Membrana plazmatike zë një pozicion të veçantë, pasi kufizon qelizën jashtë dhe lidhet drejtpërdrejt me mjedisin jashtëqelizor. Është rreth 10 nm i trashë dhe është membrana qelizore më e trashë. Përbërësit kryesorë janë proteinat (mbi 60%), lipidet (rreth 40%) dhe karbohidratet (rreth 1%). Si të gjitha membranat e tjera qelizore, ajo sintetizohet në kanalet EPS.

Funksionet e plazmalemës.

Transporti.

Membrana plazmatike është gjysmë e përshkueshme, d.m.th. në mënyrë selektive kalojnë nëpër të molekula të ndryshme me shpejtësi të ndryshme. Ekzistojnë dy mënyra për të transportuar substanca përmes membranës: transporti pasiv dhe aktiv.

Transporti pasiv. Transporti ose difuzioni pasiv nuk kërkon hyrje të energjisë. Molekulat e pakarikuara shpërndahen përgjatë gradientit të përqendrimit, transporti i molekulave të ngarkuara varet nga gradienti i përqendrimit të protoneve të hidrogjenit dhe ndryshimi i potencialit transmembranor, të cilat kombinohen në një gradient elektrokimik protoni. Si rregull, sipërfaqja e brendshme citoplazmike e membranës mbart një ngarkesë negative, e cila lehtëson depërtimin e joneve të ngarkuar pozitivisht në qelizë. Ekzistojnë dy lloje të difuzionit: i thjeshtë dhe i lehtë.

Difuzioni i thjeshtë është tipik për molekulat e vogla neutrale (H 2 O, CO 2, O 2), si dhe për substancat organike hidrofobike me peshë molekulare të ulët. Këto molekula mund të kalojnë nëpër poret ose kanalet e membranës pa asnjë ndërveprim me proteinat e membranës për sa kohë që ruhet gradienti i përqendrimit.

Difuzioni i lehtësuar është karakteristik për molekulat hidrofile, të cilat transportohen nëpër membranë edhe përgjatë gradientit të përqendrimit, por me ndihmën e proteinave të veçanta mbartëse të membranës sipas parimit. uniformat.

Difuzioni i lehtësuar është shumë selektiv, pasi proteina bartëse ka një qendër lidhëse plotësuese me substancën e transportuar dhe transferimi shoqërohet me ndryshime konformacionale në proteinë. Një nga mekanizmat e mundshëm të difuzionit të lehtësuar është si vijon: proteina transportuese (translokaza) lidh substancën, më pas afrohet në anën e kundërt të membranës, e çliron këtë substancë, merr konformimin fillestar dhe është përsëri gati për të kryer funksionin e transportit. Dihet pak se si lëviz vetë proteina. Një tjetër mekanizëm i mundshëm transferimi përfshin pjesëmarrjen e disa proteinave bartëse. Në këtë rast, vetë përbërja e lidhur fillimisht kalon nga një proteinë në tjetrën, duke u lidhur në mënyrë sekuenciale me një ose një proteinë tjetër derisa të jetë në anën e kundërt të membranës.

Transport aktiv. Një transport i tillë bëhet kur transferimi kryhet kundër gradientit të përqendrimit. Kërkon shpenzimin e energjisë nga qeliza. Transporti aktiv shërben për grumbullimin e substancave brenda qelizës. Burimi i energjisë është shpesh ATP. Për transport aktiv, përveç burimit të energjisë, është e nevojshme edhe pjesëmarrja e proteinave të membranës. Një nga sistemet aktive të transportit në qelizat shtazore është përgjegjës për transportin e joneve Na dhe K + nëpër membranën qelizore. Ky sistem quhet Na + - K * -pompë. Ai është përgjegjës për ruajtjen e përbërjes së mjedisit ndërqelizor, në të cilin përqendrimi i joneve K + është më i lartë se ai i joneve të Na *.

Gradienti i përqendrimit të të dy joneve mbahet duke transferuar K + në brendësi të qelizës dhe Na + në pjesën e jashtme. Të dy transportet ndodhin kundër një gradient përqendrimi. Kjo shpërndarje e joneve përcakton përmbajtjen e ujit në qeliza, ngacmueshmërinë e qelizave nervore dhe muskulore, si dhe vetitë e tjera të qelizave normale. Pompa Na + -K + - është një proteinë - transport ATPase. Molekula e kësaj enzime është një oligomer dhe përshkon membranën. Gjatë ciklit të plotë të funksionimit të pompës, 3 jone Na + transferohen nga qeliza në substancën ndërqelizore, dhe në drejtim të kundërt - 2 jone K +, ndërsa përdoret energjia e molekulës ATP. Ekzistojnë sisteme transporti për transferimin e joneve të kalciumit (Ca 2+ -ATPase), pompa protonike (H + -ATPase) etj.

Transferimi aktiv i një lënde përmes membranës, i kryer për shkak të energjisë së gradientit të përqendrimit të një substance tjetër, quhet simptomë... Në këtë rast, ATPaza e transportit ka vende lidhëse për të dy substancat. Antiportështë lëvizja e një lënde kundrejt gradientit të përqendrimit të saj. Në këtë rast, një substancë tjetër lëviz në drejtim të kundërt përgjatë gradientit të përqendrimit të saj. Simptoma dhe antiporti (kotransporti) mund të ndodhë gjatë përthithjes së aminoacideve nga zorrët dhe riabsorbimit të glukozës nga urina primare, duke përdorur energjinë e gradientit të përqendrimit të joneve Na + të krijuar nga Na +, K + -ATPase.

Dy lloje të tjera transporti janë endocitoza dhe ekzocitoza.

Endocitoza- kapja e grimcave të mëdha nga qeliza. Ka disa mënyra të endocitozës: pinocitoza dhe fagocitoza. Zakonisht nën pinocitoza kuptojnë kapjen e grimcave të lëngëta koloidale nga një qelizë, nën fagocitoza- kapja e korpuskulave (grimca më të dendura dhe më të mëdha deri te qelizat e tjera). Mekanizmi i pino dhe fagocitozës është i ndryshëm.

Në përgjithësi, hyrja në qelizë e grimcave të ngurta ose pikave të lëngshme nga jashtë quhet heterofagji. Ky proces është më i përhapur te protozoarët, por është shumë i rëndësishëm te njerëzit (si dhe te gjitarët e tjerë). Heterofagjia luan një rol thelbësor në mbrojtjen e trupit (neutrofilet e segmentuar - granulocitet; makrofagocitet), rimodelimin e indit kockor (osteoklastet), formimin e tiroksinës nga folikulat e gjëndrës tiroide, rithithjen e proteinave dhe makromolekulave të tjera në nefonin proksimal. dhe procese të tjera.

Pinocitoza.

Në mënyrë që molekulat e jashtme të hyjnë në qelizë, ato duhet së pari të lidhen nga receptorët glikokaliks (një grup molekulash të lidhura me proteinat sipërfaqësore të membranës) (Fig.).

Në vendin e lidhjes së tillë, molekulat e proteinës klathrinë gjenden nën plazmalemë. Plazmalema, së bashku me molekulat e ngjitura nga jashtë dhe klathrinën e nënshtruar nga citoplazma, fillon të pushtojë. Zgjatja bëhet më e thellë, skajet e saj afrohen dhe më pas mbyllen. Si rezultat, një flluskë ndahet nga plazmalema, e cila mbart molekulat e kapura. Clathrin në sipërfaqen e tij duket si një kufi i pabarabartë në mikrografët elektronikë, prandaj flluska të tilla quhen të kufizuara.

Clathrin parandalon ngjitjen e vezikulave në membranat ndërqelizore. Prandaj, vezikulat e kufizuara mund të transportohen lirisht në qelizë në ato pjesë të citoplazmës ku duhet të përdoret përmbajtja e tyre. Kjo është mënyra se si, në veçanti, hormonet steroide shpërndahen në bërthamë. Megjithatë, zakonisht vezikulat me kufi e heqin kufirin e tyre menjëherë pas ndarjes nga plazmalema. Clathrin transferohet në plazmalemë dhe përsëri mund të marrë pjesë në reaksionet e endocitozës.

Në sipërfaqen e qelizës në citoplazmë ka më shumë vezikula të përhershme - endosome. Vezikulat me kufi lëshojnë klathrinë dhe bashkohen me endozomet, duke rritur vëllimin dhe sipërfaqen e endozomeve. Pastaj pjesa e tepërt e endosomeve ndahet në formën e një vezikule të re, në të cilën nuk ka substanca që kanë hyrë në qelizë, ato mbeten në endozomë. Vezikula e re drejtohet në sipërfaqen e qelizës dhe bashkohet me membranën. Si rezultat, ulja e plazmalemës, e cila ndodh gjatë çarjes së vezikulës së kufizuar, restaurohet, ndërsa receptorët e saj kthehen gjithashtu në plazmalemë.

Endosomet zhyten në citoplazmë dhe shkrihen me membranat e lizozomit. Substancat hyrëse brenda një lizozomi të tillë dytësor i nënshtrohen transformimeve të ndryshme biokimike. Pas përfundimit të procesit, membrana e lizozomës mund të shpërbëhet në fragmente, dhe produktet e kalbjes dhe përmbajtja e lizozomës bëhen të disponueshme për reaksione metabolike ndërqelizore. Për shembull, aminoacidet lidhen me tARN dhe shpërndahen në ribozome, ndërsa glukoza mund të hyjë në kompleksin Golgi ose në tubulat e EPS agranulare.

Megjithëse endozomet nuk kanë një kufi klathrin, jo të gjitha bashkohen me lizozomet. Disa prej tyre drejtohen nga një sipërfaqe qelizore në tjetrën (nëse qelizat formojnë një shtresë epiteliale). Aty membrana e endozomës bashkohet me plazmolemën dhe përmbajtja ekskretohet. Si rezultat, substancat transferohen përmes qelizës nga një mjedis në tjetrin pa ndryshime. Ky proces quhet transcitoza... Molekulat e proteinave, në veçanti imunoglobulinat, mund të transportohen gjithashtu me transcitozë.

Fagocitoza.

Nëse një grimcë e madhe ka grupime molekulare në sipërfaqen e saj që mund të njihen nga receptorët e qelizave, ajo lidhet. Në asnjë mënyrë, grimcat e huaja nuk kanë gjithmonë grupe të tilla. Megjithatë, duke hyrë në trup, ato rrethohen nga molekula të imunoglobulinave (opsoninave), të cilat gjenden gjithmonë në gjak dhe në mjedisin jashtëqelizor. Imunoglobulinat njihen gjithmonë nga qelizat fagocitare.

Pasi opsoninat që mbulojnë grimcën e huaj lidhen me receptorët e fagocitit, aktivizohet kompleksi i sipërfaqes së tij. Mikrofilamentet e aktinës fillojnë të ndërveprojnë me miozinën dhe konfigurimi i sipërfaqes së qelizës ndryshon. Rritjet e citoplazmës së fagocitit shtrihen rreth grimcës. Ata mbulojnë sipërfaqen e grimcave dhe bashkohen mbi të. Gjethet e jashtme të daljeve bashkohen, duke mbyllur sipërfaqen e qelizës.

Fletët e thella të daljeve formojnë një membranë rreth grimcës së zhytur - ajo formohet fagozom. Fagozomi bashkohet me lizozomet, duke rezultuar në kompleksin e tyre - heterolizomi (heterozomi, ose fagolizozom). Në të, bëhet liza e përbërësve të kapur të grimcave. Disa nga produktet e lizës hiqen nga heterozomi dhe përdoren nga qeliza, ndërsa disa mund të mos jenë të përshtatshme ndaj veprimit të enzimave lizozomale. Këto mbetje formojnë trupa të mbetur.

Potencialisht të gjitha qelizat kanë aftësinë për fagocitozë, por në trup, vetëm disa specializohen në këtë drejtim. Këto janë leukocite neutrofile dhe makrofagë.

Ekzocitoza.

Kjo është heqja e substancave nga qeliza. Së pari, komponimet me molekulare të mëdha ndahen në kompleksin Golgi në formën e flluskave transportuese. Këto të fundit, me pjesëmarrjen e mikrotubulave, drejtohen në sipërfaqen e qelizës. Membrana e vezikulës është e ngulitur në plazmalemë, dhe përmbajtja e vezikulës është jashtë qelizës (Fig.) Shkrirja e vezikulës me plazmalemën mund të ndodhë pa asnjë sinjal shtesë. Kjo ekzocitoz quhet konstituive. Kështu largohen nga qeliza shumica e produkteve të metabolizmit të saj. Megjithatë, një numër qelizash janë krijuar për të sintetizuar komponime të veçanta - sekrete që përdoren në pjesë të tjera të trupit. Në mënyrë që vezikula e transportit me sekret të bashkohet me membranën plazmatike, nevojiten sinjale të jashtme. Vetëm atëherë do të ndodhë shkrirja dhe sekreti do të zbulohet. Kjo ekzocitoz quhet e rregulluar... Molekulat sinjalizuese që nxisin çlirimin e sekretimit quhen liberina (faktorë çlirues), dhe parandalimi i eliminimit - statinat.

Funksionet e receptorit.

Ato sigurohen kryesisht nga glikoproteinat e vendosura në sipërfaqen e plazmalemës dhe të afta për t'u lidhur me ligandët e tyre. Ligandi korrespondon me receptorin e tij si një çelës për një bravë. Lidhja e ligandit me receptorin shkakton një ndryshim në konformimin e polipeptidit. Me një ndryshim të tillë në proteinën transmembranore, vendoset komunikimi midis mjedisit jashtë dhe ndërqelizor.

Llojet e receptorëve.

Receptorët e lidhur me kanalet jonike të proteinave. Ato ndërveprojnë me një molekulë sinjalizuese që hap ose mbyll përkohësisht kanalin për kalimin e joneve. (Për shembull, receptori për neurotransmetuesin acetilkolinë është një proteinë e përbërë nga 5 nënnjësi që formojnë një kanal jonik. Në mungesë të acetilkolinës, kanali mbyllet dhe pas ngjitjes hapet dhe lejon kalimin e joneve të natriumit).

Receptorët katalitikë. Ato përbëhen nga një pjesë jashtëqelizore (vetë receptori) dhe një pjesë citoplazmike ndërqelizore, e cila funksionon si një enzimë proline kinazë (për shembull, receptorët e hormonit të rritjes).

Receptorët e lidhur me G-proteinat. Këto janë proteina transmembranore që përbëhen nga një receptor që ndërvepron me një ligand dhe një G-proteinë (proteinë rregulluese e lidhur me guanozinetrifosfatin), e cila transmeton një sinjal në një enzimë të lidhur me membranën (adenilate ciklazë) ose në një kanal jon. Si rezultat, aktivizohen AMP ciklike ose jonet e kalciumit. (Kështu funksionon sistemi adenilat ciklazë. Për shembull, në qelizat e mëlçisë ekziston një receptor për hormonin e insulinës. Pjesa mbiqelizore e receptorit lidhet me insulinën. Kjo shkakton aktivizimin e pjesës ndërqelizore - enzimës adenilate ciklazë. Ai sintetizon AMP ciklike nga ATP, i cili rregullon shpejtësinë e proceseve të ndryshme ndërqelizore, duke shkaktuar aktivizimin ose frenimin e atyre ose enzimave të tjera metabolike).

Receptorët që perceptojnë faktorët fizikë. Për shembull, proteina fotoreceptore rodopsina. Me thithjen e dritës, ajo ndryshon konformimin e saj dhe ngacmon një impuls nervor.

Përbëhet nga një shtresë bilipidike, lipidet e së cilës janë të orientuara rreptësisht - pjesa hidrofobike e lipideve (bishti) është e kthyer nga brenda shtresës, ndërsa pjesa hidrofile (koka) është nga jashtë. Përveç lipideve, në ndërtimin e membranës plazmatike përfshihen tre lloje të proteinave të membranës: periferike, integrale dhe gjysmë integrale.

Një nga fushat e studimit të membranave është aktualisht një studim i detajuar i vetive të lipideve të ndryshme strukturore dhe rregullatore dhe proteinave individuale integrale dhe gjysmë integrale që përbëjnë membranat.

Proteinat integrale të membranës

Rolin kryesor në organizimin e vetë membranës e luajnë proteinat integrale dhe gjysëm integrale, të cilat kanë strukturë globulare dhe shoqërohen me fazën lipidike nga ndërveprimet hidrofile - hidrofobike. Globulat e proteinave integrale depërtojnë në të gjithë trashësinë e membranës, dhe pjesa e tyre hidrofobike ndodhet në mes të globulit dhe është zhytur në zonën hidrofobike të fazës lipidike.

Proteinat e membranës gjysmë integrale

Në proteinat gjysmë integrale, aminoacidet hidrofobike janë të përqendruara në një nga polet e globulit, dhe, në përputhje me rrethanat, globulat janë vetëm gjysma e zhytur në membranë, duke dalë jashtë nga një sipërfaqe (e jashtme ose e brendshme) e membranës.

Funksionet e proteinave të membranës

Proteinave integrale dhe gjysëm integrale të membranës plazmatike iu caktuan më parë dy funksione: strukturore të përgjithshme dhe specifike. Prandaj, midis tyre u dalluan proteinat strukturore dhe funksionale. Sidoqoftë, përmirësimi i metodave për izolimin e fraksioneve proteinike të membranave dhe një analizë më e detajuar e proteinave individuale tani tregojnë mungesën e proteinave strukturore universale për të gjitha membranat që nuk kryejnë ndonjë funksion specifik. Në të kundërt, proteinat e membranës me funksione specifike janë shumë të ndryshme. Këto janë proteina që kryejnë funksione të receptorit, proteina që janë bartës aktivë dhe pasivë të komponimeve të ndryshme dhe së fundi, proteina që janë pjesë e sistemeve të shumta enzimatike. Materiali nga faqja

Vetitë e proteinave të membranës

Vetia e përbashkët e të gjitha këtyre proteinave të membranës integrale dhe gjysmë integrale, të ndryshme jo vetëm funksionale, por edhe kimike, është aftësia e tyre themelore për të lëvizur, "notuar" në rrafshin e membranës në fazën lipidike të lëngshme. Siç u përmend më lart, ekzistenca e lëvizjeve të tilla në membranat plazmatike të disa qelizave është vërtetuar eksperimentalisht. Por kjo është larg nga lloji i vetëm i lëvizjes i identifikuar në proteinat e membranës. Përveç zhvendosjes anësore, proteinat individuale integrale dhe gjysmë integrale mund të rrotullohen në rrafshin e membranës në drejtime horizontale dhe madje vertikale, dhe gjithashtu mund të ndryshojnë shkallën e zhytjes së molekulës në fazën lipidike.

Opsin. Të gjitha këto lëvizje të larmishme dhe komplekse të globulave proteinike ilustrohen veçanërisht mirë nga shembulli i proteinës opsin, e cila është specifike për membranat e qelizave fotoreceptore (Fig. 3). Siç e dini, opsina në errësirë ​​lidhet me retinalin karotenoid, i cili përmban një lidhje të dyfishtë ciss; kompleksi i retinës dhe opsinës formon rodopsinën, ose vjollcën vizuale. Molekula e rodopsinës është e aftë për lëvizje anësore dhe rrotullim në rrafshin horizontal të membranës (Fig. 3, A). Kur ekspozohet ndaj dritës, retina i nënshtrohet fotoizomerizimit dhe shndërrohet në një formë trans. Në këtë rast, konformacioni i retinës ndryshon dhe ajo ndahet nga opsin, e cila, nga ana tjetër, ndryshon rrafshin e rrotullimit nga horizontal në vertikal (Fig. 3, B). Pasoja e transformimeve të tilla është një ndryshim në përshkueshmërinë e membranës për jonet, gjë që çon në shfaqjen e një impulsi nervor.

Është interesante se ndryshimet në konformacionin e globulave të opsinit të shkaktuara nga energjia e dritës jo vetëm që mund të shërbejnë për të gjeneruar një impuls nervor, siç ndodh në qelizat e retinës së syrit, por janë gjithashtu sistemi fotosintetik më i thjeshtë që gjendet në baktere të veçanta vjollce.

Membranat biologjike formojnë bazën e organizimit strukturor të qelizës. Membrana plazmatike (plazmalema) është membrana që rrethon citoplazmën e një qelize të gjallë. Membranat përbëhen nga lipide dhe proteina. Lipidet (kryesisht fosfolipidet) formojnë një shtresë të dyfishtë, në të cilën "bishtet" hidrofobike të molekulave drejtohen drejt pjesës së brendshme të membranës, dhe ato hidrofile - drejt sipërfaqeve të saj. Molekulat e proteinave mund të vendosen në sipërfaqen e jashtme dhe të brendshme të membranës, ato mund të zhyten pjesërisht në shtresën lipidike ose ta depërtojnë atë përmes dhe përmes. Shumica e proteinave të membranës së zhytur janë enzima. Ky është një model lëngu-kockor-mozaik i strukturës së një membrane plazmatike. Molekulat e proteinave dhe lipideve janë të lëvizshme, gjë që siguron dinamizmin e membranës. Membranat përmbajnë gjithashtu karbohidrate në formën e glikolipideve dhe glikoproteinave (glikokaliks) të vendosura në sipërfaqen e jashtme të membranës. Grupi i proteinave dhe karbohidrateve në sipërfaqen e membranës së çdo qelize është specifik dhe është një lloj treguesi i llojit të qelizës.

Funksionet e membranës:

1. Duke u ndarë. Ai konsiston në formimin e një pengese midis përmbajtjes së brendshme të qelizës dhe mjedisit të jashtëm.
2. Sigurimi i shkëmbimit të substancave midis citoplazmës dhe mjedisit të jashtëm. Uji, jonet, molekulat inorganike dhe organike hyjnë në qelizë (funksioni i transportit). Produktet e formuara në qelizë (funksioni sekretues) ekskretohen në mjedisin e jashtëm.
3. Transporti. Transporti nëpër membranë mund të vazhdojë në mënyra të ndryshme. Transporti pasiv kryhet pa konsum të energjisë, me difuzion të thjeshtë, osmozë ose difuzion të lehtësuar me ndihmën e proteinave bartëse. Transporti aktiv bëhet me ndihmën e proteinave bartëse dhe kërkon energji (për shembull, një pompë natriumi-kaliumi). Materiali nga faqja

Molekula të mëdha biopolimerësh hyjnë në qelizë si rezultat i endocitozës. Ndahet në fagocitozë dhe pinocitozë. Fagocitoza është kapja dhe thithja e grimcave të mëdha nga qeliza. Fenomeni u përshkrua për herë të parë nga I.I. Mechnikov. Së pari, substancat ngjiten në membranën plazmatike, në proteinat specifike të receptorit, pastaj membrana ulet, duke formuar një depresion.

Formohet një vakuola tretëse. Ai tret substancat që hyjnë në qelizë. Tek njerëzit dhe kafshët, leukocitet janë të afta për fagocitozë. Qelizat e bardha të gjakut thithin bakteret dhe grimcat e tjera.

Pinocitoza është procesi i kapjes dhe thithjes së pikave të lëngshme me substanca të tretura në të. Substancat ngjiten në proteinat e membranës (receptorët), dhe një pikë tretësire rrethohet nga një membranë, duke formuar një vakuolë. Pinocitoza dhe fagocitoza ndodhin me shpenzimin e energjisë ATP.

1. Sekretari. Sekretimi - lirimi nga qeliza i substancave të sintetizuara në qelizë në mjedisin e jashtëm. Hormonet, polisaharidet, proteinat, pikat e yndyrës mbyllen në vezikula të kufizuara nga një membranë dhe shkojnë në plazmalemë. Membranat bashkohen dhe përmbajtja e vezikulës shkarkohet në mjedisin që rrethon qelizën.
2. Lidhja e qelizave në inde (për shkak të daljeve të palosura).
3. Receptor. Membranat përmbajnë një numër të madh receptorësh - proteina të veçanta, roli i të cilave është të transmetojnë sinjale nga jashtë në brendësi të qelizës.

1. Barriera- siguron një metabolizëm të rregulluar, selektiv, pasiv dhe aktiv me mjedisin.

Membranat qelizore kanë përshkueshmëria selektive: glukoza, aminoacidet, acidet yndyrore, glicerina dhe jonet shpërndahen ngadalë nëpër to, vetë membranat rregullojnë në mënyrë aktive këtë proces - disa substanca lejohen, ndërsa të tjerët jo.

2. Transporti- përmes membranës, substancat transportohen brenda dhe jashtë qelizës. Transporti përmes membranave siguron: shpërndarjen e lëndëve ushqyese, largimin e produkteve fundore metabolike, sekretimin e substancave të ndryshme, krijimin e gradienteve jonike, ruajtjen e pH-së dhe përqendrimit të duhur jonik në qelizë, të cilat janë të nevojshme për punën e enzimave qelizore.

Ekzistojnë katër mekanizma kryesorë për hyrjen e substancave në qelizë ose largimin e tyre nga qeliza në pjesën e jashtme:

a) Pasiv (difuzion, osmozë) (nuk kërkon konsum të energjisë)

Difuzioni

Përhapja e molekulave ose atomeve të një lënde midis molekulave ose atomeve të një tjetre, duke çuar në një barazim spontan të përqendrimeve të tyre në të gjithë vëllimin e zënë. Në disa situata, një nga substancat tashmë ka një përqendrim të barabartë dhe flasin për përhapjen e një lënde në një tjetër. Në këtë rast, transferimi i lëndës ndodh nga një zonë me përqendrim të lartë në një zonë me përqendrim të ulët (përgjatë vektorit të gradientit të përqendrimit (fig. 2.4).

Oriz. 2.4. Diagrami i procesit të difuzionit

Osmoza

Procesi i difuzionit të njëanshëm përmes një membrane gjysmë të përshkueshme të molekulave të tretësit drejt një përqendrimi më të lartë të një lënde të tretur nga një vëllim me një përqendrim më të ulët të një lënde të tretur (fig. 2.5).

Oriz. 2.5. Diagrami i procesit të osmozës

b) Transporti aktiv (kërkon konsum të energjisë)

Pompë natriumi-kaliumi- mekanizmi i transportit aktiv transmembranor të konjuguar të joneve të natriumit (nga qeliza) dhe joneve të kaliumit (në qelizë), i cili siguron një gradient përqendrimi dhe një ndryshim të mundshëm transmembranor. Kjo e fundit shërben si bazë për shumë funksione të qelizave dhe organeve: sekretimin e qelizave të gjëndrave, tkurrjen e muskujve, përcjelljen e impulseve nervore etj. (fig. 2.6).

Oriz. 2.6. Skema e pompës kalium-natrium

Në fazën e parë, enzima Na + / K + -ATPase bashkon tre jone Na + nga ana e brendshme e membranës. Këto jone ndryshojnë konformacionin e qendrës aktive të ATPazës. Pas kësaj, enzima është në gjendje të hidrolizojë një molekulë ATP. Energjia e çliruar pas hidrolizës harxhohet për ndryshimin e konformacionit të bartësit, për shkak të të cilit tre jone Na + dhe jon PO 4 3- (fosfat) shfaqen në anën e jashtme të membranës. Këtu, jonet Na + ndahen dhe PO 4 3- zëvendësohet nga dy jone K +. Pas kësaj, enzima kthehet në konformimin e saj origjinal, dhe jonet K + shfaqen në anën e brendshme të membranës. Këtu jonet K + ndahen dhe transportuesi është përsëri gati për punë.

Si rezultat, një përqendrim i lartë i joneve Na + krijohet në mjedisin jashtëqelizor dhe një përqendrim i lartë i K + krijohet brenda qelizës. Ky ndryshim përqendrimi përdoret në qeliza gjatë përcjelljes së një impulsi nervor.

c) Endocitoza (fagocitoza, pinocitoza)

Fagocitoza(ngrënia nga qeliza) - procesi i përthithjes së objekteve të ngurta nga qeliza, si qelizat eukariote, bakteret, viruset, mbetjet e qelizave të vdekura, etj. Rreth objektit të përthithur formohet një vakuola e madhe ndërqelizore (fagosom). Madhësia e fagozomeve është nga 250 nm e më shumë. Duke bashkuar fagozomin me lizozomin primar, formohet një lizozomë dytësore. Në një mjedis acid, enzimat hidrolitike shpërbëjnë makromolekulat në lizozomin sekondar. Produktet e ndarjes (aminoacide, monosakaride dhe substanca të tjera të dobishme) transportohen më pas përmes membranës lizozomale në citoplazmën e qelizës. Fagocitoza është shumë e përhapur. Në kafshët dhe njerëzit shumë të organizuar, procesi i fagocitozës luan një rol mbrojtës. Aktiviteti fagocitar i leukociteve dhe makrofagëve ka një rëndësi të madhe në mbrojtjen e trupit nga mikrobet patogjene dhe grimcat e tjera të padëshiruara që hyjnë në të. Fagocitoza u përshkrua për herë të parë nga shkencëtari rus I.I.Mechnikov (fig. 2.7)

Pinocitoza(pirja nga qeliza) - procesi i përthithjes nga qeliza e fazës së lëngshme nga mjedisi që përmban substanca të tretshme, duke përfshirë molekula të mëdha (proteina, polisaharide, etj.). Me pinocitozë, vezikulat e vogla - endozomet - shkëputen nga membrana brenda qelizës. Ato janë më të vogla se fagozomet (madhësia e tyre është deri në 150 nm) dhe zakonisht nuk përmbajnë grimca të mëdha. Pas formimit të endozomës, lizozoma parësore i afrohet asaj dhe këto dy vezikula membranore bashkohen. Organela që rezulton quhet lizozomë dytësore. Procesi i pinocitozës kryhet vazhdimisht nga të gjitha qelizat eukariote. (fig. 7)

Endocitoza e ndërmjetësuar nga receptorët - një proces specifik aktiv në të cilin membrana qelizore fryhet në qelizë, duke formuar gropa me buzë. Ana ndërqelizore e fosës së rreshtuar përmban një grup proteinash adaptive. Makromolekulat që lidhen me receptorët specifikë në sipërfaqen e qelizës kalojnë brenda me një shpejtësi shumë më të lartë se substancat që hyjnë në qeliza përmes pinocitozës.

Oriz. 2.7. Endocitoza

d) Ekzocitoza (fagocitoza dhe pinocitoza negative)

Një proces qelizor në të cilin vezikulat ndërqelizore (fshikëzat e membranës) bashkohen me membranën e jashtme qelizore. Gjatë ekzocitozës, përmbajtja e vezikulave sekretore (fshikëzat ekzocitare) lirohet jashtë dhe membrana e tyre bashkohet me membranën qelizore. Pothuajse të gjitha përbërjet makromolekulare (proteinat, hormonet peptide, etj.) çlirohen nga qeliza me këtë metodë. (fig. 2.8)

Oriz. 2.8. Skema e ekzocitozës

3. Gjenerimi dhe përcjellja e biopotencialeve- me ndihmën e membranës, në qelizë mbahet një përqendrim konstant i joneve: përqendrimi i jonit K + brenda qelizës është shumë më i lartë se jashtë, dhe përqendrimi i Na + është shumë më i ulët, gjë që është shumë e rëndësishme, pasi kjo siguron ruajtjen e diferencës potenciale në membranë dhe gjenerimin e një impulsi nervor.

4. Mekanike- siguron autonominë e qelizës, strukturat e saj ndërqelizore, si dhe lidhjen me qelizat e tjera (në inde).

5. Energjia- gjatë fotosintezës në kloroplaste dhe frymëmarrjes qelizore në mitokondri, në membranat e tyre funksionojnë sistemet e transferimit të energjisë, në të cilat përfshihen edhe proteinat;

6. Receptor- disa proteina në membranë janë receptorë (molekula përmes të cilave qeliza percepton sinjale të caktuara).

7. Enzimatike- proteinat e membranës shpesh janë enzima. Për shembull, membranat plazmatike të qelizave epiteliale të zorrëve përmbajnë enzima tretëse.

8. Matricë- siguron një rregullim dhe orientim të caktuar të ndërsjellë të proteinave të membranës, ndërveprimin e tyre optimal;

9. Shenja e kafazit- ka antigjene në membranë që veprojnë si shënues - "etiketa" që ju lejojnë të identifikoni qelizën. Bëhet fjalë për glikoproteina (pra proteina me zinxhirë anësor oligosakaride të degëzuara të ngjitura) që luajnë rolin e "antenave". Me ndihmën e shënuesve, qelizat mund të njohin qelizat e tjera dhe të veprojnë në bashkëpunim me to, për shembull, gjatë formimit të organeve dhe indeve. Ai gjithashtu lejon sistemin imunitar të njohë antigjenet e huaja.

Përfshirjet qelizore

Përfshirjet qelizore përfshijnë karbohidratet, yndyrnat dhe proteinat. Të gjitha këto substanca grumbullohen në citoplazmën e qelizës në formën e pikave dhe kokrrave të madhësive dhe formave të ndryshme. Ato sintetizohen periodikisht në qelizë dhe përdoren në procesin metabolik.

Citoplazma

Është pjesë e një qelize të gjallë (protoplast) pa membranë plazmatike dhe bërthamë. Përbërja e citoplazmës përfshin: matricën citoplazmike, citoskeletin, organele dhe inkluzione (nganjëherë përfshirjet dhe përmbajtja e vakuolave ​​nuk klasifikohen si lëndë të gjalla të citoplazmës). E kufizuar nga mjedisi i jashtëm nga membrana plazmatike, citoplazma është mediumi i brendshëm gjysmë i lëngshëm i qelizave. Bërthama dhe organele të ndryshme ndodhen në citoplazmën e qelizave eukariote. Ai gjithashtu përmban një sërë përfshirjesh - produkte të aktivitetit qelizor, vakuola, si dhe tubulat dhe fijet më të vogla që formojnë skeletin e qelizës. Në përbërjen e substancës kryesore të citoplazmës mbizotërojnë proteinat.

Funksionet citoplazmike

1) në të zhvillohen proceset kryesore metabolike.

2) bashkon bërthamën dhe të gjitha organelet në një tërësi, siguron ndërveprimin e tyre.

3) lëvizshmëria, nervozizmi, metabolizmi dhe riprodhimi.

Lëvizshmëria vjen në forma të ndryshme:

Lëvizja brendaqelizore e citoplazmës qelizore.

Lëvizja në formë amebe. Kjo formë e lëvizjes shprehet në formimin e pseudopodisë nga citoplazma drejt këtij ose atij stimuli ose larg tij. Kjo formë e lëvizjes është e natyrshme tek ameba, leukocitet e gjakut, si dhe në disa qeliza të indeve.

Lëvizje vezulluese. Ajo manifestohet në formën e goditjes së rrjedhjeve të vogla protoplazmike - cilia dhe flagjela (ciliatet, qelizat epiteliale të kafshëve shumëqelizore, spermatozoidet, etj.).

Lëvizja kontraktuese. Ofrohet për shkak të pranisë në citoplazmë të një miofibrilesh organoide të veçanta, shkurtimi ose zgjatja e të cilave kontribuon në tkurrjen dhe relaksimin e qelizës. Aftësia për t'u kontraktuar është më e zhvilluar në qelizat e muskujve.

Iritabiliteti shprehet në aftësinë e qelizave për t'iu përgjigjur acarimit duke ndryshuar metabolizmin dhe energjinë.

Citoskeleti

Një nga tiparet dalluese të një qelize eukariote është prania në citoplazmën e saj të formacioneve skeletore në formën e mikrotubulave dhe tufave të fibrave proteinike. Elementet e citoskeletit, të lidhur ngushtë me membranën e jashtme citoplazmike dhe mbështjellësin bërthamor, formojnë thurje komplekse në citoplazmë.

Citoskeleti formohet nga mikrotubulat, mikrofilamentet dhe sistemi mikrotrabekular. Citoskeleti përcakton formën e qelizës, merr pjesë në lëvizjet e qelizave, në ndarjen dhe lëvizjen e vetë qelizës, në transportin brendaqelizor të organeleve.

Mikrotubulat përmbahen në të gjitha qelizat eukariote dhe janë cilindra të zbrazët të padegëzuar, diametri i të cilëve nuk i kalon 30 nm dhe trashësia e murit është 5 nm. Ato mund të jenë deri në disa mikrometra në gjatësi. Shpërbëhet dhe ribashkohet lehtësisht. Muri i mikrotubulave përbëhet kryesisht nga nën-njësi të proteinave tubulinike të palosur në mënyrë spirale (fig. 2.09)

Funksionet e mikrotubulave:

1) kryejnë një funksion mbështetës;

2) formoni një gisht të ndarjes; të sigurojë divergjencën e kromozomeve në polet e qelizës; janë përgjegjës për lëvizjen e organeleve qelizore;

3) marrin pjesë në transportin ndërqelizor, sekretimin, formimin e murit qelizor;

4) janë një përbërës strukturor i cilia, flagella, trupat bazale dhe centrioles.

Mikrofilamentet përfaqësohen nga filamente me diametër 6 nm, të përbërë nga proteina e aktinës, e cila është afër aktinës së muskujve. Aktina përbën 10-15% të proteinës totale në qelizë. Në shumicën e qelizave shtazore, një rrjet i dendur i filamenteve të aktinës dhe proteinave të lidhura formohet nën vetë membranën plazmatike.

Përveç aktinës, në qelizë gjenden edhe fijet e miozinës. Megjithatë, numri i tyre është shumë më i vogël. Për shkak të ndërveprimit të aktinës dhe miozinës, ndodh tkurrja e muskujve. Mikrofilamentet shoqërohen me lëvizjen e të gjithë qelizës ose strukturave të saj individuale brenda saj. Në disa raste, lëvizja sigurohet vetëm nga fijet e aktinës, në të tjera - nga aktina së bashku me miozinën.

Funksionet e mikrofilamenteve

1) forca mekanike

2) lejon qelizën të ndryshojë formën e saj dhe të lëvizë.

Oriz. 2.09. Citoskeleti

Organele (ose organele)

Janë të ndarë në jo membranore, njëmembranore dhe dymembranore.

TE organele jo membranore Qelizat eukariote përfshijnë organele që nuk kanë membranën e tyre të mbyllur, përkatësisht: ribozomet dhe organelet e ndërtuara në bazë të mikrotubulave të tubulinës - qendra qelizore (centriolet) dhe organelet e lëvizjes (flagella dhe cilia). Në qelizat e shumicës së organizmave njëqelizorë dhe shumicës dërrmuese të bimëve më të larta (tokësore), centriolet mungojnë.

TE organele me një membranë lidhen: rrjeti endoplazmatik, aparati Golgi, lizozomet, peroksizomet, sferozomet, vakuolat dhe disa të tjera. Të gjitha organelet me një membranë janë të ndërlidhura në një sistem të vetëm qelizor. Qelizat bimore kanë lizozome të veçanta, qelizat shtazore kanë vakuola të veçanta: tretëse, ekskretuese, kontraktuese, fagocitare, autofagocitare etj.

TE organele me dy membrana lidhen mitokondri dhe plastide.

Organele jo membranore

A) Ribozomet- organele që gjenden në qelizat e të gjithë organizmave. Këto janë organele të vogla, të përfaqësuara nga grimca globulare me një diametër prej rreth 20 nm. Ribozomet përbëhen nga dy nënnjësi me madhësi të pabarabartë - të mëdha dhe të vogla. Ribozomet përfshijnë proteinat dhe ARN ribozomale (rRNA). Ekzistojnë dy lloje kryesore të ribozomeve: eukariote (80S) dhe prokariote (70S).

Në varësi të lokalizimit në qelizë, ekzistojnë ribozome të lira të vendosura në citoplazmë që sintetizojnë proteinat dhe ribozomet e bashkangjitura - ribozome të lidhura me nënnjësi të mëdha me sipërfaqen e jashtme të membranave EPR, duke sintetizuar proteinat që hyjnë në kompleksin Golgi, dhe më pas sekretohen nga qeliza. Gjatë biosintezës së proteinave, ribozomet mund të kombinohen në komplekse - poliribozome (polizome).

Ribozomet eukariote formohen në nukleol. Së pari, rRNA sintetizohet në ADN-në nukleolare, e cila më pas mbulohet me proteina ribozomale që vijnë nga citoplazma, çahen në madhësinë e kërkuar dhe formojnë nën-njësi ribozomi. Nuk ka ribozome të formuara plotësisht në bërthamë. Bashkimi i nënnjësive në një ribozomë të tërë ndodh në citoplazmë, zakonisht gjatë biosintezës së proteinave.

Ribozomet gjenden në qelizat e të gjithë organizmave. Secila përbëhet nga dy grimca, të vogla dhe të mëdha. Ribozomet përfshijnë proteina dhe ARN.

Funksione

sinteza e proteinave.

Proteinat e sintetizuara grumbullohen fillimisht në kanalet dhe zgavrat e rrjetës endoplazmatike dhe më pas transportohen në organele dhe pjesë të qelizës. EPS dhe ribozomet e vendosura në membranat e tij përfaqësojnë një aparat të vetëm për biosintezën dhe transportin e proteinave (fig. 2.10-2.11).

Oriz. 2.10. Struktura e ribozomit

Oriz. 2.11. Struktura e ribozomit

B) Qendra qelizore (centriolet)

Centriola është një cilindër (0,3 µm i gjatë dhe 0,1 µm në diametër), muri i të cilit është i formuar nga nëntë grupe prej tre mikrotubulash të bashkuara (9 treshe), të ndërlidhura në intervale të caktuara me anë të ndërlidhjes. Centriolat shpesh çiftëzohen, ku ato janë në kënde të drejta me njëri-tjetrin. Nëse centriola shtrihet në bazën e ciliumit ose flagelumit, atëherë ai quhet trup bazal.

Pothuajse të gjitha qelizat shtazore kanë një palë centriole, të cilat janë elementi i mesëm i qendrës së qelizës.

Para ndarjes, centriolet devijojnë në pole të kundërta dhe një centriole bijë shfaqet pranë secilit prej tyre. Nga centriolet e vendosura në pole të ndryshme të qelizës, formohen mikrotubula, duke u rritur drejt njëri-tjetrit.

Funksione

1) formojnë një gisht mitotik, i cili kontribuon në shpërndarjen uniforme të materialit gjenetik midis qelizave bija,

2) janë qendra e organizimit të citoskeletit. Disa nga fijet e boshtit janë ngjitur me kromozomet.

Centriolat janë organele vetë-përsëritëse të citoplazmës. Ato lindin si rezultat i dyfishimit të atyre ekzistuese. Kjo ndodh kur centriolet ndryshojnë. Centriola e papjekur përmban 9 mikrotubula të vetme; me sa duket, çdo mikrotubul është një matricë për montimin e trinjakëve karakteristikë të një centriole të pjekur (fig. 2.12).

Cetriolet gjenden në qelizat e bimëve të ulëta (algat).

Oriz. 2.12. Centriolet e qendrës së qelizave

Organele me një membranë të vetme

D) Retikulumi endoplazmatik (EPS)

E gjithë zona e brendshme e citoplazmës është e mbushur me kanale dhe zgavra të shumta të vogla, muret e të cilave janë membrana të ngjashme në strukturë me membranën plazmatike. Këto kanale degëzohen, lidhen me njëri-tjetrin dhe formojnë një rrjet të quajtur retikulum endoplazmatik. Retikulumi endoplazmatik ka strukturë heterogjene. Dy lloje të tij janë të njohura - grimcuar dhe e lëmuar.

Në membranat e kanaleve dhe zgavrave të rrjetit të grimcuar, ka shumë trupa të vegjël të rrumbullakosur - ribozomi të cilat i japin membranave një pamje të ashpër. Membranat e rrjetës endoplazmatike të lëmuar nuk mbajnë ribozome në sipërfaqen e tyre. EPS kryen shumë funksione të ndryshme.

Funksione

Funksioni kryesor i retikulumit endoplazmatik të grimcuar është pjesëmarrja në sintezën e proteinave, e cila kryhet në ribozome. Në membranat e rrjetës endoplazmatike të lëmuar, sintetizohen lipide dhe karbohidrate. Të gjitha këto produkte të sintezës grumbullohen në kanale dhe zgavra, dhe më pas transportohen në organele të ndryshme të qelizës, ku konsumohen ose grumbullohen në citoplazmë si përfshirje qelizore. EPS lidh organelet kryesore të qelizës (fig. 2.13).

Oriz. 2.13. Struktura e rrjetës endoplazmatike (EPS) ose e rrjetës

E) aparatin Golgi

Struktura e këtij organoidi është e ngjashme në qelizat e organizmave bimorë dhe shtazorë, pavarësisht nga shumëllojshmëria e formës së tij. Ka shumë funksione të rëndësishme.

Organoid me një membranë të vetme. Është një pirg "cisternash" të rrafshuara me buzë të zgjatura, me të cilat lidhet një sistem flluskash të vogla me një cipë (flluska Golgi). Flluskat Golgi janë të përqendruara kryesisht në anën ngjitur me EPS dhe në periferi të pirgjeve. Besohet se ata transferojnë proteina dhe lipide në aparatin Golgi, molekulat e të cilit, duke lëvizur nga një cisternë në sternë, i nënshtrohen modifikimit kimik.

Të gjitha këto substanca fillimisht grumbullohen, komplikohen kimikisht dhe më pas në formën e flluskave të mëdha dhe të vogla hyjnë në citoplazmë dhe ose përdoren në vetë qelizën gjatë jetës së saj, ose hiqen prej saj dhe përdoren në trup. (fig. 2.14-2.15).

Oriz. 2.14. Struktura e aparatit Golgi

Funksione:

Modifikimi dhe akumulimi i proteinave, lipideve, karbohidrateve;

Paketimi në fshikëza (fshikëza) membranore të substancave organike hyrëse;

Vendi i formimit të lizozomeve;

Funksioni sekretor, pra, aparati Golgi është i zhvilluar mirë në qelizat sekretore.

Oriz. 2.15. Kompleksi Golgi

E) Lizozomet

Janë trupa të vegjël të rrumbullakosur. Brenda lizozomit ka enzima që shpërbëjnë proteinat, yndyrnat, karbohidratet, acidet nukleike. Lizozomet i afrohen grimcave ushqimore që hynë në citoplazmë, bashkohen me të dhe formohet një vakuol tretëse, brenda së cilës ka një grimcë ushqimore të rrethuar nga enzima lizozomale.

Enzimat lizozomale sintetizohen në një EPS të përafërt, transferohen në aparatin Golgi, ku modifikohen dhe paketohen në vezikulat membranore të lizozomeve. Lizozomi mund të përmbajë nga 20 deri në 60 lloje të ndryshme të enzimave hidrolitike. Zbërthimi i substancave duke përdorur enzima quhet liza.

Dalloni lizozomet parësore dhe dytësore. Lizozomet primare quhen që kanë dalë nga aparati Golgi.

Quhen lizozomet sekondare, të formuara si rezultat i shkrirjes së lizozomeve parësore me vakuola endocitare. Në këtë rast, ata tresin substancat që kanë hyrë në qelizë me fagocitozë ose pinocitozë, ndaj mund të quhen vakuola tretëse.

Funksionet e lizozomeve:

1) tretja e substancave ose grimcave (bakteret, qelizat e tjera) të kapura nga qeliza gjatë endocitozës,

2) autofagjia - shkatërrimi i strukturave të panevojshme për qelizën, për shembull, gjatë zëvendësimit të organeleve të vjetra me të reja, ose tretja e proteinave dhe substancave të tjera të prodhuara brenda vetë qelizës,

3) autoliza - vetë-tretja e një qelize, që çon në vdekjen e saj (ndonjëherë ky proces nuk është patologjik, por shoqëron zhvillimin e trupit ose diferencimin e disa qelizave të specializuara) (fig. 2.16-2.17).

Shembull: Kur një pulëz shndërrohet në bretkocë, lizozomet në qelizat e bishtit e tretin atë: bishti zhduket dhe substancat e formuara gjatë këtij procesi absorbohen dhe përdoren nga qelizat e tjera të trupit.

Oriz. 2.16. Formimi i lizozomit

Oriz. 2.17. Funksionimi i lizozomeve

G) Peroksizomet

Organoidet, të ngjashme në strukturë me lizozomet, vezikula me diametër deri në 1,5 mikron me një matricë homogjene që përmban rreth 50 enzima.

Katalaza shkakton dekompozimin e peroksidit të hidrogjenit 2H 2 O 2 → 2H 2 O + O 2 dhe parandalon peroksidimin e lipideve

Peroksizomet formohen duke lulëzuar nga ato ekzistuese më parë, d.m.th. i përkasin organeleve vetë-riprodhuese, pavarësisht se ato nuk përmbajnë ADN. Ata rriten për shkak të hyrjes së enzimave në to, enzimat peroksizome formohen në EPS të përafërt dhe në hialoplazmë. (fig. 2.18).

Oriz. 2.18. Peroksizoma (në qendër të nukleoidit kristalor)

H) Vakuolat

Organele me një membranë të vetme. Vakuolat janë "kontejnerë" të mbushur me tretësira ujore të substancave organike dhe inorganike. EPS dhe aparati Golgi janë të përfshirë në formimin e vakuolave.

Qelizat e reja bimore përmbajnë shumë vakuola të vogla, të cilat më pas, ndërsa qelizat rriten dhe diferencohen, bashkohen me njëra-tjetrën dhe formojnë një vakuolë të madhe qendrore.

Vakuola qendrore mund të zërë deri në 95% të vëllimit të një qelize të pjekur, ndërsa bërthama dhe organelet shtyhen përsëri në membranën qelizore. Membrana që kufizon vakuolën bimore quhet tonoplast.

Lëngu që mbush vakuolën bimore quhet lëng qelizor. Përbërja e lëngut të qelizave përfshin kripëra organike dhe inorganike të tretshme në ujë, monosakaride, disakaride, aminoacide, produkte metabolike fundore ose toksike (glikozide, alkaloide), disa pigmente (antocianina).

Nga substancat organike, sheqernat dhe proteinat ruhen më shpesh. Sheqernat - më shpesh në formën e tretësirave, proteinat vijnë në formën e flluskave EPR dhe aparatit Golgi, pas së cilës vakuolat dehidratohen, duke u shndërruar në kokrra aleuroni.

Në qelizat shtazore ka vakuola të vogla tretëse dhe autofagjike që i përkasin grupit të lizozomeve dytësore dhe që përmbajnë enzima hidrolitike. Në kafshët njëqelizore, ka edhe vakuola kontraktuese që kryejnë funksionin e osmorregullimit dhe sekretimit.

Funksione

Në bimë

1) akumulimi i lëngjeve dhe ruajtja e turgorit,

2) grumbullimi i lëndëve ushqyese rezervë dhe kripërave minerale,

3) ngjyrosja e luleve dhe frutave dhe në këtë mënyrë tërheqja e pjalmuesve dhe shpërndarësve të frutave dhe farave.

Në kafshë:

4) vakuolat e tretjes - shkatërrojnë makromolekulat organike;

5) vakuolat kontraktuese rregullojnë presionin osmotik të qelizës dhe largojnë substancat e panevojshme nga qeliza

6) vakuolat fagocitare formohen gjatë fagocitozës nga qelizat imune të antigjeneve

7) vakuolat autofagocitare formohen gjatë fagocitozës nga qelizat imune të indeve të tyre

Organelet me dy membrana (mitokondri dhe plastide)

Këto organele janë gjysmë autonome, pasi ato kanë ADN-në e tyre dhe aparatin e tyre për sintetizimin e proteinave. Mitokondria gjenden pothuajse në të gjitha qelizat eukariote. Plastidet gjenden vetëm në qelizat bimore.

I) Mitokondri

Këto janë organele të furnizimit me energji për proceset metabolike në qelizë. Në hialoplazmë, mitokondritë zakonisht shpërndahen në mënyrë difuze, por në qelizat e specializuara ato janë të përqendruara në ato zona ku ka nevojë më të madhe për energji. Për shembull, në qelizat muskulore, një numër i madh i mitokondrive janë të përqendruara përgjatë fibrileve kontraktuese, përgjatë flagjellës së spermës, në epitelin e tubulave renale, në zonën e sinapave, etj. Ky rregullim i mitokondrive siguron më pak humbje të ATP gjatë difuzionit të tij.

Membrana e jashtme ndan mitokondritë nga citoplazma, mbyllet në vetvete dhe nuk formon invaginime. Membrana e brendshme kufizon përmbajtjen e brendshme të mitokondrive - matricës. Një tipar karakteristik është formimi i invaginimeve të shumta - krista, për shkak të të cilave rritet zona e membranave të brendshme. Numri dhe shkalla e zhvillimit të kristave varet nga aktiviteti funksional i indit. Mitokondritë kanë materialin e tyre gjenetik (fig. 2.19).

ADN-ja mitokondriale është një molekulë e mbyllur rrethore me dy fije, në qelizat njerëzore ka një madhësi prej 16569 çifte nukleotide, e cila është afërsisht 105 herë më e vogël se ADN-ja e lokalizuar në bërthamë. Mitokondritë kanë sistemin e tyre të sintezës së proteinave, ndërsa numri i proteinave të përkthyera nga mARN mitokondriale është i kufizuar. ADN-ja mitokondriale nuk mund të kodojë të gjitha proteinat mitokondriale. Shumica e proteinave në mitokondri janë nën kontrollin gjenetik të bërthamës.

Oriz. 2.19. Struktura mitokondriale

Funksionet mitokondriale

1) formimi i ATP

2) sinteza e proteinave

3) pjesëmarrja në sinteza specifike, për shembull, sinteza e hormoneve steroide (gjëndra mbiveshkore)

4) mitokondritë e shpenzuara gjithashtu mund të grumbullojnë produkte sekretimi, substanca të dëmshme, d.m.th. në gjendje të marrë funksionet e organeleve të tjera qelizore

K) Plastidet

Plastida–Organelet, karakteristike vetëm për bimët.

Ekzistojnë tre lloje të plastideve:

1) kloroplastet(plastide jeshile);

2) kromoplastet(plastide të verdha, portokalli ose të kuqe)

3) leukoplastet(plastide pa ngjyrë).

Zakonisht, vetëm një lloj plastidesh gjendet në një qelizë.

Kloroplastet

Këto organele gjenden në qelizat e gjetheve dhe organeve të tjera të bimëve jeshile, si dhe në një shumëllojshmëri të algave. Bimët më të larta zakonisht përmbajnë disa dhjetëra kloroplaste në një qelizë. Ngjyra e gjelbër e kloroplasteve varet nga përmbajtja e pigmentit të klorofilit në to.

Kloroplasti është organoidi kryesor i qelizave bimore, në të cilin ndodh fotosinteza, domethënë formimi i substancave organike (karbohidratet) nga inorganike (CO 2 dhe H 2 O) duke përdorur energjinë e dritës së diellit. Kloroplastet janë strukturalisht të ngjashme me mitokondritë.

Kloroplastet kanë një strukturë komplekse. Ata janë të kufizuar nga hialoplazma nga dy membrana - të jashtme dhe të brendshme. Përmbajtja e brendshme quhet stroma... Membrana e brendshme formon një sistem kompleks, të renditur rreptësisht të membranave në formën e flluskave të sheshta, të quajtur tilakoidet.

Tilakoidet mblidhen në grumbuj - kokrra që ngjajnë me kolona monedhash . Grana janë të lidhura me njëra-tjetrën nga tilakoidet stromale, duke kaluar nëpër to përgjatë plastidit (fig. 2.20-2.22). Klorofili dhe kloroplastet prodhohen vetëm nga ekspozimi ndaj dritës.

Oriz. 2.20. Kloroplastet nën një mikroskop drite

Oriz. 2.21. Struktura e kloroplastit nën një mikroskop elektronik

Oriz. 2.22. Struktura skematike e kloroplasteve

Funksione

1) fotosinteza(formimi i substancave organike nga substancat inorganike për shkak të energjisë së dritës). Klorofili luan një rol qendror në këtë proces. Ai thith energjinë e dritës dhe e drejton atë për të kryer reaksione fotosintetike. Në kloroplaste, si në mitokondri, ATP sintetizohet.

2) marrin pjesë në sintezën e aminoacideve dhe acideve yndyrore,

3) shërbejnë si një depo e rezervave të përkohshme të niseshtës.

Leukoplastet- plastide të vogla pa ngjyrë që gjenden në qelizat e organeve të fshehura nga rrezet e diellit (rrënjët, rizomat, zhardhokët, farat). Struktura e tyre është e ngjashme me strukturën e kloroplasteve. (fig. 2.23).

Megjithatë, ndryshe nga kloroplastet, leukoplastet kanë një sistem të brendshëm membranor të zhvilluar dobët, sepse ato janë të përfshira në sintezën dhe akumulimin e lëndëve ushqyese rezervë - niseshte, proteina dhe lipide. Në dritë, leukoplastet mund të kthehen në kloroplaste.

Oriz. 2.23. Struktura leukoplastike

Kromoplastet- plastide me ngjyrë portokalli, të kuqe dhe të verdhë, që shkaktohet nga pigmentet që i përkasin grupit të karotenoideve. Kromoplastet gjenden në qelizat e petaleve të shumë bimëve, frutave të pjekura, rrallë kulturave rrënjësore, si dhe në gjethet e vjeshtës. Sistemi i brendshëm i membranës në kromoplastet, si rregull, mungon (fig. 24).

Oriz. 2.24. Struktura e kromoplastit

Rëndësia e kromoplasteve ende nuk është sqaruar plotësisht. Shumica e tyre janë plastide të plakjes. Ato, si rregull, zhvillohen nga kloroplastet, ndërsa klorofili dhe struktura e brendshme e membranës shkatërrohen në plastide, dhe karotenoidet grumbullohen. Kjo ndodh kur frutat piqen dhe gjethet zverdhen në vjeshtë. Rëndësia biologjike e kromoplasteve qëndron në faktin se ato përcaktojnë ngjyrën e ndritshme të luleve dhe frutave, e cila tërheq insektet për pjalmim të kryqëzuar dhe kafshët e tjera për përhapjen e frutave. Leukoplastet gjithashtu mund të kthehen në kromoplaste.

Funksionet e plastideve

Sinteza e substancave organike në klorofil nga komponime të thjeshta inorganike: dioksidi i karbonit dhe uji në prani të kuanteve të dritës së diellit - fotosinteza, Sinteza e ATP në fazën e lehtë të fotosintezës

Sinteza e proteinave në ribozome (ndërmjet membranave të brendshme të kloroplastit ka ADN, ARN dhe ribozome, prandaj, në kloroplaste, si dhe në mitokondri, sintetizohet proteina, e cila është e nevojshme për aktivitetin e këtyre organeleve).

Prania e kromoplasteve shpjegohet me ngjyrën e verdhë, portokalli dhe të kuqe të kurorës së luleve, frutave, gjetheve të vjeshtës.

Leukoplastet përmbajnë substanca ruajtëse (në kërcell, rrënjë, zhardhok).

Kloroplastet, kromoplastet dhe leukoplastet janë të afta për kalim ndërqelizor. Pra, kur frutat piqen ose ngjyra e gjetheve ndryshon në vjeshtë, kloroplastet kthehen në kromoplaste, dhe leukoplastet mund të kthehen në kloroplaste, për shembull, kur zhardhokët e patates bëhen të gjelbër.

Në kuptimin evolucionar, lloji primar, fillestar i plastideve janë kloroplastet, nga të cilat kanë origjinën plastidet e dy llojeve të tjera. Plastidet ndajnë shumë ngjashmëri me mitokondritë, duke i dalluar ato nga përbërësit e tjerë të citoplazmës. Kjo është, para së gjithash, një guaskë prej dy membranash dhe autonomi gjenetike relative, për shkak të pranisë së ribozomeve dhe ADN-së së saj. Kjo veçori e organeleve formoi bazën për idenë se pararendësit e plastideve dhe mitokondrive ishin bakteret, të cilat në procesin e evolucionit rezultuan të ndërtoheshin në një qelizë eukariote dhe gradualisht u shndërruan në kloroplaste dhe mitokondri. (fig. 2.25).

Oriz. 2.25. Formimi i mitokondrive dhe kloroplasteve sipas teorisë së simbiogjenezës

Qelizë- një njësi elementare e një sistemi të gjallë. Strukturat e ndryshme të një qelize të gjallë, të cilat janë përgjegjëse për kryerjen e një funksioni të caktuar, quhen organele, si organet e të gjithë organizmit. Funksionet specifike në qelizë shpërndahen midis organeleve, strukturave ndërqelizore që kanë një formë të caktuar, si bërthama e qelizës, mitokondria etj.

Strukturat qelizore:

Citoplazma... Pjesa e detyrueshme e qelizës, e mbyllur midis membranës plazmatike dhe bërthamës. CitosolËshtë një tretësirë ​​ujore viskoze e kripërave të ndryshme dhe substancave organike, e përshkuar nga një sistem filamente proteinike - citoskelete. Shumica e proceseve kimike dhe fiziologjike të qelizës zhvillohen në citoplazmë. Struktura: Citosol, citoskelet. Funksionet: përfshin organele të ndryshme, mjedisin e brendshëm të qelizës
Plazma membrana... Çdo qelizë e kafshëve, bimëve, është e kufizuar nga mjedisi ose qelizat e tjera nga membrana plazmatike. Trashësia e kësaj membrane është aq e vogël (rreth 10 nm) sa mund të shihet vetëm me një mikroskop elektronik.

Lipidet ato formojnë një shtresë të dyfishtë në membranë dhe proteinat përshkojnë të gjithë trashësinë e saj, zhyten në thellësi të ndryshme në shtresën lipidike ose ndodhen në sipërfaqet e jashtme dhe të brendshme të membranës. Struktura e membranave të të gjitha organeleve të tjera është e ngjashme me membranën plazmatike. Struktura: shtresa e dyfishtë e lipideve, proteinave, karbohidrateve. Funksionet: kufizimi, ruajtja e formës së qelizës, mbrojtja nga dëmtimet, rregullimi i marrjes dhe largimit të substancave.

Lizozomet... Lizozomet janë organele të membranës. Ata kanë një formë ovale dhe një diametër prej 0,5 mikron. Ato përmbajnë një grup enzimash që shkatërrojnë lëndën organike. Membrana e lizozomit është shumë e fortë dhe pengon depërtimin e enzimave të veta në citoplazmën e qelizës, por nëse lizozoma dëmtohet nga ndonjë ndikim i jashtëm, atëherë shkatërrohet e gjithë qeliza ose një pjesë e saj.
Lizozomet gjenden në të gjitha qelizat e bimëve, kafshëve dhe kërpudhave.

Duke tretur grimca të ndryshme organike, lizozomet sigurojnë "lëndë të parë" shtesë për proceset kimike dhe energjetike në qelizë. Gjatë urisë, qelizat e lizozomit tresin disa organele pa e vrarë qelizën. Ky tretje i pjesshëm i siguron qelizës minimumin e nevojshëm të lëndëve ushqyese për ca kohë. Ndonjëherë lizozomet tresin qeliza të tëra dhe grupe qelizash, gjë që luan një rol thelbësor në zhvillimin e kafshëve. Një shembull është humbja e një bishti kur një pulëz shndërrohet në një bretkocë. Struktura: vezikula në formë ovale, membrana jashtë, enzimat brenda. Funksionet: ndarja e lëndës organike, shkatërrimi i organeleve të vdekura, shkatërrimi i qelizave të shpenzuara.

Kompleksi Golgi... Produktet e biosintezës që hyjnë në lumenet e zgavrave dhe tubulave të rrjetës endoplazmatike përqendrohen dhe transportohen në aparatin Golgi. Ky organoid është 5-10 μm në madhësi.

Struktura: zgavra të rrethuara me membranë (vezikula). Funksionet: grumbullimi, paketimi, sekretimi i lëndës organike, formimi i lizozomeve

Retikulumin endoplazmatik... Retikulumi endoplazmatik është një sistem për sintezën dhe transportin e substancave organike në citoplazmën e qelizës, e cila është një strukturë e hapur e kaviteteve të lidhura.
Një numër i madh ribozomesh janë ngjitur në membranat e rrjetës endoplazmatike - organelet më të vogla të qelizës, të cilat duken si një sferë me diametër 20 nm. dhe përbëhet nga ARN dhe proteina. Sinteza e proteinave ndodh në ribozome. Pastaj proteinat e saposintetizuara hyjnë në sistemin e zgavrave dhe tubave, përgjatë të cilave lëvizin brenda qelizës. Zgavra, tubula, tubula nga membranat, në sipërfaqen e membranave të ribozomit. Funksionet: sinteza e substancave organike duke përdorur ribozomet, transporti i substancave.

Ribozomet... Ribozomet janë ngjitur në membranat e rrjetës endoplazmatike ose janë të vendosura lirisht në citoplazmë, ato janë të vendosura në grupe, proteinat sintetizohen mbi to. Përbërja e proteinave, ARN ribozomale Funksionet: siguron biosintezën e proteinave (montimi i një molekule proteine ​​nga).
Mitokondria... Mitokondritë janë organele energjetike. Forma e mitokondrive është e ndryshme, ato mund të jenë pjesa tjetër, në formë shufre, filamentoze me një diametër mesatar prej 1 mikron. dhe një gjatësi prej 7 mikron. Numri i mitokondrive varet nga aktiviteti funksional i qelizës dhe mund të arrijë në dhjetëra mijëra në muskujt fluturues të insekteve. Mitokondritë janë të kufizuara nga jashtë nga membrana e jashtme, poshtë është membrana e brendshme, e cila formon dalje të shumta - cristae.

Brenda mitokondrive janë ARN, ADN dhe ribozomet. Në membranat e saj ndërtohen enzima specifike, me ndihmën e të cilave energjia e substancave ushqimore shndërrohet në energjinë e ATP, e cila është e nevojshme për jetën e qelizës dhe të trupit në tërësi, në mitokondri.

Membrana, matrica, daljet - cristae. Funksionet: sinteza e molekulës ATP, sinteza e proteinave të veta, acideve nukleike, karbohidrateve, lipideve, formimi i ribozomeve të veta.

Plastida... Vetëm në një qelizë bimore: lekoplastet, kloroplastet, kromoplastet. Funksionet: grumbullimi i substancave organike rezervë, tërheqja e insekteve pjalmuese, sinteza e ATP dhe karbohidrateve. Kloroplastet kanë formën e një disku ose sfere me diametër 4-6 μm. Me membranë të dyfishtë - të jashtme dhe të brendshme. Brenda kloroplastit ka ADN ribozome dhe struktura të veçanta membranore - kokrriza, të lidhura me njëra-tjetrën dhe me membranën e brendshme të kloroplastit. Çdo kloroplast përmban rreth 50 kokrra, të lëkundura për kapjen më të mirë të dritës. Klorofili ndodhet në membranat e mëdha, falë tij, energjia e dritës së diellit shndërrohet në energjinë kimike të ATP. Energjia ATP përdoret në kloroplaste për sintezën e përbërjeve organike, kryesisht karbohidratet.
Kromoplastet... Pigmentet e kuqe dhe të verdha që gjenden në kromoplastet i japin pjesëve të ndryshme të bimës një ngjyrë të kuqe dhe të verdhë. karrota, fruta domate.

Leukoplastet janë një vend i akumulimit të një lëndë ushqyese rezervë - niseshte. Ka veçanërisht shumë leukoplaste në qelizat e zhardhokëve të patates. Në dritë, leukoplastet mund të kthehen në kloroplaste (si rezultat i të cilave qelizat e patates bëhen të gjelbërta). Në vjeshtë, kloroplastet kthehen në kromoplaste dhe gjethet dhe frutat jeshile bëhen të verdha dhe të kuqe.

Qendra e qelizave... Përbëhet nga dy cilindra, centriolë, të vendosur pingul me njëri-tjetrin. Funksionet: mbështetje për fije për ndarjen e boshteve

Përfshirjet qelizore shfaqen në citoplazmë, pastaj zhduken në procesin e jetës së qelizave.

Përfshirjet e dendura në formën e kokrrizave përmbajnë lëndë ushqyese rezervë (niseshte, proteina, sheqerna, yndyrna) ose produkte të mbeturinave të qelizës, të cilat ende nuk mund të hiqen. Të gjitha plastidet e qelizave bimore kanë aftësinë për të sintetizuar dhe grumbulluar lëndë ushqyese rezervë. Në qelizat bimore, akumulimi i lëndëve ushqyese rezervë ndodh në vakuola.

Kokrra, granula, pika Funksionet: formacione jo të përhershme që ruajnë lëndën organike dhe energjinë

Bërthamë... Membrana bërthamore e dy membranave, lëng bërthamor, nukleolus. Funksionet: ruajtja e informacionit trashëgues në qelizë dhe riprodhimi i tij, sinteza e ARN - informative, transportuese, ribozomale. Në membranën bërthamore ka spore, përmes të cilave bëhet një shkëmbim aktiv i substancave midis bërthamës dhe citoplazmës. Bërthama ruan informacionin trashëgues jo vetëm për të gjitha shenjat dhe vetitë e një qelize të caktuar, për proceset që duhet t'i ndodhin asaj (për shembull, sinteza e proteinave), por edhe për karakteristikat e organizmit në tërësi. Informacioni regjistrohet në molekulat e ADN-së, të cilat janë pjesa kryesore e kromozomeve. Ka një bërthamë në bërthamë. Bërthama, për shkak të pranisë në të të kromozomeve që përmbajnë informacion trashëgues, kryen funksionet e një qendre që kontrollon të gjithë aktivitetin jetësor dhe zhvillimin e qelizës.