Osobitné postavenie zaujíma plazmatická membrána, ktorá obmedzuje bunku zvonku a je priamo spojená s extracelulárnym prostredím. Má hrúbku asi 10 nm a je najhrubšou z bunkových membrán. Hlavnými zložkami sú bielkoviny (viac ako 60 %), lipidy (asi 40 %) a sacharidy (asi 1 %). Rovnako ako všetky ostatné bunkové membrány sa syntetizuje v kanáloch EPS.

Funkcie plazmalemy.

Doprava.

Plazmatická membrána je polopriepustná, t.j. selektívne rôzne molekuly ním prechádzajú rôznou rýchlosťou. Existujú dva spôsoby transportu látok cez membránu: pasívny a aktívny transport.

Pasívna doprava. Pasívny transport alebo difúzia nevyžaduje energiu. Nenabité molekuly difundujú pozdĺž koncentračného gradientu, transport nabitých molekúl závisí od koncentračného gradientu protónov vodíka a transmembránového rozdielu potenciálov, ktoré sa spájajú do elektrochemického protónového gradientu. Vnútorný cytoplazmatický povrch membrány nesie spravidla negatívny náboj, čo uľahčuje prenikanie kladne nabitých iónov do bunky. Existujú dva typy difúzie: jednoduchá a uľahčená.

Jednoduchá difúzia je typická pre malé neutrálne molekuly (H 2 O, CO 2, O 2), ako aj pre hydrofóbne nízkomolekulárne organické látky. Tieto molekuly môžu prechádzať bez akejkoľvek interakcie s membránovými proteínmi cez póry alebo kanály membrány, pokiaľ je zachovaný koncentračný gradient.

Uľahčená difúzia je charakteristická pre hydrofilné molekuly, ktoré sú transportované cez membránu aj po koncentračnom gradiente, avšak pomocou špeciálnych membránových nosných proteínov podľa princípu uniport.

Uľahčená difúzia je vysoko selektívna, pretože nosný proteín má väzbové centrum komplementárne k transportovanej látke a prenos je sprevádzaný konformačnými zmenami v proteíne. Jeden z možných mechanizmov uľahčenej difúzie je nasledovný: transportný proteín (translokáza) naviaže látku, potom sa priblíži k opačnej strane membrány, uvoľní túto látku, prevezme svoju pôvodnú konformáciu a je opäť pripravený vykonávať transportnú funkciu. O tom, ako sa uskutočňuje pohyb samotného proteínu, je málo známe. Ďalší možný mechanizmus prenosu zahŕňa účasť niekoľkých nosných proteínov. V tomto prípade samotná pôvodne naviazaná zlúčenina prechádza z jedného proteínu na druhý, pričom sa postupne viaže na jeden alebo iný proteín, až kým nie je na opačnej strane membrány.

aktívny transport. K takémuto transportu dochádza, keď k prenosu dochádza proti koncentračnému gradientu. Vyžaduje to výdaj energie bunkou. Aktívny transport slúži na akumuláciu látok vo vnútri bunky. Zdrojom energie je často ATP. Pre aktívny transport je okrem zdroja energie nevyhnutná účasť membránových proteínov. Jeden z aktívnych transportných systémov v živočíšnej bunke je zodpovedný za prenos iónov Na a K + cez bunkovú membránu. Tento systém je tzv Na + - K*-čerpadlo. Je zodpovedný za udržiavanie zloženia vnútrobunkového prostredia, v ktorom je koncentrácia K + iónov vyššia ako koncentrácia Na * iónov.

Koncentračný gradient oboch iónov je udržiavaný prenosom K + vo vnútri bunky a Na + vonku. Oba transporty prebiehajú proti koncentračnému gradientu. Toto rozloženie iónov určuje obsah vody v bunkách, excitabilitu nervových a svalových buniek a ďalšie vlastnosti normálnych buniek. Na + -K + - pumpa je proteín - transportná ATPáza. Molekula tohto enzýmu je oligomér a preniká cez membránu. Počas celého cyklu pumpy sa z bunky do medzibunkovej látky prenesú 3 ióny Na + a v opačnom smere 2 ióny K +, pričom sa využije energia molekuly ATP. Existujú transportné systémy na prenos vápenatých iónov (Ca 2+ -ATPáza), protónové pumpy (H + -ATPáza) atď.

Aktívny transport látky cez membránu, uskutočňovaný v dôsledku energie koncentračného gradientu inej látky, sa nazýva symport. Transportná ATPáza má v tomto prípade väzbové miesta pre obe látky. Antiport je pohyb látky proti jej koncentračnému gradientu. V tomto prípade sa druhá látka pohybuje v opačnom smere pozdĺž svojho koncentračného gradientu. Symport a antiport (kotransport) môže nastať pri absorpcii aminokyselín z čreva a reabsorpcii glukózy z primárneho moču, s využitím energie koncentračného gradientu Na + iónov vytvorených Na +, K + -ATPázou.

Ďalšími 2 typmi transportu sú endocytóza a exocytóza.

Endocytóza- zachytávanie veľkých častíc bunkou. Existuje niekoľko spôsobov endocytózy: pinocytóza a fagocytóza. Zvyčajne pod pinocytóza pochopiť zachytávanie kvapalných koloidných častíc bunkou, pod fagocytóza- zachytávanie teliesok (hustejšie a väčšie častice až do iných buniek). Mechanizmus pino- a fagocytózy je odlišný.

Vo všeobecnosti sa vstup pevných častíc alebo kvapiek kvapaliny do bunky zvonku nazýva heterofágia. Tento proces je najrozšírenejší u prvokov, ale u ľudí (ako aj u iných cicavcov) je veľmi dôležitý. Heterofágia zohráva významnú úlohu pri ochrane organizmu (segmentované neutrofily - granulocyty; makrofagocyty), prestavbe kostného tkaniva (osteoklasty), tvorbe tyroxínu folikulmi štítnej žľazy, reabsorpcii bielkovín a iných makromolekúl v proximálnom nefrone a ďalších procesoch.

Pinocytóza.

Aby sa externé molekuly dostali do bunky, musia byť najprv naviazané na glykokalyxné receptory (súbor molekúl spojených s povrchovými proteínmi membrány) (obr.).

V mieste takejto väzby pod plazmalemou sa nachádzajú molekuly klatrínového proteínu. Plazmalema spolu s molekulami pripojenými zvonku a vystlanými klatrínom z cytoplazmy začína invaginovať. Invaginácia sa prehlbuje, jej okraje sa približujú a potom uzatvárajú. Výsledkom je, že z plazmalemy sa oddelí bublina, ktorá nesie zachytené molekuly. Klathrin na svojom povrchu vyzerá na elektrónových mikrofotografiách ako nerovný okraj, preto sa takéto bubliny nazývajú ohraničené.

Klathrin zabraňuje prichyteniu vezikúl k intracelulárnym membránam. Preto môžu byť ohraničené vezikuly voľne transportované v bunke presne do tých oblastí cytoplazmy, kde by sa mal použiť ich obsah. Do jadra sa teda dodávajú najmä steroidné hormóny. Obyčajne ohraničené vezikuly sa však čoskoro po oddelení od plazmalemy odtrhnú. Klathrin sa prenáša do plazmalemy a môže sa opäť podieľať na reakciách endocytózy.

Na povrchu bunky v cytoplazme sú trvalejšie vezikuly – endozómy. Ohraničené vezikuly uvoľňujú klatrín a spájajú sa s endozómami, čím sa zväčšuje objem a povrch endozómov. Potom sa nadbytočná časť endozómov odštiepi vo forme nového vezikula, v ktorom nie sú žiadne látky, ktoré sa dostali do bunky, zostávajú v endozóme. Nová vezikula cestuje na povrch bunky a spája sa s membránou. Výsledkom je, že strata plazmalemy, ku ktorej došlo pri odštiepení ohraničenej vezikuly, sa obnoví a jej receptory sa tiež vrátia do plazmalemy.

Endozómy klesajú do cytoplazmy a spájajú sa s lyzozómovými membránami. Látky prichádzajúce vo vnútri takéhoto sekundárneho lyzozómu podliehajú rôznym biochemickým transformáciám. Po dokončení procesu sa membrána lyzozómu môže rozpadnúť na fragmenty a produkty rozpadu a obsah lyzozómu sa stanú dostupnými pre intracelulárne metabolické reakcie. Takže napríklad aminokyseliny sú viazané tRNA a dodávané do ribozómov, zatiaľ čo glukóza môže vstúpiť do Golgiho komplexu alebo do tubulov agranulárneho ER.

Hoci endozómy nemajú klatrínovú hranicu, nie všetky sa spájajú s lyzozómami. Niektoré z nich sú nasmerované z jedného bunkového povrchu na druhý (ak bunky tvoria epitelovú vrstvu). Tam sa endozómová membrána spojí s plazmatickou membránou a obsah sa vytlačí. V dôsledku toho sa látky prenášajú cez bunku z jedného prostredia do druhého bez zmien. Tento proces sa nazýva transcytóza. Proteínové molekuly, najmä imunoglobulíny, sa môžu tiež prenášať transcytózou.

Fagocytóza.

Ak má veľká častica na svojom povrchu molekulárne skupiny, ktoré môžu byť rozpoznané bunkovými receptormi, naviaže sa. Zďaleka to nie je vždy, že samotné cudzie častice majú takéto zoskupenia. Keď sa však dostanú do tela, obklopia ich molekuly imunoglobulínov (opsoníny), ktoré sa vždy nachádzajú ako v krvi, tak aj v medzibunkovom prostredí. Imunoglobulíny sú vždy rozpoznávané fagocytovými bunkami.

Po naviazaní opsonínov pokrývajúcich cudziu časticu na receptory fagocytu sa aktivuje jeho povrchový komplex. Aktínové mikrofilamenty začnú interagovať s myozínom a zmení sa konfigurácia bunkového povrchu. Okolo častice sa rozprestierajú výrastky cytoplazmy fagocytu. Pokrývajú povrch častice a spájajú sa nad ním. Vonkajšie listy výrastkov sa spájajú a uzatvárajú povrch bunky.

Hlboké vrstvy výrastkov tvoria membránu okolo absorbovanej častice - vzniká fagozóm. Fagozóm sa spája s lyzozómami, čo vedie k ich komplexu - heterolyzozóm (heterozóm, alebo fagolyzozóm). V ňom dochádza k lýze zachytených zložiek častice. Niektoré z produktov lýzy sú odstránené z heterozómu a využité bunkou, zatiaľ čo niektoré nemusia byť citlivé na pôsobenie lyzozomálnych enzýmov. Tieto zvyšky tvoria zvyškové telá.

Schopnosť fagocytózy majú potenciálne všetky bunky, no v organizme sa týmto smerom špecializuje len málokto. Sú to neutrofilné leukocyty a makrofágy.

Exocytóza.

Ide o odstraňovanie látok z bunky. Po prvé, makromolekulárne zlúčeniny sú segregované v Golgiho komplexe vo forme transportných vezikúl. Tie sú za účasti mikrotubulov nasmerované na povrch bunky. Membrána vezikuly je vložená do plazmalemy a obsah vezikuly je mimo bunky (obr.) Fúzia vezikuly s plazmalemou môže nastať bez akýchkoľvek dodatočných signálov. Táto exocytóza sa nazýva konštitutívny. Takto sa z buniek odstraňuje väčšina produktov jeho vlastného metabolizmu. Množstvo buniek je však určených na syntézu špeciálnych zlúčenín – sekrétov, ktoré sa v tele využívajú v iných jeho častiach. Aby sa transportná bublina s tajomstvom spojila s plazmalemou, sú potrebné signály zvonku. Až potom dôjde k zlúčeniu a k uvoľneniu tajomstva. Táto exocytóza sa nazýva regulované. Signálne molekuly, ktoré podporujú vylučovanie sekrétov, sa nazývajú liberíny (uvoľňujúce faktory), a tie, ktoré bránia odstráneniu - statíny.

funkcie receptorov.

Poskytujú ich najmä glykoproteíny umiestnené na povrchu plazmalemy a schopné viazať sa na svoje ligandy. Ligand zodpovedá svojmu receptoru ako kľúč k zámku. Väzba ligandu na receptor spôsobuje zmenu v konformácii polypeptidu. S takouto zmenou v transmembránovom proteíne sa vytvorí správa medzi extra- a intracelulárnym prostredím.

typy receptorov.

Receptory spojené s proteínovými iónovými kanálmi. Interagujú so signálnou molekulou, ktorá dočasne otvára alebo zatvára kanál na prechod iónov. (Napríklad acetylcholínový neurotransmiterový receptor je proteín pozostávajúci z 5 tvoriacich sa podjednotiek iónový kanál. V neprítomnosti acetylcholínu je kanál uzavretý a po pripojení sa otvára a umožňuje priechod sodíkových iónov).

katalytické receptory. Pozostávajú z extracelulárnej časti (samotný receptor) a intracelulárnej cytoplazmatickej časti, ktorá funguje ako enzým prolinkinázy (napríklad receptory rastového hormónu).

Receptory spojené s G-proteínmi. Sú to transmembránové proteíny pozostávajúce z receptora interagujúceho s ligandom a G-proteínu (regulačný proteín súvisiaci s guanozíntrifosfátom), ktorý prenáša signál na membránovo viazaný enzým (adenylátcykláza) alebo do iónového kanála. V dôsledku toho sa aktivujú cyklické AMP alebo ióny vápnika. (Takto funguje systém adenylátcyklázy. Napríklad v pečeňových bunkách je receptor pre hormón inzulín. Nadbunková časť receptora sa viaže na inzulín. To spôsobí aktiváciu vnútrobunkovej časti, enzýmu adenylátcyklázy. syntetizuje cyklický AMP z ATP, ktorý reguluje rýchlosť rôznych intracelulárnych procesov, čo spôsobuje aktiváciu alebo inhibíciu týchto alebo iných metabolických enzýmov).

Receptory, ktoré vnímajú fyzikálne faktory. Napríklad fotoreceptorový proteín rodopsín. Keď je svetlo absorbované, mení svoju konformáciu a vyvoláva nervový impulz.

Skladá sa z bilipidovej vrstvy, ktorej lipidy sú striktne orientované – hydrofóbna časť lipidov (chvost) je otočená dovnútra vrstvy, zatiaľ čo hydrofilná časť (hlava) je smerom von. Okrem lipidov sa na stavbe plazmatickej membrány podieľajú tri typy membránových proteínov: periférna, integrálna a semiintegrálna.

Jedným zo súčasných smerov výskumu membrán je podrobné štúdium vlastností rôznych štruktúrnych a regulačných lipidov, ako aj jednotlivých integrálnych a semiintegrálnych proteínov, ktoré tvoria membrány.

Integrálne membránové proteíny

Hlavnú úlohu v organizácii samotnej membrány zohrávajú integrálne a semiintegrálne proteíny, ktoré majú globulárnu štruktúru a sú spojené s lipidovou fázou hydrofilno-hydrofóbnymi interakciami. Globuly integrálnych proteínov prenikajú celou hrúbkou membrány a ich hydrofóbna časť sa nachádza v strede globule a je ponorená do hydrofóbnej zóny lipidovej fázy.

semiintegrálne membránové proteíny

V semiintegrálnych proteínoch sú hydrofóbne aminokyseliny koncentrované na jednom z pólov globuly, a preto sú globuly iba do polovice ponorené v membráne a vyčnievajú z jedného (vonkajšieho alebo vnútorného) povrchu membrány.

Funkcie membránových proteínov

Integrálnym a semiintegrálnym proteínom plazmatickej membrány boli predtým priradené dve funkcie: všeobecná štrukturálna a špecifická. Podľa toho boli medzi nimi rozlíšené štrukturálne a funkčné proteíny. Zlepšenie metód izolácie proteínových frakcií membrán a detailnejšia analýza jednotlivých proteínov však teraz naznačuje absenciu štruktúrnych proteínov, ktoré sú univerzálne pre všetky membrány a nenesú žiadne špecifické funkcie. Naopak, membránové proteíny so špecifickými funkciami sú veľmi rôznorodé. Sú to proteíny, ktoré vykonávajú receptorové funkcie, proteíny, ktoré sú aktívnymi a pasívnymi nosičmi rôznych zlúčenín, a napokon proteíny, ktoré sú súčasťou mnohých enzýmových systémov. materiál zo stránky

Vlastnosti membránových proteínov

Spoločnou vlastnosťou všetkých týchto integrálnych a semiintegrálnych membránových proteínov, ktoré sa líšia nielen funkčne, ale aj chemicky, je ich základná schopnosť pohybovať sa, „plávať“ v rovine membrány v tekutej lipidovej fáze. Ako bolo uvedené vyššie, existencia takýchto pohybov v plazmatických membránach niektorých buniek bola experimentálne dokázaná. Toto však zďaleka nie je jediný typ pohybu identifikovaný v membránových proteínoch. Okrem laterálneho posunu môžu jednotlivé integrálne a semiintegrálne proteíny rotovať v rovine membrány v horizontálnom a dokonca aj vertikálnom smere a môžu tiež meniť stupeň ponorenia molekuly do lipidovej fázy.

Opsin. Všetky tieto rôznorodé a zložité pohyby proteínových guľôčok sú obzvlášť dobre znázornené na príklade proteínu opsínu, ktorý je špecifický pre membrány fotoreceptorových buniek (obr. 3). Ako je známe, opsín v tme je spojený s karotenoidnou sietnicou, ktorá obsahuje dvojitú cis väzbu; komplex sietnice a opsínu tvorí rodopsín alebo vizuálna fialová. Molekula rodopsínu je schopná laterálneho pohybu a rotácie v horizontálnej rovine membrány (obr. 3, A). Pôsobením svetla prechádza sietnica fotoizomerizáciou a transformuje sa na trans formu. V tomto prípade sa mení konformácia sietnice a oddeľuje sa od opsínu, čím sa mení rovina rotácie z horizontálnej na vertikálnu (obr. 3b). Dôsledkom takýchto premien je zmena priepustnosti membrán pre ióny, čo vedie k vzniku nervového impulzu.

Je zaujímavé, že zmeny v konformácii opsínových guľôčok vyvolané svetelnou energiou môžu slúžiť nielen na generovanie nervového impulzu, ako sa to deje v bunkách sietnice, ale sú aj najjednoduchším fotosyntetickým systémom, ktorý sa nachádza v špeciálnych fialových baktériách.

Biologické membrány tvoria základ štrukturálnej organizácie bunky. Plazmatická membrána (plazmalema) je membrána, ktorá obklopuje cytoplazmu živej bunky. Membrány sú tvorené lipidmi a proteínmi. Lipidy (hlavne fosfolipidy) tvoria dvojitú vrstvu, v ktorej hydrofóbne „chvosty“ molekúl smerujú dovnútra membrány a hydrofilné chvosty - k jej povrchom. Proteínové molekuly môžu byť umiestnené na vonkajšom a vnútornom povrchu membrány, môžu byť čiastočne ponorené do lipidovej vrstvy alebo cez ňu preniknúť. Väčšina ponorených membránových proteínov sú enzýmy. Ide o fluidno-mozaikový model štruktúry plazmatickej membrány. Molekuly bielkovín a lipidov sú mobilné, čo zabezpečuje dynamiku membrány. Membrány tiež obsahujú sacharidy vo forme glykolipidov a glykoproteínov (glycocalix) umiestnených na vonkajšom povrchu membrány. Súbor bielkovín a sacharidov na povrchu membrány každej bunky je špecifický a je akýmsi indikátorom typu bunky.

Funkcie membrány:

1. Delenie. Spočíva vo vytvorení bariéry medzi vnútorným obsahom bunky a vonkajším prostredím.
2. Zabezpečenie výmeny látok medzi cytoplazmou a vonkajším prostredím. Voda, ióny, anorganické a organické molekuly vstupujú do bunky (transportná funkcia). Produkty vznikajúce v bunke (sekrečná funkcia) sa vylučujú do vonkajšieho prostredia.
3. Doprava. Transport cez membránu môže prebiehať rôznymi spôsobmi. Pasívny transport sa uskutočňuje bez výdaja energie, jednoduchou difúziou, osmózou alebo uľahčenou difúziou pomocou nosných proteínov. Aktívny transport sa uskutočňuje prostredníctvom nosných proteínov a vyžaduje vstup energie (napr. sodíkovo-draslíková pumpa). materiál zo stránky

Veľké molekuly biopolymérov vstupujú do bunky v dôsledku endocytózy. Delí sa na fagocytózu a pinocytózu. Fagocytóza je zachytávanie a absorpcia veľkých častíc bunkou. Tento jav prvýkrát opísal I.I. Mečnikov. Najprv sa látky prilepia na plazmatickú membránu, na špecifické receptorové proteíny, potom sa membrána prehne a vytvorí priehlbinu.

Vytvára sa tráviaca vakuola. Trávi látky, ktoré sa dostali do bunky. U ľudí a zvierat sú leukocyty schopné fagocytózy. Leukocyty pohlcujú baktérie a iné pevné častice.

Pinocytóza je proces zachytávania a absorpcie kvapiek kvapaliny s látkami rozpustenými v nej. Látky priľnú k membránovým proteínom (receptorom) a kvapka roztoku je obklopená membránou, čím sa vytvorí vakuola. Pri výdaji energie ATP dochádza k pinocytóze a fagocytóze.

1. Tajomstvo. Sekrécia - uvoľňovanie látok syntetizovaných v bunke bunkou do vonkajšieho prostredia. Hormóny, polysacharidy, proteíny, tukové kvapôčky sú uzavreté vo vezikulách viazaných na membránu a približujú sa k plazmaleme. Membrány sa spájajú a obsah vezikuly sa uvoľňuje do prostredia obklopujúceho bunku.
2. Spojenie buniek v tkanive (v dôsledku zložených výrastkov).
3. Receptor. V membránach sa nachádza veľké množstvo receptorov – špeciálnych proteínov, ktorých úlohou je prenášať signály zvonku do vnútra bunky.

1. Bariéra- zabezpečuje regulovaný, selektívny, pasívny a aktívny metabolizmus s okolím.

Bunkové membrány majú selektívna priepustnosť: glukóza, aminokyseliny, mastné kyseliny, glycerol a ióny nimi pomaly difundujú, samotné membrány tento proces aktívne regulujú – niektoré látky prechádzajú, iné nie.

2. Doprava- transport látok do bunky az bunky prebieha cez membránu. Transport cez membrány zabezpečuje: dodávanie živín, odstraňovanie konečných produktov metabolizmu, sekréciu rôznych látok, vytváranie iónových gradientov, udržiavanie vhodného pH a koncentrácie iónov v bunke, ktoré sú nevyhnutné pre fungovanie bunkové enzýmy.

Existujú štyri hlavné mechanizmy na vstup látok do bunky alebo ich odstránenie z bunky von:

a) Pasívne (difúzia, osmóza) (nevyžaduje energiu)

Difúzia

Šírenie molekúl alebo atómov jednej látky medzi molekulami alebo atómami inej látky, čo vedie k spontánnemu vyrovnaniu ich koncentrácií v celom obsadenom objeme. V niektorých situáciách má jedna z látok už rovnakú koncentráciu a hovorí sa o difúzii jednej látky v druhej. V tomto prípade dochádza k prenosu látky z oblasti s vysokou koncentráciou do oblasti s nízkou koncentráciou (pozdĺž vektora koncentračného gradientu (obr. 2.4).

Ryža. 2.4. Schéma difúzneho procesu

Osmóza

Proces jednosmernej difúzie cez semipermeabilnú membránu molekúl rozpúšťadla smerom k vyššej koncentrácii rozpustenej látky z objemu s nižšou koncentráciou rozpustenej látky (obr. 2.5).

Ryža. 2.5. Schéma procesu osmózy

b) Aktívna doprava (vyžaduje náklady na energiu)

Draslíkovo-sodíková pumpa (sodno-draselná pumpa)- mechanizmus aktívneho konjugovaného transmembránového transportu sodných iónov (von z bunky) a draselných iónov (do bunky), ktorý zabezpečuje koncentračný gradient a transmembránový potenciálny rozdiel. Ten slúži ako základ pre mnohé funkcie buniek a orgánov: sekrécia žľazových buniek, svalová kontrakcia, vedenie nervové impulzy atď. (obr. 2.6).

Ryža. 2.6. Schéma činnosti draselno-sodného čerpadla

V prvom štádiu enzým Na + /K + -ATPáza pripojí tri ióny Na + z vnútra membrány. Tieto ióny menia konformáciu aktívneho miesta ATPázy. Enzým je potom schopný hydrolyzovať jednu molekulu ATP. Energia uvoľnená po hydrolýze sa vynakladá na zmenu konformácie nosiča, vďaka čomu sú na vonkajšej strane membrány tri ióny Na + a ión PO 4 3− (fosfát). Tu sa odštiepia ióny Na + a PO 4 3− sa nahradí dvoma iónmi K +. Potom sa enzým vráti do svojej pôvodnej konformácie a ióny K + sú na vnútornej strane membrány. Tu sa ióny K + odštiepia a nosič je opäť pripravený na prácu.

V dôsledku toho sa v extracelulárnom prostredí vytvára vysoká koncentrácia iónov Na + a vo vnútri bunky sa vytvára vysoká koncentrácia K +. Tento rozdiel v koncentrácii sa využíva v bunkách pri vedení nervového vzruchu.

c) Endocytóza (fagocytóza, pinocytóza)

Fagocytóza(požieranie bunkou) - proces absorpcie pevných predmetov bunkou, ako sú eukaryotické bunky, baktérie, vírusy, zvyšky odumretých buniek a pod. Okolo absorbovaného predmetu sa vytvorí veľká vnútrobunková vakuola (fagozóm). Veľkosť fagozómov je od 250 nm a viac. Fagozóm sa spája s primárnym lyzozómom a vytvára sekundárny lyzozóm. V kyslom prostredí hydrolytické enzýmy rozkladajú makromolekuly, ktoré sú v sekundárnom lyzozóme. Produkty štiepenia (aminokyseliny, monosacharidy a iné užitočné látky) sú potom transportované cez lyzozomálnu membránu do cytoplazmy bunky. Fagocytóza je veľmi rozšírená. U vysoko organizovaných zvierat a ľudí hrá proces fagocytózy ochrannú úlohu. Fagocytárna aktivita leukocytov a makrofágov má veľký význam pri ochrane tela pred patogénnymi mikróbmi a inými nežiaducimi časticami, ktoré sa do neho dostanú. Fagocytózu prvýkrát opísal ruský vedec I. I. Mečnikov (Obr. 2.7)

pinocytóza(pitie bunkou) – proces absorpcie bunkou kvapalná fáza od životné prostredie obsahujúce rozpustné látky vrátane veľkých molekúl (proteíny, polysacharidy atď.). Počas pinocytózy sa malé vezikuly, nazývané endozómy, prišnurujú z membrány do bunky. Sú menšie ako fagozómy (do veľkosti 150 nm) a zvyčajne neobsahujú veľké častice. Po vytvorení endozómu sa k nemu priblíži primárny lyzozóm a tieto dve membránové vezikuly sa spoja. Výsledná organela sa nazýva sekundárny lyzozóm. Proces pinocytózy neustále vykonávajú všetky eukaryotické bunky. (obr. 7)

Endocytóza sprostredkovaná receptormi - aktívny špecifický proces, pri ktorom sa bunková membrána vydúva do bunky a vytvára ohraničené jamky. Intracelulárna strana ohraničenej jamy obsahuje súbor adaptívnych proteínov. Makromolekuly, ktoré sa viažu na špecifické receptory na bunkovom povrchu, prechádzajú dovnútra oveľa rýchlejšie ako látky vstupujúce do buniek v dôsledku pinocytózy.

Ryža. 2.7. Endocytóza

d) Exocytóza (negatívna fagocytóza a pinocytóza)

Bunkový proces, pri ktorom sa intracelulárne vezikuly (membránové vezikuly) spájajú s vonkajšou bunkovou membránou. Pri exocytóze sa obsah sekrečných vezikúl (exocytických vezikúl) uvoľňuje von a ich membrána sa spája s bunkovou membránou. Z bunky sa takto uvoľňujú takmer všetky makromolekulárne zlúčeniny (bielkoviny, peptidové hormóny atď.). (Obr. 2.8)

Ryža. 2.8. Schéma exocytózy

3. Generovanie a vedenie biopotenciálov- pomocou membrány v bunke sa udržiava konštantná koncentrácia iónov: koncentrácia iónu K + vo vnútri bunky je oveľa vyššia ako vonku a koncentrácia Na + je oveľa nižšia, čo je veľmi dôležité, pretože to udržuje potenciálny rozdiel cez membránu a vytvára nervový impulz.

4. Mechanické- zabezpečuje autonómiu bunky, jej vnútrobunkových štruktúr, ako aj spojenie s inými bunkami (v tkanivách).

5. Energia- pri fotosyntéze v chloroplastoch a bunkovom dýchaní v mitochondriách fungujú v ich membránach systémy prenosu energie, na ktorých sa podieľajú aj bielkoviny;

6. Receptor- niektoré proteíny v membráne sú receptory (molekuly, pomocou ktorých bunka vníma určité signály).

7. Enzymatické Membránové proteíny sú často enzýmy. Napríklad plazmatické membrány buniek črevného epitelu obsahujú tráviace enzýmy.

8. Matica- poskytuje určitú relatívnu polohu a orientáciu membránových proteínov, ich optimálnu interakciu;

9. Označovanie buniek- na membráne sú antigény, ktoré fungujú ako markery - "štítky", ktoré umožňujú identifikovať bunku. Ide o glykoproteíny (čiže proteíny s rozvetvenými bočnými oligosacharidovými reťazcami, ktoré sú k nim pripojené), ktoré plnia úlohu „antén“. Pomocou markerov môžu bunky rozpoznať iné bunky a konať v súlade s nimi, napríklad pri tvorbe orgánov a tkanív. Umožňuje tiež imunitnému systému rozpoznať cudzie antigény.

Bunkové inklúzie

Bunkové inklúzie zahŕňajú sacharidy, tuky a bielkoviny. Všetky tieto látky sa hromadia v cytoplazme bunky vo forme kvapiek a zŕn rôznych veľkostí a tvarov. Pravidelne sa syntetizujú v bunke a používajú sa v metabolickom procese.

Cytoplazma

Ide o časť živej bunky (protoplastu) bez plazmatickej membrány a jadra. Zloženie cytoplazmy zahŕňa: cytoplazmatickú matricu, cytoskelet, organely a inklúzie (niekedy inklúzie a obsah vakuol nie sú klasifikované ako živá hmota cytoplazmy). Cytoplazma, ohraničená od vonkajšieho prostredia plazmatickou membránou, je vnútorné polotekuté prostredie buniek. Cytoplazma eukaryotických buniek obsahuje jadro a rôzne organely. Obsahuje tiež rôzne inklúzie - produkty bunkovej aktivity, vakuoly, ako aj najmenšie rúrky a vlákna, ktoré tvoria kostru bunky. V zložení hlavnej látky cytoplazmy prevládajú bielkoviny.

Funkcie cytoplazmy

1) prebiehajú v ňom hlavné metabolické procesy.

2) spája jadro a všetky organely do jedného celku, zabezpečuje ich interakciu.

3) pohyblivosť, dráždivosť, metabolizmus a reprodukcia.

Mobilita prichádza v rôznych formách:

Vnútrobunkový pohyb cytoplazmy bunky.

hnutie améby. Táto forma pohybu je vyjadrená vo vytváraní pseudopódií cytoplazmou smerom k jednému alebo druhému stimulu alebo preč od neho. Táto forma pohybu je vlastná amébe, krvným leukocytom, ako aj niektorým tkanivovým bunkám.

Blikajúci pohyb. Prejavuje sa vo forme úderov drobných protoplazmatických výrastkov - mihalníc a bičíkov (ciliáty, epitelové bunky mnohobunkových živočíchov, spermie atď.).

kontrakčný pohyb. Poskytuje sa v dôsledku prítomnosti špeciálneho organoidu myofibríl v cytoplazme, ktorého skrátenie alebo predĺženie prispieva ku kontrakcii a relaxácii bunky. Schopnosť kontrahovania je najviac rozvinutá vo svalových bunkách.

Podráždenosť sa prejavuje v schopnosti buniek reagovať na podráždenie zmenou metabolizmu a energie.

cytoskelet

Jedným z charakteristických znakov eukaryotickej bunky je prítomnosť kostrových útvarov vo forme mikrotubulov a zväzkov proteínových vlákien v jej cytoplazme. Prvky cytoskeletu, úzko spojené s vonkajšou cytoplazmatickou membránou a jadrovou membránou, tvoria v cytoplazme komplexné prepojenia.

Cytoskelet tvoria mikrotubuly, mikrofilamenty a mikrotrabekulárny systém. Cytoskelet určuje tvar bunky, podieľa sa na pohyboch bunky, na delení a pohyboch samotnej bunky, na vnútrobunkovom transporte organel.

mikrotubuly sú obsiahnuté vo všetkých eukaryotických bunkách a sú to duté nerozvetvené valce, ktorých priemer nepresahuje 30 nm a hrúbka steny je 5 nm. Môžu byť dlhé niekoľko mikrometrov. Ľahko sa rozloží a znova zloží. Stena mikrotubulov je postavená hlavne zo špirálovo naskladaných podjednotiek proteínového tubulínu. (Obr. 2.09)

Funkcie mikrotubulov:

1) vykonávať podpornú funkciu;

2) tvoria deliace vreteno; zabezpečiť divergenciu chromozómov k pólom bunky; zodpovedný za pohyb bunkových organel;

3) podieľať sa na intracelulárnom transporte, sekrécii, tvorbe bunkovej steny;

4) sú štrukturálnou zložkou riasiniek, bičíkov, bazálnych teliesok a centriol.

Mikrovlákna sú reprezentované vláknami s priemerom 6 nm, pozostávajúce z aktínového proteínu blízkeho svalovému aktínu. Aktín tvorí 10-15% z celkového množstva bunkového proteínu. Vo väčšine živočíšnych buniek sa pod samotnou plazmatickou membránou tvorí hustá sieť aktínových filamentov a ich pridružených proteínov.

Okrem aktínu sa v bunke nachádzajú aj myozínové filamenty. Ich počet je však oveľa menší. V dôsledku interakcie aktínu a myozínu dochádza k svalovej kontrakcii. Mikrofilamenty sú spojené s pohybom celej bunky alebo jej jednotlivých štruktúr v nej. V niektorých prípadoch pohyb zabezpečujú iba aktínové vlákna, v iných - aktín spolu s myozínom.

Funkcie mikrofilamentov

1) mechanická pevnosť

2) umožňuje bunke meniť svoj tvar a pohybovať sa.

Ryža. 2.09. cytoskelet

Organely (alebo organely)

Delia sa na bezmembránové, jednomembránové a dvojmembránové.

TO nemembránové organely eukaryotické bunky zahŕňajú organely, ktoré nemajú vlastnú uzavretú membránu, a to: ribozómy a organely postavené na báze tubulínových mikrotubulov - bunkové centrum (centrioles) a organely pohybu (bičíky a mihalnice). V bunkách väčšiny jednobunkových organizmov a veľkej väčšiny vyšších (suchozemských) rastlín centrioly chýbajú.

TO jednomembránové organely týkať sa: endoplazmatické retikulum, Golgiho aparát, lyzozómy, peroxizómy, sférozómy, vakuoly a niektoré ďalšie. Všetky jednomembránové organely sú vzájomne prepojené do jedného bunkového systému. V rastlinných bunkách sú špeciálne lyzozómy, v živočíšnych špeciálne vakuoly: tráviace, vylučovacie, kontraktilné, fagocytárne, autofagocytárne atď.

TO dvojmembránové organely vzťahovať sa mitochondrie a plastidy.

Nemembránové organely

A) ribozómy Organely nachádzajúce sa v bunkách všetkých organizmov. Sú to malé organely reprezentované guľovitými časticami s priemerom asi 20 nm. Ribozómy pozostávajú z dvoch podjednotiek nerovnakej veľkosti - veľkej a malej. Ribozómy sú tvorené proteínmi a ribozomálnou RNA (rRNA). Existujú dva hlavné typy ribozómov: eukaryotické (80S) a prokaryotické (70S).

V závislosti od lokalizácie v bunke sa v cytoplazme nachádzajú voľné ribozómy, ktoré syntetizujú proteíny a pripojené ribozómy - ribozómy spojené s veľkými podjednotkami s vonkajším povrchom membrán EPR, syntetizujúce proteíny, ktoré vstupujú do Golgiho komplexu a potom sú vylučované bunka. Pri syntéze bielkovín sa ribozómy môžu spájať do komplexov – polyribozómov (polyzómov).

Eukaryotické ribozómy sa tvoria v jadierku. Najprv sa na nukleárnej DNA syntetizujú rRNA, ktoré sa potom pokryjú ribozomálnymi proteínmi pochádzajúcimi z cytoplazmy, štiepia sa na požadovanú veľkosť a tvoria ribozómové podjednotky. V jadre nie sú úplne vytvorené ribozómy. Asociácia podjednotiek do celého ribozómu sa spravidla vyskytuje v cytoplazme počas biosyntézy proteínov.

Ribozómy sa nachádzajú v bunkách všetkých organizmov. Každý pozostáva z dvoch častíc, malej a veľkej. Ribozómy sú tvorené proteínmi a RNA.

Funkcie

Syntézy bielkovín.

Syntetizované proteíny sa najskôr akumulujú v kanáloch a dutinách endoplazmatického retikula a potom sa transportujú do organel a častí bunky. EPS a ribozómy umiestnené na jeho membránach sú jediným aparátom na biosyntézu a transport proteínov. (obr. 2.10-2.11).

Ryža. 2.10. Štruktúra ribozómu

Ryža. 2.11. Ribozómová štruktúra

C) Bunkové centrum (centrioly)

Centriol je valec (dĺžka 0,3 μm a priemer 0,1 μm), ktorého stena je tvorená deviatimi skupinami troch zrastených mikrotubulov (9 tripletov), ​​ktoré sú v určitých intervaloch vzájomne prepojené priečnymi väzbami. Často sú centrioly spárované, kde sú navzájom umiestnené v pravom uhle. Ak centriol leží na spodnej časti cilia alebo bičíka, potom sa nazýva bazálne telo.

Takmer všetky živočíšne bunky majú pár centriolov, ktoré sú stredným prvkom bunkového centra.

Pred rozdelením sa centrioly rozchádzajú na opačné póly a v blízkosti každého z nich sa objaví dcérska centriola. Z centriol umiestnených na rôznych póloch bunky sa vytvárajú mikrotubuly, ktoré rastú k sebe.

Funkcie

1) tvoria mitotické vreteno, ktoré prispieva k rovnomernej distribúcii genetického materiálu medzi dcérskymi bunkami,

2) sú centrom organizácie cytoskeletu. Časť závitov vretena je pripojená k chromozómom.

Centrioly sú samoreprodukujúce sa organely cytoplazmy. Vznikajú ako dôsledok zdvojenia existujúcich. To sa stane, keď sa centrioly rozchádzajú. Nezrelý centriol obsahuje 9 jednotlivých mikrotubulov; zrejme je každý mikrotubul templátom na zostavenie tripletov charakteristických pre zrelý centriol (obr. 2.12).

Cetrioly sú prítomné v bunkách nižších rastlín (riasy).

Ryža. 2.12. bunkové stredové centrioly

Jednomembránové organely

D) Endoplazmatické retikulum (ER)

Celá vnútorná zóna cytoplazmy je vyplnená mnohými malými kanálikmi a dutinami, ktorých steny sú membrány podobné štruktúre plazmatickej membráne. Tieto kanály sa rozvetvujú, navzájom sa spájajú a vytvárajú sieť nazývanú endoplazmatické retikulum. Endoplazmatické retikulum je vo svojej štruktúre heterogénne. Sú známe dva typy - zrnitý a hladká.

Na membránach kanálov a dutín zrnitej siete je veľa malých zaoblených telies - ribozóm ktoré dodávajú membránam drsný vzhľad. Membrány hladkého endoplazmatického retikula nenesú na svojom povrchu ribozómy. EPS plní mnoho rôznych funkcií.

Funkcie

Hlavnou funkciou granulárneho endoplazmatického retikula je účasť na syntéze proteínov, ktorá sa uskutočňuje v ribozómoch. Na membránach hladkého endoplazmatického retikula sa syntetizujú lipidy a sacharidy. Všetky tieto produkty syntézy sa hromadia v kanáloch a dutinách a potom sú transportované do rôznych bunkových organel, kde sú spotrebované alebo akumulované v cytoplazme ako bunkové inklúzie. ER spája hlavné organely bunky (obr. 2.13).

Ryža. 2.13. Štruktúra endoplazmatického retikula (ER) alebo retikula

D) Golgiho aparát

Štruktúra tohto organoidu je podobná v bunkách rastlinných a živočíšnych organizmov, napriek rôznorodosti jeho tvaru. Vykonáva mnoho dôležitých funkcií.

jediná membránová organela. Ide o stoh sploštených „nádržiek“ s rozšírenými okrajmi, s ktorými je spojený systém malých jednomembránových vezikúl (Golgiho vezikúl). Golgiho vezikuly sa sústreďujú hlavne na strane susediacej s ER a pozdĺž okraja stohov. Predpokladá sa, že prenášajú proteíny a lipidy do Golgiho aparátu, ktorého molekuly pri pohybe z nádrže do nádrže podliehajú chemickej modifikácii.

Všetky tieto látky sa najskôr hromadia, stávajú sa chemicky zložitejšími a potom vo forme veľkých a malých bublín vstupujú do cytoplazmy a sú buď využité v samotnej bunke pri jej životne dôležitej činnosti, alebo z nej odstránené a použité v tele. (obr. 2.14-2.15).

Ryža. 2.14. Štruktúra Golgiho aparátu

Funkcie:

Modifikácia a akumulácia bielkovín, lipidov, sacharidov;

Balenie vstupujúcich organických látok do membránových vezikúl (vezikúl);

Miesto tvorby lyzozómov;

Sekrečnú funkciu, takže Golgiho aparát je dobre vyvinutý v sekrečných bunkách.

Ryža. 2.15. Golgiho komplex

E) Lyzozómy

Sú to malé okrúhle telá. Vo vnútri lyzozómu sú enzýmy, ktoré štiepia bielkoviny, tuky, sacharidy, nukleové kyseliny. Lyzozómy sa priblížia k častici potravy, ktorá sa dostala do cytoplazmy, splynú s ňou a vytvorí sa jedna tráviaca vakuola, vo vnútri ktorej je častica potravy obklopená lyzozómovými enzýmami.

Lyzozómové enzýmy sa syntetizujú na hrubom ER, presúvajú sa do Golgiho aparátu, kde sú modifikované a zabalené do membránových vezikúl lyzozómov. Lysozóm môže obsahovať 20 až 60 rôznych typov hydrolytických enzýmov. Rozklad látok pomocou enzýmov je tzv lýza.

Existujú primárne a sekundárne lyzozómy. Primárne lyzozómy sa nazývajú lyzozómy, ktoré vychádzajú z Golgiho aparátu.

Sekundárne lyzozómy sa nazývajú lyzozómy, ktoré vznikajú ako výsledok fúzie primárnych lyzozómov s endocytickými vakuolami. V tomto prípade trávia látky, ktoré sa dostali do bunky fagocytózou alebo pinocytózou, preto ich možno nazvať tráviace vakuoly.

Funkcie lyzozómov:

1) trávenie látok alebo častíc zachytených bunkou počas endocytózy (baktérie, iné bunky),

2) autofágia - deštrukcia štruktúr nepotrebných pre bunku, napríklad pri výmene starých organel za nové alebo pri trávení bielkovín a iných látok produkovaných vo vnútri samotnej bunky,

3) autolýza - samostrávenie bunky, ktoré vedie k jej smrti (niekedy tento proces nie je patologický, ale sprevádza vývoj organizmu alebo diferenciáciu niektorých špecializovaných buniek) (obr. 2.16-2.17).

Príklad: Keď sa pulec zmení na žabu, lyzozómy v bunkách chvosta ho strávia: chvost zmizne a látky vytvorené počas tohto procesu sú absorbované a využívané inými bunkami tela.

Ryža. 2.16. Tvorba lyzozómov

Ryža. 2.17. Fungovanie lyzozómov

G) Peroxizómy

Organely podobnou štruktúrou ako lyzozómy, vezikuly s priemerom do 1,5 μm s homogénnou matricou obsahujúcou asi 50 enzýmov.

Kataláza spôsobuje rozklad peroxidu vodíka 2H 2 O 2 → 2H 2 O + O 2 a zabraňuje peroxidácii lipidov

Peroxizómy vznikajú pučaním z predtým existujúcich, t.j. sú samoreplikujúce sa organely, napriek tomu, že neobsahujú DNA. Rastú v dôsledku príjmu enzýmov v nich, peroxizómové enzýmy sa tvoria na hrubom EPS a v hyaloplazme (Obr. 2.18).

Ryža. 2.18. Peroxizóm (kryštalický nukleoid v strede)

H) Vakuoly

Jednomembránové organely. Vakuoly sú „nádrže“ naplnené vodnými roztokmi organických a anorganických látok. ER a Golgiho aparát sa podieľajú na tvorbe vakuol.

Mladé rastlinné bunky obsahujú veľa malých vakuol, ktoré sa potom pri raste a diferenciácii bunky navzájom spájajú a vytvárajú jednu veľkú centrálnu vakuolu.

Centrálna vakuola môže zaberať až 95 % objemu zrelej bunky, zatiaľ čo jadro a organely sú zatlačené späť k bunkovej membráne. Membrána, ktorá obklopuje rastlinnú vakuolu, sa nazýva tonoplast.

Tekutina, ktorá vypĺňa rastlinnú vakuolu, sa nazýva bunková šťava. Zloženie bunkovej šťavy zahŕňa vo vode rozpustné organické a anorganické soli, monosacharidy, disacharidy, aminokyseliny, konečné alebo toxické produkty metabolizmu (glykozidy, alkaloidy), niektoré pigmenty (anthokyany).

Z organických látok sa častejšie ukladajú cukry a bielkoviny. Cukor - častejšie vo forme roztokov, proteíny prichádzajú vo forme EPR vezikúl a Golgiho aparátu, po ktorých sú vakuoly dehydratované a menia sa na aleurónové zrná.

Živočíšne bunky obsahujú malé tráviace a autofagické vakuoly, ktoré patria do skupiny sekundárnych lyzozómov a obsahujú hydrolytické enzýmy. Jednobunkové zvieratá majú tiež kontraktilné vakuoly, ktoré vykonávajú funkciu osmoregulácie a vylučovania.

Funkcie

V rastlinách

1) akumulácia tekutiny a udržiavanie turgoru,

2) akumulácia rezervných živín a minerálnych solí,

3) farbenie kvetov a plodov a tým prilákanie opeľovačov a distribútorov ovocia a semien.

U zvierat:

4) tráviace vakuoly – ničia organické makromolekuly;

5) kontraktilné vakuoly regulujú osmotický tlak bunky a odstraňujú z bunky nepotrebné látky

6) fagocytárne vakuoly sa tvoria počas fagocytózy antigénov imunitnými bunkami

7) autofagocytárne vakuoly vznikajú počas fagocytózy imunitnými bunkami ich vlastných tkanív

Dvojmembránové organely (mitochondrie a plastidy)

Tieto organely sú poloautonómne, pretože majú vlastnú DNA a vlastný aparát na syntézu bielkovín. Mitochondrie sú prítomné takmer vo všetkých eukaryotických bunkách. Plastidy sa nachádzajú iba v rastlinných bunkách.

I) mitochondrie

Sú to organely zásobujúce energiu pre metabolické procesy v bunke. V hyaloplazme sú mitochondrie zvyčajne distribuované difúzne, ale v špecializované bunky sústredené v tých oblastiach, kde je najväčšia potreba energie. Napríklad vo svalových bunkách veľké množstvá mitochondrie sú sústredené pozdĺž kontrakčných fibríl, pozdĺž bičíka spermií, v epiteli renálnych tubulov, v oblasti synapsií atď. Takéto usporiadanie mitochondrií zabezpečuje menšiu stratu ATP pri jeho difúzii.

Vonkajšia membrána oddeľuje mitochondrie od cytoplazmy, je uzavretá sama do seba a netvorí invaginácie. Vnútorná membrána obmedzuje vnútorný obsah mitochondrií – matrix. Charakteristickou črtou je tvorba početných invaginácií - cristae, vďaka čomu sa plocha vnútorných membrán zväčšuje. Počet a stupeň vývoja kristov závisí od funkčnej aktivity tkaniva. Mitochondrie majú svoj vlastný genetický materiál (obr. 2.19).

Mitochondriálna DNA je uzavretá kruhová dvojvláknová molekula, v ľudských bunkách má veľkosť 16569 nukleotidových párov, čo je približne 105-krát menej ako DNA lokalizovaná v jadre. Mitochondrie majú svoj vlastný systém syntézy proteínov, zatiaľ čo počet proteínov preložených z mitochondriálnej mRNA je obmedzený. Mitochondriálna DNA nemôže kódovať všetky mitochondriálne proteíny. Väčšina mitochondriálnych proteínov je pod genetickou kontrolou jadra.

Ryža. 2.19. Štruktúra mitochondrií

Mitochondriálne funkcie

1) tvorba ATP

2) syntéza bielkovín

3) účasť na špecifických syntézach, napríklad syntéza steroidných hormónov (nadobličky)

4) vyčerpané mitochondrie môžu hromadiť aj produkty vylučovania, škodlivé látky, t.j. schopné prevziať funkcie iných bunkových organel

K) Plastidy

plastidy organely, ktoré sa nachádzajú iba v rastlinách.

Existujú tri typy plastidov:

1) chloroplasty(zelené plastidy);

2) chromoplasty(plastidy sú žlté, oranžové alebo červené)

3) leukoplasty(bezfarebné plastidy).

Zvyčajne sa v bunke nachádza iba jeden typ plastidu.

Chloroplasty

Tieto organely sa nachádzajú v bunkách listov a iných zelených rastlinných orgánoch, ako aj v rôznych riasach. Vo vyšších rastlinách má jedna bunka zvyčajne niekoľko desiatok chloroplastov. Zelená farba chloroplastov závisí od obsahu pigmentu chlorofylu v nich.

Chloroplast je hlavná organela rastlinných buniek, v ktorej prebieha fotosyntéza, t.j. tvorba organických látok (sacharidov) z anorganických látok (CO 2 a H 2 O) pomocou energie slnečného žiarenia. Chloroplasty sú štrukturálne podobné mitochondriám.

Chloroplasty majú zložitú štruktúru. Od hyaloplazmy ich vymedzujú dve membrány – vonkajšia a vnútorná. Vnútorný obsah je tzv stroma. Vnútorná membrána tvorí vo vnútri chloroplastu zložitý, striktne usporiadaný systém membrán v tvare plochých vezikúl tzv. tylakoidy.

Tylakoidy sú naskladané - zrná pripomínajúce stĺpce mincí . Granae sú vzájomne prepojené strómovými tylakoidmi, ktoré nimi prechádzajú pozdĺž plastidu. (obr. 2.20-2.22). Chlorofyl a chloroplasty vznikajú len na svetle.

Ryža. 2.20. Chloroplasty pod svetelným mikroskopom

Ryža. 2.21. Štruktúra chloroplastu pod elektrónovým mikroskopom

Ryža. 2.22. Schématická štruktúra chloroplastov

Funkcie

1) fotosyntéza(vznik organických látok z anorganických látok vplyvom energie svetla). V tomto procese zohráva ústrednú úlohu chlorofyl. Pohlcuje energiu svetla a usmerňuje ju k realizácii fotosyntéznych reakcií. V chloroplastoch, rovnako ako v mitochondriách, sa syntetizuje ATP.

2) podieľať sa na syntéze aminokyselín a mastných kyselín,

3) slúžia ako sklad dočasných zásob škrobu.

Leukoplasty- malé bezfarebné plastidy, ktoré sa nachádzajú v bunkách orgánov skrytých pred slnečným žiarením (korene, podzemky, hľuzy, semená). Ich štruktúra je podobná štruktúre chloroplastov (obr. 2.23).

Leukoplasty však majú na rozdiel od chloroplastov slabo vyvinutý systém vnútornej membrány, pretože podieľajú sa na syntéze a akumulácii rezervných živín – škrobu, bielkovín a lipidov. Vo svetle sa leukoplasty môžu zmeniť na chloroplasty.

Ryža. 2.23. Štruktúra leukoplastu

Chromoplasty- plastidy oranžové, červené a žltá farba, čo majú na svedomí pigmenty patriace do skupiny karotenoidov. Chromoplasty sa nachádzajú v bunkách okvetných lístkov mnohých rastlín, zrelých plodoch, zriedkavo koreňových plodinách a tiež v jesenných listoch. Vnútorný membránový systém v chromoplastoch zvyčajne chýba. (Obr. 24).

Ryža. 2.24. Štruktúra chromoplastu

Význam chromoplastov ešte nie je úplne objasnený. Väčšina z nich sú senescentné plastidy. Spravidla sa vyvíjajú z chloroplastov, zatiaľ čo chlorofyl a vnútorná membránová štruktúra sú v plastidoch zničené a karotenoidy sa hromadia. K tomu dochádza, keď plody dozrievajú a listy na jeseň žltnú. Biologický význam chromoplastov spočíva v tom, že určujú jasnú farbu kvetov a plodov, ktorá láka hmyz na krížové opelenie a iné živočíchy na šírenie plodov. Leukoplasty sa môžu tiež transformovať na chromoplasty.

Funkcie plastidov

Syntéza v chlorofyle organických látok z jednoduchých nie Organické zlúčeniny: oxid uhličitý a vody za prítomnosti kvanta slnečného žiarenia - fotosyntéza, Syntéza ATP vo svetelnej fáze fotosyntézy

Syntéza proteínov na ribozómoch (medzi vnútornými membránami chloroplastu obsahuje DNA, RNA a ribozómy, preto v chloroplastoch, ako aj v mitochondriách dochádza k syntéze proteínu potrebného pre činnosť týchto organel).

Prítomnosť chromoplastov sa vysvetľuje žltou, oranžovou a červenou farbou korolov kvetov, ovocia, jesenných listov.

Leukoplasty obsahujú zásobné látky (v stonkách, koreňoch, hľuzách).

Chloroplasty, chromoplasty a leukoplasty sú schopné bunkovej výmeny. Takže keď na jeseň dozrieva ovocie alebo listy menia farbu, chloroplasty sa menia na chromoplasty a leukoplasty sa môžu zmeniť na chloroplasty, napríklad keď hľuzy zemiakov zozelenajú.

V evolučnom zmysle sú primárnym, počiatočným typom plastidov chloroplasty, z ktorých vznikli plastidy ostatných dvoch typov. Plastidy majú veľa spoločné znaky s mitochondriami, čím sa odlišujú od iných zložiek cytoplazmy. Ide predovšetkým o obal dvoch membrán a relatívnu genetickú autonómiu vďaka prítomnosti vlastných ribozómov a DNA. Táto zvláštnosť organel vytvorila základ pre myšlienku, že prekurzormi plastidov a mitochondrií boli baktérie, ktoré sa v procese evolúcie zabudovali do eukaryotickej bunky a postupne sa zmenili na chloroplasty a mitochondrie. (obr. 2.25).

Ryža. 2.25. Vznik mitochondrií a chloroplastov podľa teórie symbiogenézy

Bunka- základná jednotka živej sústavy. Rôzne štruktúry živej bunky, ktoré sú zodpovedné za vykonávanie určitej funkcie, sa nazývajú organely, podobne ako orgány celého organizmu. Špecifické funkcie v bunke sú rozdelené medzi organely, vnútrobunkové štruktúry, ktoré majú určitý tvar, ako napríklad bunkové jadro, mitochondrie atď.

Bunkové štruktúry:

Cytoplazma. Povinná súčasť bunky, uzavretá medzi plazmatickou membránou a jadrom. Cytosol je viskózny vodný roztok rôznych solí a organických látok, preniknutý sústavou proteínových filamentov – cytoskeletov. Väčšina chemických a fyziologických procesov bunky prebieha v cytoplazme. Štruktúra: Cytosol, cytoskelet. Funkcie: zahŕňa rôzne organely, vnútorné prostredie bunky
plazmatická membrána. Každá bunka živočíchov, rastlín, je obmedzená od okolia alebo iných buniek plazmatickou membránou. Hrúbka tejto membrány je taká malá (asi 10 nm), že ju možno vidieť iba elektrónovým mikroskopom.

Lipidy tvoria v membráne dvojitú vrstvu a proteíny prenikajú celou jej hrúbkou, sú ponorené do rôznej hĺbky v lipidovej vrstve alebo sa nachádzajú na vonkajšom a vnútornom povrchu membrány. Štruktúra membrán všetkých ostatných organel je podobná plazmatickej membráne. Štruktúra: dvojitá vrstva lipidov, bielkovín, sacharidov. Funkcie: obmedzenie, zachovanie tvaru bunky, ochrana pred poškodením, regulátor príjmu a odvodu látok.

lyzozómy. Lyzozómy sú membránové organely. Majú oválny tvar a priemer 0,5 mikrónu. Obsahujú súbor enzýmov, ktoré rozkladajú organické látky. Membrána lyzozómov je veľmi pevná a bráni prieniku vlastných enzýmov do cytoplazmy bunky, no ak dôjde k poškodeniu lyzozómu akýmikoľvek vonkajšími vplyvmi, potom je zničená celá bunka alebo jej časť.
Lyzozómy sa nachádzajú vo všetkých bunkách rastlín, zvierat a húb.

Lysozómy, ktoré vykonávajú trávenie rôznych organických častíc, poskytujú ďalšie „suroviny“ pre chemické a energetické procesy v bunke. Počas hladovania lyzozómové bunky strávia niektoré organely bez toho, aby bunku zabili. Takéto čiastočné trávenie poskytuje bunke na istý čas potrebné minimum živín. Niekedy lyzozómy trávia celé bunky a skupiny buniek, čo hrá zásadnú úlohu vo vývojových procesoch u zvierat. Príkladom je strata chvosta pri premene pulca na žabu. Štruktúra: vezikuly oválneho tvaru, vonkajšia membrána, vnútri enzýmy. Funkcie: rozklad organických látok, zničenie mŕtvych organel, zničenie vyčerpaných buniek.

Golgiho komplex. Produkty biosyntézy vstupujúce do lúmenov dutín a tubulov endoplazmatického retikula sa koncentrujú a transportujú v Golgiho aparáte. Táto organela má veľkosť 5–10 µm.

Štruktúra: dutiny obklopené membránami (vezikuly). Funkcie: akumulácia, balenie, vylučovanie organických látok, tvorba lyzozómov

Endoplazmatické retikulum. Endoplazmatické retikulum je systém na syntézu a transport organických látok v cytoplazme bunky, ktorá je prelamovanou štruktúrou spojených dutín.
Veľké množstvo ribozómov je pripojené k membránam endoplazmatického retikula - najmenších bunkových organel, ktoré vyzerajú ako guľa s priemerom 20 nm. a skladá sa z RNA a bielkovín. Ribozómy sú miestom, kde prebieha syntéza bielkovín. Potom novosyntetizované proteíny vstupujú do systému dutín a tubulov, cez ktoré sa pohybujú vo vnútri bunky. Dutiny, tubuly, tubuly z membrán, na povrchu ribozómových membrán. Funkcie: syntéza organických látok pomocou ribozómov, transport látok.

Ribozómy. Ribozómy sú pripojené k membránam endoplazmatického retikula alebo sú voľne umiestnené v cytoplazme, sú usporiadané do skupín, syntetizujú sa na nich proteíny. Zloženie bielkovín, funkcie ribozomálnej RNA: zabezpečuje biosyntézu bielkovín (zostavenie molekuly bielkovín z).
Mitochondrie. Mitochondrie sú energetické organely. Tvar mitochondrií je rôzny, môžu byť ostatné, tyčinkovité, vláknité s priemerným priemerom 1 mikrón. a 7 um dlhý. Počet mitochondrií závisí od funkčnej aktivity bunky a v lietajúcich svaloch hmyzu môže dosiahnuť desaťtisíce. Mitochondrie sú zvonka ohraničené vonkajšou membránou, pod ňou je vnútorná membrána, ktorá tvorí početné výrastky – cristae.

Vo vnútri mitochondrií sú RNA, DNA a ribozómy. V jeho membránach sú zabudované špecifické enzýmy, pomocou ktorých sa v mitochondriách premieňa energia potravinových látok na energiu ATP, ktorá je potrebná pre život bunky a organizmu ako celku.

Membrána, matrica, výrastky - cristae. Funkcie: syntéza molekuly ATP, syntéza vlastných bielkovín, nukleových kyselín, sacharidy, lipidy, tvorba vlastných ribozómov.

plastidy. Len v rastlinnej bunke: leukoplasty, chloroplasty, chromoplasty. Funkcie: akumulácia rezervných organických látok, príťažlivosť opeľujúceho hmyzu, syntéza ATP a sacharidov. Chloroplasty majú tvar disku alebo gule s priemerom 4-6 mikrónov. S dvojitou membránou - vonkajšou a vnútornou. Vo vnútri chloroplastu sa nachádzajú ribozómy DNA a špeciálne membránové štruktúry - grana, spojené medzi sebou a s vnútornou membránou chloroplastu. Každý chloroplast obsahuje asi 50 zŕn, usporiadaných pre lepšie zachytenie svetla. Chlorofyl sa nachádza v membránach gran, vďaka čomu sa energia slnečného žiarenia premieňa na chemickú energiu ATP. Energia ATP sa využíva v chloroplastoch na syntézu organických zlúčenín, predovšetkým sacharidov.
Chromoplasty. Červené a žlté pigmenty nachádzajúce sa v chromoplastoch dodávajú rôznym častiam rastliny ich červenú a žltú farbu. mrkva, ovocie paradajok.

Leukoplasty sú miestom akumulácie rezervnej živiny – škrobu. V bunkách hľúz zemiakov je obzvlášť veľa leukoplastov. Na svetle sa leukoplasty môžu zmeniť na chloroplasty (v dôsledku čoho bunky zemiakov zozelenajú). Na jeseň sa chloroplasty menia na chromoplasty a zelené listy a plody žltnú a červenajú.

Cell Center. Skladá sa z dvoch valcov, centriol, umiestnených kolmo na seba. Funkcie: podpora závitov vretena

Bunkové inklúzie sa buď objavia v cytoplazme alebo zmiznú počas života bunky.

Husté inklúzie vo forme granúl obsahujú rezervné živiny (škrob, bielkoviny, cukry, tuky) alebo bunkové odpadové produkty, ktoré sa ešte nedajú odstrániť. Všetky plastidy rastlinných buniek majú schopnosť syntetizovať a akumulovať rezervné živiny. V rastlinných bunkách dochádza k akumulácii rezervných živín vo vakuolách.

Zrnká, granule, kvapky Funkcie: nestále útvary, ktoré uchovávajú organickú hmotu a energiu

Jadro. Jadrový obal dvoch membrán, jadrová šťava, jadierko. Funkcie: ukladanie dedičnej informácie v bunke a jej reprodukcia, syntéza RNA – informačná, transportná, ribozomálna. Spóry sa nachádzajú v jadrovej membráne, cez ktorú prebieha aktívna výmena látok medzi jadrom a cytoplazmou. V jadre sú uložené dedičné informácie nielen o všetkých znakoch a vlastnostiach danej bunky, o procesoch, ktoré by v nej mali prebiehať (napríklad syntéza bielkovín), ale aj o vlastnostiach organizmu ako celku. Informácie sa zaznamenávajú v molekulách DNA, ktoré sú hlavnou súčasťou chromozómov. Jadro obsahuje jadierko. Jadro, v dôsledku prítomnosti chromozómov obsahujúcich dedičné informácie, vykonáva funkcie centra, ktoré riadi všetku životnú aktivitu a vývoj bunky.