En cell är en organisationsnivå av levande materia, ett oberoende biosystem som har de grundläggande egenskaperna hos allt levande. Så det kan utvecklas, föröka sig, flytta, anpassa sig och förändras. Dessutom kännetecknas alla celler av metabolism, specifik struktur, ordning och reda i strukturer och funktioner.
Vetenskapen som studerar celler är cytologi. Dess ämne är de strukturella enheterna hos flercelliga djur och växter, encelliga organismer - bakterier, protozoer och alger, som bara består av en cell.
Om vi talar om den allmänna organisationen av de strukturella enheterna i levande organismer, så består de av ett skal och en kärna med en kärna. De inkluderar också cellorganeller, cytoplasma. Hittills är en mängd olika forskningsmetoder högt utvecklade, men mikroskopi har en ledande position, vilket gör att du kan studera cellers struktur och utforska dess huvudsakliga strukturella element.
Vad är en organoid?
Organoider (de kallas även organeller) är permanenta beståndsdelar i alla celler somgöra den komplett och utföra vissa funktioner. Det här är de strukturer som är avgörande för att hålla det igång.
Organoider inkluderar kärnan, lysosomer, endoplasmatiska retikulum och Golgi-komplexet, vakuoler och vesiklar, mitokondrier, ribosomer och cellcentrum (centrosom). Detta inkluderar även strukturer som bildar cellens cytoskelett (mikrotubuli och mikrofilament), melanosomer. Separat är det nödvändigt att peka ut rörelseorganellerna. Dessa är flimmerhår, flageller, myofibriller och pseudopoder.
Alla dessa strukturer är sammankopplade och säkerställer cellernas samordnade aktivitet. Det är därför frågan: "Vad är en organoid?" - du kan svara att detta är en komponent som kan likställas med ett organ i en flercellig organism.
Klassificering av organeller
Celler skiljer sig i storlek och form, såväl som deras funktioner, men samtidigt har de en liknande kemisk struktur och en enda organisationsprincip. Samtidigt är frågan om vad en organoid är och vilka strukturer den är ganska diskutabel. Till exempel klassificeras lysosomer eller vakuoler ibland inte som cellorganeller.
Om vi talar om klassificeringen av dessa cellkomponenter, så särskiljs icke-membran- och membranorganeller. Icke-membran - detta är cellcentrum och ribosomer. Rörelseorganellerna (mikrotubuli och mikrofilament) saknar också membran.
Membranorganellers struktur är baserad på närvaron av ett biologiskt membran. Enkelmembran- och dubbelmembranorganeller har ett skal med en enkel struktur, som består avdubbla lager av fosfolipider och proteinmolekyler. Det separerar cytoplasman från den yttre miljön, hjälper cellen att behålla sin form. Det är värt att komma ihåg att förutom membranet finns det i växtceller också ett yttre cellulosamembran, som kallas cellväggen. Den utför en stödfunktion.
Membranorganeller inkluderar EPS, lysosomer och mitokondrier, såväl som lysosomer och plastider. Deras membran kan bara skilja sig åt i uppsättningen av proteiner.
Om vi talar om organellers funktionella förmåga, då kan vissa av dem syntetisera vissa ämnen. Så viktiga syntesorganeller är mitokondrier, där ATP bildas. Ribosomer, plastider (kloroplaster) och det grova endoplasmatiska retikulumet är ansvariga för syntesen av proteiner, den släta ER är ansvarig för syntesen av lipider och kolhydrater.
Låt oss överväga organellers struktur och funktioner mer i detalj.
Core
Denna organell är extremt viktig eftersom cellerna slutar fungera och dör när den tas bort.
Kärnan har ett dubbelt membran, i vilket det finns många porer. Med hjälp av dem är det nära förknippat med det endoplasmatiska retikulumet och cytoplasman. Denna organell innehåller kromatin - kromosomer, som är ett komplex av proteiner och DNA. Med tanke på detta kan vi säga att det är kärnan som är organellen som är ansvarig för att upprätthålla huvuddelen av genomet.
Den flytande delen av kärnan kallas karyoplasma. Den innehåller produkter av vital aktivitet hos kärnans strukturer. Den tätaste zonen är nukleolen, som rymmer ribosomer, komplexa proteiner ochRNA, samt kalium, magnesium, zink, järn och kalciumfosfater. Nukleolen försvinner före celldelningen och bildas igen i de sista stadierna av denna process.
Endoplasmatiskt reticulum (reticulum)
EPS är en enkelmembranorganell. Den upptar halva cellens volym och består av tubuli och cisterner som är anslutna till varandra, såväl som till det cytoplasmatiska membranet och kärnans yttre skal. Membranet i denna organoid har samma struktur som plasmalemma. Denna struktur är integrerad och mynnar inte in i cytoplasman.
Det endoplasmatiska retikulumet är slätt och granulärt (strävt). Ribosomer är belägna på det inre skalet av den granulära ER, där proteinsyntes äger rum. Det finns inga ribosomer på ytan av det släta endoplasmatiska retikulumet, men här sker kolhydrat- och fettsyntes.
Alla ämnen som bildas i det endoplasmatiska retikulumet transporteras genom systemet av tubuli och tubuli till sina destinationer, där de ackumuleras och sedan används i olika biokemiska processer.
Med tanke på EPS's syntetiseringsförmåga är det grova nätet beläget i celler vars huvudsakliga funktion är att bilda proteiner, och det släta nätet är lokaliserat i celler som syntetiserar kolhydrater och fetter. Dessutom ackumuleras kalciumjoner i det släta retikulum, vilka är nödvändiga för att cellerna eller kroppen som helhet ska fungera norm alt.
Det bör också noteras att akuten är platsen för bildandet av Golgi-apparaten.
Lysosomer, deras funktioner
Lysosomer är cellulära organeller,som representeras av enkelmembran rundformade säckar med hydrolytiska och matsmältningsenzymer (proteaser, lipaser och nukleaser). Innehållet av lysosomer kännetecknas av en sur miljö. Membranen i dessa formationer isolerar dem från cytoplasman, vilket förhindrar förstörelsen av andra strukturella komponenter i celler. När lysosomens enzymer frisätts i cytoplasman förstör cellen själv - autolys.
Det bör noteras att enzymer primärt syntetiseras på ett grovt endoplasmatiskt retikulum, varefter de flyttas till Golgi-apparaten. Här genomgår de modifiering, packas in i membranvesiklar och börjar separera och blir oberoende komponenter i cellen - lysosomer, som är primära och sekundära.
Primära lysosomer är strukturer som separeras från Golgi-apparaten, medan sekundära (matsmältningsvakuoler) är de som bildas som ett resultat av sammansmältningen av primära lysosomer och endocytiska vakuoler.
Med tanke på denna struktur och organisation kan vi särskilja lysosomernas huvudfunktioner:
- nedbrytning av olika ämnen inuti cellen;
- förstörelse av cellulära strukturer som inte behövs;
- deltagande i cellomorganiseringsprocesser.
Vacuoles
Vakuoler är enmembrans sfäriska organeller som är reservoarer av vatten och organiska och oorganiska föreningar lösta i det. Golgi-apparaten och EPS är involverade i bildandet av dessa strukturer.
I ett djurs cellvakuolerLiten. De är små och upptar inte mer än 5% av volymen. Deras huvudsakliga roll är att säkerställa transport av ämnen genom hela cellen.
Vakuoler i en växtcell är stora och upptar upp till 90 % av volymen. I en mogen cell finns det bara en vakuol, som intar en central position. Dess membran kallas tonoplast, och dess innehåll kallas cellsav. Huvudfunktionerna hos växtvakuoler är att säkerställa spänningen i cellmembranet, ackumuleringen av olika föreningar och avfallsprodukter från cellen. Dessutom levererar dessa växtcellsorganeller det vatten som krävs för fotosyntesprocessen.
Om vi talar om sammansättningen av cellsav, så inkluderar den följande ämnen:
- reserv - organiska syror, kolhydrater och proteiner, individuella aminosyror;
- föreningar som bildas under cellers liv och ackumuleras i dem (alkaloider, tanniner och fenoler);
- fytoncider och fytohormoner;
- pigment, på grund av vilka frukter, rötter och blomblad är färgade i motsvarande färg.
Golgi-komplex
Strukturen av organoider som kallas "Golgi-apparaten" är ganska enkel. I växtceller ser de ut som separata kroppar med ett membran; i djurceller representeras de av cisterner, tubuli och blåsor. Den strukturella enheten i Golgi-komplexet är diktyosomen, som representeras av en stapel av 4-6 "tankar" och små vesiklar som separeras från dem och är ett intracellulärt transportsystem, och kan också fungera som en källa till lysosomer. Antalet diktyosomer kan variera från en till flerahundratals.
Golgi-komplexet är vanligtvis beläget nära kärnan. I djurceller - nära cellcentrum. Huvudfunktionerna för dessa organeller är följande:
- utsöndring och ackumulering av proteiner, lipider och sackarider;
- modifiering av organiska föreningar som kommer in i Golgi-komplexet;
- denna organoid är platsen för bildandet av lysosomer.
Det bör noteras att ER, lysosomer, vakuoler och Golgi-apparaten tillsammans bildar ett tubulärt-vakuolärt system som delar cellen i separata sektioner med motsvarande funktioner. Dessutom säkerställer detta system konstant förnyelse av membranen.
Mitokondrier är cellens energistationer
Mitokondrier är tvåmembransorganeller av stavformad, sfärisk eller trådformad form som syntetiserar ATP. De har en slät yttre yta och ett inre membran med många veck som kallas cristae. Det bör noteras att antalet cristae i mitokondrier kan variera beroende på cellens energibehov. Det är på det inre membranet som många enzymkomplex som syntetiserar adenosintrifosfat koncentreras. Här omvandlas energin från kemiska bindningar till makroerga bindningar av ATP. Dessutom bryter mitokondrier ner fettsyror och kolhydrater med frigörande av energi, som ackumuleras och används för tillväxt och syntes.
Den inre miljön för dessa organeller kallas matrisen. Hon ärinnehåller cirkulärt DNA och RNA, små ribosomer. Intressant nog är mitokondrier semi-autonoma organeller, eftersom de är beroende av cellens funktion, men samtidigt kan de upprätthålla ett visst oberoende. Så de kan syntetisera sina egna proteiner och enzymer, samt reproducera på egen hand.
Man tror att mitokondrier uppstod när aeroba prokaryota organismer kom in i värdcellen, vilket ledde till bildandet av ett specifikt symbiotiskt komplex. Så mitokondrie-DNA har samma struktur som DNA från moderna bakterier, och proteinsyntesen i både mitokondrier och bakterier hämmas av samma antibiotika.
Plastider - växtcellsorganeller
Plastider är ganska stora organeller. De finns endast i växtceller och bildas av prekursorer - proplastider, innehåller DNA. Dessa organeller spelar en viktig roll i ämnesomsättningen och är separerade från cytoplasman med ett dubbelt membran. Dessutom kan de bilda ett ordnat system av inre membran.
Plastider är av tre typer:
- Kloroplaster är de mest talrika plastiderna som ansvarar för fotosyntesen, som producerar organiska föreningar och fritt syre. Dessa strukturer har en komplex struktur och kan röra sig i cytoplasman mot ljuskällan. Huvudämnet som finns i kloroplaster är klorofyll, med vilket växter kan använda solens energi. Det bör noteras att kloroplaster, liksom mitokondrier, är semi-autonoma strukturer, eftersom de kanoberoende delning och syntes av sina egna proteiner.
- Leukoplaster är färglösa plastider som förvandlas till kloroplaster när de utsätts för ljus. Dessa cellulära komponenter innehåller enzymer. Med hjälp av dem omvandlas glukos och ackumuleras i form av stärkelsekorn. I vissa växter kan dessa plastider ackumulera lipider eller proteiner i form av kristaller och amorfa kroppar. Det största antalet leukoplaster är koncentrerat i cellerna i växternas underjordiska organ.
- Kromoplaster är derivat av de andra två typerna av plastider. De bildar karotenoider (under förstörelsen av klorofyll), som är röda, gula eller orange. Kromoplaster är det sista stadiet av plastidtransformation. De flesta av dem finns i frukter, kronblad och höstlöv.
Ribosome
Vad kallas en organell en ribosom? Ribosomer kallas icke-membranorganeller, bestående av två fragment (små och stora underenheter). Deras diameter är cirka 20 nm. De finns i celler av alla typer. Dessa är organeller av djur- och växtceller, bakterier. Dessa strukturer bildas i kärnan, varefter de passerar in i cytoplasman, där de placeras fritt eller fästs vid EPS. Beroende på syntetiseringsegenskaperna fungerar ribosomer ensamma eller kombineras till komplex för att bilda polyribosomer. I det här fallet är dessa icke-membranorganeller bundna av en budbärar-RNA-molekyl.
Ribosomen innehåller 4 rRNA-molekyler som utgör dess ramverk, samt olika proteiner. Huvuduppgiften för denna organoid är att sätta ihop polypeptidkedjan, vilket är det första steget i proteinsyntesen. De proteiner som bildas av ribosomerna i det endoplasmatiska retikulumet kan användas av hela organismen. Proteiner för en enskild cells behov syntetiseras av ribosomer, som finns i cytoplasman. Det bör noteras att ribosomer även finns i mitokondrier och plastider.
Cytoskelett av en cell
Cellcytoskelett bildas av mikrotubuli och mikrofilament. Mikrotubuli är cylindriska formationer med en diameter på 24 nm. Deras längd är 100 µm-1 mm. Huvudkomponenten är ett protein som kallas tubulin. Det är oförmöget till sammandragning och kan förstöras av kolchicin. Mikrotubuli finns i hyaloplasman och utför följande funktioner:
- skapa en elastisk, men samtidigt stark ram av buren, som gör att den kan behålla sin form;
- ta del i processen för distribution av cellkromosomer;
- tillhandahålla rörelse av organeller;
- finns i cellcentrum, såväl som i flageller och flimmerhår.
Mikrofilament är filament som finns under plasmamembranet och består av proteinet aktin eller myosin. De kan dra ihop sig, vilket resulterar i rörelse av cytoplasman eller utskjutande cellmembran. Dessutom är dessa komponenter involverade i bildandet av förträngning under celldelning.
Cellcenter (centrosom)
Denna organell består av 2 centrioler och en centrosfär. Cylindrisk centriol. Dess väggar bildas av tre mikrotubuli, som smälter samman med varandra genom tvärbindningar. Centrioler är arrangerade i par i rät vinkel mot varandra. Det bör noteras att cellerna i högre växter saknar dessa organeller.
Cellcentrets huvudsakliga roll är att säkerställa en jämn fördelning av kromosomerna under celldelningen. Det är också centrum för organisering av cytoskelettet.
Organellers of movement
Rörelsens organeller inkluderar flimmerhår, såväl som flageller. Dessa är små utväxter i form av hårstrån. Flagellen innehåller 20 mikrotubuli. Dess bas ligger i cytoplasman och kallas basalkroppen. Flagellets längd är 100 µm eller mer. Flagella som bara är 10-20 mikron stora kallas flimmerhår. När mikrotubuli glider kan flimmerhåren och flagellerna svänga, vilket orsakar rörelse av själva cellen. Cytoplasman kan innehålla kontraktila fibriller som kallas myofibriller - dessa är organeller i en djurcell. Myofibriller är som regel belägna i myocyter - muskelvävnadsceller, såväl som i hjärtceller. De består av mindre fibrer (protofibriller).
Det bör noteras att myofibrilbuntar består av mörka fibrer - dessa är anisotropa skivor, såväl som ljusa områden - dessa är isotropa skivor. Den strukturella enheten för myofibrillen är sarkomeren. Detta är området mellan den anisotropa och isotropiska skivan, som har aktin- och myosinfilament. När de glider drar sarkomeren ihop sig, vilket leder till att hela muskelfibern rör sig. Pådetta använder energin från ATP och kalciumjoner.
Protozoer och spermier från djur rör sig med hjälp av flageller. Cilia är rörelseorganet för ciliates-skorna. Hos djur och människor täcker de luftvägarna och hjälper till att bli av med små fasta partiklar, som damm. Dessutom finns det också pseudopoder som ger amöboid rörelse och är inslag i många encelliga och djurceller (till exempel leukocyter).
De flesta växter kan inte röra sig i rymden. Deras rörelser är tillväxt, bladrörelser och förändringar i flödet av cellernas cytoplasma.
Slutsats
Trots alla olika celler har de alla en liknande struktur och organisation. Organellers struktur och funktioner kännetecknas av identiska egenskaper, vilket säkerställer att både en enskild cell och hela organismen fungerar norm alt.
Detta mönster kan uttryckas enligt följande.
Tabell "Organoider av eukaryota celler"
Organoid |
Plant cell |
Djurbur |
Huvudfunktioner |
| core | är | är | DNA-lagring, RNA-transkription och proteinsyntes |
| endoplasmatiskt retikulum | är | är | syntes av proteiner, lipider och kolhydrater, ansamling av kalciumjoner, bildning av Golgi-komplexet |
| mitokondrier | är | är | syntes av ATP, egna enzymer och proteiner |
| plastids | är | no | deltagande i fotosyntes, ansamling av stärkelse, lipider, proteiner, karotenoider |
| ribosomer | är | är | samla polypeptidkedjan (proteinsyntes) |
| mikrotubuli och mikrofilament | är | är | låt cellen behålla en viss form, är en integrerad del av cellcentrum, flimmerhår och flageller, ger rörelse av organeller |
| lysosomer | är | är | nedbrytning av ämnen inuti cellen, förstörelse av dess onödiga strukturer, deltagande i cellomorganisering, orsaka autolys |
| stor centralvakuol | är | no | ger spänningar i cellmembranet, ackumulerar näringsämnen och avfallsprodukter från cellen, fytoncider och fytohormoner, samt pigment, är en reservoar av vatten |
| Golgi-komplex | är | är | utsöndrar och ackumulerar proteiner, lipider och kolhydrater, modifierar de näringsämnen som kommer in i cellen,ansvarig för bildandet av lysosomer |
| cellcenter | det finns, förutom högre växter | är | är centrum för organiseringen av cytoskelettet, säkerställer enhetlig divergens av kromosomer under celldelning |
| myofibrils | no | är | säker muskelsammandragning |
Om vi drar slutsatser kan vi säga att det finns mindre skillnader mellan en djur- och en växtcell. Samtidigt har organellernas funktionella egenskaper och struktur (tabellen ovan bekräftar detta) en allmän organisationsprincip. Cellen fungerar som ett harmoniskt och integrerat system. Samtidigt är organellernas funktioner sammankopplade och syftar till optimal drift och underhåll av cellens vitala aktivitet.
