Struktura citoplazme. Značilnosti strukture, lastnosti in funkcij citoplazme

  1. Prokarionti in evkarionti
  2. citoplazma. biološke membrane.
  3. Vrste celične prehrane.
  4. nemembranskih organelov.

1. Evkarionti in prokarionti.

Evkariontske celice, za katere je značilna raznolikost in kompleksnost strukture, imajo skupne značilnosti. Vsaka celica je sestavljena iz dveh pomembnih, neločljivo povezanih delov - citoplazme in jedra ter membrane, ki omejuje celico.

Prokariontske celice, ki vključujejo bakterije, imajo za razliko od evkariontov razmeroma preprosto strukturo. Prokariontska celica nima organiziranega jedra, vsebuje samo en kromosom, ki ni ločen od preostale celice z membrano, ampak leži neposredno v citoplazmi. Vsebuje pa tudi vse dedne informacije bakterijske celice.

Citoplazma prokariontov je v primerjavi s citoplazmo evkariontskih celic po sestavi struktur precej revnejša. Obstaja veliko manjših ribosomov kot v evkariontskih celicah. Funkcionalno vlogo mitohondrijev in kloroplastov v prokariontskih celicah opravljajo posebne, precej preprosto organizirane membranske gube.

Prokariontske celice so tako kot evkariontske celice pokrite s plazemsko membrano, na vrhu katere je celična membrana ali sluzna kapsula. Kljub relativni preprostosti so prokarionti tipične neodvisne celice. Primerjalne značilnosti evkariontskih celic. Različne evkariontske celice so si strukturno podobne. Toda poleg podobnosti med celicami organizmov različnih kraljestev žive narave obstajajo opazne razlike. Zadevajo tako strukturne kot biokemične značilnosti.

Za rastlinsko celico je značilna prisotnost različnih plastidov, velike osrednje vakuole, ki včasih potisne jedro na obrobje, pa tudi celične stene, ki se nahaja zunaj plazemske membrane in je sestavljena iz celuloze. V celicah višjih rastlin v celičnem središču ni centriola, ki ga najdemo le v algah. Rezervni hranilni ogljikov hidrat v rastlinskih celicah je škrob.



Primerjalne značilnosti prokariontov in evkariontov

znaki prokariontov evkariontov
jedrsko ovojnico ne Tukaj je
DNK Zaprto v obroč (pogojno imenovano tank- erial kromosom) Jedrska DNK je linearna struktura in jo najdemo v kromosomih
kromosomi ne Tukaj je
Mitoza ne Tukaj je
Mejoza ne Tukaj je
Gamete ne Tukaj je
Mitohondrije ne Tukaj je
Plastidi v avtotrofih ne Tukaj je
način prehranjevanja adsorpcija skozi celično membrano Fagocitoza in pinocitoza
Prebavne vakuole ne Tukaj je
Flagella Tukaj je Tukaj je

V celicah predstavnikov kraljestva gliv je celična stena običajno sestavljena iz hitina - snovi, iz katere je zgrajen zunanji skelet členonožcev in živali. Obstaja osrednja vakuola, brez plastidov. Samo nekatere glive imajo centriol v celičnem središču. Skladiščenje ogljikovih hidratov v celicah gliv je glikogen.

V živalskih celicah ni goste celične stene, ni plastidov. V živalski celici ni centralne vakuole. Centriola je značilna za celično središče živalskih celic. Glikogen je tudi rezervni ogljikov hidrat v živalskih celicah.

prokariontov

To so vse bakterije, cianobakterije ali modrozelenke, pa tudi arhebakterije. Analog jedra pri prokariontih je struktura, sestavljena iz DNK, ki ima obliko obroča in je potopljena v citoplazmo. DNK ni povezana s histoni, zato vsi geni, ki tvorijo kromosome prokariontov, delujejo, to pomeni, da se informacije nenehno berejo iz njih. Prokariontska celica je obdana z membrano, ki ločuje citoplazmo od celične stene (pri bakterijah cianid). Celične stene prokariontov imajo posebno strukturo, ki se razlikuje od celičnih sten evkariontov. Številni prokarionti imajo v celičnih stenah glikopeptid in murein. V citoplazmi je malo membran; predstavljajo invaginacijo zunanje citoplazemske membrane. Organelov ni: mitohondriji, kloroplasti, centrioli, Golgijev aparat. Sintezo beljakovin izvajajo ribosomi, ki so manjši od ribosomov evkariontov. Vsi encimi, ki zagotavljajo vitalne procese, so difuzno razpršeni v citoplazmi ali pritrjeni na notranjo površino citoplazemske membrane.

Nukleoid(lat. nucleus - jedro in grško eidos - pogled) - cona prokariontske celice, ki vsebuje DNK. Včasih se nukleoid imenuje bakterijski kromosom.

2. Citoplazma- notranje celično okolje, ki sestavlja celotno vsebino celice. Tekoča faza citoplazme - citosol je kompleks organskih in anorganskih spojin, raztopljenih v vodi. Citosol je lahko tekoč ali gelast (želatinast). V citosol so potopljeni vsi celični organeli oz. V citoplazmi je sistem filamentov (filamentov), ​​ki povezuje posamezne celične strukture med seboj in s plazemsko membrano. Od treh vrst filamentov (miozinski filamenti, mikrofilamenti, mikrotubuli) zadnja dva tvorita kompleks, ki je celični okvir - citoskelet. Celici daje obliko in služi kot mesto za pritrditev organelov, hkrati pa je gibljiva, spreminjajoča se struktura.

Funkcije citoplazme: združitev vseh celičnih struktur v en sam medsebojno delujoč kompleks; mesto odlaganja rezervnih snovi; okolje za potek različnih biokemičnih procesov, značilnih za določeno celico.

V citoplazmi se nahajajo organele, ki jih delimo na membranske in nemembranske.

biološke membrane. Osnova strukturne organizacije celice je membranski princip zgradbe. Membrane tvorijo številne organele, ki se nahajajo v citoplazmi. Vse biološke membrane imajo podobno zgradbo: dve vrsti fosfolipidov, v katerih so na različnih globinah potopljene molekule različnih proteinov, skozi katere lahko nekateri proteini prodrejo skozi membrano. Debelina biološke membrane je 7,5-8 nm. Večina potopljenih beljakovin je encimov, ki določajo naravo biokemičnih reakcij. Beljakovinske komponente membran, ki tvorijo različne organele citoplazme, niso enake. Torej, membrane, ki tvorijo mitohondrije, vključujejo encime, ki sodelujejo pri sintezi ATP itd.

citoplazmatsko ali plazemsko membrano plazmalema- najpomembnejši organel celice, ločuje citoplazmo celice od zunanjega okolja ali membrane (v rastlinskih celicah). Tvori površino celice, ima enako strukturo kot vse biološke membrane. Zaradi številnih izrastkov membrana znatno poveča površino stika z okoljem, ki obdaja celico.

3 Funkcije citoplazemske membrane:

- zaščitni - razmejuje notranjo vsebino celice od zunanjega okolja;

- varnost medsebojno povezovanje celic zaradi tvorbe medceličnih stikov;

- regulativni - izvaja izmenjavo med celico in okoljem zaradi aktivnega ali pasivnega vstopa snovi v celico na podlagi selektivne prepustnosti;

- receptor - povezana z lokalizacijo posebnih struktur na citoplazemski membrani - nizi receptorjev (glikoproteini lahko delujejo kot takšni receptorji);

- preoblikovanje energije - sestoji iz pretvarjanja električne energije v kemično energijo;

- transport - membrana izvaja prenos snovi v celico kot rezultat interakcije perifernih in integralnih beljakovin. Membrana ima pore, skozi katere voda in nekateri ioni pasivno vstopajo v celico. Aktivni prenos snovi v celico - endocitoza - se izvaja s pomočjo posebnih molekul, ki sestavljajo citoplazmatsko membrano. Endocitoza poteka v obliki fagocitoze in pinocitoze.

3 Vrste celične prehrane.

Fagocitoza(grško phagos - požreti in cytos - celica) - zajemanje trdnih delcev s citoplazemsko membrano in invaginacijo, ki jih vleče v celico. Robovi invaginacije se zaprejo, vakuola z delci ali molekulami trdnih snovi se potopi v citoplazmo in se zaveže.

pinocitoza(grško pino - pijača in cytos - celica) - po mehanizmu podoben fagocitozi, zajemanju različnih tekočin z membrano.

Fagocitoza in pinocitoza potekata na podoben način in se razlikujeta le v količini absorbiranih snovi na površini celice. Ti procesi so povezani s porabo energije. Če je sinteza ATP v celici motena, sta fagocitoza in pinocitoza inhibirani.

Eksocitoza- odstranjevanje hormonov, polisaharidov, beljakovin, maščobnih kapljic itd. iz celice s tvorbo membranskih veziklov v citoplazmi in sproščanjem teh snovi v okolico celice.

  1. Nemembranski organeli: ribosomi in celični center.

običajno, celični center najdemo v živalskih celicah in se nahajajo blizu jedra. Nastane centrioli- dve majhni cilindrični telesi, ki se nahajata pod pravim kotom. Centrioli so celični organeli, ki se samopodvajajo. Celični center igra pomembno vlogo pri delitvi celic.

Ribosomi- sferični delci s premerom 15,0-35,0 nm, sestavljeni iz dveh neenakih delov - podenot. Sintetizirajo se v jedru, nato ga zapustijo in preidejo v citoplazmo, kjer so pritrjeni na zunanjo površino membran endoplazmatskega retikuluma ali se nahajajo prosto. Glede na vrsto proteina, ki se sintetizira, lahko ribosomi delujejo sami ali pa se povezujejo v komplekse - poliribosome.

Membranski organeli (organele) celice so ločene ali med seboj povezane strukture, katerih vsebina je z membrano ali membranami ločena od tekoče vsebine celice (citosola).

Celice, ki tvorijo tkiva rastlin in živali, se zelo razlikujejo po obliki, velikosti in notranji strukturi. Vendar pa vsi kažejo podobnosti v glavnih značilnostih procesov vitalne aktivnosti, metabolizma, razdražljivosti, rasti, razvoja in sposobnosti spreminjanja.

Biološke transformacije, ki se pojavljajo v celici, so neločljivo povezane s tistimi strukturami žive celice, ki so odgovorne za opravljanje ene ali druge funkcije. Takšne strukture imenujemo organeli.

Celice vseh vrst vsebujejo tri glavne, neločljivo povezane komponente:

  1. strukture, ki tvorijo njeno površino: zunanja membrana celice ali celična membrana ali citoplazemska membrana;
  2. citoplazma s celim kompleksom specializiranih struktur - organelov (endoplazmatski retikulum, ribosomi, mitohondriji in plastidi, Golgijev kompleks in lizosomi, celični center), ki so stalno prisotni v celici, in začasnih tvorb, imenovanih vključki;
  3. jedro - ločeno od citoplazme s porozno membrano in vsebuje jedrski sok, kromatin in nukleolus.

Zgradba celice

Površinski aparat celice (citoplazemske membrane) rastlin in živali ima nekatere značilnosti.

Pri enoceličnih organizmih in levkocitih zunanja membrana zagotavlja prodiranje ionov, vode in majhnih molekul drugih snovi v celico. Proces prodiranja trdnih delcev v celico imenujemo fagocitoza, vstop kapljic tekočih snovi pa pinocitoza.

Zunanja plazemska membrana uravnava izmenjavo snovi med celico in zunanjim okoljem.

V evkariontskih celicah so organeli, pokriti z dvojno membrano - mitohondriji in plastidi. Vsebujejo lastno DNK in aparat za sintezo beljakovin, se razmnožujejo z delitvijo, to pomeni, da imajo določeno avtonomijo v celici. Poleg ATP se v mitohondrijih sintetizira majhna količina beljakovin. Plastidi so značilni za rastlinske celice in se razmnožujejo z delitvijo.

Zgradba celične stene
Vrste celic Zgradba in funkcije zunanje in notranje plasti celične membrane
zunanja plast (kemijska sestava, funkcije)

notranja plast - plazemska membrana
kemična sestava funkcije
rastlinske celice Sestavljen iz vlaknin. Ta plast služi kot okvir celice in opravlja zaščitno funkcijo. Dve plasti beljakovin, med njimi - plast lipidov Omejuje notranje okolje celice od zunanjega in ohranja te razlike
živalske celice Zunanja plast (glikokaliks) je zelo tanka in elastična. Sestavljen je iz polisaharidov in beljakovin. Izvaja zaščitno funkcijo. Tudi Posebni encimi plazemske membrane uravnavajo prodiranje številnih ionov in molekul v celico ter njihovo sproščanje v zunanje okolje.

Enomembranski organeli vključujejo endoplazmatski retikulum, Golgijev kompleks, lizosome, različne vrste vakuol.

Sodobna raziskovalna sredstva so omogočila biologom, da ugotovijo, da je treba vsa živa bitja glede na strukturo celice razdeliti na organizme "nejedrne" - prokarionte in "jedrske" - evkarionte.

Prokariontske bakterije in modrozelene alge, pa tudi virusi, imajo samo en kromosom, ki ga predstavlja molekula DNA (redkeje RNA), ki se nahaja neposredno v citoplazmi celice.

Struktura organelov citoplazme celice in njihove funkcije
Glavni organoidi Struktura Funkcije
citoplazma Notranji poltekoči medij drobnozrnate strukture. Vsebuje jedro in organele
  1. Zagotavlja interakcijo med jedrom in organeli
  2. Uravnava hitrost biokemičnih procesov
  3. Izvaja transportno funkcijo
EPS - endoplazmatski retikulum Sistem membran v citoplazmi, ki tvori kanale in večje votline, je ER dveh vrst: zrnat (hrapav), na katerem je veliko ribosomov, in gladek
  1. Izvaja reakcije, povezane s sintezo beljakovin, ogljikovih hidratov, maščob
  2. Spodbuja transport in kroženje hranilnih snovi v celici
  3. Beljakovine se sintetizirajo na granuliranem ER, ogljikovi hidrati in maščobe na gladkem ER
Ribosomi Majhna telesa s premerom 15-20 mm Izvedite sintezo beljakovinskih molekul, njihovo sestavljanje iz aminokislin
Mitohondrije Imajo sferične, filiformne, ovalne in druge oblike. Znotraj mitohondrijev so gube (dolžine od 0,2 do 0,7 mikronov). Zunanji pokrov mitohondrijev je sestavljen iz 2 membran: zunanja je gladka, notranja pa tvori izrastke-križe, na katerih se nahajajo dihalni encimi.
  1. Zagotovite celici energijo. Energija se sprosti pri razgradnji adenozin trifosfata (ATP)
  2. Sintezo ATP izvajajo encimi na mitohondrijskih membranah
Plastidi - značilni samo za rastlinske celice, obstajajo tri vrste: celični organeli z dvojno membrano
kloroplasti So zelene, ovalne oblike, od citoplazme omejene z dvema troslojnima membranama. Znotraj kloroplasta so obrazi, kjer je skoncentriran ves klorofil Izkoristite svetlobno energijo sonca in ustvarite organske snovi iz anorganskih
kromoplasti Rumena, oranžna, rdeča ali rjava, nastala kot posledica kopičenja karotena Različnim delom rastlin dajte rdečo in rumeno barvo
levkoplasti Brezbarvni plastidi (najdemo jih v koreninah, gomoljih, čebulicah) Shranjujejo rezervna hranila.
Golgijev kompleks Lahko ima drugačno obliko in je sestavljen iz votlin, omejenih z membranami in tubuli, ki segajo od njih z mehurčki na koncu
  1. Kopiči in odstranjuje organske snovi, sintetizirane v endoplazmatskem retikulumu
  2. Tvori lizosome
Lizosomi Okrogla telesa s premerom približno 1 µm. Na površini imajo membrano (kožo), znotraj katere je kompleks encimov Izvajajo prebavno funkcijo - prebavijo delce hrane in odstranijo odmrle organele
Organeli celičnega gibanja
  1. Bički in migetalke, ki so celični izrastki in imajo enako zgradbo pri živalih in rastlinah
  2. Miofibrile - tanke niti, dolge več kot 1 cm, s premerom 1 mikrona, razporejene v snope vzdolž mišičnega vlakna
  3. Psevdopodiji
  1. Izvedite funkcijo gibanja
  2. Povzročajo krčenje mišic
  3. Gibanje s kontrakcijo specifične kontraktilne beljakovine
Celične inkluzije To so nestalne sestavine celice – ogljikovi hidrati, maščobe in beljakovine. Rezervna hranila, ki se uporabljajo v življenju celice
Celični center Sestavljen je iz dveh majhnih teles - centriola in centrosfere - zgoščenega področja citoplazme Ima pomembno vlogo pri delitvi celic

Evkarionti imajo veliko bogastvo organelov, imajo jedra, ki vsebujejo kromosome v obliki nukleoproteinov (kompleks DNK s histonskim proteinom). Evkarionti vključujejo večino sodobnih rastlin in živali, tako enoceličnih kot večceličnih.

Obstajata dve ravni celične organizacije:

  • prokarionti - njihovi organizmi so zelo preprosto urejeni - so enocelične ali kolonialne oblike, ki sestavljajo kraljestvo šibrenic, modrozelenih alg in virusov
  • evkariontske - enocelične kolonialne in večcelične oblike, od praživali - koreničniki, bičkovci, migetalkarji - do višjih rastlin in živali, ki sestavljajo kraljestvo rastlin, kraljestvo gliv, kraljestvo živali

Zgradba in funkcije celičnega jedra
Glavni organeli Struktura Funkcije
Jedro rastlinskih in živalskih celic Okrogla ali ovalna oblika
Jedrna ovojnica je sestavljena iz 2 membran z porami
  1. Loči jedro od citoplazme
  2. izmenjava med jedrom in citoplazmo
Jedrski sok (karioplazma) - poltekoča snov Okolje, v katerem se nahajajo nukleoli in kromosomi
Nukleoli so sferični ali nepravilni Sintetizirajo RNK, ki je del ribosoma
Kromosomi so goste, podolgovate ali nitaste tvorbe, ki so vidne le med celično delitvijo. Vsebujejo DNK, ki vsebuje dedne informacije, ki se prenašajo iz roda v rod

Vsi celični organeli so kljub posebnostim njihove strukture in funkcij med seboj povezani in "delujejo" za celico kot en sam sistem, v katerem je citoplazma povezava.

Posebni biološki objekti, ki zasedajo vmesni položaj med živo in neživo naravo, so virusi, ki jih je leta 1892 odkril D. I. Ivanovski, trenutno pa so predmet posebne znanosti - virologije.

Virusi se razmnožujejo samo v celicah rastlin, živali in ljudi ter povzročajo različne bolezni. Virusi imajo zelo preprosto zgradbo in so sestavljeni iz nukleinske kisline (DNA ali RNA) in beljakovinskega ovoja. Zunaj gostiteljske celice virusni delec ne kaže nobenih vitalnih funkcij: ne hrani se, ne diha, ne raste, se ne razmnožuje.

citoplazma - obvezni del celice, zaprt med plazemsko membrano in jedrom in predstavlja hialoplazma - osnovna snov citoplazme organele- stalne sestavine citoplazme in vključevanje- začasne sestavine citoplazme. Kemična sestava citoplazme je raznolika. Njegova osnova je voda (60-90% celotne mase citoplazme). Citoplazma je bogata z beljakovinami, lahko vključuje maščobe in maščobam podobne snovi, različne organske in anorganske spojine. Citoplazma je alkalna. Ena od značilnih lastnosti citoplazme je nenehno gibanje (cikloza). Zaznamo ga predvsem z gibanjem celičnih organelov, kot so kloroplasti. Če se gibanje citoplazme ustavi, celica odmre, saj le v stalnem gibanju lahko opravlja svoje funkcije.

Glavna snov citoplazme je hialoplazma (citosol)- je brezbarvna, sluzasta, gosta in prozorna koloidna raztopina. V njem potekajo vsi presnovni procesi, zagotavlja medsebojno povezavo jedra in vseh organelov. Glede na prevlado tekočega dela ali velikih molekul v hialoplazmi ločimo dve obliki hialoplazme: sol - več tekoče hialoplazme in gel- gostejša hialoplazma. Med njimi so možni medsebojni prehodi: gel zlahka preide v sol in obratno.

Celične stene evkariontski organizmi imajo drugačno strukturo, vendar plazemska membrana vedno meji na citoplazmo, na njeni površini se oblikuje zunanja plast. Pri živalih se imenuje glikokaliks(ki jih tvorijo glikoproteini, glikolipidi, lipoproteini), v rastlinah - celične stene iz močne plasti vlaknatih vlaken.

Struktura membran. Vse biološke membrane imajo skupne strukturne značilnosti in lastnosti. Trenutno splošno sprejeto tekoči mozaični model membranska struktura (sendvič model). Osnova membrane je lipidni dvosloj, ki se tvori predvsem fosfolipidi. V dvosloju sta repa molekul v membrani obrnjena drug proti drugemu, polarne glave pa navzven, proti vodi. Membrana poleg lipidov vsebuje beljakovine (povprečno 60 %). Določajo večino specifičnih funkcij membrane. Beljakovinske molekule ne tvorijo neprekinjenega sloja, ampak razlikujejo perifernih proteinov- beljakovine, ki se nahajajo na zunanji ali notranji površini lipidnega dvosloja, polintegralne beljakovine- beljakovine, potopljene v lipidni dvosloj do različnih globin, integral, oz transmembranske beljakovine- beljakovine, ki prodrejo skozi membrano, medtem ko so v stiku z zunanjim in notranjim okoljem celice.



Membranski proteini lahko opravljajo različne funkcije: transport določenih molekul, katalizo reakcij, ki potekajo na membranah, vzdrževanje strukture membrane ter sprejemanje in pretvorbo signalov iz okolja.

Membrana lahko vsebuje od 2 do 10 % ogljikovih hidratov. Ogljikovohidratno komponento membran običajno predstavljajo oligosaharidne ali polisaharidne verige, povezane z beljakovinskimi molekulami (glikoproteini) ali lipidi (glikolipidi). V bistvu se ogljikovi hidrati nahajajo na zunanji površini membrane. Ogljikovi hidrati zagotavljajo receptorske funkcije membrane. V živalskih celicah glikoproteini tvorijo epimembranski kompleks - glikokaliks, z debelino več deset nanometrov. V njem poteka zunajcelična prebava, nahajajo se številni celični receptorji in z njegovo pomočjo očitno pride do celične adhezije.

Molekule beljakovin in lipidov so mobilne, gibljejo se predvsem v ravnini membrane. Debelina plazemske membrane je v povprečju 7,5 nm.

Membranske funkcije.

1. Ločujejo celično vsebino od zunanjega okolja.

2. Uravnavajo metabolizem med celico in okoljem.

3. Celice so razdeljene v predelke, ki so zasnovani za različne reakcije.

4. Številne kemične reakcije potekajo na encimskih transporterjih, ki se nahajajo na samih membranah.

5. Zagotavljajo komunikacijo med celicami v tkivih večceličnih organizmov.

6. Na membranah so receptorska mesta za prepoznavanje zunanjih dražljajev.

Ena glavnih funkcij membrane je transport, ki zagotavlja izmenjavo snovi med celico in zunanjim okoljem. Membrane imajo lastnost selektivna prepustnost, to pomeni, da so dobro prepustne za nekatere snovi ali molekule in slabo prepustne (ali popolnoma neprepustne) za druge. Obstajajo različni mehanizmi za transport snovi skozi membrano. Glede na potrebo po uporabi energije za transport snovi obstajajo : pasivni transport- transport snovi brez porabe energije; aktivni transport - transport, ki uporablja energijo.



Pasivni transport temelji na razliki v koncentracijah in nabojih. Pri pasivnem transportu se snovi vedno premikajo iz območja višje koncentracije v območje nižje koncentracije, to je po koncentracijskem gradientu.

Razlikovati trije glavni pasivni transportni mehanizmi:preprosta difuzija- transport snovi neposredno skozi lipidni dvosloj. Skozenj zlahka prehajajo plini, nepolarne ali majhne nenabite polarne molekule. Manjša kot je molekula in bolj ko je topna v maščobi, hitreje bo prešla membrano. Zanimivo je, da polarne molekule vode zelo hitro prodrejo skozi lipidni dvosloj. To je zato, ker so njegove molekule majhne in električno nevtralne. Difuzija vode skozi membrane se imenuje osmoza.

Difuzija skozi membranske kanale. Nabite molekule in ioni (Na +, K +, Ca 2+, C1~) ne morejo preiti skozi lipidni dvosloj s preprosto difuzijo, vendar prodrejo v membrano zaradi prisotnosti v njej posebnih proteinov, ki tvorijo kanale, tvorijo pore. Večina vode prehaja skozi membrano skozi kanale, ki jih tvorijo akvaporini.

Olajšana difuzija- transport snovi s pomočjo posebnih transportnih proteinov, od katerih je vsak odgovoren za transport določenih molekul ali skupin sorodnih molekul. Interagirajo z molekulo prenesene snovi in ​​jo na nek način premikajo skozi membrano. Tako se v celico prenašajo sladkorji, aminokisline, nukleotidi in številne druge polarne molekule.

Potreba aktivni prevoz se zgodi, ko je treba zagotoviti prenos molekul skozi membrano proti elektrokemičnemu gradientu. Ta transport izvajajo nosilne beljakovine, katerih aktivnost zahteva porabo energije. Vir energije so molekule ATP. Eden najbolj raziskanih aktivnih transportnih sistemov je natrijeva-kalijeva črpalka. Koncentracija K + v celici je veliko večja kot zunaj nje, Na + - obratno. Zato K + pasivno difundira iz celice skozi vodne pore membrane, Na + - pa v celico. Hkrati je za normalno delovanje celice pomembno vzdrževati določeno razmerje ionov K + in Na + v citoplazmi in v zunanjem okolju. To je mogoče, ker membrana zaradi prisotnosti natrijevo-kalijeve črpalke aktivno črpa Na + iz celice in K + v celico. Natrijevo-kalijeva črpalka porabi skoraj tretjino vse energije, potrebne za življenje celice. Za en cikel delovanja črpalka iz celice izčrpa 3 ione Na + in 2 iona K +. K + pasivno difundira iz celice hitreje kot Na + v celico.

Celica ima mehanizme, s katerimi lahko prenaša velike delce in makromolekule skozi membrano. Proces absorpcije makromolekul v celici se imenuje endocitoza. Med endocitozo plazemska membrana tvori invaginacijo, njeni robovi se združijo in strukture, ki jih od citoplazme ločuje ena sama membrana, ki je del zunanje citoplazemske membrane, se vpletajo v citoplazmo. Obstajata dve vrsti endocitoze: fagocitoza- zajemanje in absorpcija velikih delcev (na primer fagocitoza limfocitov, protozojev itd.) in pinocitoza - proces zajemanja in absorbiranja kapljic tekočine z raztopljenimi snovmi.

Eksocitoza- proces odstranjevanja različnih snovi iz celice. Med eksocitozo se membrana vezikla spoji z zunanjo citoplazmatsko membrano, vsebina vezikla se odstrani iz celice in njena membrana se vključi v zunanjo citoplazmatsko membrano.

celičnih organelov

Organele (organele)- stalne celične strukture, ki zagotavljajo opravljanje določenih funkcij celice. Vsak organel ima specifično strukturo in opravlja določene funkcije.

Obstajajo: membranski organeli - imajo membransko strukturo in so lahko enomembranski (endoplazmatski retikulum, Golgijev aparat, lizosomi, vakuole rastlinskih celic) in dvomembranski (mitohondriji, plastidi, jedro).

Poleg membranskih organelov lahko obstajajo tudi nemembranski organeli - brez membranske strukture (kromosomi, ribosomi, celično središče in centrioli, cilije in bički z bazalnimi telesi, mikrotubule, mikrofilamenti).

Enojne membranske organele:

1. Endoplazmatski retikulum (ER). Je sistem membran, ki tvorijo rezervoarje in kanale, ki so med seboj povezani in omejujejo en sam notranji prostor - EPR votlina. Po eni strani so membrane povezane z zunanjo citoplazemsko membrano, po drugi strani pa z zunanjo lupino jedrske membrane. Obstajata dve vrsti EPR: grobo (zrnato), ki vsebuje ribosome na svoji površini in predstavlja niz sploščenih vrečk, in gladka (agranularna), katerih membrane ne nosijo ribosomov.

Funkcije: deli citoplazmo celice na izolirane predele, s čimer zagotavlja prostorsko razmejitev med številnimi različnimi reakcijami, ki potekajo vzporedno, Izvaja sintezo in razgradnjo ogljikovih hidratov in lipidov (gladek EPR) in zagotavlja sintezo beljakovin (grob EPR) , se kopiči v kanalih in votlinah, nato pa prenaša produkte biosinteze v celične organele.

2. Golgijev aparat. Organoid, ki se običajno nahaja v bližini celičnega jedra (pogosto blizu celičnega središča v živalskih celicah). Je kup sploščenih cistern z razširjenimi robovi, s katerimi je povezan sistem majhnih enomembranskih veziklov (Golgijevih veziklov). Vsak sklad je običajno sestavljen iz 4-6 rezervoarjev. Število Golgijevih skladov v celici se giblje od enega do več sto.

Najpomembnejša funkcija Golgijevega kompleksa je odstranjevanje različnih skrivnosti (encimov, hormonov) iz celice, zato je dobro razvit v sekretornih celicah. Tukaj je sinteza kompleksnih ogljikovih hidratov iz enostavnih sladkorjev, zorenje beljakovin, tvorba lizosomov.

3. Lizosomi. Najmanjši enomembranski celični organeli, ki so vezikli s premerom 0,2-0,8 mikronov, ki vsebujejo do 60 hidrolitičnih encimov, aktivnih v rahlo kislem okolju.

Tvorba lizosomov se pojavi v Golgijevem aparatu, kjer sintetizirani encimi prihajajo iz EPR. Razgradnjo snovi s pomočjo encimov imenujemo liza, od tod tudi ime organoida.

Obstajajo: primarni lizosomi - lizosomi, ki so se ločili od Golgijevega aparata in vsebujejo encime v neaktivni obliki, in sekundarni lizosomi - lizosomi, ki nastanejo kot posledica zlitja primarnih lizosomov s pinocitnimi ali fagocitnimi vakuolami; v njih pride do prebave in lize snovi, ki vstopajo v celico (zato jih pogosto imenujemo prebavne vakuole).

Produkte prebave absorbira citoplazma celice, vendar nekaj materiala ostane neprebavljenega. Sekundarni lizosom, ki vsebuje ta neprebavljeni material, se imenuje preostalo telo. Z eksocitozo se neprebavljeni delci odstranijo iz celice.

Včasih s sodelovanjem lizosomov pride do samouničenja celice. Ta proces se imenuje avtoliza. To se običajno zgodi med nekaterimi procesi diferenciacije (na primer zamenjava hrustanca s kostnim tkivom, izginotje repa pri žabjem paglavcu).

4. Cilia in bički. Sestavljen iz devetih dvojnih mikrotubulov, ki tvorijo steno valja, prekritega z membrano; v njenem središču sta dva posamezna mikrotubula. Ta struktura tipa 9+2 je značilna za migetalke in bičke skoraj vseh evkariontskih organizmov, od praživali do človeka.

Cilije in bički so v citoplazmi okrepljeni z bazalnimi telesi, ki ležijo na dnu teh organelov. Vsako bazalno telesce je sestavljeno iz devetih trojčkov mikrotubulov; v njegovem središču ni mikrotubulov.

5. Sem spadajo tudi enomembranski organeli vakuole, obdan z membrano – tonoplastom. V rastlinskih celicah lahko zavzamejo do 90 % volumna celice in zaradi visokega osmotskega potenciala in turgorja (znotrajcelični tlak) zagotavljajo vstop vode v celico. V živalskih celicah so vakuole majhne, ​​nastanejo z endocitozo (fagocitoza in pinocitoza), po zlitju s primarnimi lizosomi se imenujejo prebavne vakuole.

Organeli z dvojno membrano:

1. Mitohondriji. Dvomembranski organeli evkariontske celice, ki oskrbujejo telo z energijo. Število mitohondrijev v celici je zelo različno, od 1 do 100 tisoč, in je odvisno od njene presnovne aktivnosti. Število mitohondrijev se lahko poveča z delitvijo, saj imajo ti organeli svojo DNK.

Zunanja membrana mitohondrijev je gladka, notranja membrana tvori številne invaginacije ali cevaste izrastke - cristae. Število krist se lahko razlikuje od nekaj deset do nekaj sto in celo tisoč, odvisno od funkcij celice. Povečajo površino notranje membrane, na kateri se nahajajo encimski sistemi, ki sodelujejo pri sintezi molekul ATP.

Notranji prostor mitohondrijev je zapolnjen matrica. Matrika vsebuje krožno molekulo mitohondrijske DNA, specifično mRNA, tRNA in ribosome (prokariontski tip), ki izvajajo avtonomno biosintezo dela proteinov, ki sestavljajo notranjo membrano. Ta dejstva pričajo v prid izvoru mitohondrijev iz oksidantskih bakterij (po hipotezi simbiogeneze). Toda večina mitohondrijskih genov se je preselila v jedro in v citoplazmi poteka sinteza številnih mitohondrijskih proteinov. Poleg tega obstajajo encimi, ki tvorijo molekule ATP. Mitohondriji se lahko razmnožujejo s cepitvijo.

Funkcije mitohondrijev so kisikova razgradnja ogljikovih hidratov, aminokislin, glicerola in maščobnih kislin s tvorbo ATP, sinteza mitohondrijskih beljakovin.

2. Plastidi. Obstajajo tri glavne vrste plastidov: levkoplasti- brezbarvni plastidi v celicah neobarvanih delov rastlin, kromoplasti- obarvani plastidi, običajno rumeni, rdeči in oranžni, kloroplasti- zeleni plastidi. Iz proplastidov nastanejo plastidi – dvomembranski vezikli, veliki do 1 mikrona.

Ker imajo plastidi skupen izvor, so med njimi možne medsebojne pretvorbe. Najpogosteje pride do preoblikovanja levkoplastov v kloroplaste (zelenenje krompirjevih gomoljev na svetlobi), obratni proces pa v temi. Ko listi porumenijo in plodovi postanejo rdeči, se kloroplasti spremenijo v kromoplaste. Samo preoblikovanje kromoplastov v levkoplaste ali kloroplaste velja za nemogoče.

kloroplasti. Glavna funkcija je fotosinteza, tj. v kloroplastih na svetlobi se organske snovi sintetizirajo iz anorganskih s pretvarjanjem sončne energije v energijo molekul ATP. Kloroplasti višjih rastlin imajo obliko bikonveksne leče. Zunanja membrana je gladka, notranja membrana pa ima nagubano strukturo. Zaradi tvorbe izboklin notranje membrane nastane sistem lamel in tilakoidov. Notranje okolje kloroplastov - stroma vsebuje krožno DNA in ribosome prokariontskega tipa. Plastidi so sposobni avtonomne delitve, prav tako mitohondriji. Dejstva, po hipotezi o simbiogenezi, pričajo tudi v prid izvoru plastidov iz cianobakterij.


riž. Sodobna (posplošena) shema zgradbe rastlinske celice, sestavljen po podatkih elektronske mikroskopske preiskave različnih rastlinskih celic: 1 - Golgijev aparat; 2 - prosto locirani ribosomi; 3 - kloroplasti; 4 - medcelični prostori; 5 - poliribosomi (več med seboj povezanih ribosomov); 6 - mitohondriji; 7 - lizosomi; 8 - granularni endoplazmatski retikulum; 9 - gladek endoplazmatski retikulum; 10 - mikrotubule; 11 - plastidi; 12 - plazmodesmata, ki poteka skozi lupino; 13 - celična stena; 14 - nukleol; 15, 18 - jedrska ovojnica; 16 - pore v jedrski ovojnici; 17 - plazmalema; 19 - hialoplazma; 20 - tonoplast; 21 - vakuole; 22 - jedro.

riž. Zgradba membrane

riž. Struktura mitohondrijev. Zgoraj in na sredini - pogled na vzdolžni prerez skozi mitohondrije (zgoraj - mitohondriji iz embrionalne celice konice korenine; na sredini - iz celice odraslega lista elodeje). Spodaj je tridimenzionalni diagram, v katerem je del mitohondrija odrezan, kar vam omogoča, da vidite njegovo notranjo strukturo. 1 - zunanja membrana; 2 - notranja membrana; 3 - kriste; 4 - matrica.



 riž. Struktura kloroplasta. Levo - vzdolžni prerez skozi kloroplast: 1 - grana, ki jo tvorijo zložene lamele; 2 - lupina; 3 - stroma (matrica); 4 - lamele; 5 - kapljice maščobe, ki nastanejo v kloroplastu. Na desni - tridimenzionalni diagram lokacije in razmerja lamel in grane znotraj kloroplasta: 1 - grana; 2 - lamele.

Koncept citoplazme je bil uveden že leta 1882. Znano je, da je citoplazma notranje okolje celice. V tem članku bomo preučili, kaj je citoplazma, kaj je vključeno v njeno strukturo in kakšna je njena vsebina.

Odgovorili bomo tudi na vprašanje, katere funkcije opravlja citoplazma.

Koncept citoplazme

Citoplazmo običajno razumemo kot notranje okolje žive ali mrtve celice. Citoplazma ne vključuje jedra in vakuol. Citoplazma vključuje hialoplazmo, ki je prozorna snov in organele, vključuje tudi tako imenovane vključke. Vključek imenujemo različne nestalne strukture, na primer vključujejo odpadne produkte celice, različne skrivnosti, pigmente.

Sestava citoplazme

Struktura citoplazme je kombinacija organskih in anorganskih snovi. Glavna snov, iz katere je sestavljena citoplazma, je voda. Citoplazma vsebuje tudi prave in koloidne raztopine. Pravo raztopino tvorijo mineralne soli, glukoza in aminokisline. Koloidna raztopina vsebuje beljakovine. Tudi v zgradbi citoplazme najdemo netopne odpadne produkte in zaloge hranil.

Funkcije citoplazme

Najpomembnejše funkcije citoplazme so združevanje celičnih struktur in zagotavljanje njihove interakcije. Poleg tega citoplazma zaradi nenehnega gibanja in pretoka znotraj celice zagotavlja gibanje različnih snovi, kar prispeva k prehrani vseh organelov in organelov. Zagotavlja tudi turgor (stresno stanje) celice.

Danes lahko ugotovite, kaj je citoplazma v biologiji. Poleg tega ponujamo pozornost na številna zanimiva vprašanja:

  1. Celična organizacija.
  2. Hialoplazma.
  3. Lastnosti in funkcije citoplazme.
  4. organele in tako naprej.

Za začetek predlagamo uvedbo definicije neznanega pojma. Citoplazma je tisti del celice, ki je zunaj jedra in je omejen z membrano. Celotna vsebina celice, vključno z jedrom, je protoplazma.

Pomembno je biti pozoren na dejstvo, da tukaj potekajo pomembni presnovni procesi. V citoplazmi se pojavi:

  • absorpcija ionov in drugih metabolitov;
  • transport;
  • pridobivanje energije;
  • sinteza beljakovinskih in neproteinskih izdelkov;
  • celična prebava in tako naprej.

Vsi zgoraj navedeni procesi ohranjajo sposobnost preživetja celic.

Vrste strukturne organizacije celice

Ni skrivnost, da so vsa tkiva in organi sestavljeni iz najmanjših delcev - celic.

Znanstveniki so lahko identificirali le dve njihovi vrsti:

  • prokariontski;
  • evkariontski.

Najenostavnejše oblike življenja vsebujejo eno celico in se razmnožujejo z delitvijo celic. Ti dve obliki celic imata nekaj razlik in podobnosti. V prokariontskih celicah ni jedra in kromosom se nahaja neposredno v citoplazmi (kaj je citoplazma v biologiji, je bilo že rečeno). Ta struktura je prisotna v bakterijah. Druga stvar je evkariontska celica. O tem bomo govorili v naslednjem razdelku.

evkariontske celice

Ta vrsta ima bolj zapleteno strukturo. DNK je povezana z beljakovinami in se nahaja v kromosomih, ti pa se nahajajo v jedru. Ta organela je ločena z membrano. Kljub velikemu številu razlik imajo celice nekaj skupnega – notranja vsebina je napolnjena s koloidno raztopino.

Citoplazma celice (ali koloidna raztopina) je pomembna sestavina. Je v poltekočem stanju. Tam najdemo tudi:

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

Citoplazma je koloidna raztopina, v kateri pride do gibanja koloidnih delcev in drugih komponent. Sama raztopina je sestavljena iz vode in drugih spojin (tako organskih kot anorganskih). V citoplazmi se nahajajo organeli in začasni vključki.

Razlike med citoplazmo rastlinskih in živalskih celic

Definicijo citoplazme smo že predstavili, sedaj pa bomo razkrili razlike med koloidno raztopino v živalski in rastlinski celici.

  1. Citoplazma rastlinske celice. V njeni sestavi najdemo plastide, ki so skupaj tri vrste: kloroplasti, kromoplasti in levkoplasti.
  2. Citoplazma živalske celice. V tem primeru lahko opazimo dve plasti citoplazme - ektoplazmo in endoplazmo. Zunanja plast (ektoplazma) vsebuje ogromno mikrofilamentov, notranja plast pa vsebuje organele in granule. V tem primeru je endoplazma manj viskozna.

Hialoplazma

Osnova citoplazme celice je hialoplazma. Kaj je to? Hialoplazma je raztopina, ki je po sestavi heterogena, sluzasta in brezbarvna. V tem okolju poteka metabolizem. Izraz "matriks" se pogosto uporablja v zvezi s hialoplazmo.

Sestava vključuje:

  • beljakovine;
  • lipidi;
  • polisaharidi;
  • nukleotidi;
  • amino kisline;
  • ioni anorganskih spojin.

Hialoplazem je predstavljen v dveh oblikah:

  • gel;
  • sol.

Med tema dvema fazama so medsebojni prehodi.

Snovi koloidne raztopine celice

Kaj je citoplazma v biologiji, smo že pojasnili, zdaj pa predlagamo, da nadaljujemo z obravnavo kemične sestave koloidne raztopine. Vse snovi, ki tvorijo celico, lahko razdelimo v dve veliki skupini:

  • organsko;
  • anorganski.

Prva skupina vsebuje:

  • beljakovine;
  • ogljikovi hidrati (monosaharidi, disaharidi in polisaharidi);
  • maščobe;
  • nukleinska kislina.

Še malo o ogljikovih hidratih. Monosaharidi - fruktoza, glukoza, riboza in drugi. Velike polisaharide sestavljajo monosaharidi - škrob, glikogen in celuloza.

  • voda (devetdeset odstotkov);
  • kisik;
  • vodik;
  • ogljik;
  • dušik;
  • natrij;
  • kalcij;
  • žveplo;
  • klor in tako naprej.

Lastnosti citoplazme

Ko govorimo o tem, kaj je citoplazma v biologiji, ne moremo prezreti vprašanja o lastnostih koloidne raztopine.

Prva in zelo pomembna lastnost je cikloza. Z drugimi besedami, to je gibanje, ki poteka znotraj celice. Če se to gibanje ustavi, celica takoj odmre. Stopnja cikloze je neposredno odvisna od nekaterih dejavnikov, kot so:

  • svetloba;
  • temperatura in tako naprej.

Druga lastnost je viskoznost. Ta indikator se razlikuje glede na organizem. Viskoznost citoplazme je neposredno odvisna od metabolizma.

Tretja lastnost je polprepustnost. Prisotnost mejnih membran v citoplazmi omogoča nekaterim molekulam, da preidejo, medtem ko se druge zadržijo. Ta selektivna prepustnost igra pomembno vlogo v življenju celice.

Organeli citoplazme

Vse organele, ki tvorijo celico, lahko razdelimo v dve skupini.

  1. Membrana. To so zaprte votline (vakuola, vreča, cisterna). To ime so dobili, ker je vsebina organoida ločena od citoplazme z membrano. Poleg tega lahko vse membranske organele nadalje razdelimo v dve skupini: enomembranske in dvojnomembranske. Prvi vključujejo endoplazmatski retikulum, kompleks Golgi, lizosome, peroksisome. Pomembno je omeniti, da so vsi enomembranski organeli medsebojno povezani in tvorijo enoten sistem. Dvomembranski organeli vključujejo mitohondrije in plastide. Imajo zapleteno zgradbo, od citoplazme jih ločita dve membrani.
  2. Nemembranski. Sem spadajo fibrilarne strukture in ribosomi. Prvi vključujejo mikrofilamente, mikrofibrile in mikrotubule.

Poleg organelov citoplazma vključuje vključke.

Funkcije citoplazme

Funkcije citoplazme vključujejo:

  • polnjenje celičnega območja;
  • vezava celičnih komponent;
  • združevanje komponent celice v eno celoto;
  • določanje položaja organelov;
  • prevodnik za kemične in fizikalne procese;
  • vzdrževanje notranjega tlaka v celici, volumen, elastičnost.

Kot lahko vidite, je pomen citoplazme zelo velik za vse celice, tako evkariontske kot prokariontske.