Bet kurio organizmo ląstelė yra pilnavertė gyvoji sistema. Jį sudaro trys neatsiejamai susijusios dalys: membrana, citoplazma ir branduolys. Ląstelės apvalkalas tiesiogiai sąveikauja su išorine aplinka ir sąveikauja su kaimyninėmis ląstelėmis (daugialąsčiuose organizmuose).
ląstelės membrana. Ląstelių membrana turi sudėtingą struktūrą. Jį sudaro išorinis sluoksnis ir plazminė membrana, esanti apačioje. Gyvūnų ir augalų ląstelės skiriasi savo išorinio sluoksnio struktūra. Augaluose, taip pat bakterijose, melsvadumbliuose ir grybuose, ląstelių paviršiuje yra tanki membrana arba ląstelės sienelė. Daugumoje augalų jis susideda iš skaidulų. Ląstelės sienelė atlieka nepaprastai svarbų vaidmenį: tai išorinis karkasas, apsauginis apvalkalas. Per ląstelių sienelės praleidžia vandenį, druskas, daug organinių medžiagų.
Išorinis gyvūnų ląstelių paviršiaus sluoksnis, skirtingai nei augalų ląstelių sienelės, yra labai plonas ir elastingas. Jis nėra matomas šviesos mikroskopu ir susideda iš įvairių polisacharidų ir baltymų. Paviršinis gyvūnų ląstelių sluoksnis vadinamas glikokaliksu.
Glikokaliksas pirmiausia atlieka tiesioginio gyvūnų ląstelių ryšio su išorine aplinka, su visomis ją supančiomis medžiagomis, funkciją. Turėdamas nereikšmingą storį (mažiau nei 1 mikroną), išorinis gyvūninės ląstelės sluoksnis neatlieka pagalbinio vaidmens, kuris būdingas augalų ląstelių sienelėms. Glikokalikso, taip pat augalų ląstelių sienelių susidarymas vyksta dėl pačių ląstelių gyvybinės veiklos.
Plazmos membrana. Po glikokaliksu ir augalų ląstelės sienele yra plazminė membrana (lot. „membrana“ – oda, plėvelė), besiribojanti su citoplazma. Plazminės membranos storis apie 10 nm, jos sandaros ir funkcijų tyrimas įmanomas tik elektroninio mikroskopo pagalba.
Plazmos membranoje yra baltymų ir lipidų. Jie yra išdėstyti tvarkingai ir yra sujungti vienas su kitu cheminėmis sąveikomis. Pagal šiuolaikines koncepcijas lipidų molekulės plazmos membranoje yra išsidėsčiusios dviem eilėmis ir sudaro vientisą sluoksnį. Baltymų molekulės nesudaro ištisinio sluoksnio, jos yra lipidų sluoksnyje, pasinerdamos į jį skirtinguose gyliuose.
Baltymų ir lipidų molekulės yra judrios, o tai užtikrina plazminės membranos dinamiškumą.
Plazminė membrana atlieka daug svarbių funkcijų, kurių pavydi gyvybinė ląstelių veikla. Viena iš šių funkcijų yra ta, kad ji sudaro barjerą, atskiriantį vidinį ląstelės turinį nuo išorinė aplinka. Tačiau tarp ląstelių ir išorinės aplinkos vyksta nuolatiniai medžiagų mainai. Iš išorinės aplinkos į ląstelę patenka vanduo, įvairios druskos atskirų jonų pavidalu, neorganinės ir organinės molekulės. Jie patenka į ląstelę per labai plonus plazminės membranos kanalus. Ląstelėje susidarę produktai patenka į išorinę aplinką. Medžiagų pernešimas yra viena iš pagrindinių plazminės membranos funkcijų. Medžiagų apykaitos produktai, taip pat ląstelėje susintetintos medžiagos, iš ląstelės pašalinami per plazminę membraną. Tai įvairūs baltymai, angliavandeniai, hormonai, kurie gaminami įvairių liaukų ląstelėse ir išskiriami į tarpląstelinę aplinką smulkių lašelių pavidalu.
Daugialąsčių gyvūnų ląstelės, sudarančios įvairius audinius (epitelinius, raumenis ir kt.), yra sujungtos viena su kita plazmos membrana. Dviejų ląstelių sandūroje kiekvienos iš jų membrana gali suformuoti raukšles ar ataugas, kurios suteikia jungtims ypatingo tvirtumo.
Augalų ląstelių jungtį užtikrina plonų kanalų, užpildytų citoplazma ir apribotų plazmos membrana, susidarymas. Tokiais kanalais, einančiomis per ląstelių membranas, iš vienos ląstelės į kitą, maistinių medžiagų, jonai, angliavandeniai ir kiti junginiai.
Daugelio gyvūnų ląstelių, pavyzdžiui, įvairių epitelių, paviršiuje yra labai mažų plonų citoplazmos ataugų, padengtų plazmine membrana – mikrovilliukais. Daugiausia mikrovilliukų yra žarnyno ląstelių paviršiuje, kur vyksta intensyvus virškinimas ir suvirškinto maisto pasisavinimas.
Fagocitozė. Didelės organinių medžiagų molekulės, tokios kaip baltymai ir polisacharidai, maisto dalelės, bakterijos į ląstelę patenka per fagocitus (graikiškai „phageo“ – praryti). Plazminė membrana tiesiogiai dalyvauja fagocituose. Toje vietoje, kur ląstelės paviršius liečiasi su tankios medžiagos dalele, membrana susilanksto, suformuoja įdubą ir supa dalelę, kuri „membraniniame pakete“ nugrimzta į ląstelę. Susidaro virškinimo vakuolė ir joje suvirškinamos į ląstelę patekusios organinės medžiagos.
Citoplazma. Citoplazma, atskirta nuo išorinės aplinkos plazmine membrana, yra vidinė pusiau skysta ląstelių aplinka. Eukariotinių ląstelių citoplazmoje yra branduolys ir įvairios organelės. Branduolys yra centrinėje citoplazmos dalyje. Jame taip pat yra įvairių inkliuzų – ląstelių veiklos produktų, vakuolių, taip pat mažiausių vamzdelių ir gijų, sudarančių ląstelės skeletą. Pagrindinės citoplazmos medžiagos sudėtyje vyrauja baltymai. Pagrindiniai medžiagų apykaitos procesai vyksta citoplazmoje, ji sujungia branduolį ir visas organeles į vieną visumą, užtikrina jų sąveiką, ląstelės, kaip vientisos vientisos gyvos sistemos, veiklą.
Endoplazminis Tinklelis. Visa vidinė citoplazmos zona užpildyta daugybe mažų kanalų ir ertmių, kurių sienelės yra membranos, panašios į plazmos membraną. Šie kanalai šakojasi, jungiasi vienas su kitu ir sudaro tinklą, vadinamą endoplazminiu tinklu.
Endoplazminis tinklas yra nevienalytis savo struktūra. Žinomi du jo tipai – granuliuotas ir lygus. Granuliuoto tinklo kanalų ir ertmių membranose yra daug mažų apvalių kūnelių - ribosomų, kurios suteikia membranoms grubią išvaizdą. Lygiojo endoplazminio tinklo membranos savo paviršiuje neneša ribosomų.
Endoplazminis tinklas atlieka daugybę skirtingų funkcijų. Pagrindinė granuliuoto endoplazminio tinklo funkcija yra dalyvavimas baltymų sintezėje, kuri atliekama ribosomose.
Ant lygaus endoplazminio tinklo membranų sintetinami lipidai ir angliavandeniai. Visi šie sintezės produktai kaupiasi kanaluose ir ertmėse, o vėliau pernešami į įvairias ląstelių organeles, kur sunaudojami arba kaupiasi citoplazmoje kaip ląstelių inkliuzai. Endoplazminis tinklas jungia pagrindinius ląstelės organelius.
Ribosomos. Ribosomos randamos visų organizmų ląstelėse. Tai mikroskopiniai suapvalintos formos kūnai, kurių skersmuo 15-20 nm. Kiekviena ribosoma susideda iš dviejų skirtingo dydžio dalelių – mažų ir didelių.
Vienoje ląstelėje yra daug tūkstančių ribosomų, jos yra arba ant granuliuoto endoplazminio tinklo membranų, arba laisvai guli citoplazmoje. Ribosomos sudarytos iš baltymų ir RNR. Ribosomų funkcija yra baltymų sintezė. Baltymų sintezė - sunkus procesas, kurią vykdo ne viena ribosoma, o visa grupė, įskaitant iki kelių dešimčių kombinuotų ribosomų. Ši ribosomų grupė vadinama polisoma. Sintetinti baltymai pirmiausia kaupiami endoplazminio tinklo kanaluose ir ertmėse, o vėliau transportuojami į ląstelės organelius ir sritis, kur jie suvartojami. Endoplazminis tinklas ir ribosomos, esančios ant jo membranų, yra vienas baltymų biosintezės ir transportavimo aparatas.
Mitochondrijos. Daugumos gyvūnų ir augalų ląstelių citoplazmoje yra nedideli kūnai (0,2-7 mikronai) – mitochondrijos (gr. „mitos“ – siūlas, „chondrion“ – grūdas, granulė).
Mitochondrijos aiškiai matomos šviesos mikroskopu, su kuriuo galima matyti jų formą, vietą, suskaičiuoti skaičių. Vidinė mitochondrijų struktūra buvo tiriama naudojant elektroninį mikroskopą. Mitochondrijų apvalkalas susideda iš dviejų membranų – išorinės ir vidinės. Išorinė plėvelė lygi, nesudaro jokių raukšlių ir ataugų. Priešingai, vidinė membrana sudaro daugybę raukšlių, nukreiptų į mitochondrijų ertmę. Vidinės membranos raukšlės vadinamos cristae (lot. „crista“ – šukos, atauga) Kritų skaičius mitochondrijose nevienodas. skirtingos ląstelės. Jų gali būti nuo kelių dešimčių iki kelių šimtų, o ypač daug kristalų yra aktyviai veikiančių ląstelių mitochondrijose, pavyzdžiui, raumenų ląstelėse.
Mitochondrijos vadinamos ląstelių „elektrinėmis“, nes jų pagrindinė funkcija yra adenozino trifosfato (ATP) sintezė. Ši rūgštis sintetinama visų organizmų ląstelių mitochondrijose ir yra universalus energijos šaltinis, būtinas ląstelės ir viso organizmo gyvybiniams procesams įgyvendinti. Naujos mitochondrijos susidaro dalijantis ląstelėje jau esančioms mitochondrijoms.
Plastidai. Plastidės randamos visų augalų ląstelių citoplazmoje. Gyvūnų ląstelėse plastidų nėra. Yra trys pagrindiniai plastidų tipai: žalieji – chloroplastai; raudona, oranžinė ir geltona - chromoplastai; bespalviai – leukoplastai.
Chloroplastas. Šių organelių yra lapų ir kitų žalių augalų organų ląstelėse, taip pat įvairiuose dumbliuose. Chloroplastų dydis yra 4-6 mikronai, dažniausiai jie yra ovalo formos. At aukštesni augalai vienoje ląstelėje dažniausiai būna kelios dešimtys chloroplastų. Žalia spalva chloroplastai priklauso nuo juose esančio chlorofilo pigmento kiekio. Chloroplastas yra pagrindinė augalų ląstelių organelė, kurioje vyksta fotosintezė, t.y. organinių medžiagų (angliavandenių) susidarymas iš neorganinių medžiagų (CO2 ir H2O), naudojant saulės šviesos energiją.
Chloroplastai yra struktūriškai panašūs į mitochondrijas. Chloroplastas nuo citoplazmos yra atskirtas dviem membranomis – išorine ir vidine. išorinė membrana lygi, be raukšlių ir ataugų, o vidinė sudaro daug sulenktų ataugų, nukreiptų į chloroplasto vidų. Todėl chloroplasto viduje yra sutelkta daug membranų, kurios sudaro specialias struktūras - graną. Jie sukrauti kaip monetų šūsnis.
Chlorofilo molekulės yra granulių membranose, nes čia vyksta fotosintezė. ATP taip pat sintetinamas chloroplastuose. Tarp vidinių chloroplasto membranų yra DNR, RNR ir ribosomos. Vadinasi, chloroplastuose, taip pat ir mitochondrijose, vyksta šių organelių veiklai reikalingo baltymo sintezė. Chloroplastai dauginasi dalijantis.
Chromoplastai yra skirtingų augalų dalių ląstelių citoplazmoje: žieduose, vaisiuose, stiebuose, lapuose. Chromoplastų buvimas paaiškina geltoną, oranžinę ir raudoną gėlių, vaisių, rudens lapų vainikėlių spalvą.
Leukoplastai randami nedažytų augalų dalių ląstelių citoplazmoje, pavyzdžiui, stiebuose, šaknyse, gumbuose. Leukoplastų forma yra įvairi.
Chloroplastai, chromoplastai ir leukoplastai gali tarpusavyje pereiti ląstelėje. Taigi rudenį vaisiams sunokus ar lapams pakeitus spalvą, chloroplastai virsta chromoplastais, o leukoplastai – chloroplastais, pavyzdžiui, žaliuojant bulvių gumbams.
Goldžio kompleksas. Daugelyje gyvūnų ląstelių, pavyzdžiui, nervų ląstelėse, jis yra sudėtingo tinklo, esančio aplink branduolį, forma. Augalų ir pirmuonių ląstelėse Golgi aparatą vaizduoja atskiri pjautuvo arba lazdelės formos kūnai. Šio organoido struktūra yra panaši augalų ir gyvūnų organizmų ląstelėse, nepaisant jo formos įvairovės.
Golgi aparato sudėtis apima: ertmes, apribotas membranomis ir išdėstytas grupėmis (po 5-10); dideli ir maži burbuliukai, esantys ertmių galuose. Visi šie elementai sudaro vieną kompleksą.
Golgi aparatas atlieka daug svarbių funkcijų. Endoplazminio tinklo kanalais į ją pernešami ląstelės sintetinės veiklos produktai – baltymai, angliavandeniai ir riebalai. Visos šios medžiagos pirmiausia kaupiasi, o vėliau didelių ir mažų burbuliukų pavidalu patenka į citoplazmą ir yra arba panaudojamos pačioje ląstelėje jos gyvavimo metu, arba pašalinamos iš jos ir panaudojamos organizme. Pavyzdžiui, žinduolių kasos ląstelėse sintetinami virškinimo fermentai, kurie kaupiasi organoido ertmėse. Tada susidaro pūslelės, užpildytos fermentais. Iš ląstelių jie išsiskiria į kasos lataką, iš kur nuteka į žarnyno ertmę. Kita svarbi šio organoido funkcija – ant jo membranų sintetinami riebalai ir angliavandeniai (polisacharidai), kurie naudojami ląstelėje ir yra membranų dalis. Dėl Golgi aparato veiklos atsinaujina ir auga plazmos membrana.
Lizosomos. Jie yra maži apvalūs kūnai. Kiekviena lizosoma nuo citoplazmos yra atskirta membrana. Lizosomos viduje yra fermentų, kurie skaido baltymus, riebalus, angliavandenius, nukleino rūgštis.
Lizosomos priartėja prie į citoplazmą patekusios maisto dalelės, susilieja su ja ir susidaro viena virškinimo vakuolė, kurios viduje yra lizolio fermentų apsupta maisto dalelė. Medžiagos, susidarančios virškinus maisto daleles, patenka į citoplazmą ir jas naudoja ląstelė.
Lizosomos, turinčios galimybę aktyviai virškinti maistines medžiagas, dalyvauja pašalinant ląstelių dalis, visas ląsteles ir organus, kurie miršta gyvybinės veiklos procese. Ląstelėje nuolat susidaro naujų lizosomų. Lizosomose esantys fermentai, kaip ir bet kurie kiti baltymai, sintetinami citoplazmos ribosomose. Tada šie fermentai endoplazminio tinklo kanalais patenka į Golgi aparatą, kurio ertmėse susidaro lizosomos. Šioje formoje lizosomos patenka į citoplazmą.
Ląstelės centras. Gyvūnų ląstelėse organoidas yra šalia branduolio, kuris vadinamas ląstelės centru. Pagrindinę ląstelės centro dalį sudaro du maži kūnai - centrioliai, esantys nedideliame sutankintos citoplazmos plote. Kiekviena centriolė yra iki 1 µm ilgio cilindro formos. Centrioliai vaidina svarbų vaidmenį ląstelių dalijimuisi; jie dalyvauja formuojantis dalijimosi verpstei.
Ląstelių inkliuzai. KAM ląstelių inkliuzai apima angliavandenius, riebalus ir baltymus. Visos šios medžiagos kaupiasi ląstelės citoplazmoje įvairaus dydžio ir formos lašelių ir grūdelių pavidalu. Jie periodiškai sintetinami ląstelėje ir naudojami medžiagų apykaitos procese.
Šerdis. Kiekvienoje vienaląsčių ir daugialąsčių gyvūnų, taip pat augalų ląstelėje yra branduolys. Branduolio forma ir dydis priklauso nuo ląstelių formos ir dydžio. Dauguma ląstelių turi vieną branduolį, ir tokios ląstelės vadinamos vienabranduoliais. Taip pat yra ląstelių, turinčių du, tris, kelias dešimtis ir net šimtus branduolių. Tai daugiabranduolės ląstelės. Branduolinės sultys yra pusiau skysta medžiaga, kuri yra po branduolinis apvalkalas ir atstovauja vidinė aplinka branduoliai. Branduolys kaupia informaciją apie genetinę ląstelės struktūrą ir kontroliuoja jos gyvybės procesus.
Cheminė ląstelės sudėtis. neorganinių medžiagų.
Ląstelės atominė ir molekulinė sudėtis. Mikroskopinėje ląstelėje yra keli tūkstančiai medžiagų, kurios dalyvauja įvairiose cheminėse reakcijose. Ląstelėje vykstantys cheminiai procesai yra viena pagrindinių jos gyvavimo, vystymosi ir funkcionavimo sąlygų.
Visos gyvūnų ir augalų organizmų ląstelės, taip pat mikroorganizmai yra panašios cheminės sudėties, o tai rodo organinio pasaulio vienovę.
Ląstelių sienelės- augalo ląstelės struktūrinis elementas, esantis išilgai jos periferijos, už plazmalemos ribų. Jis apsaugo protoplastą ir padeda išlaikyti ląstelės formą. Ląstelės membrana buvo atrasta anksčiau nei kiti ląstelės elementai, o augalų anatomijos raidos aušroje jai buvo skiriama daugiau dėmesio nei kitoms ląstelių struktūroms. Tada susidomėjimas jos tyrimais sumažėjo. Tačiau XXI amžiuje dėl naujų medienos gamybos atliekų šalinimo būdų, celiuliozės, lignino panaudojimo šalies ūkyje ir medicinoje bei naujų pažangių tyrimo metodų atsiradimo mokslininkų dėmesys atkreipė dėmesį. į ląstelės membranos tyrimą vėl išaugo. Mūsų kurse atkreipti dėmesį į jo chemiją ir struktūrą yra profesionali užduotis. Vykdant gamyklos technologiją, kuri tiria biologiškai aktyvių medžiagų išskyrimo iš augalinių medžiagų sąlygas, būtina turėti informacijos apie ląstelės membranos fizikinę ir cheminę prigimtį, jos chemiją, kad būtų galima nustatyti žaliavos susmulkinimo laipsnį. medžiagas ir kitus veiksnius, turinčius įtakos gavybos procesui.
Ląstelės sienelės morfologija. Ląstelės membrana susideda iš pirminės (1), antrinės membranos (2) ir vidurinės plokštelės (3), kuri sulipina gretimas ląsteles (19 pav.). Pirminis apvalkalas labai elastingas, plonas. Jis gali ištempti ir daug kartų padidinti ląstelės tūrį. Jis išlieka visą edukacinių audinių ląstelių gyvenimą. Antrinės membranos buvimas yra nuolatinių specializuotų audinių ląstelių ypatybė. Tai gyvos lapo, šaknies, stiebo parenchiminės ląstelės, tai lapo epidermio ląstelės ir kt. Jie praėjo diferenciacijos etapą ir turi aiškiai apibrėžtą morfologiją. Negyvos ląstelės, atliekančios mechanines ir laidžias funkcijas (medienos pluoštai, indai, tracheidai), taip pat turi antrinę struktūrą ir chemiškai modifikuotą ląstelių membraną. Meristematinės ląstelės bendrauja per porėtas mažas perforacijas, o gyvos specializuotos ląstelės – per paprastas poras (nesustorėjusias pirminės membranos sritis, sritis, kuriose antrinės membranos nėra), naudodamos plazmodezmą. Antrinis apvalkalas staigiai nutrūksta porų kameros kraštuose, kurio skersmuo nekinta per visą antrinio apvalkalo storį. Tokio tipo poros vadinamos paprastosiomis (21, 22 pav.). Vandeniui laidžiuose elementuose - induose ir tracheidėse - antrinė membrana dažnai kabo virš kameros skliauto pavidalu, sudarydama ribą. Tokios poros vadinamos kraštinėmis poromis (20, 21, 23 pav.). Toras ir elastinga kraštinė zona užtikrina automatinį ribojamos poros veikimą.
Ląstelės membranos cheminė sudėtis ir struktūra. Ląstelės membranos sudėtį sudaro celiuliozė [(Cb H 10 O 5) n] x, hemiceliuliozė (C 6 H 10 O 5) n, pektino medžiagos (C 6 H 10 O 7) n ir baltymai. Pirminio apvalkalo sudėtis apima 5% celiuliozės, 30% hemiceliuliozės, 40% pektino ir 12% baltymų. Antriniame apvalkale 80-90% pagrindinės celiuliozės struktūrinės medžiagos.
Celiuliozė- polimeriniai angliavandeniai. Jo molekulė susideda iš 1000 gliukopiranozės (gliukozės anhidrido) molekulių. Tai chemiškai inertiška kristalinė medžiaga. Jo nesunaikina rūgštys, šarmai ir fermentai. Celiuliozės molekulės nesimato net elektroniniu mikroskopu. Susijungusios viena šalia kitos iki 100 molekulių, jos sudaro miceles – elementarias fibriles. Jų skersmuo – apie 100 A. Miceles jau fiksuoja elektroninis mikroskopas. Micelės, susijungusios į ryšulius, sudaro mikrofibriles. Tai iki 250A storio sruogos. Juose yra apie 2000 celiuliozės molekulių. Mikrofibrilės sujungiamos į išilgines makrofibrilių gijas, kurių plotis siekia 0,4 μm ir kuriose yra apie 500 000 celiuliozės molekulių. Antriniame karnienos pluošto apvalkale yra 2000000000 celiuliozės molekulių (24, 25 pav.).
Hemiceliuliozė- nevienalytė polisacharidų grupė. Tai apima ksilanus, mananus, galaktanus ir gliukanus. Jis lengviau tirpsta šarminiuose tirpaluose ir lengviau hidrolizuojasi praskiestose rūgštyse. Popieriaus lapą apdorojus koncentruotu H 2 SO 4 ir po to nuplaunant vandeniu, jo paviršiuje susidaro amiloidas (hemiceliuliozė) – pastos pavidalo medžiaga, kuri ant paviršiaus suformuoja vandeniui atsparią plėvelę. Šia savybe pagrįstas pergamentinio popieriaus gavimo principas.
pektino medžiagos. Glaudžiai giminingos hemiceliuliozės, bet skiriasi tirpumas. Jie būna trijų formų: protopektino, pektino ir pektino rūgšties. Tai urono rūgščių polimeras, jos yra amorfinės koloidinės medžiagos, plastiškos ir labai hidrofiliškos.
Ne tik vidurinę sluoksnį sudaro pektino medžiagos, jos kartu su celiulioze yra pirminio apvalkalo dalis.
Pektino kiekis obuolių parenchiminių ląstelių (minkštimo) ląstelių membranose yra iki 25%, burokėlių iki 30%, bulvių – 14%, citrusinių vaisių – iki 50%.
Pektinai gali labai pavirsti į želė pavidalo masę, todėl plačiai naudojami maisto pramonėje ir medicinoje. Obuolių, burokėlių, rabarbarų ir kt. pektinai yra dietinis produktas, vartojamas kaip vaistai, šalinantys iš organizmo toksines medžiagas.
Voverės. Ląstelės membranoje esančiame baltyme iki 22,5% hidroksiprolino. Sprendžiant iš hidroksiprolino buvimo, ląstelių membranų baltymas yra artimas gyvūnų skeleto baltymui – kolagenui. Anglimi pažymėto prolino įtraukimo stebėjimai parodė, kad pažymėtas prolinas greitai įsijungia į ląstelių membranas ir virsta hidroksiprolinu.
Augalų ląstelės pektoceliuliozės membranos struktūra yra fibrilinė. Tarp celiuliozės fibrilių yra amorfinė dalis, susidedanti iš pektino medžiagų ir hemiceliuliozės. Tarp jų yra struktūriniai baltymai, lemiantys celiuliozės fibrilių stabilumą. Laisvos vietos yra amorfinėje matricoje. Kiaute jų yra apie 8 proc. Jie yra esminis elementas ląstelių membranų struktūroje, o ypač gerai išsivysčiusios šaknų plaukelių ląstelių membranoje. Ertmės sienose yra aktyvių fermentų, tokių kaip askorbino oksidazės. Laisvos erdvės dalyvauja transportuojant vandenį iš šaknies į lapo audinius ir kitus organus (pasyvus transportas) (26 pav.).
Ląstelių sienelių susidarymas susijęs su somatinių ląstelių citokinezės (ląstelių dalijimosi) procesu. Telofazėje esančioje ląstelėje ląstelės plokštelė pradeda formuotis ląstelės centre. Tai pusiau skystas sluoksnis lašelių, burbuliukų pavidalu, atskirtas nuo Golgi aparato struktūrų. Ląstelių plokštelė nudažoma pagrindiniais dažais (metileno mėlyna), o tai rodo, kad būsimos pirminės membranos sintezės procese yra pektino medžiagų, kurios vaidina matricos vaidmenį. Dar iki visiško ląstelės plokštelės kontakto su fragmosoma ląstelės plokštelėje išskiriami trys sluoksniai: vidurinė plokštelė ir dvi ryškios siauros ribos – pirminės membranos. Dviejų dukterinių ląstelių plazmolema taip pat yra Golgi aparato darinys.
Tolesnis apvalkalo augimas tęsiasi įvedant celiuliozės molekules ir kitus sudedamuosius elementus tarp esamų. Vyksta tempimo procesas, t.y. augimas įvedant invaginaciją. Tai būdinga pirminiams lukštams. Apvalkalo storio augimas vykdomas nuosekliai nusodinant celiuliozę ir kitus komponentus ir vadinamas apozicija, t.y. perdangos augimas. Šis augimo tipas būdingas antrinių lukštų susidarymui. Pirminiam apvalkalui būdingas elastingumas, antriniam - elastingumu.
Ląstelių sienelių modifikacijos(lignifikacija, kamštinimas, kutinizacija, lieknėjimas, mineralizacija). Lignifikacija vyksta dėl ląstelių membranų impregnavimo ligninu (polifenoliu, C 57 H 60 O 10). Pagrindinis konstrukcinis elementas ligninas yra oksihidrokoniferilo alkoholis, kurio pirmtakas yra hemiceliuliozės arba pektino medžiagos. Pjovimas prasideda nuo vidurinės plokštės. Esant silpnam lignifikacijai, ląstelė išlaiko savo gyvybinę veiklą, stiprų lignifikaciją lydi jos mirtis (tracheidai, kraujagyslės). Lignifikacija suteikia ląstelės sienelei tvirtumo.
Kamštis susideda iš suberino sluoksnio atsiradimo tarp antrinės membranos sluoksnių arba tarp vidurinės plokštės ir antrinės membranos. Kamštinės ląstelės yra nepralaidžios vandeniui ir orui, greitai žūva ir virsta apsauginiu sluoksniu (kamštienos sluoksnis jaunų medžių ūglių paviršiuje) (27 pav.)
Kutinizacija susideda iš į riebalus panašios medžiagos, kutino, nusėdimo ant išorinio ląstelės membranos paviršiaus, kuris sudaro plėvelę, vadinamą odele. Jis atlieka apsauginę funkciją nuo per didelio vandens išgaravimo. Dengia lapo, stiebo ir vaisiaus epidermio paviršių.
Gleivės gali būti stebimos ant linų, moliūgų, arbūzų sėklų epidermio, lapuose ir šaknyse, šakniavaisiuose, kur susidaro parenchiminių ląstelių ląstelių membranų gleivės. Jis atsiranda dėl celiuliozės, krakmolo ir kitų angliavandenių komponentų pavertimo didesnės molekulinės masės angliavandeniais – gleivėmis, kuriose yra iki 90% pentozanų. Pagal fizines savybes jie puikiai skiriasi nuo krakmolo visišku tirpumu ir nuo pektinų tuo, kad neturi želė. Lieknėjimas prisideda prie drėgmės išsaugojimo ir geresnio sėklų daigumo, augalų apsaugos nuo staigių temperatūros svyravimų, nuo perkaitimo. Gleivės turi nemažai gydomųjų savybių – mažina skrandžio sulčių rūgštingumą ir yra naudojamos esant virškinamojo trakto gleivinės katarui bei viršutinių kvėpavimo takų dirginimui. Šios grupės polisacharidai pasižymi radioprotekcinėmis savybėmis, stiprina imunitetą.
Daugelyje augalų pastebima mineralizacija, bet ypač ryški asiūklių. Šiuo atveju nusėda kalcio druskos (CaCO 3) ir kiti pelenų elementai, taip pat dėl SiO 2 inkrustacijos (y asiūkliai).
LĄSTELĖS KIAUKAS(sin.: plazminė membrana, plazmolema) – lipoproteinų membrana, kuri atskiria ląstelės citoplazmą nuo aplinką.
Žmonėms ir gyvūnams, gerai. yra elementari membrana, susidedanti iš dvigubo lipidų sluoksnio, padengto baltymų molekulėmis (žr. Biologinės membranos). Dauguma ląstelių membranų yra maždaug pločio. 6-10 nm. O. to. baltyminį komponentą (sudaro apie 60 % sausos masės) sudaro didelės molekulinės masės fibrilinis baltymas (struktūrinis baltymas). Lipidų komponento vidurkis apytiksliai. 40% sauso svorio, Ch. arr. fosfolipidai (lecitinas, cholesterolis). Be to, O. to. struktūra apima daugybę fermentų (5"-nukleotidazė, fosfomonoesterazė, rūgštinė RNazė, šarminė fosfatazė ir nuo Mg priklausomos ATP-azės), kurios atlieka svarbų vaidmenį įgyvendinant aktyvų jonų pernešimą per O. į.. Gyvūnų ląstelių paviršiuje išsidėsčiusios įvairios specializuotos struktūros. Laisvas O. to. paviršius yra padengtas mikrovilkučiais, iš kurių gali susidaryti odelė (žarnyno epitelis) ir šarminė riba (inksto kanalėlių epitelis). Gretimų ląstelės paviršių jungtys atliekamos formuojant skirtingo tipo kontaktai: formuojant klostes, kurios eina viena į kitą (inter-digitation), sujungiant išorinius O. sluoksnius į. (uždarymo zona, sandarūs kontaktai - zonula occludens) ir tarpinius kontaktus (zonula adhaerens). Sunkiausiais atvejais gretimų paviršių kontaktus atlieka specializuotos metaplazminės struktūros – desmosomos (žr.). Pas bestuburius O. išoriniai sluoksniai gali susilieti į Tokiu atveju susidaro tikrieji tilteliai (septuotos desmosomos). Epitelio ląstelėse ant bazinio paviršiaus atsiranda daugybė raukšlių, išsikišančių į citoplazmą (bazinis labirintas).
Viena iš pagrindinių ląstelės funkcijų yra susijusi su ląstelės membrana – pralaidumas (žr.), dėl pjūvio vyksta medžiagų apykaita su aplinka ir fiziolio palaikymas, ląstelėje atliekama homeostazė (žr.). Medžiagų transportavimas per O. į. šiuo atveju vykdomas pasyviu pernešimu (difuzija) ir pernešimu prieš koncentracijos gradientą – aktyviu transportavimu, kuriam reikia energijos sąnaudų (žr. Jonų transportavimas). Be to, yra ir kitų tankių (žr. Fagocitozė), ir skystų (žr. Pinocitozė) medžiagų absorbcijos ląstelėje.
O. to. turi specialią receptorių sistemą (žr.), gebančią fiksuoti aplinkos pokyčius ir tam tikrų fiziologiškai aktyvių molekulių (hormonų, mediatorių ir kt.), sukeliančių ląstelės atsaką, poveikį. Daugelio hormonų poveikis vykdomas keičiant su ląstelių receptoriais susijusio fermento – adenilato ciklazės – aktyvumą. Adenilato ciklazė katalizuoja ciklinės adenozino monofosforo rūgšties (cAMP) sintezę, kuri yra tiesioginis hormono veikimo tarpląsteliniuose procesuose perdavėjas. Neuromediatorių veikimo mechanizmas ląstelėje yra panašus. Ląstelių gebėjimas motorinė veikla, pseudopodijų ir banguojančių membranų susidarymas (lamelinės citoplazmos ataugos, sukeliančios virpesius judesius) ir kt. O. naikinimo ir sintezės procesai. dažnas reiškinys esant svetimų medžiagų absorbcijai (endocitozei) ir paskirstymui (egzocitozei) ir fizioliui, sekrecijai ir išskyrimui.
Augalų ląstelių membrana turi keletą specifinių savybių, nuo kurių ji skiriasi gyvūnų ląstelė. Augalų ląstelės citoplazmą supa plazminė membrana, panaši į gyvūninės ląstelės. Tačiau išorėje taip pat yra membranų sistema – pirminė, antrinė ir tretinė, sudaranti tankią ląstelės sienelę. Tarpląstelinė medžiaga, jungianti kaimyninių ląstelių membranas, suteikia audiniams didelį stabilumą. Augimo laikotarpiu augalo ląstelė apsuptas pirminio apvalkalo, kuris netrukdo jo didėjimui. Šis apvalkalas yra nedidelio storio ir jame daugiausia yra polisacharidų - celiuliozės, hemiceliuliozės ir pektino. Ląstelėse, kurios nustojo augti dėl nusėdimo įvairių medžiagų(ligninas, suberinas, kutinai, įvairūs mineralinės druskos) pasirodo antrinis apvalkalas. Jis turi nemažą storį ir gali būti paveiktas lignifikacijos arba kamštienos. Jo vidinis sluoksnis, esantis greta plazmalemos, kartais išskiriamas kaip tretinis apvalkalas. Pro ląstelės sienelę praeina plazmodesmeniniai kanalėliai, kurių pagalba sujungiama kaimyninių ląstelių citoplazma, vyksta dirginimo perdavimas ir plastikinių medžiagų judėjimas tarp ląstelių.
Bibliografija: Vasiliev Yu. M. ir Malenkov A. G. Ląstelių paviršius ir ląstelės reakcijos, L., 1968, bibliogr.; JI Eninger A. Biochemija, vert. iš anglų k., M., 1976; T r ir N į ir at su J. Nuo ląstelių iki kūnų, juosta su anglų kalba. iš anglų k., M., 1972; Troshin A. S. Ląstelių pralaidumo problema, M. - JI., 1956, bibliogr.; Finean J., Colman R. ir Mi-chel l R. Membranos ir jų funkcijos ląstelėje, trans. iš anglų k., M., 1977; Q u inn P. J. Ląstelių membranų molekulinė biologija, L., 1976; Robertsonas J. D. Ląstelių membranų ir jų darinių ultrastruktūra, The structure and function of subcellular component, red. Ate. M. Crook, p. 3, Kembridžas, 1959 m.