Plazma membrana zauzima poseban položaj, jer ograničava ćeliju spolja i direktno je povezana sa vanćelijskim okruženjem. Debljina je oko 10 nm i najdeblja je ćelijska membrana. Glavne komponente su proteini (preko 60%), lipidi (oko 40%) i ugljeni hidrati (oko 1%). Kao i sve ostale ćelijske membrane, sintetizira se u EPS kanalima.

Funkcije plazmaleme.

Transport.

Plazma membrana je polupropusna, tj. kroz njega prolaze selektivno različite molekule različitim brzinama. Postoje dva načina transporta tvari kroz membranu: pasivni i aktivni transport.

Pasivni transport. Pasivni transport ili difuzija ne zahtijeva unos energije. Nenabijeni molekuli difundiraju duž gradijenta koncentracije, transport nabijenih molekula ovisi o gradijentu koncentracije vodikovih protona i transmembranskoj potencijalnoj razlici, koji se kombinuju u elektrohemijski protonski gradijent. U pravilu, unutarnja citoplazmatska površina membrane nosi negativan naboj, što olakšava prodiranje pozitivno nabijenih jona u ćeliju. Postoje dvije vrste difuzije: jednostavna i lagana.

Jednostavna difuzija je tipična za male neutralne molekule (H 2 O, CO 2, O 2), kao i za hidrofobne niskomolekularne organske supstance. Ovi molekuli mogu proći kroz pore ili kanale membrane bez ikakve interakcije s membranskim proteinima sve dok se održava gradijent koncentracije.

Olakšana difuzija je karakteristična za hidrofilne molekule, koje se transportuju preko membrane takođe duž gradijenta koncentracije, ali uz pomoć posebnih proteina nosača membrane po principu uniforme.

Olakšana difuzija je visoko selektivna, budući da protein nosač ima centar vezivanja komplementaran transportiranoj tvari, a prijenos je praćen konformacijskim promjenama u proteinu. Jedan od mogućih mehanizama olakšane difuzije je sljedeći: transportni protein (translokaza) veže supstancu, zatim se približava suprotnoj strani membrane, oslobađa ovu supstancu, preuzima početnu konformaciju i ponovo je spreman za obavljanje transportne funkcije. Malo se zna o tome kako se sam protein kreće. Drugi mogući mehanizam prijenosa uključuje učešće nekoliko proteina nosača. U ovom slučaju, početno vezani spoj prelazi s jednog proteina na drugi, uzastopno se vezujući za jedan ili drugi protein sve dok se ne nađe na suprotnoj strani membrane.

Aktivan transport. Takav transport se odvija kada se transfer vrši protiv gradijenta koncentracije. To zahtijeva potrošnju energije ćelije. Aktivni transport služi za nakupljanje supstanci unutar ćelije. Izvor energije je često ATP. Za aktivan transport, pored izvora energije, neophodno je i učešće membranskih proteina. Jedan od aktivnih transportnih sistema u životinjskim ćelijama odgovoran je za transport Na i K+ jona kroz ćelijsku membranu. Ovaj sistem se zove N / A + - K * -pumpa. Odgovoran je za održavanje sastava unutarćelijske sredine, u kojoj je koncentracija K+ jona veća od koncentracije Na* jona.

Gradijent koncentracije oba jona održava se prenošenjem K+ u unutrašnjost ćelije, a Na+ na vanjsku stranu. Oba transporta se odvijaju protiv gradijenta koncentracije. Ovakva raspodjela jona određuje sadržaj vode u ćelijama, ekscitabilnost nervnih ćelija i mišićnih ćelija i druga svojstva normalnih ćelija. Na + -K + -pumpa je protein - transport ATPase. Molekul ovog enzima je oligomer i prožima membranu. Tokom punog ciklusa rada pumpe, 3 Na+ jona se prenose iz ćelije u međućelijsku supstancu, au suprotnom smeru - 2 K+ jona, pri čemu se koristi energija ATP molekula. Postoje transportni sistemi za prenos jona kalcijuma (Ca 2+ -ATPaza), protonske pumpe (H + -ATPaza) itd.

Aktivni prijenos tvari kroz membranu, koji se vrši zahvaljujući energiji koncentracijskog gradijenta druge tvari, naziva se simptom... U ovom slučaju, transportna ATPaza ima vezna mjesta za obje supstance. Antiport je kretanje tvari protiv gradijenta koncentracije. U ovom slučaju, druga supstanca se kreće u suprotnom smjeru duž gradijenta koncentracije. Simptom i antiport (kotransport) se mogu javiti prilikom apsorpcije aminokiselina iz crijeva i reapsorpcije glukoze iz primarnog urina, koristeći energiju koncentracijskog gradijenta Na+ jona koje stvara Na+, K+ -ATPaza.

Druge 2 vrste transporta su endocitoza i egzocitoza.

Endocitoza- hvatanje velikih čestica od strane ćelije. Postoji nekoliko načina endocitoze: pinocitoza i fagocitoza. Obično ispod pinocitoza razumjeti hvatanje tečnih koloidnih čestica od strane ćelije, pod fagocitoza- hvatanje tjelešca (gušćih i većih čestica do drugih ćelija). Mehanizam pino- i fagocitoze je različit.

Općenito, ulazak čvrstih čestica ili tekućih kapljica u ćeliju izvana naziva se heterofagija. Ovaj proces je najrašireniji kod protozoa, ali je veoma važan kod ljudi (kao i kod drugih sisara). Heterofagija ima bitnu ulogu u odbrani organizma (segmentirani neutrofili - granulociti; makrofagociti), remodeliranju koštanog tkiva (osteoklasti), stvaranju tiroksina od strane folikula štitne žlijezde, reapsorpciji proteina i drugih makromolekula u i drugi procesi.

Pinocitoza.

Da bi vanjski molekuli ušli u ćeliju, prvo ih moraju vezati receptori glikokaliksa (skup molekula vezanih za površinske proteine ​​membrane) (Sl.).

Na mjestu takvog vezivanja, molekuli proteina klatrina nalaze se ispod plazmaleme. Plazmalema, zajedno s molekulima vezanim izvana i klatrinom koji je podložan citoplazmom, počinje invaziju. Izbočina postaje dublja, njene ivice se približavaju, a zatim zatvaraju. Kao rezultat, od plazmaleme se odvaja mehur koji nosi zarobljene molekule. Klatrin na svojoj površini izgleda kao neravna granica na elektronskim mikrografijama, pa se takvi mjehurići nazivaju obrubljenim.

Klatrin sprečava vezikule da se prianjaju na intracelularne membrane. Zbog toga se obrubljeni vezikuli mogu slobodno transportovati u ćeliji do upravo onih dijelova citoplazme gdje treba koristiti njihov sadržaj. Tako se, posebno, steroidni hormoni isporučuju u jezgro. Međutim, obično obrubljeni vezikuli skidaju svoju granicu ubrzo nakon cijepanja od plazmaleme. Klatrin se prenosi u plazmalemu i ponovo može učestvovati u reakcijama endocitoze.

Na površini ćelije u citoplazmi nalaze se trajnije vezikule - endosomi. Obrubljeni vezikuli oslobađaju klatrin i spajaju se s endosomima, povećavajući volumen i površinu endosoma. Tada se višak dijela endosoma odcjepi u obliku nove vezikule, u kojoj nema tvari koje su ušle u ćeliju, one ostaju u endosomu. Nova vezikula se usmjerava na površinu ćelije i spaja se s membranom. Kao rezultat, obnavlja se smanjenje plazmaleme, koje nastaje prilikom cijepanja obrubljene vezikule, dok se i njeni receptori vraćaju u plazmalemu.

Endosomi su uronjeni u citoplazmu i spojeni sa membranama lizosoma. Dolazeće supstance unutar takvog sekundarnog lizosoma prolaze kroz različite biohemijske transformacije. Po završetku procesa, membrana lizosoma se može raspasti na fragmente, a proizvodi raspada i sadržaj lizosoma postaju dostupni za unutarćelijske metaboličke reakcije. Na primjer, aminokiseline se vezuju za tRNA i dostavljaju se ribozomima, dok glukoza može ući u Golgijev kompleks ili u tubule agranularnog EPS-a.

Iako endosomi nemaju klatrinsku granicu, ne spajaju se svi s lizosomima. Neki od njih su usmjereni s jedne ćelijske površine na drugu (ako ćelije formiraju epitelni sloj). Tu se membrana endosoma spaja sa plazmolemom i sadržaj se izlučuje. Kao rezultat toga, supstance se prenose kroz ćeliju iz jedne sredine u drugu bez promjena. Ovaj proces se zove transcitoza... Proteinski molekuli, posebno imunoglobulini, također se mogu transportovati transcitozom.

Fagocitoza.

Ako velika čestica na svojoj površini ima molekularne grupe koje mogu prepoznati ćelijski receptori, ona se vezuje. Ni u kom slučaju same strane čestice ne poseduju takve grupe. Međutim, ulazeći u tijelo, oni su okruženi molekulima imunoglobulina (opsonina), koji se uvijek nalaze u krvi iu vanćelijskom okruženju. Imunoglobuline uvijek prepoznaju fagocitne ćelije.

Nakon što se opsonini koji pokrivaju stranu česticu vežu za receptore fagocita, aktivira se njegov površinski kompleks. Aktinski mikrofilamenti počinju da stupaju u interakciju sa miozinom, a konfiguracija ćelijske površine se menja. Izrasline citoplazme fagocita rastegnute su oko čestice. Prekrivaju površinu čestice i spajaju se preko nje. Vanjski listovi izraslina se spajaju, zatvarajući površinu ćelije.

Duboki listovi izraslina formiraju membranu oko apsorbirane čestice - ona se formira fagozom. Fagosom se spaja sa lizosomima, što rezultira njihovim kompleksom - heterolizozom (heterozom, ili fagolizozom). U njemu se odvija liza uhvaćenih komponenti čestice. Neki od proizvoda lize se uklanjaju iz heterozoma i koriste ih u ćelijama, dok neki možda nisu podložni dejstvu lizosomskih enzima. Ovi ostaci formiraju rezidualna tijela.

Potencijalno sve stanice imaju sposobnost fagocitoze, ali u tijelu se samo nekoliko specijaliziralo za ovaj smjer. To su neutrofilni leukociti i makrofagi.

Egzocitoza.

Ovo je uklanjanje supstanci iz ćelije. Prvo, jedinjenja velikih molekula se segregiraju u Golgijevom kompleksu u obliku transportnih mjehurića. Potonji se, uz sudjelovanje mikrotubula, usmjeravaju na površinu ćelije. Membrana vezikule je ugrađena u plazmalemu, a sadržaj vezikule je izvan ćelije (Sl.) Fuzija vezikule sa plazmalemom može se desiti bez ikakvih dodatnih signala. Ova egzocitoza se zove konstitutivni. Tako se većina produkata vlastitog metabolizma uklanja iz ćelije. Brojne ćelije su, međutim, dizajnirane da sintetiziraju posebna jedinjenja - tajne koje se koriste u drugim dijelovima tijela. Da bi se transportna vezikula sa tajnom spojila sa plazma membranom, potrebni su vanjski signali. Tek tada će doći do fuzije i tajna će biti objavljena. Ova egzocitoza se zove regulisano... Signalni molekuli koji potiču oslobađanje sekreta nazivaju se liberini (oslobađajući faktori), i sprečavanje eliminacije - statini.

Funkcije receptora.

Uglavnom ih obezbjeđuju glikoproteini koji se nalaze na površini plazmaleme i sposobni su da se vežu za svoje ligande. Ligand odgovara svom receptoru kao ključ od brave. Vezivanje liganda za receptor uzrokuje promjenu konformacije polipeptida. Sa takvom promjenom u transmembranskom proteinu uspostavlja se komunikacija između ekstra- i intracelularnog okruženja.

Vrste receptora.

Receptori povezani sa proteinskim ionskim kanalima. Oni stupaju u interakciju sa signalnim molekulom koji privremeno otvara ili zatvara kanal za prolaz iona. (Na primjer, receptor za neurotransmiter acetilholin je protein koji se sastoji od 5 podjedinica koje formiraju jonski kanal. U nedostatku acetilholina kanal se zatvara, a nakon vezivanja se otvara i propušta jone natrijuma).

Katalitički receptori. Sastoje se od ekstracelularnog dijela (sam receptor) i intracelularnog citoplazmatskog dijela, koji funkcionira kao enzim prolin kinaza (na primjer, receptori hormona rasta).

Receptori povezani sa G-proteinima. To su transmembranski proteini koji se sastoje od receptora koji stupa u interakciju s ligandom i G-proteina (regulatorni protein povezan s gvanozin trifosfatom), koji prenosi signal na enzim vezan za membranu (adenilat ciklazu) ili na jonski kanal. Kao rezultat, aktiviraju se ciklički AMP ili joni kalcija. (Tako funkcioniše sistem adenilat ciklaze. Na primer, u ćelijama jetre postoji receptor za hormon insulin. Superćelijski deo receptora se vezuje za insulin. To izaziva aktivaciju unutarćelijskog dela – enzima adenilat ciklaze. Sintetiše ciklički AMP iz ATP-a, koji reguliše brzinu različitih intracelularnih procesa, uzrokujući aktivaciju ili inhibiciju tih ili drugih metaboličkih enzima).

Receptori koji percipiraju fizičke faktore. Na primjer, fotoreceptorski protein rodopsin. Nakon apsorpcije svjetlosti, mijenja svoju konformaciju i pobuđuje nervni impuls.

Sastoji se od bilipidnog sloja čiji su lipidi strogo orijentisani - hidrofobni dio lipida (rep) je okrenut prema unutra prema sloju, dok je hidrofilni dio (glava) prema van. Pored lipida, u izgradnji plazma membrane su uključene tri vrste membranskih proteina: periferni, integralni i poluintegralni.

Jedno od područja proučavanja membrana trenutno je detaljno proučavanje svojstava kako različitih strukturnih i regulatornih lipida, tako i pojedinačnih integralnih i poluintegralnih proteina koji čine membrane.

Integralni membranski proteini

Glavnu ulogu u organizaciji same membrane imaju integralni i poluintegralni proteini, koji imaju globularnu strukturu i povezani su sa lipidnom fazom hidrofilno - hidrofobnim interakcijama. Globule integralnih proteina prodiru u cijelu debljinu membrane, a njihov hidrofobni dio se nalazi u sredini globule i uronjen je u hidrofobnu zonu lipidne faze.

Poluintegralni membranski proteini

U poluintegralnim proteinima, hidrofobne aminokiseline su koncentrisane na jednom od polova globule, te su, shodno tome, globule samo do pola uronjene u membranu, stršeći prema van iz jedne (vanjske ili unutrašnje) površine membrane.

Funkcije membranskih proteina

Integralnim i poluintegralnim proteinima plazma membrane ranije su pripisivane dvije funkcije: opća strukturna i specifična. Shodno tome, među njima su se razlikovali strukturni i funkcionalni proteini. Međutim, poboljšanje metoda za izolaciju proteinskih frakcija membrana i detaljnija analiza pojedinačnih proteina sada ukazuju na nepostojanje strukturnih proteina univerzalnih za sve membrane koje ne nose nikakve specifične funkcije. Nasuprot tome, membranski proteini sa specifičnim funkcijama su vrlo raznoliki. To su proteini koji obavljaju receptorske funkcije, proteini koji su aktivni i pasivni nosioci raznih jedinjenja, i konačno, proteini koji su dio brojnih enzimskih sistema. Materijal sa sajta

Osobine membranskih proteina

Zajedničko svojstvo svih ovih integralnih i poluintegralnih membranskih proteina, koji se razlikuju ne samo funkcionalno, već i hemijski, je njihova osnovna sposobnost da se kreću, „lebde“ u ravni membrane u tečnoj lipidnoj fazi. Kao što je gore navedeno, postojanje takvih kretanja u plazma membranama nekih ćelija je eksperimentalno dokazano. Ali ovo je daleko od jedinog tipa kretanja identificiranog u membranskim proteinima. Osim bočnog pomaka, pojedinačni integralni i poluintegralni proteini mogu rotirati u ravni membrane u horizontalnim, pa čak i okomitim smjerovima, a mogu promijeniti i stepen uronjenja molekula u lipidnu fazu.

Opsin. Sva ova raznolika i složena kretanja proteinskih globula posebno su dobro ilustrirana na primjeru proteina opsin, koji je specifičan za membrane fotoreceptorskih ćelija (slika 3). Kao što znate, opsin u mraku je povezan s karotenoidnom retinalom, koji sadrži dvostruku ciss vezu; Kompleks retine i opsina formira rodopsin, ili vizuelno ljubičastu. Molekul rodopsina je sposoban za bočno kretanje i rotaciju u horizontalnoj ravnini membrane (slika 3, A). Kada je izložen svjetlu, retinal prolazi kroz fotoizomerizaciju i pretvara se u trans formu. U ovom slučaju se mijenja konformacija retine i ona se odvaja od opsina, koji zauzvrat mijenja ravan rotacije iz horizontalne u vertikalnu (slika 3, B). Posljedica takvih transformacija je promjena propusnosti membrane za jone, što dovodi do pojave nervnog impulsa.

Zanimljivo je da promjene u konformaciji globula opsina izazvane svjetlosnom energijom ne samo da mogu poslužiti za generiranje nervnog impulsa, kao što se događa u stanicama retine oka, već su i najjednostavniji fotosintetski sistem koji se nalazi u posebnim ljubičastim bakterijama.

Biološke membrane čine osnovu strukturne organizacije ćelije. Plazma membrana (plazmalema) je membrana koja okružuje citoplazmu žive ćelije. Membrane se sastoje od lipida i proteina. Lipidi (uglavnom fosfolipidi) čine dvostruki sloj, u kojem su hidrofobni "repovi" molekula usmjereni prema unutrašnjosti membrane, a hidrofilni - prema njenim površinama. Molekuli proteina mogu se nalaziti na vanjskoj i unutrašnjoj površini membrane, mogu djelomično uroniti u lipidni sloj ili prodrijeti kroz njega. Većina proteina uronjene membrane su enzimi. Ovo je fluidno-kost-mozaični model strukture plazma membrane. Molekuli proteina i lipida su pokretni, što osigurava dinamičnost membrane. Membrane također sadrže ugljikohidrate u obliku glikolipida i glikoproteina (glikokaliksa) koji se nalaze na vanjskoj površini membrane. Skup proteina i ugljikohidrata na površini membrane svake ćelije je specifičan i svojevrsni je indikator tipa ćelije.

Funkcije membrane:

1. Razdvajanje. Sastoji se od stvaranja barijere između unutrašnjeg sadržaja ćelije i spoljašnje sredine.
2. Osiguravanje razmjene tvari između citoplazme i vanjskog okruženja. Voda, ioni, neorganski i organski molekuli ulaze u ćeliju (transportna funkcija). Produkti koji nastaju u ćeliji (sekretorna funkcija) izlučuju se u vanjsko okruženje.
3. Transport. Transport kroz membranu može se odvijati na različite načine. Pasivni transport se odvija bez potrošnje energije, jednostavnom difuzijom, osmozom ili olakšanom difuzijom uz pomoć proteina nosača. Aktivan transport je uz pomoć proteina nosača, a za to je potrebna energija (npr. natrijum-kalijum pumpa). Materijal sa sajta

Veliki molekuli biopolimera ulaze u ćeliju kao rezultat endocitoze. Dijeli se na fagocitozu i pinocitozu. Fagocitoza je hvatanje i apsorpcija velikih čestica od strane ćelije. Pojavu je prvi opisao I.I. Mechnikov. Najprije se tvari prianjaju na plazma membranu, na specifične receptorske proteine, zatim se membrana spušta, stvarajući depresiju.

Formira se probavna vakuola. Probavlja tvari koje su ušle u ćeliju. Kod ljudi i životinja, leukociti su sposobni za fagocitozu. Bijela krvna zrnca apsorbiraju bakterije i druge čestice.

Pinocitoza je proces hvatanja i apsorpcije kapljica tekućine s tvarima otopljenim u njoj. Supstance prianjaju na membranske proteine ​​(receptore), a kap rastvora je okružena membranom, formirajući vakuolu. Pinocitoza i fagocitoza nastaju trošenjem ATP energije.

1. Sekretarijat. Sekrecija - oslobađanje od strane ćelije supstanci sintetizovanih u ćeliji u spoljašnju sredinu. Hormoni, polisaharidi, proteini, masne kapljice su zatvorene u vezikule ograničene membranom i idu u plazmalemu. Membrane se spajaju, a sadržaj vezikule se ispušta u okolinu koja okružuje ćeliju.
2. Povezivanje ćelija u tkivu (zbog naboranih izraslina).
3. Receptor. Membrane sadrže veliki broj receptora – posebnih proteina, čija je uloga da prenose signale izvana u unutrašnjost ćelije.

1. Barijera- obezbeđuje regulisan, selektivan, pasivan i aktivan metabolizam sa okolinom.

Ćelijske membrane imaju selektivna propusnost: glukoza, aminokiseline, masne kiseline, glicerol i ioni polako difundiraju kroz njih, same membrane aktivno reguliraju ovaj proces – neke tvari su propuštene, a druge ne.

2. Transport- kroz membranu se supstance transportuju u ćeliju i iz nje. Transport kroz membrane obezbeđuje: isporuku hranljivih materija, uklanjanje krajnjih metaboličkih produkata, lučenje različitih supstanci, stvaranje ionskih gradijenta, održavanje odgovarajućeg pH i koncentracije jona u ćeliji, neophodnih za rad ćelijskih enzima.

Postoje četiri glavna mehanizma za ulazak supstanci u ćeliju ili njihovo uklanjanje iz ćelije van:

a) Pasivna (difuzija, osmoza) (ne zahtijeva potrošnju energije)

Difuzija

Širenje molekula ili atoma jedne supstance između molekula ili atoma druge, što dovodi do spontanog izjednačavanja njihovih koncentracija u zauzetom volumenu. U nekim situacijama jedna od supstanci već ima izjednačenu koncentraciju i govore o difuziji jedne supstance u drugu. U ovom slučaju dolazi do prijenosa materije iz područja s visokom koncentracijom u područje s niskom koncentracijom (duž vektora gradijenta koncentracije (sl. 2.4).

Rice. 2.4. Dijagram procesa difuzije

Osmoza

Proces jednosmjerne difuzije kroz polupropusnu membranu molekula otapala prema višoj koncentraciji otopljene tvari iz volumena s nižom koncentracijom otopljene tvari (sl. 2.5).

Rice. 2.5. Dijagram procesa osmoze

b) Aktivni transport (zahteva potrošnju energije)

Natrijum-kalijum pumpa- mehanizam aktivnog konjugovanog transmembranskog transporta jona natrijuma (iz ćelije) i jona kalijuma (u ćeliju), koji obezbeđuje gradijent koncentracije i transmembransku potencijalnu razliku. Potonji služi kao osnova za mnoge funkcije stanica i organa: lučenje žljezdanih stanica, kontrakciju mišića, provođenje nervnih impulsa itd. (sl. 2.6).

Rice. 2.6. Shema kalij-natrijum pumpe

U prvoj fazi, enzim Na + / K + -ATPaza vezuje tri Na + jona sa unutrašnje strane membrane. Ovi ioni mijenjaju konformaciju aktivnog centra ATPaze. Nakon toga, enzim je u stanju da hidrolizira jedan ATP molekul. Energija koja se oslobađa nakon hidrolize troši se na promjenu konformacije nosača, zbog čega se na vanjskoj strani membrane pojavljuju tri Na + jona i PO 4 3– jon (fosfat). Ovde se ioni Na + odvajaju, a PO 4 3– se zamenjuje sa dva K + jona. Nakon toga, enzim se vraća u prvobitnu konformaciju, a ioni K+ se pojavljuju na unutrašnjoj strani membrane. Ovdje se ioni K+ odvajaju, a nosač je ponovo spreman za rad.

Kao rezultat toga, u izvanćelijskom okruženju stvara se visoka koncentracija Na + iona, a unutar ćelije stvara visoka koncentracija K +. Ova razlika koncentracije se koristi u ćelijama tokom provođenja nervnog impulsa.

c) Endocitoza (fagocitoza, pinocitoza)

Fagocitoza(jedenje od strane ćelije) - proces apsorpcije čvrstih objekata od strane ćelije, kao što su eukariotske ćelije, bakterije, virusi, ostaci mrtvih ćelija, itd. Oko apsorbovanog objekta formira se velika unutarćelijska vakuola (fagosom). Veličina fagosoma je od 250 nm i više. Spajanjem fagosoma sa primarnim lizozomom nastaje sekundarni lizozom. U kiseloj sredini, hidrolitički enzimi razgrađuju makromolekule u sekundarnom lizozomu. Proizvodi cijepanja (aminokiseline, monosaharidi i druge korisne tvari) se zatim transportuju kroz lizozomalnu membranu u citoplazmu stanice. Fagocitoza je veoma raširena. Kod visoko organiziranih životinja i ljudi proces fagocitoze igra zaštitnu ulogu. Fagocitna aktivnost leukocita i makrofaga je od velike važnosti u zaštiti organizma od patogenih mikroba i drugih neželjenih čestica koje ulaze u njega. Fagocitozu je prvi opisao ruski naučnik I.I.Mechnikov (sl. 2.7)

Pinocitoza(ispijanje od strane ćelije) - proces apsorpcije tečne faze od strane ćelije iz okoline koja sadrži rastvorljive supstance, uključujući velike molekule (proteine, polisaharide, itd.). Kod pinocitoze, mali vezikuli - endosomi - se odvajaju od membrane unutar ćelije. Manji su od fagosoma (veličina im je do 150 nm) i obično ne sadrže velike čestice. Nakon formiranja endozoma, primarna lizozoma se približava njemu i ova dva membranska vezikula se spajaju. Rezultirajuća organela naziva se sekundarni lizozom. Proces pinocitoze neprestano provode sve eukariotske ćelije. (sl. 7)

Endocitoza posredovana receptorima - aktivni specifični proces u kojem se stanična membrana izboči u ćeliju, formirajući rubne rupice. Intracelularna strana obložene jame sadrži skup adaptivnih proteina. Makromolekule koje se vezuju za specifične receptore na površini ćelije prolaze unutra mnogo većom brzinom od supstanci koje ulaze u ćelije putem pinocitoze.

Rice. 2.7. Endocitoza

d) Egzocitoza (negativna fagocitoza i pinocitoza)

Ćelijski proces u kojem se unutarćelijske vezikule (membranske vezikule) spajaju sa vanjskom ćelijskom membranom. Tokom egzocitoze, sadržaj sekretornih vezikula (egzocitne vezikule) se oslobađa van, a njihova membrana se spaja sa ćelijskom membranom. Skoro sva makromolekularna jedinjenja (proteini, peptidni hormoni, itd.) se oslobađaju iz ćelije ovom metodom. (sl. 2.8)

Rice. 2.8. Shema egzocitoze

3. Generisanje i provođenje biopotencijala- uz pomoć membrane održava se konstantna koncentracija jona u ćeliji: koncentracija jona K+ unutar ćelije je mnogo veća nego izvan nje, a koncentracija Na+ je znatno niža, što je veoma važno, jer se time osigurava održavanje razlike potencijala na membrani i stvaranje nervnog impulsa.

4. Mehanički- obezbjeđuje autonomiju ćelije, njenih intracelularnih struktura, kao i povezanost sa drugim ćelijama (u tkivima).

5. Energija- tokom fotosinteze u hloroplastima i ćelijskog disanja u mitohondrijima, u njihovim membranama funkcionišu sistemi prenosa energije u koje su uključeni i proteini;

6. Receptor- neki proteini u membrani su receptori (molekuli preko kojih ćelija percipira određene signale).

7. Enzimski- membranski proteini su često enzimi. Na primjer, plazma membrane epitelnih stanica crijeva sadrže probavne enzime.

8. Matrica- obezbjeđuje određeni međusobni raspored i orijentaciju membranskih proteina, njihovu optimalnu interakciju;

9. Označavanje kaveza- na membrani se nalaze antigeni koji deluju kao markeri - "oznake" koje vam omogućavaju da identifikujete ćeliju. To su glikoproteini (odnosno proteini sa razgranatim bočnim lancima oligosaharida koji su vezani za njih) koji igraju ulogu "antene". Uz pomoć markera, ćelije mogu prepoznati druge ćelije i djelovati u skladu s njima, na primjer, tokom formiranja organa i tkiva. Takođe omogućava imunološkom sistemu da prepozna strane antigene.

Ćelijske inkluzije

Ćelijske inkluzije uključuju ugljikohidrate, masti i proteine. Sve ove tvari akumuliraju se u citoplazmi stanice u obliku kapljica i zrna različitih veličina i oblika. Povremeno se sintetiziraju u ćeliji i koriste u metaboličkom procesu.

Citoplazma

To je dio žive ćelije (protoplasta) bez plazma membrane i jezgra. Sastav citoplazme uključuje: citoplazmatski matriks, citoskelet, organele i inkluzije (ponekad se inkluzije i sadržaj vakuola ne klasifikuju kao živa materija citoplazme). Ograničena od vanjskog okruženja plazma membranom, citoplazma je unutrašnji polutečni medij ćelija. Jezgro i razne organele nalaze se u citoplazmi eukariotskih ćelija. Sadrži i razne inkluzije - proizvode stanične aktivnosti, vakuole, kao i najmanje tubule i filamente koji čine skelet ćelije. Proteini prevladavaju u sastavu glavne supstance citoplazme.

Citoplazmatske funkcije

1) u njemu se odvijaju glavni metabolički procesi.

2) ujedinjuje jezgro i sve organele u jednu cjelinu, osigurava njihovu interakciju.

3) pokretljivost, razdražljivost, metabolizam i reprodukcija.

Mobilnost dolazi u različitim oblicima:

Intracelularno kretanje ćelijske citoplazme.

Pokret u obliku amebe. Ovaj oblik kretanja izražava se u formiranju pseudopodija od strane citoplazme prema ovom ili onom podražaju ili udaljavanju od njega. Ovaj oblik kretanja svojstven je amebi, krvnim leukocitima, kao i nekim ćelijama tkiva.

Treperavo kretanje. Manifestira se u obliku udaranja sićušnih protoplazmatskih izraslina - cilija i bičaka (cilijati, epitelne ćelije višećelijskih životinja, spermatozoidi itd.).

Ugovaranje kretanja. Osigurava se zbog prisustva u citoplazmi posebnih organoidnih miofibrila, čije skraćivanje ili produženje doprinosi kontrakciji i opuštanju stanice. Sposobnost kontrakcije najrazvijenija je u mišićnim ćelijama.

Razdražljivost se izražava u sposobnosti ćelija da reaguju na iritaciju promenom metabolizma i energije.

Citoskelet

Jedna od karakterističnih karakteristika eukariotske ćelije je prisustvo u njenoj citoplazmi skeletnih formacija u obliku mikrotubula i snopova proteinskih vlakana. Elementi citoskeleta, usko povezani s vanjskom citoplazmatskom membranom i nuklearnim omotačem, formiraju složena tkanja u citoplazmi.

Citoskelet formiraju mikrotubule, mikrofilamenti i mikrotrabekularni sistem. Citoskelet određuje oblik ćelije, učestvuje u kretanju ćelije, u deobi i kretanju same ćelije, u intracelularnom transportu organela.

Mikrotubule sadržane su u svim eukariotskim ćelijama i predstavljaju šuplje nerazgranate cilindre, čiji prečnik ne prelazi 30 nm, a debljina stijenke je 5 nm. Mogu biti dugačke i do nekoliko mikrometara. Lako se raspadaju i ponovo sastavljaju. Zid mikrotubula se uglavnom sastoji od spiralno presavijenih proteinskih podjedinica tubulina (sl. 2.09)

Funkcije mikrotubula:

1) obavlja pomoćnu funkciju;

2) formiraju fisiono vreteno; osigurati divergenciju hromozoma do polova ćelije; odgovorni su za kretanje ćelijskih organela;

3) učestvuju u unutarćelijskom transportu, sekreciji, formiranju ćelijskog zida;

4) su strukturna komponenta cilija, flagela, bazalnih tijela i centriola.

Mikrofilamenti su predstavljeni filamentima prečnika 6 nm, koji se sastoje od proteina aktina, koji je blizak mišićnom aktinu. Aktin čini 10-15% ukupnog proteina u ćeliji. U većini životinjskih ćelija, gusta mreža aktinskih filamenata i povezanih proteina formira se ispod same plazma membrane.

Osim aktina, u ćeliji se nalaze i miozinski filamenti. Međutim, njihov broj je znatno manji. Zbog interakcije aktina i miozina dolazi do kontrakcije mišića. Mikrofilamenti su povezani s kretanjem cijele ćelije ili njenih pojedinačnih struktura unutar nje. U nekim slučajevima kretanje osiguravaju samo aktinski filamenti, u drugim - aktin zajedno s miozinom.

Funkcije mikrofilamenata

1) mehanička čvrstoća

2) omogućava ćeliji da promijeni svoj oblik i da se kreće.

Rice. 2.09. Citoskelet

Organele (ili organele)

Podijeljeni su na nemembranski, jednomembranski i dvomembranski.

TO nemembranske organele eukariotske ćelije uključuju organele koje nemaju svoju zatvorenu membranu, i to: ribozomi i organele izgrađene na bazi tubulinskih mikrotubula - ćelijski centar (centriole) i organele kretanja (flagele i cilije). U ćelijama većine jednoćelijskih organizama i u ogromnoj većini viših (kopnenih) biljaka nema centriola.

TO jednomembranske organele vezati: endoplazmatski retikulum, Golgijev aparat, lizozomi, peroksizomi, sferozomi, vakuole i neki drugi. Sve jednomembranske organele su međusobno povezane u jedan ćelijski sistem. Biljne ćelije imaju posebne lizozome, životinjske ćelije imaju posebne vakuole: probavne, ekskretorne, kontraktilne, fagocitne, autofagocitne itd.

TO dvomembranske organele odnositi se mitohondrije i plastide.

Nemembranske organele

A) Ribozomi- organele koje se nalaze u ćelijama svih organizama. To su male organele, predstavljene globularnim česticama promjera oko 20 nm. Ribosomi se sastoje od dvije podjedinice nejednake veličine - velike i male. Ribosomi uključuju proteine ​​i ribosomalnu RNK (rRNA). Postoje dva glavna tipa ribozoma: eukariotski (80S) i prokariotski (70S).

Ovisno o lokalizaciji u ćeliji, u citoplazmi se nalaze slobodni ribozomi koji sintetiziraju proteine ​​i vezani ribozomi - ribozomi povezani velikim podjedinicama s vanjskom površinom EPR membrane, sintetizirajući proteine ​​koji ulaze u Golgijev kompleks, a zatim se luče od strane ćelija. Tokom biosinteze proteina, ribozomi se mogu kombinovati u komplekse - poliribozome (polisome).

Eukariotski ribozomi se formiraju u nukleolu. Prvo, rRNA se sintetiše na nukleolarnoj DNK, koja je zatim prekrivena ribosomskim proteinima koji dolaze iz citoplazme, cijepa se na potrebnu veličinu i formira podjedinice ribosoma. U jezgru nema potpuno formiranih ribozoma. Udruživanje podjedinica u cijeli ribozom se događa u citoplazmi, obično tokom biosinteze proteina.

Ribosomi se nalaze u ćelijama svih organizama. Svaki se sastoji od dvije čestice, male i velike. Ribosomi uključuju proteine ​​i RNK.

Funkcije

sinteza proteina.

Sintetizovani proteini se prvo akumuliraju u kanalima i šupljinama endoplazmatskog retikuluma, a zatim se transportuju do organela i delova ćelije. EPS i ribozomi koji se nalaze na njegovim membranama predstavljaju jedinstveni aparat za biosintezu i transport proteina (sl. 2.10-2.11).

Rice. 2.10. Struktura ribosoma

Rice. 2.11. Struktura ribosoma

B) Ćelijski centar (centriole)

Centriol je cilindar (dužine 0,3 µm i prečnika 0,1 µm), čiji zid čini devet grupa od tri spojene mikrotubule (9 tripleta), međusobno povezanih u određenim intervalima umrežavanjem. Centriole su često uparene, pri čemu su međusobno pod pravim uglom. Ako centriol leži na bazi ciliuma ili flageluma, tada se naziva bazalno tijelo.

Gotovo sve životinjske ćelije imaju par centriola, koji su srednji element ćelijskog centra.

Prije podjele, centriole se razilaze na suprotne polove i u blizini svakog od njih pojavljuje se ćerka centriola. Od centriola koji se nalaze na različitim polovima ćelije formiraju se mikrotubule koje rastu jedna prema drugoj.

Funkcije

1) formiraju mitotičko vreteno, koje doprinosi ravnomernoj raspodeli genetskog materijala između ćelija kćeri,

2) su centar organizacije citoskeleta. Neki filamenti vretena su vezani za hromozome.

Centriole su organele citoplazme koje se samorepliciraju. Oni nastaju kao rezultat umnožavanja postojećih. To se događa kada se centriole razilaze. Nezreli centriol sadrži 9 pojedinačnih mikrotubula; naizgled, svaka mikrotubula je matrica za sklapanje tripleta karakterističnih za zreli centriol (sl. 2.12).

Cetrioli se nalaze u ćelijama nižih biljaka (algi).

Rice. 2.12. Centrioli ćelijskog centra

Jednomembranske organele

D) Endoplazmatski retikulum (EPS)

Čitava unutrašnja zona citoplazme ispunjena je brojnim malim kanalima i šupljinama čiji su zidovi membrane slične strukture plazma membrani. Ovi kanali se granaju, povezuju jedan s drugim i formiraju mrežu koja se naziva endoplazmatski retikulum. Endoplazmatski retikulum je heterogene strukture. Poznata su dva tipa - granularni i glatko.

Na membranama kanala i šupljina granularne mreže nalazi se mnogo malih zaobljenih tijela - ribozom koji daju membranama grub izgled. Membrane glatkog endoplazmatskog retikuluma ne nose ribozome na svojoj površini. EPS obavlja mnogo različitih funkcija.

Funkcije

Glavna funkcija granularnog endoplazmatskog retikuluma je sudjelovanje u sintezi proteina, koja se odvija u ribosomima. Na membranama glatkog endoplazmatskog retikuluma sintetiziraju se lipidi i ugljikohidrati. Svi ovi produkti sinteze akumuliraju se u kanalima i šupljinama, a zatim se transportuju u različite organele ćelije, gdje se troše ili akumuliraju u citoplazmi kao ćelijske inkluzije. EPS povezuje glavne organele ćelije (sl. 2.13).

Rice. 2.13. Struktura endoplazmatskog retikuluma (EPS) ili retikuluma

E) Golgijev aparat

Struktura ovog organoida je slična u ćelijama biljnih i životinjskih organizama, uprkos raznolikosti njegovog oblika. Ima mnogo važnih funkcija.

Jednomembranski organoid. To je naslaga spljoštenih "cisterni" sa proširenim ivicama, sa kojima je povezan sistem malih jednomembranskih mehurića (Golgijevih mehurića). Golgijevi mehurići su uglavnom koncentrisani na strani koja se nalazi pored EPS-a i na periferiji stekova. Vjeruje se da prenose proteine ​​i lipide u Golgijev aparat, čiji se molekuli, krećući se od cisterne do cisterne, podvrgavaju kemijskoj modifikaciji.

Sve ove supstance se prvo akumuliraju, hemijski komplikuju, a zatim u obliku velikih i malih mehurića ulaze u citoplazmu i ili se koriste u samoj ćeliji tokom njenog života, ili se iz nje uklanjaju i koriste u organizmu. (sl. 2.14-2.15).

Rice. 2.14. Struktura Golgijevog aparata

Funkcije:

Modifikacija i akumulacija proteina, lipida, ugljikohidrata;

Pakovanje u membranske vezikule (vezikule) ulaznih organskih tvari;

Mjesto formiranja lizosoma;

Sekretorna funkcija, dakle, Golgijev aparat je dobro razvijen u sekretornim ćelijama.

Rice. 2.15. Golgijev kompleks

E) Lizozomi

Oni su mala zaobljena tijela. Unutar lizozoma nalaze se enzimi koji razgrađuju proteine, masti, ugljikohidrate, nukleinske kiseline. Lizozomi se približavaju čestici hrane koja je ušla u citoplazmu, stapaju se s njom i formira se jedna probavna vakuola unutar koje se nalazi čestica hrane okružena lizosomskim enzimima.

Lizozomalni enzimi se sintetiziraju na grubom EPS-u, prenose u Golgijev aparat, gdje se modificiraju i pakuju u membranske vezikule lizosoma. Lizozom može sadržavati od 20 do 60 različitih vrsta hidrolitičkih enzima. Razgradnja tvari pomoću enzima se naziva liza.

Razlikovati primarne i sekundarne lizozome. Primarni lizosomi se nazivaju koji su nastali iz Golgijevog aparata.

Sekundarni lizozomi se nazivaju, nastali kao rezultat fuzije primarnih lizosoma s endocitnim vakuolama. U tom slučaju probavljaju tvari koje su ušle u ćeliju fagocitozom ili pinocitozom, pa se mogu nazvati digestivnim vakuolama.

Funkcije lizosoma:

1) varenje supstanci ili čestica (bakterije, druge ćelije) koje je ćelija uhvatila tokom endocitoze,

2) autofagija - uništavanje ćelija nepotrebnih struktura, na primjer, prilikom zamjene starih organela novima, ili varenje proteina i drugih supstanci proizvedenih unutar same stanice,

3) autoliza - samoprobava ćelije koja dovodi do njene smrti (ponekad ovaj proces nije patološki, već prati razvoj organizma ili diferencijaciju nekih specijalizovanih ćelija) (sl. 2.16-2.17).

Primjer: Kada se punoglavac pretvori u žabu, lizozomi u repnim stanicama ga probavljaju: rep nestaje, a tvari nastale tokom ovog procesa apsorbiraju se i koriste u drugim stanicama tijela.

Rice. 2.16. Formiranje lizosoma

Rice. 2.17. Funkcionisanje lizosoma

G) Peroksizomi

Organoidi, po strukturi slični lizosomima, vezikule prečnika do 1,5 mikrona sa homogenom matriksom koji sadrži oko 50 enzima.

Katalaza uzrokuje razgradnju vodikovog peroksida 2H 2 O 2 → 2H 2 O + O 2 i sprječava peroksidaciju lipida

Peroksizomi nastaju pupanjem iz prethodno postojećih, tj. spadaju u samoreproducirajuće organele, uprkos činjenici da ne sadrže DNK. Rastu zbog ulaska enzima u njih, peroksizomski enzimi nastaju na grubom EPS-u i u hijaloplazmi (sl. 2.18).

Rice. 2.18. Peroksizom (u centru kristalnog nukleoida)

H) Vakuole

Jednomembranske organele. Vakuole su "posude" ispunjene vodenim rastvorima organskih i neorganskih supstanci. EPS i Golgijev aparat su uključeni u formiranje vakuola.

Mlade biljne ćelije sadrže mnogo malih vakuola, koje se zatim, kako ćelije rastu i diferenciraju, spajaju jedna s drugom i formiraju jednu veliku centralnu vakuolu.

Centralna vakuola može zauzeti do 95% zapremine zrele ćelije, dok su jezgro i organele potisnute nazad na ćelijsku membranu. Membrana koja ograničava biljnu vakuolu naziva se tonoplast.

Tečnost koja ispunjava biljnu vakuolu naziva se ćelijski sok. Sastav ćelijskog soka uključuje organske i anorganske soli rastvorljive u vodi, monosaharide, disaharide, aminokiseline, krajnje ili toksične produkte metabolizma (glikozide, alkaloide), neke pigmente (antocijanine).

Od organskih materija češće se skladište šećeri i proteini. Šećeri - češće u obliku otopina, proteini dolaze u obliku EPR mjehurića i Golgijevog aparata, nakon čega se vakuole dehidriraju, pretvarajući se u zrna aleurona.

U životinjskim stanicama postoje male probavne i autofagne vakuole koje pripadaju skupini sekundarnih lizosoma i sadrže hidrolitičke enzime. Kod jednoćelijskih životinja postoje i kontraktilne vakuole koje obavljaju funkciju osmoregulacije i izlučivanja.

Funkcije

U biljkama

1) nakupljanje tečnosti i održavanje turgora,

2) nakupljanje rezervnih hranljivih materija i mineralnih soli,

3) bojenje cvijeća i plodova i time privlačenje oprašivača i distributera plodova i sjemena.

Kod životinja:

4) digestivne vakuole - uništavaju organske makromolekule;

5) kontraktilne vakuole regulišu osmotski pritisak ćelije i uklanjaju nepotrebne supstance iz ćelije

6) fagocitne vakuole nastaju tokom fagocitoze od strane imunih ćelija antigena

7) autofagocitne vakuole nastaju tokom fagocitoze od strane imunoloških ćelija sopstvenog tkiva

Dvomembranske organele (mitohondrije i plastidi)

Ove organele su poluautonomne, jer imaju svoju DNK i svoj aparat za sintezu proteina. Mitohondrije se nalaze u gotovo svim eukariotskim ćelijama. Plastidi se nalaze samo u biljnim ćelijama.

I) Mitohondrije

To su organele opskrbe energijom za metaboličke procese u ćeliji. U hijaloplazmi su mitohondrije obično raspoređene difuzno, ali su u specijalizovanim ćelijama koncentrisane u onim područjima gde postoji najveća potreba za energijom. Na primjer, u mišićnim ćelijama veliki broj mitohondrija je koncentrisan duž kontraktilnih fibrila, duž flageluma sperme, u epitelu bubrežnih tubula, u području sinapsi itd. Ovakav raspored mitohondrija omogućava manji gubitak ATP-a. tokom njegove difuzije.

Vanjska membrana odvaja mitohondrije od citoplazme, zatvorena je na sebe i ne stvara invaginacije. Unutrašnja membrana ograničava unutrašnji sadržaj mitohondrija – matriksa. Karakteristična karakteristika je stvaranje brojnih invaginacija - krista, zbog kojih se povećava površina unutarnjih membrana. Broj i stepen razvoja krista zavisi od funkcionalne aktivnosti tkiva. Mitohondrije imaju sopstveni genetski materijal (sl. 2.19).

Mitohondrijska DNK je zatvorena kružna dvolančana molekula, u ljudskim stanicama ima veličinu od 16569 parova nukleotida, što je otprilike 105 puta manje od DNK lokalizirane u jezgri. Mitohondrije imaju svoj sistem za sintezu proteina, dok je broj proteina prevedenih iz mitohondrijske mRNA ograničen. Mitohondrijska DNK ne može kodirati sve mitohondrijalne proteine. Većina proteina u mitohondrijima je pod genetskom kontrolom jezgra.

Rice. 2.19. Mitohondrijska struktura

Mitohondrijalne funkcije

1) formiranje ATP-a

2) sinteza proteina

3) učešće u specifičnim sintezama, na primjer, sinteza steroidnih hormona (nadbubrežne žlijezde)

4) istrošene mitohondrije mogu akumulirati i produkte izlučivanja, štetne materije, tj. sposoban da preuzme funkcije drugih ćelijskih organela

K) Plastidi

Plastidi– Organele, karakteristične samo za biljke.

Postoje tri vrste plastida:

1) hloroplasti(zeleni plastidi);

2) hromoplasti(žuti, narandžasti ili crveni plastidi)

3) leukoplasti(bezbojni plastidi).

Obično se u ćeliji nalazi samo jedna vrsta plastida.

Hloroplasti

Ove organele nalaze se u ćelijama lišća i drugih zelenih biljnih organa, kao iu raznim algama. Više biljke obično sadrže nekoliko desetina hloroplasta u jednoj ćeliji. Zelena boja hloroplasta zavisi od sadržaja pigmenta hlorofila u njima.

Kloroplast je glavni organoid biljnih stanica u kojem se odvija fotosinteza, odnosno stvaranje organskih tvari (ugljikohidrata) iz neorganskih (CO 2 i H 2 O) koristeći energiju sunčeve svjetlosti. Kloroplasti su strukturno slični mitohondrijima.

Kloroplasti imaju složenu strukturu. Od hijaloplazme su omeđene dvije membrane - vanjske i unutrašnje. Unutrašnji sadržaj se zove stroma... Unutrašnja membrana čini složen, strogo uređen sistem membrana u obliku ravnih mehurića, tzv. tilakoidi.

Tilakoidi se skupljaju u gomile - zrna nalik na stupove novčića . Grane su međusobno povezane stromalnim tilakoidima, prolazeći kroz njih duž plastida (sl. 2.20-2.22). Klorofil i hloroplasti nastaju samo izlaganjem svjetlosti.

Rice. 2.20. Kloroplasti pod svjetlosnim mikroskopom

Rice. 2.21. Struktura hloroplasta pod elektronskim mikroskopom

Rice. 2.22. Shematska struktura hloroplasta

Funkcije

1) fotosinteza(formiranje organskih supstanci iz neorganskih materija usled energije svetlosti). Hlorofil igra centralnu ulogu u ovom procesu. Apsorbira svjetlosnu energiju i usmjerava je da izvrši fotosintetske reakcije. U hloroplastima, kao iu mitohondrijima, sintetiše se ATP.

2) učestvuje u sintezi aminokiselina i masnih kiselina,

3) služi kao skladište za privremene rezerve skroba.

Leukoplasti- mali bezbojni plastidi koji se nalaze u ćelijama organa skrivenih od sunčeve svjetlosti (korijeni, rizomi, gomolji, sjemenke). Njihova struktura je slična strukturi hloroplasta. (sl. 2.23).

Međutim, za razliku od hloroplasta, leukoplasti imaju slabo razvijen sistem unutrašnje membrane, jer uključeni su u sintezu i akumulaciju rezervnih nutrijenata - skroba, proteina i lipida. Na svjetlu se leukoplasti mogu pretvoriti u hloroplaste.

Rice. 2.23. Struktura leukoplasta

Hromoplasti- plastidi narandžaste, crvene i žute boje, što je uzrokovano pigmentima koji pripadaju grupi karotenoida. Hromoplasti se nalaze u ćelijama latica mnogih biljaka, zrelih plodova, rjeđe korijenskih usjeva, kao i u jesenjem lišću. Sistem unutrašnje membrane u hromoplastima, po pravilu, nema (sl. 24).

Rice. 2.24. Struktura hromoplasta

Značaj hromoplasta još nije u potpunosti razjašnjen. Većina njih su stari plastidi. Oni se, po pravilu, razvijaju iz hloroplasta, dok se hlorofil i struktura unutrašnje membrane uništavaju u plastidima, a karotenoidi se akumuliraju. To se dešava kada plodovi sazriju i lišće požuti u jesen. Biološki značaj hromoplasta je u tome što izazivaju svijetlu boju cvijeća i plodova, što privlači insekte za unakrsno oprašivanje i druge životinje za širenje plodova. Leukoplasti se također mogu pretvoriti u hromoplaste.

Funkcije plastida

Sinteza organskih supstanci u hlorofilu iz jednostavnih anorganskih jedinjenja: ugljen-dioksida i vode u prisustvu kvanta sunčeve svetlosti - fotosinteza, Sinteza ATP-a u svjetlosnoj fazi fotosinteze

Sinteza proteina na ribosomima (između unutrašnjih membrana hloroplasta nalaze se DNK, RNK i ribozomi, pa se u hloroplastima, kao i u mitohondrijima, sintetiše protein koji je neophodan za aktivnost ovih organela).

Prisutnost hromoplasta objašnjava se žutom, narandžastom i crvenom bojom vjenčića cvijeća, plodova, jesenskog lišća.

Leukoplasti sadrže tvari za skladištenje (u stabljikama, korijenu, gomoljima).

Kloroplasti, hromoplasti i leukoplasti su sposobni za međućelijsku tranziciju. Dakle, kada plodovi sazriju ili promijene boju listova u jesen, hloroplasti se pretvaraju u hromoplaste, a leukoplasti se mogu pretvoriti u kloroplaste, na primjer, kada gomolji krumpira postanu zeleni.

U evolucijskom smislu, primarni, početni tip plastida su hloroplasti, od kojih su nastali plastidi druga dva tipa. Plastidi dijele mnoge sličnosti s mitohondrijima, što ih razlikuje od ostalih komponenti citoplazme. Ovo je, prije svega, školjka od dvije membrane i relativna genetska autonomija, zbog prisustva vlastitih ribozoma i DNK. Ova posebnost organela stvorila je osnovu za ideju da su prekursori plastida i mitohondrija bakterije, za koje se u procesu evolucije pokazalo da su ugrađene u eukariotsku ćeliju i postupno se pretvorile u hloroplaste i mitohondrije. (sl. 2.25).

Rice. 2.25. Formiranje mitohondrija i hloroplasta prema teoriji simbiogeneze

Cell- elementarna jedinica živog sistema. Različite strukture žive ćelije, koje su odgovorne za obavljanje određene funkcije, nazivaju se organele, kao i organi cijelog organizma. Specifične funkcije u ćeliji su raspoređene između organela, unutarćelijskih struktura koje imaju određeni oblik, kao što su jezgro ćelije, mitohondrije itd.

Ćelijske strukture:

Citoplazma... Obavezni dio ćelije, zatvoren između plazma membrane i jezgra. Cytosol Viskozna je vodena otopina raznih soli i organskih tvari, prožeta sistemom proteinskih filamenata - citoskeleta. Većina hemijskih i fizioloških procesa ćelije odvija se u citoplazmi. Struktura: citosol, citoskelet. Funkcije: uključuje različite organele, unutrašnje okruženje ćelije
Plazma membrana... Svaka ćelija životinja, biljaka, ograničena je iz okoline ili drugih ćelija plazma membranom. Debljina ove membrane je toliko mala (oko 10 nm) da se može vidjeti samo elektronskim mikroskopom.

Lipidi formiraju dvostruki sloj u membrani, a proteini prožimaju cijelu njenu debljinu, uronjeni su na različitim dubinama u lipidni sloj ili se nalaze na vanjskoj i unutrašnjoj površini membrane. Struktura membrana svih ostalih organela slična je plazma membrani. Struktura: dvostruki sloj lipida, proteina, ugljikohidrata. Funkcije: ograničavanje, održavanje oblika ćelije, zaštita od oštećenja, regulacija unosa i uklanjanja supstanci.

Lizozomi... Lizozomi su membranske organele. Imaju ovalni oblik i prečnik od 0,5 mikrona. Sadrže skup enzima koji uništavaju organsku materiju. Membrana lizosoma je vrlo jaka i sprječava prodor vlastitih enzima u citoplazmu stanice, ali ako je lizozom oštećen bilo kakvim vanjskim utjecajima, tada se uništava cijela stanica ili njen dio.
Lizozomi se nalaze u svim stanicama biljaka, životinja i gljiva.

Probavljajući različite organske čestice, lizozomi daju dodatnu "sirovinu" za hemijske i energetske procese u ćeliji. Tokom gladovanja, ćelije lizozoma probavljaju neke organele bez ubijanja ćelije. Ova parcijalna probava obezbjeđuje ćeliji neophodan minimum nutrijenata za neko vrijeme. Ponekad lizozomi probavljaju cijele stanice i grupe stanica, što igra bitnu ulogu u razvoju životinja. Primjer je gubitak repa kada se punoglavac pretvori u žabu. Struktura: vezikule ovalnog oblika, spolja membrana, iznutra enzimi. Funkcije: cijepanje organske tvari, uništavanje mrtvih organela, uništavanje istrošenih stanica.

Golgijev kompleks... Proizvodi biosinteze koji ulaze u lumen šupljina i tubula endoplazmatskog retikuluma koncentrišu se i transportuju u Golgijevom aparatu. Ovaj organoid je veličine 5-10 µm.

Struktura: membranom okružene šupljine (vezikule). Funkcije: akumulacija, pakovanje, izlučivanje organske materije, formiranje lizosoma

Endoplazmatski retikulum... Endoplazmatski retikulum je sistem za sintezu i transport organskih supstanci u citoplazmi ćelije, koja je otvorena struktura povezanih šupljina.
Veliki broj ribozoma je vezan za membrane endoplazmatskog retikuluma - najmanjih organela ćelije, koje izgledaju kao kugla prečnika 20 nm. i sastoji se od RNK i proteina. Sinteza proteina se odvija na ribosomima. Tada novosintetizovani proteini ulaze u sistem šupljina i tubula, duž kojih se kreću unutar ćelije. Šupljine, tubule, tubule iz membrana, na površini membrana ribosoma. Funkcije: sinteza organskih supstanci pomoću ribozoma, transport supstanci.

Ribosomi... Ribosomi su vezani za membrane endoplazmatskog retikuluma ili su slobodno locirani u citoplazmi, locirani su u grupama, na njima se sintetiziraju proteini. Proteinski sastav, ribosomalna RNK Funkcije: obezbjeđuje biosintezu proteina (sastavljanje proteinske molekule iz).
Mitohondrije... Mitohondrije su energetske organele. Oblik mitohondrija je različit, mogu biti ostali, štapićasti, filamentasti prosječnog promjera 1 mikron. i dužine od 7 mikrona. Broj mitohondrija zavisi od funkcionalne aktivnosti ćelije i može doseći desetine hiljada u letećim mišićima insekata. Mitohondrije su s vanjske strane omeđene vanjskom membranom, a ispod je unutrašnja membrana koja formira brojne izrasline - kriste.

Unutar mitohondrija nalaze se RNK, DNK i ribozomi. U njene membrane ugrađeni su specifični enzimi, uz pomoć kojih se u mitohondrijima energija prehrambenih supstanci pretvara u energiju ATP-a, neophodnu za život ćelije i organizma u cjelini.

Membrana, matriks, izrasline - kriste. Funkcije: sinteza ATP molekula, sinteza vlastitih proteina, nukleinskih kiselina, ugljikohidrata, lipida, formiranje vlastitih ribozoma.

Plastidi... Samo u biljnoj ćeliji: lekoplasti, hloroplasti, hromoplasti. Funkcije: akumulacija rezervnih organskih tvari, privlačenje insekata oprašivača, sinteza ATP-a i ugljikohidrata. Kloroplasti su u obliku diska ili kugle prečnika 4-6 µm. Sa dvostrukom membranom - vanjskom i unutrašnjom. Unutar hloroplasta nalaze se DNK ribosoma i posebne membranske strukture - zrna, povezana jedno s drugim i sa unutrašnjom membranom hloroplasta. Svaki hloroplast sadrži oko 50 zrnaca, raspoređenih radi boljeg hvatanja svjetlosti. Hlorofil se nalazi u granskim membranama, zahvaljujući njemu, energija sunčeve svjetlosti se pretvara u hemijsku energiju ATP-a. ATP energija se koristi u hloroplastima za sintezu organskih jedinjenja, prvenstveno ugljenih hidrata.
Hromoplasti... Crveni i žuti pigmenti koji se nalaze u hromoplastima daju različitim dijelovima biljke crvenu i žutu boju. šargarepa, plodovi paradajza.

Leukoplasti su mjesto nakupljanja rezervnog nutrijenta – škroba. Posebno mnogo leukoplasta ima u ćelijama gomolja krompira. Na svjetlu se leukoplasti mogu pretvoriti u hloroplaste (zbog čega ćelije krumpira postaju zelene). U jesen se hloroplasti pretvaraju u hromoplaste, a zeleni listovi i plodovi postaju žuti i crveni.

Ćelijski centar... Sastoji se od dva cilindra, centriola, postavljenih okomito jedan na drugi. Funkcije: oslonac navoja za podjelna vretena

Ćelijske inkluzije se pojavljuju u citoplazmi, a zatim nestaju u procesu života ćelije.

Gusti inkluzije u obliku granula sadrže rezervne nutrijente (škrob, bjelančevine, šećere, masti) ili otpadne produkte stanice, koji se još ne mogu ukloniti. Svi plastidi biljnih stanica imaju sposobnost sintetiziranja i akumulacije rezervnih hranjivih tvari. U biljnim ćelijama, akumulacija rezervnih hranljivih materija se dešava u vakuolama.

Zrna, granule, kapi Funkcije: nestalne formacije koje pohranjuju organsku materiju i energiju

Core... Nuklearna membrana od dvije membrane, nuklearni sok, nukleolus. Funkcije: pohranjivanje nasljednih informacija u ćeliji i njihova reprodukcija, sinteza RNK - informativne, transportne, ribosomske. U nuklearnoj membrani nalaze se spore kroz koje se odvija aktivna izmjena tvari između jezgre i citoplazme. Jezgro pohranjuje nasljedne informacije ne samo o svim znakovima i svojstvima date ćelije, o procesima koji se moraju dogoditi u njoj (na primjer, sinteza proteina), već i o karakteristikama organizma u cjelini. Informacije se bilježe u molekulima DNK, koji su glavni dio hromozoma. U jezgru se nalazi nukleolus. Jezgro, zbog prisustva u njemu kromosoma koji sadrže nasljedne informacije, obavlja funkcije centra koji kontrolira svu vitalnu aktivnost i razvoj stanice.