Plazemska membrana zavzema poseben položaj, saj omejuje celico od zunaj in je neposredno povezana z zunajceličnim okoljem. Debelina je približno 10 nm in je najdebelejša celična membrana. Glavne sestavine so beljakovine (več kot 60%), lipidi (približno 40%) in ogljikovi hidrati (približno 1%). Tako kot vse druge celične membrane se sintetizira v EPS kanalih.

Funkcije plazmaleme.

Prevoz.

Plazemska membrana je polprepustna, t.j. skozi njo prehajajo selektivno različne molekule z različnimi hitrostmi. Obstajata dva načina transporta snovi skozi membrano: pasivni in aktivni promet.

Pasivni transport. Pasivni transport ali difuzija ne zahteva energije. Nenabite molekule difundirajo vzdolž koncentracijskega gradienta, transport nabitih molekul je odvisen od koncentracijskega gradienta vodikovih protonov in transmembranske potencialne razlike, ki se združita v elektrokemični protonski gradient. Notranja citoplazmatska površina membrane praviloma nosi negativni naboj, kar olajša prodiranje pozitivno nabitih ionov v celico. Obstajata dve vrsti difuzije: preprosta in olajšana.

Enostavna difuzija je značilna za majhne nevtralne molekule (H 2 O, CO 2 , O 2), pa tudi za hidrofobne nizkomolekularne organske snovi. Te molekule lahko prehajajo brez kakršne koli interakcije z membranskimi proteini skozi pore ali kanale membrane, dokler se ohranja koncentracijski gradient.

Pospešena difuzija je značilna za hidrofilne molekule, ki se prenašajo skozi membrano tudi po koncentracijskem gradientu, vendar s pomočjo posebnih membranskih nosilnih proteinov po principu uniport.

Pospešena difuzija je zelo selektivna, saj ima nosilni protein vezivno središče, ki je komplementarno transportirani snovi, prenos pa spremljajo konformacijske spremembe v proteinu. Eden od možnih mehanizmov olajšane difuzije je naslednji: transportni protein (translokaza) veže snov, nato se približa nasprotni strani membrane, sprosti to snov, prevzame prvotno konformacijo in je spet pripravljen za izvajanje transportne funkcije. Malo je znanega o tem, kako poteka gibanje samega proteina. Drug možen mehanizem prenosa vključuje sodelovanje več nosilnih proteinov. V tem primeru prvotno vezana spojina sama prehaja iz enega proteina v drugega in se zaporedno veže na eno ali drugo beljakovino, dokler ni na nasprotni strani membrane.

aktivni promet. Do takšnega transporta pride, ko pride do prenosa proti koncentracijskemu gradientu. Potrebuje porabo energije celice. Aktivni transport služi za kopičenje snovi v celici. Vir energije je pogosto ATP. Za aktivni transport je poleg vira energije potrebno sodelovanje membranskih beljakovin. Eden od aktivnih transportnih sistemov v živalski celici je odgovoren za prenos Na in K + ionov čez celično membrano. Ta sistem se imenuje Na + - K*-črpalka. Odgovoren je za vzdrževanje sestave znotrajceličnega okolja, v katerem je koncentracija ionov K + višja od koncentracije ionov Na *.

Gradient koncentracije obeh ionov se vzdržuje s prenosom K + znotraj celice, Na + pa zunaj. Oba transporta potekata proti koncentracijskemu gradientu. Ta porazdelitev ionov določa vsebnost vode v celicah, razdražljivost živčnih in mišičnih celic ter druge lastnosti normalnih celic. Na + -K + -črpalka je beljakovina - transportne ATPaze. Molekula tega encima je oligomer in prodira skozi membrano. V celotnem ciklu črpalke se iz celice v medcelično snov prenesejo 3 ioni Na +, v nasprotni smeri pa 2 K + ioni, pri čemer se porabi energija molekule ATP. Obstajajo transportni sistemi za prenos kalcijevih ionov (Ca 2+ -ATPaza), protonske črpalke (H + -ATPaza) itd.

Aktivni transport snovi skozi membrano, ki se izvaja zaradi energije koncentracijskega gradienta druge snovi, se imenuje symport. Transportna ATPaza ima v tem primeru vezavna mesta za obe snovi. Antiport je gibanje snovi proti njenemu koncentracijskemu gradientu. V tem primeru se druga snov premika v nasprotni smeri vzdolž svojega koncentracijskega gradienta. Simport in antiport (kotransport) se lahko pojavita med absorpcijo aminokislin iz črevesja in reabsorpcijo glukoze iz primarnega urina z uporabo energije koncentracijskega gradienta Na + ionov, ki jih ustvari Na + , K + -ATPaza.

Drugi dve vrsti transporta sta endocitoza in eksocitoza.

Endocitoza- zajem velikih delcev s celico. Obstaja več načinov endocitoze: pinocitoza in fagocitoza. Ponavadi pod pinocitoza razumeti zajem s celico tekočih koloidnih delcev, pod fagocitoza- zajem telesc (gostejše in velike delce do drugih celic). Mehanizem pino- in fagocitoze je drugačen.

Na splošno se vnos trdnih delcev ali kapljic tekočine v celico od zunaj imenuje heterofagija. Ta proces je najbolj razširjen pri protozojih, zelo pomemben pa je tudi pri človeku (pa tudi pri drugih sesalcih). Heterofagija ima pomembno vlogo pri zaščiti telesa (segmentirani nevtrofilci - granulociti; makrofagociti), obnovi kostnega tkiva (osteoklasti), tvorbi tiroksina s ščitničnimi folikli, reabsorpciji beljakovin in drugih makromolekul v proksimalnih procesih nefrona in drugih procesih.

Pinocitoza.

Da zunanje molekule vstopijo v celico, jih morajo najprej vezati receptorji za glikokaliks (skupina molekul, povezanih s površinskimi proteini membrane) (slika).

Na mestu takšne vezave pod plazmalemo najdemo proteinske molekule klatrina. Plazmalema skupaj z molekulami, ki so pritrjene od zunaj in obložene s klatrinom iz citoplazme, začne invaginirati. Invaginacija postane globlja, njeni robovi se približajo in nato zaprejo. Posledično se od plazmaleme odcepi mehurček, ki nosi ujete molekule. Clathrin na svoji površini izgleda kot neenakomerna meja na elektronskih mikrofotografijah, zato se takšni mehurčki imenujejo obrobljeni.

Klatrin preprečuje pritrditev veziklov na znotrajcelične membrane. Zato se lahko obrobljeni vezikli prosto prenašajo v celici točno na tista področja citoplazme, kjer je treba njihovo vsebino uporabiti. Torej, zlasti steroidni hormoni se dostavijo v jedro. Vendar pa običajno obrobljeni vezikli kmalu po odcepitvi od plazmaleme izgubijo mejo. Klatrin se prenese v plazmalemo in lahko ponovno sodeluje v reakcijah endocitoze.

Na površini celice v citoplazmi so trajnejši vezikli - endosomi. Obrobljeni vezikli izločajo klatrin in se zlijejo z endosomi, kar poveča volumen in površino endosomov. Nato se odvečni del endosomov odcepi v obliki novega mehurčka, v katerem ni snovi, ki so prišle v celico, ostanejo v endosomu. Novi mehurček potuje na površino celice in se zlije z membrano. Posledično se obnovi izguba plazmaleme, ki je nastala ob odcepitvi obrobljene vezikule, v plazmalemo pa se vrnejo tudi njeni receptorji.

Endosomi se potopijo v citoplazmo in se zlijejo z lizosomskimi membranami. Vhodne snovi znotraj takega sekundarnega lizosoma so podvržene različnim biokemijskim transformacijam. Po zaključku procesa se lahko lizosomska membrana razpade na fragmente, produkti razpada in vsebina lizosoma pa postanejo na voljo za znotrajcelične presnovne reakcije. Tako na primer aminokisline veže tRNA in jih dostavi ribosomom, medtem ko lahko glukoza vstopi v Golgijev kompleks ali tubule agranularnega ER.

Čeprav endosomi nimajo klatrinske meje, se vsi ne zlijejo z lizosomi. Nekateri od njih so usmerjeni z ene celične površine na drugo (če celice tvorijo epitelijsko plast). Tam se endosomska membrana zlije s plazemsko membrano in vsebina se izloči. Posledično se snovi skozi celico brez sprememb prenašajo iz enega okolja v drugo. Ta postopek se imenuje transcitoza. S transcitozo se lahko prenašajo tudi beljakovinske molekule, zlasti imunoglobulini.

Fagocitoza.

Če ima velik delec na svoji površini molekularne skupine, ki jih lahko prepoznajo celični receptorji, se veže. Še zdaleč ni vedno, da imajo tuji delci sami takšne skupine. Ko pa vstopijo v telo, jih obkrožajo molekule imunoglobulina (opsonini), ki se vedno nahajajo tako v krvi kot v medceličnem okolju. Imunoglobuline vedno prepoznajo fagocitne celice.

Ko se opsonini, ki pokrivajo tujek, vežejo na receptorje fagocita, se aktivira njegov površinski kompleks. Aktinski mikrofilamenti začnejo delovati z miozinom in konfiguracija celične površine se spremeni. Okoli delca segajo izrastki citoplazme fagocita. Pokrivajo površino delca in se združujejo nad njo. Zunanji listi izrastkov se združijo in zaprejo površino celice.

Globoki listi izrastkov tvorijo membrano okoli absorbiranega delca - nastane fagosom. Fagosom se zlije z lizosomi, kar povzroči njihov kompleks - heterolizosom (heterosom, oz fagolizosom). V njej pride do lize ujetih komponent delca. Nekateri produkti lize se odstranijo iz heterosoma in jih celica uporabi, medtem ko nekateri morda niso občutljivi na delovanje lizosomskih encimov. Ti ostanki tvorijo preostala telesa.

Potencialno imajo vse celice sposobnost fagocitoze, vendar se v telesu le redke specializirajo za to smer. To so nevtrofilni levkociti in makrofagi.

Eksocitoza.

To je odstranjevanje snovi iz celice. Prvič, makromolekularne spojine se ločijo v Golgijevem kompleksu v obliki transportnih veziklov. Slednji so s sodelovanjem mikrotubulov usmerjeni na površino celice. Membrana mehurčka je vgrajena v plazmalemo, vsebina mehurčka pa je zunaj celice (sl.) Do zlitja vezikla s plazmalemo lahko pride brez dodatnih signalov. Ta eksocitoza se imenuje konstitutivni. Tako se iz celic odstrani večina produktov lastne presnove. Številne celice pa so namenjene sintezi posebnih spojin – skrivnosti, ki jih telo uporablja v drugih delih. Da se transportni mehurček s skrivnostjo zlije s plazmalemo, so potrebni signali od zunaj. Šele takrat bo prišlo do združitve in skrivnost bo razkrita. Ta eksocitoza se imenuje urejeno. Imenujejo se signalne molekule, ki spodbujajo izločanje izločkov liberini (sproščujoči faktorji), in tiste, ki preprečujejo odstranitev - statini.

receptorske funkcije.

V glavnem jih zagotavljajo glikoproteini, ki se nahajajo na površini plazmaleme in se lahko vežejo na svoje ligande. Ligand ustreza svojemu receptorju kot ključ od ključavnice. Vezava liganda na receptor povzroči spremembo konformacije polipeptida. S takšno spremembo transmembranskega proteina se vzpostavi sporočilo med ekstra- in znotrajceličnim okoljem.

vrste receptorjev.

Receptorji, povezani z beljakovinskimi ionskimi kanali. Vzajemno delujejo s signalno molekulo, ki začasno odpre ali zapre kanal za prehod ionov. (Na primer, receptor za nevrotransmiter acetilholina je beljakovina, sestavljena iz 5 podenot, ki tvorijo ionski kanal. V odsotnosti acetilholina je kanal zaprt, po pritrditvi pa se odpre in omogoča prehod natrijevih ionov).

katalitični receptorji. Sestavljeni so iz zunajceličnega dela (samega receptorja) in znotrajceličnega citoplazemskega dela, ki deluje kot encim prolinkinaza (na primer receptorji za rastni hormon).

Receptorji, povezani z G-proteini. To so transmembranski proteini, sestavljeni iz receptorja, ki deluje z ligandom, in G-proteina (guanozin trifosfatu soroden regulatorni protein), ki prenaša signal na membrano vezan encim (adenilat ciklaza) ali na ionski kanal. Posledično se aktivirajo ciklični AMP ali kalcijevi ioni. (Tako deluje sistem adenilat ciklaze. V jetrnih celicah je na primer receptor za hormon inzulin. Nadcelični del receptorja se veže na inzulin. To povzroči aktivacijo znotrajceličnega dela, encima adenilat ciklaze. sintetizira ciklični AMP iz ATP, ki uravnava hitrost različnih znotrajceličnih procesov, kar povzroča aktivacijo ali inhibicijo teh ali drugih presnovnih encimov).

Receptorji, ki zaznavajo fizične dejavnike. Na primer, fotoreceptorski protein rodopsin. Ko se svetloba absorbira, spremeni svojo konformacijo in vzbudi živčni impulz.

Sestavljen je iz bilipidne plasti, katere lipidi so strogo orientirani - hidrofobni del lipidov (rep) je obrnjen v notranjost plasti, medtem ko je hidrofilni del (glava) navzven. Poleg lipidov pri gradnji plazemske membrane sodelujejo tri vrste membranskih proteinov: periferna, integralna in polintegralna.

Ena od aktualnih smeri raziskovanja membran je podrobno preučevanje lastnosti različnih strukturnih in regulatornih lipidov ter posameznih integralnih in polintegralnih proteinov, ki sestavljajo membrane.

Integralni membranski proteini

Glavno vlogo pri organizaciji same membrane imajo integralni in polintegralni proteini, ki imajo kroglasto strukturo in so s hidrofilno-hidrofobnimi interakcijami povezani z lipidno fazo. Globule integralnih beljakovin prodrejo v celotno debelino membrane, njihov hidrofobni del pa se nahaja na sredini globule in je potopljen v hidrofobno cono lipidne faze.

polintegralni membranski proteini

V polintegralnih beljakovinah so hidrofobne aminokisline koncentrirane na enem od polov globule, zato so globule le do polovice potopljene v membrano in štrlijo iz ene (zunanje ali notranje) površine membrane.

Funkcije membranskih beljakovin

Integralnim in polintegralnim proteinom plazemske membrane sta bili predhodno dodeljeni dve funkciji: splošno strukturno in specifično. V skladu s tem so med njimi ločili strukturne in funkcionalne beljakovine. Vendar pa izboljšanje metod za izolacijo proteinskih frakcij membran in podrobnejša analiza posameznih proteinov zdaj kažeta na odsotnost strukturnih proteinov, ki so univerzalni za vse membrane in nimajo posebnih funkcij. Nasprotno, membranski proteini s specifičnimi funkcijami so zelo raznoliki. To so beljakovine, ki opravljajo receptorske funkcije, beljakovine, ki so aktivni in pasivni nosilci različnih spojin, in končno beljakovine, ki so del številnih encimskih sistemov. gradivo s strani

Lastnosti membranskih beljakovin

Skupna lastnost vseh teh integralnih in polintegralnih membranskih proteinov, ki se ne razlikujejo le v funkcionalnem, ampak tudi v kemičnem smislu, je njihova temeljna sposobnost premikanja, "plavanja" v ravnini membrane v tekoči lipidni fazi. Kot je navedeno zgoraj, je bil obstoj takšnih premikov v plazemskih membranah nekaterih celic eksperimentalno dokazan. Toda to še zdaleč ni edina vrsta gibanja, ugotovljena v membranskih beljakovinah. Poleg bočnega premika se lahko posamezni integralni in polintegralni proteini vrtijo v ravnini membrane v vodoravni in celo navpični smeri, spreminjajo pa lahko tudi stopnjo potopljenosti molekule v lipidno fazo.

Opsin. Vsa ta raznolika in kompleksna gibanja beljakovinskih globul še posebej dobro ponazarja primer opsinskega proteina, ki je specifičen za membrane fotoreceptorskih celic (slika 3). Kot je znano, je opsin v temi povezan s karotenoidno mrežnico, ki vsebuje dvojno cis vez; kompleks mrežnice in opsina tvori rodopsin ali vizualno vijolično. Molekula rodopsina je sposobna bočnega premikanja in vrtenja v vodoravni ravnini membrane (slika 3, A). Pod vplivom svetlobe se mrežnica fotoizomerizira in se spremeni v trans obliko. V tem primeru se spremeni konformacija mrežnice in se loči od opsina, kar pa spremeni ravnino vrtenja iz vodoravne v navpično (slika 3b). Posledica takšnih transformacij je sprememba prepustnosti membran za ione, kar vodi do nastanka živčnega impulza.

Zanimivo je, da spremembe v konformaciji globul opsina, ki jih povzroča svetlobna energija, ne morejo služiti le ustvarjanju živčnega impulza, kot se dogaja v celicah mrežnice, ampak so tudi najpreprostejši fotosintetični sistem, ki ga najdemo v posebnih vijoličastih bakterijah.

Biološke membrane so osnova strukturne organizacije celice. Plazemska membrana (plazmalema) je membrana, ki obdaja citoplazmo žive celice. Membrane so sestavljene iz lipidov in beljakovin. Lipidi (predvsem fosfolipidi) tvorijo dvojno plast, v kateri so hidrofobni "repi" molekul obrnjeni v notranjost membrane, hidrofilni repi pa na njene površine. Proteinske molekule se lahko nahajajo na zunanji in notranji površini membrane, lahko so delno potopljene v lipidni sloj ali prodrejo vanj. Večina potopljenih membranskih beljakovin je encimov. To je tekoči mozaični model strukture plazemske membrane. Molekule beljakovin in lipidov so mobilne, kar zagotavlja dinamičnost membrane. Membrane vsebujejo tudi ogljikove hidrate v obliki glikolipidov in glikoproteinov (glikokaliks), ki se nahajajo na zunanji površini membrane. Nabor beljakovin in ogljikovih hidratov na površini membrane vsake celice je specifičen in je nekakšen indikator tipa celice.

Funkcije membrane:

1. Delitev. Sestoji iz tvorbe pregrade med notranjo vsebino celice in zunanjim okoljem.
2. Zagotavljanje izmenjave snovi med citoplazmo in zunanjim okoljem. Voda, ioni, anorganske in organske molekule vstopajo v celico (transportna funkcija). Produkti, ki nastanejo v celici (sekretorna funkcija), se izločajo v zunanje okolje.
3. Prevoz. Prevoz skozi membrano lahko poteka na različne načine. Pasivni transport se izvaja brez porabe energije, s preprosto difuzijo, osmozo ali olajšano difuzijo s pomočjo nosilnih proteinov. Aktivni transport poteka z nosilnimi beljakovinami in zahteva vnos energije (npr. natrijevo-kalijevo črpalko). gradivo s strani

Velike molekule biopolimerov vstopijo v celico kot posledica endocitoze. Delimo ga na fagocitozo in pinocitozo. Fagocitoza je zajemanje in absorpcija velikih delcev s strani celice. Pojav je prvi opisal I.I. Mečnikov. Najprej se snovi oprimejo plazemske membrane, na specifične receptorske proteine, nato se membrana povesi in tvori depresijo.

Nastane prebavna vakuola. Prebavi snovi, ki so vstopile v celico. Pri ljudeh in živalih so levkociti sposobni fagocitoze. Levkociti zajamejo bakterije in druge trdne delce.

Pinocitoza je proces zajemanja in absorpcije kapljic tekočine s snovmi, ki so v njej raztopljene. Snovi se prilepijo na membranske proteine ​​(receptorje), kapljica raztopine pa je obdana z membrano, ki tvori vakuolo. Pinocitoza in fagocitoza se pojavita s porabo energije ATP.

1. Tajniška. Izločanje - sproščanje snovi, sintetiziranih v celici, v zunanje okolje. Hormoni, polisaharidi, beljakovine, maščobne kapljice so zaprti v membrano vezanih veziklih in se približujejo plazmalemi. Membrane se združijo in vsebina mehurčka se sprosti v okolje, ki obdaja celico.
2. Povezava celic v tkivu (zaradi nagubanih izrastkov).
3. Receptor. V membranah je veliko receptorjev – posebnih beljakovin, katerih vloga je prenos signalov od zunaj v notranjost celice.

1. Pregrada- zagotavlja urejeno, selektivno, pasivno in aktivno presnovo z okoljem.

Celične membrane imajo selektivna prepustnost: skozi njih počasi difundirajo glukoza, aminokisline, maščobne kisline, glicerol in ioni, same membrane aktivno uravnavajo ta proces – nekatere snovi prehajajo, druge pa ne.

2. Transport- transport snovi v celico in iz nje poteka skozi membrano. Transport skozi membrane zagotavlja: dostavo hranil, odstranjevanje končnih produktov presnove, izločanje različnih snovi, ustvarjanje ionskih gradientov, vzdrževanje ustreznega pH in ionske koncentracije v celici, ki sta nujni za delovanje celic. celični encimi.

Obstajajo štirje glavni mehanizmi za vstop snovi v celico ali njihovo odstranitev iz celice navzven:

a) pasivna (difuzija, osmoza) (ne potrebuje energije)

Difuzija

Širjenje molekul ali atomov ene snovi med molekulami ali atomi druge, kar vodi do spontane poravnave njihovih koncentracij po celotnem zasedenem volumnu. V nekaterih situacijah ima ena od snovi že enako koncentracijo in ena govori o difuziji ene snovi v drugo. V tem primeru pride do prenosa snovi iz območja z visoko koncentracijo v območje z nizko koncentracijo (vzdolž vektorja koncentracijskega gradienta (slika 2.4).

riž. 2.4. Shema difuzijskega procesa

Osmoza

Proces enosmerne difuzije skozi polprepustno membrano molekul topila proti višji koncentraciji topljenca iz volumna z nižjo koncentracijo topljenca (slika 2.5).

riž. 2.5. Diagram procesa osmoze

b) Aktivni promet (zahteva stroške energije)

Kalijevo-natrijeva črpalka (natrijevo-kalijeva črpalka)- mehanizem aktivnega konjugiranega transmembranskega transporta natrijevih ionov (iz celice) in kalijevih ionov (v celico), ki zagotavlja koncentracijski gradient in transmembransko potencialno razliko. Slednji služi kot osnova za številne funkcije celic in organov: izločanje žleznih celic, krčenje mišic, prevodnost. živčni impulzi in itd. (slika 2.6).

riž. 2.6. Shema delovanja kalij-natrijeve črpalke

Na prvi stopnji encim Na + /K + -ATPaza pritrdi tri ione Na + iz notranjosti membrane. Ti ioni spremenijo konformacijo aktivnega mesta ATPaze. Encim je nato sposoben hidrolizirati eno molekulo ATP. Energija, ki se sprosti po hidrolizi, se porabi za spremembo konformacije nosilca, zaradi česar so na zunanji strani membrane trije ioni Na + in ion PO 4 3− (fosfat). Tu se ioni Na + odcepijo, PO 4 3− pa nadomestita dva K + iona. Po tem se encim vrne v prvotno konformacijo, K + ioni pa so na notranji strani membrane. Tu se ioni K + odcepijo in nosilec je spet pripravljen za delo.

Posledično se v zunajceličnem okolju ustvari visoka koncentracija ionov Na +, znotraj celice pa visoka koncentracija K +. Ta razlika v koncentraciji se uporablja v celicah pri izvajanju živčnega impulza.

c) endocitoza (fagocitoza, pinocitoza)

Fagocitoza(prehranjevanje s celico) - proces absorpcije trdnih predmetov s strani celice, kot so evkariontske celice, bakterije, virusi, ostanki odmrlih celic itd. Okoli absorbiranega predmeta nastane velika znotrajcelična vakuola (fagosom). Velikost fagosomov je od 250 nm in več. Fagosom se zlije s primarnim lizosomom in tvori sekundarni lizosom. V kislem okolju hidrolitični encimi razgradijo makromolekule, ki so v sekundarnem lizosomu. Produkti cepitve (aminokisline, monosaharidi in druge uporabne snovi) se nato transportirajo skozi lizosomsko membrano v citoplazmo celice. Fagocitoza je zelo razširjena. Pri visoko organiziranih živalih in ljudeh ima proces fagocitoze zaščitno vlogo. Fagocitna aktivnost levkocitov in makrofagov je velikega pomena pri zaščiti telesa pred patogenimi mikrobi in drugimi neželenimi delci, ki vstopajo vanj. Fagocitozo je prvi opisal ruski znanstvenik I. I. Mechnikov (slika 2.7)

pinocitoza(pijanje po celici) - proces absorpcije s strani celice tekoča faza od okolje ki vsebujejo topne snovi, vključno z velikimi molekulami (beljakovine, polisaharidi itd.). Med pinocitozo se majhni vezikli, imenovani endosomi, iz membrane zapletejo v celico. So manjši od fagosomov (velikosti do 150 nm) in običajno ne vsebujejo velikih delcev. Po tvorbi endosoma se mu primarni lizosom približa in ta dva membranska vezikla se združita. Nastala organela se imenuje sekundarni lizosom. Proces pinocitoze nenehno izvajajo vse evkariontske celice. (slika 7)

Receptorsko posredovana endocitoza - aktiven specifičen proces, pri katerem se celična membrana izboči v celico in tvori obrobljene jame. Intracelularna stran obrobljene jame vsebuje niz prilagodljivih beljakovin. Makromolekule, ki se vežejo na specifične receptorje na celični površini, prehajajo navznoter veliko hitreje kot snovi, ki vstopajo v celice zaradi pinocitoze.

riž. 2.7. Endocitoza

d) Eksocitoza (negativna fagocitoza in pinocitoza)

Celični proces, pri katerem se znotrajcelični mehurčki (membranski vezikli) zlijejo z zunanjimi celična membrana. Med eksocitozo se vsebina sekretornih veziklov (eksocitnih veziklov) sprosti navzven, njihova membrana pa se zlije s celično membrano. Na ta način se iz celice sprostijo skoraj vse makromolekularne spojine (beljakovine, peptidni hormoni itd.). (slika 2.8)

riž. 2.8. Shema eksocitoze

3. Generiranje in prevajanje biopotencialov- s pomočjo membrane v celici se vzdržuje konstantna koncentracija ionov: koncentracija iona K+ znotraj celice je veliko višja kot zunaj, koncentracija Na+ pa je precej nižja, kar je zelo pomembno, saj je ta vzdržuje potencialno razliko čez membrano in ustvarja živčni impulz.

4. Mehanski- zagotavlja avtonomijo celice, njenih znotrajceličnih struktur, pa tudi povezanost z drugimi celicami (v tkivih).

5. Energija- pri fotosintezi v kloroplastih in celičnem dihanju v mitohondrijih v njihovih membranah delujejo sistemi za prenos energije, pri katerih sodelujejo tudi proteini;

6. Receptor- nekatere beljakovine v membrani so receptorji (molekule, s katerimi celica zazna določene signale).

7. Encimski Membranski proteini so pogosto encimi. Na primer, plazemske membrane črevesnih epitelijskih celic vsebujejo prebavne encime.

8. Matrika- zagotavlja določen relativni položaj in orientacijo membranskih proteinov, njihovo optimalno interakcijo;

9. Označevanje celic- na membrani so antigeni, ki delujejo kot markerji - "oznake", ki omogočajo identifikacijo celice. To so glikoproteini (torej proteini z razvejanimi stranskimi verigami oligosaharidov), ki igrajo vlogo »antene«. S pomočjo markerjev lahko celice prepoznajo druge celice in delujejo v skladu z njimi, na primer pri oblikovanju organov in tkiv. Prav tako omogoča imunskemu sistemu, da prepozna tuje antigene.

Vključki celic

Celični vključki vključujejo ogljikove hidrate, maščobe in beljakovine. Vse te snovi se kopičijo v citoplazmi celice v obliki kapljic in zrnc različnih velikosti in oblik. Občasno se sintetizirajo v celici in uporabljajo v presnovnem procesu.

citoplazma

To je del žive celice (protoplasta) brez plazemske membrane in jedra. Sestava citoplazme vključuje: citoplazemski matriks, citoskelet, organele in vključke (včasih vključki in vsebina vakuol niso razvrščeni kot živa snov citoplazme). Citoplazma je od zunanjega okolja ločena s plazemsko membrano in je notranje poltekoče okolje celic. Citoplazma evkariontskih celic vsebuje jedro in različne organele. Vsebuje tudi različne vključke - produkte celične aktivnosti, vakuole, pa tudi najmanjše cevi in ​​filamente, ki tvorijo okostje celice. V sestavi glavne snovi citoplazme prevladujejo beljakovine.

Funkcije citoplazme

1) v njem potekajo glavni presnovni procesi.

2) združuje jedro in vse organele v eno celoto, zagotavlja njihovo interakcijo.

3) gibljivost, razdražljivost, presnova in razmnoževanje.

Mobilnost je na voljo v različnih oblikah:

Znotrajcelično gibanje citoplazme celice.

gibanje amebe. Ta oblika gibanja se izraža v tvorbi psevdopodij s citoplazmo proti enemu ali drugemu dražljaju ali stran od njega. Ta oblika gibanja je lastna amebi, krvnim levkocitom in nekaterim tkivnim celicam.

Utripajoče gibanje. Manifestira se v obliki utripov drobnih protoplazemskih izrastkov - ciliatov in flagel (ciliatov, epitelijskih celic večceličnih živali, semenčic itd.).

gibanje krčenja. Zagotavlja se zaradi prisotnosti v citoplazmi posebnega organoida miofibril, katerega skrajšanje ali podaljšanje prispeva k krčenju in sprostitvi celice. Sposobnost krčenja je najbolj razvita v mišičnih celicah.

Razdražljivost se izraža v sposobnosti celic, da se na draženje odzovejo s spreminjanjem metabolizma in energije.

citoskelet

Ena od značilnosti evkariontske celice je prisotnost v njeni citoplazmi skeletnih formacij v obliki mikrotubul in snopov beljakovinskih vlaken. Elementi citoskeleta, tesno povezani z zunanjo citoplazmatsko membrano in jedrsko membrano, tvorijo kompleksne prepletenosti v citoplazmi.

Citoskelet tvorijo mikrotubule, mikrofilamenti in mikrotrabekularni sistem. Citoskelet določa obliko celice, sodeluje pri gibanju celice, pri delitvi in ​​gibanju same celice, pri znotrajceličnem transportu organelov.

mikrotubule Vsebujejo vse evkariontske celice in so votli nerazvejani valji, katerih premer ne presega 30 nm, debelina stene pa je 5 nm. Lahko so dolgi več mikrometrov. Preprosto razbiti in ponovno sestaviti. Stena mikrotubul je v glavnem zgrajena iz spiralno zloženih podenot proteinskega tubulina. (slika 2.09)

Funkcije mikrotubul:

1) opravlja podporno funkcijo;

2) tvori delilno vreteno; zagotoviti razhajanje kromosomov do polov celice; odgovoren za gibanje celičnih organelov;

3) sodelujejo pri znotrajceličnem transportu, izločanju, tvorbi celične stene;

4) so ​​strukturna komponenta cilij, flagel, bazalnih teles in centriolov.

Mikrofilamenti so predstavljeni s filamenti s premerom 6 nm, sestavljenimi iz aktinskega proteina, ki je blizu mišičnega aktina. Aktin predstavlja 10-15% celotne količine celičnih beljakovin. V večini živalskih celic se pod plazemsko membrano tvori gosta mreža aktinskih filamentov in z njimi povezanih beljakovin.

Poleg aktina se v celici nahajajo tudi miozinski filamenti. Vendar je njihovo število veliko manjše. Zaradi interakcije aktina in miozina pride do krčenja mišic. Mikrofilamenti so povezani s gibanjem celotne celice ali njenih posameznih struktur v njej. V nekaterih primerih gibanje zagotavljajo le aktinski filamenti, v drugih - aktin skupaj z miozinom.

Funkcije mikrofilamentov

1) mehanska trdnost

2) omogoča celici, da spremeni svojo obliko in se premika.

riž. 2.09. citoskelet

Organele (ali organele)

Razdeljeni so na nemembranski, enomembranski in dvomembranski.

Za nemembranske organele evkariontske celice vključujejo organele, ki nimajo lastne zaprte membrane, in sicer: ribosomi in organele, zgrajene na osnovi tubulinskih mikrotubulov - celični center (centriole) in gibalni organeli (biči in cilije). V celicah večine enoceličnih organizmov in velike večine višjih (zemeljskih) rastlin centriolov ni.

Za enomembranske organele povezani: endoplazmatski retikulum, Golgijev aparat, lizosomi, peroksisomi, sferosomi, vakuole in nekateri drugi. Vse enomembranske organele so med seboj povezane v en sam celični sistem. V rastlinskih celicah so posebni lizosomi, v živalskih celicah so posebne vakuole: prebavne, izločevalne, kontraktilne, fagocitne, avtofagocitne itd.

Za dvomembranske organele povezati mitohondrije in plastide.

Nemembranske organele

A) ribosomi Organele najdemo v celicah vseh organizmov. To so majhne organele, ki jih predstavljajo kroglasti delci s premerom približno 20 nm. Ribosomi so sestavljeni iz dveh podenot neenake velikosti - velike in majhne. Ribosomi so sestavljeni iz beljakovin in ribosomske RNA (rRNA). Obstajata dve glavni vrsti ribosomov: evkariontski (80S) in prokariontski (70S).

Glede na lokalizacijo v celici se nahajajo prosti ribosomi, ki se nahajajo v citoplazmi, sintetizirajo beljakovine in pritrjene ribosome - ribosome, povezane z velikimi podenotami z zunanjo površino membrane EPR, ki sintetizirajo beljakovine, ki vstopijo v Golgijev kompleks in jih nato izločajo celica. Med sintezo beljakovin se ribosomi lahko združijo v komplekse - poliribosome (polisome).

Evkariontski ribosomi nastajajo v nukleolu. Najprej se rRNA sintetizirajo na nukleolarni DNK, ki se nato prekrijejo z ribosomskimi proteini, ki prihajajo iz citoplazme, razcepijo na želeno velikost in tvorijo ribosomske podenote. V jedru ni popolnoma oblikovanih ribosomov. Povezava podenot v celoten ribosom se praviloma pojavi v citoplazmi med biosintezo beljakovin.

Ribosomi se nahajajo v celicah vseh organizmov. Vsak je sestavljen iz dveh delcev, majhnega in velikega. Ribosomi so sestavljeni iz beljakovin in RNA.

Funkcije

sinteza beljakovin.

Sintetizirani proteini se najprej kopičijo v kanalih in votlinah Endoplazemski retikulum, nato pa se transportira do organele in celičnih mest. EPS in ribosomi, ki se nahajajo na njegovih membranah, so en sam aparat za biosintezo in transport beljakovin. (sl. 2.10-2.11).

riž. 2.10. Struktura ribosoma

riž. 2.11. Struktura ribosomov

C) Celični center (centriole)

Centriol je cilinder (dolžine 0,3 μm in premera 0,1 μm), katerega steno tvori devet skupin treh spojenih mikrotubul (9 trojčkov), ki so v določenih intervalih med seboj povezani z navzkrižnimi povezavami. Pogosto so centrioli parni, kjer se nahajajo pravokotno drug na drugega. Če centriol leži na dnu cilije ali bička, se imenuje bazalno telo.

Skoraj vse živalske celice imajo par centriolov, ki so srednji element celičnega središča.

Pred delitvijo se centriola razideta na nasprotna pola in blizu vsakega od njih se pojavi hčerinski centriol. Iz centriolov, ki se nahajajo na različnih polih celice, nastanejo mikrotubule, ki rastejo drug proti drugemu.

Funkcije

1) tvorijo mitotično vreteno, ki prispeva k enakomerni porazdelitvi genskega materiala med hčerinskimi celicami,

2) so središče organizacije citoskeleta. Del niti vretena je pritrjen na kromosome.

Centriole so samoreproducirajoči organeli citoplazme. Nastanejo kot posledica podvajanja obstoječih. To se zgodi, ko se centriola razhajajo. Nezrela centriol vsebuje 9 posameznih mikrotubul; očitno je vsaka mikrotubula šablona za sestavljanje trojčkov, značilnih za zrel centriol (slika 2.12).

Cetrioli so prisotni v celicah nižjih rastlin (alg).

riž. 2.12. centriole celičnega središča

Enomembranske organele

D) Endoplazmatski retikulum (ER)

Celotna notranja cona citoplazme je napolnjena s številnimi majhnimi kanali in votlinami, katerih stene so membrane, podobne po strukturi plazemski membrani. Ti kanali se razvejajo, povezujejo med seboj in tvorijo mrežo, imenovano endoplazmatski retikulum. Endoplazmatski retikulum je po svoji strukturi heterogen. Poznani sta dve vrsti - zrnat in gladko.

Na membranah kanalov in votlin zrnate mreže je veliko majhnih zaobljenih teles - ribosom ki dajejo membranam grob videz. Membrane gladkega endoplazmatskega retikuluma ne nosijo ribosomov na svoji površini. EPS opravlja veliko različnih funkcij.

Funkcije

Glavna funkcija granularnega endoplazmatskega retikuluma je sodelovanje pri sintezi beljakovin, ki se izvaja v ribosomih. Na membranah gladkega endoplazmatskega retikuluma se sintetizirajo lipidi in ogljikovi hidrati. Vsi ti produkti sinteze se kopičijo v kanalih in votlinah, nato pa se transportirajo v različne celične organele, kjer se porabijo ali kopičijo v citoplazmi kot celični vključki. ER povezuje glavne organele celice (slika 2.13).

riž. 2.13. Struktura endoplazemskega retikuluma (ER) ali retikuluma

D) Golgijev aparat

Struktura tega organoida je podobna v celicah rastlinskih in živalskih organizmov, kljub raznolikosti njegove oblike. Opravlja številne pomembne funkcije.

enomembranska organela. Gre za sklad sploščenih "cistern" z razširjenimi robovi, s katerimi je povezan sistem majhnih enomembranskih veziklov (Golgijevih mehurčkov). Golgijevi mehurčki so v glavnem koncentrirani na strani, ki meji na ER in vzdolž obrobja skladov. Domneva se, da prenašajo beljakovine in lipide v Golgijev aparat, katerega molekule, ki se premikajo iz rezervoarja v rezervoar, se kemično spremenijo.

Vse te snovi se najprej kopičijo, postanejo kemično bolj zapletene, nato pa vstopijo v citoplazmo v obliki velikih in majhnih veziklov in se bodisi uporabijo v sami celici v času njenega življenjskega delovanja bodisi odstranijo iz nje in uporabijo v telesu. (sl. 2.14-2.15).

riž. 2.14. Struktura Golgijevega aparata

Funkcije:

Modifikacija in kopičenje beljakovin, lipidov, ogljikovih hidratov;

Pakiranje v membranske vezikle (vezikle) prihajajočih organskih snovi;

Mesto tvorbe lizosomov;

Sekretorna funkcija, zato je Golgijev aparat dobro razvit v sekretornih celicah.

riž. 2.15. Golgijev kompleks

E) Lizosomi

So majhna okrogla telesa. Znotraj lizosoma so encimi, ki razgrajujejo beljakovine, maščobe, ogljikove hidrate, nukleinske kisline. Lizosomi se približajo delcu hrane, ki je vstopil v citoplazmo, se zlijejo z njo in nastane ena prebavna vakuola, znotraj katere je delec hrane, obdan z lizosomskimi encimi.

Encimi lizosomov se sintetizirajo na grobem ER, se preselijo v Golgijev aparat, kjer se modificirajo in pakirajo v membranske vezikle lizosomov. Lizosom lahko vsebuje od 20 do 60 različnih vrst hidrolitičnih encimov. Imenuje se razgradnja snovi z encimi liza.

Obstajajo primarni in sekundarni lizosome. Primarni lizosomi se imenujejo lizosomi, ki brstejo iz Golgijevega aparata.

Sekundarni lizosomi se imenujejo lizosomi, ki nastanejo kot posledica zlitja primarnih lizosomov z endocitnimi vakuolami. V tem primeru prebavljajo snovi, ki so prišle v celico s fagocitozo ali pinocitozo, zato jih lahko imenujemo prebavne vakuole.

Funkcije lizosomov:

1) prebava snovi ali delcev, ki jih celica ujame med endocitozo (bakterije, druge celice),

2) avtofagija - uničenje celic, ki so nepotrebne strukture, na primer med zamenjavo starih organelov z novimi ali prebavo beljakovin in drugih snovi, ki nastajajo v sami celici,

3) avtoliza - samoprebava celice, ki vodi v njeno smrt (včasih ta proces ni patološki, ampak spremlja razvoj organizma ali diferenciacijo nekaterih specializiranih celic) (sl. 2.16-2.17).

Primer: Ko se paglavec spremeni v žabo, ga lizosomi v celicah repa prebavijo: rep izgine, snovi, ki nastanejo pri tem procesu, pa absorbirajo in uporabljajo druge celice telesa.

riž. 2.16. Tvorba lizosomov

riž. 2.17. Delovanje lizosomov

G) Peroksisomi

Organele so po strukturi podobne lizosomom, mehurčki s premerom do 1,5 μm s homogeno matriko, ki vsebuje približno 50 encimov.

Katalaza povzroči razgradnjo vodikovega peroksida 2H 2 O 2 → 2H 2 O + O 2 in preprečuje peroksidacijo lipidov

Peroksisomi nastanejo z brstenjem iz predhodno obstoječih, t.j. so organele, ki se samoreplicirajo, kljub temu, da ne vsebujejo DNK. Rastejo zaradi vnosa encimov v njih, peroksisomski encimi nastajajo na grobem EPS in v hialoplazmi (slika 2.18).

riž. 2.18. Peroksisom (kristalinični nukleoid v središču)

H) Vakuole

Enomembranske organele. Vakuole so "cisterne", napolnjene z vodnimi raztopinami organskih in anorganskih snovi. Pri tvorbi vakuol sodelujeta ER in Golgijev aparat.

Mlade rastlinske celice vsebujejo veliko majhnih vakuol, ki se nato, ko celica raste in se diferencira, zlijejo med seboj in tvorijo eno veliko osrednjo vakuolo.

Centralna vakuola lahko zasede do 95 % volumna zrele celice, medtem ko so jedro in organele potisnjene nazaj v celično membrano. Membrana, ki obdaja rastlinsko vakuolo, se imenuje tonoplast.

Tekočina, ki napolni rastlinsko vakuolo, se imenuje celični sok. Sestava celičnega soka vključuje vodotopne organske in anorganske soli, monosaharide, disaharide, aminokisline, končne ali strupene presnovne produkte (glikozidi, alkaloidi), nekatere pigmente (antocianine).

Iz organskih snovi se pogosteje skladiščijo sladkorji in beljakovine. Sladkor - pogosteje v obliki raztopin pridejo beljakovine v obliki EPR veziklov in Golgijevega aparata, po katerem se vakuole dehidrirajo in se spremenijo v alevronska zrna.

Živalske celice vsebujejo majhne prebavne in avtofagne vakuole, ki spadajo v skupino sekundarnih lizosomov in vsebujejo hidrolitične encime. Enocelične živali imajo tudi kontraktilne vakuole, ki opravljajo funkcijo osmoregulacije in izločanja.

Funkcije

V rastlinah

1) kopičenje tekočine in vzdrževanje turgorja,

2) kopičenje rezervnih hranil in mineralnih soli,

3) barvanje cvetov in plodov ter s tem privabljanje opraševalcev in distributerjev plodov in semen.

Pri živalih:

4) prebavne vakuole - uničijo organske makromolekule;

5) kontraktilne vakuole uravnavajo osmotski tlak celice in odstranjujejo nepotrebne snovi iz celice

6) med fagocitozo antigenov s strani imunskih celic nastanejo fagocitne vakuole

7) avtofagocitne vakuole nastanejo med fagocitozo s strani imunskih celic lastnih tkiv

Dvomembranski organeli (mitohondriji in plastidi)

Te organele so polavtonomne, saj imajo lastno DNK in lasten aparat za sintezo beljakovin. Mitohondriji so prisotni v skoraj vseh evkariontskih celicah. Plastide najdemo le v rastlinskih celicah.

I) mitohondrije

To so organeli za oskrbo z energijo za presnovne procese v celici. V hialoplazmi so mitohondriji običajno razporejeni difuzno, vendar v specializirane celice skoncentrirana na območjih, kjer je največja potreba po energiji. Na primer v mišičnih celicah velike količine mitohondriji so skoncentrirani vzdolž kontraktilnih vlaken, vzdolž bička sperme, v epiteliju ledvičnih tubulov, v predelu sinaps itd. Takšna razporeditev mitohondrijev zagotavlja manjše izgube ATP med njegovo difuzijo.

Zunanja membrana ločuje mitohondrije od citoplazme, je zaprta vase in ne tvori invaginacije. Notranja membrana omejuje notranjo vsebino mitohondrijev – matriksa. Značilna lastnost je nastanek številnih invaginacij - krist, zaradi katerih se poveča površina notranjih membran. Število in stopnja razvoja krist sta odvisna od funkcionalne aktivnosti tkiva. Mitohondriji imajo lasten genetski material (slika 2.19).

Mitohondrijska DNK je zaprta krožna dvoverižna molekula, v človeških celicah ima velikost 16569 nukleotidnih parov, kar je približno 105-krat manjše od DNK, lokalizirane v jedru. Mitohondriji imajo lasten sistem za sintezo beljakovin, medtem ko je število beljakovin, prevedenih iz mitohondrijske mRNA, omejeno. Mitohondrijska DNK ne more kodirati za vse mitohondrijske beljakovine. Večina mitohondrijskih beljakovin je pod genetskim nadzorom jedra.

riž. 2.19. Struktura mitohondrijev

Mitohondrijske funkcije

1) tvorba ATP

2) sinteza beljakovin

3) sodelovanje pri specifičnih sintezah, na primer pri sintezi steroidnih hormonov (nadledvične žleze)

4) izčrpani mitohondriji lahko kopičijo tudi produkte izločanja, škodljive snovi, t.j. sposoben prevzeti funkcije drugih celičnih organelov

K) Plastidi

plastidi organele, ki jih najdemo samo v rastlinah.

Obstajajo tri vrste plastidov:

1) kloroplasti(zeleni plastidi);

2) kromoplasti(plastidi so rumeni, oranžni ali rdeči)

3) levkoplasti(brezbarvni plastidi).

Običajno se v celici nahaja samo ena vrsta plastida.

Kloroplasti

Te organele najdemo v celicah listov in drugih zelenih rastlinskih organih ter v različnih algah. V višjih rastlinah ima ena celica običajno več deset kloroplastov. Zelena barva kloroplastov je odvisna od vsebnosti pigmenta klorofila v njih.

Kloroplast je glavna organela rastlinskih celic, v kateri poteka fotosinteza, to je tvorba organskih snovi (ogljikovih hidratov) iz anorganskih (CO 2 in H 2 O) z energijo sončne svetlobe. Kloroplasti so strukturno podobni mitohondrijem.

Kloroplasti imajo zapleteno strukturo. Od hialoplazme jih ločujeta dve membrani - zunanja in notranja. Notranja vsebina se imenuje stroma. Notranja membrana tvori zapleten, strogo urejen sistem membran znotraj kloroplasta, oblikovan kot ploski mehurčki, imenovani tilakoidi.

Tilakoidi so zloženi - zrna podobni stebrom kovancev . Grane so med seboj povezane s tilakoidi strome, ki potekajo skozi njih vzdolž plastida. (sl. 2.20-2.22). Klorofil in kloroplasti nastajajo le na svetlobi.

riž. 2.20. Kloroplasti pod svetlobnim mikroskopom

riž. 2.21. Struktura kloroplasta pod elektronskim mikroskopom

riž. 2.22. Shema strukture kloroplastov

Funkcije

1) fotosinteza(nastajanje organskih snovi iz anorganskih zaradi energije svetlobe). Klorofil ima osrednjo vlogo v tem procesu. Absorbira svetlobno energijo in jo usmerja v izvajanje reakcij fotosinteze. V kloroplastih, tako kot v mitohondrijih, se sintetizira ATP.

2) sodeluje pri sintezi aminokislin in maščobnih kislin,

3) služijo kot skladišče začasnih rezerv škroba.

Leukoplasti- majhni brezbarvni plastidi, ki jih najdemo v celicah organov, skritih pred sončno svetlobo (korenine, korenike, gomolji, semena). Njihova struktura je podobna strukturi kloroplastov (slika 2.23).

Vendar imajo levkoplasti za razliko od kloroplastov slabo razvit sistem notranje membrane, ker sodelujejo pri sintezi in kopičenju rezervnih hranil – škroba, beljakovin in lipidov. Na svetlobi se lahko levkoplasti spremenijo v kloroplaste.

riž. 2.23. Struktura levkoplasta

Kromoplasti- plastidi oranžna, rdeča in rumena barva, kar je posledica pigmentov, ki spadajo v skupino karotenoidov. Kromoplaste najdemo v celicah cvetnih listov mnogih rastlin, zrelih plodov, redkeje korenovk in tudi v jesenskih listih. Sistem notranje membrane v kromoplastih je običajno odsoten. (slika 24).

riž. 2.24. Struktura kromoplasta

Pomen kromoplastov še ni povsem pojasnjen. Večina jih je starajočih plastidov. Praviloma se razvijejo iz kloroplastov, medtem ko se klorofil in struktura notranje membrane uničita v plastidih, karotenoidi pa se kopičijo. To se zgodi, ko plodovi dozorijo in listi jeseni porumenijo. biološki pomen kromoplastov je, da povzročajo svetlo barvo cvetov in plodov, privabljajo žuželke za navzkrižno opraševanje in druge živali za razdeljevanje plodov. Leukoplasti se lahko spremenijo tudi v kromoplaste.

Funkcije plastidov

Sinteza v klorofilu organskih snovi iz preprostih ne organske spojine: ogljikov dioksid in voda v prisotnosti kvantov sončne svetlobe - fotosinteza, Sinteza ATP v svetlobni fazi fotosinteze

Sinteza beljakovin na ribosomih (med notranjimi membranami kloroplasta vsebuje DNK, RNA in ribosome, zato v kloroplastih, pa tudi v mitohondrijih, pride do sinteze beljakovin, ki so potrebne za delovanje teh organelov).

Prisotnost kromoplastov je razložena z rumeno, oranžno in rdečo barvo venčkov cvetov, plodov, jesenskega listja.

Leukoplasti vsebujejo snovi za shranjevanje (v steblih, koreninah, gomoljih).

Kloroplasti, kromoplasti in levkoplasti so sposobni izmenjave celic. Torej, ko plodovi zorijo ali listi jeseni spremenijo barvo, se kloroplasti spremenijo v kromoplaste, levkoplasti pa se lahko spremenijo v kloroplaste, na primer, ko gomolji krompirja postanejo zeleni.

V evolucijskem smislu so primarni, začetni tip plastidov kloroplasti, iz katerih izvirajo plastidi drugih dveh vrst. Plastidov jih je veliko skupne značilnosti z mitohondriji, kar jih razlikuje od drugih komponent citoplazme. To je najprej lupina dveh membran in relativna genetska avtonomija zaradi prisotnosti lastnih ribosomov in DNK. Ta posebnost organelov je bila osnova za idejo, da so bile predhodnice plastidov in mitohondrijev bakterije, za katere se je v procesu evolucije izkazalo, da so vgrajene v evkariontsko celico in se postopoma spremenile v kloroplaste in mitohondrije. (slika 2.25).

riž. 2.25. Tvorba mitohondrijev in kloroplastov po teoriji simbiogeneze

Celica- osnovna enota živega sistema. Različne strukture žive celice, ki so odgovorne za opravljanje določene funkcije, se imenujejo organeli, tako kot organi celotnega organizma. Specifične funkcije v celici so razporejene med organele, znotrajcelične strukture, ki imajo določeno obliko, kot so celično jedro, mitohondriji itd.

celične strukture:

citoplazma. Obvezni del celice, zaprt med plazemsko membrano in jedrom. Cytosol je viskozna vodna raztopina različnih soli in organskih snovi, prežeta s sistemom beljakovinskih filamentov - citoskeletov. Večina kemičnih in fizioloških procesov celice poteka v citoplazmi. Zgradba: citosol, citoskelet. Funkcije: vključuje različne organele, notranje okolje celice
plazemska membrana. Vsaka celica živali, rastlin, je od okolja ali drugih celic omejena s plazemsko membrano. Debelina te membrane je tako majhna (približno 10 nm), da jo lahko vidimo le z elektronskim mikroskopom.

Lipidi v membrani tvorijo dvojno plast, proteini pa prodrejo v celotno njeno debelino, so potopljeni na različne globine v lipidni sloj ali pa se nahajajo na zunanji in notranji površini membrane. Struktura membran vseh drugih organelov je podobna plazemski membrani. Zgradba: dvojna plast lipidov, beljakovin, ogljikovih hidratov. Funkcije: omejevanje, ohranjanje oblike celice, zaščita pred poškodbami, regulator vnosa in odstranjevanja snovi.

lizosomi. Lizosomi so membranski organeli. Imajo ovalno obliko in premer 0,5 mikrona. Vsebujejo nabor encimov, ki razgrajujejo organske snovi. Lizosomska membrana je zelo močna in preprečuje prodiranje lastnih encimov v citoplazmo celice, če pa je lizosom poškodovan zaradi zunanjih vplivov, se uniči celotna celica ali njen del.
Lizosome najdemo v vseh celicah rastlin, živali in gliv.

Lizosomi, ki izvajajo prebavo različnih organskih delcev, zagotavljajo dodatne "surovine" za kemične in energetske procese v celici. Med stradanjem celice lizosomov prebavijo nekatere organele, ne da bi celico ubile. Takšna delna prebava celici za nekaj časa zagotovi potrebno minimalno količino hranil. Včasih lizosomi prebavijo cele celice in skupine celic, kar igra bistveno vlogo pri razvojnih procesih pri živalih. Primer je izguba repa med preobrazbo paglavca v žabo. Zgradba: vezikli ovalne oblike, zunaj membrana, znotraj encimi. Funkcije: razgradnja organskih snovi, uničenje odmrlih organelov, uničenje izrabljenih celic.

Golgijev kompleks. Produkti biosinteze, ki vstopajo v lumne votlin in tubulov endoplazmatskega retikuluma, se koncentrirajo in prevažajo v Golgijevem aparatu. Ta organela je velika 5–10 µm.

Struktura: votline, obdane z membranami (vezikli). Funkcije: kopičenje, pakiranje, izločanje organskih snovi, tvorba lizosomov

Endoplazemski retikulum. Endoplazmatski retikulum je sistem za sintezo in transport organskih snovi v citoplazmi celice, ki je odprta struktura povezanih votlin.
Veliko število ribosomov je pritrjenih na membrane endoplazmatskega retikuluma - najmanjše celične organele, ki izgledajo kot krogla s premerom 20 nm. in je sestavljen iz RNA in beljakovin. V ribosomih poteka sinteza beljakovin. Nato na novo sintetizirane beljakovine vstopijo v sistem votlin in tubulov, skozi katere se premikajo znotraj celice. Votline, tubule, tubule iz membran, na površini ribosomskih membran. Funkcije: sinteza organskih snovi s pomočjo ribosomov, transport snovi.

ribosomi. Ribosomi so pritrjeni na membrane endoplazmatskega retikuluma ali se prosto nahajajo v citoplazmi, so razporejeni v skupine in na njih se sintetizirajo proteini. Sestava beljakovin, ribosomska RNA Funkcije: zagotavlja biosintezo beljakovin (sestavljanje beljakovinske molekule iz).
mitohondrije. Mitohondriji so energetski organeli. Oblika mitohondrijev je drugačna, lahko so ostali, paličasti, nitasti s povprečnim premerom 1 mikron. in dolga 7 µm. Število mitohondrijev je odvisno od funkcionalne aktivnosti celice in lahko doseže več deset tisoč v letečih mišicah žuželk. Mitohondriji so navzven omejeni z zunanjo membrano, pod njo je notranja membrana, ki tvori številne izrastke - kriste.

Znotraj mitohondrijev so RNA, DNK in ribosomi. V njene membrane so vgrajeni specifični encimi, s pomočjo katerih se energija hranilnih snovi v mitohondrijih pretvori v energijo ATP, ki je nujna za življenje celice in organizma kot celote.

Membrana, matriks, izrastki - kriste. Funkcije: sinteza molekule ATP, sinteza lastnih beljakovin, nukleinska kislina, ogljikovi hidrati, lipidi, tvorba lastnih ribosomov.

plastidi. Samo v rastlinski celici: levkoplasti, kloroplasti, kromoplasti. Funkcije: kopičenje rezervnih organskih snovi, privabljanje žuželk opraševalcev, sinteza ATP in ogljikovih hidratov. Kloroplasti so oblikovani kot disk ali krogla s premerom 4-6 mikronov. Z dvojno membrano - zunanjo in notranjo. V notranjosti kloroplasta so DNK ribosomi in posebne membranske strukture - grana, povezane med seboj in z notranjo membrano kloroplasta. Vsak kloroplast vsebuje približno 50 zrnc, razporejenih za boljši zajem svetlobe. Klorofil se nahaja v membranah granul, zahvaljujoč temu se energija sončne svetlobe pretvori v kemično energijo ATP. Energija ATP se v kloroplastih uporablja za sintezo organskih spojin, predvsem ogljikovih hidratov.
Kromoplasti. Rdeči in rumeni pigmenti, ki jih najdemo v kromoplastih, dajejo različnim delom rastline rdečo in rumeno barvo. korenje, sadje paradižnika.

Leukoplasti so mesto kopičenja rezervnega hranila - škroba. Še posebej veliko je levkoplastov v celicah krompirjevih gomoljev. Na svetlobi se lahko levkoplasti spremenijo v kloroplaste (zaradi tega se krompirjeve celice obarvajo zeleno). Jeseni se kloroplasti spremenijo v kromoplaste, zeleni listi in plodovi pa postanejo rumeni in rdeči.

Celični center. Sestavljen je iz dveh cilindrov, centriolov, ki sta nameščena pravokotno drug na drugega. Funkcije: podpora za navoje vretena

Celični vključki se bodisi pojavijo v citoplazmi bodisi izginejo med življenjem celice.

Goste vključke v obliki zrnc vsebujejo rezervne hranilne snovi (škrob, beljakovine, sladkorji, maščobe) ali celične odpadne produkte, ki jih še ni mogoče odstraniti. Vsi plastidi rastlinskih celic imajo sposobnost sintetiziranja in kopičenja rezervnih hranil. V rastlinskih celicah pride do kopičenja rezervnih hranil v vakuolah.

Zrna, granule, kapljice Funkcije: nestalne tvorbe, ki hranijo organsko snov in energijo

Jedro. Jedrska ovojnica dveh membran, jedrski sok, nukleolus. Funkcije: shranjevanje dednih informacij v celici in njena reprodukcija, sinteza RNA - informacijska, transportna, ribosomska. Spore se nahajajo v jedrski membrani, skozi katero poteka aktivna izmenjava snovi med jedrom in citoplazmo. Jedro hrani dedne informacije ne le o vseh značilnostih in lastnostih dane celice, o procesih, ki bi morali potekati v njej (na primer sinteza beljakovin), temveč tudi o značilnostih organizma kot celote. Informacije so zapisane v molekulah DNK, ki so glavni del kromosomov. Jedro vsebuje nukleolus. Jedro zaradi prisotnosti kromosomov, ki vsebujejo dedne informacije, opravlja funkcije centra, ki nadzoruje vso vitalno aktivnost in razvoj celice.