnak.

Rizs. A növényi sejtszerkezet modern (általánosított) sémája, különböző növényi sejtek elektronmikroszkópos vizsgálatának adatai alapján összeállított: 1 - Golgi készülék; 2 - szabadon elhelyezkedő riboszómák; 3 - kloroplasztiszok; 4 - intercelluláris terek; 5 - poliriboszómák (több egymáshoz kapcsolódó riboszóma); 6 - mitokondriumok; 7 - lizoszómák; 8 - szemcsés endoplazmatikus retikulum; 9 - sima endoplazmatikus retikulum; 10 - mikrotubulusok; 11 - plasztiszok; 12 - a héjon áthaladó plazmodezma; 13 - sejtfal; 14 - nucleolus; 15, 18 - nukleáris burok; 16 - pórusok a nukleáris burokban; 17 - plazmalemma; 19 - hialoplazma; 20 - tonoplaszt; 21 - vakuolák; 22 - mag.

Rizs. Membrán szerkezet

Rizs. A mitokondriumok szerkezete. Felül és középen - a hosszmetszet nézete a mitokondriumokon keresztül (fent - mitokondriumok a gyökércsúcs embrionális sejtjéből; középen - az elodea felnőtt levelének sejtjéből). Az alábbiakban egy háromdimenziós diagram látható, amelyen a mitokondriumok egy része le van vágva, ami lehetővé teszi a belső szerkezetének megtekintését. 1 - külső membrán; 2 - belső membrán; 3 - cristae; 4 - mátrix.

Rizs. A kloroplaszt szerkezete. Bal - hosszmetszet a kloroplaszton keresztül: 1 - egymásra rakott lamellák alkotta grana; 2 - héj; 3 - stroma (mátrix); 4 - lamellák; 5 - csepp zsír képződik a kloroplasztiszban. A jobb oldalon - a lamellák és a gránák elhelyezkedésének és kapcsolatának háromdimenziós diagramja a kloroplaszton belül: 1 - grana; 2 - lamellák.

A citoplazma fogalmát már 1882-ben vezették be. Ismeretes, hogy a citoplazma a sejt belső környezete. Ebben a cikkben megvizsgáljuk, mi a citoplazma, mi szerepel a szerkezetében és mi a tartalma.

Megválaszoljuk azt a kérdést is, hogy milyen funkciókat lát el a citoplazma.

A citoplazma fogalma

A citoplazmát általában egy élő vagy elhalt sejt belső környezeteként értelmezik. A citoplazma nem tartalmazza a sejtmagot és a vakuolákat. A citoplazma magában foglalja a hialoplazmát, amely átlátszó anyag és organellumok, ide tartoznak az úgynevezett zárványok is. A zárványt különféle nem-permanens struktúráknak nevezik, például tartalmazzák a sejt salakanyagait, különféle titkokat, pigmenteket.

A citoplazma összetétele

A citoplazma szerkezete szerves és szervetlen anyagok kombinációja. A citoplazma fő anyaga a víz. A citoplazma valódi és kolloid oldatokat is tartalmaz. Az igazi megoldást ásványi sók, glükóz és aminosavak képezik. A kolloid oldat fehérjéket tartalmaz. A citoplazma szerkezetében is megtalálhatók oldhatatlan salakanyagok és tápanyagtartalékok.

A citoplazma funkciói

A citoplazma legfontosabb funkciói a sejtszerkezetek egyesítése, valamint kölcsönhatásuk biztosítása. Ezenkívül a citoplazma a sejten belüli állandó mozgás és áramlás miatt biztosítja a különféle anyagok mozgását, ami hozzájárul az összes organellum és organellum táplálkozásához. Ezenkívül biztosítja a sejt turgorát (stressz állapotát).

Ma megtudhatja, mi a citoplazma a biológiában. Ezen kívül számos érdekes kérdésre ajánljuk a figyelmet:

1. Sejtszervezet.
2. Hialoplazma.
3. A citoplazma tulajdonságai és funkciói.
4. organellumok és így tovább.

Kezdésként javasoljuk egy ismeretlen kifejezés definíciójának bevezetését. A citoplazma a sejt azon része, amely a sejtmagon kívül van, és amelyet a membrán korlátoz. A sejt teljes tartalma, beleértve a sejtmagot is, protoplazma.

Fontos odafigyelni arra, hogy itt zajlanak le fontos anyagcsere-folyamatok. A citoplazmában előfordul:

• ionok és más metabolitok abszorpciója;
• szállítás;
• energiatermelés;
• fehérje és nem fehérjetermékek szintézise;
• sejtes emésztés és így tovább.

A fenti folyamatok mindegyike fenntartja a sejt életképességét.

A sejt szerkezeti szerveződésének típusai

Nem titok, hogy minden szövet és szerv a legkisebb részecskékből - sejtekből - keletkezik.

A tudósok csak két típusukat tudták azonosítani:

• prokarióta;
• eukarióta.

Az élet legegyszerűbb formái egyetlen sejtet tartalmaznak, és sejtosztódással szaporodnak. E két sejtformának van némi különbsége és hasonlósága. A prokarióta sejtekben nincs sejtmag, és a kromoszóma közvetlenül a citoplazmában található (mi a citoplazma a biológiában, korábban már említettük). Ez a szerkezet a baktériumokban jelen van. Egy másik dolog az eukarióta sejt. A következő részben beszélünk róla.

Eukarióta sejt

Ennek a fajnak összetettebb a szerkezete. A DNS fehérjéhez kapcsolódik, és a kromoszómákban található, amelyek viszont a sejtmagban találhatók. Ezt az organellumát membrán választja el. A nagyszámú különbség ellenére a sejtekben van valami közös - a belső tartalom kolloid oldattal van feltöltve.

A sejt citoplazmája (vagy kolloid oldat) fontos alkotóeleme. Félig folyékony halmazállapotú. Ott találjuk még:

• tubulusok;
• mikrotubulusok;
• mikrofilamentumok;
• szálak.

A citoplazma egy kolloid oldat, amelyben a kolloid részecskék és más komponensek mozgása történik. Maga az oldat vízből és egyéb (szerves és szervetlen) vegyületekből áll. A citoplazmában találhatók az organellumok és az ideiglenes zárványok.

Különbségek a növényi és állati sejt citoplazmája között

A citoplazma definícióját már bemutattuk, most feltárjuk az állati és növényi sejtekben található kolloid oldat közötti különbségeket.

1. A növényi sejt citoplazmája. Összetételében plasztidokat találunk, amelyeknek összesen három típusa van: kloroplasztok, kromoplasztok és leukoplasztok.
2. Az állati sejt citoplazmája. Ebben az esetben a citoplazma két rétegét - ektoplazmát és endoplazmát - figyelhetjük meg. A külső réteg (ektoplazma) hatalmas mennyiségű mikrofilamentet tartalmaz, a belső réteg pedig organellumokat és szemcséket tartalmaz. Ebben az esetben az endoplazma kevésbé viszkózus.

Hialoplazma

A sejt citoplazmájának alapja a hialoplazma. Ami? A hialoplazma heterogén összetételű, nyálkás és színtelen oldat. Ebben a környezetben zajlik az anyagcsere. A "mátrix" kifejezést gyakran használják a hialoplazmával kapcsolatban.

A kompozíció a következőket tartalmazza:

• fehérjék;
• lipidek;
• poliszacharidok;
• nukleotidok;
• aminosavak;
• szervetlen vegyületek ionjai.

A hialoplazmát két forma képviseli:

• gél;
• sol.

A két fázis között kölcsönös átmenetek vannak.

A sejt kolloid oldatának anyagai

Mi a citoplazma a biológiában, már elmagyaráztuk, most azt javasoljuk, hogy folytassuk a kolloid oldat kémiai összetételének figyelembevételét. A sejtet alkotó összes anyag két nagy csoportra osztható:

• organikus;
• szervetlen.

Az első csoport a következőket tartalmazza:

• fehérjék;
• szénhidrátok (monoszacharidok, diszacharidok és poliszacharidok);
• zsírok;
• nukleinsavak.

Egy kicsit bővebben a szénhidrátokról. Monoszacharidok - fruktóz, glükóz, ribóz és mások. A nagy poliszacharidok monoszacharidokból állnak - keményítőből, glikogénből és cellulózból.

• víz (kilencven százalék);
• oxigén;
• hidrogén;
• szén;
• nitrogén;
• nátrium;
• kalcium;
• kén;
• klór és így tovább.

A citoplazma tulajdonságai

Ha arról beszélünk, hogy mi a citoplazma a biológiában, nem lehet figyelmen kívül hagyni a kolloid oldat tulajdonságainak kérdését.

Az első és nagyon fontos jellemző a ciklózis. Más szóval, ez a mozgás, amely a sejten belül történik. Ha ez a mozgás leáll, a sejt azonnal elpusztul. A ciklózis sebessége közvetlenül függ néhány tényezőtől, például:

• könnyű;
• hőmérséklet és így tovább.

A második tulajdonság a viszkozitás. Ez a mutató a szervezettől függően változik. A citoplazma viszkozitása közvetlenül függ az anyagcserétől.

A harmadik jellemző a féligáteresztő képesség. A határmembránok jelenléte a citoplazmában lehetővé teszi egyes molekulák átjutását, míg mások megmaradnak. Ez a szelektív permeabilitás fontos szerepet játszik a sejt életében.

A citoplazma szervei

A sejtet alkotó összes organellum két csoportra osztható.

1. Membrán. Ezek zárt üregek (vacuole, tasak, ciszterna). Ezt a nevet azért kapták, mert az organoid tartalmát membrán választja el a citoplazmától. Ezenkívül az összes membránorganellum két csoportra osztható: egymembránra és kettős membránra. Az elsők közé tartozik az endoplazmatikus retikulum, a Golgi-komplex, a lizoszómák, a peroxiszómák. Fontos megjegyezni, hogy az összes egymembrán organellum összekapcsolódik, és egyetlen rendszert hoz létre. A két membránból álló organellumok közé tartoznak a mitokondriumok és a plasztidok. Összetett szerkezetűek, és két membrán választja el őket a citoplazmától.
2. Nem membrán. Ide tartoznak a fibrilláris struktúrák és a riboszómák. Az előbbiek közé tartoznak a mikrofilamentumok, mikrofibrillumok és mikrotubulusok.

Az organellumok mellett a citoplazma zárványokat is tartalmaz.

A citoplazma funkciói

A citoplazma funkciói a következők:

• a sejtterület kitöltése;
• sejtösszetevők kötődése;
• a sejt összetevőinek egyetlen egésszé egyesítése;
• az organellumok helyzetének meghatározása;
• vezető kémiai és fizikai folyamatokhoz;
• a belső nyomás fenntartása a sejtben, térfogat, rugalmasság.

Mint látható, a citoplazma jelentősége nagyon nagy minden sejt számára, mind az eukarióta, mind a prokarióta sejt számára.