Zdravlje

Struktura i funkcije ćelijskih organela. Struktura eukariotskih ćelija

Ćelija, posebno eukariotska, je složen otvoreni sistem. Dijelovi ovog sistema, koji obavljaju različite funkcije, osiguravaju njegov integritet. Funkcionalnost organela je međusobno povezana i usmjerena je na održavanje integriteta ćelije, otpornosti na destruktivne učinke. okruženje, razvoj ćelije, njena podela.

Ispod su u obliku tabele prikazane funkcije glavnih organela eukariotske ćelije. Prokarioti nemaju jezgro i membranske organele. Funkcije potonjeg obavljaju invaginacije citoplazmatske membrane, na kojoj se nalaze enzimi. Linkovi za više detaljne informacije o strukturi i funkcijama ćelijskih organela.

Kontrola biohemijskih procesa u ćeliji, zbog ekspresije određenih gena
Udvostručavanje genetskih informacija prije podjele
Sinteza RNK, sastavljanje podjedinica ribosoma

Hijaloplazma(citoplazma bez organela i inkluzija):

Okruženje za tok mnogih biohemijskih reakcija
Kretanje hijaloplazme osigurava kretanje organela i tvari
Ujedinjuje dijelove ćelije u jednu cjelinu

stanične membrane - citoplazmatska membrana(Struktura ćelijske membrane, Funkcije ćelijske membrane):

Funkcija barijere - odvaja unutrašnji sadržaj ćelije od spoljašnje sredine
transportna funkcija; obezbeđuje, između ostalog, selektivni transport supstanci
Enzimsku funkciju obavljaju mnogi proteinski molekuli i kompleksi uronjeni u membranu
Funkcija receptora
Fag i pinocitoza (u velikom broju ćelija)

Funkcije ćelijski zid(Struktura i funkcije ćelijskog zida):

Wireframe funkcija
Otpornost na istezanje i kidanje
Određuje oblik ćelija
Transportna funkcija: ćelijski zid formira žile ksilema, traheide, sitaste cijevi
Ljuske svih ćelija pružaju biljci podršku, igraju neku vrstu skeletne uloge.
Ponekad skladište hranljivih materija

Sinteza polipeptidnih lanaca obezbeđivanjem veze između molekula mRNA, tRNK, itd., koji zauzimaju "svoja" mesta u ribosomu.

Energetska stanica ćelije je sinteza ATP molekula usled redoks reakcija; kisik se troši i oslobađa se ugljični dioksid.

Fotosinteza je sinteza organskih supstanci iz neorganskih supstanci uz pomoć svjetlosne energije. Istovremeno se ugljični dioksid apsorbira i oslobađa kisik.

Endoplazmatski retikulum(Struktura i funkcije endoplazmatskog retikuluma):

ER membrana je mjesto vezivanja esencijalnog dijela ribozoma koji sintetiše polipeptide; nakon sinteze, protein se nalazi u ER kanalima, gdje sazrijeva.
U ER kanalima dolazi do sinteze lipida i ugljikohidrata.
Transport tvari do Golgijevog kompleksa

"Sazrevanje" (modifikacija) supstanci sintetizovanih u ćeliji
Vadi ih iz kaveza
Izgradnja ćelijske membrane
Formiranje lizosoma

Razgradnja nutrijenata koji ulaze u ćeliju
Uništavanje nepotrebnih ćelijskih organela
Autoliza (samouništenje) ćelije

Funkcije peroksizomi:

Razlaganje vodikovog peroksida, otrovnog za ćelije, na kiseonik i vodu.

Funkcije ćelijski centar(Struktura ćelijskog centra):

Formiranje vretena tokom mitoze i mejoze
Formiranje mikrotubula, bazalnih tijela flagela i cilija

Organela je sićušna ćelijska struktura koja unutar sebe obavlja specifične funkcije. Organele su ugrađene u citoplazmu. U složenijim eukariotskim stanicama, organele su često okružene vlastitom membranom. Sviđa mi se unutrašnje organe tijela, organele su specijalizirane i obavljaju specifične funkcije neophodne za normalno funkcioniranje stanica. Imaju širok spektar odgovornosti, od stvaranja energije do kontrole rasta i reprodukcije ćelija.

eukariotske organele

Eukariotske ćelije su ćelije sa jezgrom. Jezgra je važna organela okružena dvostrukom membranom koja se zove nuklearna ovojnica koja odvaja sadržaj jezgre od ostatka ćelije. Eukariotske ćelije također sadrže različite ćelijske organele. Primjeri eukariotskih organizama su životinje, biljke i. i sadrže mnogo istih ili različitih organela. Postoje i neke organele koje se nalaze u biljnim ćelijama koje se ne nalaze u životinjskim ćelijama i obrnuto. Primjeri glavnih organela pronađenih u biljnim i životinjskim stanicama uključuju:

- struktura povezana s membranom, koja sadrži nasljedne (DNK) informacije, a također kontrolira rast i reprodukciju ćelije. Obično je najvažnija organela u ćeliji.
, kao proizvođači energije, pretvaraju energiju u oblike koje ćelija može koristiti. Oni su također uključeni u druge procese kao što su podjela, rast i.
- široka mreža tubula i džepova koja sintetizira membrane, sekretorne proteine, ugljikohidrate, lipide i hormone.
- struktura koja je odgovorna za proizvodnju, skladištenje i isporuku određenih ćelijskih supstanci, posebno iz endoplazmatskog retikuluma.
- organele koje se sastoje od RNK i proteina i odgovorne su za sintezu proteina. Ribosomi se nalaze u citosolu ili su povezani sa endoplazmatskim retikulumom.
- ove membranske vrećice enzima prerađuju organski materijal ćelije probavljajući ćelijske makromolekule kao što su nukleinske kiseline, polisaharidi, masti i proteini.
, kao i lizozomi povezani su membranom i sadrže enzime. Pomažu u detoksikaciji alkohola, stvaranju žučnih kiselina i razgradnji masti.
su zatvorene strukture ispunjene tekućinom koje se najčešće nalaze u biljnim stanicama i gljivama. Oni su odgovorni za širok spektar važnih funkcija, uključujući skladištenje nutrijenata, detoksikaciju i eliminaciju otpada.
- plastidi sadržani u biljnim stanicama, ali ih nema u životinjskim stanicama. Hloroplasti apsorbuju energiju sunčeva svetlost za .
- kruti vanjski zid koji se nalazi u blizini plazma membrane u većini biljnih stanica, pružajući podršku i zaštitu ćeliji.
- cilindrične strukture nalaze se u životinjskim ćelijama i pomažu u organizaciji sklapanja mikrotubula tokom.
- tvorbe nalik dlačicama na vanjskoj strani nekih ćelija koje vrše staničnu lokomociju. Sastoje se od specijaliziranih grupa mikrotubula zvanih bazalna tijela.

prokariotske ćelije

Prokariotske ćelije imaju strukturu koja je manje složena od strukture eukariotskih ćelija. Oni nemaju jezgro gdje je DNK vezana membranom. Prokariotska DNK nalazi se u području citoplazme zvanom nukleoid. Kao i eukariotske ćelije, prokariotske ćelije imaju plazma membranu, ćelijski zid i citoplazmu. Za razliku od eukariota, prokarioti ne sadrže organele vezane za membranu. Međutim, oni imaju neke nemembranske organele kao što su ribozomi, flagele i plazmidi (kružne strukture DNK koje nisu uključene u reprodukciju). Primjeri prokariotskih stanica su i.

Predavanje: Struktura ćelije. Odnos strukture i funkcija dijelova i organela ćelije je osnova njenog integriteta

Ćelija je složena višekomponentna otvoreni sistem, što znači da ima stalnu vezu sa spoljnim okruženjem putem razmene energije i supstanci.

Ćelijske organele

plazma membrana - Ovo je dvostruki sloj fosfolipida, prožet proteinskim molekulima. Spoljni sloj sadrži glikolipide i glikoproteine. Propustljiv selektivno za tečnosti. Funkcije - zaštitne, kao i komunikacija i interakcija ćelija jedna s drugom.

Nukleus. Funkcionalno - pohranjuje DNK. Ograničen dvostrukom poroznom membranom povezanom preko EPS-a sa vanjskom membranom ćelije. Unutar jezgre nalazi se nuklearni sok i hromozomi.

Citoplazma. To je gelasti polutečni unutrašnji sadržaj ćelije. Funkcionalno - obezbeđuje povezanost organela međusobno, predstavlja okruženje za njihovo postojanje.

Nukleus. Ovo su delovi ribozoma koji su sastavljeni zajedno. Zaobljeno, vrlo malo tijelo smješteno blizu jezgra. Funkcija je sinteza rRNA.

Mitohondrije. organela sa dvostrukom membranom. Unutrašnja membrana je sastavljena u nabore zvane kriste, one sadrže enzime uključene u reakcije oksidativne fosforilacije, odnosno sintezu ATP-a, što je glavna funkcija.

Ribosomi. Sastoje se od većih i manjih podjedinica, nemaju membrane. Funkcionalno – učestvuju u sklapanju proteinskih molekula.

Endoplazmatski retikulum (EPS). Jednomembranska struktura u cijelom volumenu citoplazme, koja se sastoji od šupljina složene geometrije. Ribozomi se nalaze na zrnatom ER, dok su enzimi za sintezu masti locirani na glatkom ER.

Golgijev aparat. To su spljoštene šupljine membranske strukture u obliku cisterne. Od njih se mogu odvojiti mjehurići s tvarima potrebnim za metabolizam. Funkcije - akumulacija, transformacija, sortiranje lipida i proteina, formiranje lizosoma.

Ćelijski centar. Ovo je područje citoplazme koje sadrži centriole - mikrotubule. Njihova funkcija je ispravna distribucija genetskog materijala tokom mitoze, formiranja mitotičkog vretena.

Lizozomi. Jednomembranske vezikule s enzimima uključenim u probavu makromolekula. Funkcionalno - rastvara velike molekule, uništava stare strukture u ćeliji.

Ćelijski zid. To je gusta ljuska celuloze, obavlja skeletnu funkciju u biljkama.

Plastidi. membranske organele. Postoje 3 vrste - hloroplasti, gdje se odvija fotosinteza, hromoplasti koji sadrže boje i leukoplasti, koji su zalihe škroba.

Vakuole. Mjehurići, koji u biljnim stanicama mogu zauzeti do 90% volumena ćelije i sadrže hranjive tvari. Kod životinja - probavne vakuole, složene strukture, mala velicina. Oni su također odgovorni za oslobađanje nepotrebnih tvari u vanjsko okruženje.

Mikrofilamenti (mikrotubule). Proteinske nemembranske strukture odgovorne za kretanje organela i citoplazme unutar ćelije, pojavu flagela.

Komponente ćelije su međusobno povezane prostorno, hemijski i fizički i u stalnoj su interakciji jedna s drugom.

Organelles – trajne i obavezne komponente ćelija; specijalizirani dijelovi citoplazme ćelije koji imaju specifičnu strukturu i obavljaju specifične funkcije u ćeliji. Razlikovati organele opće i posebne namjene.

Organele opšte namene prisutne su u većini ćelija (endoplazmatski retikulum, mitohondrije, plastidi, Golgijev kompleks, lizozomi, vakuole, ćelijski centar, ribozomi). Organele posebne namjene karakteristične su samo za specijalizirane stanice (miofibrile, flagele, cilije, kontraktilne i digestivne vakuole). Organele (s izuzetkom ribozoma i ćelijskog centra) imaju membransku strukturu.

Endoplazmatski retikulum (EPR) – ovo je razgranati sistem međusobno povezanih šupljina, tubula i kanala formiranih od elementarnih membrana i koji prodiru kroz cijelu debljinu ćelije. Otvoren 1943. od strane Portera. Posebno je mnogo kanala endoplazmatskog retikuluma u ćelijama sa intenzivnim metabolizmom. U proseku, zapremina EPS je od 30% do 50% ukupne zapremine ćelije. EPS je labilan. Oblik unutrašnjih praznina i kana

ulova, njihova veličina, lokacija u ćeliji i broj promjena u procesu života. Ćelija je razvijenija kod životinja. EPS je morfološki i funkcionalno povezan sa graničnim slojem citoplazme, nuklearnom membranom, ribozomima, Golgijevim kompleksom, vakuolama, čineći zajedno sa njima jedinstven funkcionalni i strukturni sistem za metabolizam i energiju i kretanje supstanci unutar ćelije. Mitohondrije i plastidi se akumuliraju u blizini endoplazmatskog retikuluma.

Postoje dvije vrste EPS-a: grubi i glatki. Na membranama glatkog (agranularnog) ER lokalizirani su enzimi sistema sinteze masti i ugljikohidrata: ovdje se sintetiziraju ugljikohidrati i gotovo svi ćelijski lipidi. U ćelijama lojnih žlijezda, jetri (sinteza glikogena) iu ćelijama s visokim sadržajem hranjivih tvari (biljne sjemenke) prevladavaju membrane glatke vrste endoplazmatskog retikuluma. Ribosomi se nalaze na membrani grubog (granularnog) EPS-a, gdje se odvija biosinteza proteina. Neki od proteina koje sintetiziraju uključeni su u membranu endoplazmatskog retikuluma, ostali ulaze u lumen njegovih kanala, gdje se pretvaraju i transportuju u Golgijev kompleks. Posebno puno grubih membrana u stanicama žlijezda i nervnih stanica.

Rice. Grubi i glatki endoplazmatski retikulum.

Rice. Transport supstanci kroz sistem nukleus - endoplazmatski retikulum (EPR) - Golgijev kompleks.

Funkcije endoplazmatskog retikuluma:

1) sinteza proteina (gruba ER), ugljenih hidrata i lipida (glatka ER);

2) transport supstanci, kako ulazeći u ćeliju tako i novosintetizovanih;

3) podela citoplazme na kompartmente (kompartmente), čime se obezbeđuje prostorno razdvajanje enzimskih sistema neophodnih za njihov sekvencijalni ulazak u biohemijske reakcije.

Mitohondrije - prisutni su u gotovo svim tipovima ćelija jednoćelijskih i višećelijskih organizama (sa izuzetkom eritrocita sisara). Njihov broj u različitim ćelijama varira i zavisi od nivoa funkcionalne aktivnosti ćelije. U ćeliji jetre pacova ima ih oko 2500, a u muškoj reproduktivnoj ćeliji nekih mekušaca 20-22. Više ih je u prsnom mišiću ptica letećih nego u prsnom mišiću ptica koje ne lete.

Mitohondrije su oblikovane kao sferna, ovalna i cilindrična tijela. Veličine su 0,2 - 1,0 mikrona u prečniku i do 5 - 7 mikrona u dužini.

Rice. Mitohondrije.

Dužina filamentoznih oblika doseže 15-20 mikrona. Spolja, mitohondrije su omeđene glatkom vanjskom membranom, po sastavu slična plazmalemi. Unutrašnja membrana formira brojne izrasline - kriste - i sadrži brojne enzime, ATP-some (tijela gljiva), uključene u transformaciju energije hranjivih tvari u ATP energiju. Broj krista zavisi od funkcije ćelije. U mitohondrijima ima puno krista, koje zauzimaju cijelu unutrašnju šupljinu organoida. U mitohondrijama embrionalnih ćelija, kriste su pojedinačne. Kod biljaka su izrasline unutrašnje membrane češće cjevaste. Mitohondrijalna šupljina je ispunjena matriksom koji sadrži vodu, mineralne soli, proteine enzima i aminokiseline. Mitohondrije imaju autonomni sistem za sintezu proteina: kružni DNK molekul, različite vrste RNK i manji ribozomi nego u citoplazmi.

Mitohondrije su usko povezane membranama endoplazmatskog retikuluma, čiji se kanali često otvaraju direktno u mitohondrije. Sa povećanjem opterećenja organa i intenziviranjem sintetičkih procesa koji zahtijevaju utrošak energije, kontakti između EPS-a i mitohondrija postaju posebno brojni. Broj mitohondrija može se brzo povećati fisijom. Sposobnost mitohondrija da se razmnožavaju posljedica je prisutnosti molekule DNK u njima, koja nalikuje kružnom hromozomu bakterija.

Mitohondrijalne funkcije:

1) sinteza univerzalnog izvora energije - ATP;

2) sinteza steroidnih hormona;

3) biosinteza specifičnih proteina.

plastidi - organele membranske strukture, karakteristične samo za biljne ćelije. Učestvuju u sintezi ugljikohidrata, proteina i masti. Prema sadržaju pigmenata dijele se u tri grupe: hloroplasti, hromoplasti i leukoplasti.

Kloroplasti imaju relativno konstantan eliptični ili lentikularni oblik. Veličina najvećeg prečnika je 4 - 10 mikrona. Broj u ćeliji se kreće od nekoliko jedinica do nekoliko desetina. Njihova veličina, intenzitet boje, broj i lokacija u ćeliji zavise od uslova osvjetljenja, vrste i fiziološko stanje biljke.

Rice. Kloroplast, struktura.

To su proteinsko-lipoidna tijela, koja se sastoje od 35-55% proteina, 20-30% lipida, 9% hlorofila, 4-5% karotenoida, 2-4% nukleinskih kiselina. Količina ugljikohidrata varira; pronađena je određena količina mineralnih materija hlorofil - estar organske dvobazne kiseline - hlorofilin i organski alkoholi - metil (CH 3 OH) i fitol (C 20 H 39 OH). Kod viših biljaka, hlorofil a je stalno prisutan u hloroplastima - ima plavo-zelenu boju, a hlorofil b - žuto-zelenu; i sadržaj hlorofila, i nekoliko puta više.

Osim hlorofila, hloroplasti sadrže pigmente - karoten C 40 H 56 i ksantofil C 40 H 56 O 2 i neke druge pigmente (karotenoide). U zelenom listu žuti sateliti klorofila su maskirani svjetlijom zelenom bojom. Međutim, u jesen, prilikom opadanja listova, kod većine biljaka dolazi do uništenja hlorofila i tada se otkriva prisustvo karotenoida u listu - list požuti.

Hloroplast je okružen dvostrukom membranom koja se sastoji od vanjske i unutrašnje membrane. Unutrašnji sadržaj - stroma - ima lamelarnu (lamelarnu) strukturu. U bezbojnoj stromi izdvajaju se grana - tijela zelene boje, 0,3 - 1,7 mikrona. Oni su skup tilakoida - zatvorenih tijela u obliku ravnih vezikula ili diskova membranskog porijekla. Klorofil u obliku monomolekularnog sloja nalazi se između proteinskog i lipidnog sloja u bliskoj vezi s njima. Prostorni raspored molekula pigmenta u membranskim strukturama hloroplasta je vrlo prikladan i stvara optimalni uslovi za najefikasniju apsorpciju, prijenos i korištenje energije zračenja. Lipidi formiraju bezvodne dielektrične slojeve membrana kloroplasta neophodne za funkcioniranje lanca transporta elektrona. Ulogu karika u lancu transporta elektrona obavljaju proteini (citokromi, plastokinoni, feredoksin, plastocijanin) i pojedinačni hemijski elementi - gvožđe, mangan itd. Broj zrna u hloroplastu je od 20 do 200. Lamele strome se nalaze između zrna, povezujući ih jedno s drugim. Gran lamele i lamele strome imaju membransku strukturu.

Unutrašnja struktura hloroplasta omogućava prostornu disocijaciju brojnih i raznovrsnih reakcija, koje u svojoj ukupnosti čine sadržaj fotosinteze.

Kloroplasti, poput mitohondrija, sadrže specifičnu RNK i DNK, kao i manje ribozome i cijeli molekularni arsenal neophodan za biosintezu proteina. Ove organele imaju dovoljnu količinu i-RNA da osiguraju maksimalnu aktivnost sistema koji sintetiše proteine. Međutim, oni također sadrže dovoljno DNK za kodiranje određenih proteina. Razmnožavaju se dijeljenjem, jednostavnim sužavanjem.

Utvrđeno je da hloroplasti mogu mijenjati svoj oblik, veličinu i položaj u ćeliji, odnosno da se mogu samostalno kretati (kloroplasti taksi). Pronašli su dvije vrste kontraktilnih proteina, zbog kojih se, očito, odvija aktivno kretanje ovih organela u citoplazmi.

Kromoplasti su široko rasprostranjeni u generativnim organima biljaka. Boje latice cvijeća (ljutica, dalija, suncokret), plodova (paradajz, planinski pepeo, divlja ruža) u žutu, narandžastu, crvenu. U vegetativnim organima hromoplasti su mnogo rjeđi.

Boja hromoplasta je zbog prisustva karotenoida - karotena, ksantofila i likopena, koji se nalaze u plastidima u različito stanje: u obliku kristala, lipoidnog rastvora ili u kombinaciji sa proteinima.

Kromoplasti, u poređenju sa hloroplastima, imaju jednostavniju strukturu - nedostaje im lamelarna struktura. Hemijski sastav takođe odličan: pigmenti - 20-50%, lipidi do 50%, proteini - oko 20%, RNK - 2-3%. To ukazuje na nižu fiziološku aktivnost hloroplasta.

Leukoplasti ne sadrže pigmente, bezbojni su. Ovi najmanji plastidi su okrugli, jajoliki ili štapićasti. U ćeliji se često skupljaju oko jezgra.

Iznutra, struktura je još manje diferencirana u odnosu na hloroplaste. Sintetizuju skrob, masti, proteine. U skladu s tim razlikuju se tri vrste leukoplasta - amiloplasti (škrob), oleoplasti (biljna ulja) i proteoplasti (proteini).

Leukoplasti nastaju od proplastida, kojima su slični po obliku i strukturi, ali se razlikuju samo po veličini.

Svi plastidi su genetski povezani jedni s drugima. Nastaju od proplastida - najmanjih bezbojnih citoplazmatskih formacija sličnih izgled sa mitohondrijama. Proplastidi se nalaze u sporama, jajima, u embrionalnim ćelijama tačaka rasta. Hloroplasti (na svjetlu) i leukoplasti (u mraku) nastaju direktno iz proplastida, a iz njih se razvijaju hromoplasti koji su krajnji proizvod u evoluciji plastida u ćeliji.

Golgijev kompleks - prvi put je otkrio italijanski naučnik Golgi 1898. godine u životinjskim ćelijama. Ovo je sistem unutrašnjih šupljina, cisterni (5-20), lociranih blizu i paralelno jedna uz drugu, te velikih i malih vakuola. Sve ove formacije imaju membransku strukturu i specijalizirani su dijelovi endoplazmatskog retikuluma. U životinjskim ćelijama Golgijev kompleks je bolje razvijen nego u biljnim ćelijama; u potonjem se naziva diktiosomi.

Rice. Struktura Golgijevog kompleksa.

Proteini i lipidi koji ulaze u lamelarni kompleks podvrgavaju se različitim transformacijama, akumuliraju se, sortiraju, pakuju u sekretorne vezikule i transportuju prema svom odredištu: u različite strukture unutar ćelije ili van ćelije. Membrane Golgijevog kompleksa također sintetiziraju polisaharide i formiraju lizozome. U ćelijama mliječnih žlijezda Golgijev kompleks je uključen u stvaranje mlijeka, a u ćelijama jetre - žuči.

Funkcije Golgijevog kompleksa:

1) koncentracija, dehidracija i zbijanje proteina sintetizovanih u ćeliji, masti, polisaharida i supstanci koje su došle spolja;

2) sklapanje složenih kompleksa organskih supstanci i njihova priprema za uklanjanje iz ćelije (celuloza i hemiceluloza u biljkama, glikoproteini i glikolipidi kod životinja);

3) sinteza polisaharida;

4) formiranje primarnih lizosoma.

Lizozomi - mala ovalna tijela prečnika 0,2-2,0 mikrona. Centralnu poziciju zauzima vakuola koja sadrži 40 (prema različitim izvorima 30-60) hidrolitičkih enzima sposobnih za razlaganje proteina, nukleinskih kiselina, polisaharida, lipida i drugih tvari u kiseloj sredini (pH 4,5-5).

Oko ove šupljine nalazi se stroma, spolja obložena elementarnom membranom. Razgradnja tvari uz pomoć enzima naziva se liza, pa se organela naziva lizozom. Lizozomi se formiraju u Golgijevom kompleksu. Primarni lizozomi se direktno približavaju pinocitnim ili fagocitnim vakuolama (endosomima) i izlivaju svoj sadržaj u njihovu šupljinu, formirajući sekundarne lizozome (fagosome), unutar kojih dolazi do varenja tvari. Produkti lize kroz membranu lizosoma ulaze u citoplazmu i uključuju se u daljnji metabolizam. Sekundarni lizozomi s ostacima neprobavljenih tvari nazivaju se rezidualna tijela. Primjer sekundarnih lizosoma su probavne vakuole protozoa.

Funkcije lizosoma:

1) unutarćelijska probava makromolekula hrane i stranih komponenti koje ulaze u ćeliju tokom pino- i fagocitoze, obezbeđujući ćeliji dodatne sirovine za biohemijske i energetske procese;

2) tokom gladovanja, lizozomi vare neke organele i nakratko obnavljaju zalihe hranljivih materija;

3) uništavanje privremenih organa embriona i larvi (rep i škrge kod žabe) u procesu postembrionalnog razvoja;

Rice. Formiranje lizosoma

Vakuole – šupljine ispunjene tečnošću u citoplazmi biljnih ćelija i protista. Imaju oblik mjehurića, tankih tubula i drugo. Vakuole se formiraju iz produžetaka endoplazmatskog retikuluma i vezikula Golgijevog kompleksa kao najtanjih šupljina, zatim, kako ćelija raste i nagomilavanje metaboličkih produkata, njihov volumen se povećava, a broj se smanjuje. Razvijena, formirana ćelija obično ima jednu veliku vakuolu, koja zauzima središnji položaj.

Vakuole biljnih ćelija ispunjene su ćelijskim sokom, koji je vodeni rastvor organskih (jabuka, oksalna, limunska kiselina, šećeri, inulin, aminokiseline, proteini, tanini, alkaloidi, glukozidi) i mineralne tvari (nitrati, hloridi, fosfati).

Protisti imaju probavne i kontraktilne vakuole.

Funkcije vakuola:

1) skladištenje rezervnih hranljivih materija i posuda za izlučevine (u biljkama);

2) određuju i održavaju osmotski pritisak u ćelijama;

3) obezbeđuju unutarćelijsku probavu kod protista.

Rice. Ćelijski centar.

Cell Center obično se nalazi u blizini jezgra i sastoji se od dva centriola smještena okomito jedna na drugu i okružena blistavom sferom. Svaki centriol je šuplje cilindrično tijelo dužine 0,3-0,5 µm i 0,15 µm, čiji zid čini 9 trojki mikrotubula. Ako centriol leži na bazi cilijuma ili flageluma, onda se zove bazalno tijelo.

Prije dijeljenja, centriole se razilaze na suprotne polove, a u blizini svakog od njih se pojavljuje po jedan centriol. Od centriola smještenih na različitim polovima ćelije nastaju mikrotubule koje rastu jedna prema drugoj. Oni formiraju mitotičko vreteno, koje doprinosi ravnomernoj raspodeli genetskog materijala između ćelija kćeri, i centar su organizacije citoskeleta. Dio niti vretena je vezan za hromozome. U ćelijama viših biljaka, ćelijski centar nema centriole.

Centriole su organele citoplazme koje se samoreproduciraju. Oni nastaju kao rezultat umnožavanja postojećih. To se događa kada se centriole razilaze. Nezreli centriol sadrži 9 pojedinačnih mikrotubula; očigledno, svaka mikrotubula je šablon za sklapanje tripleta karakterističnih za zreli centriol.

Centrosom je karakterističan za životinjske ćelije, neke gljive, alge, mahovine i paprati.

Funkcije ćelijskog centra:

1) formiranje fisionih polova i formiranje mikrotubula fisionog vretena.

Ribosomi - male sferične organele, od 15 do 35 nm. Sastoje se od dvije podjedinice velike (60S) i male (40S). Sadrže oko 60% proteina i 40% ribosomske RNK. rRNA molekule čine njegov strukturni okvir. Većina proteina je specifično povezana sa određenim regionima rRNA. Neki proteini se ugrađuju u ribozome samo tokom sinteze proteina. Podjedinice ribosoma se formiraju u nukleolu. i kroz pore u nuklearnoj membrani ulaze u citoplazmu, gdje se nalaze ili na EPA membrani, ili na vanjskoj strani nuklearne membrane, ili slobodno u citoplazmi. Prvo, rRNA se sintetiziraju na nukleolarnoj DNK, koja se zatim prekriva ribosomskim proteinima koji dolaze iz citoplazme, cijepaju se do željene veličine i formiraju podjedinice ribosoma. U jezgru nema potpuno formiranih ribozoma. Udruživanje podjedinica u cijeli ribosom događa se u citoplazmi, po pravilu, tokom biosinteze proteina. U odnosu na mitohondrije, plastide, prokariotske ćelije, ribosomi u citoplazmi eukariotskih ćelija su veći. Mogu kombinovati 5-70 jedinica u polisome.

Funkcije ribosoma:

1) učešće u biosintezi proteina.

Rice. 287. Ribosom: 1 - mala podjedinica; 2 - velika podjedinica.

Cilia, flagella – izrasline citoplazme prekrivene elementarnom membranom, ispod kojih se nalazi 20 mikrotubula, koje formiraju 9 parova duž periferije i dva pojedinačna u centru. U osnovi cilija i bičaka nalaze se bazalna tijela. Flagele su dugačke do 100 µm. Cilije su kratke - 10-20 mikrona - flagele. Kretanje flagela je spiralno, a cilija je lopatično. Zahvaljujući cilijama i flagelama, kreću se bakterije, protisti, cilijarne ćelije, pomiču se čestice ili tečnosti (cilije cilijarnog epitela respiratornog trakta, jajovode), polne ćelije (spermatozoidi).

Rice. Struktura flagela i cilija kod eukariota

Inkluzije - privremene komponente citoplazme, koje nastaju ili nestaju. U pravilu se nalaze u ćelijama u određenim fazama životni ciklus. Specifičnost inkluzija zavisi od specifičnosti odgovarajućih ćelija tkiva i organa. Inkluzije se nalaze pretežno u biljnim ćelijama. Mogu se javiti u hijaloplazmi, raznim organelama, rjeđe u ćelijskom zidu.

U funkcionalnom smislu, inkluzije su ili spojevi koji su privremeno uklonjeni iz metabolizma stanica (rezervne tvari - škrobna zrnca, lipidne kapi i proteinske naslage), ili krajnji produkti metabolizma (kristali određenih tvari).

skrobna zrna. Ovo su najčešće inkluzije biljnih ćelija. Škrob se u biljkama skladišti isključivo u obliku škrobnih zrnaca. Nastaju samo u plastidnoj stromi živih ćelija. Tokom fotosinteze nastaju zeleni listovi asimilacija, ili primarni skrob. Asimilacijski škrob se ne akumulira u listovima i, brzo hidrolizirajući u šećere, teče u dijelove biljke u kojima se nakuplja. Tamo se ponovo pretvara u skrob, što se zove sekundarno. Sekundarni skrob se takođe formira direktno u krtolama, rizomima, sjemenkama, odnosno gdje se deponuje u zalihama. Onda ga zovu rezervni. Leukoplasti koji skladište skrob se nazivaju amiloplasti. Posebno su bogati škrobom sjemenke, podzemni izdanci (gomolji, lukovice, rizomi), parenhim provodnog tkiva korijena i stabljike drvenastih biljaka.

Lipidne kapi. Nalazi se u skoro svim biljnim ćelijama. Njima su najbogatije sjeme i plodovi. Masna ulja u obliku lipidnih kapljica drugi su najvažniji (poslije škroba) oblik rezervnih nutrijenata. Sjemenke nekih biljaka (suncokret, pamuk i dr.) mogu akumulirati i do 40% ulja u masi suhe tvari.

Lipidne kapi se po pravilu akumuliraju direktno u hijaloplazmi. To su sferna tijela obično submikroskopske veličine. Lipidne kapljice mogu se akumulirati i u leukoplastima, koji se tzv elaioplasti.

Proteinske inkluzije nastaju u različitim organelama ćelije u obliku amorfnih ili kristalnih naslaga različitih oblika i struktura. Najčešće se kristali mogu naći u jezgri - u nukleoplazmi, ponekad u perinuklearnom prostoru, rjeđe u hijaloplazmi, plastidnoj stromi, u produžecima EPR tankova, matriksu peroksisoma i mitohondrijama. Vakuole sadrže i kristalne i amorfne proteinske inkluzije. Najveći broj proteinskih kristala nalazi se u ćelijama skladištenja suvog sjemena u obliku tzv aleuronski 3 zrna ili proteinska tijela.

Proteini za skladištenje sintetiziraju ribozomi tokom razvoja sjemena i deponuju se u vakuole. Kada sjemenke sazriju, praćene dehidracijom, proteinske vakuole se suše i protein kristalizira. Kao rezultat toga, u zrelom suvom sjemenu, proteinske vakuole se pretvaraju u proteinska tijela (aleuronska zrna).

Organele (organele)- trajne ćelijske strukture koje osiguravaju obavljanje specifičnih funkcija ćelije. Svaka organela ima specifičnu strukturu i obavlja određene funkcije.

Postoje: membranske organele - imaju membransku strukturu, a mogu biti jednomembranske (endoplazmatski retikulum, Golgijev aparat, lizozomi, vakuole biljnih ćelija) i dvomembranske (mitohondrije, plastidi, jezgro).

Osim membranskih organela, mogu postojati i nemembranske organele - koje nemaju membransku strukturu (hromozomi, ribozomi, ćelijski centar i centriole, cilije i bičevi sa bazalnim tijelima, mikrotubule, mikrofilamenti).

Jednomembranske organele:

1. Endoplazmatski retikulum (ER). To je sistem membrana koje formiraju rezervoare i kanale, međusobno povezane i ograničavajući jedan unutrašnji prostor - EPR šupljina. S jedne strane, membrane su povezane s vanjskom citoplazmatskom membranom, s druge strane, s vanjskom ljuskom nuklearne membrane. Postoje dvije vrste EPR-a: grubo (granulirano), koji na svojoj površini sadrži ribozome i predstavlja skup spljoštenih vrećica, i glatka (agranularna),čije membrane ne nose ribozome.

Funkcije: dijeli citoplazmu ćelije na izolirane odjeljke, čime se osigurava prostorno razgraničenje jedne od drugih mnogih različitih reakcija koje se odvijaju paralelno, provodi sintezu i razgradnju ugljikohidrata i lipida (glatki EPR) i osigurava sintezu proteina (grubi EPR) , akumulira se u kanalima i šupljinama, a zatim transportuje proizvode biosinteze do ćelijskih organela.

2. Golgijev aparat. Organoid se obično nalazi u blizini jezgra ćelije (često blizu ćelijskog centra u životinjskim ćelijama). To je gomila spljoštenih cisterni proširenih ivica, sa kojima je povezan sistem malih jednomembranskih vezikula (Golgijevih vezikula). Svaki stog se obično sastoji od 4-6 rezervoara. Broj Golgijevih stekova u ćeliji kreće se od jedne do nekoliko stotina.

Najvažnija funkcija Golgijevog kompleksa je uklanjanje iz ćelije razne tajne(enzimi, hormoni), pa je dobro razvijen u sekretornim ćelijama. Ovdje je sinteza složenih ugljikohidrata iz jednostavnih šećera, sazrijevanje proteina, formiranje lizosoma.

3. Lizozomi. Najmanje jednomembranske ćelijske organele, koje su vezikule promjera 0,2-0,8 mikrona, koje sadrže do 60 hidrolitičkih enzima aktivnih u blago kiseloj sredini.

Formiranje lizosoma događa se u Golgijevom aparatu, gdje enzimi sintetizirani u njemu dolaze iz EPR-a. Razgradnja tvari uz pomoć enzima naziva se liza, pa otuda i naziv organoida.

Postoje: primarni lizozomi - lizozomi koji su se odvojili od Golgijevog aparata i sadrže enzime u neaktivnom obliku, i sekundarni lizozomi - lizozomi nastali kao rezultat fuzije primarnih lizosoma sa pinocitnim ili fagocitnim vakuolama; u njima se događa probava i liza tvari koje ulaze u ćeliju (stoga se često nazivaju probavne vakuole).

Produkte probave apsorbira citoplazma ćelije, ali dio materijala ostaje nesvaren. Sekundarni lizozom koji sadrži ovaj nesvareni materijal naziva se rezidualno tijelo. Egzocitozom se nesvarene čestice uklanjaju iz ćelije.

Ponekad uz učešće lizosoma dolazi do samouništenja ćelije. Ovaj proces se naziva autoliza. To se obično događa tijekom nekih procesa diferencijacije (na primjer, zamjena hrskavice koštanim tkivom, nestanak repa u punoglavcu žabe).

4. Cilia i flagella. Formira se od devet dvostrukih mikrotubula koje formiraju zid cilindra prekrivenog membranom; u njegovom središtu su dvije pojedinačne mikrotubule. Ova struktura tipa 9+2 karakteristična je za cilije i bičeve gotovo svih eukariotskih organizama, od protozoa do ljudi.

Cilia i flagella su ojačani u citoplazmi bazalnim tijelima koja leže u bazi ovih organela. Svako bazalno tijelo sastoji se od devet trojki mikrotubula; u njegovom središtu nema mikrotubula.

5. Jednomembranske organele takođe uključuju vakuole, okružena membranom - tonoplastom. U biljnim ćelijama mogu zauzeti i do 90% zapremine ćelije i obezbediti ulazak vode u ćeliju zbog visokog osmotskog potencijala i turgora (unutarćelijskog pritiska). U životinjskim stanicama vakuole su male, nastale endocitozom (fagocitozom i pinocitozom), nakon spajanja s primarnim lizosomima nazivaju se digestivne vakuole.

Dvomembranske organele:

1. Mitohondrije. Dvomembranske organele eukariotske ćelije koje tijelu obezbjeđuju energiju. Broj mitohondrija u ćeliji uveliko varira, od 1 do 100 hiljada, i zavisi od njene metaboličke aktivnosti. Broj mitohondrija može se povećati dijeljenjem, jer ove organele imaju vlastitu DNK.

Vanjska membrana mitohondrija je glatka, unutrašnja formira brojne invaginacije ili tubularne izrasline - cristae. Broj krista može varirati od nekoliko desetina do nekoliko stotina, pa čak i hiljada, ovisno o funkciji ćelije. Povećavaju površinu unutrašnje membrane, na kojoj se nalaze enzimski sistemi uključeni u sintezu molekula ATP-a.

Unutrašnji prostor mitohondrija je ispunjen matrica. Matrica sadrži kružnu molekulu mitohondrijske DNK, specifične mRNA, tRNA i ribozome (prokariotski tip) koji provode autonomnu biosintezu dijela proteina koji čine unutrašnju membranu. Ove činjenice svjedoče u prilog nastanku mitohondrija od oksidirajućih bakterija (prema hipotezi simbiogeneze). Ali večina mitohondrijalni geni su se preselili u jezgro, a sinteza mnogih mitohondrijalnih proteina odvija se u citoplazmi. Osim toga, postoje enzimi koji formiraju ATP molekule. Mitohondrije su sposobne da se razmnožavaju fisijom.

Funkcije mitohondrija su razgradnja kisika ugljikohidrata, aminokiselina, glicerola i masnih kiselina sa stvaranjem ATP-a, sinteza mitohondrijskih proteina.

2. Plastidi. Postoje tri glavne vrste plastida: leukoplasti- bezbojni plastidi u ćelijama neobojenih delova biljaka, hromoplasti- obojeni plastidi, obično žuti, crveni i narandžasti, hloroplasti- zeleni plastidi. Plastidi se formiraju od proplastida - dvomembranskih vezikula veličine do 1 mikrona.

Budući da plastidi imaju zajedničko porijeklo, među njima su moguće međupretvorbe. Najčešće se događa transformacija leukoplasta u hloroplaste (pozelenjavanje gomolja krumpira na svjetlu), obrnuti proces se događa u mraku. Kada listovi požute, a plodovi crveni, hloroplasti se pretvaraju u hromoplaste. Samo se transformacija hromoplasta u leukoplaste ili hloroplaste smatra nemogućom.

Hloroplasti. Glavna funkcija je fotosinteza, tj. u hloroplastima na svjetlosti se organske tvari sintetiziraju iz neorganskih pretvaranjem sunčeve energije u energiju molekula ATP-a. Kloroplasti viših biljaka imaju oblik bikonveksnog sočiva. Spoljna membrana je glatka, dok unutrašnja ima naboranu strukturu. Kao rezultat formiranja izbočina unutrašnje membrane, nastaje sistem lamela i tilakoida. Unutrašnje okruženje hloroplasti - stroma sadrži kružnu DNK i ribozome prokariotskog tipa. Plastidi su sposobni za autonomnu diobu, kao i mitohondrije. Činjenice, prema hipotezi simbiogeneze, također svjedoče u prilog porijeklu plastida od cijanobakterija.

Rice. Moderna (generalizirana) shema strukture biljne ćelije, sastavljen prema podacima elektronskog mikroskopskog pregleda različitih biljnih ćelija: 1 - Golgijev aparat; 2 - slobodno locirani ribozomi; 3 - hloroplasti; 4 - međućelijski prostori; 5 - poliribozomi (nekoliko međusobno povezanih ribozoma); 6 - mitohondrije; 7 - lizozomi; 8 - granularni endoplazmatski retikulum; 9 - glatki endoplazmatski retikulum; 10 - mikrotubule; 11 - plastidi; 12 - plazmodesmate koje prolaze kroz školjku; 13 - ćelijski zid; 14 - nukleolus; 15, 18 - nuklearni omotač; 16 - pore u nuklearnom omotaču; 17 - plazmalema; 19 - hijaloplazma; 20 - tonoplast; 21 - vakuole; 22 - jezgro.

Rice. Struktura membrane

Rice. Struktura mitohondrija. Iznad i u sredini - pogled na uzdužni presjek kroz mitohondrije (iznad - mitohondrije iz embrionalne ćelije vrha korijena; u sredini - iz stanice odraslog lista elodeje). Ispod je trodimenzionalni dijagram u kojem je dio mitohondrija odrezan, što vam omogućava da vidite njegovu unutrašnju strukturu. 1 - vanjska membrana; 2 - unutrašnja membrana; 3 - kriste; 4 - matrica.

Rice. Struktura hloroplasta. Lijevo - uzdužni presjek kroz hloroplast: 1 - grana formirana od naslaganih lamela; 2 - školjka; 3 - stroma (matriks); 4 - lamele; 5 - kapi masti formirane u hloroplastu. Desno - trodimenzionalni dijagram položaja i odnosa lamela i grana unutar hloroplasta: 1 - grana; 2 - lamele.