Organiniai junginiai sudaro vidutiniškai 20-30% gyvo organizmo ląstelių masės. Tai apima biologinius polimerus – baltymus, nukleino rūgštis ir angliavandenius, taip pat riebalus ir daugybę mažų molekulių – hormonus, pigmentus, ATP ir daugelį kitų.

IN Įvairių tipų ląstelėse yra skirtingi skaičiai organiniai junginiai. Augalų ląstelėse dominuoja kompleksiniai angliavandeniai- polisacharidai, gyvūnams - daugiau baltymų ir riebalų. Tačiau kiekviena organinių medžiagų grupė bet kokio tipo ląstelėje atlieka panašias funkcijas.

Lipidai - vadinamieji riebalai ir į riebalus panašios medžiagos (lipoidai). Čia įtrauktos medžiagos pasižymi tirpumu organiniuose tirpikliuose ir netirpumu (santykiniu) vandenyje.

Atskirkite augalinius riebalus, kurie kambario temperatūroje yra skystos konsistencijos, ir gyvulinius – kietus.

Lipidų funkcijos:

Struktūriniai – fosfolipidai yra ląstelių membranų dalis;

Sandėliavimas – riebalai kaupiasi stuburinių gyvūnų ląstelėse;

Energija - trečdalis energijos, kurią sunaudoja ramybės būsenos stuburinių gyvūnų ląstelės, susidaro oksiduojant riebalus, kurie taip pat naudojami kaip vandens šaltinis;

Apsauginis - poodiniai riebalai nova sluoksnis apsaugo kūną nuo mechaninių pažeidimų;

Šilumos izoliacija – poodiniai riebalai padeda išlaikyti šilumą;

Elektros izoliacija – mielinas, kurį išskiria Schwann ląstelės, išskiria kai kuriuos neuronus, o tai daug kartų pagreitina nervinių impulsų perdavimą;

Maistingas - tulžies rūgštys o vitaminas D susidaro iš steroidų;

Tepimas – vaškai padengia gyvūnų odą, vilną, plunksnas ir apsaugo nuo vandens; daugelio augalų lapai padengti vaško danga; vašką bitės naudoja korių statybai;

Hormoninis - antinksčių hormonas - kortizonas ir lytiniai hormonai yra lipidinės prigimties, jų molekulėse nėra riebalų rūgštys.

Suskaidžius 1 g riebalų išsiskiria 38,9 kJ energijos.

Angliavandeniai

Angliavandeniai susideda iš anglies, vandenilio ir deguonies. Yra šie angliavandeniai. Suskaidžius 1 g medžiagos išsiskiria 17,6 kJ energijos.

Monosacharidai, arba paprastieji angliavandeniai, kurie, priklausomai nuo anglies atomų kiekio, vadinami trioze, pentoze, heksoze ir kt. Pentozės – ribozė ir dezoksiribozė – yra DNR ir RNR dalis. Heksozė – gliukozė – tarnauja kaip pagrindinis ląstelės energijos šaltinis.

Polisacharidai- polimerai, kurių monomerai yra heksozės monosacharidai. Labiausiai žinomi disacharidai (du monomerai) yra sacharozė ir laktozė. Svarbiausi polisacharidai yra krakmolas ir glikogenas, kurie tarnauja kaip atsarginės medžiagos augalų ir gyvūnų ląstelėms, taip pat celiuliozė – svarbiausias augalų ląstelių struktūrinis komponentas.

Augalai turi didesnę angliavandenių įvairovę nei gyvūnai, nes fotosintezės metu sugeba juos sintetinti šviesoje. Svarbiausios angliavandenių funkcijos ląstelėje: energetinė, struktūrinė ir saugojimo.

Energetinis vaidmuo yra tas, kad angliavandeniai yra augalų ir gyvūnų ląstelių energijos šaltinis; struktūrinė – augalų ląstelių sienelę beveik vien sudaro celiuliozės polisacharidas; sandėliavimas – krakmolas tarnauja kaip atsarginis augalų produktas. Jis kaupiasi fotosintezės procese auginimo sezono metu, o daugelyje augalų nusėda gumbuose, svogūnėliuose ir kt. Gyvūnų ląstelėse šį vaidmenį atlieka glikogenas, kuris daugiausia nusėda kepenyse.

Voverės

Tarp organinės medžiagos ląstelių baltymai užima pirmąją vietą tiek pagal kiekį, tiek pagal vertę. Gyvūnams jie sudaro apie 50% sausos ląstelės masės. Žmogaus organizme yra apie 5 milijonai rūšių baltymų molekulių, kurios skiriasi ne tik viena nuo kitos, bet ir nuo kitų organizmų baltymų. Nepaisant tokios struktūros įvairovės ir sudėtingumo, baltymai yra sudaryti tik iš 20 skirtingų aminorūgščių. Dalis baltymų, sudarančių organų ir audinių ląsteles, taip pat aminorūgštys, kurios patenka į organizmą, bet nėra naudojamos baltymų sintezei, suyra, kai 1 g medžiagos išsiskiria 17,6 kJ energijos.

Baltymai atlieka daug įvairių funkcijų organizme: stato (jie yra įvairių struktūrinių darinių dalis); apsauginis (specialūs baltymai – antikūnai – geba surišti ir neutralizuoti mikroorganizmus ir svetimų baltymų) ir tt Be to, baltymai dalyvauja kraujo krešėjimui, užkertant kelią stipriam kraujavimui, atlieka reguliavimo, signalizacijos, motorines, energetines, transportavimo funkcijas (tam tikrų medžiagų pernešimas organizme).

Išskirtinę reikšmę turi baltymų katalizinė funkcija. Sąvoka „katalizė“ reiškia „išlaisvinimas“, „išsivadavimas“. Katalizatoriams priskiriamos medžiagos pagreitina chemines transformacijas, o pačių katalizatorių sudėtis po reakcijos išlieka tokia pati, kokia buvo prieš reakciją.

Fermentai

Visi fermentai, kurie veikia kaip katalizatoriai, yra baltyminės medžiagos, jie paspartina ląstelėje vykstančias chemines reakcijas dešimtis ir šimtus tūkstančių kartų. Katalizinį fermento aktyvumą lemia ne visa jo molekulė, o tik nedidelė jos dalis – aktyvusis centras, kurio veikimas labai specifinis. Vienoje fermento molekulėje gali būti keli aktyvūs centrai.

Kai kurios fermentų molekulės gali būti sudarytos tik iš baltymų (pavyzdžiui, pepsino) – vienkomponentės arba paprastos; kituose yra du komponentai: baltymas (apofermentas) ir maža organinė molekulė – kofermentas. Nustatyta, kad vitaminai ląstelėje veikia kaip kofermentai. Jei atsižvelgsime į tai, kad nedalyvaujant fermentams negali įvykti nė viena reakcija ląstelėje, tampa akivaizdu, kad esminis, kurios turi vitaminų normaliai ląstelės ir viso organizmo veiklai. Trūkstant vitaminų, sumažėja tų fermentų, kuriuose jie yra, aktyvumas.

Fermentų aktyvumas tiesiogiai priklauso nuo daugelio veiksnių veikimo: temperatūros, rūgštingumo (aplinkos pH), taip pat substrato molekulių (medžiagos, kurią jie veikia), pačių fermentų ir kofermentų (vitaminų ir. kitos kofermentus sudarančios medžiagos).

Vieną ar kitą fermentinį procesą stimuliuoti ar slopinti gali veikti įvairūs biologiškai veikliosios medžiagos, pvz.: hormonai, vaistai, augalų augimo stimuliatoriai, toksinės medžiagos ir kt.

vitaminai

vitaminai - biologiškai aktyvios mažos molekulinės masės organinės medžiagos - dalyvauja medžiagų apykaitoje ir energijos konversijoje dažniausiai kaip fermentų komponentai.

Kasdienis žmogaus poreikis vitaminams yra miligramai ir net mikrogramai. Yra žinoma daugiau nei 20 skirtingų vitaminų.

Žmonėms vitaminų šaltinis yra maistas, daugiausia augalinės kilmės, kai kuriais atvejais – ir gyvulinis (vitaminas D, A). Kai kurie vitaminai sintetinami žmogaus organizme.

Vitaminų trūkumas sukelia ligą - hipovitaminozę, visišką jų nebuvimą - beriberi, o perteklius - hipervitaminozę.

Hormonai

Hormonai - endokrininių liaukų ir kai kurių nervinių ląstelių gaminamos medžiagos - neurohormonai. Hormonai gali būti įtraukti į biochemines reakcijas, reguliuojančias medžiagų apykaitos procesus (medžiagų apykaitą ir energiją).

Būdingi hormonų bruožai yra: 1) didelis biologinis aktyvumas; 2) didelis specifiškumas (hormoniniai signalai „tikslinėse ląstelėse“); 3) veikimo atokumas (hormonų pernešimas krauju į atstumą iki tikslinių ląstelių); 4) a santykinai trumpas egzistavimo organizme laikas (kelios minutės ar valandos).

Nukleino rūgštys

Yra 2 nukleino rūgščių tipai: DNR (dezoksiribonukleino rūgštis) ir RNR (ribonukleino rūgštis).

ATP - adenozino trifosforo rūgštis, nukleotidas, susidedantis iš adenino azoto bazės, ribozės angliavandenio ir trijų fosforo rūgšties molekulių.

Struktūra nestabili, veikiama fermentų pereina į ADP - adenozino difosforo rūgštį (atskira viena fosforo rūgšties molekulė), išskirdama 40 kJ energijos. ATP yra vienintelis energijos šaltinis visoms ląstelių reakcijoms.

Nukleino rūgščių cheminės struktūros ypatybės suteikia galimybę saugoti, perduoti ir paveldėti dukterinėms ląstelėms informaciją apie baltymų molekulių, kurios sintezuojamos kiekviename audinyje tam tikru individualaus vystymosi etapu, struktūrą.

Nukleino rūgštys užtikrina stabilų paveldimos informacijos išsaugojimą ir kontroliuoja jas atitinkančių fermentinių baltymų susidarymą, o fermentiniai baltymai lemia pagrindinius ląstelių metabolizmo ypatumus.

Organiniuose junginiuose ląstelėje yra baltymų, angliavandenių, riebalų, nukleino rūgščių, į riebalus panašių medžiagų (lipoidų) ir kt. Taigi jau dabar pasireiškia skirtumai tarp gyvųjų ir negyvųjų chemine prasme. molekulinis lygis.

Voverės. Iš visų organinių medžiagų ląstelėje pagrindinis vaidmuo tenka baltymams. Baltymai yra polimerai, juos sudarantys vienetai (monomerai) yra aminorūgštys. Baltymų dalis ląstelėje sudaro 50–80% sausos masės. Bet kuri aminorūgštis susideda iš karboksilo (COOH), amino grupės (NH2) ir radikalo (R).

Biologinis vaidmuo baltymų kiekis ląstelėje ir visuose gyvybės procesuose yra labai didelis. Pirmoje vietoje yra jų katalizinė funkcija. Visi biokatalizatoriai (jie vadinami fermentai arba fermentai) - baltyminio pobūdžio medžiagos. Kiekvieną cheminę reakciją skatina savas biokatalizatorius.

pastato funkcija baltymų kiekis sumažėja iki jų dalyvavimo visų ląstelių organelių ir membranų formavime. Kita baltymo funkcija yra signalas.

susitraukimo funkcija baltymas susideda iš to, kad visų tipų ląstelės motorines reakcijas vykdo specialūs susitraukiantys baltymai

transportavimo funkcija baltymai išreiškiami specifinių kraujo baltymų gebėjimu grįžtamai susijungti su organinėmis ir neorganinėmis medžiagomis ir pristatyti jas į įvairių organų, ir audiniai.

Baltymai atlieka ir apsauginė funkcija. Reaguojant į svetimų medžiagų įsiskverbimą į jį, organizme gaminasi antikūnai – specialūs baltymai, kurie neutralizuoja ir neutralizuoja svetimus baltymus.
Baltymai gali tarnauti energijos šaltinis. Ląstelėje dalijasi į aminorūgštis ir toliau iki galutinių skilimo produktų – anglies dvideginio, vandens ir azoto turinčių medžiagų, jos išskiria energiją, reikalingą daugeliui ląstelėje vykstančių gyvybės procesų.

Angliavandeniai randama tiek gyvūnų, tiek augalų ląstelėse, o pastarosiose jų daug daugiau – iki 80% sausos masės. Angliavandeniai dalyvauja kuriant daugybę ląstelių struktūrų - augalų ląstelių sienelių, o kompleksiškai su baltymais yra kaulų, kremzlių, raiščių, sausgyslių dalis. Be to, angliavandeniai yra energijos šaltinis, kuris išleidžiamas ląstelių judėjimas, sekrecija, baltymų sintezė ir bet kokios kitos ląstelės aktyvumo formos.

Riebalai yra trihidrolio alkoholio glicerolio junginys su riebalų rūgštimis. Jų kiekis ląstelėse yra 5-15% sausos masės, o kai kuriose ląstelėse iki 90%.

Nukleino rūgštys yra didelės molekulinės masės organiniai junginiai su pirminiais biologinė reikšmė. Nukleino rūgštys saugo ir perduoda paveldimą informaciją.

6 bilietas

Prokariotai ir eukariotai

Visi organizmai, turintys ląstelių struktūra, skirstomi į dvi grupes: ikibranduolinius (prokariotus) ir branduolinius (eukariotus).

Prokariotinės ląstelės, kuriose yra bakterijų, skirtingai nei eukariotai, turi gana paprastą struktūrą. Prokariotinė ląstelė neturi organizuoto branduolio, joje yra tik viena chromosoma, kuri nėra atskirta nuo likusios ląstelės membrana, o yra tiesiai citoplazmoje. Tačiau jame taip pat yra visa paveldima bakterinės ląstelės informacija.

Prokariotų citoplazma, palyginti su eukariotinių ląstelių citoplazma, yra daug prastesnė pagal struktūrų sudėtį. Yra daug mažesnių ribosomų nei eukariotinėse ląstelėse. Funkcinį mitochondrijų ir chloroplastų vaidmenį prokariotinėse ląstelėse atlieka specialios, gana paprastai organizuotos membranos raukšlės.

Prokariotinės ląstelės, taip pat eukariotinės ląstelės, padengtas plazmine membrana, ant kurios yra ląstelės membrana arba gleivinė kapsulė. Nepaisant santykinio paprastumo, prokariotai yra tipiškos nepriklausomos ląstelės.

Augalų ląstelei būdingas įvairių plastidų buvimas, didelis centrinė vakuolė, kuris kartais stumia šerdį į periferiją, taip pat yra išorėje plazmos membrana ląstelės sienelė pagaminta iš celiuliozės. Narvuose aukštesni augalai ląstelės centre trūksta centriolės, esančios tik dumbliuose. Atsarginės maistinės medžiagos angliavandeniai augalų ląstelėse yra krakmolas.

Grybų karalystės atstovų ląstelėse ląstelės sienelę dažniausiai sudaro chitinas – medžiaga, iš kurios egzoskeletas nariuotakojų gyvūnų. Yra centrinė vakuolė, plastidžių nėra. Tik kai kurie grybai turi centriolę ląstelių centre. Grybelio ląstelėse esantis angliavandenis yra glikogenas.

Gyvūnų ląstelėse nėra tankios ląstelės sienelės, nėra plastidų. Ne į gyvūnų narvas ir centrinė vakuolė. Centrolė būdinga ląstelių centras gyvūnų ląstelės. Glikogenas taip pat yra atsarginis angliavandenis gyvūnų ląstelėse.

Šiuolaikinė ląstelių teorija apima šias pagrindines nuostatas:

1. Ląstelė – pagrindinis visų gyvų organizmų sandaros ir vystymosi vienetas, mažiausias gyvybės vienetas.

2. Sudėtinguose daugialąsčiuose organizmuose ląstelės yra diferencijuojamos pagal savo funkciją ir formuoja audinius; audiniai susideda iš organų, kurie yra glaudžiai tarpusavyje susiję ir yra veikiami nervų ir humoralinės reguliavimo sistemos.

3. Ląstelės visų vienaląsčių ir daugialąsčiai organizmai homologiški savo struktūra, chemine sudėtimi, pagrindinėmis gyvybinės veiklos ir medžiagų apykaitos apraiškomis.

4. Ląstelių dauginimasis vyksta joms dalijantis. Genetinio tęstinumo nuostatos taikomos ne tik visai ląstelei, bet ir kai kuriems jos smulkesniems komponentams – genams ir chromosomoms, taip pat genetinis mechanizmas kuri užtikrina paveldimumo medžiagos perdavimą kitai kartai.

5. Daugialąstis organizmas yra nauja sistema, sudėtingas daugelio ląstelių ansamblis, susijungęs ir integruotas į audinių ir organų sistemą, sujungtų viena su kita cheminių, humoralinių ir nervinių faktorių (molekulinės reguliavimo) pagalba.

6. Daugialąsčių totipotentų ląstelės, tai yra, jos turi visų ląstelių genetinį potencialą duotas organizmas, yra lygiaverčiai genetine informacija, tačiau skiriasi vienas nuo kito skirtinga įvairių genų raiška (darbu), kas lemia jų morfologinę ir funkcinę įvairovę – diferenciaciją.

XVII amžiaus tyrinėtojai, kurie parodė augalų „ląstelinės struktūros“ paplitimą, neįvertino ląstelės atradimo reikšmės. Jie įsivaizdavo ląsteles kaip tuštumas nuolatinėje augalų audinių masėje. Grew ląstelių sieneles laikė pluoštais, todėl pagal analogiją su tekstilės audiniu įvedė terminą „audinis“. Tyrimas mikroskopinė struktūra gyvūnų organai buvo atsitiktinio pobūdžio ir nepateikė jokių žinių apie jų ląstelių struktūrą.

XVIII amžiuje buvo pradėti pirmieji bandymai palyginti augalų ir gyvūnų ląstelių mikrostruktūrą. KF Wolf savo kartos teorijoje (1759) bando palyginti mikroskopinės augalų ir gyvūnų struktūros raidą. Vilko teigimu, embrionas tiek augaluose, tiek gyvūnuose vystosi iš bestruktūrės substancijos, kurioje judėjimą sukuria kanalai (kraujagyslės) ir tuštumos (ląstelės). Wolffo nurodyti faktai buvo klaidingai interpretuoti jo ir nepridėjo naujų žinių prie to, kas buvo žinoma XVII amžiaus mikroskopams. Tačiau teorinės idėjos iš esmės numatė ateities ląstelių teorijos idėjas.

Pirmajame XIX amžiaus ketvirtyje labai pagilėjo idėjos apie augalų ląstelių struktūrą, o tai siejama su reikšmingais mikroskopo konstrukcijos patobulinimais (ypač achromatinių lęšių sukūrimu).

Link ir Moldenhower nustato, kad augalų ląstelės turi nepriklausomas sienas. Pasirodo, ląstelė yra tam tikra morfologiškai izoliuota struktūra. 1831 m. Molas įrodo, kad net iš pažiūros neląstelinės augalų struktūros, kaip vandeningieji sluoksniai, išsivysto iš ląstelių.

Meyen "Fitotomijoje" (1830) aprašo augalų ląstelės, kurios „yra pavienės, todėl kiekviena ląstelė yra atskiras individas, kaip randama dumbliuose ir grybuose, arba, formuodami labiau organizuotus augalus, susijungia į daugiau ar mažiau reikšmingas mases“. Meyen pabrėžia kiekvienos ląstelės metabolizmo nepriklausomybę.

1831 m. Robertas Brownas aprašo branduolį ir teigia, kad jis yra neatsiejama augalo ląstelės dalis.

Šiuolaikinė ląstelių teorija remiasi tuo, kad ląstelių struktūra yra pagrindinė gyvybės forma, būdinga tiek augalams, tiek gyvūnams. Ląstelių struktūros tobulinimas buvo pagrindinė tiek augalų, tiek gyvūnų evoliucinio vystymosi kryptis, o ląstelių struktūra tvirtai laikėsi daugumoje šiuolaikinių organizmų.

Kartu dogmatiškas ir metodinis neteisingos pozicijos ląstelių teorija:

• Ląstelių struktūra yra pagrindinė, bet ne vienintelė gyvybės egzistavimo forma. Organinio pasaulio raidoje buvo laikotarpis, kai nebuvo atsiskyrusi karioplazma morfologiškai išreikšto branduolio pavidalu; įvairių formų kai kuriuose organizmuose randama priešląstelinė struktūra (bakteriofagai, virusai, spirochetai, įvairios grupės bakterijos ir mėlynai žalia).
• Ląstelių teorija laikė organizmą ląstelių suma, o gyvybines organizmo apraiškas ištirpdė jį sudarančių ląstelių gyvybinių apraiškų sumoje. Taip buvo ignoruojamas organizmo vientisumas, visumos modelius pakeitė dalių suma.
• Laikydami ląstelę universalia konstrukcinis elementas, ląstelių teorija audinių ląsteles ir gametas, protistus ir blastomerus laikė visiškai homologinėmis struktūromis. Ląstelės sąvokos pritaikymas protistams yra diskutuotinas ląstelių mokslo klausimas. IN audinių ląstelės, lytinės ląstelės, protistai, dažnas ląstelių organizacija, išreikštas morfologine karioplazmos izoliacija branduolio pavidalu, tačiau šios struktūros negali būti laikomos kokybiškai lygiavertėmis, atsižvelgiant į visas jų specifines savybes už „ląstelės“ sąvokos ribų.

Įvadas.

Ląstelė yra pagrindinis gyvybės Žemėje vienetas. Jis turi visas gyvam organizmui būdingas savybes: auga, dauginasi, keičiasi medžiagomis ir energija su aplinka, reaguoja į išorinius dirgiklius.

Pradėti biologinė evoliucija susijęs su atsiradimu Žemėje ląstelių formos gyvenimą.

vienaląsčiai organizmai yra ląstelės, kurios egzistuoja atskirai viena nuo kitos. Visų daugialąsčių – gyvūnų ir augalų – kūnas yra sudarytas iš daugiau ar mažiau ląstelių, kurios yra tam tikri blokai, sudarantys sudėtingas organizmas. Nepriklausomai nuo to, ar ląstelė yra pilna gyvoji sistema – individualus organizmas arba yra tik jo dalis, ji turi visoms ląstelėms bendrų požymių ir savybių rinkinį.

Tikslas: ištirti elementarų gyvų organizmų sandaros vienetą – ląstelę.

Pagrindiniai tikslai:

ü Susipažinti su ląstelės neorganinėmis ir organinėmis medžiagomis.

ü Apsvarstykite medžiagų apykaitą ir energijos konversiją ląstelėje.

ü Naršyti ląstelių teorija organizmų struktūros.

1. Cheminė sudėtis ląstelės.

Ląstelėse randama apie 60 elementų periodinė sistema Mendelejevo, kurie taip pat randami negyvojoje gamtoje. Tai vienas iš gyvenimo bendrumo įrodymų ir negyvoji gamta. Vandenilis, deguonis, anglis ir azotas yra labiausiai paplitę gyvuose organizmuose, kurie sudaro apie 98% ląstelių masės. Taip yra dėl savybių cheminės savybės vandenilis, deguonis, anglis ir azotas, dėl to jie pasirodė tinkamiausi molekulėms, kurios atlieka biologines funkcijas. Šie keturi elementai gali sudaryti labai stiprius kovalentinius ryšius per elektronų, priklausančių dviem atomams, porą. Kovalentiškai sujungti anglies atomai gali sudaryti daugybės skirtingų organinių molekulių stuburą. Kadangi anglies atomai lengvai sudaro kovalentinius ryšius su deguonimi, vandeniliu, azotu, taip pat su siera, organinės molekulės įgauna išskirtinį sudėtingumą ir struktūros įvairovę.

Be keturių pagrindinių elementų, ląstelėje pastebimi kiekiai (10 ir 100 procentų) yra geležies, kalio, natrio, kalcio, magnio, chloro, fosforo ir sieros. Visi kiti elementai (cinkas, varis, jodas, fluoras, kobaltas, manganas ir kt.) ląstelėje randami labai mažais kiekiais, todėl vadinami mikroelementais.

Cheminiai elementai yra neorganinių ir organinių junginių dalis. Neorganiniams junginiams priskiriamas vanduo, mineralinės druskos, anglies dioksidas, rūgštys ir bazės. Organiniai junginiai yra baltymai, nukleorūgštys, angliavandeniai, riebalai (lipidai) ir lipoidai. Be deguonies, vandenilio, anglies ir azoto, į jų sudėtį gali būti įtraukti ir kiti elementai. Kai kuriuose baltymuose yra sieros. Fosforas yra nukleorūgščių sudedamoji dalis. Hemoglobino molekulėje yra geležies, magnis dalyvauja chlorofilo molekulės konstrukcijoje. Mikroelementai, nepaisant itin mažai priežiūros gyvuose organizmuose svarbus vaidmuo gyvenimo procesuose. Jodas yra hormono dalis Skydliaukė- tiroksinas, kobaltas - vitamino B 12 sudėtyje. izoliuotos kasos dalies hormono – insulino – yra cinko. Kai kuriose žuvyse deguonį pernešančių pigmentų molekulėse geležies vietą užima varis.

1.1. neorganinių medžiagų.

1.1.1. Vanduo.

H 2 O yra labiausiai paplitęs junginys gyvuose organizmuose. Jo turinys yra skirtingos ląstelės svyruoja gana plačiame diapazone: nuo 10% dantų emalyje iki 98% medūzos kūne, tačiau vidutiniškai ji sudaro apie 80% kūno svorio. Itin svarbus vandens vaidmuo užtikrinant gyvybės procesus yra dėl jo fizinės ir cheminės savybės. Dėl molekulių poliškumo ir gebėjimo sudaryti vandenilinius ryšius vanduo yra geras tirpiklis didelis kiekis medžiagų. Dauguma cheminės reakcijos atsirandantys ląstelėje, gali atsirasti tik vandeniniame tirpale. Vanduo taip pat dalyvauja daugelyje cheminių virsmų.

Iš viso vandenilio ryšiai tarp vandens molekulių skiriasi t°. Ledo tirpimo t° temperatūroje sunaikinama maždaug 15% vandenilio jungčių, o esant 40°С temperatūrai – pusė. Pereinant į dujinę būseną, visi vandenilio ryšiai sunaikinami. Tai paaiškina aukštą specifinė šiluma vandens. Keičiant t° išorinė aplinka vanduo sugeria arba išskiria šilumą dėl nutrūkusių arba naujai susidarančių vandenilinių jungčių. Tokiu būdu t ° svyravimai ląstelės viduje yra mažesni nei in aplinką. Pagrindas yra didelis garavimo karštis efektyvus mechanizmasšilumos perdavimas augaluose ir gyvūnuose.

Vanduo kaip tirpiklis dalyvauja osmoso reiškiniuose, kurie atlieka svarbų vaidmenį gyvybinėje organizmo ląstelių veikloje. Osmosas reiškia tirpiklio molekulių prasiskverbimą per pusiau pralaidžią membraną į medžiagos tirpalą. Pusiau laidžios membranos yra membranos, kurios leidžia prasiskverbti tirpiklio molekulėms, bet nepraleidžia tirpios medžiagos molekulių (ar jonų). Todėl osmozė yra vienpusė vandens molekulių difuzija tirpalo kryptimi.

Ląstelėje esantys junginiai turi baltymų, angliavandenių, riebalų, nukleino rūgščių, į riebalus panašių medžiagų (lipoidų) ir t.t.. Taigi skirtumai tarp gyvo ir negyvojo chemine prasme pasireiškia jau molekuliniame lygmenyje. Voverės. Iš visų organinių medžiagų ląstelėje pagrindinis vaidmuo tenka baltymams. Baltymai yra polimerai, juos sudarantys vienetai (monomerai) yra aminorūgštys. Dėl baltymų proporcijos...

Teorinės atgimimo galimybės įrodymas – normalizavimas naviko ląstelės. Pastebėta, kad į naviko ląstelių kultūrą įvedus tam tikras medžiagas (sviesto rūgštį, dimetilsulfoksidą, vitaminą A ir kt.), ląstelės pagal kai kurias biochemines savybes tapo panašios į normalias ląsteles, tačiau, kai šios medžiagos buvo pašalintos. pašalintos, ląstelės vėl įgavo naviko požymių. Beatričė...

Paveldimos informacijos replikacija ir paskirstymas tarp dukterinių ląstelių, taigi ir ląstelių dalijimosi bei organizmo vystymosi reguliavimas. Metabolizmas ir energijos konversija ląstelėje. Visi gyvi organizmai Žemėje yra atviros sistemos gebantis aktyviai organizuoti energijos ir materijos srautą iš išorės. Energija reikalinga...

Ląstelė

Gyvųjų sistemų sampratos požiūriu pagal A. Lehningerį.

Gyva ląstelė yra izoterminė organinių molekulių sistema, galinti savarankiškai reguliuotis ir savaime daugintis, išgauti energiją ir išteklius iš aplinkos.

teka ląstelėje didelis skaičius nuoseklios reakcijos, kurių greitį reguliuoja pati ląstelė.

Ląstelė išlaiko save stacionarioje dinaminėje būsenoje, toli nuo pusiausvyros su aplinka.

Ląstelės veikia minimalaus komponentų ir procesų suvartojimo principu.

Tai. ląstelė yra elementari gyva atvira sistema, galinti savarankiškai egzistuoti, daugintis ir vystytis. Tai elementarus struktūrinis ir funkcinis visų gyvų organizmų vienetas.

Ląstelių cheminė sudėtis.

Nustatyta, kad iš 110 Mendelejevo periodinės sistemos elementų 86 nuolat yra žmogaus kūne. 25 iš jų yra būtini normaliam gyvenimui, o 18 iš jų yra būtini, o 7 yra naudingi. Pagal procentą ląstelėje cheminiai elementai skirstomi į tris grupes:

Makroelementai Pagrindiniai elementai (organogenai) yra vandenilis, anglis, deguonis, azotas. Jų koncentracija: 98 - 99,9%. Jie yra universalūs ląstelės organinių junginių komponentai.

Mikroelementai – natris, magnis, fosforas, siera, chloras, kalis, kalcis, geležis. Jų koncentracija yra 0,1%.

Ultramikroelementai – boras, silicis, vanadis, manganas, kobaltas, varis, cinkas, molibdenas, selenas, jodas, bromas, fluoras. Jie veikia medžiagų apykaitą. Jų nebuvimas yra ligų priežastis (cinko - diabetas, jodas - endeminis gūžys, geležies - sunki anemijos forma ir tt).

Šiuolaikinė medicina žino neigiamos vitaminų ir mineralų sąveikos faktus:

Cinkas mažina vario pasisavinimą ir konkuruoja dėl pasisavinimo su geležimi ir kalciu; (o cinko trūkumas sukelia susilpnėjimą Imuninė sistema, daug patologinių būklių dėl endokrininių liaukų).

Kalcis ir geležis mažina mangano pasisavinimą;

Vitaminas E blogai derinamas su geležimi, o vitaminas C – su B grupės vitaminais.

Teigiama sąveika:

Vitaminas E ir selenas, taip pat kalcis ir vitaminas K veikia sinergiškai;

Vitaminas D yra būtinas kalcio pasisavinimui;

Varis skatina pasisavinimą ir padidina geležies panaudojimo organizme efektyvumą.

neorganiniai ląstelės komponentai.

Vanduo- Svarbiausias komponentas ląstelės, universali gyvosios medžiagos sklaidos terpė. Aktyvios sausumos organizmų ląstelės sudaro 60–95% vandens. Ramybės ląstelėse ir audiniuose (sėklose, sporose) vandens yra 10-20 proc. Vanduo ląstelėje yra dviejų formų – laisvas ir susijęs su ląsteliniais koloidais. Laisvas vanduo yra protoplazmos koloidinės sistemos tirpiklis ir dispersinė terpė. Jos 95 proc. Surištas vanduo (4-5%) viso ląstelių vandens sudaro trapius vandenilio ir hidroksilo ryšius su baltymais.

Vandens savybės:

Vanduo yra natūralus mineralinių jonų ir kitų medžiagų tirpiklis.

Vanduo yra dispersinė protoplazmos koloidinės sistemos fazė.

Vanduo yra terpė ląstelių metabolizmo reakcijoms, nes. fiziologiniai procesai atsiranda išskirtinai vandens aplinkoje. Suteikia hidrolizės, hidratacijos, patinimo reakcijas.

Dalyvauja daugelyje fermentinių ląstelės reakcijų ir susidaro medžiagų apykaitos procese.

Augalų fotosintezės metu vanduo yra vandenilio jonų šaltinis.

Biologinė vandens vertė:

Dauguma biocheminių reakcijų vyksta tik vandeniniame tirpale, daugelis medžiagų patenka į ląsteles ir iš jos išeina ištirpusios. Tai apibūdina vandens transportavimo funkciją.

Vanduo suteikia hidrolizės reakcijas – baltymų, riebalų, angliavandenių skaidymą veikiant vandeniui.

Dėl didelio garavimo karščio kūnas vėsinamas. Pavyzdžiui, žmonių prakaitavimas arba augalų transpiracija.

Didelė vandens šiluminė talpa ir šilumos laidumas prisideda prie tolygaus šilumos pasiskirstymo ląstelėje.

Dėl sukibimo (vanduo – dirvožemis) ir sanglaudos (vanduo – vanduo) jėgų vanduo turi kapiliariškumo savybę.

Įtempimo būseną lemia vandens nesuspaudžiamumas ląstelių sienelės(turgoras), apvaliųjų kirmėlių hidrostatinis skeletas.

Žmogaus kūnas susideda iš daugelio cheminiai elementai: buvo aptikti 86 elementai iš D. I. Mendelejevo lentelės. Tačiau 98% mūsų kūno masės sudaro tik keturi elementai: deguonis (apie 70%), anglis (15-18%), vandenilis (apie 10%) ir azotas (apie 2%). Visi kiti elementai yra suskirstyti į makroelementų(apie 2 % masės) ir mikroelementų(apie 0,1 % masės). Makroelementams priskiriamas fosforas, kalis, natris, geležis, magnis, kalcis, chloras ir siera, o mikroelementai – cinkas, varis, jodas, fluoras, manganas ir kiti elementai. Nepaisant labai mažo kiekio, mikroelementai būtini tiek kiekvienai ląstelei, tiek visam organizmui.

Ląstelėse įvairių elementų atomai ir atomų grupės gali prarasti arba įgyti elektronus. Kadangi elektronas turi neigiamas krūvis, tada elektrono praradimas lemia tai, kad atomas ar atomų grupė tampa teigiamai įkrauti, o elektrono gavimas daro atomą ar atomų grupę neigiamai įkrautą. Tokie elektriniu krūviu turintys atomai ir atomų grupės vadinami jonų. Priešingai įkrauti jonai traukia vienas kitą. Santykiai dėl šios traukos vadinami joninės. Joniniai junginiai susideda iš neigiamų ir teigiami jonai, kurio priešingi krūviai yra vienodo dydžio, todėl kaip visuma molekulė yra elektriškai neutrali. Joninio junginio pavyzdys yra druskos arba natrio chlorido NaCl. Šią medžiagą sudaro natrio jonai Na +, kurių krūvis yra +1, ir chlorido jonai Cl - kurių krūvis -1.

Ląstelės sudėtis apima neorganines ir organines medžiagas. Vyrauja tarp neorganinių vandens, kurio kiekis svyruoja nuo 90 % embriono kūne iki 65 % senyvo žmogaus organizme. Vanduo yra universalus tirpiklis, beveik visos reakcijos mūsų organizme vyksta vandeniniuose tirpaluose. Ląstelių ir ląstelių organelių vidinė erdvė yra vandens tirpalasįvairių medžiagų. Vandenyje tirpios medžiagos (druskos, rūgštys, baltymai, angliavandeniai, alkoholiai ir kt.) vadinamos hidrofilinis ir netirpūs (pavyzdžiui, riebalai) - hidrofobiškas.

Svarbiausios organinės medžiagos, sudarančios ląsteles, yra baltymai. Baltymų kiekis įvairios ląstelės svyruoja nuo 10 iki 20%. Baltymų molekulės yra labai didelės ir yra ilgos grandinės (polimerai), surinktos iš pasikartojančių vienetų (monomerų). Baltymų monomerai yra amino rūgštys. Baltymų molekulės ilgis, taigi ir masė, gali labai skirtis: nuo dviejų aminorūgščių iki daugelio tūkstančių. Trumposios baltymų molekulės vadinamos peptidai. Baltymuose yra apie 20 rūšių aminorūgščių, tarpusavyje susijusių peptidiniai ryšiai. Kiekvienos baltymo molekulės aminorūgščių seka yra griežtai apibrėžta ir vadinama pirminė struktūra voverė. Ši aminorūgščių grandinė susisuka į spiralę, vadinamą antrinė struktūra voverė. Kiekvienam baltymui ši spiralė yra erdvėje savaip, susisukdama į daugiau ar mažiau kompleksą tretinė struktūra, arba baltymo molekulės biologinį aktyvumą lemiantis rutuliukas. Kai kurių baltymų molekules sudaro keli kartu laikomi rutuliukai. Įprasta sakyti, kad tokie baltymai, be to, turi ketvirtinė struktūra.

Baltymai atlieka visa linija svarbiausios funkcijos, be kurių neįmanoma nei vienos ląstelės, nei viso organizmo egzistavimas. Konstrukcinė pastato funkcija yra pagrįsta tuo, kad baltymai yra svarbiausi visų membranų komponentai: daugumoje ląstelių yra susiformavęs citoskeletas tam tikrų tipų baltymai. Kaip struktūrinę ir statybinę funkciją atliekančių baltymų pavyzdžius galima paminėti kolageną ir elastiną, kurie suteikia odai elastingumo ir stiprumo bei yra raiščių, jungiančių raumenis su sąnariais ir sąnarius tarpusavyje, pagrindas.

katalizinė funkcija baltymai yra tai specialios rūšys baltymai - fermentai- gali pagreitinti cheminių reakcijų eigą, o kartais ir daugybę milijonų kartų. Visi ląstelių judesiai atliekami specialių baltymų (aktino, miozino ir kt.) pagalba. Taigi baltymai tai daro motorinė funkcija. Kita baltymų funkcija transportas, pasireiškia tuo, kad jie gali pernešti deguonį (hemoglobiną) ir daugybę kitų medžiagų: geležį, varį, vitaminus. Imuniteto pagrindas taip pat yra specialūs baltymai - antikūnai, gali surišti bakterijas ir kitus svetimkūnius, todėl jie yra saugūs organizmui. Ši baltymų funkcija vadinama apsauginis. Daugelis hormonų ir kitų medžiagų, reguliuojančių ląstelių ir viso organizmo funkcijas, yra trumpi baltymai arba peptidai. Taigi baltymai tai daro reguliavimo funkcijas.(Daugiau apie reguliuojančius baltymus ir peptidus žr endokrininė sistema.) Oksiduojant baltymus išsiskiria energija, kurią organizmas gali panaudoti. Tačiau baltymai organizmui per daug svarbūs, ir energetinė vertė baltymų yra mažiau nei riebaluose, todėl baltymai dažniausiai naudojami energijos poreikiams tenkinti tik paskutinė išeitis, su angliavandenių ir riebalų išeikvojimu.

Kita klasė cheminių medžiagų būtinas gyvenimui, angliavandeniai, arba Sachara. Angliavandeniai skirstomi į monosacharidai Ir polisacharidai, pagamintas iš monosacharidų. Svarbiausi monosacharidai yra gliukozė, fruktozė ir ribozė. Iš gyvūnų ląstelėse esančių polisacharidų dažniausiai randamas glikogenas, o augalų ląstelėse – krakmolas ir celiuliozė.

Angliavandeniai atlieka dvi svarbias funkcijas: energetinį ir struktūrinį pastatą. Taigi mūsų smegenų ląstelėms gliukozė yra praktiškai vienintelis energijos šaltinis, o sumažėjęs jos kiekis kraujyje kelia pavojų gyvybei. Žmogaus kepenys kaupia nedidelę polimerinės gliukozės atsargą – glikogeną, kurios pakanka maždaug dviem dienoms patenkinti gliukozės poreikį.

Angliavandenių struktūrinės ir statybinės funkcijos esmė yra tokia: kompleksiniai angliavandeniai kartu su baltymais (glikoproteinais) arba riebalais (glikolipidais) yra ląstelių membranų dalis, užtikrinanti ląstelių sąveiką tarpusavyje.

Ląstelės taip pat apima riebalai, arba lipidai. Jų molekulės yra sudarytos iš glicerolio ir riebalų rūgščių. Į riebalus panašios medžiagos yra cholesterolis, steroidai, fosfolipidai ir kt. Lipidai yra visų ląstelių membranų dalis ir yra jų pagrindas. Lipidai yra hidrofobiniai, todėl nepralaidūs vandeniui. Taigi membranos lipidiniai sluoksniai apsaugo ląstelės turinį nuo ištirpimo. Tai yra jų struktūrinio kūrimo funkcija. Tačiau lipidai svarbus šaltinis energija: oksiduojant riebalus išsiskiria per dvi sekundes dar kartą daugiau energijos nei oksiduojant tą patį baltymų ar angliavandenių kiekį.

Nukleino rūgštys yra polimerai, sudaryti iš monomerų nukleotidai. Kiekvienas nukleotidas susideda iš azoto bazės, cukraus ir fosforo rūgšties liekanos. Yra dviejų tipų nukleino rūgštys: dezoksiribonukleino (DNR) ir ribonukleino (RNR), kurios skiriasi azoto bazių ir cukrų sudėtimi.

Yra keturios azoto bazės: adeninas, guaninas, citozinas Ir timinas. Jie nustato atitinkamų nukleotidų pavadinimus: adenilas (A), guanilas (G), citidilas (C) ir timidilas (T) (1.1 pav.).

Kiekviena DNR grandinė yra polinukleotidas, susidedantis iš kelių dešimčių tūkstančių nukleotidų.

DNR molekulė turi sudėtinga struktūra. Jį sudaro dvi spirališkai susuktos grandinės, kurios viena su kita per visą ilgį sujungtos vandeniliniais ryšiais. Ši struktūra, būdinga tik DNR molekulėms, vadinama dviguba spiralė.

Susidarius dvigubai DNR spiralei, vienos grandinės azoto bazės išsidėsto griežtai tam tikra tvarka prieš azotines bazes. Kartu atsiskleidžia svarbus dėsningumas: prieš vienos grandinės adeniną visada yra kitos grandinės timinas, prieš guaniną – citozinas ir atvirkščiai. Taip yra dėl to, kad nukleotidų poros adeninas ir timinas, taip pat guaninas ir citozinas griežtai atitinka viena kitą ir yra papildomos, arba vienas kitą papildantis(iš lat. komplementum papildymas) vienas kitam. Tarp adenino ir timino visada yra du vandeniliniai ryšiai, o tarp guanino ir citozino – trys vandenilio ryšiai (1.2 pav.). Todėl bet kuriame organizme adenilo nukleotidų skaičius yra lygus timidilo skaičiui, o guanilo nukleotidų skaičius yra lygus citidilo skaičiui. Žinant nukleotidų seką vienoje DNR grandinėje, komplementarumo principu galima nustatyti nukleotidų tvarką kitoje grandinėje.

Padedant keturių tipų DNR nukleotidams, visa svarbi informacija apie kūną, kuris yra paveldimas kitoms kartoms, kitaip tariant, DNR veikia kaip paveldimos informacijos nešėja.

DNR molekulės daugiausia randamos ląstelių branduoliuose, tačiau nedidelis kiekis yra mitochondrijose ir plastidėse.

RNR molekulė, skirtingai nei DNR molekulė, yra polimeras, susidedantis iš vienos grandinės mažesni dydžiai. RNR monomerai yra nukleotidai, susidedantys iš ribozės, fosforo rūgšties liekanos ir vienos iš keturių azoto bazių. Trys azoto bazės – adeninas, guaninas ir citozinas – yra tokios pačios kaip ir DNR, o ketvirtoji – uracilas. RNR polimero susidarymas vyksta kovalentiniais ryšiais tarp ribozės ir gretimų nukleotidų fosforo rūgšties liekanos.

Yra trys RNR tipai, kurie skiriasi struktūra, molekulių dydžiu, vieta ląstelėje ir atliekamomis funkcijomis.

Ribosominis RNR (rRNR) yra ribosomos dalis ir dalyvauja formuojant aktyvųjį ribosomos centrą, kuriame vyksta baltymų biosintezės procesas.

Transportas RNR (t-RNR) – mažiausio dydžio – perneša aminorūgštis į baltymų sintezės vietą.

informacinis, arba matrica, RNR (i-RNR) sintetinama vienos iš DNR molekulės grandinių atkarpoje ir perduoda informaciją apie baltymo struktūrą iš ląstelės branduolio į ribosomas, kur ši informacija realizuojama.

Taigi skirtingų tipų RNR sudaro vieną funkcinė sistema skirtas paveldimos informacijos realizavimui baltymų sintezės būdu.

RNR molekulės randamos ląstelės branduolyje, citoplazmoje, ribosomose, mitochondrijose ir plastiduose.

Svarbu cheminis komponentas kiekviena ląstelė yra adenozino trifosfatas(ATP). Tai nukleotidas, kuriam irimo metu išsiskiria ląstelės gyvybei reikalinga energija, susidedanti iš azotinės bazės, ribozės angliavandenio ir trijų fosforo rūgšties liekanų (1.3 pav.); randama citoplazmoje, mitochondrijose, plastiduose ir branduoliuose.

ATP struktūra nestabili. Atskyrus vieną fosforo rūgšties likutį, ATP virsta adenozino difosfatas(ADP), jei atskiriama kita fosforo rūgšties liekana (tai yra labai reta), tada ADP patenka į adenozino monofosfatas(AMP). Atskyrus kiekvieną fosforo rūgšties likutį, išsiskiria 40 kJ energijos.

Ryšys tarp fosforo rūgšties likučių vadinamas makroerginiu (žymimas simboliu ~), nes jam nutrūkus išsiskiria beveik keturis kartus daugiau energijos nei suskaidžius kitus. cheminiai ryšiai(1.4 pav.).

Norint susintetinti ATP iš ADP, reikia išleisti tiek energijos, kiek išsiskiria šiai medžiagai irstant. Ląstelėse ATP sintetinamas irstant organinėms molekulėms: angliavandeniams, riebalams, rečiau baltymams.

vitaminai(iš lat. vita- gyvybė) - sudėtingi bioorganiniai junginiai, nedideliais kiekiais būtini normaliam organizmų funkcionavimui. Skirtingai nuo kitų organinių medžiagų, vitaminai nenaudojami kaip energijos šaltinis arba Statybinė medžiaga. Vienus vitaminus organizmai gali sintetinti patys (pavyzdžiui, bakterijos sugeba susintetinti beveik visus vitaminus), kiti vitaminai į organizmą patenka su maistu.

Vitaminai dažniausiai žymimi lotyniškos abėcėlės raidėmis. Pagrindas Šiuolaikinė klasifikacija vitaminai yra pagrįsti jų gebėjimu ištirpti vandenyje ir riebaluose. Išskirti tirpus riebaluose(A, D, E ir K) ir vandenyje tirpus(B, C, PP ir kt.) vitaminų.

Vitaminai vaidina svarbų vaidmenį metabolizme ir kituose organizmo gyvybiniuose procesuose. Gali atsirasti tiek vitaminų trūkumas, tiek perteklius rimtų pažeidimų daug fiziologines funkcijas organizme.

Be išvardytų neorganinių (vanduo, mineralinės druskos) ir organinių junginių (angliavandenių, lipidų, baltymų, nukleorūgščių, vitaminų), bet kurioje ląstelėje visada yra daug kitų organinių medžiagų. Jie yra tarpiniai arba galutiniai biosintezės ir skilimo produktai.

Ląstelių struktūra

Kiekviena ląstelė, nepaisant mažo dydžio, yra labai sudėtinga. Ląstelėse yra maistinių medžiagų ir energijos suvartojimo, medžiagų apykaitos produktų išskyrimo ir dauginimosi struktūros. Visi šie ląstelių veiklos aspektai yra glaudžiai susiję vienas su kitu.

Vidinis pusiau skystas ląstelės turinys vadinamas citoplazma. Daugumos ląstelių citoplazmoje yra šerdis, koordinuojančių gyvybinę ląstelės veiklą ir daug organelės, atlieka įvairias funkcijas.

Narve kaip vieninga sistema visos dalys – citoplazma, branduolys, organelės – turi būti laikomos kartu. Dėl to evoliucijos procese ląstelės membrana, kuri, supdama kiekvieną ląstelę, atskiria ją nuo išorinės aplinkos. Išorinė membrana apsaugo vidinį ląstelės turinį – citoplazmą ir branduolį – nuo ​​pažeidimų, palaiko nuolatinė forma ląstelės, užtikrina ryšį tarp ląstelių, selektyviai praeina ląstelės viduje reikalingų medžiagų ir pašalina iš ląstelės medžiagų apykaitos produktus.

Membranos struktūra visose ląstelėse yra vienoda. Jos storis yra maždaug 8 nm (1 nm = 10 −9 m), todėl šviesos mikroskopu membranos pamatyti neįmanoma. Duomenys gauti naudojant elektroninis mikroskopas, leido daryti išvadą, kad membranos pagrindas yra dvigubas lipidų molekulių sluoksnis (1.5 pav.), kuriame yra daug baltymų molekulių. Kai kurie baltymai yra lipidų sluoksnio paviršiuje, o kiti prasiskverbia per abu lipidų sluoksnius. Specialūs baltymai sudaro ploniausius kanalus, kuriais į ląstelę arba iš jos gali patekti kalio, natrio, kalcio jonai ir kai kurie kiti mažo skersmens jonai. Tačiau didesnės dalelės negali praeiti pro membranos kanalus. Maistinių medžiagų – baltymų, angliavandenių, lipidų – molekulės į ląstelę patenka fagocitozės arba pinocitozės pagalba.

Toje vietoje, kur maisto dalelė paliečia išorinę ląstelės membraną, susidaro invaginacija, ir dalelė patenka į ląstelę, apsupta membranos. Šis procesas vadinamas fagocitozė(1.6 pav., A).Įsiskverbkite į susidariusio burbulo vidų virškinimo fermentai, ir yra virškinimo vakuolė. Pirmuonys minta fagocitoze. Daugialąsčiuose organizmuose kai kurie kraujo leukocitai (gana stambios ameboidinės ląstelės), judantys kraujyje ir limfoje, taip pat gali aktyviai gaudyti ir virškinti svetimas bakterijas. Jie vadinami fagocitai.

pinocitozė nuo fagocitozės skiriasi tik tuo invaginacija išorinė membrana fiksuoja ne kietąsias daleles, o skysčio lašelius su jame ištirpusiomis medžiagomis (1.6 pav., b). Tai vienas iš pagrindinių medžiagų prasiskverbimo į ląstelę mechanizmų.

Išorinis ląstelės išorinės membranos paviršius yra padengtas įvairių molekulių, susijusių su membranos baltymais, sluoksniu. Šių molekulių derinys vadinamas glikokaliksas. Glikokalikso sudėtis apima glikolipidų molekules, glikoproteinus, polisacharidų grandines. Daugelis glikokalikso molekulių yra specifinių molekulinių receptorių dalis, kurių pagalba ląstelė gali reaguoti į įvairius išorinius signalus. Laisvas receptoriaus galas, nukreiptas į tarpląstelinę terpę, turi griežtai apibrėžtą formą. Todėl tik tos molekulės, kurios jam tinka, kaip spynos raktas, gali sąveikauti su receptoriumi. Būtent dėl ​​specifinių receptorių buvimo ląstelės paviršiuje gali būti fiksuojamos vadinamųjų informonų molekulės: mediatoriai, moduliatoriai, hormonai, fermentai. KAM vidinis paviršius ląstelės membrana ribojasi su citoplazmos baltymais. Jie perduoda informaciją ląstelės viduje ir sukelia sudėtingas biocheminių reakcijų kaskadas, kurios keičia visos ląstelės funkcionavimą.

Kai ląstelės liečiasi viena su kita ląstelių membranos sąveikauja formuodami tarpląstelines jungtis Įvairios rūšys. Dėl tokių jungčių kaimyninės to paties tipo ląstelės gali greitai keistis elektriniais ir cheminiais signalais.

ląstelės branduolys yra svarbiausia ląstelės dalis. Jis randamas beveik visose daugialąsčių organizmų ląstelėse. Išimtis yra žmogaus raudonieji kraujo kūneliai – eritrocitai. Seniausios vienaląstės būtybės Žemėje, bakterijos, neturi branduolio, todėl jos vadinamos prokariotai(iš lat. pro- prieš, prieš ir gr. karionas- šerdis). Visų kitų organizmų – grybų, augalų, gyvūnų – ląstelėse yra gerai susiformavęs branduolys, todėl jos vadinamos eukariotų(iš gr. eu- Na, visiškai).

Kodėl branduolys toks svarbus ląstelės gyvybei? Ląstelės branduolyje yra DNR – paveldimumo medžiaga, kurioje užšifruotos visos ląstelės savybės. Todėl branduolys reikalingas dviejų svarbiausių funkcijų įgyvendinimui: dalijimuisi, kurio metu formuojasi naujos ląstelės, viskuo panašios į motiną, ir visų ląstelėje vykstančių baltymų sintezės, apykaitos ir energijos procesų reguliavimui.

Branduolys dažniausiai yra sferinis arba ovalo formos. Paprastai ląstelės turi vieną branduolį, nors yra ir išimčių. Pavyzdžiui, du branduoliai blakstienose-batuose, daug branduolių - dryžuotų raumenų skaidulose.

Branduolys nuo citoplazmos atskirtas membrana, susidedančia iš dviejų membranų (1.7 pav.). Vidinė membrana yra lygi, o išorinė turi daug iškyšų. Bendras storis ląstelių sienelės- apie 30 nm. Branduolio apvalkale yra daug porų, kad įvairių medžiagų gali patekti iš citoplazmos į branduolį ir atvirkščiai.

Vidinis branduolio turinys vadinamas karioplazmos, arba branduolinės sultys. Branduolio sultyse yra chromatino ir nukleolių.

Chromatinas yra DNR grandinė. Jei ląstelė pradeda dalytis, tada chromatino siūlai sandariai susisuka į spiralę. Tokie tankūs dariniai vadinami chromosomos. Jie aiškiai matomi mikroskopu. Jei pažvelgsite pro mikroskopą į ląstelę tarp dalijimosi, paaiškėja, kad chromosomos yra nesusisukusios iki ploniausi siūlai DNR. Faktas yra tas, kad genai – DNR sekcijos, kuriose užšifruota baltymo struktūra – gali veikti tik despiralizuota forma. Taigi, priklausomai nuo ląstelės būsenos, chromatinas atrodys kaip chromosomos arba ploniausios despiralizuotos gijos.

Chromosomų rinkinys, esantis tam tikro tipo organizmo ląstelėse, vadinamas kariotipas. Prieš ląstelių dalijimąsi chromosomos susisuka ir tampa aiškiai matomos šviesos mikroskopu. Pažvelgus į chromosomas tampa aišku, kad skirtingi tipai Gyvi organizmai turi skirtingą chromosomų skaičių. Jei chromosomų skaičius dviejų rūšių gyvūnų ar augalų ląstelėse yra vienodas, tada jų dydžiai skirsis, tai yra, kariotipas visada yra unikalus.

Ląstelės, sudarančios bet kurio daugialąsčio organizmo organus ir audinius, vadinamos somatinės. Somatinių ląstelių branduoliuose dažniausiai yra dvigubas, arba diploidas, chromosomų rinkinys- po dvi kiekvienos rūšies chromosomas (1.8 pav.). Iš pradžių į kiekvieną ląstelę iš motinos kiaušinėlio pateko pusė chromosomų, o iš tėvo spermos – lygiai tokios pat chromosomos. Suporuotos, t.y absoliučiai identiškos, chromosomos (viena iš motinos, kita iš tėvo) vadinamos homologinės chromosomos. Išimtis yra lytinės chromosomos: X – paveldėta iš motinos ir viena iš dviejų – X arba Y – paveldėta iš tėvo. Chromosomų skaičius bet kurio organizmo ląstelių branduolyje nenulemia jo sudėtingumo lygio. Taigi, diploidų rinkinys apvaliųjų kirmėlių ląstelėse yra 2 chromosomos; vaisinės muselės - 8; žalia rupūžė - 26; gėlo vandens hidra - 32; žmogus - 46; naminis šuo - 78; vėžiai- 118, o žiobrių - 174.

Skirtingų dydžių ir formų tam tikros rūšies ląstelių chromosomų rinkinys, kuriame kiekviena chromosoma pavaizduota vienaskaita, vadinamas haploidas priešingai nei diploidiniame rinkinyje, kai kiekviena chromosoma turi dvi. haploidinis rinkinys randama lytinių ląstelių branduoliuose (gametos). Jei žmogus turi diploidinį 46 chromosomų rinkinį, tada haploidinis rinkinys yra atitinkamai 23.

Ląstelių dalijimosi tarpfazėje kiekviena chromosoma padvigubėja ir susideda iš dviejų chromatidžių. Tuo pačiu metu somatinėse ląstelėse žmogus turės 92 chromatides, poromis sujungtas į 46 chromosomas.

branduolys yra tankus suapvalintas kūnas, pakibęs branduolio sultyse. Branduoliai yra susiję su specifinėmis branduolinės DNR sritimis. Branduolių funkcija – RNR ir baltymų sintezė, iš kurių susidaro specialios organelės – ribosomos. Paprastai ląstelės branduolyje yra nuo vieno iki septynių branduolių. Jie aiškiai matomi tarp ląstelių dalijimosi, o dalijimosi metu jie sunaikinami.

Visą citoplazmą persmelkia daugybė kanalų, kurių sieneles sudaro membrana, panaši į tą, kuri sudaro išorinį ląstelės apvalkalą (1.9 pav.). Šie kanalai gali šakotis, jungtis vienas su kitu ir dėl to susidaro vienos ląstelės transportavimo sistema, vadinama endoplazminis Tinklelis(EPS). ER kanalų yra tiek daug, kad jie gali užimti iki 50% vidinio ląstelės tūrio. EPS kanalų liumenas skiriasi, tačiau jo vidutinė vertė yra 50 nm. Dideliu padidinimu po mikroskopu matyti, kad dalis tinklo membranų yra padengtos ribosomomis. Ši EPS dalis vadinama žiaurus(granuliuotas). Pagrindinė grubaus ER funkcija yra baltymų sintezė ribosomose. Šio tipo kanalai ypač išvystyti liaukų ląstelėse, kur vyksta hormoninių baltymų sintezė. Kita ER dalis nėra padengta ribosomomis ir yra vadinama sklandžiai. Smooth ER, matyt, daugiausia atlieka transportavimo funkciją. Šio tipo kanalai dažnai randami blužnies ląstelėse ir limfmazgiai asmuo. Taigi EPS, viena vertus, yra ląstelės transportavimo sistema, kita vertus, ji sintezuoja daugybę medžiagų, kurios kartais reikalingos tik pačiai ląstelei, o kitais atvejais – daugeliui daugialąsčio organizmo ląstelių. .

Ribosomos- Tai mažos sferinės organelės, kurių skersmuo 10-30 nm. Jas sudaro ribonukleino rūgštys ir baltymai. Kiekviena ribosoma susideda iš kelių dalių. Ribosomos susidaro branduolio branduoliuose, tada jos patenka į citoplazmą, kur pradeda atlikti savo funkciją – baltymų sintezę. Citoplazmoje ribosomos dažniausiai yra ant grubios ER. Rečiau jie laisvai pakimba ląstelės citoplazmoje.

Ląstelėje susidarę baltymai, riebalai ir angliavandeniai anaiptol ne visada panaudojami iš karto, todėl nemaža dalis ląstelės sintezuojamų medžiagų ER kanalais patenka į specialias ertmes, nuo citoplazmos atribotas membrana. Šios ertmės, sukrautos į savotiškas rietuves, „cisternas“, vadinamos Golgi kompleksas(1.10 pav.). Čia medžiagos, reikalingos pačiai ląstelei, pavyzdžiui, virškinimo fermentai, supakuojamos į membranos pūsleles, išsišakoja ir pernešamos per citoplazmą. Golgi komplekse taip pat kaupiamos medžiagos, kurias ląstelė sintezuoja viso organizmo poreikiams ir kurios pašalinamos iš ląstelės į išorę. Dažniausiai Golgi komplekso rezervuarai yra šalia ląstelės branduolio.

Kai įvairios maistinių medžiagų juos reikia suvirškinti. Šiuo atveju baltymai turi būti suskaidyti iki atskirų aminorūgščių, polisacharidai – iki gliukozės ar fruktozės molekulių, lipidai – iki glicerolio ir riebalų rūgščių. Kad būtų įmanomas tarpląstelinis virškinimas, fagocitinė arba pinocitinė pūslelė turi susilieti su lizosoma (1.11 pav.). Lizosoma- mažas burbulas, kurio skersmuo tik 0,5–1,0 mikrono, kuriame yra daug fermentų, galinčių sunaikinti maistinių medžiagų. Vienoje lizosomoje gali būti 30-50 skirtingų fermentų. Lizosomas gaubia membrana, kuri gali atlaikyti šių fermentų poveikį. Lizosomos susidaro Golgi komplekse. Būtent šioje struktūroje kaupiasi susintetinti virškinimo fermentai, o tada lizosomos palieka Golgi komplekso rezervuarus ir patenka į citoplazmą, kurios kartais sunaikina pačią ląstelę, kurioje jos susidarė.

Taip pat yra citoplazmoje mitochondrijos- ląstelių energetinės organelės (1.12 pav.). Mitochondrijų forma yra skirtinga: jos gali būti ovalios, apvalios, lazdelės formos. Jų skersmuo apie 1 mikronas, o ilgis iki 7-10 mikronų. Mitochondrijos yra padengtos dviem membranomis: išorinė yra lygi, o vidinė turi daugybę raukšlių ir išsikišimų - cristae. Fermentai yra įmontuoti į cristae membraną, kurios ląstelės absorbuojamų maistinių medžiagų energijos sąskaita sintetina ATP molekules – universalų energijos šaltinį visiems ląstelėje vykstantiems procesams.

Įvairių gyvų būtybių ląstelėse ir audiniuose mitochondrijų skaičius nėra vienodas. Pavyzdžiui, spermatozoidai gali turėti tik vieną mitochondriją. Tačiau audinių ląstelėse, kur energijos sąnaudos yra didelės, mitochondrijų yra iki kelių tūkstančių. Mitochondrijų skaičius ląstelėje priklauso ir nuo jos amžiaus: jaunose ląstelėse mitochondrijų yra daug daugiau nei senstančiose. Mitochondrijos turi savo DNR ir gali daugintis pačios. Pavyzdžiui, prieš ląstelių dalijimąsi mitochondrijų joje padaugėja taip, kad jų užtenka dviem ląstelėms.

Ląstelių centras esantis visų šalia branduolio esančių ląstelių citoplazmoje. Tai būtina formavimuisi vidinis skeletas ląstelės - citoskeletas. Gausus mikrovamzdeliai, palaiko ląstelių formą ir atlieka savotiškų bėgių, skirtų organelių judėjimui per citoplazmą, vaidmenį. Gyvūnuose ir žemesni augalai ląstelės centras susideda iš dviejų centrioliai- apie 0,3 mikrono ilgio ir 0,1 mikrono skersmens cilindrai, sudaryti iš ploniausių mikrovamzdelių. Mikrovamzdeliai yra išsidėstę aplink centriolių perimetrą po tris (tripletus), o dar du mikrovamzdeliai yra išilgai kiekvieno iš dviejų centriolių ašies. Centrioliai yra citoplazmoje stačiu kampu vienas kito atžvilgiu. Ląstelių centro vaidmuo ląstelių dalijimuisi yra labai didelis, kai centrioliai nukrypsta į besidalijančios ląstelės polius ir susidaro padalijimo velenas. Aukštesniuose augaluose ląstelių centras išsidėstęs kitaip ir neturi centriolių.

Daugelis ląstelių gali judėti, pavyzdžiui: blakstienas, žalioji euglena, ameba. Kai kurie iš šių organizmų juda specialių judėjimo organelių pagalba - blakstienos Ir žvyneliai.

Žvynelinės yra gana ilgos, pavyzdžiui, žinduolių spermatozoidai siekia 100 mikronų. Blakstienos yra daug trumpesnės: apie 10-15 mikronų. Tačiau vidinė struktūra blakstienos ir žvyneliai yra vienodi: juos sudaro tie patys mikrovamzdeliai kaip ir ląstelės centro centrioliai. Žievelių ir blakstienų judėjimą sukelia mikrotubulių slydimas vienas kito atžvilgiu, todėl šie organeliai sulinksta. Kiekvienos žievės arba žvynelių apačioje guli bazinis kūnas, kuris stiprina juos ląstelės citoplazmoje. Žvynelių ir blakstienų darbas sunaudoja ATP energiją.

Judėjimo organelės dažnai randamos daugialąsčių organizmų ląstelėse. Pavyzdžiui, žmogaus bronchų epitelis yra padengtas daugybe (apie 10 9 1 cm 2) blakstienų. Visos kiekvienos epitelio ląstelės blakstienos juda griežtai kartu, sudarydamos savotiškas bangas, kurios aiškiai matomos mikroskopu. Tokie „blizgantys“ blakstienų judesiai padeda išvalyti bronchus nuo pašalinių dalelių ir dulkių. Žvynelinės taip pat randamos specializuotose ląstelėse, tokiose kaip spermatozoidai.

Be ląstelei būtinų organelių, joje yra darinių, kurie atsiranda arba išnyksta, priklausomai nuo jos būklės. Šios formacijos vadinamos ląstelių inkliuzai. Dažniau ląstelių inkliuzai yra citoplazmoje ir yra šios ląstelės sintetinamos maistinės medžiagos arba medžiagų granulės. Tai gali būti nedideli riebalų, krakmolo ar glikogeno granulių lašeliai, rečiau – baltymų granulės, druskos kristalai.