A citoplazma jellemzői és funkciói. A citoplazma szerkezete. citoplazma. Összetétele és funkciói

1. Prokarióták és eukarióták
2. Citoplazma. Biológiai membránok.
3. A sejttáplálkozás típusai.
4. Nem membrán organellumok.

1.Eukarióták és prokarióták.

Az eukarióta sejtek, amelyeket sokféleségük és szerkezeti összetettségük különböztet meg, közös jellemzőkkel rendelkeznek. Minden sejt két fontos, elválaszthatatlanul összekapcsolt részből áll - a citoplazmából és a sejtmagból, valamint a sejtkorlátozó membránból.

A prokarióták sejtjei, amelyek baktériumokat tartalmaznak, az eukariótáktól eltérően, viszonylag egyszerű szerkezetűek. A prokarióta sejtnek nincs szervezett magja, csak egy kromoszómát tartalmaz, amelyet nem választ el membrán a sejt többi részétől, hanem közvetlenül a citoplazmában található. Ugyanakkor rögzíti a baktériumsejt összes örökletes információját is.

A prokarióták citoplazmája az eukarióta sejtek citoplazmájához képest szerkezeti összetételét tekintve jóval szegényebb. Számos kisebb riboszóma van, mint az eukarióta sejtekben. A mitokondriumok és a kloroplasztiszok funkcionális szerepét a prokarióta sejtekben speciális, meglehetősen egyszerűen szervezett membránredők látják el.

A prokarióta sejteket az eukarióta sejtekhez hasonlóan plazmamembrán borítja, amely tetején sejtmembrán vagy nyálkahártya kapszula található. Viszonylagos egyszerűségük ellenére a prokarióták tipikus független sejtek. Az eukarióta sejtek összehasonlító jellemzői. A különböző eukarióta sejtek szerkezete hasonló. De az élő természet különböző birodalmaihoz tartozó szervezetek sejtjei közötti hasonlóságok mellett észrevehető különbségek is vannak. Mind szerkezeti, mind biokémiai jellemzőkre vonatkoznak.

A növényi sejtre jellemző a különféle plasztidok jelenléte, egy nagy központi vakuólum, amely néha a magot a perifériára tolja, valamint a plazmamembránon kívül elhelyezkedő, cellulózból álló sejtfal. A magasabb rendű növények sejtjeiben a sejtközpontból hiányzik a centriol, amely csak az algákban található meg. A tartalék tápanyag szénhidrát a növényi sejtekben az keményítő.

A prokarióták és eukarióták összehasonlító jellemzői

A gombavilág képviselőinek sejtjeiben a sejtfal általában kitinből áll, egy olyan anyagból, amelyből az ízeltlábúak és állatok külső váza épül fel. Van egy központi vakuólum, nincsenek plasztiszok. Csak néhány gombánál van centriólum a sejtközpontban. A gombasejtek raktározó szénhidrátja az glikogén.

Az állati sejteknek nincs sűrű sejtfaluk és nincsenek plasztidjai. Állati sejtben nincs központi vakuólum. A centriol az állati sejtek sejtközpontjára jellemző. A glikogén tartalék szénhidrát is az állati sejtekben.

Prokarióták

Ezek mind baktériumok, cianobaktériumok vagy kékeszöld baktériumok, valamint archaebaktériumok. A prokarióták sejtmagjának analógja egy DNS-ből álló szerkezet, amely gyűrű alakú és a citoplazmába merül. A DNS nem kapcsolódik hisztonokhoz, ezért a prokarióták kromoszómáit felépítő gének mindegyike működik, vagyis folyamatosan információolvasás történik belőlük. A prokarióta sejtet membrán veszi körül, amely elválasztja a citoplazmát a sejtfaltól (baktériumokban cianid). A prokarióták sejtfalának egyedi szerkezete van, amely különbözik az eukariótákétól. Sok prokarióta sejtfala glikopeptidet és mureint tartalmaz. A citoplazmában kevés membrán található; a külső citoplazma membrán invaginációját jelentik. Nincsenek organellumok: mitokondriumok, kloroplasztiszok, centriolák, Golgi-készülék. A fehérjeszintézist kisebb méretű riboszómák végzik, mint az eukariótákban. Minden létfontosságú folyamatot biztosító enzim diffúzan szétszórva van a citoplazmában, vagy a citoplazma membránjának belső felületéhez kötődik.

Nukleoid(latin nucleus - mag és görög eidos - fajok) - prokarióta sejt DNS-tartalmú zónája. Néha a nukleoidot bakteriális kromoszómának nevezik.

2. Citoplazma- a sejt teljes tartalmát alkotó belső sejtkörnyezet. A citoplazma folyékony fázisa - citoszol vízben oldott szerves és szervetlen vegyületek komplexe. A citoszol lehet folyékony vagy gélszerű (kocsonyás). Minden sejtszervecs vagy organellum - állandó sejtszerkezet, valamint nem állandó sejtképződmény - zárvány: tartalék tápanyagok és kiválasztandó termékek a citoszolba merülnek. A citoplazmában szálak (filamentumok) rendszere található, amely összeköti az egyes sejtszerkezeteket egymással és a plazmamembránnal. A három fajta filamentum (miozin filamentumok, mikrofilamentumok, mikrotubulusok) közül az utolsó kettő alkot egy komplexet, amely a sejt vázát képviseli - citoszkeleton. Megadja a sejt alakját, és az organellumok kötődési helyeként szolgál, ugyanakkor mozgékony, változó szerkezet.

A citoplazma funkciói: az összes sejtszerkezet egyesítése egyetlen kölcsönható komplexummá; a tartalék anyagok lerakódásának helye; környezet az adott sejtre jellemző különféle biokémiai folyamatok lezajlásához.

Az organellumok a citoplazmában helyezkednek el, amelyek membránra és nem membránra oszthatók.

Biológiai membránok. A sejt szerkezeti felépítése a membrán szerkezeti elven alapul. A membránok számos organellum struktúrát alkotnak, amelyek a citoplazmában találhatók. Minden biológiai membránnak hasonló a felépítése: két sor foszfolipidet tartalmaz, amelyekbe különböző fehérjék molekulái különböző mélységben merülnek, egyes fehérjék közvetlenül a membránon keresztül tudnak behatolni. A biológiai membrán vastagsága 7,5-8 nm. Az elmerült fehérjék többsége enzim, ezek határozzák meg a biokémiai reakciók természetét. Azoknak a membránoknak a fehérjekomponensei, amelyek a citoplazma különböző organellumát alkotják, nem azonosak. Így a mitokondriumokat alkotó membránok az ATP szintézisében részt vevő enzimeket stb.

Citoplazma vagy plazmamembrán, plasmalemma- a sejt legfontosabb organellumja, elválasztja a sejt citoplazmáját a külső környezettől vagy membrántól (növényi sejtekben). Ez képezi a sejt felszínét, és ugyanolyan szerkezetű, mint az összes biológiai membrán. A számos kiemelkedésnek köszönhetően a membrán jelentősen megnöveli a sejtet körülvevő környezettel való érintkezési területet.

A citoplazma membrán 3 funkciója:

- védő - elhatárolja a sejt belső tartalmát a külső környezettől;

- Biztonság a sejtek közötti összeköttetések az intercelluláris kontaktusok kialakulása miatt;

- szabályozó - cserét végez a sejt és a környezet között az anyagoknak a sejtbe való aktív vagy passzív bejutása miatt a szelektív permeabilitás alapján;

- receptor - speciális struktúrák - receptorkészletek - citoplazmatikus membránon történő lokalizációjával kapcsolatos (a glikoproteinek ilyen receptorként működhetnek);

- energia átalakító - az elektromos energia kémiai energiává alakításából áll;

- szállítás - a membrán a perifériás és integrált fehérjék kölcsönhatásának eredményeként az anyagok sejtbe juttatását végzi. A membránon pórusok vannak, amelyeken keresztül a víz és néhány ion passzívan belép a sejtbe. Az anyagok aktív átvitele a sejtbe - endocitózis - speciális molekulák segítségével történik, amelyek a citoplazma membrán részét képezik. Endocitózis fagocitózis és pinocitózis formájában fordul elő.

3 A sejttáplálkozás típusai.

Fagocitózis(görögül phagos - zabál és cytos - sejt) - szilárd részecskék befogása a citoplazma membrán által és invaginációja, behúzása a sejtbe. Az invagináció szélei összezáródnak, a szilárd anyagok részecskéit vagy molekuláit tartalmazó vakuólum a citoplazmába merül, és lefűződik.

Pinocitózis(görögül pino - ital és cytos - sejt) - különféle folyadékok befogása a membrán által, mechanizmusa hasonló a fagocitózishoz.

A fagocitózis és a pinocitózis hasonló módon történik, és csak a sejtfelszínen felszívódó anyagok mennyiségében különböznek. Ezek a folyamatok az energiafogyasztáshoz kapcsolódnak. Ha egy sejtben az ATP szintézis megszakad, akkor a fagocitózis és a pinocitózis gátolt.

Exocitózis- hormonok, poliszacharidok, fehérjék, zsírcseppek stb. eltávolítása a sejtből a citoplazmában a membrán hólyagok képződésével és ezen anyagoknak a sejtet körülvevő környezetbe való kibocsátásával.

1. Nem membrán organellumok: riboszómák és sejtközpont.

Általában, sejtközpontállati sejtekben található, és a sejtmag közelében található. Kialakul centriolák- két kis hengeres test, amelyek derékszögben helyezkednek el. A centriolok önreplikálódó sejtszervecskék. A sejtközpont fontos szerepet játszik a sejtosztódásban.

Riboszómák- 15,0-35,0 nm átmérőjű gömb alakú részecskék, amelyek két egyenlőtlen részből állnak - alegységek. A sejtmagban szintetizálódnak, majd elhagyják a citoplazmába, ahol az endoplazmatikus retikulum membránjainak külső felületéhez kapcsolódnak, vagy szabadon helyezkednek el. A szintetizálandó fehérje típusától függően a riboszómák önállóan működhetnek, vagy komplexekké - poliriboszómákká - kombinálhatók.

A sejtek membránszervecskéi (organellumok). Különálló vagy egymással összefüggő struktúrák, amelyek tartalmát membrán vagy membránok választják el a sejt folyékony tartalmától (citoszol).

A citoplazma kémiai összetétele vízen alapul - 60-90%, szerves és szervetlen vegyületek. A citoplazma lúgos reakcióban van. Ennek az anyagnak az egyik jellemzője az állandó mozgás vagy ciklózis, amely a sejt életének szükséges feltételévé válik. Az anyagcsere folyamatok a hialoplazmában, egy színtelen, vastag kolloidban mennek végbe. A hialoplazmának köszönhetően létrejön a mag és az organellumok közötti kapcsolat.

A hialoplazma magában foglalja az endoplazmatikus retikulumot vagy retikulumot, amely csövek, csatornák és üregek elágazó rendszere, amelyet egyetlen membrán határol. A mitokondriumok, a sejt speciális energiaállomásai hüvelyesek alakúak. A riboszómák olyan organellumok, amelyek RNS-t tartalmaznak. Egy másik citoplazmatikus organellum az olasz Golgiról elnevezett Golgi-komplexum. A gömb alakú kis organellumok lizoszómák. A növényi sejtek tartalmaznak. A sejtnedvvel rendelkező üregeket vakuoláknak nevezzük. A növényi gyümölcsök sejtjeiben sok van belőlük. A citoplazma kinövései számos mozgásszervszer - szálak, csillók, állábúak.

A citoplazma összetevőinek funkciói

A retikulum biztosítja a mechanikai szilárdság „keretének” létrehozását, és formát ad a sejtnek, azaz alakformáló funkciót tölt be. Falain enzimek és enzim-szubsztrát komplexek találhatók, amelyektől a biokémiai reakció végrehajtása függ. A retikulum csatornái kémiai vegyületeket szállítanak, így szállító funkciót látnak el.

A mitokondriumok segítenek lebontani az összetett szerves anyagokat. Ez felszabadítja azt az energiát, amelyre a sejtnek szüksége van a fiziológiai folyamatok fenntartásához.

A riboszómák felelősek a fehérjemolekulák szintéziséért.

A Golgi komplex vagy apparátus szekréciós funkciót lát el az állati sejtekben, és szabályozza az anyagcserét. A növényekben a komplex a sejtfalban található poliszacharidok szintézisének központja.

A plasztid háromféle lehet. A kloroplasztiszok vagy zöld plasztidok részt vesznek a fotoszintézisben. Egy növényi sejt legfeljebb 50 kloroplasztot tartalmazhat. A kromoplasztok pigmenteket tartalmaznak - antocianint és karotinoidot. Ezek a plasztidok felelősek a növények színéért, hogy vonzzák az állatokat és megvédjék őket. A leukoplasztok biztosítják a tápanyagok felhalmozódását, kromoplasztokat és kloroplasztokat is képezhetnek.

A vakuolák olyan helyek, ahol a tápanyagok felhalmozódnak. A sejt alakformáló funkcióját is ellátják, belső nyomást hozva létre.

A különféle szilárd és folyékony zárványok tartalék anyagokat és kiválasztásra alkalmas anyagokat képviselnek.

A mozgásszervek biztosítják a sejtek mozgását a térben. Ezek a citoplazma kinövései, amelyek egysejtű szervezetekben, csírasejtekben és fagocitákban találhatók.

Az óra céljai:

• Mélyítse el az eukarióta sejt szerkezetének általános megértését.
• Ismereteket fogalmazzon meg a citoplazma tulajdonságairól és funkcióiról.
• A gyakorlati munkában ügyeljünk arra, hogy egy élő sejt citoplazmája rugalmas és félig áteresztő legyen.

Az órák alatt

• Írd le az óra témáját!
• Áttekintjük az általunk feldolgozott anyagot, és dolgozunk a teszteken.
• Olvassuk és kommentáljuk a tesztkérdéseket. (Cm. 1. számú melléklet).
• Leírjuk a házi feladatokat: 5.2. pont, jegyzetek füzetekbe.
• Új anyagok tanulása.

Ez a citoplazma fő anyaga.

Ez egy összetett kolloid rendszer.

Vízből, fehérjékből, szénhidrátokból, nukleinsavakból, lipidekből, szervetlen anyagokból áll.

Van egy citoszkeleton.

A citoplazma folyamatosan mozog.

A citoplazma funkciói.

• A sejt belső környezete.
• Egyesíti az összes sejtszerkezetet.
• Meghatározza az organellumok elhelyezkedését.
• Intracelluláris transzportot biztosít.

A citoplazma tulajdonságai:

• Rugalmasság.
• Félig áteresztő.

Ezeknek a tulajdonságoknak köszönhetően a sejt tolerálja az átmeneti kiszáradást és megőrzi összetételének állandóságát.

Emlékezni kell az olyan fogalmakra, mint turgor, ozmózis, diffúzió.

A citoplazma tulajdonságainak megismerése érdekében a hallgatókat gyakorlati feladatok elvégzésére kérik: "Plazmolízis és deplazmolízis vizsgálata növényi sejtben. (Lásd a 2. függeléket).

A munka során rajzolnia kell egy sejtet a hagymahéjból (1. pont. A 2. és 3. pont cellája).

Következtetés levonása a sejtben lezajló folyamatokról (szóban)

A srácok megpróbálják elmagyarázni a 2. pontban megfigyelteket plazmolízis a citoplazma parietális rétegének elválasztása, a 3. pontban van deplazmolízis- a citoplazma visszatérése normál állapotába.

Meg kell magyarázni e jelenségek okait. Az órák előtti nehézségek enyhítésére három diáknak adok tankönyveket: „Biológiai enciklopédikus szótár”, N. Green Biológia 2. kötete, E. M. Vasziljev „Növényfiziológiai kísérlet”, ahol önállóan találnak anyagot az okokról. plazmolízisÉs deplazmolízis.

Kiderült, hogy a citoplazma rugalmas és félig áteresztő. Ha áteresztő lenne, akkor a sejtnedv és a hipertóniás oldat koncentrációja kiegyenlítődne a víz és az oldott anyagok diffúz mozgása révén a sejtből az oldatba és vissza. A félig áteresztő képességgel rendelkező citoplazma azonban nem engedi, hogy a vízben oldott anyagok bejussanak a sejtbe.

Ellenkezőleg, az ozmózis törvényei szerint csak a vizet szívja ki a sejtből a hipertóniás oldat, pl. féligáteresztő citoplazmán keresztül mozognak. A vakuólum térfogata csökkenni fog. Rugalmasságának köszönhetően a citoplazma követi az összehúzódó vakuólumot, és lemarad a sejtmembrán mögött. Ez történik plazmolízis.

Ha egy plazmolizált sejtet vízbe merítünk, deplazmolízis figyelhető meg.

Az órán megszerzett ismeretek összegzése.

1. Milyen funkciók rejlenek a citoplazmában?
2. A citoplazma tulajdonságai.
3. A plazmolízis és a deplazmolízis jelentése.
4. A citoplazma az
   a) sók és szerves anyagok vizes oldata sejtorganellumokkal együtt, de mag nélkül;
   b) szerves anyagok oldata, beleértve a sejtmagot is;
   c) ásványi anyagok vizes oldata, beleértve az összes sejtmaggal rendelkező sejtszervecskét.
5. Hogyan nevezzük a citoplazma fő anyagát?

A gyakorlati munka során a tanár ellenőrzi annak végrehajtásának helyességét. Akinek sikerült, pontokat adhat. Pontokat adnak a helyes következtetésekért.

Citoplazma - a sejt egy kötelező része, amely a plazmamembrán és a sejtmag közé záródik és képviseli hialoplazma - a citoplazma fő anyaga, organoidok- a citoplazma állandó komponensei és befogadás- a citoplazma átmeneti komponensei. A citoplazma kémiai összetétele változatos. Alapja víz (a citoplazma teljes tömegének 60-90%-a). A citoplazma fehérjében gazdag, tartalmazhat zsírokat és zsírszerű anyagokat, különféle szerves és szervetlen vegyületeket. A citoplazmában lúgos reakció van. A citoplazma egyik jellemző tulajdonsága az állandó mozgás (ciklózis). Elsősorban sejtszervecskék, például kloroplasztiszok mozgása révén észlelhető. Ha a citoplazma mozgása leáll, a sejt elpusztul, hiszen csak állandó mozgásban tudja ellátni funkcióit.

A citoplazma fő anyaga az hialoplazma (citoszol)- színtelen, nyálkás, sűrű és átlátszó kolloid oldat. Ebben zajlik le minden anyagcsere-folyamat, ez biztosítja a mag és az összes organellum összekapcsolódását. A folyékony rész vagy a nagy molekulák túlsúlyától függően a hialoplazmában a hialoplazma két formáját különböztetjük meg: sol - folyékonyabb hyaloplasma és gél- vastagabb hialoplazma. Kölcsönös átmenet lehetséges köztük: a gél könnyen szollá alakul és fordítva.

Sejtmembránok az eukarióta szervezetek eltérő felépítésűek, de a plazmamembrán mindig a citoplazmával szomszédos, és a felületén külső réteg képződik. Az állatoknál úgy hívják glikokalix(glikoproteinek, glikolipidek, lipoproteinek alkotják), növényekben - sejtfal vastag rostrétegből.

Membrán szerkezet. Minden biológiai membránnak közös szerkezeti jellemzői és tulajdonságai vannak. Jelenleg általánosan elfogadott folyékony mozaik modell membrán szerkezet (szendvics modell). A membrán alapvetően egy lipid kettős rétegen alapul foszfolipidek. A kettős rétegben a membránban lévő molekulák farka egymással szemben, a poláris fejek pedig kifelé, a víz felé néznek. A lipideken kívül a membrán fehérjéket is tartalmaz (átlagosan 60%). Ezek határozzák meg a membrán legtöbb specifikus funkcióját. A fehérjemolekulák nem alkotnak folyamatos réteget, megkülönböztethetők perifériás fehérjék- a lipid kettősréteg külső vagy belső felületén található fehérjék, félig integrált fehérjék- a lipid kettősrétegben változó mélységig elmerülő fehérjék, integrál, vagy transzmembrán fehérjék- fehérjék, amelyek áthatolnak a membránon, érintkezve a sejt külső és belső környezetével egyaránt.

A membránfehérjék többféle funkciót is elláthatnak: bizonyos molekulák transzportja, a membránokon végbemenő reakciók katalizálása, a membránok szerkezetének fenntartása, a környezetből érkező jelek fogadása és átalakítása.

A membrán 2-10% szénhidrátot tartalmazhat. A membránok szénhidrát komponensét általában fehérjemolekulákhoz (glikoproteinekhez) vagy lipidekhez (glikolipidekhez) kapcsolódó oligoszacharid vagy poliszacharid láncok képviselik. A szénhidrátok főként a membrán külső felületén helyezkednek el. A szénhidrátok biztosítják a membrán receptor funkcióit. Az állati sejtekben a glikoproteinek egy membrán feletti komplexet alkotnak - glikokalix, vastagsága több tíz nanométer. Extracelluláris emésztés megy végbe benne, sok sejtreceptor található, és a sejtadhézió láthatóan a segítségével megy végbe.

A fehérjék és lipidek molekulái mozgékonyak, elsősorban a membrán síkjában képesek mozogni. A plazmamembrán vastagsága átlagosan 7,5 nm.

A membránok funkciói.

1. Elválasztják a sejttartalmat a külső környezettől.

2. Szabályozza az anyagcserét a sejt és a környezet között.

3. A sejteket kompartmentekre osztják, amelyeket különféle reakciók lebonyolítására terveztek.

4. Számos kémiai reakció megy végbe magán a membránokon elhelyezett enzimatikus szállítószalagokon.

5. Biztosítson kommunikációt a sejtek között a többsejtű élőlények szöveteiben.

6. A külső ingerek felismerésére szolgáló receptorterületek a membránokon helyezkednek el.

A membrán egyik fő funkciója a szállítás, amely biztosítja az anyagcserét a sejt és a külső környezet között. A membránoknak megvan a tulajdonuk szelektív permeabilitás, azaz egyes anyagok vagy molekulák számára jól áteresztők, mások számára pedig rosszul (vagy teljesen áthatolhatatlanok). Különféle mechanizmusok léteznek az anyagoknak a membránon keresztül történő szállítására. Attól függően, hogy az anyagok szállításához energiafelhasználás szükséges, megkülönböztetik őket : passzív szállítás- anyagok szállítása energiafogyasztás nélkül; aktiv szállitás - energiát igénylő közlekedés.

A passzív transzport a koncentrációk és a töltések különbségén alapul. A passzív szállítás során az anyagok mindig a magasabb koncentrációjú területről egy alacsonyabb koncentrációjú területre, azaz koncentrációgradiens mentén mozognak.

Megkülönböztetni A passzív transzport három fő mechanizmusa:egyszerű diffúzió- anyagok szállítása közvetlenül a lipid kettősrétegen keresztül. Gázok, nem poláris vagy kis töltés nélküli poláris molekulák könnyen átjutnak rajta. Minél kisebb a molekula és minél jobban oldódik zsírban, annál gyorsabban hatol be a membránon. Érdekes módon a poláris vízmolekulák nagyon gyorsan behatolnak a lipid kettős rétegbe. Ez azzal magyarázható, hogy molekulái kicsiek és elektromosan semlegesek. A víz membránokon keresztül történő diffúzióját ún ozmózissal.

Diffúzió membráncsatornákon keresztül. A töltött molekulák és ionok (Na +, K +, Ca 2+, C1~) egyszerű diffúzióval nem képesek átjutni a lipid kettősrétegen, azonban a pórusokat alkotó speciális csatornaképző fehérjék jelenléte miatt áthatolnak a membránon. . A víz nagy része az akvaporin fehérjék által kialakított csatornákon keresztül halad át a membránon.

Könnyített diffúzió- anyagok szállítása speciális transzportfehérjék segítségével, amelyek mindegyike felelős bizonyos molekulák vagy rokon molekulacsoportok szállításáért. Kölcsönhatásba lépnek a szállított anyag egy molekulájával, és valahogy áthelyezik a membránon. Így kerül a sejtbe a cukrok, aminosavak, nukleotidok és sok más poláris molekula.

Szükségesség aktiv szállitás akkor fordul elő, amikor biztosítani kell a molekulák transzportját a membránon az elektrokémiai gradiens ellen. Ezt a transzportot hordozófehérjék végzik, amelyek tevékenységéhez energiára van szükség. Az energiaforrás az ATP molekulák. Az egyik legtöbbet tanulmányozott aktív transzportrendszer a nátrium-kálium pumpa. A K + koncentrációja a sejten belül sokkal magasabb, mint azon kívül, és a Na + - fordítva. Ezért a K + a membrán vízpórusain keresztül passzívan kidiffundál a sejtből, a Na + pedig a sejtbe. Ugyanakkor a sejt normális működéséhez fontos a K + és Na + ionok bizonyos arányának fenntartása a citoplazmában és a külső környezetben. Ez azért lehetséges, mert a membrán a nátrium-kálium pumpának köszönhetően aktívan pumpálja a Na +-t a sejtből és a K +-t a sejtbe. A sejtek működéséhez szükséges energia csaknem egyharmadát a nátrium-kálium pumpa működésére fordítják. Egy működési ciklus során a szivattyú 3 Na + iont pumpál ki a cellából és 2 K + iont pumpál be. A K+ passzívan gyorsabban diffundál ki a sejtből, mint a Na+ a sejtbe.

A sejtnek olyan mechanizmusai vannak, amelyek révén nagy részecskéket és makromolekulákat tud a membránon keresztül szállítani. A makromolekulák sejt általi felszívódásának folyamatát ún endocitózis. Az endocitózis során a plazmamembrán invaginációt képez, szélei összeolvadnak, és a citoplazmából egyetlen membrán határol el struktúrákat, amelyek a külső citoplazmatikus membrán részét képezik. Az endocitózisnak két típusa van: fagocitózis- nagy részecskék befogása és abszorpciója (például limfociták, protozoák fagocitózisa stb.) és pinocitózis - a folyadékcseppek felfogásának és felszívásának folyamata a benne oldott anyagokkal.

Exocitózis- a különböző anyagok sejtből történő eltávolításának folyamata. Az exocitózis során a hólyagmembrán egyesül a külső citoplazmatikus membránnal, a vezikula tartalma a sejten kívülre kerül, membránja pedig a külső citoplazmatikus membránba kerül.

Sejtorganellumok

Organellumok (organellumok)- állandó sejtszerkezetek, amelyek biztosítják a sejt meghatározott funkciók ellátását. Minden organellumnak sajátos szerkezete van, és meghatározott funkciókat lát el.

Vannak: membránszervecskék - membránszerkezettel rendelkeznek, és lehetnek egymembránosak (endoplazmatikus retikulum, Golgi-készülék, lizoszómák, növényi sejtek vakuólumai) és kettős membránok (mitokondriumok, plasztidok, mag).

A membránon kívül lehetnek nem membrán organellák is - olyanok, amelyeknek nincs membránszerkezete (kromoszómák, riboszómák, sejtközpont és centriolok, csillók és flagellák alaptesttel, mikrotubulusok, mikrofilamentumok).

Egymembrán organellumok:

1. Endoplazmatikus retikulum (ER). Ez egy olyan membránrendszer, amely tartályokat és csatornákat képez, amelyek egymással összekapcsolódnak és egyetlen belső teret határolnak le - EPR üregek. A membránok egyrészt a külső citoplazmatikus membránhoz, másrészt a nukleáris membrán külső héjához kapcsolódnak. Kétféle EPR létezik: durva (szemcsés), felületén riboszómákat tartalmaz, és lapított zsákok gyűjteményét képviseli, és sima (agranuláris), amelyek membránjai nem hordoznak riboszómákat.

Funkciói: a sejt citoplazmáját izolált kompartmentekre osztja, ezáltal biztosítva a számos, párhuzamosan lezajló reakció egymástól való térbeli elhatárolását, elvégzi a szénhidrátok és lipidek szintézisét és lebontását (sima ER) és biztosítja a fehérjeszintézist (durva ER), csatornákban és üregekben halmozódik fel, majd bioszintetikus termékeket szállít a sejtszervecskékbe.

2. Golgi-készülék.Általában a sejtmag közelében (állati sejtekben, gyakran a sejtközpont közelében) található organellum. Kiszélesedett szélű, lapított ciszternák halmaza, amelyhez kis egymembrános vezikulák (Golgi-vezikulák) rendszere társul. Minden köteg általában 4-6 tartályból áll. A Golgi-veremek száma egy cellában egytől több százig terjed.

A Golgi komplexum legfontosabb funkciója a különféle váladékok (enzimek, hormonok) eltávolítása a sejtből, ezért jól fejlett a kiválasztó sejtekben. Itt az összetett szénhidrátok szintézise egyszerű cukrokból, a fehérjék érése és a lizoszómák képződése következik be.

3. Lizoszómák. A legkisebb egymembrán sejtszervecskék, amelyek 0,2-0,8 mikron átmérőjű vezikulák, amelyek legfeljebb 60 hidrolitikus enzimet tartalmaznak, amelyek enyhén savas környezetben működnek.

A lizoszómák képződése a Golgi apparátusban megy végbe, ahová az ER-ből érkeznek a benne szintetizált enzimek. Az anyagok enzimek segítségével történő lebontását lízisnek nevezik, innen ered az organellum neve.

Vannak: primer lizoszómák - a Golgi-apparátusról leválasztott, inaktív formában lévő enzimeket tartalmazó lizoszómák, valamint másodlagos lizoszómák - primer lizoszómák pinocitotikus vagy fagocitotikus vakuolákkal való fúzió eredményeként képződő lizoszómák; A sejtbe jutó anyagok emésztése, lízise megy végbe bennük (ezért szokták emésztési vakuólumoknak is nevezni).

Az emésztés termékeit a sejt citoplazmája szívja fel, de az anyag egy része emésztetlenül marad. Az ezt az emésztetlen anyagot tartalmazó másodlagos lizoszómát maradéktestnek nevezzük. Exocitózissal az emésztetlen részecskéket eltávolítják a sejtből.

Néha a sejt önmegsemmisítése lizoszómák részvételével történik. Ezt a folyamatot autolízisnek nevezik. Ez általában bizonyos differenciálódási folyamatok során fordul elő (például a porcos szövet csontszövettel való helyettesítése, a béka ebihalnál a farok eltűnése).

4. Cilia és flagella. Kilenc kettős mikrotubulus alkotja, amelyek egy membránnal borított henger falát alkotják; közepén két egyetlen mikrotubulus található. Ez a 9+2 típusú szerkezet a csillókra és flagellákra jellemző szinte minden eukarióta szervezetben, a protozoontól az emberig.

A csillókat és a flagellákat a citoplazmában erősítik az ezeknek az organellumoknak a tövében elhelyezkedő bazális testek. Mindegyik alaptest kilenc mikrotubulus hármasból áll, a közepén nincsenek mikrotubulusok.

5. Az egymembrán organellumok közé tartoznak még vakuolák, membrán veszi körül - tonoplaszt. A növényi sejtekben a sejttérfogat 90%-át is elfoglalhatják, és a magas ozmotikus potenciál és turgor (intracelluláris nyomás) révén biztosítják a víz beáramlását a sejtbe. Az állati sejtekben a vakuolák kicsik, endocitózis (fagocitotikus és pinocitotikus) következtében alakulnak ki, a primer lizoszómákkal való egyesülés után emésztési vakuólumoknak nevezik őket.

Kettős membrán organellumok:

1. Mitokondriumok. Eukarióta sejt kettős membrán organellumai, amelyek energiával látják el a szervezetet. A sejtben található mitokondriumok száma tág határok között változik, 1-től 100 ezerig, és a metabolikus aktivitásától függ. A mitokondriumok száma osztódással növekedhet, mivel ezeknek az organellumoknak saját DNS-ük van.

A mitokondriumok külső membránja sima, a belső membrán számos invaginációt vagy tubuláris kinövést képez - cristas. A cristae száma a sejt funkcióitól függően több tíztől több százig, sőt ezerig is változhat. Megnövelik a belső membrán felületét, amelyen az ATP molekulák szintézisében részt vevő enzimrendszerek találhatók.

A mitokondriumok belső tere megtelt mátrix. A mátrix egy körkörös mitokondriális DNS-molekulát, specifikus mRNS-t, tRNS-t és riboszómákat (prokarióta típus) tartalmaz, amelyek a belső membránt alkotó fehérjék egy részének autonóm bioszintézisét végzik. Ezek a tények alátámasztják a mitokondriumok oxidáló baktériumokból való eredetét (a szimbiogenezis hipotézis szerint). De a legtöbb mitokondriális gén a sejtmagba költözött, és számos mitokondriális fehérje szintézise a citoplazmában megy végbe. Ezenkívül olyan enzimeket tartalmaz, amelyek ATP-molekulákat képeznek. A mitokondriumok hasadással képesek szaporodni.

A mitokondriumok funkciói a szénhidrátok, aminosavak, glicerin és zsírsavak oxigénbontása ATP képződésével, a mitokondriális fehérjék szintézise.

2. Plasztidok. A plasztidoknak három fő típusa van: leukoplasztok- színtelen plasztidok a növény színtelen részeinek sejtjeiben, kromoplasztok- színes plasztidok, általában sárga, piros és narancssárga, kloroplasztiszok- zöld plasztiszok. A plasztidok proplasztidokból - legfeljebb 1 mikron méretű kettős membrános vezikulákból - keletkeznek.

Mivel a plasztidok közös eredetûek, lehetséges köztük a kölcsönös konverzió. Leggyakrabban a leukoplasztok kloroplasztokká alakulnak (a burgonyagumók zöldítése fényben), a fordított folyamat sötétben. Amikor a levelek sárgulnak és a gyümölcsök pirosra fordulnak, a kloroplasztok kromoplasztokká alakulnak. Csak a kromoplasztok leukoplasztokká vagy kloroplasztokká történő átalakulását tartják lehetetlennek.

Kloroplasztok. A fő funkció a fotoszintézis, azaz. A kloroplasztiszokban a napenergia ATP-molekulák energiájává történő átalakítása következtében szerves anyagok szintetizálódnak a szervetlenekből. A magasabb rendű növények kloroplasztiszai bikonvex lencse alakúak. A külső membrán sima, a belső pedig hajtogatott szerkezetű. A belső membrán kiemelkedéseinek kialakulása következtében lamellák és tilakoidok rendszere keletkezik. A kloroplasztiszok belső környezete - stroma körkörös DNS-t és prokarióta típusú riboszómákat tartalmaz. A plasztidok képesek autonóm osztódásra, mint a mitokondriumok. A szimbiogenezis hipotézise szerint bizonyítékok is alátámasztják a plasztidok cianobaktériumokból való eredetét.

Rizs. A növényi sejt szerkezetének modern (általánosított) diagramja, különböző növényi sejtek elektronmikroszkópos vizsgálata alapján összeállított: 1 - Golgi készülék; 2 - szabadon elhelyezkedő riboszómák; 3 - kloroplasztiszok; 4 - intercelluláris terek; 5 - poliriboszómák (több riboszóma összekapcsolódik); 6 - mitokondriumok; 7 - lizoszómák; 8 - szemcsés endoplazmatikus retikulum; 9 - sima endoplazmatikus retikulum; 10 - mikrotubulusok; 11 - plasztiszok; 12 - a membránon áthaladó plazmodezma; 13 - sejtmembrán; 14 - nucleolus; 15, 18 - nukleáris burok; 16 - pórusok a nukleáris burokban; 17 - plazmalemma; 19 - hialoplazma; 20 - tonoplaszt; 21 - vakuolák; 22 - mag.

Rizs. Membrán szerkezet

Rizs. A mitokondriumok szerkezete. Felül és középen - egy mitokondriumon keresztüli hosszmetszet nézete (fent - egy mitokondrium a gyökércsúcs embrionális sejtjéből; középen - egy felnőtt elodea levél sejtjéből). Az alábbiakban látható egy háromdimenziós diagram, amelyen a mitokondriumok egy része le van vágva, ami lehetővé teszi a belső szerkezetének megtekintését. 1 - külső membrán; 2 - belső membrán; 3 - cristae; 4 - mátrix.

Rizs. Kloroplaszt szerkezet. A bal oldalon - a kloroplaszton áthaladó hosszanti metszet: 1 - halomba hajtogatott lamellák által alkotott grana; 2 - héj; 3 - stroma (mátrix); 4 - lamellák; 5 - csepp zsír képződik a kloroplasztiszban. A jobb oldalon háromdimenziós diagram látható a lamellák és a gránák elhelyezkedéséről és kapcsolatáról a kloroplaszton belül: 1 - grana; 2 - lamellák.

A sejt membránnal határolt gélszerű tartalmát az élő sejt citoplazmájának nevezzük. A koncepciót 1882-ben Eduard Strassburger német botanikus vezette be.

Szerkezet

A citoplazma bármely sejt belső környezete, és a baktériumok, növények, gombák és állatok sejtjeire jellemző.
A citoplazma a következő összetevőkből áll:

• hialoplazma (citoszolok) - folyékony anyag;
• sejtzárványok - a sejt opcionális komponensei;
• organellumok - a sejt állandó összetevői;
• citoszkeleton - sejtváz.

A citoszol kémiai összetétele a következő anyagokat tartalmazza:

• víz - 85%;
• fehérjék - 10%
• szerves vegyületek - 5%.

A szerves vegyületek közé tartoznak:

• ásványi sók;
• szénhidrátok;
• lipidek;
• nitrogéntartalmú vegyületek;
• kis mennyiségű DNS és RNS;
• glikogén (az állati sejtekre jellemző).

Rizs. 1. A citoplazma összetétele.

A citoplazma tápanyagokat (zsírcseppeket, poliszacharidszemcséket), valamint a sejt oldhatatlan salakanyagait tartalmazza.

A citoplazma színtelen, folyamatosan mozog és áramlik. Tartalmazza a sejt összes organellumát, és közvetíti azok összekapcsolódását. Részleges eltávolításakor a citoplazma helyreáll. Amikor a citoplazmát teljesen eltávolítják, a sejt elpusztul.

A citoplazma szerkezete heterogén. Feltételesen kiosztani két citoplazmaréteg:

TOP 4 cikkakik ezzel együtt olvasnak

• ektoplazma (plazmagel) - külső sűrű réteg, amely nem tartalmaz organellákat;
• endoplazma (plazmaszol) - belső, folyékonyabb réteg, amely organellumokat tartalmaz.

Az ektoplazmára és endoplazmára való felosztás egyértelműen kifejeződik a protozoonokban. Az ektoplazma segíti a sejt mozgását.

Kívül a citoplazmát citoplazmatikus membrán vagy plazmalemma veszi körül. Megvédi a sejtet a károsodástól, szelektív anyagszállítást végez, és biztosítja a sejt ingerlékenységét. A membrán lipidekből és fehérjékből áll.

Élettevékenység

A citoplazma létfontosságú anyag, amely részt vesz a sejt fő folyamataiban:

• anyagcsere;
• növekedés;
• osztály.

A citoplazma mozgását ciklózisnak vagy citoplazmatikus áramlásnak nevezik. Eukarióta sejtekben fordul elő, beleértve az embert is. A ciklózis során a citoplazma anyagokat szállít a sejt összes organellumába, és a sejtanyagcserét végzi. A citoplazma az ATP fogyasztásával mozog a citoszkeletonon.

A citoplazma térfogatának növekedésével a sejt növekszik. Az eukarióta sejt testének a magosztódást követő osztódási folyamatát (kariokinézis) citokinézisnek nevezik. A testosztódás eredményeként a citoplazma az organellumokkal együtt két leánysejt között oszlik el.

Rizs. 2. Citokinézis.

Funkciók

A sejtben a citoplazma fő funkcióit a táblázat írja le.

A citoplazmának a membrántól való elválasztását a kilépő víz ozmózisával plazmolízisnek nevezzük. A fordított folyamat - deplazmolízis - akkor következik be, amikor elegendő mennyiségű víz kerül a sejtbe. A folyamatok minden sejtre jellemzőek, kivéve az állati sejteket.