6. Pochodzenie, budowa i funkcje błony komórkowej.
Historia odkrycia komórki, teoria komórki. Komórka - podstawowa jednostka strukturalnażywy. Jego odkrycie (Hooke, 1665; Malpighi; Grew, 1671) wiąże się z wynalezieniem mikroskopu świetlnego. Dalsze badania R. Virchowa, K. Baera wykazały, że organizmy rozpoczynają swój rozwój od jednej komórki, każda komórka powstaje w wyniku podziału matki. Znalazło to wyraz w teoria komórki, którego główne przepisy sformułowali francuski botanik Dutrochet (1824), rosyjski botanik Goryaninov P.F. (1834) oraz niemieccy badacze Schleiden i Schwann (1838-1839).
Współczesna teoria komórek obejmuje następujące główne postanowienia:
1. Komórka jest podstawową jednostką budowy, rozwoju i czynności życiowej organizmów żywych.
2. Komórki roślin i zwierząt mają podobną budowę.
3. Komórki powstają w wyniku podziału komórek macierzystych.
4. Komórki specjalizują się w funkcjonowaniu i tworzeniu tkanek.
5. Tkanki tworzą narządy.
Pogłębione zrozumienie budowy komórki wiąże się z pojawieniem się mikroskopów kontrastowo-fazowych, elektronowych, transmisyjnych i skaningowych, które zapewniają powiększenie setek tysięcy razy.
Struktura komórkowa. Główne części strukturalne komórki to: otoczka, cytoplazma, jądro, wakuola. Żywa część komórki (cytoplazma, jądro) nazywana jest protoplastem.
Ściana komórkowa. Komórki roślinne otoczone są gęstą błoną. Jej obecnością różnią się od komórek zwierzęcych, chociaż ustalono, że komórki zwierzęce są również pokryte błoną z substancji glikoproteinowej mucyna (cukier i białko) - jaja jeżowce, płazów, komórek wyściełających przewód pokarmowy, nabłonek itp.
Błona komórkowa chroni protoplast przed niekorzystnymi wpływami zewnętrznymi i nadaje komórce określony kształt i siłę.
Ściana komórkowa składa się głównie z polisacharydów - celuloza 50%, hemiceluloza 30% i pektyna 20%.
Celuloza ma strukturę włóknistą. Reszty glukozy w cząsteczce celulozy tworzą łańcuchy - micele, które łączą się w wiązki. Małe pakiety w duże itp.
Czysta celuloza jest bezbarwna, mocna i odporna na działanie różnego rodzaju wpływy mechaniczne i fizyczne. Szczeliny między wiązkami miceli są wypełnione substancjami pektynowymi, które mogą pęcznieć po namoczeniu. Pektyny wypełniają również przestrzenie międzykomórkowe, sklejając komórki. Często to nie celuloza osadza się na ścianach komórkowych, ale hemiceluloza, substancja bliższa skrobi.
Pogrubienie błon komórkowych następuje głównie dzięki nasyceniu ich specjalnymi substancjami, które zapewniają dodatkową wytrzymałość i trwałość. Są to lignina, suberyna, kutyna. Lignina jest substancją zbliżoną do celulozy, ale zawiera stosunkowo więcej węgla. Taką modyfikacją jest lignifikacja.
Suberyna i kutyna mają podobny charakter do tłuszczów. Zaimpregnowane nimi błony komórkowe nie są zwilżane wodą i są prawie nieprzepuszczalne dla wody i gazów. Zmniejsza to parowanie z powierzchni komórki. Kutykula pokrywa tylko zewnętrzną powierzchnię błon komórkowych (powierzchnię liścia), dzięki czemu komórki zachowują żywotność. Poprzez nasycenie błony komórkowej tymi substancjami dochodzi do korkowania, co powoduje śmierć protoplastu komórki.
Mineralizację błon stwierdzono w niewielkim stopniu we wszystkich komórkach. Zwykle są to sole wapnia lub kwasu krzemowego. Wapń występuje w postaci wapna węglowego lub szczawiowego. Węglan wapnia może osadzać się nie tylko w łuskach, ale także na powierzchni naskórka, osadzając się z wydzielin aparatów szparkowych wodnych (w parzących włoskach pokrzywy wraz z krzemionką).
Tworzenie i wzrost ściany komórkowej. Wspólna przegroda utworzona podczas podziału komórki jest najcieńszą warstwą celulozy. Cząsteczki cytoplazmy protoplastów sąsiednich komórek nawet w nią wnikają. Ta cienka folia celulozowa nazywa się skorupa pierwotna, zawiera około 5% celulozy. Początkowo powłoka pierwotna jest wspólna dla dwóch sąsiednich komórek. Następnie gęstnieje i dzieli się, a każda komórka otrzymuje swoją pierwotną powłokę. Pomiędzy nimi znajduje się najcieńsza warstwa substancji amorficznej - międzykomórkowej lub płyta środkowa. Zgodnie z właściwościami fizycznymi i chemicznymi ma charakter pektynowy. Może się zapaść, a sąsiednie komórki zostaną rozdzielone. Wraz ze wzrostem młodych komórek błona pierwotna również się powiększa i staje się grubsza.
Początkowo w bardzo młodych komórkach nici micelarne tworzą trójwymiarową sieć. Łatwo się rozciąga. W miarę wzrostu komórki błona rozciąga się, a nowe dołączają do istniejących wiązek miceli. Siatka staje się gęstsza i ciaśniejsza. Jego ogólna grubość rośnie. Plastyczność membrany jest zmniejszona, a pewien rozmiar i kształt komórki zostaje ustalony. Późniejsze pogrubienie ściany komórkowej nazywane jest wtórnym, a ściana warstwowa nazywana jest skorupa wtórna. Taka jest schematycznie złożona struktura morfologiczna błony komórkowej. Złożoność tę potęguje fakt, że wtórne pogrubienie nigdy nie jest ciągłe, jednolite, ale najbardziej zróżnicowane: pierścieniowe, spiralne, rusztowania, siatki, punktowe.
Zgrubienia pierścieniowe i spiralne to pierścienie lub spirale o okrągłym przekroju umieszczone wewnątrz komórki, która ma kształt cylindrycznej rurki. Są one połączone z wewnętrzną powierzchnią błony pierwotnej jedynie wąską adhezją, nie zapobiegają wydłużaniu się komórek i ich wzrostowi na długość.
Zgrubienia mogą mieć postać siatki na wewnętrznej powierzchni błony komórkowej oraz w postaci schodków wystających do wnętrza komórki i prawie ciągłych. W tym drugim przypadku tylko wąskie, zaokrąglone lub szczelinowe przestrzenie pozostają niezagęszczone.
W pierwotnej powłoce nie ma pogrubionych miejsc - porów. Ze względu na różny charakter zgrubień, kształt i konstrukcja porów może być bardzo zróżnicowana:
Proste pory - w nich ściany kanału utworzonego przez powłokę wtórną schodzą do powłoki pierwotnej równomiernie, pionowo.
Semi-bordered - wtórna powłoka z jednej strony.
Graniczne pory - skorupa wtórna niejako wisi nad nie pogrubionym miejscem, tak że kanał w powłoce wtórnej ma postać lejka, przymocowanego do skorupy pierwotnej za pomocą dzwonka. Film membrany pierwotnej, który oddziela dwa przeciwległe kanały w porach, może mieć zgrubienie w postaci dysku lub soczewki, które nazywa się torusem.
Zarysy zarówno prostych, jak i frędzlowych porów nie zawsze są okrągłe, mogą być wydłużone lub eliptyczne. Błona pierwotna w obszarze porów jest penetrowana przez najcieńsze perforacje, przez które przechodzą pasma cytoplazmy-plazmodesmy, łącząc komórki i zapewniając żywotną aktywność rośliny jako integralnego organizmu.
Modyfikacje ściany komórkowej:
lignifikacja - wkładka ligninowa;
korkowanie - inkrustowanie suberyną;
kutynizacja - tworzenie się warstwy kutyny na zewnętrznej powierzchni skorupy;
mineralizacja - impregnacja solami wapnia lub krzemu.
Śluz błon komórkowych. Może być normalny (biologiczny), pożyteczny dla roślin i patologiczny (bolesny), wywołany przez bakterie.
Normalny śluz błon celulozowych powierzchniowej warstwy komórek nasion lnu, pigwy, dyni i niektórych rodzajów rumianku pomaga utrwalić nasiona w glebie, tworząc lepszy kontakt z nią i Lepsze warunki wzrost.
W przypadkach patologicznych ściany nie tylko powierzchownych, ale także głębokich komórek mogą być śluzowate. Proces ten jest wywoływany przez specjalne bakterie, jest chorobą roślin i nazywa się gummosis. Często strajkuje drzewa owocowe zwłaszcza wiśnie, śliwki. Szlam, klej wiśniowy płynie z kory drzewa. Gummosis rozwija się powoli i ostatecznie prowadzi do śmierci drzewa.
Ściana komórkowa(powłoka) nadaje komórkom wytrzymałość mechaniczną, chroni ich zawartość przed uszkodzeniem i nadmierną utratą wody, utrzymuje kształt komórek i ich wielkość, a także zapobiega pękaniu komórek w środowisku hipotonicznym. Ściana komórkowa bierze udział w absorpcji i wymianie różnych jonów, tj wymieniacz jonowy. Substancje są transportowane przez błonę komórkową.
W skład ściany komórkowej są uwzględnione Elementy konstrukcyjne(celuloza u roślin i chityna u grzybów), składniki matrycy (hemiceluloza, pektyna, białka), składniki inkrustujące (lignina, suberyna) oraz substancje osadzające się na powierzchni skorupy (kutyna i wosk).
Hemicelulozy- jest to grupa polisacharydów (polimery pentoz i heksoz - ksyloza, galaktoza, mannoza, glukoza itp.)
substancje pektynowe- Są to polimery zbudowane z monosacharydów (arabinozy i galaktozy), kwasu galakturonowego (kwasu cukrowego) i alkoholu metylowego.
33. Jądro komórkowe: budowa, funkcje, chem. mieszanina.
Jądro jest głównym składnikiem komórki, który przenosi informację genetyczną.Jądro znajduje się w centrum. Kształt jest inny, ale zawsze okrągły lub owalny. Rozmiary są różne. Zawartość jądra ma płynną konsystencję Błona jądrowa składa się z 2 błon oddzielonych przestrzenią okołojądrową. Powłoka jest wyposażona w pory, przez które zachodzi wymiana dużych cząsteczek. różne substancje. Może występować w 2 stanach: spoczynku – interfazy i podziału – mitozy lub mejozy.
W jądrze komórkowym wyróżnia się główne struktury: 1) otoczka jądrowa(błona jądrowa), przez której pory zachodzi wymiana między jądrem komórkowym a cytoplazmą.
2) sok jądrowy lub karioplazma jest półpłynną, słabo zabarwioną masą osocza, która wypełnia wszystkie jądra komórki i zawiera pozostałe składniki jądra;
3) chromosomy, które są widoczne w niedzielącym się jądrze tylko za pomocą specjalne metody mikroskopia (na wybarwionym skrawku niedzielącej się komórki chromosomy zwykle wyglądają jak nieregularna sieć ciemnych pasm i granulek, zwanych łącznie chromatyną);
4) jedno lub więcej ciał kulistych - jąderka, które są wyspecjalizowaną częścią jądra komórkowego i są związane z syntezą kwasu rybonukleinowego i białek.
Główne funkcje jądra komórkowego:
1. przechowywanie informacji;
2. przekazanie informacji do cytoplazmy za pomocą transkrypcji, czyli syntezy niosącego informację i-RNA;
3. przekazywanie informacji do komórek potomnych podczas replikacji - podział komórek i jąder.
Skład chemiczny różne komórki mogą się znacznie różnić, ale w każdej komórce musi znajdować się pewna liczba substancji. Z Nie materia organiczna jest woda i sole mineralne(chlorki potasu, sodu, wapnia, magnezu itp.), z organicznych - białka, tłuszcze i węglowodany. Białka i związki białkowe są niezbędne składniki, to właśnie ich właściwości leżą u podstaw procesów zachodzących w komórce jako żywym systemie.
Błony komórkowe
Komórkowy membrana- oddziela zawartość dowolnej komórki od otoczenie zewnętrzne, zapewniając jego integralność; reguluje wymianę między komórką a środowiskiem;
Składa się z Błona komórkowa z binarnego szeregu lipidów i białek.
Funkcje:
1. bariera - zapewnia regulowany, selektywny, bierny i aktywny metabolizm środowisko.
2. Transport (aktywny, pasywny) - substancje są transportowane przez błonę do iz komórki.
3. macierz - zapewnia pewną względną pozycję i orientację białek błonowych, ich optymalną interakcję.
4. mechaniczny - zapewnia autonomię komórki, jej struktur wewnątrzkomórkowych, a także połączenie z innymi komórkami (w tkankach).
5. energia - podczas fotosyntezy w chloroplastach i oddychania komórkowego w mitochondriach, w ich błonach działają układy przenoszenia energii, w których uczestniczą również białka;
6. receptor - niektóre białka znajdujące się w błonie są receptorami (cząsteczkami, za pomocą których komórka odbiera określone sygnały).
7. enzymatyczne - białka błonowe to często enzymy (białka pełniące rolę katalizatorów w organizmach żywych).
35. Skrobia: rola fizjologiczna, biosynteza i rozkład w roślinie
Skrobia (С6Н10О5) rz jest naturalnym polimerem. Ponadto skrobia nie jest pojedynczą substancją, ale mieszaniną dwóch polimerów o składzie - amylozy (10–20%) i amylopektyny (80–90%), składających się z reszt a-D-glukozy.
amyloza- długie nierozgałęzione łańcuchy, zbudowane z glukopiranozy, związku zawierającego od 1 do 4 atomów węgla. Łatwo rozpuszcza się w ciepła woda, roztwory nie są trwałe i mogą tworzyć osady. Zmienia kolor na niebieski z jodem.
amylopektyna- składa się z a-D glukopiranozy. Wiązania, które istnieją między 1,4 a 1,6 atomami węgla. Punkty rozgałęzień są tworzone przez 25-30 reszt glukozy.
Skrobia, będąca jednym z produktów fotosyntezy, jest szeroko rozpowszechniona w przyrodzie. Dla roślin stanowi rezerwę składników odżywczych i występuje głównie w owocach, nasionach i bulwach. Ziarno najbogatsze w skrobię rośliny zbożowe: ryż (do 86%), pszenica (do 75%), kukurydza (do 72%), a także bulwy ziemniaka (do 24%).
W Przemysł spożywczy skrobia jest wykorzystywana do produkcji glukozy, melasy, etanolu, w tekstyliach - do obróbki tkanin, w papierze - jako wypełniacz.
BIOSYNTEZA: 1. Do powstania amylazy niezbędne jest:
a) glukoza dwufosforanowa urydyny (UDPG)
b) nasiona (3,4 reszt glukozy)
2. Do powstania amylopektyny konieczne jest:
a) nasienie
b) Rozgałęzienie ko-glukanu (rozszczepia wiązania 1.4 tworząc je w 1.6)
Rozkład skrobi zachodzi przy udziale dwóch procesów - hydrolizy i fosforolizy.
Hydrolityczny rozkład skrobi odbywa się pod działaniem czterech enzymów z klasy hydrolizy α-amylazy, katalizuje rozszczepienie wiązania α (1-4), a wiązania są zrywane losowo. Produktem końcowym tego rozpadu jest maltoza, glukoza, dekstryny. Pod działaniem β-amylazy wiązania α (1-4) są rozszczepiane z utworzeniem reszt maltozowych. Enzym glukoamylaza katalizuje sekwencyjne odszczepianie reszt glukozy z cząsteczki skrobi. Amylopektyno-1,6-glukozydaza lub R-enzym katalizuje rozszczepianie wiązań α (1-6) w cząsteczce amylopektyny, tj. działa na punkty rozgałęzień.
Fosforoliza polega na dodaniu kwasu fosforowego w miejscu zerwania wiązania glukozydowego między resztami monosacharydowymi w łańcuchu polisacharydowym i powstaje glukozo-1-fosforan. Reakcja ta jest katalizowana przez enzym fosforylazę maglukonu, który należy do klasy transferaz. Skrobia w roślinie może być rozkładana bardzo szybko, ponieważ enzymy rozkładające znajdują się we wszystkich organach rośliny.
36. Liazy, ligazy i ich rola w roślinie.
LYASES, klasa enzymów, które katalizują reakcje powodujące rozszczepianie wiązań (C-C, C-O, C-N itp.), któremu towarzyszy tworzenie wiązań podwójnych, a także reakcje odwrotne addycji do wiązań podwójnych.
Nazwa enzymu zawiera słowa „dekarboksylaza” i „aldolaza” lub „liaza”, a dla enzymów katalizujących reakcje rozszczepiania wody od substratu – „dehydrataza” (dehydrataza węglanowa, dehydrataza cytrynianowa, dehydrataza serynowa itp.). W przypadkach, gdy tylko reakcja lub ten kierunek reakcji jest bardziej znaczący, nazwa enzymów zawiera słowo „syntaza” (syntaza jabłczanowa, syntaza 2-izopropylomalanowa, syntaza cytrynianowa itp.).
liazy - katalizujące dołączanie dowolnej grupy atomowej do związków organicznych lub odszczepianie się od substratów pewna grupa bez udziału wody;
LIGAZY(Łacina. ligar- sieciowanie, łączenie) - enzym, który katalizuje połączenie dwóch cząsteczek z utworzeniem nowego wiązanie chemiczne (podwiązanie). W tym przypadku zwykle dochodzi do odszczepienia (hydrolizy) małej grupy chemicznej z jednej z cząsteczek.
ligazy, czyli syntetazy, - katalizujące syntezę związki organiczne, która zachodzi przy udziale ATP (wykorzystując energię tego związku).
37. Liść jako główny organ fotosyntezy.
Liść rośliny jest głównym organem rośliny, w którym zachodzi proces fotosyntezy. Ponieważ liść jest w większości pokryty naskórkiem nieprzepuszczalnym dla gazów, CO 2 dostaje się do tkanek przez aparaty szparkowe, aw tkankach przez silnie rozgałęzioną sieć międzykomórkowych kanałów powietrznych.
DO Górna strona Liść przylega do miękiszu palisadowego, którego komórki są prostopadłe, ściśle ze sobą stykają się i zawierają wiele chloroplastów. Ten miąższ palisadowy jest główną tkanką asymilacyjną. Miąższ gąbczasty z luźno ułożonymi komórkami i przestrzeniami międzykomórkowymi przylega do dolnego naskórka. Ponadto cały liść jest przesiąknięty żyłkami, którymi transportowane są Wedy, jony mineralne i asymilaty.
W miąższu palisady nie ma ani jednej komórki, która byłaby większa niż kilka średnic komórki od najbliższej żyły.
Po przejściu przez barierę szparkową atmosferyczny CO 2 rozpuszcza się w wodzie, uwadnia i zamienia się w kwas węglowy, a następnie dysocjuje na jony wodorowęglanowe (HCO 3 +), których rezerwa służy jako rezerwa potencjalnego CO 2 do wykorzystania w fotosyntezie.
Ponieważ główną tkanką pochłaniającą energię słoneczną jest miąższ palisady, który zawiera maksymalna ilość chloroplastów, to znając stosunek powierzchni liści do powierzchni chloroplastów, można w przybliżeniu określić chłonność roślin uprawnych. Tak więc na 1 hektar upraw przypada średnio 5 hektarów powierzchni liści, czyli 1000 hektarów powierzchni chloroplastów, ponieważ 1 cm 2 powierzchni liści odpowiada 200 cm 2 powierzchni chloroplastów. Jednocześnie powierzchnia przestrzeni międzykomórkowych odparowujących wodę wynosi 50 ha. Przejawia się to ogólnym prawem biologicznym - tworzeniem wewnętrznych powierzchni roboczych o stosunkowo małych zewnętrznych obszarach parowania ze względu na koszt niewielkich ilości materiału.
W zależności od warunków siedliskowych roślin (klimat suchy lub nadmiernie wilgotny, klimat zwrotnikowy z nadmiernym nasłonecznieniem), pewne cechy morfologiczne lub cechy biochemiczne, Jednakże ogólne zasady struktury liści są zachowane.
38. Związki makroergiczne komórek roślinnych i ich rola w życiu roślin.
Do związków wysokoenergetycznych zaliczamy pewien rodzaj substancji, podczas przemian których następuje większa zmiana energii swobodnej, wynosząca standardowe warunki 30-60 kJ/mol.
Skład dowolnego związku wysokoenergetycznego obejmuje grupę atomów połączonych wiązaniem silnie polarnym, co jest oznaczone specjalnym symbolem „~” i nazywa się wiązanie makroergiczne. W zależności od wiązania makroergicznego wyróżnia się 3 grupy związków makroergicznych:
1. Fosforany - zawierają reszty kwasu fosforowego połączone wiązaniem makroergicznym z resztami nukleotydów (polifosforany nukleozydów), kwasami karboksylowymi (fosforany acylu), pochodnymi amin (fosforany amidyny) i enolu (fosforany enolu).
Najważniejszymi polifosforanami nukleozydów są
ATP (trifosforan adenozyny), GTP (trifosforan guanozyny), UTP (trifosforan urydyny), CTP (trifosforan cytydyny).
Fosforan acylu to kwas 1,3-difosfoglicerynowy
Enolofosforan to kwas fosfoenolopirogronowy
Fosforan amidyny to fosforan argininy
2. Tioetery-acylowe pochodne CoA, z których najważniejszym jest acetylo-CoA.
Inne wysokoenergetyczne tioetery różnią się od acetylo-CoA długim łańcuchem rodnika węglowodorowego charakterystycznego dla określonego kwasu karboksylowego (propionylo-koenzym A, malonylo-koenzym A itp.)
3. Imidazole.
Przedstawicielem imidazoli jest acetyloimidazol
ATP jest głównym akceptorem energii uwalnianej podczas rozpadu związków organicznych w komórkach oraz głównym nośnikiem, dostawcą energii niezbędnej do realizacji procesów syntezy.
39 Mitochondria: budowa i funkcje
mitochondria- dwubłonowe półautonomiczne organelle syntetyzujące ATP Kształt mitochondriów jest różnorodny, mogą być w kształcie pręcika, nitkowate lub kuliste. Ściany mitochondriów zbudowane są z dwóch błon: zewnętrznej i wewnętrznej. Błona zewnętrzna jest gładka, a wewnętrzna tworzy liczne fałdy - cristae. W błonę wewnętrzną wbudowane są liczne kompleksy enzymatyczne, które przeprowadzają syntezę ATP.
Nazywa się mitochondria półautonomiczny organelle. Oznacza to, że są zależne od komórki, ale jednocześnie zachowują pewną niezależność. Na przykład same mitochondria syntetyzują własne białka, w tym enzymy ich kompleksów enzymatycznych. Ponadto mitochondria mogą rozmnażać się przez podział niezależnie od podziału komórki.
Wewnętrzna przestrzeń mitochondriów jest wypełniona pozbawioną struktury jednorodną substancją (matrycą). Macierz zawiera okrągłe cząsteczki DNA, RNA i małe rybosomy (jak u prokariotów). DNA mitochondrialne zawiera informacje o budowie białek mitochondrialnych. Syntezę przeprowadzają RNA i rybosomy. Rybosomy mitochondrialne są małe, strukturalnie bardzo podobne do rybosomów bakteryjnych.
Składanie wewnętrznej membrany ma bardzo ważne. Na złożonej powierzchni może znajdować się więcej kompleksów enzymatycznych niż na gładka powierzchnia. Liczba fałd w mitochondriach może się różnić w zależności od potrzeb energetycznych komórek.Jeśli komórka potrzebuje energii, wówczas liczba cristae wzrasta. W związku z tym wzrasta również liczba kompleksów enzymatycznych znajdujących się na cristae. W rezultacie powstanie więcej ATP. Ponadto komórka może wzrosnąć całkowity mitochondria. Jeśli komórka nie potrzebuje dużej ilości energii, wówczas liczba mitochondriów w komórce maleje, a liczba cristae wewnątrz mitochondriów maleje.
Główny funkcjonować- utlenianie związków organicznych i wykorzystanie energii uwalnianej podczas ich rozpadu w syntezie cząsteczek ATP, co następuje w wyniku ruchu elektronu wzdłuż łańcucha transportu elektronów białek błony wewnętrznej.
40. Monosacharydy, ich estry fosforowe, biosynteza i przemiany w roślinach. Wartość monosacharydów.
Monosacharydy (triozy, tetrozy, pentozy, heksozy, hektozy) są bezbarwnymi substancjami krystalicznymi, łatwo rozpuszczalnymi w wodzie, słabo rozpuszczalnymi w alkoholu, nierozpuszczalnymi w eterze. Monosacharydy są głównym źródłem energii w organizmie człowieka. Monosacharydy są związkami o mieszanych funkcjach ze względu na obecność w ich strukturze różnych grup reaktywnych. Monosacharydy są nielotne, łatwo rozpuszczalne w wodzie i innych rozpuszczalnikach polarnych, co wynika z obecności w ich strukturze dużej liczby polarnych grup hydroksylowych. Większość z nich łatwo krystalizuje i jest odporna na działanie rozcieńczonych kwasów.
Tak jak alkohole wielowodorotlenowe monosacharydy oddziałują z wodorotlenkami, a także z tlenkami metali, podczas gdy wodór grup hydroksylowych jest zastępowany przez metal i powstają związki typu alkoholanów, zwane cukrami.
Najważniejszym monosacharydem jest glukoza. Nazwa pochodzi od greckiego - glykys - słodki. Wzór chemiczny-C6H12O6. Cząsteczki glukozy pełnią rolę biologicznego paliwa w jednym z najważniejszych procesów energetycznych w organizmie – w procesie glikolizy. W cyklu pentozowym glukoza jest utleniana do CO2 i wody, generując energię dla niektórych reakcji. D-glukoza występuje naturalnie.
Glukoza jest bardzo łatwo utleniana przez tlenki i wodorotlenki. metale ciężkie. Całkowite utlenienie glukozy przebiega zgodnie z równaniem:
C 6 H 12 O 6 + 6O 2 \u003d 6CO 2 + 6 H 2 O + 686 kcal.
Fosforan glukozy 6 jest estrem fosforanowym
Oznaczający:
1. Odgrywa dużą rolę w metabolizmie
2. Są produktem pośrednim w fotosyntezie i oddychaniu oraz biorą udział w biosyntezie lipidów
3. Uczestniczą w syntezie węglowodanów i tworzeniu fitoharmonów
Pochodne monosacharydów to:
Kwasy uranowe – glukuronowy, galakturonowy, kwas askorbinowy. Bardzo często wchodzą w skład proteoglikanów;
Aminocukry - glukozamina, galaktozamina. Wiele antybiotyków (erytromycyna, karbomycyna) zawiera aminocukry;
kwasy sialowe. Wchodzą w skład proteoglikanów i glikolipidów;
Glikozydy - przykładami są glikozydy nasercowe, antybiotyk streptomycyna.
Biosynteza monosacharydów z dwutlenek węgla a woda występuje w roślinach przy udziale aktywowanych pochodnych monosacharydów - cukrów difosforanowych nukleozydów - zachodzi zwykle biosynteza węglowodany złożone. Rozpadowi monosacharydów w organizmie (na przykład fermentacja alkoholowa, glikoliza) towarzyszy uwalnianie energii.
Mrozoodporność roślin
Mrozoodporność roślin, zdolność roślin do tolerowania temperatur poniżej 0˚С i niskich temperatur ujemnych. Rośliny mrozoodporne są w stanie zapobiegać lub ograniczać skutki niskich ujemnych temperatur.
Rośliny znoszą warunki zimowe w różnych okresach ontogenezy. W uprawach jednorocznych nasiona (rośliny jare), rośliny porośnięte (rośliny ozime) zimują, w uprawach dwuletnich i wieloletnich - bulwy, rośliny okopowe, cebule, kłącza, rośliny dorosłe. Zdolność ozimych, wieloletnich roślin zielnych i drzewiastych do przezimowania wynika z ich dość dużej mrozoodporności. Tkanki tych roślin mogą zamarznąć, ale rośliny nie umierają.
Fazy utwardzania:
Pierwsza faza utwardzanie odbywa się w świetle i przy niskich temperaturach dodatnich w nocy (około 10°C w ciągu dnia, około 2°C w nocy), zatrzymanie wzrostu i umiarkowana wilgotność gleby. Zboża ozime przechodzą pierwszą fazę na świetle przy średniej temperaturze dziennej 0,5-2°C w 6-9 dni, zdrewniałe - w 30 dni. W tej fazie dalsze zwalnianie trwa i jest równomierne kropka procesy wzrostu.
Druga faza utwardzanie nie wymaga światła i rozpoczyna się natychmiast po pierwszej fazie w temperaturze nieco poniżej 0 °C. W przypadku roślin zielnych może również płynąć pod śniegiem. Trwa około dwóch tygodni Stopniowy spadek temperatury do -10…-20°C i poniżej w tempie 2-3°C na dobę, co prowadzi do częściowa strata wody przez komórki, uwolnienie komórek tkanki z nadmiaru wody czy zeszklenie (przejście wody w stan szklisty). Zjawisko zeszklenia wody w komórkach roślinnych zachodzi przy ostrym ochłodzeniu (poniżej -20°C). szklisty tkanka roślinna długo zachowuje swoją żywotność.
42. Nastia i ich rola w roślinie
Nastia- ruchy organów roślin wywołane bodźcami, które działają jednakowo na wszystkie rośliny, na przykład zmiany temperatury, wilgotności, światła itp.
Klasyfikacja Nastii:
1. Termonastia - ruchy spowodowane zmianami temperatury.
2. Fotonastia - ruchy spowodowane zmianą oświetlenia.
3. Niktynasty - ruchy roślin związane z połączoną zmianą oświetlenia i temperatury. Ten połączony efekt występuje podczas zmian dnia i nocy. Przykładem są ruchy liści wielu roślin strączkowych.
4. Ruchy turgoru - są związane ze zmianą turgoru. Należą do nich nyktynastyczne ruchy liści. Tak więc liście wielu roślin charakteryzują się również rytmicznymi ruchami związanymi ze zmianami turgoru w komórkach poduszek liściowych.
5.Seismomonastie - ruchy spowodowane dotykiem, potrząsaniem itp.
6. Autonastia - spontaniczne rytmiczne ruchy liści, niezwiązane ze zmianami warunków zewnętrznych.
Nastia odgrywają ważną rolę w życiu roślin, jest to jedna z oznak zdolności adaptacyjnych roślin do środowiska, do aktywnej reakcji na wpływ różnych jego czynników.
Powłoka komórkowa.
Na zewnątrz komórka jest otoczona błoną, której podstawą jest błona plazmatyczna, czyli plazmalemma (patrz ryc. 2), która ma typową strukturę i grubość 7,5 nm.Błona komórkowa pełni ważne i bardzo różnorodne funkcje: określa i utrzymuje kształt komórki; chroni komórkę przed mechanicznym wpływem przenikania szkodliwych czynników biologicznych; przeprowadza odbiór wielu sygnałów molekularnych (na przykład hormonów); ogranicza wewnętrzną zawartość komórki; reguluje metabolizm między komórką a środowiskiem, zapewniając stałość składu wewnątrzkomórkowego, uczestniczy w tworzeniu kontaktów międzykomórkowych i różnego rodzaju swoistych wypustek cytoplazmy (mikrokosmki, rzęski, wici). komórki nazywane są glikokaliksem Wymiana substancji między komórką a jej otoczeniem zachodzi w sposób ciągły Mechanizmy transportu substancji do iz komórki zależą od wielkości transportowanych cząstek. Małe cząsteczki i jony są transportowane przez komórkę bezpośrednio przez błonę w postaci transportu czynnego i biernego.W zależności od rodzaju i kierunku rozróżnia się endocytozę i egzocytozę.Wchłanianie i uwalnianie cząstek stałych i dużych nazywa się odpowiednio fagocytozą i odwróconą fagocytoza, cząstki płynne lub rozpuszczone – pinocytoza i odwrócona pinocytoza. Funkcje ściany komórkowej:
- Błona komórkowa utrzymuje kształt komórki i zapewnia wytrzymałość mechaniczną zarówno komórce, jak i całemu organizmowi.
- Chroni komórkę przed uszkodzenie mechaniczne i narażenie na szkodliwe związki
- Rozpoznaje sygnały molekularne
- Reguluje wymianę substancji między komórką a środowiskiem
- Przeprowadza interakcje międzykomórkowe w organizmie wielokomórkowym.
6) Cytoplazma komórki. Jego ogólna charakterystyka morfofunkcjonalna. Klasyfikacja organelli. Budowa i funkcje ziarnistej retikulum endoplazmatycznego.
Struktura i funkcje GREPS:
Ziarnisty EPS jest utworzony przez kanaliki membranowe i spłaszczone cysterny, na zewnętrznej (zwróconej w stronę hialoplazmy) powierzchni, na której znajdują się rybosomy i polisomy. Główną funkcją GREP jest segregacja (separacja) nowo zsyntetyzowanych cząsteczek białka z hialoplazmy. GREP zapewnia zatem: 1) biosyntezę białek przeznaczonych do eksportu z komórki; 2) biosynteza białek błonowych.
7) Organelle cytoplazmy komórki. Definicja, ich funkcje. Organelle błonowe i niebłonowe. Wewnętrzny aparat siatkowy, struktura i funkcja.
Organelle- stały elementy konstrukcyjne cytoplazma komórki, która ma specyficzną budowę i pełni określone funkcje Klasyfikacja organelli:
1) wspólne organelle właściwe dla wszystkich komórek i zapewniające różne aspekty życiowej aktywności komórki;
2) specjalne organelle, które są obecne w cytoplazmie tylko niektórych komórek i pełnią określone funkcje tych komórek.
Z kolei organelle pospolite dzielą się na błoniaste i niebłoniaste.
Specjalne organelle dzielą się na: 1) cytoplazmatyczne (miofibryle, neurofibryle, tonofibryle);
2) organelle powierzchniowe komórki (rzęski, wici).
DO membrana organelle obejmują: (mitochondria; retikulum endoplazmatyczne; kompleks blaszkowaty; lizosomy; peroksysomy).
DO niemembranowy organelle obejmują: (rybosomy; centrum komórkowe; mikrotubule; mikrofibryle; mikrofilamenty).
mitochondria- najbardziej izolowane elementy strukturalne cytoplazmy komórki, które mają w dużej mierze niezależną aktywność życiową.Obecność aparatu genetycznego (DNA mitochondrialne) i aparatu syntetycznego (rybosomy mitochondrialne) w mitochondriach.Kształt mitochondriów jest owalny-wydłużony . Ściana mitochondrialna jest utworzona przez dwie błony bilipidowe oddzielone od siebie odległością 10-20 nm. Jednocześnie błona zewnętrzna pokrywa całe mitochondrium w postaci worka wzdłuż obwodu i oddziela je od hialoplazmy. Błona wewnętrzna tworzy fałdy wewnątrz mitochondriów - cristae. Środowisko wewnętrzne mitochondriów (matryca mitochondrialna) ma drobnoziarnistą strukturę i zawiera ziarnistości (mitochondrialne DNA i rybosomy). Funkcja mitochondrialna- Tworzenie energii w postaci ATP.
Retikulum endoplazmatyczne(EPS) w różnych komórkach może występować w postaci spłaszczonych cystern, kanalików lub pojedynczych pęcherzyków. Ściana składa się z błony bilipidowej.
Istnieją dwa rodzaje EPS: ziarnisty (ziarnisty lub szorstki) i nieziarnisty (lub gładki). NA powierzchnia zewnętrzna ziarniste membrany ER zawierają przyłączone rybosomy.
Funkcje granulowanego EPS: synteza białek przeznaczonych do usunięcia z komórki (na eksport); oddzielenie (segregacja) zsyntetyzowanego produktu od hialoplazmy; kondensacja i modyfikacja zsyntetyzowanego białka, transport zsyntetyzowanych produktów do cystern kompleksu blaszkowatego; Funkcje gładkiego EPS: udział w syntezie glikogenu; synteza lipidów; funkcja detoksykacji (neutralizacja substancji toksycznych poprzez łączenie ich z innymi substancjami).
kompleks płytkowy Golgiego(nazywany aparatem transportowym komórki) (aparat siatkowy) jest reprezentowany przez nagromadzenie spłaszczonych cystern i małych pęcherzyków ograniczonych błoną bilipidową. Kompleks blaszkowaty jest podzielony na podjednostki - dictyosomy.Część małych pęcherzyków wypełnionych białkami enzymów pozostaje w cytoplazmie i nazywana jest lizosomami. Funkcjonować: transport; kondensacja i modyfikacja substancji syntetyzowanych w granulowanym EPS; tworzenie lizosomów;
udział w metabolizmie węglowodanów; synteza cząsteczek tworzących glikokaliks cytolemmy, synteza, gromadzenie, wydalanie mucyn (śluzu); modyfikacja błon syntetyzowanych w EPS i ich transformacja w błony plazmalemmy.
Lizosomy- najmniejsze organelle cytoplazmy, to ciała otoczone błoną bilipidową i zawierające gęstą elektronowo macierz. Funkcja lizosomów- zapewnienie trawienia wewnątrzkomórkowego, czyli rozkładu zarówno egzogennych, jak i endogennych substancji biopolimerowych. Peroksysomy- mikrociała cytoplazmy (0,1 - 1,5 mikrona), podobne budową do lizosomów, ale różniące się od nich tym, że ich macierz zawiera struktury krystaliczne, a katalaza, która niszczy nadtlenek wodoru powstający podczas utleniania aminokwasów, zawarta jest m.in. białka enzymatyczne.
Rybosomy- aparaty do syntezy cząsteczek białek i polipeptydów.Ze względu na lokalizację dzielą się na: 1) wolne, (zlokalizowane w hialoplazmie), 2) niewolne (lub przyłączone), - które są związane z błonami EPS.Każdy rybosom składa się małych i dużych podjednostek. Każda podjednostka rybosomu składa się z rybosomalnego RNA i białka zwanego rybonukleoproteiną. Podjednostki powstają w jąderku, a składanie w pojedynczy rybosom odbywa się w cytoplazmie. W celu syntezy białek poszczególne rybosomy za pomocą informacyjnego (informacyjnego) RNA są łączone w łańcuchy rybosomów - polisomy. Wolne i przyłączone rybosomy, oprócz różnic w ich lokalizacji, charakteryzują się pewną specyficznością funkcjonalną: wolne rybosomy syntetyzują białka. Centrum komórkowe- cytocentrum, centrosom. W niedzielącej się komórce centrum komórki składa się z dwóch głównych elementów strukturalnych: 1) diplosomów; 2) censtosfer.
Diplosom składa się z dwóch centrioli (matczynej i córki) umieszczonych względem siebie pod kątem prostym. Każda centriola składa się z mikrotubul tworzących wydrążony cylinder o średnicy 0,2 µm i długości 0,3–0,5 µm. Mikrotubule są łączone w trojaczki (po trzy rurki w każdej), tworząc w sumie dziewięć trojaczków. Centrosfera to pozbawiony struktury obszar hialoplazmy wokół diplosomu, z którego mikrotubule rozciągają się promieniście (jak promienna kula).
Funkcje cytocentrum: 1) tworzenie wrzeciona podziałowego w profazie mitozy, 2) udział w tworzeniu mikrotubul szkieletu komórkowego, 3) pełnienie funkcji ciał podstawowych rzęsek w komórkach centrioli nabłonka rzęskowego.
mikrotubule- wydrążone cylindry (średnica zewnętrzna - 24 mm, wewnętrzna - 15 mm), są niezależnymi organellami, tworzącymi cytoszkielet. Mogą być również częścią innych organelli - centrioli, rzęsek, wici. Ściana mikrotubul składa się z kulistego białka tubuliny, które jest utworzone przez oddzielne zaokrąglone formacje globuli o średnicy 5 nm.
mikrofibryle(włókna pośrednie) to cienkie, nierozgałęzione włókna.
Zasadniczo mikrofibryle są zlokalizowane w warstwie korowej (podbłonowej) cytoplazmy. Funkcja polega na tworzeniu rusztowania komórkowego, pełniąc funkcję wspierającą.
Mikrofilamenty- jeszcze cieńsze struktury nitkowate (5 - 7 nm), składające się z białek kurczliwych (aktyna, miozyna, tropomiozyna). Zlokalizowane są głównie w warstwie korowej cytoplazmy i tworzą aparat kurczliwy komórki, ruch organelli, przepływ hialoplazmy, zmianę powierzchni komórki, powstawanie pseudopodiów i ruch komórki.
Nagromadzenie mikrofilamentów we włóknach mięśniowych tworzy specjalne organelle tkanka mięśniowa- miofibryle.
Inkluzje- nietrwałe składniki strukturalne cytoplazmy. Klasyfikacja inkluzji: 1) troficzne, 2) wydzielnicze;
3) wydalniczy, 4) pigment.
8) System wakuolowy komórki. Lizosomy i peroksysomy, ich budowa i funkcje.
układ wakuolowy- zespół jednobłonowych organelli cytoplazmy. Zgodnie ze strukturą wyróżnia się następujące składniki układu wakuolowego, które również różnią się funkcjami: ziarnista retikulum endoplazmatyczne, aparat Golgiego, lizosomy, gładka retikulum endoplazmatyczne, peroksysomy. Jednobłonowe organelle komórkowe, które tworzą system wakuolowy, zapewniają syntezę i transport wewnątrzkomórkowych biopolimerów i produktów wydzielniczych wydalanych z komórki; wchłanianie przez fagocytozę, w tym w reakcjach odpowiedzi immunologicznej; biosynteza lipidów, w tym składników błonowych, hormony steroidowe itd.; dezaktywacja trucizn poprzez utlenianie do produkty nieszkodliwe; niszczenie reaktywnych form tlenu i nie tylko.
Ogólny schemat funkcjonowania układu wakuolowego 1. Ziarnista siateczka śródplazmatyczna: kotranslacyjna synteza rozpuszczalnych białek wewnątrzpęcherzykowych (białka wydzielnicze, hydrolazy lizosomalne itp.); kotranslacyjna synteza nierozpuszczalnych białek budujących wszystkie błony układu wakuolowego; pierwotna modyfikacja rozpuszczalnych i nierozpuszczalnych (błonowych) białek, ich łączenie z oligosacharydami - pierwotna glikozylacja syntetyzowanych białek, tworzenie glikoprotein; synteza lipidów błonowych i ich wbudowanie w błonę -
montaż membrany.
2. Separacja wakuoli zawierających nowo utworzone produkty i ich przejście do cis- strefa aparatu Golgiego (kompleks EPR-AG).
3. cis- strefa aparatu Golgiego: wtórna modyfikacja glikoprotein; synteza polisacharydów (hemiceluloza roślinna) i heksozaminoglikanów.
4. Strefa pośrednia aparatu Golgiego: dodatkowe modyfikacje glikoprotein, transglikozylacja.
5. Trans- Sieć Golgiego: sortowanie białek wydzielniczych i lizosomalnych; przedział wakuolowy.
6. Egzocytoza (wydzielanie).
7. Egzocytoza jest stała.
8. Separacja lizosomów pierwotnych hydrolazami.
9. Endocytoza.
10. Lizosom wtórny.
11. Recyklizacja receptorów hydrolaz.
12. Recyklizacja receptorów błony komórkowej.
13. Siateczka śródplazmatyczna gładka: synteza i kondensacja lipidów, osadzanie jonów Ca 2+, synteza i resorpcja glikogenu itp.
14. Transport w rejon aparatu Golgiego.
15. Transport z aparatu Golgiego do retikulum endoplazmatycznego.
Lizosomy (lizosomy)- jest to zróżnicowana klasa struktur kulistych o wielkości 0,2-0,4 mikrona, ograniczona pojedynczą membraną. charakterystyczna cecha lizosomów to obecność w nich enzymów hydrolitycznych – hydrolaz rozkładających różne biopolimery. Przykłady hydrolaz lizosomalnych: fosfatazy, proteinazy, lipazy itp. Lizosomy zostały odkryte w 1949 roku przez de Duve.
Wśród lizosomów można wyróżnić co najmniej 3 typy: lizosomy pierwotne, lizosomy wtórne (fagolizosomy i autofagosomy) oraz ciałka szczątkowe (ryc. 11). Różnorodność morfologii lizosomów tłumaczy się tym, że cząsteczki te biorą udział w procesach trawienia wewnątrzkomórkowego, tworząc złożone wakuole trawienne pochodzenia zarówno egzogennego (zewnątrzkomórkowego), jak i endogennego (wewnątrzkomórkowego).
Peroksysomy (peroksysomy)- są to małe (o wielkości 0,3-1,5 mikrona) owalne ciała, ograniczone membraną, zawierające ziarnistą matrycę, w środku której często widoczne są krystaliczne struktury składające się z włókienek i rurek (rdzeń). Peroksysomy prawdopodobnie tworzą się na rozszerzonych bokach cystern retikulum endoplazmatycznego. Są szczególnie charakterystyczne dla komórek wątroby i nerek. We frakcji peroksysomów znajdują się enzymy utleniania aminokwasów, podczas których powstaje nadtlenek wodoru, a także wykrywany jest enzym katalaza, który go niszczy. Katalaza peroksysomów odgrywa ważną rolę ochronną, podobnie jak H2O2 toksyczna substancja dla samej komórki.
9) Ogólne i szczególne organelle komórkowe. Mitochondria - budowa, skład głównych enzymów, funkcje. Cechy budowy mitochondriów w komórkach o różnym poziomie bioenergetyki.
Wspólne organelle występujące we wszystkich komórkach i zapewniające różne aspekty życiowej aktywności komórki. Te z kolei dzielą się na:
organelle błonowe:
- mitochondria,
- retikulum endoplazmatyczne,
- kompleks płytowy,
- lizosomy,
- peroksysomy;
organelle niebłonowe:
- rybosom,
- centrum komórkowe,
- mikrotubule,
- mikrofibryle,
- mikrofilamenty.
Specjalne organelle, które są obecne w cytoplazmie tylko niektórych komórek i pełnią określone funkcje tych komórek, dzielą się na:
cytoplazmatyczny:
- miofibryle,
- neurofibryle,
- tonofibryle;
organelle powierzchniowe komórki:
- rzęsy,
- wić.
Mitochondria to trwałe, okrągłe lub przypominające pręciki organelle błonowe. Grubość - 0,5 mikrona, długość - 5-7 mikronów. Liczba mitochondriów w większości komórek zwierzęcych wynosi 150-1500; V jaja samicy- do kilkuset tysięcy, w plemnikach - jedno spiralne mitochondrium, skręcone wokół osiowej części wici.
Główne funkcje mitochondriów:
1) pełnią rolę stacji energetycznych komórek. Zachodzą w nich procesy fosforylacji oksydacyjnej (enzymatyczne utlenianie różnych substancji z późniejszym gromadzeniem energii w postaci cząsteczek trifosforanu adenozyny -ATP);
2) przechowywać materiał dziedziczny w postaci mitochondrialnego DNA. Mitochondria wymagają do funkcjonowania białek zakodowanych w genach jądrowego DNA, ponieważ ich własne mitochondrialne DNA może dostarczać mitochondria
z zaledwie kilkoma białkami.
Funkcje boczne- udział w syntezie hormonów steroidowych, niektórych aminokwasów (np. glutaminy).
Struktura mitochondriów
Mitochondria mają dwie błony: zewnętrzną (gładką) i wewnętrzną (tworząc wypustki - w kształcie liścia (cristae) i rurkowatą (kanaliki)). membrany różnią się skład chemiczny, zestaw enzymów i funkcji.
W mitochondriach wewnętrzną zawartością jest macierz - substancja koloidalna, w której za pomocą mikroskop elektronowy znaleziono ziarna o średnicy 20-30 nm (akumulują one jony wapnia i magnezu, rezerwy składników odżywczych, takich jak glikogen).
W matrycy znajduje się aparat do biosyntezy białek organelli:
2-6 kopii kolistego DNA pozbawionego białek histonowych (np
u prokariontów), rybosomy, zestaw tRNA, enzymy reduplikacyjne,
transkrypcja, tłumaczenie informacji dziedzicznej. Ten aparat
ogólnie bardzo podobny do prokariontów (liczbowo,
struktura i wielkość rybosomów, organizacja własnego aparatu dziedzicznego itp.), co potwierdza symbiotyczną koncepcję pochodzenia komórki eukariotycznej.
Zarówno matrix, jak i powierzchnia błony wewnętrznej, na której znajduje się łańcuch transportu elektronów (cytochromy) i syntaza ATP, katalizują fosforylację ADP połączoną z utlenianiem, która przekształca go w ATP, biorą aktywny udział w funkcji energetycznej mitochondriów .
Mitochondria rozmnażają się przez ligację, więc podczas podziału komórki są mniej więcej równomiernie rozmieszczone między komórkami potomnymi. W ten sposób następuje sukcesja między mitochondriami komórek kolejnych pokoleń.
Zatem mitochondria charakteryzują się względną autonomią w obrębie komórki (w przeciwieństwie do innych organelli). Powstają podczas podziału matczynych mitochondriów, mają własne DNA, które różni się od jądrowego systemu syntezy białek i magazynowania energii.
Komórka każdego organizmu jest integralnym żywym systemem. Składa się z trzech nierozerwalnie połączonych części: błony, cytoplazmy i jądra. Powłoka komórkowa bezpośrednio oddziałuje ze środowiskiem zewnętrznym i oddziałuje z sąsiednimi komórkami (w organizmach wielokomórkowych).
Pochwa komórek. Ściana komórkowa ma złożona struktura. Składa się z warstwy zewnętrznej i błony plazmatycznej znajdującej się pod spodem. Komórki zwierzęce i roślinne różnią się budową warstwy zewnętrznej. U roślin, podobnie jak u bakterii, niebiesko-zielonych alg i grzybów, na powierzchni komórek znajduje się gęsta skorupa lub ściana komórkowa. W większości roślin składa się z błonnika. Ściana komórkowa pełni niezwykle ważną rolę: jest zewnętrzną ramką, ochronną powłoką, zapewnia turgor komórki roślinne: woda, sole, cząsteczki wielu substancji organicznych przechodzą przez ścianę komórkową.
Zewnętrzna warstwa powierzchni komórek zwierzęcych, w przeciwieństwie do ścian komórkowych roślin, jest bardzo cienka i elastyczna. Nie jest widoczny pod mikroskopem świetlnym i składa się z różnych polisacharydów i białek. Warstwa powierzchniowa komórek zwierzęcych nazywana jest glikokaliksem.
Glycocalyx pełni przede wszystkim funkcję bezpośredniego łączenia komórek zwierzęcych ze środowiskiem zewnętrznym, ze wszystkimi otaczającymi je substancjami. Mając niewielką grubość (mniej niż 1 mikron), zewnętrzna warstwa komórki zwierzęcej nie pełni roli wspierającej, co jest charakterystyczne dla ścian komórkowych roślin. Tworzenie glikokaliksu, a także ściany komórkowe rośliny, występuje z powodu żywotnej aktywności samych komórek.
Membrana plazmowa. Pod glikokaliksem i ścianą komórkową roślin znajduje się błona plazmatyczna (łac. „membrana” - skóra, film), granicząca bezpośrednio z cytoplazmą. Grubość błony plazmatycznej wynosi około 10 nm, badanie jej struktury i funkcji jest możliwe tylko za pomocą mikroskopu elektronowego.
Błona plazmatyczna zawiera białka i lipidy. Ułożone są w uporządkowany sposób i połączone ze sobą oddziaływaniami chemicznymi. Przez nowoczesne idee cząsteczki lipidów w błonie komórkowej są ułożone w dwóch rzędach i tworzą ciągłą warstwę. Cząsteczki białek nie tworzą ciągłej warstwy, znajdują się w warstwie lipidowej, zanurzając się w nią na różnych głębokościach.
Cząsteczki białek i lipidów są ruchome, co zapewnia dynamikę błony plazmatycznej.
Błona plazmatyczna pełni wiele ważnych funkcji, których zazdrości żywotna aktywność komórek. Jedną z tych funkcji jest to, że tworzy barierę oddzielającą wewnętrzną zawartość komórki od środowiska zewnętrznego. Ale istnieje ciągła wymiana substancji między komórkami a środowiskiem zewnętrznym. Woda, różne sole w postaci pojedynczych jonów, cząsteczki nieorganiczne i organiczne dostają się do komórki ze środowiska zewnętrznego. Dostają się do komórki przez bardzo cienkie kanały błony plazmatycznej. Produkty powstałe w komórce są uwalniane do środowiska zewnętrznego. Transport substancji jest jedną z głównych funkcji błony plazmatycznej. Produkty przemiany materii, a także substancje syntetyzowane w komórce, są usuwane z komórki przez błonę plazmatyczną. Należą do nich różnorodne białka, węglowodany, hormony, które są wytwarzane w komórkach różnych gruczołów i są wydalane do środowiska pozakomórkowego w postaci małych kropel.
Komórki tworzące różne tkanki (nabłonkowe, mięśniowe itp.) U zwierząt wielokomórkowych są ze sobą połączone błona plazmatyczna. Na styku dwóch komórek membrana każdej z nich może tworzyć fałdy lub wyrostki, które nadają połączeniom szczególną siłę.
Połączenie komórek roślinnych zapewnia tworzenie cienkich kanałów wypełnionych cytoplazmą i ograniczonych błoną plazmatyczną. Poprzez takie kanały przechodzące przez błony komórkowe, z jednej komórki do drugiej, składniki odżywcze, jony, węglowodany i inne związki.
Na powierzchni wielu komórek zwierzęcych, na przykład różnych nabłonków, znajdują się bardzo małe cienkie wyrostki cytoplazmy pokrytej błoną komórkową - mikrokosmkami. Największa liczba mikrokosmki znajdują się na powierzchni komórek jelitowych, gdzie zachodzi intensywne trawienie i wchłanianie strawionego pokarmu.
Fagocytoza. Duże cząsteczki substancji organicznych, takich jak białka i polisacharydy, cząstki pokarmu, bakterie dostają się do komórki przez fagocyty (gr. phageo - pożerać). Błona plazmatyczna jest bezpośrednio zaangażowana w fagocyt. W miejscu, w którym powierzchnia komórki styka się z cząsteczką jakiejś gęstej substancji, membrana ugina się, tworzy zagłębienie i otacza cząstkę, która w „pakiecie membranowym” zatapia się w komórce. Powstaje wakuola trawienna i substancje organiczne, które dostały się do komórki, są w niej trawione.
Cytoplazma. Cytoplazma, oddzielona od środowiska zewnętrznego przez błonę plazmatyczną, jest wewnętrznym półpłynnym środowiskiem komórek. do cytoplazmy komórki eukariotyczne znajduje się jądro i różne organelle. Jądro znajduje się w centralnej części cytoplazmy. Zawiera również różnorodne inkluzje - produkty aktywności komórkowej, wakuole, a także najmniejsze rurki i włókna, które tworzą szkielet komórki. Białka dominują w składzie głównej substancji cytoplazmy. Główne procesy metaboliczne zachodzą w cytoplazmie, która łączy jądro i wszystkie organelle w jedną całość, zapewnia ich interakcję, aktywność komórki jako jednego integralnego żywego systemu.
Retikulum endoplazmatyczne. Cała wewnętrzna strefa cytoplazmy jest wypełniona licznymi małymi kanałami i wnękami, których ściany są błonami o strukturze podobnej do błony plazmatycznej. Kanały te rozgałęziają się, łączą ze sobą i tworzą sieć zwaną retikulum endoplazmatycznym.
Retikulum endoplazmatyczne ma niejednorodną strukturę. Znane są dwa jego rodzaje - ziarnisty i gładki. Na membranach kanałów i wnęk sieci ziarnistej znajduje się wiele małych okrągłych ciał - rybosomów, które nadają membranom szorstki wygląd. Błony retikulum endoplazmatycznego gładkiego nie mają na swojej powierzchni rybosomów.
Retikulum endoplazmatyczne spełnia wiele różnych funkcji. Główną funkcją ziarnistej retikulum endoplazmatycznego jest udział w syntezie białek, która odbywa się w rybosomach.
Na błonach gładkiej retikulum endoplazmatycznego syntetyzowane są lipidy i węglowodany. Wszystkie te produkty syntezy gromadzą się w kanałach i zagłębieniach, a następnie są do nich transportowane różne organelle komórki, gdzie są konsumowane lub gromadzone w cytoplazmie jako inkluzje komórkowe. Retikulum endoplazmatyczne łączy główne organelle komórki.
Rybosomy. Rybosomy znajdują się w komórkach wszystkich organizmów. Są to mikroskopijne okrągłe ciała o średnicy 15–20 nm. Każdy rybosom składa się z dwóch cząstek o różnych rozmiarach, małych i dużych.
Jedna komórka zawiera wiele tysięcy rybosomów, znajdują się one albo na błonach ziarnistej retikulum endoplazmatycznego, albo leżą swobodnie w cytoplazmie. Rybosomy składają się z białek i RNA. Funkcją rybosomów jest synteza białek. Synteza białek - trudny proces, który jest wykonywany nie przez jeden rybosom, ale przez całą grupę, obejmującą nawet kilkadziesiąt połączonych rybosomów. Ta grupa rybosomów nazywana jest polisomem. Zsyntetyzowane białka są najpierw gromadzone w kanałach i jamach retikulum endoplazmatycznego, a następnie transportowane do organelli i obszarów komórki, gdzie są konsumowane. Retikulum endoplazmatyczne i znajdujące się na jego błonach rybosomy stanowią pojedynczy aparat do biosyntezy i transportu białek.
mitochondria. Cytoplazma większości komórek zwierzęcych i roślinnych zawiera małe ciała (0,2-7 mikronów) - mitochondria (greckie „mitos” - nić, „chondrion” - ziarno, granulka).
Mitochondria są wyraźnie widoczne w mikroskopie świetlnym, za pomocą którego można zobaczyć ich kształt, położenie, policzyć liczbę. Wewnętrzną strukturę mitochondriów badano za pomocą mikroskopu elektronowego. Powłoka mitochondrium składa się z dwóch błon - zewnętrznej i wewnętrznej. Błona zewnętrzna jest gładka, nie tworzy fałd i wypustek. Przeciwnie, błona wewnętrzna tworzy liczne fałdy, które są skierowane do jamy mitochondriów. Fałdy błony wewnętrznej nazywane są cristae (łac. „crista” - grzebień, wyrostek) Liczba cristae nie jest taka sama w mitochondriach różne komórki. Może ich być od kilkudziesięciu do kilkuset, a szczególnie wiele cristae występuje w mitochondriach aktywnie funkcjonujących komórek, na przykład komórek mięśniowych.
Mitochondria nazywane są „elektrowniami” komórek, ponieważ ich główną funkcją jest synteza trójfosforanu adenozyny (ATP). Kwas ten syntetyzowany jest w mitochondriach komórek wszystkich organizmów i jest uniwersalnym źródłem energii niezbędnej do realizacji procesów życiowych komórki i całego organizmu.
Nowe mitochondria powstają w wyniku podziału już istniejących mitochondriów w komórce.
Plastydy. Plastydy znajdują się w cytoplazmie wszystkich komórek roślinnych. W komórkach zwierzęcych nie ma plastydów. Istnieją trzy główne rodzaje plastydów: zielony - chloroplasty; czerwony, pomarańczowy i żółty - chromoplasty; bezbarwny - leukoplasty.
Chloroplast. Te organelle znajdują się w komórkach liści i innych organów roślin zielonych, a także w różnych algach. Rozmiar chloroplastów wynosi 4–6 µm, najczęściej mają owalny kształt. U roślin wyższych jedna komórka ma zwykle kilkadziesiąt chloroplastów. Zielony kolor chloroplastów zależy od zawartości w nich barwnika chlorofilu. Chloroplast to główne organelle komórek roślinnych, w których zachodzi fotosynteza, tj. tworzenie substancji organicznych (węglowodanów) z nieorganicznych (CO 2 i H 2 O) przy wykorzystaniu energii światła słonecznego.
Chloroplasty są strukturalnie podobne do mitochondriów. Chloroplast jest oddzielony od cytoplazmy dwiema błonami - zewnętrzną i wewnętrzną. Błona zewnętrzna jest gładka, bez fałd i wypustek, a wewnętrzna tworzy wiele pofałdowanych narośli skierowanych do wnętrza chloroplastu. Dlatego duża liczba membran koncentruje się wewnątrz chloroplastu, tworząc specjalne struktury - grana. Są ułożone jak stos monet.
Cząsteczki chlorofilu znajdują się w błonach gran, ponieważ to tutaj zachodzi fotosynteza. ATP jest również syntetyzowany w chloroplastach. Między wewnętrznymi błonami chloroplastu zawiera DNA, RNA. i rybosomy. W związku z tym w chloroplastach, a także w mitochondriach, dochodzi do syntezy białka niezbędnego do działania tych organelli. Chloroplasty rozmnażają się przez podział.
Chromoplasty znajdują się w cytoplazmie komórek różne części rośliny: w kwiatach, owocach, łodygach, liściach. Obecność chromoplastów wyjaśnia żółty, pomarańczowy i czerwony kolor koron kwiatów, owoców, jesiennych liści.
Leukoplasty znajdują się w cytoplazmie komórek niezabarwionych części roślin, na przykład w łodygach, korzeniach, bulwach. Kształt leukoplasty jest zróżnicowany.
Chloroplasty, chromoplasty i leukoplasty są zdolne do wymiany komórek. Tak więc, gdy owoce dojrzewają lub liście zmieniają kolor jesienią, chloroplasty zamieniają się w chromoplasty, a leukoplasty mogą zamienić się w chloroplasty, na przykład, gdy bulwy ziemniaka stają się zielone.
Aparat Golgiego. W wielu komórkach zwierzęcych, takich jak komórki nerwowe, przybiera postać złożonej sieci zlokalizowanej wokół jądra. W komórkach roślin i pierwotniaków aparat Golgiego jest reprezentowany przez pojedyncze ciała w kształcie sierpa lub pręta. Struktura tego organoidu jest podobna w komórkach organizmów roślinnych i zwierzęcych, pomimo różnorodności jego kształtu.
Aparat Golgiego obejmuje: wnęki ograniczone błonami i rozmieszczone w grupach (po 5–10); duże i małe pęcherzyki znajdujące się na końcach wnęk. Wszystkie te elementy tworzą jeden kompleks.
Aparat Golgiego pełni wiele ważnych funkcji. Poprzez kanały retikulum endoplazmatycznego transportowane są do niej produkty syntetycznej aktywności komórki - białka, węglowodany i tłuszcze. Wszystkie te substancje najpierw się gromadzą, a następnie dostają do cytoplazmy w postaci dużych i małych pęcherzyków i są albo wykorzystywane w samej komórce podczas jej aktywności życiowej, albo usuwane z niej i wykorzystywane w organizmie. Na przykład w komórkach trzustkowych ssaków, enzymy trawienne które gromadzą się we wnękach organoidu. Następnie tworzą się pęcherzyki wypełnione enzymami. Są wydalane z komórek do przewodu trzustkowego, skąd przepływają do jamy jelitowej. Inną ważną funkcją tego organoidu jest to, że na jego błonach syntetyzowane są tłuszcze i węglowodany (polisacharydy), które są wykorzystywane w komórce i są częścią błon. Dzięki aktywności aparatu Golgiego następuje odnowa i wzrost błony plazmatycznej.
Lizosomy. Są to małe okrągłe ciała. Każdy lizosom jest oddzielony od cytoplazmy błoną. Wewnątrz lizosomu znajdują się enzymy rozkładające białka, tłuszcze, węglowodany, kwasy nukleinowe.
Lizosomy zbliżają się do cząstki pokarmu, która dostała się do cytoplazmy, łączą się z nią i powstaje jedna wakuola trawienna, wewnątrz której znajduje się cząsteczka pokarmu otoczona enzymami lizosomalnymi. Substancje powstałe w wyniku trawienia cząsteczki pokarmu dostają się do cytoplazmy i są wykorzystywane przez komórkę.
Posiadając zdolność aktywnego trawienia składników odżywczych, lizosomy biorą udział w usuwaniu części komórek, całych komórek i narządów, które obumierają w procesie życiowej aktywności. Tworzenie nowych lizosomów zachodzi w komórce w sposób ciągły. Enzymy zawarte w lizosomach, podobnie jak inne białka, są syntetyzowane na rybosomach cytoplazmy. Następnie enzymy te wchodzą kanałami retikulum endoplazmatycznego do aparatu Golgiego, w których jamach powstają lizosomy. W tej formie lizosomy wchodzą do cytoplazmy.
Centrum komórkowe. W komórkach zwierzęcych w pobliżu jądra znajduje się organelle, tzw ośrodek komórkowy. Główna część centrum komórkowego składa się z dwóch małych ciał - centrioli, znajdujących się na niewielkim obszarze zagęszczonej cytoplazmy. Każda centriola ma kształt walca o długości do 1 µm. Centriole grają ważna rola podczas podziału komórki; biorą udział w tworzeniu wrzeciona rozszczepienia.
Inkluzje komórkowe. DO inkluzje komórkowe obejmują węglowodany, tłuszcze i białka. Wszystkie te substancje gromadzą się w cytoplazmie komórki w postaci kropel i ziaren o różnej wielkości i kształcie. Są okresowo syntetyzowane w komórce i wykorzystywane w procesie metabolicznym.
Rdzeń. Każda komórka jednokomórkowych i wielokomórkowych zwierząt, a także roślin zawiera jądro. Kształt i rozmiar jądra zależy od kształtu i wielkości komórek. Większość komórek ma jedno jądro, a takie komórki nazywane są jednojądrzastymi. Istnieją również komórki posiadające dwa, trzy, kilkadziesiąt, a nawet setki jąder. Są to komórki wielojądrzaste.
Sok jądrowy jest półpłynną substancją, która znajduje się pod błoną jądrową i reprezentuje środowisko wewnętrzne jądra.