6. מוצא, מבנה ותפקודים של קרום התא.
ההיסטוריה של גילוי התא, תורת התא.תא - בסיסי יחידה מבניתבחיים. גילויו (Hooke, 1665; Malpighi; Grew, 1671) קשור להמצאת מיקרוסקופ האור. מחקרים נוספים של R. Virchow, K. Baer הראו שאורגניזמים מתחילים את התפתחותם מתא אחד, כל תא נוצר על ידי חלוקת האם. זה מצא את ביטויו ב תורת התא, שעיקרי הוראותיו נוסחו על ידי הבוטנאי הצרפתי דוטרוכט (1824), הבוטנאי הרוסי גוריאנינוב P.F. (1834) והחוקרים הגרמנים שלידן ושוואן (1838-1839).
תורת התא המודרנית כוללת את ההוראות העיקריות הבאות:
1. תא הוא היחידה הבסיסית של המבנה, ההתפתחות והפעילות החיונית של יצורים חיים.
2. תאים של צמחים ובעלי חיים דומים במבנה.
3. תאים נוצרים כתוצאה מחלוקת תאי האם.
4. תאים מתמחים בתפקוד ויוצרים רקמות.
5. רקמות יוצרות איברים.
הבנה מעמיקה יותר של מבנה התא קשורה להופעת מיקרוסקופים ניגודיות פאזה, אלקטרונים, שידור וסריקה, המספקים הגדלה של מאות אלפי פעמים.
מבנה התא.החלקים המבניים העיקריים של התא הם: מעטפת, ציטופלזמה, גרעין, ואקואול. החלק החי של התא (ציטופלזמה, גרעין) נקרא פרוטופלסט.
דופן תא. תאי צמחים מוקפים בקרום צפוף. בנוכחותו הם נבדלים מתאי בעלי חיים, אם כי הוכח שתאי בעלי חיים מכוסים גם בקרום של החומר הגליקופרוטאין מוצין (סוכר וחלבון) - ביצים קיפודי ים, דו-חיים, תאים המצפים את מערכת העיכול, אפיתל וכו'.
קרום התא מגן על הפרוטופלסט מפני השפעות חיצוניות שליליות ונותן לתא צורה וחוזק מסוימים.
דופן התא מורכבת בעיקר מפוליסכרידים - תאית 50%, המיצלולוזה 30% ופקטין 20%.
לתאית יש מבנה פיברילרי. שאריות הגלוקוז במולקולת התאית יוצרים שרשראות - מיצלות, המשולבות לצרורות. חבילות קטנות לגדולות וכו'.
תאית טהורה היא חסרת צבע, חזקה ועמידה בפני סוגים שוניםהשפעות מכניות ופיזיות. הרווחים בין צרורות המיצללים מלאים בחומרי פקטין שעלולים להתנפח בעת השרייה. פקטין גם ממלא את החללים הבין-תאיים, מדביקים את התאים יחד. לעתים קרובות, לא תאית מושקעת על דפנות התא, אלא חמיצלולוזה, חומר שקרוב יותר לעמילן.
עיבוי קרומי התא מתרחש בעיקר בשל הספגה שלהם בחומרים מיוחדים המעניקים חוזק ועמידות נוספים. אלה ליגנין, סוברין, קוטין. לגנין הוא חומר קרוב לתאית, אך הוא מכיל יחסית יותר פחמן. שינוי כזה הוא ליגניפיקציה.
סוברין וקוטין דומים באופיים לשומנים. קרומי תאים הספוגים בהם אינם נרטבים במים והם כמעט אטומים למים וגזים. זה מפחית את האידוי מפני השטח של התא. הקוטיקולה מכסה רק את פני השטח החיצוניים של קרומי התא (משטח העלים), כך שהתאים שומרים על הכדאיות שלהם. באמצעות הספגה של קרום התא עם חומרים אלה מוביל פקקים, אשר גורם למוות של פרוטופלסט התא.
המינרליזציה של הממברנות צוינה במידה קטנה בכל התאים. בדרך כלל מדובר במלחים של סידן או חומצה סיליקית. סידן נמצא בצורה של סיד פחמני או אוקסלי. קרבונט ליים יכול להיות מופקד לא רק בקונכיות, אלא על פני האפידרמיס, לשקוע מהפרשות של סטומטה מימית (בשערות הצריבה של הסרפד יחד עם סיליקה).
היווצרות וצמיחה של דופן התא.המחיצה הנפוצה הנוצרת במהלך חלוקת התא היא הסרט הדק ביותר של תאית. חלקיקי הציטופלזמה של הפרוטופלסטים של תאים שכנים אפילו חודרים לתוכו. סרט תאית דק זה נקרא קליפה ראשונית, מכיל כ-5% תאית. בתחילה, הקליפה הראשונית משותפת לשני תאים שכנים. ואז הוא מתעבה ומתחלק, וכל תא מקבל את הקליפה העיקרית שלו. ביניהם יש את השכבה הדקה ביותר של חומר אמורפי - בין תאי או צלחת אמצעית. על פי תכונות פיזיקליות וכימיות, יש לו אופי פקטין. זה יכול לקרוס, והתאים השכנים מופרדים. ככל שתאים צעירים גדלים, גם הממברנה הראשונית גדלה והופכת עבה יותר.
בתחילה, בתאים צעירים מאוד, גדילים מיסלריים יוצרים רשת תלת מימדית. זה נמתח בקלות. כשהתא גדל, הממברנה נמתחת, וחדשים מצטרפים לצרורות המיצללים הקיימים. הרשת נעשית צפופה ומהודקת יותר. העובי הכללי שלו הולך וגדל. הפלסטיות של הממברנה מצטמצמת, וגודל וצורה מסוימים של התא קבועים. העיבוי שלאחר מכן של דופן התא נקרא משני, וקיר השכבות נקרא קליפה משנית. כזה הוא המבנה המורפולוגי המורכב סכמטית של קרום התא. מורכבות זו מחמירה על ידי העובדה שהעיבוי המשני לעולם אינו רציף, אחיד, אלא הוא המגוון ביותר: טבעתי, ספירלה, פיגום, רשת, נקודה.
עיבויים טבעתיים וספירליים הם טבעות או ספירלות בחתך עגול הממוקמות בתוך תא שיש לו צורה של צינור גלילי. הם מחוברים למשטח הפנימי של הממברנה הראשונית רק על ידי הידבקות צרה; הם אינם מונעים את התארכות התא ואת צמיחתם לאורכם.
עיבויים יכולים להיות בצורה של רשת על פני השטח הפנימיים של קרום התא, ובצורת שלבים בולטות לתוך התא, וכמעט רציפות. במקרה האחרון, רק רווחים מעוגלים צרים או דמויי חריצים נותרים לא מעובים.
במעטפת הראשונית אין מקומות מעובים - נקבוביות. בשל האופי השונה של עיבויים, הצורה והעיצוב של הנקבוביות יכולים להיות מגוונים מאוד:
נקבוביות פשוטות - בהן קירות התעלה הנוצרים מהקליפה המשנית יורדים לקליפה הראשונית באופן שווה, אנכית.
חצי גבול - מעטפת משנית בצד אחד.
נקבוביות גבולות - הקליפה המשנית, כביכול, תלויה על מקום לא מעובה כך שהתעלה בקליפה המשנית לובשת צורה של משפך, המחובר לקליפה הראשונית בפעמון. הסרט של הממברנה הראשונית, המפריד בין שתי תעלות מנוגדות בנקבוביות, עשוי להיות בעל עיבוי בצורת דיסק או עדשה, הנקראים טורוס.
קווי המתאר של נקבוביות פשוטות ושוליות הן לא תמיד עגולים; הם יכולים להיות מוארכים או אליפטיים. הממברנה הראשונית באזור הנקבוביות נחדרת על ידי הנקבים הדקים ביותר, דרכם עוברים גדילי הציטופלזמה-פלסמודזמה, מחברים את התאים ומבטיחים את הפעילות החיונית של הצמח כאורגניזם אינטגרלי.
שינויים בדופן התא:
lignification - שיבוץ ליגנין;
פקקים - הצטברות עם suberin;
cutinization - היווצרות של שכבת קוטין על פני השטח החיצוניים של הקליפה;
מינרליזציה - הספגה במלחי סידן או סיליקון.
ריר של ממברנות התא. זה יכול להיות נורמלי (ביולוגי), שימושי לצמחים ופתולוגי (כואב), הנגרם על ידי חיידקים.
ריר נורמלי של קרומי התאית של שכבת פני השטח של תאי זרעי הפשתן, החבוש, הדלעת וסוגים מסוימים של קמומיל עוזר לקבע את הזרעים באדמה, וליצור איתו מגע טוב יותר. תנאים טובים יותרצְמִיחָה.
במקרים פתולוגיים, הקירות של תאים שטחיים, אלא גם עמוקים, יכולים להיות ריריים. תהליך זה נגרם על ידי חיידקים מיוחדים, הוא מחלה של צמחים ונקרא גומוזיס. מכה לעתים קרובות עצי פריבמיוחד דובדבנים, שזיפים. רפש דבק דובדבן זורם מקליפת העץ. גומוזיס מתפתח לאט ובסופו של דבר מוביל למוות של העץ.
דופן תא(צדף)מעניק לתאים חוזק מכני, מגן על תכולתם מפני נזק ואיבוד מים מוגזם, שומר על צורת התאים וגודלם, וכן מונע קריעת תאים בסביבה היפוטונית. דופן התא מעורב בספיגה והחלפה של יונים שונים, כלומר הוא מחליף יונים.חומרים מועברים דרך קרום התא.
IN הרכב דופן התאכלולים רכיבים מבניים(צלולוזה בצמחים וצ'יטין בפטריות), רכיבי מטריקס (המיצלולוזה, פקטין, חלבונים), רכיבים צורבים (ליגנין, סוברין), וחומרים המופקדים על פני המעטפת (קוטין ושעווה).
Hemicelluloses- זוהי קבוצה של פוליסכרידים (פולימרים של פנטוזים והקסוזים - קסילוז, גלקטוז, מנוז, גלוקוז וכו')
חומרים פקטין- מדובר בפולימרים הבנויים מחד סוכרים (ארבינוז וגלקטוז), חומצה גלקטורונית (חומצת סוכר) ומתיל אלכוהול.
33. גרעין התא: מבנה, פונקציות, כימיה. מתחם.
הגרעין הוא המרכיב העיקרי של התא הנושא מידע גנטי.הגרעין ממוקם במרכזו. הצורה שונה, אבל תמיד עגולה או סגלגלה. הגדלים שונים. תכולת הגרעין היא עקביות נוזלית.הממברנה הגרעינית מורכבת מ-2 ממברנות המופרדות על ידי חלל פרי-גרעיני. הקליפה מצוידת בנקבוביות שדרכן מתרחשת חילופי מולקולות גדולות. חומרים שונים. זה יכול להיות ב-2 מצבים: מנוחה - אינטרפאזה וחלוקה - מיטוזה או מיוזה.
בגרעין התא, מבדילים בין המבנים העיקריים: 1) מעטפת גרעין(ממברנה גרעינית), דרך נקבוביותיה מתבצעת החילוף בין גרעין התא לציטופלזמה.
2) מיץ גרעיני, או קריופלזמה, הוא מסת פלזמה חצי נוזלית, מוכתמת חלשה, הממלאת את כל גרעיני התא ומכילה את שאר מרכיבי הגרעין;
3) כרומוזומים הנראים בגרעין הלא מתחלק רק בעזרת שיטות מיוחדותמיקרוסקופיה (על קטע מוכתם של תא שאינו מתחלק, כרומוזומים נראים בדרך כלל כמו רשת לא סדירה של גדילים וגרגירים כהים, הנקראים ביחד כרומטין);
4) גוף כדורי אחד או יותר - נוקלאולי, שהם חלק מיוחד מגרעין התא וקשורים לסינתזה של חומצה ריבונוקלאית וחלבונים.
התפקידים העיקריים של גרעין התא:
1. אחסון מידע;
2. העברת מידע לציטופלזמה באמצעות שעתוק, כלומר, סינתזה של i-RNA נושא מידע;
3. העברת מידע לתאי בת בזמן שכפול - חלוקת תאים וגרעינים.
תרכובת כימית תאים שוניםעשוי להיות שונה במידה ניכרת, אבל מספר חומרים כלולים בהכרח בכל תא. מ לֹא חומר אורגניהוא מים ו מלח מינרלי(כלורידים של אשלגן, נתרן, סידן, מגנזיום וכו'), מאורגניים - חלבונים, שומנים ופחמימות. חלבונים ותרכובות חלבון הם רכיבים חיוניים, התכונות שלהם הן שעומדות בבסיס התהליכים המתרחשים בתא כמערכת חיה.
ממברנות תאים
תָאִי קְרוּם-מפריד בין התוכן של כל תא סביבה חיצונית, הבטחת שלמותו; מסדיר את החילוף בין התא לסביבה;
מכיל קרום תאמהסדרה הבינארית של שומנים וחלבונים.
פונקציות:
1. מחסום - מספק חילוף חומרים מווסת, סלקטיבי, פסיבי ופעיל עם סביבה.
2. הובלה (אקטיבית, פסיבית) - חומרים מועברים דרך הממברנה אל תוך התא וממנו.
3. מטריקס - מספק מיקום יחסי ואוריינטציה מסוימת של חלבוני הממברנה, האינטראקציה האופטימלית שלהם.
4. מכאני - מבטיח את האוטונומיה של התא, המבנים התוך תאיים שלו, כמו גם חיבור עם תאים אחרים (ברקמות).
5. אנרגיה - בזמן פוטוסינתזה בכלורופלסטים ובנשימה תאית במיטוכונדריה פועלות בממברנות שלהם מערכות העברת אנרגיה בהן משתתפים גם חלבונים;
6. קולטן - חלק מהחלבונים הממוקמים בממברנה הם קולטנים (מולקולות שבעזרתן התא קולט אותות מסוימים).
7. אנזימטי - חלבוני ממברנה הם לרוב אנזימים (חלבונים הפועלים כזרזים באורגניזמים חיים.)
35. עמילן: תפקיד פיזיולוגי, ביוסינתזה ופירוק בצמח
עמילן (С6Н10О5) נהוא פולימר טבעי. יתרה מכך, עמילן אינו חומר בודד, אלא תערובת של שני פולימרים בעלי הרכב - עמילוז (10-20%) ועמילופקטין (80-90%), המורכב משאריות a-D-גלוקוז.
עמילוז- שרשראות ארוכות לא מסועפות, המורכבות מגלוקופירנוז, תרכובת בין 1 ל-4 אטום פחמן. מתמוסס בקלות פנימה מים חמים, התמיסות אינן יציבות ועלולות ליצור שאריות. זה הופך לכחול עם יוד.
עמילופקטין-מורכב מגלוקופירנוז a-D. קשרים הקיימים בין 1.4 ל-1.6 אטומי פחמן. נקודות ענף נוצרות דרך 25-30 שאריות גלוקוז.
עמילן, בהיותו אחד מתוצרי הפוטוסינתזה, מופץ באופן נרחב בטבע. עבור צמחים, הוא מהווה עתודה של חומרים מזינים ונמצא בעיקר בפירות, זרעים ופקעות. הדגן העשיר ביותר בעמילן צמחי דגנים: אורז (עד 86%), חיטה (עד 75%), תירס (עד 72%), וכן פקעות תפוחי אדמה (עד 24%).
IN תעשיית המזוןעמילן משמש לייצור גלוקוז, מולסה, אתנול, בטקסטיל - לעיבוד בדים, בנייר - כחומר מילוי.
ביוסינתזה: 1. להיווצרות עמילאז, יש צורך:
א) גלוקוז אורידין דיפוספט (UDPG)
ב) זרע (3.4 שאריות גלוקוז)
2. להיווצרות עמילופקטין, יש צורך:
זרע
ב) הסתעפות קו-גלוקנית (מבקע קשרים 1.4 היוצרים אותם ב-1.6)
פירוק העמילן מתרחש בהשתתפות שני תהליכים - הידרוליזה וזרחן.
הפירוק ההידרוליטי של עמילן מתבצע תחת פעולתם של ארבעה אנזימים מקבוצת ההידרוליזה של α-עמילאז, מזרז את ביקוע הקשר α (1-4) והקשרים נשברים באופן אקראי. התוצר הסופי של ריקבון זה הוא מלטוז, גלוקוז, דקסטרינים. תחת הפעולה של β-עמילאז, קשרי α (1-4) מתפצלים עם היווצרות שאריות מלטוז. האנזים glucoamylase מזרז את הביקוע הרציף של שאריות גלוקוז ממולקולת העמילן. Amylopectin-1,6-glucosidase או R-enzyme מזרזים את הביקוע של קשרי α (1-6) במולקולת העמילופקטין, כלומר, פועלת על נקודות הסתעפות.
פוספורוליזה היא הוספת חומצה זרחתית במקום הקרע של הקשר הגלוקוזידי בין שאריות חד-סוכרים בשרשרת הרב-סוכר, ונוצר גלוקוז-1-פוספט. תגובה זו מזורזת על ידי האנזים magglucone phosphorylase, השייך לקבוצת הטרנספראזות. ניתן לפרק את העמילן בצמח מהר מאוד, מאחר ואנזימי הפירוק נמצאים בכל איברי הצמח.
36. ליאזות, ליאזות ותפקידן בצמח.
LYASES, מחלקה של אנזימים המזרזים תגובות המביאות לפירוק קשרים (C-C, C-O, C-N וכו') המלווה ביצירת קשרים כפולים, כמו גם תגובות הפוכות של הוספה לקשרים כפולים.
שם האנזים מכיל את המילים "דקרבוקסילאז" ו"אלדולאז" או "ליאז" ולאנזימים המזרזים את התגובות של פיצול מים מהמצע – "דהידדראז" (קרבונט דיידדראז, ציטראט דיידדראז, סרין דיידדראז וכו'). במקרים שבהם בלבד תְגוּבָה חֲרִיפָה, או שהכיוון הזה בתגובות משמעותי יותר, שם האנזימים מכיל את המילה "סינתאז" (סינטאז מאלאט, 2-איזופרופילמלאט סינתאז, ציטראט סינתאז וכו').
ליאזות - מזרז הוספה של כל קבוצה אטומית לתרכובות אורגניות או פיצול ממצעים קבוצה מסוימתללא השתתפות מים;
LIGASES(לָטִינִית. ligare- crosslink, connect) - אנזים המזרז חיבור של שתי מולקולות עם היווצרות של חדש קשר כימי (קשירה). במקרה זה, בדרך כלל יש ביקוע (הידרוליזה) של קבוצה כימית קטנה מאחת המולקולות.
ליגאזות, או סינתזות, - מזרזים את הסינתזה תרכובות אורגניות, המתרחשת בהשתתפות ATP (באמצעות האנרגיה של תרכובת זו).
37. עלה כאיבר הפוטוסינתטי העיקרי.
עלה של צמח הוא האיבר העיקרי של הצמח שבו מתרחש תהליך הפוטוסינתזה. מכיוון שהעלה מכוסה בעיקר בציפורן שאינה חדירה לגזים, CO 2 חודר לרקמות דרך הסטומטה, וברקמות דרך רשת מסועפת מאוד של תעלות אוויר בין-תאיות.
ל צד עליוןהעלה צמוד ל-Palisade parenchyma, שתאיה מאונכים, במגע הדוק זה עם זה ומכילים כלורופלסטים רבים. פרנכימה פליסאדה זו היא רקמת ההטמעה העיקרית. פרנכימה ספוגית עם תאים מסודרים באופן רופף ומרווחים בין-תאיים צמודים לאפידרמיס התחתון. בנוסף, כל העלה חדור ורידים, שלאורכם מועברים הוודה, יוני מינרליים ומתבוללים.
ב-Palisade parenchyma, אין תא אחד שיהיה יותר מכמה קטרים של תאים מהווריד הקרוב ביותר אליו.
לאחר מעבר דרך מחסום הסטומטלי, CO 2 אטמוספרי מתמוסס במים, מלחלח והופך לחומצה פחמנית, ולאחר מכן מתנתק ליוני ביקרבונט (HCO 3 +), שהרזרבה שלו משמשת רזרבה של CO 2 פוטנציאלית לשימוש בפוטוסינתזה.
מאחר והרקמה העיקרית שסופגת אנרגיית שמש היא פרנכימה פליסאדה, המכילה כמות מקסימליתכלורופלסטים, אם כן, אם יודעים את היחס בין שטח העלים לשטח פני הכלורופלסט, אפשר לקבוע בערך את יכולת הספיגה של יבולים. אז עבור 1 דונם של יבולים, בממוצע, יש 5 דונם של משטח עלים, כלומר, 1000 דונם של משטח כלורופלסט, שכן 1 ס"מ 2 משטח עלים מתאים ל-200 ס"מ 2 של משטח כלורופלסט. במקביל, שטח הפנים של חללים בין-תאיים המתאדים מים הוא 50 דונם. הדבר מביא לידי ביטוי חוק ביולוגי כללי - יצירת משטחי עבודה פנימיים עם שטחי אידוי חיצוניים קטנים יחסית עקב העלות של כמויות קטנות של חומר.
בהתאם לתנאי בית הגידול של הצמחים (אקלים יבש או לח מדי, אקלים טרופי עם עוצמת קרינת שמש מוגזמת), מורפולוגי או תכונות ביוכימיות, למרות זאת עקרונות כללייםמבני עלים נשמרים.
38. תרכובות מאקרורגיות של תאי צמחים ותפקידן בחיי הצמח.
תרכובות עתירות אנרגיה כוללות סוג מסוים של חומרים, שבמהלך הטרנספורמציה שלהם מתרחש שינוי גדול יותר באנרגיה החופשית, בהיקף של תנאים סטנדרטיים 30-60kJ/mol.
ההרכב של כל תרכובת בעלת אנרגיה גבוהה כולל קבוצה של אטומים המחוברים בקשר קוטבי חזק, המסומן בסמל מיוחד "~" ונקרא קשר מאקרו-אירגי.בהתאם לקשר המאקרו-אירגי, 3 קבוצות של תרכובות מאקרו-אירגיות מובדלות:
1. פוספטים - מכילים שאריות חומצה זרחתית המחוברות בקשר מאקרו-אירגי עם שאריות נוקלאוטידים (פוליפוספטים נוקלאוזידים), חומצות קרבוקסיליות (אציל פוספטים), אמין (אמידין פוספטים) ונגזרות אנול (אנול פוספטים).
הפוליפוספטים הנוקלאוזידים החשובים ביותר הם
ATP (אדנוזין טריפוספט), GTP (גואנוזין טריפוספט), UTP (אורידין טריפוספט), CTP (ציטידין טריפוספט).
אציל פוספט הוא חומצה 1,3-דיפוספוגליצרית
אנולפוספט היא חומצה פוספואנולפירובית
אמידין פוספט הוא ארגינין פוספט
2. נגזרות Thioethers-acyl של CoA החשוב ביותר הוא אצטיל CoA.
תיו-אתרים אחרים בעלי אנרגיה גבוהה נבדלים מאצטיל CoA בשרשרת הארוכה של רדיקל הפחמימנים המאפיין חומצה קרבוקסילית מסוימת (קו-אנזים פרופיוניל A, מלוניל קו-אנזים A וכו').
3. אימידאזולים.
נציג של האימידאזולים הוא acetylimidazole
ATP הוא המקבל העיקרי של אנרגיה המשתחררת במהלך פירוק תרכובות אורגניות בתאים, והנשא העיקרי, ספק האנרגיה הדרושה ליישום תהליכים סינתטיים.
39 מיטוכונדריה: מבנה ותפקודים
מיטוכונדריה- אברון חצי אוטונומי בעל שני ממברנות המסנתז ATP צורת המיטוכונדריה מגוונת, הם יכולים להיות בצורת מוט, חוט או כדורי. קירות המיטוכונדריה נוצרים על ידי שני ממברנות: חיצונית ופנימית. הקרום החיצוני חלק, והפנימי יוצר קפלים רבים - cristae.קומפלקסים של אנזימים רבים בנויים בממברנה הפנימית, המבצעים את הסינתזה של ATP.
מיטוכונדריה נקראים אוטונומי למחצהאברונים. המשמעות היא שהם תלויים בתא, אך בו זמנית שומרים על עצמאות מסוימת. כך, למשל, המיטוכונדריה עצמן מסנתזות את החלבונים שלהן, כולל האנזימים של מתחמי האנזים שלהן. בנוסף, המיטוכונדריה יכולה להתרבות על ידי חלוקה ללא תלות בחלוקת התא.
החלל הפנימי של המיטוכונדריה מלא בחומר הומוגני חסר מבנה (מטריקס). המטריצה מכילה מולקולות מעגליות של DNA, RNA וריבוזומים קטנים (כמו בפרוקריוטים). DNA מיטוכונדריאלי מכיל מידע על המבנה של חלבונים מיטוכונדריאליים. RNA וריבוזומים מבצעים את הסינתזה שלהם. ריבוזומים מיטוכונדריאליים קטנים, מבחינה מבנית דומים מאוד לריבוזומים חיידקיים.
קיפול של הממברנה הפנימית יש חשיבות רבה. יותר קומפלקסים של אנזימים יכולים להיות ממוקמים על המשטח המקופל מאשר על משטח חלק. מספר הקפלים במיטוכונדריה יכול להשתנות בהתאם לצרכי האנרגיה של התאים.אם התא זקוק לאנרגיה, אז מספר הקריסטות גדל. בהתאם לכך, גדל גם מספר מתחמי האנזים הממוקמים על גבי הקריסטות. כתוצאה מכך, יווצר יותר ATP. בנוסף, התא עשוי להגדיל סה"כמיטוכונדריה. אם התא אינו זקוק לכמות גדולה של אנרגיה, אזי מספר המיטוכונדריות בתא יורד ומספר הקריסטות בתוך המיטוכונדריה יורד.
רָאשִׁי פוּנקצִיָה- חמצון של תרכובות אורגניות ושימוש באנרגיה המשתחררת במהלך דעיכתן בסינתזה של מולקולות ATP, המתרחשת עקב תנועת אלקטרון לאורך שרשרת הובלת האלקטרונים של חלבוני הממברנה הפנימית.
40. מונוסכרידים, האסטרים הזרחניים שלהם, ביוסינתזה וטרנספורמציה בצמחים. הערך של חד סוכרים.
מונוסכרידים (טריוזות, טטרוזות, פנטוזות, הקסוזות, הקטוזות) הם חומרים גבישיים חסרי צבע, מסיסים בקלות במים, מסיסים בצורה גרועה באלכוהול, בלתי מסיסים באתר. חד סוכרים הם מקור האנרגיה העיקרי בגוף האדם. חד סוכרים הם תרכובות בעלות פונקציות מעורבות בשל נוכחותן של קבוצות ריאקטיביות שונות במבנה שלהן. החד סוכרים אינם נדיפים, מסיסים בקלות במים ובממיסים קוטביים אחרים, דבר הנובע מהימצאות במבנה שלהם של מספר רב של קבוצות הידרוקסיל קוטביות. רובם מתגבשים בקלות ועמידים בפני חומצות מדוללות.
כמו אלכוהולים רב-הידריים, חד-סוכרים מקיימים אינטראקציה עם הידרוקסידים, כמו גם עם תחמוצות מתכות, בעוד המימן של קבוצות ההידרוקסיל מוחלף במתכת ונוצרות תרכובות מסוג אלכוהולאט, הנקראות סוכרים.
החד-סוכר החשוב ביותר הוא גלוקוז. השם בא מיוונית - גליקיס - מתוק. נוסחה כימית- C 6 H 12 O 6 . מולקולות הגלוקוז ממלאות את תפקיד הדלק הביולוגי באחד מתהליכי האנרגיה החשובים בגוף - בתהליך הגליקוליזה. במחזור הפנטוז, גלוקוז מתחמצן ל-CO2 ומים, ומייצר אנרגיה לכמה תגובות. D-גלוקוז מתרחש באופן טבעי.
גלוקוז מתחמצן בקלות רבה על ידי תחמוצות והידרוקסידים. מתכות כבדות. החמצון המלא של הגלוקוז ממשיך לפי המשוואה:
C 6 H 12 O 6 + 6O 2 \u003d 6CO 2 + 6 H 2 O + 686 קק"ל.
גלוקוז 6 פוספט הוא אסטר פוספט
מַשְׁמָעוּת:
1. ממלא תפקיד גדול בחילוף החומרים
2. הם תוצר ביניים בפוטוסינתזה ובנשימה ומעורבים בביוסינתזה של שומנים
3. להשתתף בסינתזה של פחמימות ויצירת פיטוהרמונים
נגזרות של חד סוכרים הן:
חומצות אורניות - גלוקורוני, גלקטורוני, חומצה אסקורבית. לעתים קרובות מאוד הם חלק מפרוטאוגליקנים;
סוכרי אמינו - גלוקוזאמין, גלקטוזאמין. מספר אנטיביוטיקה (אריתרומיצין, קרבומיצין) מכילות סוכרי אמינו;
חומצות סיאליות. הם חלק מפרוטאוגליקנים וגליקוליפידים;
גליקוזידים - דוגמאות לכך הן גליקוזידים לבביים, האנטיביוטיקה סטרפטומיצין.
ביוסינתזה של חד סוכרים מ פחמן דו חמצניומים מתרחשים בצמחים בהשתתפות נגזרות משופעלות של חד סוכרים - סוכרי נוקלאוזיד דיפוספטים - ביו-סינתזה מתרחשת בדרך כלל פחמימות מורכבות. פירוק החד-סוכרים בגוף (לדוגמה, תסיסה אלכוהולית, גליקוליזה) מלווה בשחרור אנרגיה.
עמידות לכפור של צמחים
עמידות לכפור של צמחים, יכולתם של צמחים לסבול טמפרטורות מתחת ל-0˚С וטמפרטורות שליליות נמוכות. צמחים עמידים לכפור מסוגלים למנוע או להפחית את ההשפעה של טמפרטורות שליליות נמוכות.
צמחים סובלים מתנאי חורף בתקופות שונות של אונטוגניה. בגידולים חד-שנתיים, זרעים (צמחי אביב), צמחים מונבטים (גידולי חורף) חורפים, בגידולים דו-שנתיים ורב-שנתיים - פקעות, גידולי שורש, פקעות, קני שורש, צמחים בוגרים. יכולתם של גידולי פירות עשבוניים חורפיים, רב-שנתיים ועציים לחורף, נובעת מהעמידות הגבוהה למדי שלהם לכפור. הרקמות של צמחים אלו עלולות לקפוא, אך הצמחים אינם מתים.
שלבי התקשות:
שלב ראשוןהתקשות מתרחשת באור ובטמפרטורות חיוביות נמוכות בלילה (כ-10 מעלות צלזיוס ביום, כ-2 מעלות צלזיוס בלילה), עצירת צמיחה ולחות מתונה בקרקע. דגני חורף עוברים את השלב הראשון באור בטמפרטורה יומית ממוצעת של 0.5-2 מעלות צלזיוס תוך 6-9 ימים, עצי - תוך 30 ימים. בשלב זה נמשכת האטה נוספת ואף עצירה מוחלטתתהליכי צמיחה.
שלב שניהתקשות אינה דורשת אור ומתחילה מיד לאחר השלב הראשון בטמפרטורה מעט מתחת ל-0 מעלות צלזיוס. עבור צמחים עשבוניים, הוא יכול גם לזרום מתחת לשלג. זה נמשך כשבועיים ירידה הדרגתיתטמפרטורות עד -10...-20 מעלות צלזיוס ומטה בקצב של 2-3 מעלות צלזיוס ליום, מה שמוביל ל הפסד חלקימים על ידי תאים, שחרור תאי רקמה מתכולת מים עודפת או זיגוג (מעבר של מים למצב זכוכית). התופעה של זיגוג מים בתאי צמחים מתרחשת עם קירור חד (מתחת ל-20 מעלות צלזיוס). זְגוּגִי רקמת צמחיםשומר על הכדאיות שלו לאורך זמן.
42. נסטיה ותפקידם בצמח
נסטיה- תנועות של איברי צמחים הנגרמות מגירויים הפועלים באופן אחיד על כל הצמחים, למשל שינויים בטמפרטורה, לחות, אור וכו'.
סיווג נסטיה:
1. Thermonasty - תנועות הנגרמות משינויי טמפרטורה.
2.פוטונסטיה - תנועות הנגרמות משינוי בתאורה.
3. Niktynasty - תנועות צמחים הקשורות לשינוי משולב הן בתאורה והן בטמפרטורה. אפקט משולב זה מתרחש במהלך השינויים ביום ובלילה. דוגמה לכך היא תנועות עלים במספר קטניות.
4. תנועות טורגור - קשורות לשינוי בטורגור. אלה כוללים תנועות עלים ניקטינסטיות. לפיכך, עלים של צמחים רבים מאופיינים גם בתנועות קצביות הקשורות לשינויים בטורגור בתאי כריות העלים.
5.Seismomonasties - תנועות הנגרמות ממגע, רעידות וכו'.
6. אוטונאסטיה - תנועות קצביות ספונטניות של העלים, שאינן קשורות לשינויים בתנאים חיצוניים.
לנסטיה תפקיד חשוב בחיי הצמחים, זהו אחד הסימנים להסתגלותם של הצמחים לסביבה, לתגובה אקטיבית להשפעת גורמיה השונים.
נדן סלולרי.
בחוץ התא מוקף בממברנה שבסיסה הוא קרום הפלזמה, או פלזמהלמה (ראה איור 2), בעל מבנה אופייני ועובי של 7.5 ננומטר. קרום התא מבצע פונקציות חשובות ומגוונות מאוד: קובע ושומר על צורת התא; מגן על התא מפני ההשפעה המכנית של חדירת גורמים ביולוגיים מזיקים; מבצעת קליטה של אותות מולקולריים רבים (לדוגמה, הורמונים); מגביל את התוכן הפנימי של התא; מסדיר את חילוף החומרים בין התא לסביבה, מבטיח את קביעות ההרכב התוך תאי; משתתף ביצירת קשרים בין-תאיים וסוגים שונים של בליטות ספציפיות של הציטופלזמה (מיקרוווילי, ריסים, דגלים). מרכיב הפחמן בקרום של בעלי חיים תאים נקראים glycocalyx חילופי חומרים בין התא לסביבתו מתרחשים ללא הרף. מנגנוני הובלת חומרים אל התא ומחוצה לו תלויים בגודל החלקיקים המועברים. מולקולות ויונים קטנים מועברים ע"י התא ישירות דרך הממברנה בצורה של הובלה אקטיבית ופסיבית. בהתאם לסוג ולכיוון, מבחינים אנדוציטוזיס ואקסוציטוזיס. הספיגה והשחרור של חלקיקים מוצקים וגדולים נקראים בהתאמה phagocytosis והיפוך phagocytosis, חלקיקים נוזליים או מומסים - פינוציטוזיס ופינוציטוזיס הפוכה. פונקציות דופן התא:
- קרום התא שומר על צורת התא ומעניק חוזק מכני הן לתא והן לאורגניזם בכללותו.
- מגן על התא מפני נזק מכניוחשיפה לתרכובות מזיקות
- מזהה אותות מולקולריים
- מסדיר את חילופי החומרים בין התא לסביבה
- מבצע אינטראקציה בין תאית באורגניזם רב תאי.
6) הציטופלזמה של התא. המאפיינים המורפו-פונקציונליים הכלליים שלו. סיווג של אברונים. מבנה ותפקודים של הרשת האנדופלזמית הגרנולרית.
מבנה ותפקודים של GREPS:
EPS גרגירי נוצר על ידי צינוריות ממברנות ובורות מים שטוחים, שעל פני השטח החיצוניים (הפונים לכיוון ההיאלופלזמה) נמצאים הריבוזומים והפוליזומים. הפונקציה העיקרית של GREPs היא הפרדה (הפרדה) של מולקולות חלבון שזה עתה מסונתז מההיאלופלזמה. לפיכך, GREP מספק: 1) ביוסינתזה של חלבונים המיועדים לייצוא מהתא; 2) ביוסינתזה של חלבוני ממברנה.
7) אברונים של הציטופלזמה של התא. הגדרה, תפקידיהם. אברונים קרומיים ולא קרומיים. מנגנון רשת פנימי, מבנה ותפקוד.
אברונים- קבוע אלמנטים מבנייםציטופלזמה של תא בעל מבנה ספציפי ומבצע פונקציות מסוימות סיווג האברונים:
1) אברונים משותפים הטבועים בכל התאים ומספקים היבטים שונים של הפעילות החיונית של התא;
2) אברונים מיוחדים הנמצאים בציטופלזמה של תאים מסוימים בלבד ומבצעים פונקציות ספציפיות של תאים אלו.
בתורו, האברונים הנפוצים מחולקים לממברנה ולא קרומית.
אברונים מיוחדים מחולקים ל: 1) ציטופלזמה (מיופיברילים, נוירופיברילים, טונופיברילים);
2) אברונים משטח התא (cilia, flagella).
ל קְרוּםהאברונים כוללים: (מיטוכונדריה; רטיקולום אנדופלזמי; קומפלקס למלרי; ליזוזומים; פרוקסיזומים).
ל ללא ממברנההאברונים כוללים: (ריבוזומים; מרכז תאים; מיקרוטובולים; מיקרופיברילים; מיקרופילמנטים).
מיטוכונדריה- האלמנטים המבניים המבודדים ביותר של הציטופלזמה של התא, בעלי פעילות חיונית עצמאית במידה רבה. נוכחות של מנגנון גנטי (DNA מיטוכונדריאלי) ומנגנון סינתטי (ריבוזומים מיטוכונדריים) במיטוכונדריה. צורת המיטוכונדריה מוארכת אליפסה. . דופן המיטוכונדריה נוצרת על ידי שני ממברנות בוליפידים המופרדות על ידי רווח של 10-20 ננומטר. במקביל, הממברנה החיצונית מכסה את כל המיטוכונדריון בצורה של שקית לאורך הפריפריה ותוחמת אותו מההיאלופלזמה. הממברנה הפנימית יוצרת קפלים בתוך המיטוכונדריה - cristae. הסביבה הפנימית של המיטוכונדריה (מטריקס מיטוכונדריה) היא בעלת מבנה עדין ומכילה גרגירים (DNA מיטוכונדריאלי וריבוזומים). תפקוד מיטוכונדריאלי- היווצרות אנרגיה בצורה של ATP.
רשת אנדופלזמית(EPS) בתאים שונים יכול להיות מוצג בצורה של בורות מים שטוחים, צינוריות או שלפוחיות בודדות. הקיר מורכב ממברנה ביליפידית.
ישנם שני סוגים של EPS: גרגירי (גרגירי, או מחוספס); ולא גרגירי (או חלק). עַל משטח חיצוניממברנות ER גרגיריות מכילות ריבוזומים מחוברים.
פונקציות של EPS גרגירי: סינתזה של חלבונים המיועדים להסרה מהתא (ליצוא); הפרדה (הפרדה) של המוצר המסונתז מההיאלופלזמה; עיבוי ושינוי של החלבון המסונתז;הובלה של המוצרים המסונתזים לבורות הקומפלקס של הקומפלקס; פונקציות של EPS חלק: השתתפות בסינתזה של גליקוגן; סינתזת שומנים; פונקציית ניקוי רעלים (נטרול חומרים רעילים על ידי שילובם עם חומרים אחרים).
קומפלקס למלרי גולגי(המכונה מנגנון ההובלה של התא) (מנגנון רשת) מיוצג על ידי הצטברות של בורות מים שטוחים ושלפוחיות קטנות התחום על ידי קרום ביליפודי. הקומפלקס הלמלרי מחולק לתתי יחידות - דיקטיוזומים חלק מהשלפוחיות הקטנות המלאות בחלבוני אנזים נשאר בציטופלזמה ונקרא ליזוזומים. פוּנקצִיָה:תַחְבּוּרָה; עיבוי ושינוי של חומרים מסונתזים ב-EPS גרגירי; היווצרות ליזוזומים;
השתתפות במטבוליזם של פחמימות; סינתזה של מולקולות היוצרות את הגליקוקאליקס של הציטולם;סינתזה, הצטברות, הפרשת מוצינים (ליחה); שינוי של ממברנות מסונתזות ב-EPS והפיכתן לממברנות פלזמהלמה.
ליזוזומים- האברונים הקטנים ביותר של הציטופלזמה, הם גופים התחום על ידי ממברנה ביליפידית ומכילים מטריצה צפופה באלקטרון. תפקיד של ליזוזומים- הבטחת עיכול תוך תאי, כלומר פירוק של חומרים ביו-פולימריים אקסוגניים וגם אנדוגניים. פרוקסיסומים- גופי מיקרו של הציטופלזמה (0.1 - 1.5 מיקרון), דומים במבנה לליזוזומים, אך שונים מהם בכך שהמטריקס שלהם מכיל מבנים דמויי גבישים, וקטלאז, אשר הורס מי חמצן הנוצר במהלך חמצון חומצות אמינו, מצוי בין חלבוני אנזים.
ריבוזומים- מכשירים לסינתזה של מולקולות חלבון ופוליפפטיד. לפי לוקליזציה הם מחולקים ל: 1) חופשי, (ממוקם בהיאלופלזמה); 2) לא חופשי (או מחובר), - הקשורים לממברנות EPS. כל ריבוזום מורכב של יחידות משנה קטנות וגדולות. כל תת-יחידה של הריבוזום מורכבת מ-RNA ריבוזומי ומחלבון הנקרא ריבונוקלאופרוטאין. בגרעין נוצרות יחידות משנה, וההרכבה לריבוזום בודד מתבצעת בציטופלזמה. לצורך סינתזת חלבון, ריבוזומים בודדים בעזרת RNA שליח (מידע) משולבים לשרשראות של ריבוזומים - פוליזומים. ריבוזומים חופשיים ומחוברים, בנוסף להבדלים בלקליזציה שלהם, מאופיינים בספציפיות תפקודית מסוימת: ריבוזומים חופשיים מסנתזים חלבונים. מרכז סלולר- ציטומרכז, צנטרוזום. בתא שאינו מתחלק, מרכז התא מורכב משני מרכיבים מבניים עיקריים: 1) דיפלוזומים; 2) צנטרוספירות.
הדיפלוזום מורכב משני צנטריולים (אם ובת) הממוקמים בזוית ישרה זה לזה. כל צנטרול מורכב ממיקרוטובולים היוצרים גליל חלול, בקוטר 0.2 מיקרומטר ובאורך 0.3-0.5 מיקרומטר. מיקרוטובוליות משולבות לשלישות (שלושה צינורות כל אחת), ויוצרות בסך הכל תשע שלישיות. הצנטרוספירה היא אזור חסר מבנה של היאלופלזמה סביב הדיפלוזום, שממנו משתרעות מיקרוטובוליות בצורה רדיאלית (כמו כדור קורן).
פונקציות של הציטומרכז: 1) היווצרות ציר חלוקה בפרופאזה של מיטוזה; 2) השתתפות ביצירת מיקרוטובולים של מסגרת התא; 3) פועלים כגופים בסיסיים של ריסים בתאי אפיתל centriole ciliated.
מיקרוטובולים- גלילים חלולים (קוטר חיצוני - 24 מ"מ, פנימי - 15 מ"מ), הם אברונים עצמאיים, היוצרים שלד ציטו. הם יכולים גם להיות חלק מאברונים אחרים - centrioles, cilia, flagella. דופן המיקרוטובולים מורכבת מהחלבון הכדורי טובולין, שנוצר על ידי תצורות מעוגלות נפרדות של כדור בקוטר של 5 ננומטר.
מיקרופיברילים(חוטים ביניים) הם חוטים דקים, שאינם מסתעפים.
בעיקרון, מיקרופיברילים ממוקמים בשכבת קליפת המוח (תת-ממברנה) של הציטופלזמה. הפונקציה היא ביצירת פיגום התא, ביצוע פונקציה תומכת.
מיקרופילמנטים- אפילו מבנים חוטיים דקים יותר (5 - 7 ננומטר), המורכבים מחלבונים מתכווצים (אקטין, מיוזין, טרופומיוזין). הם ממוקמים בעיקר בשכבת קליפת המוח של הציטופלזמה, הם מרכיבים את מנגנון ההתכווצות של התא, תנועת האברונים, זרימת ההיאלופלזמה, השינוי במשטח התא, היווצרות פסאודופודיה ותנועת התא.
הצטברות מיקרופילמנטים בסיבי שריר יוצרת אברונים מיוחדים רקמת שריר- מיופיברילים.
תכלילים- רכיבים מבניים לא קבועים של הציטופלזמה. סיווג תכלילים: 1) טרופי; 2) הפרשה;
3) הפרשה; 4) פיגמנט.
8) המערכת הוואקואולרית של התא. ליזוזומים ופרוקסיזומים, המבנה והתפקודים שלהם.
מערכת ואקואולרית- קבוצה של אברונים חד-ממברניים של הציטופלזמה. על פי המבנה, נבדלים המרכיבים הבאים של המערכת הוואקואולרית, הנבדלים גם הם בתפקודיהם: רטיקולום אנדופלזמי גרגירי, מנגנון גולגי, ליזוזומים, רטיקולום אנדופלזמי חלק, פרוקסיזומים. אברוני תאים חד-ממברניים המרכיבים את המערכת הוואקואולרית מספקים סינתזה והובלה של ביו-פולימרים תוך-תאיים ומוצרי הפרשה המופרשים מהתא; ספיגה על ידי phagocytosis, כולל בתגובות תגובה חיסונית; ביוסינתזה של שומנים, כולל רכיבי ממברנה, הורמוני סטרואידיםוכו.; השבתה של רעלים על ידי חמצון ל מוצרים לא מזיקים; הרס מיני חמצן תגובתיים ועוד.
תכנית כללית של תפקוד המערכת הוואקואולרית 1. רטיקולום אנדופלזמי גרגירי: סינתזה קו-טרנסלציונית של חלבונים תוך-וואקואולריים מסיסים (חלבוני הפרשה, ליזוזום הידרולאזות וכו'); סינתזה משותפת של חלבונים בלתי מסיסים המרכיבים את כל הממברנות של המערכת הוואקואולרית; שינוי ראשוני של חלבונים מסיסים ובלתי מסיסים (ממברנה), שילובם עם אוליגוסכרידים - גליקוזילציה ראשונית של חלבונים מסונתזים, היווצרות גליקופרוטאין; סינתזה של שומני ממברנה ושילובם בממברנה -
הרכבת ממברנה.
2. הפרדת ואקוולים המכילים מוצרים חדשים שנוצרו ומעברם ל סיס-אזור של מנגנון גולגי (EPR-AG-complex).
3. cis- אזור של מנגנון Golgi: שינוי משני של גליקופרוטאין; סינתזה של פוליסכרידים (המיצלולוז צמחי) והקסוסאמינוגליקנים.
4. אזור ביניים של מנגנון גולגי: שינויים נוספים של גליקופרוטאין, טרנסגליקוזילציה.
5. טְרַנס-רשת גולגי: מיון חלבונים מפרישים וליזוזומים; תא ואקואול.
6. אקסוציטוזיס (הפרשה).
7. אקסוציטוזיס קבוע.
8. הפרדת ליזוזומים ראשוניים עם הידרולאזים.
9. אנדוציטוזיס.
10. ליזוזום משני.
11. מיחזור של קולטני הידרולאז.
12. מיחזור של קולטני ממברנות פלזמה.
13. רטיקולום אנדופלזמי חלק: סינתזה ועיבוי שומנים, שקיעת יוני Ca 2+, סינתזה וספיגה של גליקוגן וכו'.
14. הובלה לאזור מנגנון גולגי.
15. הובלה ממנגנון גולגי לרטיקולום האנדופלזמי.
ליזוזומים (ליזוזומים)- זהו מחלקה מגוונת של מבנים כדוריים בגודל של 0.2-0.4 מיקרון, מוגבל על ידי קרום יחיד. תכונה אופייניתליזוזומים הם נוכחות בהם של אנזימים הידרוליטים - הידרולאזים המפרקים ביו-פולימרים שונים. דוגמאות להידרולאזות ליזוזומליות: פוספטאזות, פרוטאינזות, ליפאזות וכו'. הליזוזומים התגלו בשנת 1949 על ידי דה דוב.
בין ליזוזומים, ניתן להבחין לפחות 3 סוגים: ליזוזומים ראשוניים, ליזוזומים משניים (פאגוליזוזומים ואוטופגוזומים), וגופים שיוריים (איור 11). המגוון של המורפולוגיה של ליזוזומים מוסבר על ידי העובדה שחלקיקים אלה מעורבים בתהליכי העיכול התוך תאי, ויוצרים ואקואולים מורכבים של העיכול ממוצא אקסוגני (חוץ תאי) וגם אנדוגני (תוך תאי).
פרוקסיסומים (פרוקסיסומה)- מדובר בגופים קטנים (0.3-1.5 מיקרון בגודל) בצורת אליפסה, מוגבלים על ידי ממברנה, המכילים מטריצה גרגירית, שבמרכזה נראים לרוב מבנים דמויי גביש המורכבים מסיבים וצינורות (ליבה). פרוקסיזומים נוצרים כנראה בצדדים המורחבים של בורות המים של הרשת האנדופלזמית. הם אופייניים במיוחד לתאי כבד וכליות. בשבריר הפרוקסיזום נמצאים אנזימי חמצון חומצות אמינו, שבמהלכם נוצר מי חמצן, וכן מתגלה האנזים קטלאז שהורס אותו. Peroxisome Catalase ממלא תפקיד מגן חשוב, שכן H2O2 הוא חומר רעילעבור התא עצמו.
9) אברוני תאים כלליים ומיוחדים. מיטוכונדריה - מבנה, הרכב אנזים עיקרי, תפקודים. תכונות של מבנה המיטוכונדריה בתאים עם רמות שונות של ביו-אנרגטיות.
אברונים משותפים הטבועים בכל התאים ומספקים היבטים שונים של הפעילות החיונית של התא. הם, בתורם, מחולקים ל:
אברוני הממברנה:
- מיטוכונדריה,
- רטיקולום אנדופלזמי,
- קומפלקס צלחת,
- ליזוזומים,
- peroxisomes;
אברונים שאינם קרומיים:
- ריבוזום,
- מרכז תאים,
- מיקרוטובולים,
- מיקרופיברילים,
- מיקרופילמנטים.
אברונים מיוחדים הנמצאים בציטופלזמה של תאים מסוימים בלבד ומבצעים פונקציות ספציפיות של תאים אלה מחולקים ל:
ציטופלזמה:
- מיופיברילים,
- נוירופיברילים,
- tonofibrils;
אברונים משטח התא:
- cilia,
- flagella.
מיטוכונדריה הם אברוני קרום קבועים, עגולים או בצורת מוט. עובי - 0.5 מיקרון, אורך - 5-7 מיקרון. מספר המיטוכונדריות ברוב תאי בעלי החיים הוא 150-1500; V ביצי נקבה- עד כמה מאות אלפים, בזרעונים - מיטוכונדריון סליל אחד, מעוות סביב החלק הצירי של הדגל.
הפונקציות העיקריות של המיטוכונדריה:
1) לשחק את התפקיד של תחנות אנרגיה של תאים. בהם מתרחשים תהליכי זרחון חמצוני (חמצון אנזימטי של חומרים שונים עם הצטברות אנרגיה לאחר מכן בצורה של מולקולות של אדנוזין טריפוספט -ATP);
2) אחסן חומר תורשתי בצורה של DNA מיטוכונדריאלי. המיטוכונדריה דורשת חלבונים המקודדים בגנים של DNA גרעיני כדי לתפקד, שכן ה-DNA המיטוכונדרי שלהם יכול לספק מיטוכונדריה
עם מעט חלבונים בלבד.
פונקציות צד- השתתפות בסינתזה של הורמונים סטרואידים, כמה חומצות אמינו (לדוגמה, גלוטמין).
מבנה המיטוכונדריה
למיטוכונדריה שני ממברנות: חיצוניות (חלקות) ופנימיות (יוצרות יציאות - בצורת עלה (קריסטה) וצינורית (צינוריות)). ממברנות משתנות תרכובת כימית, קבוצה של אנזימים ותפקודים.
במיטוכונדריה, התוכן הפנימי הוא מטריקס - חומר קולואידי שבו, בעזרת מיקרוסקופ אלקטרונינמצאו גרגרים בקוטר 20-30 ננומטר (הם צוברים יוני סידן ומגנזיום, רזרבות של חומרים מזינים, כגון גליקוגן).
המטריצה מכילה את מנגנון הביוסינתזה של חלבון האברונים:
2-6 עותקים של DNA מעגלי נטול חלבוני היסטון (כמו
בפרוקריוטים), ריבוזומים, ערכת tRNA, אנזימי שכפול,
תמלול, תרגום מידע תורשתי. המנגנון הזה
באופן כללי, דומה מאוד לזה של פרוקריוטים (במספר,
המבנה והגודל של הריבוזומים, ארגון המנגנון התורשתי שלהם וכו'), המאשש את הרעיון הסימביוטי של מקור התא האיקריוטי.
הן המטריצה והן פני השטח של הממברנה הפנימית, שעליה ממוקמת שרשרת הובלת האלקטרונים (ציטוכרומים) וסינתאז ATP, מזרזים את הזרחון של ADP יחד עם חמצון, הממיר אותו ל-ATP, מעורבים באופן פעיל בתפקוד האנרגיה של המיטוכונדריה. .
המיטוכונדריה מתרבים על ידי קשירה, כך שבמהלך חלוקת התא הן מפוזרות פחות או יותר באופן שווה בין תאי הבת. לפיכך, רצף מתבצע בין המיטוכונדריה של תאים של דורות עוקבים.
לפיכך, המיטוכונדריה מאופיינת באוטונומיה יחסית בתוך התא (בניגוד לאברונים אחרים). הם מתעוררים במהלך חלוקת המיטוכונדריה האימהית, יש להם DNA משלהם, השונה מהמערכת הגרעינית של סינתזת חלבון ואגירת אנרגיה.
התא של כל אורגניזם הוא מערכת חיה אינטגרלית. הוא מורכב משלושה חלקים הקשורים זה לזה: ממברנה, ציטופלזמה וגרעין. מעטפת התא מקיימת אינטראקציה ישירה עם הסביבה החיצונית ומקיימת אינטראקציה עם תאים שכנים (באורגניזמים רב-תאיים).
מעטה של תאים. לדופן התא יש מבנה מורכב. הוא מורכב משכבה חיצונית וממברנת פלזמה הממוקמת מתחת. תאי בעלי חיים וצמחים נבדלים זה מזה במבנה השכבה החיצונית שלהם. בצמחים, כמו גם בחיידקים, אצות כחולות ירוקות ופטריות, על פני התאים ממוקם קליפה צפופה, או דופן התא. ברוב הצמחים הוא מורכב מסיבים. דופן התא ממלא תפקיד חשוב ביותר: זוהי מסגרת חיצונית, מעטפת מגן, מספקת טורגור תאי צמחים: מים, מלחים, מולקולות של חומרים אורגניים רבים עוברות בדופן התא.
השכבה החיצונית של פני השטח של תאי בעלי חיים, בניגוד לדפנות התא של צמחים, דקה מאוד ואלסטית. הוא אינו נראה במיקרוסקופ אור ומורכב ממגוון רחב של פוליסכרידים וחלבונים. שכבת פני השטח של תאי בעלי חיים נקראת גליקוקליקס.
Glycocalyx מבצעת בעיקר את הפונקציה של חיבור ישיר של תאי בעלי חיים עם הסביבה החיצונית, עם כל החומרים הסובבים אותה. בעלות עובי לא משמעותי (פחות מ-1 מיקרון), השכבה החיצונית של תא החי אינו ממלא תפקיד תומך, האופייני לדפנות תאי הצמח. היווצרות של גליקוקליקס, כמו גם קירות תאיםצמחים, מתרחשת עקב הפעילות החיונית של התאים עצמם.
קרום פלזמה. מתחת לגליקוקאליקס ולדופן התא של הצמחים יש קרום פלזמה (lat. "ממברנה" - עור, סרט), הגובל ישירות בציטופלזמה. עובי קרום הפלזמה הוא כ-10 ננומטר, חקר המבנה והתפקודים שלו אפשרי רק בעזרת מיקרוסקופ אלקטרונים.
קרום הפלזמה מכיל חלבונים ושומנים. הם מסודרים בצורה מסודרת ומחוברים זה לזה על ידי אינטראקציות כימיות. על ידי רעיונות מודרנייםמולקולות ליפידים בממברנת הפלזמה מסודרות בשתי שורות ויוצרות שכבה רציפה. מולקולות חלבון אינן יוצרות שכבה רציפה, הן ממוקמות בשכבת השומנים, צוללות לתוכה בעומקים שונים.
מולקולות חלבון ושומנים ניידות, מה שמבטיח את הדינמיות של קרום הפלזמה.
ממברנת הפלזמה מבצעת פונקציות חשובות רבות שמהן מקנאת הפעילות החיונית של התאים. אחת הפונקציות הללו היא שהיא מהווה מחסום המפריד בין התוכן הפנימי של התא לבין הסביבה החיצונית. אבל יש חילופי חומרים מתמידים בין תאים לסביבה החיצונית. מים, מלחים שונים בצורת יונים בודדים, מולקולות אנאורגניות ואורגניות נכנסות לתא מהסביבה החיצונית. הם נכנסים לתא דרך תעלות דקות מאוד של קרום הפלזמה. מוצרים הנוצרים בתא משתחררים לסביבה החיצונית. הובלת חומרים היא אחד התפקידים העיקריים של קרום הפלזמה. מוצרים מטבוליים, כמו גם חומרים המסונתזים בתא, מוסרים מהתא דרך קרום הפלזמה. אלה כוללים מגוון חלבונים, פחמימות, הורמונים המיוצרים בתאים של בלוטות שונות ומופרשים לסביבה החוץ-תאית בצורה של טיפות קטנות.
תאים היוצרים רקמות שונות (אפיתל, שריר וכו') בבעלי חיים רב-תאיים מחוברים זה לזה קרום פלזמה. בחיבור של שני תאים, הממברנה של כל אחד מהם יכולה ליצור קפלים או יציאות, המעניקים לחיבורים חוזק מיוחד.
החיבור של תאי הצמח מסופק על ידי יצירת תעלות דקות המלאות בציטופלזמה ומוגבלות על ידי קרום הפלזמה. דרך ערוצים כאלה העוברים דרך ממברנות התא, מתא אחד למשנהו, חומרים מזינים, יונים, פחמימות ותרכובות אחרות.
על פני השטח של תאי בעלי חיים רבים, למשל, אפיתליה שונות, יש יציאות דקות מאוד של הציטופלזמה המכוסה בממברנת פלזמה - מיקרוווילי. המספר הגדול ביותר microvilli ממוקמים על פני השטח של תאי מעיים, שם מתרחש עיכול אינטנסיבי וספיגה של מזון מעוכל.
פגוציטוזיס. מולקולות גדולות של חומרים אורגניים, כמו חלבונים ופוליסכרידים, חלקיקי מזון, חיידקים נכנסות לתא על ידי פגוציטים (ביוונית "פאגאו" - לטרוף). קרום הפלזמה מעורב ישירות בפאגוציט. במקום בו פני התא באים במגע עם חלקיק של חומר צפוף כלשהו, הממברנה מתגמשת, יוצרת שקע ומקיפה את החלקיק, אשר ב"חבילת ממברנה" שוקע לתוך התא. נוצר ואקוול עיכול והחומרים האורגניים שנכנסו לתא מתעכלים בו.
ציטופלזמה. תחום מהסביבה החיצונית על ידי קרום הפלזמה, הציטופלזמה היא הסביבה הפנימית חצי נוזלית של תאים. לתוך הציטופלזמה תאים איקריוטייםממוקמים הגרעין והאברונים השונים. הגרעין ממוקם בחלק המרכזי של הציטופלזמה. הוא מכיל גם מגוון תכלילים - תוצרים של פעילות תאית, ואקוולים, כמו גם הצינורות והחוטים הקטנים ביותר היוצרים את שלד התא. חלבונים שולטים בהרכב החומר העיקרי של הציטופלזמה. התהליכים המטבוליים העיקריים מתרחשים בציטופלזמה, היא מאחדת את הגרעין ואת כל האברונים למכלול אחד, מבטיחה את האינטראקציה ביניהם, את פעילות התא כמערכת חיה אינטגרלית אחת.
רשת אנדופלזמית. כל האזור הפנימי של הציטופלזמה מלא בתעלות קטנות ובחללים רבים, שקירותיהם הם ממברנות הדומות במבנה לממברנת הפלזמה. ערוצים אלו מסתעפים, מתחברים זה לזה ויוצרים רשת הנקראת הרשת האנדופלזמית.
הרטיקולום האנדופלזמי הוא הטרוגני במבנהו. ידועים שני סוגים שלו - גרגירי וחלק. על ממברנות התעלות והחללים של הרשת הגרעינית יש הרבה גופים עגולים קטנים - ריבוזומים, המקנים לממברנות מראה מחוספס. הממברנות של הרשת האנדופלזמית החלקה אינן נושאות ריבוזומים על פני השטח שלהן.
הרשת האנדופלזמית מבצעת פונקציות רבות ושונות. הפונקציה העיקרית של הרטיקולום האנדופלזמי הגרגירי היא השתתפות בסינתזת חלבון, המתבצעת בריבוזומים.
על הממברנות של הרשת האנדופלזמית החלקה, מסונתזים שומנים ופחמימות. כל מוצרי הסינתזה הללו מצטברים בתעלות ובחללים, ואז מועברים אליהם אברונים שוניםתאים שבהם הם נצרכים או מצטברים בציטופלזמה כתכלילים של תאים. הרטיקולום האנדופלזמי מחבר בין האברונים העיקריים של התא.
ריבוזומים. ריבוזומים נמצאים בתאים של כל האורגניזמים. מדובר בגופים עגולים מיקרוסקופיים בקוטר של 15-20 ננומטר. כל ריבוזום מורכב משני חלקיקים בגדלים שונים, קטנים וגדולים.
תא אחד מכיל אלפים רבים של ריבוזומים, הם ממוקמים על הממברנות של הרשת האנדופלזמית הגרנורית, או שוכבים בחופשיות בציטופלזמה. ריבוזומים מורכבים מחלבונים ו-RNA. תפקיד הריבוזומים הוא סינתזת חלבון. סינתזת חלבון - תהליך קשה, אשר מתבצע לא על ידי ריבוזום אחד, אלא על ידי קבוצה שלמה, הכוללת עד כמה עשרות ריבוזומים משולבים. קבוצה זו של ריבוזומים נקראת פוליזום. חלבונים מסונתזים מצטברים תחילה בתעלות ובחללים של הרשת האנדופלזמית, ולאחר מכן מועברים לאברונים ואזורי התא שבהם הם נצרכים. הרשת האנדופלזמית והריבוזומים הממוקמים על הממברנות שלו הם מנגנון יחיד לביוסינתזה והובלה של חלבונים.
מיטוכונדריה. הציטופלזמה של רוב תאי החי והצומח מכילה גופים קטנים (0.2-7 מיקרון) - מיטוכונדריה (מיוונית "מיטוס" - חוט, "כונדריון" - דגן, גרגיר).
המיטוכונדריה נראים בבירור במיקרוסקופ אור, בעזרתו ניתן לראות את צורתם, מיקומם, לספור את המספר. המבנה הפנימי של המיטוכונדריה נחקר באמצעות מיקרוסקופ אלקטרונים. המעטפת של המיטוכונדריון מורכבת משני ממברנות - חיצונית ופנימית. הקרום החיצוני חלק, אינו יוצר קפלים וצמחים. הממברנה הפנימית, להיפך, יוצרת קפלים רבים המופנים אל חלל המיטוכונדריה. קפלי הממברנה הפנימית נקראים cristae (lat. "crista" - מסרק, תוצאה) מספר הקריסטות אינו זהה במיטוכונדריה תאים שונים. יכולים להיות בין כמה עשרות לכמה מאות, ובמיוחד יש הרבה קריסטלים במיטוכונדריה של תאים הפועלים באופן פעיל, למשל, תאי שריר.
המיטוכונדריה נקראות "תחנות הכוח" של התאים, שכן תפקידן העיקרי הוא סינתזה של אדנוזין טריפוספט (ATP). חומצה זו מסונתזת במיטוכונדריה של התאים של כל האורגניזמים ומהווה מקור אוניברסלי לאנרגיה הנחוצה ליישום התהליכים החיוניים של התא ושל האורגניזם כולו.
מיטוכונדריה חדשות נוצרות על ידי חלוקה של מיטוכונדריה שכבר קיימות בתא.
פלסטידים. פלסטידים נמצאים בציטופלזמה של כל תאי הצמח. אין פלסטידים בתאי בעלי חיים. ישנם שלושה סוגים עיקריים של פלסטידים: ירוק - כלורופלסטים; אדום, כתום וצהוב - כרומופלסטים; חסר צבע - לויקופלסטים.
כלורופלסט. אברונים אלו נמצאים בתאי העלים ואיברי צמחים ירוקים אחרים, וכן במגוון אצות. גודל הכלורופלסטים הוא 4-6 מיקרומטר, לרוב יש להם צורה אליפסה. בצמחים גבוהים יותר, בתא אחד יש בדרך כלל כמה עשרות כלורופלסטים. הצבע הירוק של הכלורופלסטים תלוי בתכולת הפיגמנט הכלורופיל שבהם. כלורופלסט הוא האברון העיקרי של תאי הצמח שבו מתרחשת פוטוסינתזה, כלומר. היווצרות חומרים אורגניים (פחמימות) מאי-אורגני (CO 2 ו- H 2 O) תוך שימוש באנרגיה של אור השמש.
כלורופלסטים דומים מבחינה מבנית למיטוכונדריה. הכלורופלסט תחום מהציטופלזמה על ידי שני ממברנות - חיצוניות ופנימיות. הקרום החיצוני חלק, ללא קפלים ויציאות, והפנימי יוצר שפעים מקופלים רבים המכוונים בתוך הכלורופלסט. לכן, מספר רב של ממברנות מרוכזים בתוך הכלורופלסט, ויוצרים מבנים מיוחדים - גרנה. הם מוערמים כמו ערימת מטבעות.
מולקולות הכלורופיל ממוקמות בממברנות של הגראן, מכיוון שכאן מתרחשת הפוטוסינתזה. ATP מסונתז גם בכלורופלסטים. בין הממברנות הפנימיות של הכלורופלסט מכיל DNA, RNA. וריבוזומים. כתוצאה מכך, בכלורופלסטים, כמו גם במיטוכונדריה, יש סינתזה של החלבון הדרוש לפעילותם של האברונים הללו. כלורופלסטים מתרבים על ידי חלוקה.
כרומופלסטים נמצאים בציטופלזמה של תאים חלקים שוניםצמחים: בפרחים, פירות, גבעולים, עלים. נוכחותם של כרומופלסטים מסבירה את הצבע הצהוב, הכתום והאדום של קורולות הפרחים, הפירות, עלי הסתיו.
Leucoplasts נמצאים בציטופלזמה של תאים של חלקים לא מוכתמים של צמחים, למשל, בגבעולים, שורשים, פקעות. הצורה של לויקופלסטים מגוונת.
כלורופלסטים, כרומופלסטים ולוקופלסטים מסוגלים להחליף תאים. לכן, כאשר פירות מבשילים או עלים משנים את צבעם בסתיו, כלורופלסטים הופכים לכרומופלסטים, ולוקופלסטים יכולים להפוך לכלורופלסטים, למשל, כאשר פקעות תפוחי אדמה הופכות לירוקות.
מערכת גולג'י. בתאי בעלי חיים רבים, כגון תאי עצב, הוא לובשת צורה של רשת מורכבת הממוקמת סביב הגרעין. בתאי הצמחים והפרוטוזואה, מנגנון הגולגי מיוצג על ידי גופים בודדים דמויי מגל או מוטות. המבנה של אורגנואיד זה דומה בתאים של אורגניזמים צמחיים ובעלי חיים, למרות מגוון צורתו.
מנגנון הגולגי כולל: חללים התחום על ידי ממברנות וממוקמים בקבוצות (5-10 כל אחד); בועות גדולות וקטנות הממוקמות בקצות החללים. כל האלמנטים הללו יוצרים קומפלקס אחד.
מנגנון גולגי מבצע פונקציות חשובות רבות. דרך ערוצי הרשת האנדופלזמית מועברים אליו תוצרי הפעילות הסינתטית של התא - חלבונים, פחמימות ושומנים. כל החומרים הללו מצטברים תחילה, ואז נכנסים לציטופלזמה בצורה של בועות גדולות וקטנות ומשמשים בתא עצמו במהלך פעילות חייו, או מוסרים ממנו ומשמשים בגוף. לדוגמה, בתאי הלבלב של יונקים, אנזימי עיכולהמצטברים בחללים של האורגנואיד. ואז נוצרות שלפוחיות מלאות באנזימים. הם מופרשים מהתאים לצינור הלבלב, משם הם זורמים לחלל המעי. תפקיד חשוב נוסף של האורגנואיד הזה הוא ששומנים ופחמימות (פוליסכרידים) מסונתזים על הממברנות שלו, המשמשות בתא והן חלק מהממברנות. הודות לפעילותו של מנגנון גולגי, מתרחשת חידוש וצמיחה של קרום הפלזמה.
ליזוזומים. הם גופים עגולים קטנים. כל ליזוזום מופרד מהציטופלזמה על ידי ממברנה. בתוך הליזוזום נמצאים אנזימים המפרקים חלבונים, שומנים, פחמימות, חומצות גרעין.
ליזוזומים מתקרבים לחלקיק המזון שנכנס לציטופלזמה, מתמזגים איתו ונוצר ואקוול עיכול אחד שבתוכו יש חלקיק מזון מוקף באנזימי ליזוזום. חומרים הנוצרים כתוצאה מעיכול של חלקיק מזון נכנסים לציטופלזמה ומשמשים את התא.
בעלי היכולת לעכל באופן פעיל חומרים מזינים, ליזוזומים מעורבים בהסרה של חלקי תאים, תאים שלמים ואיברים שמתים בתהליך של פעילות חיונית. היווצרות ליזוזומים חדשים מתרחשת בתא ללא הרף. אנזימים הכלולים בליזוזומים, כמו כל חלבונים אחרים, מסונתזים על הריבוזומים של הציטופלזמה. ואז אנזימים אלה נכנסים דרך תעלות הרשת האנדופלזמית אל מנגנון הגולגי, שבחלליו נוצרים ליזוזומים. בצורה זו, ליזוזומים נכנסים לציטופלזמה.
מרכז תאים. בתאי בעלי חיים, ליד הגרעין, יש אברון הנקרא מרכז תאים. החלק העיקרי של מרכז התא מורכב משני גופים קטנים - צנטריולים, הממוקמים באזור קטן של ציטופלזמה צפופה. לכל צנטרול יש צורה של גליל באורך של עד 1 מיקרומטר. סנטריולים משחקים תפקיד חשובבמהלך חלוקת התא; הם מעורבים ביצירת ציר הביקוע.
תכלילים של תאים. ל תכלילים סלולרייםכוללים פחמימות, שומנים וחלבונים. כל החומרים הללו מצטברים בציטופלזמה של התא בצורה של טיפות וגרגרים בגדלים וצורות שונות. הם מסונתזים מעת לעת בתא ומשמשים בתהליך המטבולי.
הליבה. כל תא של בעלי חיים חד-תאיים ורב-תאיים, כמו גם צמחים, מכיל גרעין. צורתו וגודלו של הגרעין תלויים בצורתם ובגודלם של התאים. לרוב התאים יש גרעין אחד, ותאים כאלה נקראים מונו-גרעיניים. יש גם תאים עם שניים, שלושה, כמה עשרות ואפילו מאות גרעינים. אלו הם תאים מרובי גרעינים.
מיץ גרעיני הוא חומר חצי נוזלי שנמצא מתחת לממברנה הגרעינית ומייצג סביבה פנימיתגרעינים.