6. Ląstelės membranos kilmė, struktūra ir funkcijos.
Ląstelės atradimo istorija, ląstelių teorija. Ląstelė – pagrindinė struktūrinis vienetas gyvas. Jo atradimas (Hooke, 1665; Malpighi; Grew, 1671) yra susijęs su šviesos mikroskopo išradimu. Tolesni R. Virchow, K. Baer tyrimai parodė, kad organizmai savo vystymąsi pradeda nuo vienos ląstelės, kiekviena ląstelė susidaro dalijantis motinai. Tai rado išraišką ląstelių teorija, kurios pagrindines nuostatas suformulavo prancūzų botanikas Dutrochet (1824), rusų botanikas Goryaninovas P.F. (1834) ir vokiečių tyrinėtojai Schleidenas ir Schwannas (1838-1839).
Šiuolaikinė ląstelių teorija apima šias pagrindines nuostatas:
1. Ląstelė – pagrindinis gyvų organizmų sandaros, vystymosi ir gyvybinės veiklos vienetas.
2. Augalų ir gyvūnų ląstelės yra panašios sandaros.
3. Ląstelės susidaro dėl motininių ląstelių dalijimosi.
4. Ląstelės specializuojasi savo veikloje ir formuoja audinius.
5. Audiniai formuoja organus.
Gilesnis ląstelės struktūros supratimas yra susijęs su fazinio kontrasto, elektronų, perdavimo ir skenavimo mikroskopų atsiradimu, kurie padidina šimtus tūkstančių kartų.
Ląstelių struktūra. Pagrindinės ląstelės struktūrinės dalys yra: apvalkalas, citoplazma, branduolys, vakuolė. Gyvoji ląstelės dalis (citoplazma, branduolys) vadinama protoplastu.
Ląstelių sienelės. Augalų ląsteles supa tanki membrana. Jo buvimu jie skiriasi nuo gyvūnų ląstelių, nors buvo nustatyta, kad gyvūnų ląstelės taip pat yra padengtos glikoproteininės medžiagos mucino (cukraus ir baltymų) membrana - kiaušiniais. jūros ežiai, varliagyviai, virškinamąjį traktą dengiančios ląstelės, epitelis ir kt.
Ląstelės membrana apsaugo protoplastą nuo neigiamo išorės poveikio ir suteikia ląstelei tam tikrą formą ir stiprumą.
Ląstelės sienelę daugiausia sudaro polisacharidai – 50 % celiuliozės, 30 % hemiceliuliozės ir 20 % pektino.
Celiuliozė turi fibrilinę struktūrą. Gliukozės likučiai celiuliozės molekulėje sudaro grandines – miceles, kurios susijungia į ryšulius. Maži ryšuliai į didelius ir pan.
Gryna celiuliozė yra bespalvė, stipri ir atspari Įvairios rūšys mechaninis ir fizinis poveikis. Tarpai tarp micelių ryšulių užpildyti pektininėmis medžiagomis, kurios mirkomos gali išsipūsti. Pektinai taip pat užpildo tarpląstelines erdves, suklijuodami ląsteles. Dažnai ant ląstelių sienelių nusėda ne celiuliozė, o hemiceliuliozė – medžiaga, kuri yra arčiau krakmolo.
Ląstelių membranos sustorėja daugiausia dėl jų impregnavimo specialiomis medžiagomis, kurios suteikia papildomo stiprumo ir ilgaamžiškumo. Tai ligninas, suberinas, kutinas. Ligninas yra medžiaga, artima celiuliozei, tačiau joje yra santykinai daugiau anglies. Tokia modifikacija yra lignifikacija.
Suberinas ir kutinas savo prigimtimi panašūs į riebalus. Jomis impregnuotos ląstelių membranos nedrėksta vandens ir yra beveik nepralaidžios vandeniui ir dujoms. Tai sumažina išgaravimą nuo ląstelės paviršiaus. Odelė dengia tik išorinį ląstelių membranų paviršių (lapų paviršių), todėl ląstelės išsaugo gyvybingumą. Ląstelės membranos impregnavimas šiomis medžiagomis sukelia kamščiavimą, dėl kurio ląstelės protoplastas miršta.
Visose ląstelėse buvo pastebėta nedidelė membranų mineralizacija. Paprastai tai yra kalcio arba silicio rūgšties druskos. Kalcis randamas anglies arba oksalo kalkių pavidalu. Kalkių karbonatas gali nusėsti ne tik lukštuose, bet ir epidermio paviršiuje, nusėsdamas iš vandens stomatito išskyrų (dilgėlės geliančiais plaukeliais kartu su silicio dioksidu).
Ląstelės sienelės formavimasis ir augimas. Ląstelių dalijimosi metu susidaranti bendroji pertvara yra ploniausia celiuliozės plėvelė. Į ją net prasiskverbia kaimyninių ląstelių protoplastų citoplazmos dalelės. Ši plona celiuliozės plėvelė vadinama pirminis apvalkalas, yra apie 5% celiuliozės. Iš pradžių pirminis apvalkalas yra bendras dviem gretimoms ląstelėms. Tada ji sutirštėja ir dalijasi, ir kiekviena ląstelė gauna savo pirminį apvalkalą. Tarp jų yra ploniausias amorfinės medžiagos sluoksnis – tarpląstelinis arba vidurinė plokštelė. Pagal fizines ir chemines savybes jis turi pektininį pobūdį. Jis gali sugriūti, o kaimyninės ląstelės yra atskirtos. Jaunoms ląstelėms augant, pirminė membrana taip pat didėja ir tampa storesnė.
Iš pradžių labai jaunose ląstelėse micelinės gijos sudaro trimatį tinklą. Lengvai tempiasi. Ląstelei augant, membrana išsitempia, o prie esamų micelių pluoštų prisijungia naujos. Tinklelis tampa tankesnis ir griežtesnis. Jo bendras storis auga. Sumažėja membranos plastiškumas, fiksuojamas tam tikras ląstelės dydis ir forma. Vėlesnis ląstelės sienelės sustorėjimas vadinamas antriniu, o sluoksniavimasis vadinamas antrinis apvalkalas. Tokia yra schematiškai sudėtinga ląstelės membranos morfologinė struktūra. Šį sudėtingumą apsunkina tai, kad antrinis sustorėjimas niekada nebūna ištisinis, tolygus, o būna pats įvairiausias: žieduotas, spiralinis, pastolių, tinklinis, taškinis.
Žiediniai ir spiraliniai sustorėjimai – tai apskrito skerspjūvio žiedai arba spiralės, esančios cilindrinio vamzdžio formos ląstelės viduje. Su vidiniu pirminės membranos paviršiumi jie jungiasi tik siauru sukibimu, netrukdo ląstelėms pailgėti ir augti.
Sustorėjimai gali būti tinklelio pavidalo vidiniame ląstelės membranos paviršiuje ir laiptelių, išsikišusių į ląstelę, pavidalu ir beveik ištisiniai. Pastaruoju atveju nesustorėjusios lieka tik siauros suapvalintos arba į plyšį panašios erdvės.
Pirminiame apvalkale nėra sustorėjusių vietų – porų. Dėl skirtingo sustorėjimų pobūdžio porų forma ir dizainas gali būti labai įvairūs:
Paprastos poros – jose antrinio apvalkalo suformuoto kanalo sienelės tolygiai, vertikaliai nusileidžia į pirminį apvalkalą.
Pusiau kraštinis – antrinis apvalkalas iš vienos pusės.
Apribotos poros - antrinis apvalkalas tarsi kabo virš nesustorėjusios vietos taip, kad kanalas antriniame apvalkale įgautų piltuvo formą, pritvirtintas prie pirminio apvalkalo varpeliu. Pirminės membranos plėvelė, skirianti du priešingus kanalus poroje, gali turėti disko arba lęšio pavidalo sustorėjimą, kuris vadinamas toru.
Tiek paprastų, tiek kutinėtų porų kontūrai ne visada yra apvalūs, jie gali būti pailgi arba elipsiški. Į pirminę membraną porų srityje prasiskverbia ploniausios perforacijos, pro kurias praeina citoplazmos-plazmodezmos gijos, sujungdamos ląsteles ir užtikrindamos augalo, kaip vientiso organizmo, gyvybinę veiklą.
Ląstelių sienelių modifikacijos:
lignifikacija - lignino inkrustacija;
kamščiavimas - inkrustacija suberinu;
kutinizacija - kutininio sluoksnio susidarymas išoriniame apvalkalo paviršiuje;
mineralizacija – impregnavimas kalcio arba silicio druskomis.
Ląstelių membranų gleivės. Jis gali būti normalus (biologinis), naudingas augalams ir patologinis (skausmingas), sukeltas bakterijų.
Normalios linų, svarainių, moliūgų ir kai kurių rūšių ramunėlių sėklų ląstelių paviršinio sluoksnio celiuliozės membranų gleivės padeda pritvirtinti sėklas dirvožemyje, sukurdamos geresnį kontaktą su ja ir Geresnės sąlygos augimas.
Patologiniais atvejais ne tik paviršinių, bet ir giliųjų ląstelių sienelės gali būti gleivingos. Šis procesas sukeliamas specialių bakterijų, yra augalų liga ir vadinamas gummoze. Dažnai streikuoja vaisių medžiai ypač vyšnios, slyvos. Iš medžio žievės teka gleivės, vyšnių klijai. Gumozė vystosi lėtai ir galiausiai sukelia medžio mirtį.
ląstelių sienelės(apvalkalas) suteikia ląstelėms mechaninį stiprumą, apsaugo jų turinį nuo pažeidimų ir per didelio vandens praradimo, palaiko ląstelių formą ir dydį, taip pat apsaugo nuo ląstelių plyšimo hipotoninėje aplinkoje. Ląstelės sienelė dalyvauja absorbuojant ir keičiant įvairius jonus, t.y jonų keitiklis. Medžiagos pernešamos per ląstelės membraną.
IN ląstelės sienelės sudėtis yra įtraukti konstrukciniai komponentai(celiuliozė augaluose ir chitinas grybuose), matricos komponentai (hemiceliuliozė, pektinas, baltymai), inkrustuojantys komponentai (ligninas, suberinas) ir medžiagos, nusėdusios ant lukšto paviršiaus (kutinas ir vaškas).
Hemiceliuliozės- tai polisacharidų grupė (pentozių ir heksozių polimerai - ksilozė, galaktozė, manozė, gliukozė ir kt.)
pektino medžiagos- Tai polimerai, pagaminti iš monosacharidų (arabinozės ir galaktozės), galakturono rūgšties (cukraus rūgšties) ir metilo alkoholio.
33. Ląstelės branduolys: sandara, funkcijos, chem. junginys.
Branduolys yra pagrindinis ląstelės komponentas, pernešantis genetinę informaciją.Branduolys yra centre. Forma yra skirtinga, bet visada apvali arba ovali. Dydžiai yra įvairūs. Branduolio turinys yra skystos konsistencijos Branduolinė membrana susideda iš 2 membranų, atskirtų perinuklearine erdve. Korpuse yra poros, per kurias keičiasi didelės molekulės. įvairių medžiagų. Jis gali būti 2 būsenų: ramybės – tarpfazės ir dalijimosi – mitozės arba mejozės.
Ląstelės branduolyje išskiriamos pagrindinės struktūros: 1) branduolinis apvalkalas(branduolinė membrana), per kurios poras vyksta mainai tarp ląstelės branduolio ir citoplazmos.
2) branduolio sultys, arba karioplazma, yra pusiau skysta, silpnai nudažyta plazmos masė, užpildanti visus ląstelės branduolius ir kurioje yra likę branduolio komponentai;
3) chromosomos, kurios matomos nesidalijančiame branduolyje tik padedant specialius metodus mikroskopija (dažytoje nesidalijančios ląstelės dalyje chromosomos dažniausiai atrodo kaip netaisyklingas tamsių sruogų ir granulių tinklas, bendrai vadinamas chromatinu);
4) vienas ar daugiau sferinių kūnų – nukleolių, kurie yra specializuota ląstelės branduolio dalis ir yra susiję su ribonukleino rūgšties ir baltymų sinteze.
Pagrindinės ląstelės branduolio funkcijos:
1. informacijos saugojimas;
2. informacijos perkėlimas į citoplazmą naudojant transkripciją, t.y., informaciją nešančios i-RNR sintezę;
3. informacijos perdavimas dukterinėms ląstelėms replikacijos metu – ląstelių ir branduolių dalijimasis.
Cheminė sudėtis įvairios ląstelės gali labai skirtis, tačiau kiekvienoje ląstelėje būtinai yra nemažai medžiagų. Nuo Ne organinės medžiagos yra vanduo ir mineralinės druskos(kalio, natrio, kalcio, magnio ir kt. chloridai), iš organinių – baltymai, riebalai ir angliavandeniai. Baltymai ir baltymų junginiai yra esminiai komponentai, tai yra jų savybės, kuriomis grindžiami procesai, vykstantys ląstelėje kaip gyvoje sistemoje.
Ląstelių membranos
Ląstelinis membrana- atskiria bet kurios ląstelės turinį nuo išorinė aplinka, užtikrinant jo vientisumą; reguliuoja mainus tarp ląstelės ir aplinkos;
Susideda iš ląstelės membrana iš dvejetainės lipidų ir baltymų serijos.
Funkcijos:
1. barjeras – užtikrina reguliuojamą, selektyvią, pasyvią ir aktyvią medžiagų apykaitą su aplinką.
2. Transportas (aktyvus, pasyvus) – medžiagos pernešamos per membraną į ląstelę ir iš jos.
3. matrica – suteikia tam tikrą santykinę membranos baltymų padėtį ir orientaciją, optimalią jų sąveiką.
4. mechaninis – užtikrina ląstelės autonomiją, jos viduląstelines struktūras, taip pat ryšį su kitomis ląstelėmis (audinuose).
5. energija - vykstant fotosintezei chloroplastuose ir ląsteliniam kvėpavimui mitochondrijose, jų membranose veikia energijos perdavimo sistemos, kuriose dalyvauja ir baltymai;
6. receptorius – kai kurie membranoje esantys baltymai yra receptoriai (molekulės, kuriomis ląstelė suvokia tam tikrus signalus).
7. fermentiniai – membraniniai baltymai dažnai yra fermentai (baltymai, kurie gyvuose organizmuose veikia kaip katalizatoriai.)
35. Krakmolas: fiziologinis vaidmuo, biosintezė ir skilimas augale
Krakmolas (С6Н10О5) n yra natūralus polimeras. Be to, krakmolas nėra atskira medžiaga, o dviejų sudėties polimerų - amilozės (10–20%) ir amilopektino (80–90%) mišinys, susidedantis iš a-D-gliukozės likučių.
amilozės- ilgos neišsišakojusios grandinės, sudarytos iš gliukopiranozės, junginio, kuriame yra nuo 1 iki 4 anglies atomų. Lengvai ištirpsta šiltas vanduo, tirpalai nėra stabilūs ir gali susidaryti likučių. Jis tampa mėlynas su jodu.
amilopektinas - susideda iš a-D gliukopiranozės. Ryšiai, esantys tarp 1,4 ir 1,6 anglies atomo. Atskyrimo taškai susidaro per 25-30 gliukozės likučių.
Krakmolas, kaip vienas iš fotosintezės produktų, yra plačiai paplitęs gamtoje. Augalams tai yra maistinių medžiagų rezervas, daugiausia randamas vaisiuose, sėklose ir gumbuose. Krakmolo turtingiausi grūdai javų augalai: ryžiai (iki 86%), kviečiai (iki 75%), kukurūzai (iki 72%), taip pat bulvių gumbai (iki 24%).
IN Maisto pramone krakmolas naudojamas gliukozei, melasai, etanoliui gaminti, tekstilėje – audiniams apdirbti, popieriuje – kaip užpildas.
BIOSINTEZĖ: 1. Amilazei susidaryti būtina:
a) uridino difosfato gliukozė (UDPG)
b) sėklos (3,4 gliukozės likučių)
2. Amilopektino susidarymui būtina:
a) sėkla
b) Kogliukano išsišakojimas (suskaido 1.4 ryšius, sudarydamas juos 1.6)
Krakmolo skilimas vyksta dalyvaujant dviem procesams - hidrolizei ir fosforolizei.
Hidrolizinis krakmolo skaidymas vyksta veikiant keturiems α-amilazės hidrolizės klasės fermentams, katalizuoja α (1-4)-jungties skilimą, o ryšiai nutrūksta atsitiktinai. Galutinis šio skilimo produktas yra maltozė, gliukozė, dekstrinai. Veikiant β-amilazei, α(1-4)-ryšiai nutrūksta, susidaro maltozės likučiai. Fermentas gliukoamilazė katalizuoja nuoseklų gliukozės likučių skilimą iš krakmolo molekulės. Amilopektino-1,6-gliukozidazė arba R-fermentas katalizuoja α (1-6) jungčių skilimą amilopektino molekulėje, t.y., veikia šakos taškus.
Fosforolizė – tai fosforo rūgšties pridėjimas gliukozidinio ryšio tarp monosacharidų likučių polisacharidinėje grandinėje plyšimo vietoje ir susidaro gliukozės-1-fosfatas. Šią reakciją katalizuoja fermentas magliukono fosforilazė, priklausanti transferazių klasei. Krakmolas augale gali būti labai greitai suskaidytas, nes skilimo fermentai yra visuose augalo organuose.
36. Liazės, ligazės ir jų vaidmuo augale.
LAZĖS – fermentų klasė, katalizuojanti reakcijas, kurios sukelia jungčių skilimą (C-C, C-O, C-N ir t. t.) kartu su dvigubų jungčių susidarymu, taip pat atvirkštines dvigubų jungčių pridėjimo reakcijas.
Fermento pavadinime yra žodžiai „dekarboksilazė“ ir „aldolazė“ arba „liazė“, o fermentams, katalizuojantiems vandens skilimo iš substrato reakcijas – „dehidratazė“ (karbonato dehidratazė, citrato dehidratazė, serino dehidratazė ir kt.). Tais atvejais, kai tik atsakas, arba ši kryptis reakcijose reikšmingesnė, fermentų pavadinime yra žodis „sintazė“ (malato sintazė, 2-izopropilmalato sintazė, citrato sintazė ir kt.).
liazės - katalizuojančios bet kokios atominės grupės pridėjimą prie organinių junginių arba atskyrimą nuo substratų tam tikra grupė nedalyvaujant vandeniui;
LIGASES(lot. ligare- kryžminis ryšys, jungtis) - fermentas, katalizuojantis dviejų molekulių sujungimą ir formuojantis naujai. cheminis ryšys (perrišimas). Šiuo atveju paprastai įvyksta nedidelės cheminės grupės skilimas (hidrolizė) iš vienos iš molekulių.
ligazės, arba sintetazės, – katalizuojančios sintezę organiniai junginiai, kuris atsiranda dalyvaujant ATP (naudojant šio junginio energiją).
37. Lapas kaip pagrindinis fotosintezės organas.
Augalo lapas yra pagrindinis augalo organas, kuriame vyksta fotosintezės procesas. Kadangi lapą daugiausia dengia dujoms nelaidi odelė, CO 2 į audinius patenka per stomas, o į audinius – per labai išsišakotą tarpląstelinių oro kanalų tinklą.
KAM viršutinė pusė Lapas yra greta palisado parenchimos, kurios ląstelės yra statmenos, glaudžiai liečiasi viena su kita ir turi daug chloroplastų. Ši palisado parenchima yra pagrindinis asimiliacinis audinys. Kempininė parenchima su laisvai išsidėsčiusiomis ląstelėmis ir tarpląstelinėmis erdvėmis ribojasi su apatiniu epidermiu. Be to, visas lapas yra persmelktas gyslų, kuriomis pernešama Veda, mineraliniai jonai ir asimiliatai.
Palisado parenchimoje nėra nė vienos ląstelės, kuri būtų daugiau nei keli ląstelės skersmenys nuo artimiausios venos.
Praėjęs pro stomato barjerą, atmosferos CO 2 ištirpsta vandenyje, hidratuojasi ir virsta anglies rūgštimi, o vėliau disocijuoja į bikarbonato jonus (HCO 3 +), kurių rezervas tarnauja kaip potencialaus CO 2 rezervas, naudojamas fotosintezei.
Kadangi pagrindinis audinys, sugeriantis saulės energiją, yra palisado parenchima, kurioje yra maksimali suma chloroplastų, tada, žinant santykį tarp lapų ploto ir chloroplasto paviršiaus ploto, galima apytiksliai nustatyti pasėlių sugeriamumą. Taigi 1 hektarui pasėlių vidutiniškai tenka 5 hektarai lapų paviršiaus, tai yra 1000 hektarų chloroplasto paviršiaus, nes 1 cm 2 lapų paviršiaus atitinka 200 cm 2 chloroplasto paviršiaus. Tuo pačiu metu tarpląstelinių erdvių, garinančių vandenį, paviršiaus plotas yra 50 ha. Tai išreiškia bendrąjį biologinį dėsnį – vidinių darbinių paviršių su santykinai mažais išoriniais garavimo plotais sukūrimą dėl mažų medžiagų kiekių sąnaudų.
Priklausomai nuo augalų buveinės sąlygų (sausas ar per drėgnas klimatas, tropinis klimatas su per dideliu saulės spinduliuotės intensyvumu), tam tikri morfologiniai ar biocheminės savybės, tačiau Bendri principai išsaugomos lapų struktūros.
38. Augalų ląstelių makroerginiai junginiai ir jų vaidmuo augalų gyvenime.
Didelės energijos junginiai apima tam tikros rūšies medžiagas, kurių transformacijos metu įvyksta didesnis laisvosios energijos pokytis, standartinėmis sąlygomis 30-60kJ/mol.
Bet kurio didelės energijos junginio sudėtis apima atomų, sujungtų stipriai poliniu ryšiu, grupę, kuri žymima specialiu simboliu „~“ ir vadinama makroerginis ryšys. Priklausomai nuo makroerginio ryšio, išskiriamos 3 makroerginių junginių grupės:
1. Fosfatai – turi fosforo rūgšties likučių, sujungtų makroerginiu ryšiu su nukleotidų liekanomis (nukleozidų polifosfatais), karboksirūgštimis (acilfosfatais), aminais (amidino fosfatais) ir enolio (enolio fosfatų) dariniais.
Svarbiausi nukleozidiniai polifosfatai yra
ATP (adenozino trifosfatas), GTP (guanozino trifosfatas), UTP (uridino trifosfatas), CTP (citidino trifosfatas).
Acilo fosfatas yra 1,3-difosfoglicerino rūgštis
Enolfosfatas yra fosfoenolpiruvo rūgštis
Amidino fosfatas yra arginino fosfatas
2. CoA tioeteriai-acilo dariniai.Svarbiausias yra acetil CoA.
Kiti didelės energijos tioeteriai skiriasi nuo acetilo CoA ilga angliavandenilio radikalo grandine, būdinga konkrečiai karboksirūgšties rūgščiai (propionilo kofermentas A, malonilo kofermentas A ir kt.).
3. Imidazolai.
Imidazolų atstovas yra acetilimidazolas
ATP yra pagrindinis energijos, išsiskiriančios skaidant organinius junginius ląstelėse, priėmėjas ir pagrindinis nešėjas, energijos, reikalingos sintetiniams procesams įgyvendinti, tiekėjas.
39 Mitochondrijos: struktūra ir funkcijos
Mitochondrijos- dviejų membranų pusiau autonominė organelė, sintetinanti ATP.Mitochondrijų forma yra įvairi, jos gali būti lazdelės formos, siūlinės arba sferinės. Mitochondrijų sieneles sudaro dvi membranos: išorinė ir vidinė. Išorinė membrana yra lygi, o vidinė sudaro daugybę raukšlių - cristae.Į vidinę membraną įmontuota daugybė fermentų kompleksų, kurie atlieka ATP sintezę.
Mitochondrijos vadinamos pusiau autonominis organelės. Tai reiškia, kad jie priklauso nuo ląstelės, bet tuo pačiu išlaiko tam tikrą nepriklausomybę. Taigi, pavyzdžiui, mitochondrijos pačios sintetina savo baltymus, įskaitant jų fermentų kompleksų fermentus. Be to, mitochondrijos gali daugintis dalijantis nepriklausomai nuo ląstelių dalijimosi.
Vidinė mitochondrijų erdvė užpildyta bestruktūrės vienalyte medžiaga (matrica). Matricoje yra žiedinės DNR molekulės, RNR ir mažos ribosomos (kaip ir prokariotuose). Mitochondrijų DNR yra informacijos apie mitochondrijų baltymų struktūrą. RNR ir ribosomos atlieka savo sintezę. Mitochondrijų ribosomos yra mažos, struktūriškai labai panašios į bakterines ribosomas.
Vidinės membranos sulankstymas turi didelę reikšmę. Sulenktame paviršiuje gali būti daugiau fermentų kompleksų nei ant lygus paviršius. Raukšlių skaičius mitochondrijose gali skirtis priklausomai nuo ląstelių energijos poreikių.Jei ląstelei reikia energijos, tai kristų skaičius didėja. Atitinkamai didėja ir fermentų kompleksų, esančių ant kriostų, skaičius. Dėl to susidarys daugiau ATP. Be to, ląstelė gali padidėti viso mitochondrijos. Jei ląstelei nereikia didelio energijos kiekio, tada ląstelėje mažėja mitochondrijų skaičius, o mitochondrijos viduje mažėja kristų skaičius.
Pagrindinis funkcija- organinių junginių oksidacija ir jų skilimo metu išsiskiriančios energijos panaudojimas ATP molekulių sintezėje, atsirandantis dėl elektrono judėjimo išilgai vidinės membranos baltymų elektronų transportavimo grandinės.
40. Monosacharidai, jų fosforo esteriai, biosintezė ir transformacija augaluose. Monosacharidų vertė.
Monosacharidai (triozės, tetrozės, pentozės, heksozės, hektozės) yra bespalvės kristalinės medžiagos, lengvai tirpios vandenyje, blogai tirpios alkoholyje, netirpios eteryje. Monosacharidai yra pagrindinis energijos šaltinis žmogaus organizme. Monosacharidai yra mišrių funkcijų junginiai, nes jų struktūroje yra įvairių reaktyvių grupių. Monosacharidai yra nelakūs, lengvai tirpūs vandenyje ir kituose poliniuose tirpikliuose, o tai yra dėl to, kad jų struktūroje yra daug polinių hidroksilo grupių. Dauguma jų lengvai kristalizuojasi ir yra atsparūs atskiestoms rūgštims.
Kaip polihidroksiliai alkoholiai, monosacharidai sąveikauja su hidroksidais, taip pat su metalų oksidais, o hidroksilo grupių vandenilis pakeičiamas metalu ir susidaro alkoholato tipo junginiai, vadinami cukrumi.
Svarbiausias monosacharidas yra gliukozė. Pavadinimas kilęs iš graikų kalbos – glykys – saldus. Cheminė formulė- C6H12O6. Gliukozės molekulės atlieka biologinio kuro vaidmenį viename iš svarbiausių energijos procesų organizme – glikolizės procese. Pentozės cikle gliukozė oksiduojama iki CO2 ir vandens, generuodama energiją kai kurioms reakcijoms. D-gliukozė atsiranda natūraliai.
Gliukozė labai lengvai oksiduojama oksidais ir hidroksidais. sunkieji metalai. Visiška gliukozės oksidacija vyksta pagal lygtį:
C 6 H 12 O 6 + 6O 2 \u003d 6CO 2 + 6 H 2 O + 686 kcal.
Gliukozės 6 fosfatas yra fosfato esteris
Reikšmė:
1. Vaidina didelį vaidmenį metabolizme
2. Jie yra tarpinis fotosintezės ir kvėpavimo produktas ir dalyvauja lipidų biosintezėje
3. Dalyvauti angliavandenių sintezėje ir fitoharmonų formavime
Monosacharidų dariniai yra:
Urano rūgštys - gliukurono, galakturono, askorbo rūgštis. Labai dažnai jie yra proteoglikanų dalis;
Amino cukrūs – gliukozaminas, galaktozaminas. Daugelyje antibiotikų (eritromicino, karbomicino) yra amino cukrų;
sialo rūgštys. Jie yra proteoglikanų ir glikolipidų dalis;
Glikozidai – pavyzdžiai yra širdies glikozidai, antibiotikas streptomicinas.
Monosacharidų biosintezė iš anglies dioksidas o vanduo atsiranda augaluose, kuriuose dalyvauja aktyvuoti monosacharidų dariniai – nukleozidų difosfatiniai cukrūs – dažniausiai vyksta biosintezė kompleksiniai angliavandeniai. Monosacharidų skaidymas organizme (pavyzdžiui, alkoholinė fermentacija, glikolizė) vyksta kartu su energijos išsiskyrimu.
Augalų atsparumas šalčiui
Augalų atsparumas šalčiui, augalų gebėjimas toleruoti žemesnę nei 0˚С temperatūrą ir žemą neigiamą temperatūrą. Atsparūs šalčiui augalai gali užkirsti kelią žemos neigiamos temperatūros poveikiui arba jį sumažinti.
Augalai ištveria žiemos sąlygas įvairiais ontogeniškumo laikotarpiais. Vienmečiuose pasėliuose žiemoja sėklos (vasariniai augalai), sudygę augalai (žiemkenčiai), dvimečiuose ir daugiamečiuose – gumbai, šakniavaisiai, svogūnėliai, šakniastiebiai, suaugę augalai. Žieminių, daugiamečių žolinių ir sumedėjusių vaisinių kultūrų gebėjimą peržiemoti lemia gana didelis atsparumas šalčiui. Šių augalų audiniai gali nušalti, bet augalai nežūva.
Kietėjimo fazės:
Pirma fazė kietėjimas vyksta šviesoje ir esant žemai teigiamai temperatūrai naktį (apie 10 ° C dieną, apie 2 ° C naktį), stabdomas augimas ir vidutinė dirvožemio drėgmė. Žieminiai javai pirmąją fazę išgyvena šviesoje esant vidutinei paros temperatūrai 0,5–2 °C per 6–9 dienas, sumedėję – per 30 dienų. Šioje fazėje tolesnis lėtėjimas tęsiasi ir tolygiai pilnas sustojimas augimo procesai.
Antrasis etapas kietėjimas nereikalauja šviesos ir prasideda iškart po pirmos fazės, esant šiek tiek žemesnei nei 0 °C temperatūrai. Žoliniams augalams jis gali tekėti ir po sniegu. Tai trunka apie dvi savaites laipsniškas mažėjimas temperatūra nukrenta iki -10…-20 °C ir žemesnė 2-3 °C per dieną greičiu, o tai lemia dalinis praradimas vanduo iš ląstelių, audinių ląstelių išlaisvinimas iš vandens pertekliaus arba stiklinimas (vandens perėjimas į stiklinę būseną). Vandens stiklinimo reiškinys augalų ląstelėse atsiranda staigiai aušinant (žemiau -20 ° C). stiklakūnis augalo audinys ilgą laiką išlaiko savo gyvybingumą.
42. Nastijos ir jų vaidmuo augale
Nastia- augalų organų judesiai, kuriuos sukelia dirgikliai, vienodai veikiantys visus augalus, pavyzdžiui, temperatūros, drėgmės, šviesos pokyčiai ir kt.
Nastya klasifikacija:
1. Termonastija – judesiai, kuriuos sukelia temperatūros pokyčiai.
2.Fotonastija – judesiai, kuriuos sukelia apšvietimo pasikeitimas.
3. Niktynasty – augalų judesiai, susiję su kombinuotu apšvietimo ir temperatūros pokyčiu. Šis bendras poveikis pasireiškia dienos ir nakties kaitos metu. Pavyzdžiui, kai kurių ankštinių augalų lapų judėjimas.
4. Turgoriniai judesiai – siejami su turgoro pasikeitimu. Tai apima nyktynastinius lapų judesius. Taigi, daugelio augalų lapams taip pat būdingi ritmiški judesiai, susiję su turgoro pokyčiais lapų pagalvėlių ląstelėse.
5.Seimomonastijos – judesiai, sukeliami prisilietimo, kratymo ir kt.
6. Autonastika – spontaniški ritmiški lapų judesiai, nesusiję su išorinių sąlygų pokyčiais.
Nastijos vaidina svarbų vaidmenį augalų gyvenime, tai yra vienas iš augalų prisitaikymo prie aplinkos požymių, aktyvios reakcijos į įvairių jos veiksnių įtaką.
Ląstelinis apvalkalas.
Išorėje ląstelę supa membrana, kurios pagrindas yra plazminė membrana, arba plazmalema (žr. 2 pav.), kurios tipinė struktūra ir storis 7,5 nm Ląstelės membrana atlieka svarbias ir labai įvairias funkcijas: nustato ir palaiko ląstelės formą; apsaugo ląstelę nuo žalingų biologinių veiksnių įsiskverbimo mechaninio poveikio; priima daugybę molekulinių signalų (pavyzdžiui, hormonų); riboja vidinį ląstelės turinį; reguliuoja medžiagų apykaitą tarp ląstelės ir aplinkos, užtikrinant tarpląstelinės sudėties pastovumą; dalyvauja formuojant tarpląstelinius kontaktus ir įvairius specifinius citoplazmos išsikišimus (mikrovilus, blakstienas, žvynelius) Anglies komponentas gyvūno membranoje ląstelės vadinamos glikokaliksu.Medžiagų mainai tarp ląstelės ir jos aplinkos vyksta nuolat.Medžiagų transportavimo į ląstelę ir iš jos mechanizmai priklauso nuo pernešamų dalelių dydžio. Smulkias molekules ir jonus ląstelė perneša tiesiai per membraną aktyvaus ir pasyviojo transportavimo pavidalu.Priklausomai nuo tipo ir krypties išskiriama endocitozė ir egzocitozė.Kietųjų ir stambiųjų dalelių absorbcija ir išsiskyrimas atitinkamai vadinami fagocitoze ir atvirkštine. fagocitozė, skystos arba ištirpusios dalelės - pinocitozė ir atvirkštinė pinocitozė . Ląstelės sienelės funkcijos:
- Ląstelės membrana išlaiko ląstelės formą ir suteikia mechaninį stiprumą tiek ląstelei, tiek visam organizmui.
- Apsaugo ląstelę nuo mechaniniai pažeidimai ir kenksmingų junginių poveikis
- Atpažįsta molekulinius signalus
- Reguliuoja medžiagų apykaitą tarp ląstelės ir aplinkos
- Vykdo tarpląstelinę sąveiką daugialąsčiame organizme.
6) Ląstelės citoplazma. Jo bendrosios morfofunkcinės savybės. Organelių klasifikacija. Granuliuoto endoplazminio tinklo sandara ir funkcijos.
GREPS struktūra ir funkcijos:
Granuliuotą EPS sudaro membraniniai kanalėliai ir suplotos cisternos, kurių išoriniame (atsuktame į hialoplazmą) paviršiuje yra ribosomos ir polisomos. Pagrindinė GREP funkcija yra naujai susintetintų baltymų molekulių atskyrimas (atskyrimas) nuo hialoplazmos. Taigi GREP užtikrina: 1) baltymų, skirtų eksportui iš ląstelės, biosintezę; 2) membraninių baltymų biosintezė.
7) Ląstelės citoplazmos organelės. Apibrėžimas, jų funkcijos. Membraninės ir nemembraninės organelės. Vidinio tinklelio aparatas, sandara ir funkcijos.
Organelės– nuolatinis konstrukciniai elementai specifinę struktūrą turinčios ir tam tikras funkcijas atliekančios ląstelės citoplazma Organelių klasifikacija:
1) bendrosios organelės, būdingos visoms ląstelėms ir užtikrinančios įvairius ląstelės gyvybinės veiklos aspektus;
2) specialios organelės, kurios yra tik tam tikrų ląstelių citoplazmoje ir atlieka specifines šių ląstelių funkcijas.
Savo ruožtu įprastos organelės skirstomos į membranines ir nemembranines.
Specialios organelės skirstomos į: 1) citoplazminės (miofibrilės, neurofibrilės, tonofibrilės);
2) ląstelės paviršiaus organelės (blakstienos, žvyneliai).
KAM membrana organelės yra: (mitochondrijos; endoplazminis tinklas; sluoksninis kompleksas; lizosomos; peroksisomos).
KAM ne membraninis organelės apima: (ribosomas; ląstelės centras; mikrovamzdeliai; mikrofibrilės; mikrofilamentai).
Mitochondrijos- labiausiai izoliuoti ląstelės citoplazmos struktūriniai elementai, turintys iš esmės nepriklausomą gyvybinę veiklą Genetinio aparato (mitochondrijų DNR) ir sintetinio aparato (mitochondrijų ribosomų) buvimas mitochondrijose Mitochondrijų forma yra ovaliai pailgos . Mitochondrijų sienelę sudaro dvi bilipidinės membranos, atskirtos 10–20 nm tarpu. Tuo pačiu metu išorinė membrana padengia visą mitochondriją maišelio pavidalu išilgai periferijos ir atriboja ją nuo hialoplazmos. Vidinė membrana formuoja raukšles mitochondrijų viduje – cristae. Vidinė mitochondrijų aplinka (mitochondrijų matrica) yra smulkiagrūdė struktūra, joje yra granulių (mitochondrijų DNR ir ribosomų). Mitochondrijų funkcija- Energijos susidarymas ATP pavidalu.
Endoplazminis Tinklelis(EPS) skirtingose ląstelėse gali būti suplotų cisternų, kanalėlių arba atskirų pūslelių pavidalu. Siena susideda iš bilipidinės membranos.
Yra dviejų tipų EPS: granuliuotas (granuliuotas arba grubus) ir negranuliuotas (arba lygus). Įjungta išorinis paviršius granuliuotose ER membranose yra pritvirtintų ribosomų.
Granuliuoto EPS funkcijos: baltymų, skirtų pašalinti iš ląstelės (eksportui), sintezė; susintetinto produkto atskyrimas (atskyrimas) nuo hialoplazmos; susintetinto baltymo kondensavimas ir modifikavimas, susintetintų produktų transportavimas į sluoksninio komplekso cisternas; Sklandaus EPS funkcijos: dalyvavimas glikogeno sintezėje; lipidų sintezė; detoksikacinė funkcija (toksinių medžiagų neutralizavimas jas derinant su kitomis medžiagomis).
Golgi lamelinis kompleksas(vadinamas ląstelės transportavimo aparatu) (tinklelio aparatas) vaizduojamas suplotų cisternų ir mažų pūslelių, apribotų bilipidine membrana, sankaupa. Sluoksninis kompleksas yra suskirstytas į subvienetus – diktiosomas Dalis smulkių pūslelių, užpildytų fermentiniais baltymais, lieka citoplazmoje ir vadinamos lizosomomis. Funkcija: transportas; granuliuotame EPS susintetintų medžiagų kondensavimas ir modifikavimas; lizosomų susidarymas;
dalyvavimas angliavandenių apykaitoje; molekulių, sudarančių citolemos glikokaliksą, sintezė, mucinų (gleivių) sintezė, kaupimasis, išskyrimas; EPS susintetintų membranų modifikavimas ir jų pavertimas plazmalemos membranomis.
Lizosomos- mažiausios citoplazmos organelės yra kūnai, apriboti bilipidine membrana ir turintys elektronų tankią matricą. Lizosomų funkcija- užtikrinti tarpląstelinį virškinimą, t.y. tiek egzogeninių, tiek endogeninių biopolimerinių medžiagų skaidymą. Peroksisomos- citoplazmos mikrokūnai (0,1 - 1,5 mikrono), savo struktūra panašūs į lizosomas, tačiau skiriasi nuo jų tuo, kad jų matricoje yra kristalų pavidalo struktūros, o tarp aminorūgščių oksidacijos susidarantį vandenilio peroksidą naikinanti katalazė. fermentiniai baltymai.
Ribosomos- baltymų ir polipeptidų molekulių sintezės aparatai.Pagal lokalizaciją skirstomi į:1)laisvuosius,(esančius hialoplazmoje);2)nelaisvuosius(arba prisirišusius),-kurie yra susieti su EPS membranomis.Kiekviena ribosoma susideda iš mažų ir didelių subvienetų. Kiekvienas ribosomos subvienetas susideda iš ribosominės RNR ir baltymo, vadinamo ribonukleoproteinu. Subvienetai susidaro branduolyje, o surinkimas į vieną ribosomą vyksta citoplazmoje. Baltymų sintezei atskiros ribosomos pasiuntinio (informacinės) RNR pagalba sujungiamos į ribosomų grandines – polisomas. Laisvosios ir prisijungusios ribosomos, be jų lokalizacijos skirtumų, pasižymi tam tikru funkciniu specifiškumu: laisvosios ribosomos sintetina baltymus. Ląstelių centras- citocentras, centrosoma. Nesidalančioje ląstelėje ląstelės centrą sudaro du pagrindiniai struktūriniai komponentai: 1) diplosomos; 2) centrosferos.
Diplosomas susideda iš dviejų centriolių (motinos ir dukters), esančių stačiu kampu vienas kito atžvilgiu. Kiekvieną centriolę sudaro mikrovamzdeliai, sudarantys tuščiavidurį 0,2 µm skersmens ir 0,3–0,5 µm ilgio cilindrą. Mikrovamzdeliai sujungiami į tripletus (kiekvienas po tris vamzdelius), iš viso sudaro devynis trynukus. Centrosfera yra bestruktūrė hialoplazmos sritis aplink diplosomą, iš kurios radialiai (kaip spinduliuojanti sfera) tęsiasi mikrovamzdeliai.
Citocentro funkcijos 1) dalijimosi veleno susidarymas mitozės fazėje; 2) dalyvavimas formuojant ląstelės karkaso mikrotubulus; 3) veikiantis kaip pagrindiniai blakstienų kūnai blakstienų epitelio centriolių ląstelėse.
mikrovamzdeliai- tuščiaviduriai cilindrai (išorinis skersmuo - 24 mm, vidinis - 15 mm), yra nepriklausomos organelės, sudarančios citoskeletą. Jie taip pat gali būti kitų organelių – centriolių, blakstienų, žvynelių – dalis. Mikrotubulių sienelę sudaro rutulinis baltymas tubulinas, kurį sudaro atskiri suapvalinti 5 nm skersmens rutuliukai.
mikrofibrilės(tarpiniai siūlai) yra ploni, nesišakojantys siūlai.
Iš esmės mikrofibrilės yra lokalizuotos žievės (submembraniniame) citoplazmos sluoksnyje. Funkcija yra ląstelės karkaso formavimas, atliekantis atraminę funkciją.
Mikrofilamentai- dar plonesnės siūlinės struktūros (5 - 7 nm), susidedančios iš susitraukiančių baltymų (aktino, miozino, tropomiozino). Jos lokalizuotos daugiausia žieviniame citoplazmos sluoksnyje, sudaro ląstelės susitraukiamąjį aparatą, organelių judėjimą, hialoplazmos tekėjimą, ląstelės paviršiaus pokyčius, pseudopodijų susidarymą ir ląstelės judėjimą.
Mikrofilamentams susikaupus raumenų skaidulose susidaro specialios organelės raumenų audinys- miofibrilės.
Inkliuzai- nenuolatiniai struktūriniai citoplazmos komponentai. Intarpų klasifikacija: 1) trofiniai; 2) sekreciniai;
3) ekskrecinis; 4) pigmentas.
8) Ląstelės vakuolinė sistema. Lizosomos ir peroksisomos, jų sandara ir funkcijos.
vakuolinė sistema- citoplazmos vienos membranos organelių rinkinys. Pagal sandarą išskiriami šie vakuolinės sistemos komponentai, kurie skiriasi ir savo funkcijomis: granuliuotas endoplazminis tinklas, Golgi aparatas, lizosomos, lygus endoplazminis tinklas, peroksisomos. Vienos membranos ląstelių organelės, sudarančios vakuolinę sistemą, užtikrina tarpląstelinių biopolimerų ir iš ląstelės išskiriamų sekrecijos produktų sintezę ir transportavimą; absorbcija fagocitozės būdu, įskaitant imuninio atsako reakcijas; lipidų biosintezė, įskaitant membranos komponentus, steroidiniai hormonai ir kt.; nuodų dezaktyvavimas oksiduojant į nekenksmingi produktai; reaktyviųjų deguonies rūšių naikinimas ir kt.
Bendra vakuolinės sistemos veikimo schema 1. Granuliuotas endoplazminis tinklas: kotransliacinė tirpių intravakuolinių baltymų (sekrecinių baltymų, lizosomų hidrolazių ir kt.) sintezė; kotransliacinė netirpių baltymų, sudarančių visas vakuolinės sistemos membranas, sintezė; pirminis tirpių ir netirpių (membraninių) baltymų modifikavimas, jų derinimas su oligosacharidais - pirminis susintetintų baltymų glikozilinimas, glikoproteinų susidarymas; membranos lipidų sintezė ir jų įterpimas į membraną
membranos surinkimas.
2. Vakuolių, turinčių naujai susidariusių produktų, atskyrimas ir jų perėjimas į cis- Golgi aparato zona (EPR-AG-kompleksas).
3. cis- Golgi aparato zona: antrinė glikoproteinų modifikacija; polisacharidų (augalinės hemiceliuliozės) ir heksozaminoglikanų sintezė.
4. Tarpinė Golgi aparato zona: papildomos glikoproteinų modifikacijos, transglikozilinimas.
5. Transas- Golgi tinklas: sekrecinių ir lizosomų baltymų rūšiavimas; vakuolių skyrius.
6. Egzocitozė (sekrecija).
7. Egzocitozė yra pastovi.
8. Pirminių lizosomų atskyrimas hidrolazėmis.
9. Endocitozė.
10. Antrinė lizosoma.
11. Hidrolazės receptorių perdirbimas.
12. Plazminių membranų receptorių reciklizacija.
13. Lygus endoplazminis tinklas: lipidų sintezė ir kondensacija, Ca 2+ jonų nusėdimas, glikogeno sintezė ir rezorbcija ir kt.
14. Transportas į Golgi aparato zoną.
15. Transportas iš Golgi aparato į endoplazminį tinklą.
Lizosomos (lizosomos)- tai įvairi 0,2–0,4 mikrono dydžio sferinių struktūrų klasė, apribota viena membrana. būdingas bruožas lizosomos yra jose esantys hidroliziniai fermentai – hidrolazės, skaidančios įvairius biopolimerus. Lizosomų hidrolazių pavyzdžiai: fosfatazės, proteinazės, lipazės ir kt. Lizosomas 1949 m. atrado de Duve'as.
Tarp lizosomų galima išskirti bent 3 tipus: pirminės lizosomos, antrinės lizosomos (fagolizosomos ir autofagosomos) ir liekamieji kūneliai (11 pav.). Lizosomų morfologijos įvairovė paaiškinama tuo, kad šios dalelės dalyvauja tarpląstelinio virškinimo procesuose, sudarydamos sudėtingas tiek egzogeninės (ekstraląstelinės), tiek endogeninės (viduląstelinės) kilmės virškinimo vakuoles.
Peroksisomos (peroksisomos)- tai maži (0,3-1,5 mikrono dydžio) ovalo formos kūnai, apriboti membrana, turintys granuliuotą matricą, kurios centre dažnai matomos į kristalą panašios struktūros, susidedančios iš fibrilių ir vamzdelių (šerdies). Peroksisomos tikriausiai susidaro išsiplėtusiose endoplazminio tinklo cisternų pusėse. Jie ypač būdingi kepenų ir inkstų ląstelėms. Peroksisomų frakcijoje randami aminorūgščių oksidacijos fermentai, kurių metu susidaro vandenilio peroksidas, taip pat aptinkamas jį ardantis fermentas katalazė. Peroksisomų katalazė atlieka svarbų apsauginį vaidmenį, nes yra H2O2 toksiška medžiaga pačiai ląstelei.
9) Bendrosios ir specialiosios ląstelių organelės. Mitochondrijos - struktūra, pagrindinė fermentų sudėtis, funkcijos. Mitochondrijų struktūros ypatumai skirtingo bioenergetikos lygio ląstelėse.
Bendros organelės, būdingos visoms ląstelėms ir užtikrinančios įvairius ląstelės gyvybinės veiklos aspektus. Jie, savo ruožtu, skirstomi į:
membranos organelės:
- mitochondrijos,
- endoplazminis Tinklelis,
- plokščių kompleksas,
- lizosomos,
- peroksisomos;
ne membranos organelės:
- ribosomos,
- ląstelių centras,
- mikrovamzdeliai,
- mikrofibrilės,
- mikrofilamentai.
Specialios organelės, esančios tik tam tikrų ląstelių citoplazmoje ir atliekančios specifines šių ląstelių funkcijas, skirstomos į:
citoplazminė:
- miofibrilės,
- neurofibrilės,
- tonofibrilės;
ląstelės paviršiaus organelės:
- blakstienos,
- žvyneliai.
Mitochondrijos yra nuolatinės, apvalios arba lazdelės formos membranos organelės. Storis - 0,5 mikronai, ilgis - 5-7 mikronai. Daugumoje gyvūnų ląstelių mitochondrijų skaičius yra 150-1500; V patelių kiaušinėlių- iki kelių šimtų tūkstančių, spermatozoiduose - viena spiralinė mitochondrija, susisukusi aplink ašinę žvynelio dalį.
Pagrindinės mitochondrijų funkcijos:
1) atlieka ląstelių energijos stočių vaidmenį. Juose vyksta oksidacinio fosforilinimo procesai (įvairių medžiagų fermentinė oksidacija su vėlesniu energijos kaupimu adenozino trifosfato -ATP molekulių pavidalu);
2) saugoti paveldimą medžiagą mitochondrijų DNR pavidalu. Mitochondrijoms funkcionuoti reikalingi baltymai, užkoduoti branduolio DNR genuose, nes jų pačių mitochondrijų DNR gali aprūpinti mitochondrijas
tik su keliais baltymais.
Šoninės funkcijos- dalyvavimas steroidinių hormonų, kai kurių aminorūgščių (pavyzdžiui, glutamino) sintezėje.
Mitochondrijų struktūra
Mitochondrijos turi dvi membranas: išorinę (glotnią) ir vidinę (sudaro ataugas – lapo formos (cristae) ir vamzdinę (vamzdeliai)). membranos skiriasi cheminė sudėtis, fermentų ir funkcijų rinkinys.
Mitochondrijose vidinis turinys yra matrica – koloidinė medžiaga, kurioje, padedant elektroninis mikroskopas rasta 20-30 nm skersmens grūdelių (jose kaupiami kalcio ir magnio jonai, maisto medžiagų atsargos, pvz., glikogenas).
Matricoje yra organelių baltymų biosintezės aparatas:
2–6 žiedinės DNR kopijos, kuriose nėra histono baltymų (kaip
prokariotuose), ribosomos, tRNR rinkinys, reduplikacijos fermentai,
transkripcija, paveldimos informacijos vertimas. Šis aparatas
apskritai labai panašus į prokariotų (skaičiumi,
ribosomų struktūra ir dydis, jų pačių paveldimo aparato organizacija ir kt.), kas patvirtina simbiotinę eukariotinės ląstelės kilmės sampratą.
Tiek matrica, tiek vidinės membranos paviršius, ant kurio yra elektronų pernešimo grandinė (citochromai) ir ATP sintazė, katalizuoja ADP fosforilinimą kartu su oksidacija, kuris paverčia jį ATP, aktyviai dalyvauja mitochondrijų energetinėje funkcijoje. .
Mitochondrijos dauginasi perrišimo būdu, todėl ląstelių dalijimosi metu jos daugmaž tolygiai pasiskirsto tarp dukterinių ląstelių. Taigi, seka vyksta tarp nuoseklių kartų ląstelių mitochondrijų.
Taigi mitochondrijoms būdinga santykinė autonomija ląstelės viduje (skirtingai nuo kitų organelių). Jie atsiranda dalijantis motinos mitochondrijoms, turi savo DNR, kuri skiriasi nuo branduolinės baltymų sintezės ir energijos kaupimo sistemos.
Bet kurio organizmo ląstelė yra vientisa gyva 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).
Ląstelių apvalkalas. Ląstelės sienelė turi sudėtinga struktūra. 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, yra ląstelių paviršiuje tankus apvalkalas, arba ląstelės sienelę. Daugumoje augalų jis susideda iš skaidulų. Ląstelės sienelė atlieka nepaprastai svarbų vaidmenį: ji yra išorinis karkasas, apsauginis apvalkalas, suteikia turgoro augalų ląstelės: pro ląstelės sienelę praeina vanduo, druskos, daugelio organinių medžiagų molekulės.
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 visų pirma 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 susidarymas, taip pat ląstelių sienelės augalų, atsiranda dėl pačių ląstelių gyvybinės veiklos.
Plazmos membrana. Po glikokaliksu ir augalų ląstelės sienele yra plazminė membrana (lot. „membrana“ – oda, plėvelė), besiribojanti tiesiai 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. Autorius šiuolaikinės idėjos 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 išorinės aplinkos. 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. Didžiausias skaičius mikrovileliai išsidėstę žarnyno ląstelių paviršiuje, kur vyksta intensyvus virškinimas ir suvirškinto maisto pasisavinimas.
Fagocitozė. Didelės molekulės organinių medžiagų, tokių kaip baltymai ir polisacharidai, maisto dalelės, bakterijos patenka į ląstelę fagocitu (gr. „phageo“ – praryti). Plazminė membrana tiesiogiai dalyvauja fagocituose. Toje vietoje, kur ląstelės paviršius liečiasi su kokios nors 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. į citoplazmą eukariotinės ląstelės išsidėsto 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 paskui transportuojami į įvairios organelės ląstelės, kur jos suvartojamos arba kaupiamos citoplazmoje kaip ląstelių inkliuzai. Endoplazminis tinklas jungia pagrindinius ląstelės organelius.
Ribosomos. Ribosomos randamos visų organizmų ląstelėse. Tai mikroskopiniai apvalūs 15–20 nm skersmens kūnai. 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. Mitochondrijos 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 µm, dažniausiai jie turi ovalo formos. Aukštesniuose augaluose viena ląstelė paprastai turi kelias dešimtis chloroplastų. Žalia chloroplastų spalva priklauso nuo juose esančio pigmento chlorofilo kiekio. Chloroplastas yra pagrindinė augalų ląstelių organelė, kurioje vyksta fotosintezė, t.y. organinių medžiagų (angliavandenių) susidarymas iš neorganinių (CO 2 ir H 2 O), naudojant saulės šviesos energiją.
Chloroplastai yra struktūriškai panašūs į mitochondrijas. Chloroplastas nuo citoplazmos yra atskirtas dviem membranomis – išorine ir vidine. Išorinė membrana yra lygi, be raukšlių ir ataugų, o vidinė sudaro daugybę 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 randami ląstelių citoplazmoje skirtingos dalys augalai: 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 keistis ląstelėmis. 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 aparatą sudaro: ertmės, apribotos membranomis ir išsidėsčiusios 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, virškinimo fermentai kurios 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 maisto dalelė, apsupta lizosomų fermentų. 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, šalia branduolio, yra organelė, vadinama ląstelių centras. Pagrindinę ląstelės centro dalį sudaro du maži kūnai - centrioliai, esantys nedideliame sutankintos citoplazmos plote. Kiekviena centriolė yra iki 1 µm ilgio cilindro formos. Centrioliai žaidžia svarbus vaidmuo ląstelių dalijimosi metu; 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, esanti po branduolio membrana ir atstovaujanti vidinė aplinka branduoliai.