En celle er et organiseringsnivå av levende materie, et uavhengig biosystem som har de grunnleggende egenskapene til alle levende ting. Så det kan utvikle seg, formere seg, bevege seg, tilpasse seg og endre seg. I tillegg er alle celler preget av metabolisme, spesifikk struktur, orden i strukturer og funksjoner.
Vitenskapen som studerer celler er cytologi. Temaet er de strukturelle enhetene til flercellede dyr og planter, encellede organismer - bakterier, protozoer og alger, bestående av bare én celle.
Hvis vi snakker om den generelle organiseringen av de strukturelle enhetene til levende organismer, består de av et skall og en kjerne med en kjerne. De inkluderer også celleorganeller, cytoplasma. Til dags dato er en rekke forskningsmetoder høyt utviklet, men mikroskopi inntar en ledende posisjon, som lar deg studere strukturen til celler og utforske de viktigste strukturelle elementene.
Hva er en organoid?
Organoider (de kalles også organeller) er permanente bestanddeler i enhver celle somgjøre den komplett og utføre visse funksjoner. Dette er strukturene som er avgjørende for å holde det i gang.
Organoider inkluderer kjernen, lysosomer, endoplasmatisk retikulum og Golgi-komplekset, vakuoler og vesikler, mitokondrier, ribosomer og cellesenteret (sentrosomet). Dette inkluderer også strukturer som danner cytoskjelettet til cellen (mikrotubuli og mikrofilamenter), melanosomer. Separat er det nødvendig å skille ut bevegelsesorganeller. Disse er flimmerhår, flageller, myofibriller og pseudopoder.
Alle disse strukturene er sammenkoblet og sikrer den koordinerte aktiviteten til cellene. Det er derfor spørsmålet: "Hva er en organoid?" - du kan svare at dette er en komponent som kan sidestilles med et organ i en flercellet organisme.
Klassifisering av organeller
Celler er forskjellige i størrelse og form, så vel som funksjoner, men samtidig har de en lignende kjemisk struktur og ett enkelt organiseringsprinsipp. Samtidig er spørsmålet om hva en organoid er og hvilke strukturer det er ganske diskutabelt. For eksempel er lysosomer eller vakuoler noen ganger ikke klassifisert som celleorganeller.
Hvis vi snakker om klassifiseringen av disse cellekomponentene, så skilles ikke-membran- og membranorganeller. Ikke-membran - dette er cellesenteret og ribosomer. Bevegelsesorganellene (mikrotubuli og mikrofilamenter) mangler også membraner.
Strukturen til membranorganeller er basert på tilstedeværelsen av en biologisk membran. Enkeltmembran- og dobbeltmembranorganeller har et skall med en enkelt struktur, som består avdobbeltlag av fosfolipider og proteinmolekyler. Det skiller cytoplasmaet fra det ytre miljøet, hjelper cellen å opprettholde sin form. Det er verdt å huske at i tillegg til membranen, er det i planteceller også en ytre cellulosemembran, som kalles celleveggen. Den utfører en støttefunksjon.
Membranorganeller inkluderer EPS, lysosomer og mitokondrier, samt lysosomer og plastider. Membranene deres kan avvike bare i settet med proteiner.
Hvis vi snakker om funksjonsevnen til organeller, så er noen av dem i stand til å syntetisere visse stoffer. Så viktige synteseorganeller er mitokondrier, der ATP dannes. Ribosomer, plastider (kloroplaster) og det grove endoplasmatiske retikulum er ansvarlige for syntesen av proteiner, den glatte ER er ansvarlig for syntesen av lipider og karbohydrater.
La oss vurdere strukturen og funksjonene til organeller i mer detalj.
Core
Denne organellen er ekstremt viktig fordi når den fjernes, slutter cellene å fungere og dør.
Kjernen har en dobbel membran, der det er mange porer. Ved hjelp av dem er det nært forbundet med endoplasmatisk retikulum og cytoplasma. Denne organellen inneholder kromatin - kromosomer, som er et kompleks av proteiner og DNA. Gitt dette kan vi si at det er kjernen som er organellen som er ansvarlig for å opprettholde hoveddelen av genomet.
Den flytende delen av kjernen kalles karyoplasma. Den inneholder produktene av vital aktivitet av strukturene i kjernen. Den tetteste sonen er nukleolen, som rommer ribosomer, komplekse proteiner ogRNA, samt kalium, magnesium, sink, jern og kalsiumfosfater. Nukleolen forsvinner før celledeling og dannes igjen i de siste stadiene av denne prosessen.
Endoplasmatisk retikulum (retikulum)
EPS er en enkeltmembranorganell. Den opptar halve volumet av cellen og består av tubuli og sisterner som er forbundet med hverandre, samt til cytoplasmatisk membran og det ytre skallet av kjernen. Membranen til denne organoiden har samme struktur som plasmalemmaet. Denne strukturen er integrert og åpner seg ikke inn i cytoplasmaet.
Endoplasmatisk retikulum er glatt og granulært (ru). Ribosomer er lokalisert på det indre skallet av den granulære ER, der proteinsyntese finner sted. Det er ingen ribosomer på overflaten av det glatte endoplasmatiske retikulum, men karbohydrat- og fettsyntese foregår her.
Alle stoffer som dannes i det endoplasmatiske retikulum transporteres gjennom systemet av tubuli og tubuli til deres destinasjoner, hvor de akkumuleres og deretter brukes i ulike biokjemiske prosesser.
Gitt synteseevnen til EPS, er det grove retikulum lokalisert i celler hvis hovedfunksjon er dannelsen av proteiner, og det glatte retikulum er lokalisert i celler som syntetiserer karbohydrater og fett. I tillegg akkumuleres kalsiumioner i det glatte retikulum, som er nødvendige for normal funksjon av cellene eller kroppen som helhet.
Det bør også bemerkes at akuttmottaket er stedet for dannelsen av Golgi-apparatet.
Lysosomer, deres funksjoner
Lysosomer er cellulære organeller,som er representert av enkeltmembran rundformede sekker med hydrolytiske og fordøyelsesenzymer (proteaser, lipaser og nukleaser). Innholdet av lysosomer er preget av et surt miljø. Membranene til disse formasjonene isolerer dem fra cytoplasmaet, og forhindrer ødeleggelse av andre strukturelle komponenter i celler. Når enzymene i lysosomet slippes ut i cytoplasmaet, destrueres cellen selv - autolyse.
Det skal bemerkes at enzymer primært syntetiseres på et grovt endoplasmatisk retikulum, hvoretter de flyttes til Golgi-apparatet. Her gjennomgår de modifikasjoner, pakkes inn i membranvesikler og begynner å skille seg, og blir uavhengige komponenter i cellen - lysosomer, som er primære og sekundære.
Primære lysosomer er strukturer som skiller seg fra Golgi-apparatet, mens sekundære (fordøyelsesvakuoler) er de som dannes som et resultat av fusjon av primære lysosomer og endocytiske vakuoler.
Gi denne strukturen og organisasjonen, kan vi skille ut hovedfunksjonene til lysosomer:
- fordøyelse av ulike stoffer inne i cellen;
- ødeleggelse av cellulære strukturer som ikke er nødvendig;
- deltakelse i celleomorganiseringsprosesser.
Vacuoles
Vakuoler er sfæriske organeller med én membran som er reservoarer av vann og organiske og uorganiske forbindelser oppløst i det. Golgi-apparatet og EPS er involvert i dannelsen av disse strukturene.
I et dyrs cellevakuolerLitt. De er små og opptar ikke mer enn 5% av volumet. Deres hovedrolle er å sikre transport av stoffer gjennom hele cellen.
Vakuolene til en plantecelle er store og opptar opptil 90 % av volumet. I en moden celle er det bare en vakuole, som inntar en sentral posisjon. Membranen kalles tonoplast, og innholdet kalles cellesaft. Hovedfunksjonene til plantevakuoler er å sikre spenningen i cellemembranen, akkumulering av ulike forbindelser og avfallsprodukter fra cellen. I tillegg leverer disse plantecelleorganellene vannet som kreves for prosessen med fotosyntese.
Hvis vi snakker om sammensetningen av cellesaft, så inkluderer den følgende stoffer:
- reserve - organiske syrer, karbohydrater og proteiner, individuelle aminosyrer;
- forbindelser som dannes i løpet av cellenes levetid og akkumuleres i dem (alkaloider, tanniner og fenoler);
- fytoncider og fytohormoner;
- pigmenter, på grunn av hvilke frukter, røtter og blomsterblader er farget i tilsvarende farge.
Golgi-kompleks
Strukturen til organoider k alt "Golgi-apparatet" er ganske enkel. I planteceller ser de ut som separate kropper med en membran; i dyreceller er de representert av sisterner, tubuli og blærer. Den strukturelle enheten til Golgi-komplekset er diktyosomet, som er representert av en stabel med 4-6 "tanker" og små vesikler som skiller seg fra dem og er et intracellulært transportsystem, og kan også tjene som en kilde til lysosomer. Antall diktyosomer kan variere fra én til flerehundrevis.
Golgi-komplekset ligger vanligvis nær kjernen. I dyreceller - nær cellesenteret. Hovedfunksjonene til disse organellene er som følger:
- sekresjon og akkumulering av proteiner, lipider og sakkarider;
- modifisering av organiske forbindelser som kommer inn i Golgi-komplekset;
- denne organoiden er stedet for dannelsen av lysosomer.
Det skal bemerkes at ER, lysosomer, vakuoler og Golgi-apparatet sammen danner et rørformet-vakuolært system som deler cellen i separate seksjoner med tilsvarende funksjoner. I tillegg sørger dette systemet for konstant fornyelse av membranene.
Mitokondrier er cellens energistasjoner
Mitokondrier er to-membranorganeller med stavformet, sfærisk eller filamentøs form som syntetiserer ATP. De har en glatt ytre overflate og en indre membran med mange folder k alt cristae. Det skal bemerkes at antall cristae i mitokondrier kan variere avhengig av energibehovet til cellen. Det er på den indre membranen at mange enzymkomplekser som syntetiserer adenosintrifosfat er konsentrert. Her blir energien til kjemiske bindinger omdannet til makroerge bindinger av ATP. I tillegg bryter mitokondrier ned fettsyrer og karbohydrater med frigjøring av energi, som akkumuleres og brukes til vekst og syntese.
Det indre miljøet til disse organellene kalles matrisen. Hun erinneholder sirkulært DNA og RNA, små ribosomer. Interessant nok er mitokondrier semi-autonome organeller, siden de er avhengige av cellens funksjon, men samtidig kan de opprettholde en viss uavhengighet. Så de er i stand til å syntetisere sine egne proteiner og enzymer, samt reprodusere på egenhånd.
Det antas at mitokondrier oppsto når aerobe prokaryote organismer kom inn i vertscellen, noe som førte til dannelsen av et spesifikt symbiotisk kompleks. Så mitokondrielt DNA har samme struktur som DNA fra moderne bakterier, og proteinsyntese i både mitokondrier og bakterier hemmes av de samme antibiotika.
Plastider - plantecelleorganeller
Plastider er ganske store organeller. De er kun tilstede i planteceller og er dannet fra forløpere - proplastider, inneholder DNA. Disse organellene spiller en viktig rolle i metabolismen og er atskilt fra cytoplasmaet med en dobbel membran. I tillegg kan de danne et ordnet system av indre membraner.
Plastider er av tre typer:
- Kloroplaster er de mest tallrike plastidene som er ansvarlige for fotosyntesen, som produserer organiske forbindelser og fritt oksygen. Disse strukturene har en kompleks struktur og er i stand til å bevege seg i cytoplasmaet mot lyskilden. Hovedstoffet i kloroplaster er klorofyll, som planter kan bruke solens energi med. Det skal bemerkes at kloroplaster, som mitokondrier, er semi-autonome strukturer, da de er i stand tiluavhengig deling og syntese av sine egne proteiner.
- Leukoplaster er fargeløse plastider som blir til kloroplaster når de utsettes for lys. Disse cellulære komponentene inneholder enzymer. Ved hjelp av dem omdannes og akkumuleres glukose i form av stivelseskorn. I noen planter er disse plastidene i stand til å akkumulere lipider eller proteiner i form av krystaller og amorfe legemer. Det største antallet leukoplaster er konsentrert i cellene i de underjordiske organene til planter.
- Kromoplaster er derivater av de to andre typene plastider. De danner karotenoider (under ødeleggelsen av klorofyll), som er røde, gule eller oransje. Kromoplaster er det siste stadiet av plastidtransformasjon. De fleste av dem er i frukt, kronblader og høstblader.
Ribosome
Hva kalles en organell et ribosom? Ribosomer kalles ikke-membranorganeller, bestående av to fragmenter (små og store underenheter). Deres diameter er omtrent 20 nm. De finnes i celler av alle typer. Dette er organeller av dyre- og planteceller, bakterier. Disse strukturene dannes i kjernen, hvoretter de passerer inn i cytoplasmaet, hvor de plasseres fritt eller festet til EPS. Avhengig av synteseegenskapene fungerer ribosomer alene eller kombineres til komplekser for å danne polyribosomer. I dette tilfellet er disse ikke-membranorganellene bundet av et messenger-RNA-molekyl.
Ribosomet inneholder 4 rRNA-molekyler som utgjør rammeverket, samt ulike proteiner. Hovedoppgaven til denne organoiden er å sette sammen polypeptidkjeden, som er det første trinnet i proteinsyntese. De proteinene som dannes av ribosomer i det endoplasmatiske retikulum kan brukes av hele organismen. Proteiner for behovene til en individuell celle syntetiseres av ribosomer, som er lokalisert i cytoplasmaet. Det bør bemerkes at ribosomer også finnes i mitokondrier og plastider.
Cytoskjelett av en celle
Cellecytoskjelett er dannet av mikrotubuli og mikrofilamenter. Mikrotubuli er sylindriske formasjoner med en diameter på 24 nm. Lengden deres er 100 µm-1 mm. Hovedkomponenten er et protein k alt tubulin. Den er ikke i stand til å trekke seg sammen og kan ødelegges av kolkisin. Mikrotubuli er lokalisert i hyaloplasmaet og utfører følgende funksjoner:
- lag en elastisk, men samtidig sterk ramme av buret, som gjør at det holder formen;
- ta del i prosessen med distribusjon av cellekromosomer;
- gi bevegelse av organeller;
- inneholdt i cellesenteret, samt i flageller og flimmerhår.
Mikrofilamenter er filamenter som er plassert under plasmamembranen og består av proteinet aktin eller myosin. De kan trekke seg sammen, noe som resulterer i bevegelse av cytoplasma eller fremspring av cellemembranen. I tillegg er disse komponentene involvert i dannelsen av innsnevring under celledeling.
Cellesenter (sentrosom)
Denne organellen består av 2 sentrioler og en sentrosfære. Sylindrisk sentriol. Veggene er dannet av tre mikrotubuli, som smelter sammen med hverandre gjennom tverrbindinger. Sentrioler er arrangert i par i rette vinkler på hverandre. Det bør bemerkes at cellene til høyere planter mangler disse organellene.
Cellesenterets hovedrolle er å sikre en jevn fordeling av kromosomer under celledeling. Det er også senteret for organisering av cytoskjelettet.
Organelles of movement
Bevegelsesorganellene inkluderer flimmerhår, så vel som flageller. Dette er små utvekster i form av hår. Flagellen inneholder 20 mikrotubuli. Basen ligger i cytoplasmaet og kalles basalkroppen. Lengden på flagellen er 100 µm eller mer. Flagella som bare er 10-20 mikron store kalles flimmerhår. Når mikrotubuli glir, er flimmerhår og flageller i stand til å oscillere, noe som forårsaker bevegelse av selve cellen. Cytoplasmaet kan inneholde kontraktile fibriller k alt myofibriller - disse er organeller av en dyrecelle. Myofibriller er som regel lokalisert i myocytter - muskelvevsceller, så vel som i hjerteceller. De består av mindre fibre (protofibriller).
Det skal bemerkes at myofibrillbunter består av mørke fibre - disse er anisotrope skiver, så vel som lyse områder - dette er isotrope skiver. Den strukturelle enheten til myofibrillen er sarkomeren. Dette er området mellom den anisotrope og isotrope disken, som har aktin- og myosinfilamenter. Når de glir, trekker sarkomeren seg sammen, noe som fører til bevegelse av hele muskelfiberen. Pådette bruker energien til ATP og kalsiumioner.
Protozoer og sædceller fra dyr beveger seg ved hjelp av flageller. Cilia er bevegelsesorganet til ciliates-skoene. Hos dyr og mennesker dekker de luftveiene og hjelper til med å kvitte seg med små faste partikler, som støv. I tillegg er det også pseudopoder som gir amøboid bevegelse og er elementer i mange encellede celler og dyreceller (for eksempel leukocytter).
De fleste planter kan ikke bevege seg i verdensrommet. Bevegelsene deres er vekst, bladbevegelser og endringer i strømmen av cytoplasma til celler.
Konklusjon
Til tross for all mangfoldet av celler, har de alle en lignende struktur og organisering. Strukturen og funksjonene til organeller er preget av identiske egenskaper, noe som sikrer normal funksjon av både en individuell celle og hele organismen.
Dette mønsteret kan uttrykkes som følger.
Tabell "Organoider av eukaryote celler"
Organoid |
Plantecelle |
Dyrebur |
Hovedfunksjoner |
| core | er | er | DNA-lagring, RNA-transkripsjon og proteinsyntese |
| endoplasmatisk retikulum | er | er | syntese av proteiner, lipider og karbohydrater, akkumulering av kalsiumioner, dannelse av Golgi-komplekset |
| mitokondrier | er | er | syntese av ATP, egne enzymer og proteiner |
| plastids | er | no | deltakelse i fotosyntese, akkumulering av stivelse, lipider, proteiner, karotenoider |
| ribosomer | er | er | samling av polypeptidkjeden (proteinsyntese) |
| mikrotubuli og mikrofilamenter | er | er | la cellen beholde en viss form, er en integrert del av cellesenteret, flimmerhår og flageller, gir bevegelse av organeller |
| lysosomer | er | er | fordøyelse av stoffer inne i cellen, ødeleggelse av dens unødvendige strukturer, deltakelse i celleomorganisering, forårsaker autolyse |
| stor sentralvakuole | er | no | gir spenning i cellemembranen, akkumulerer næringsstoffer og avfallsprodukter fra cellen, fytoncider og fytohormoner, samt pigmenter, er et reservoar av vann |
| Golgi-kompleks | er | er | utskiller og akkumulerer proteiner, lipider og karbohydrater, modifiserer næringsstoffene som kommer inn i cellen,ansvarlig for dannelsen av lysosomer |
| cellesenter | det er, bortsett fra høyere planter | er | er senteret for organiseringen av cytoskjelettet, sikrer jevn divergens av kromosomer under celledeling |
| myofibrils | no | er | sikre muskelsammentrekning |
Hvis vi trekker konklusjoner, kan vi si at det er mindre forskjeller mellom en dyre- og en plantecelle. Samtidig har de funksjonelle egenskapene og strukturen til organeller (tabellen ovenfor bekrefter dette) et generelt organiseringsprinsipp. Cellen fungerer som et harmonisk og integrert system. Samtidig er organellenes funksjoner sammenkoblet og rettet mot optimal drift og vedlikehold av cellens vitale aktivitet.
