6. Nastanek, zgradba in funkcije celične membrane.
Zgodovina odkritja celice, celična teorija. Celica - osnovna strukturna enotaživ. Njegovo odkritje (Hooke, 1665; Malpighi; Grew, 1671) je povezano z izumom svetlobnega mikroskopa. Nadaljnje študije R. Virchowa, K. Baera so pokazale, da se organizmi začnejo razvijati iz ene celice, vsaka celica nastane z delitvijo matere. To je prišlo do izraza v celična teorija, katere glavne določbe so oblikovali francoski botanik Dutrochet (1824), ruski botanik Goryaninov P. F. (1834) in nemška raziskovalca Schleiden in Schwann (1838-1839).
Sodobna celična teorija vključuje naslednje glavne določbe:
1. Celica je osnovna enota strukture, razvoja in vitalne aktivnosti živih organizmov.
2. Celice rastlin in živali so si po zgradbi podobne.
3. Celice nastanejo kot posledica delitve matičnih celic.
4. Celice so specializirane za delovanje in tvorijo tkiva.
5. Tkiva tvorijo organe.
Poglobljeno razumevanje zgradbe celice je povezano s pojavom faznokontrastnih, elektronskih, transmisijskih in vrstičnih mikroskopov, ki zagotavljajo stotisočkratno povečavo.
Zgradba celice. Glavni strukturni deli celice so: lupina, citoplazma, jedro, vakuola. Živi del celice (citoplazma, jedro) imenujemo protoplast.
Celične stene. Rastlinske celice so obdane z gosto membrano. Po njegovi prisotnosti se razlikujejo od živalskih celic, čeprav je ugotovljeno, da so tudi živalske celice prekrite z membrano iz glikoproteinske snovi mucin (sladkor in beljakovine) – jajčeca. morski ježki, dvoživke, celice, ki obdajajo prebavni trakt, epitelij itd.
Celična membrana ščiti protoplast pred neugodnimi zunanjimi vplivi in daje celici določeno obliko in trdnost.
Celično steno sestavljajo predvsem polisaharidi – celuloza 50 %, hemiceluloza 30 % in pektin 20 %.
Celuloza ima fibrilarno strukturo. Ostanki glukoze v molekuli celuloze tvorijo verige – micele, ki se povezujejo v snope. Majhne snope v velike itd.
Čista celuloza je brezbarvna, močna in odporna na različne vrste mehanski in fizični vplivi. Vrzeli med snopi micel so napolnjene s pektinskimi snovmi, ki lahko nabreknejo, ko so namakane. Pektini zapolnjujejo tudi medcelične prostore, celice zlepijo. Pogosto se na celične stene ne nalaga celuloza, temveč hemiceluloza, snov, ki je bližje škrobu.
Zgostitev celičnih membran nastane predvsem zaradi njihove impregnacije s posebnimi snovmi, ki zagotavljajo dodatno trdnost in vzdržljivost. To so lignin, suberin, kutin. Lignin je snov, ki je blizu celulozi, vendar vsebuje relativno več ogljika. Takšna modifikacija je lignifikacija.
Suberin in kutin sta po naravi podobna maščobam. Z njimi prepojene celične membrane se ne zmočijo z vodo in so skoraj neprepustne za vodo in pline. To zmanjša izhlapevanje s celične površine. Povrhnjica prekriva samo zunanjo površino celičnih membran (listno površino), zato celice ohranijo sposobnost preživetja. Zaradi impregnacije celične membrane s temi snovmi pride do zamašitve, kar povzroči smrt protoplasta celice.
Mineralizacija membran je bila opažena v majhni meri v vseh celicah. Običajno so to soli kalcija ali silicijeve kisline. Kalcij najdemo v obliki ogljikovega ali oksalnega apna. Apnenčev karbonat se lahko odlaga ne samo v lupinah, ampak tudi na površini povrhnjice, pri čemer se usede iz izločkov vodnih žel (v pekočih dlakah koprive skupaj s kremenom).
Nastanek in rast celične stene. Skupni septum, ki nastane med delitvijo celic, je najtanjši film celuloze. Vanjo celo prodrejo delci citoplazme protoplastov sosednjih celic. Ta tanek celulozni film se imenuje primarna lupina, vsebuje približno 5% celuloze. Na začetku je primarna lupina skupna dvema sosednjima celicama. Nato se zgosti in deli in vsaka celica dobi svojo primarno lupino. Med njimi je najtanjša plast amorfne snovi – medcelična oz srednja plošča. Glede na fizikalne in kemijske lastnosti ima pektinsko naravo. Lahko se zruši, sosednje celice pa se ločijo. Z rastjo mladih celic se tudi primarna membrana poveča in postane debelejša.
Sprva v zelo mladih celicah micelarne niti tvorijo tridimenzionalno mrežo. Z lahkoto se raztegne. Ko celica raste, se membrana razteza, nove pa se pridružijo obstoječim snopom micelov. Mreža postane gostejša in tesnejša. Njegova skupna debelina raste. Plastičnost membrane se zmanjša, določena velikost in oblika celice pa se fiksira. Kasnejša odebelitev celične stene se imenuje sekundarna, stena plastenja pa se imenuje sekundarna lupina. Takšna je shematsko zapletena morfološka zgradba celične membrane. To kompleksnost otežuje dejstvo, da sekundarna zgostitev ni nikoli neprekinjena, enakomerna, ampak je najbolj raznolika: obročasta, spiralna, odrska, mrežasta, koničasta.
Obročaste in spiralne odebelitve so obroči ali spirale krožnega prereza, ki se nahajajo znotraj celice, ki ima obliko valjaste cevi. Na notranjo površino primarne membrane so povezani le z ozko adhezijo, ne preprečujejo raztezanja celic in njihove rasti v dolžino.
Zgostitve so lahko v obliki mreže na notranji površini celične membrane in v obliki stopnic, ki štrlijo v celico, in skoraj neprekinjene. V slednjem primeru ostanejo nezadebeljeni le ozki zaobljeni ali režasti prostori.
V primarni lupini ni odebeljenih mest - por. Zaradi različne narave zadebelitev sta lahko oblika in zasnova por zelo raznolika:
Enostavne pore - v njih se stene kanala, ki jih tvori sekundarna lupina, spuščajo do primarne lupine enakomerno, navpično.
Polobrobljena - sekundarna lupina na eni strani.
Obrobljene pore - sekundarna lupina tako rekoč visi nad nezadebeljenim mestom, tako da ima kanal v sekundarni lupini obliko lijaka, pritrjenega na primarno lupino z zvoncem. Film primarne membrane, ki ločuje dva nasprotna kanala v pori, ima lahko odebelitev v obliki diska ali leče, ki jo imenujemo torus.
Obrisi enostavnih in obrobljenih por niso vedno okrogli, lahko so podolgovati ali eliptični. Primarno membrano v območju por prodrejo najtanjše perforacije, skozi katere potekajo prameni citoplazme-plazmodezme, ki povezujejo celice in zagotavljajo vitalno aktivnost rastline kot celovitega organizma.
Modifikacije celične stene:
lignifikacija - ligninski vložek;
zamašitev - inkrustacija s suberinom;
kutinizacija - nastanek kutinske plasti na zunanji površini lupine;
mineralizacija - impregnacija s kalcijevimi ali silicijevimi solmi.
Sluz celičnih membran. Lahko je normalno (biološko), koristno za rastline in patološko (boleče), ki ga povzročajo bakterije.
Običajna sluz celuloznih membran površinske plasti celic semen lanu, kutine, buče in nekaterih vrst kamilice pomaga pritrjevati seme v zemlji, ustvarja boljši stik z njo in Boljši pogoji rast.
V patoloških primerih so lahko stene ne le površinskih, ampak tudi globokih celic sluzaste. Ta proces povzročajo posebne bakterije, je bolezen rastlin in se imenuje gumoza. Pogosto udari sadno drevje zlasti češnje, slive. Sluz, češnjevo lepilo teče iz lubja drevesa. Gumoza se razvija počasi in sčasoma povzroči smrt drevesa.
celične stene(lupina) daje celicam mehansko trdnost, ščiti njihovo vsebino pred poškodbami in prekomerno izgubo vode, ohranja obliko celic in njihovo velikost ter preprečuje razpad celic v hipotoničnem okolju. Celična stena sodeluje pri absorpciji in izmenjavi različnih ionov, tj ionski izmenjevalec. Snovi se prenašajo skozi celično membrano.
IN sestava celične stene so vključeni strukturne komponente(celuloza v rastlinah in hitin v glivah), sestavine matriksa (hemiceluloza, pektin, beljakovine), sestavine ovojnic (lignin, suberin) in snovi, ki se nalagajo na površino lupine (kutin in vosek).
Hemiceluloze- to je skupina polisaharidov (polimeri pentoz in heksoz - ksiloza, galaktoza, manoza, glukoza itd.)
pektinske snovi- To so polimeri, zgrajeni iz monosaharidov (arabinoza in galaktoza), galakturonske kisline (sladkorna kislina) in metilnega alkohola.
33. Celično jedro: zgradba, funkcije, kem. spojina.
Jedro je glavni sestavni del celice, ki nosi genetske informacije.Jedro se nahaja v središču. Oblika je različna, vendar vedno okrogla ali ovalna. Velikosti so različne. Vsebina jedra je tekoča konsistenca Jedrna membrana je sestavljena iz 2 membran, ki sta ločeni s perinuklearnim prostorom. Lupina je opremljena s porami, skozi katere poteka izmenjava velikih molekul. različne snovi. Lahko je v dveh stanjih: mirovanje - interfaza in delitev - mitoza ali mejoza.
V celičnem jedru ločimo glavne strukture: 1) jedrsko ovojnico(jedrska membrana), skozi katere pore poteka izmenjava med celičnim jedrom in citoplazmo.
2) jedrski sok ali karioplazma je poltekoča, šibko obarvana plazemska masa, ki napolni vsa jedra celice in vsebuje preostale sestavine jedra;
3) kromosomi, ki so v nedelljivem jedru vidni le s pomočjo posebne metode mikroskopija (na obarvanem odseku celice, ki se ne deli, so kromosomi običajno videti kot nepravilna mreža temnih niti in zrnc, ki jih skupaj imenujemo kromatin);
4) eno ali več sferičnih teles - nukleoli, ki so specializirani del celičnega jedra in so povezani s sintezo ribonukleinske kisline in beljakovin.
Glavne funkcije celičnega jedra:
1. shranjevanje informacij;
2. prenos informacij v citoplazmo z uporabo transkripcije, to je sinteza i-RNA, ki prenaša informacije;
3. prenos informacij na hčerinske celice pri replikaciji – delitev celic in jeder.
Kemična sestava različne celice se lahko izrazito razlikujejo, vendar je v vsaki celici nujno, da vsebuje več snovi. Od ne organska snov je voda in mineralne soli(kalijevi, natrijevi, kalcijevi, magnezijevi kloridi itd.), iz organskih - beljakovine, maščobe in ogljikovi hidrati. Beljakovine in beljakovinske spojine so bistvene komponente, njihove lastnosti so osnova procesov, ki se odvijajo v celici kot živem sistemu.
Celične membrane
Cellular membrana- loči vsebino katere koli celice od zunanje okolje, zagotavljanje njegove celovitosti; uravnava izmenjavo med celico in okoljem;
Sestoji iz celična membrana iz binarne serije lipidov in proteinov.
Funkcije:
1. bariera - zagotavlja urejeno, selektivno, pasivno in aktivno presnovo s okolju.
2. Transport (aktiven, pasiven) – snovi se prenašajo skozi membrano v celico in iz nje.
3. matrika - zagotavlja določen relativni položaj in orientacijo membranskih proteinov, njihovo optimalno interakcijo.
4. mehanski - zagotavlja avtonomijo celice, njenih znotrajceličnih struktur, kot tudi povezavo z drugimi celicami (v tkivih).
5. energija - pri fotosintezi v kloroplastih in celičnem dihanju v mitohondrijih v njihovih membranah delujejo sistemi za prenos energije, pri katerih sodelujejo tudi beljakovine;
6. receptor - nekateri proteini, ki se nahajajo v membrani so receptorji (molekule s katerimi celica zazna določene signale).
7. encimski - membranski proteini so pogosto encimi (beljakovine, ki v živih organizmih delujejo kot katalizatorji.)
35. Škrob: fiziološka vloga, biosinteza in razgradnja v rastlini
Škrob (С6Н10О5) n je naravni polimer. Poleg tega škrob ni posamezna snov, temveč mešanica dveh polimerov sestave - amiloze (10–20%) in amilopektina (80–90%), sestavljenih iz ostankov a-D-glukoze.
amiloza- dolge nerazvejene verige, sestavljene iz glukopiranoze, spojine med 1 in 4 ogljikovimi atomi. Enostavno se raztopi v topla voda, raztopine niso stabilne in lahko tvorijo ostanke. Pomodri z jodom.
amilopektin- sestoji iz a-D glukopiranoze. Vezi, ki obstajajo med 1,4 in 1,6 ogljikovimi atomi. Točke razvejanja nastanejo preko 25-30 ostankov glukoze.
Škrob, ki je eden od produktov fotosinteze, je zelo razširjen v naravi. Za rastline je rezerva hranil in se nahaja predvsem v plodovih, semenih in gomoljih. Žito, najbogatejše s škrobom žitne rastline: riž (do 86%), pšenica (do 75%), koruza (do 72%), kot tudi gomolji krompirja (do 24%).
IN Prehrambena industrijaškrob se uporablja za proizvodnjo glukoze, melase, etanola, v tekstilu - za predelavo tkanin, v papirju - kot polnilo.
BIOSINTEZA: 1. Za tvorbo amilaze je potrebno:
a) uridin difosfat glukoza (UDPG)
b) seme (3,4 ostanka glukoze)
2. Za tvorbo amilopektina je potrebno:
a) seme
b) Razvejanje ko-glukana (cepi vezi 1.4 in jih tvori v 1.6)
Razgradnja škroba poteka s sodelovanjem dveh procesov - hidrolize in fosforolize.
Hidrolitična razgradnja škroba poteka pod delovanjem štirih encimov hidroliznega razreda α-amilaze, katalizira cepitev α (1-4)-vezi, vezi pa se zlomijo naključno. Končni produkt tega razpada so maltoza, glukoza, dekstrini. Pod delovanjem β-amilaze se α (1-4)-vezi cepijo s tvorbo ostankov maltoze. Encim glukoamilaza katalizira zaporedno cepitev ostankov glukoze iz molekule škroba. Amilopektin-1,6-glukozidaza ali R-encim katalizira cepitev α (1-6) vezi v molekuli amilopektina, tj. deluje na točke razvejanja.
Fosforoliza je adicija fosforne kisline na mestu pretrganja glukozidne vezi med monosaharidnimi ostanki v polisaharidni verigi in nastane glukoza-1-fosfat. To reakcijo katalizira encim magglukon fosforilaza, ki spada v razred transferaz. Škrob v rastlini se lahko zelo hitro razgradi, saj se razgradni encimi nahajajo v vseh organih rastline.
36. Liaze, ligaze in njihova vloga v rastlini.
LIAZE, razred encimov, ki katalizirajo reakcije, ki povzročijo cepitev vezi (C-C, C-O, C-N itd.), ki jo spremlja tvorba dvojnih vezi, kot tudi povratne reakcije adicije na dvojne vezi.
Ime encima vsebuje besedi "dekarboksilaza" in "aldolaza" ali "liaza" in za encime, ki katalizirajo reakcije cepitve vode iz substrata - "dehidratazo" (karbonat dehidrataza, citrat dehidrataza, serin dehidrataza itd.). V primerih, ko le povratni udarec ali je ta smer v reakcijah bolj pomembna, ime encimov vsebuje besedo "sintaza" (malat sintaza, 2-izopropilmalat sintaza, citrat sintaza itd.).
liaze - katalizirajo dodajanje katere koli atomske skupine organskim spojinam ali odcepitev od substratov določeno skupino brez sodelovanja vode;
LIGAZE(latinsko. ligare- crosslink, connect) - encim, ki katalizira povezavo dveh molekul s tvorbo nove kemična vez (podvezovanje). V tem primeru običajno pride do cepitve (hidrolize) majhne kemične skupine iz ene od molekul.
ligaze ali sintetaze, - katalizirajo sintezo organske spojine, ki se pojavi s sodelovanjem ATP (z uporabo energije te spojine).
37. List kot glavni fotosintetski organ.
List rastline je glavni organ rastline, kjer poteka proces fotosinteze. Ker je list pretežno prekrit s kožico, ki ni prepustna za pline, CO 2 prehaja v tkiva skozi želodce, v tkiva pa preko močno razvejane mreže medceličnih zračnih kanalov.
TO zgornja stran List meji na palisadni parenhim, katerega celice so pravokotne, tesno v stiku med seboj in vsebujejo veliko kloroplastov. Ta palisadni parenhim je glavno asimilacijsko tkivo. Na spodnjo povrhnjico meji gobast parenhim z ohlapno razporejenimi celicami in medceličnimi prostori. Poleg tega je celoten list prežet z žilami, po katerih se prenašajo Veda, mineralni ioni in asimilati.
V palisadnem parenhimu ni niti ene celice, ki bi bila oddaljena več kot nekaj celičnih premerov od najbližje vene.
Po prehodu skozi stomatalno pregrado se atmosferski CO 2 raztopi v vodi, hidrira in spremeni v ogljikovo kislino, nato pa disociira na bikarbonatne ione (HCO 3 +), katerih rezerva služi kot rezerva potencialnega CO 2 za uporabo v fotosintezi.
Ker je glavno tkivo, ki absorbira sončno energijo, palisadni parenhim, ki vsebuje največji znesek kloroplastov, potem lahko ob poznavanju razmerja med listno površino in površino kloroplastov približno določimo absorpcijsko sposobnost pridelkov. Torej, za 1 hektar pridelkov je v povprečju 5 hektarjev listne površine, to je 1000 hektarjev površine kloroplasta, saj 1 cm 2 listne površine ustreza 200 cm 2 površine kloroplasta. Hkrati je površina medceličnih prostorov, ki izhlapevajo vodo, 50 ha. To kaže na splošni biološki zakon - ustvarjanje notranjih delovnih površin z relativno majhnimi zunanjimi izhlapevalnimi površinami zaradi stroškov majhnih količin materiala.
Glede na habitatne razmere rastlin (suho ali pretirano vlažno podnebje, tropsko podnebje s čezmerno intenzivnostjo sončnega obsevanja) so določene morfološke oz. biokemične lastnosti vendarle splošna načela strukture listov so ohranjene.
38. Makroergične spojine rastlinskih celic in njihova vloga v življenju rastlin.
Med visokoenergijske spojine spadajo določene vrste snovi, pri pretvorbi katerih pride do večje spremembe proste energije, ki znaša standardni pogoji 30-60kJ/mol.
Sestava katere koli visokoenergijske spojine vključuje skupino atomov, povezanih z močno polarno vezjo, ki je označena s posebnim simbolom "~" in se imenuje makroergična vez. Glede na makroergično vez ločimo 3 skupine makroergičnih spojin:
1. Fosfati - vsebujejo ostanke fosforne kisline, povezane z makroergično vezjo z nukleotidnimi ostanki (nukleozidni polifosfati), derivati karboksilnih kislin (acil fosfati), amini (amidin fosfati) in enol (enol fosfati).
Najpomembnejši nukleozidni polifosfati so
ATP (adenozin trifosfat), GTP (gvanozin trifosfat), UTP (uridin trifosfat), CTP (citidin trifosfat).
Acil fosfat je 1,3-difosfoglicerinska kislina
Enolfosfat je fosfoenolpirovinska kislina
Amidin fosfat je arginin fosfat
2. Tioetri-acilni derivati CoA Najpomembnejši je acetil CoA.
Drugi visokoenergijski tioetri se od acetil CoA razlikujejo po dolgi verigi ogljikovodikovega radikala, ki je značilen za določeno karboksilno kislino (propionil koencim A, malonil koencim A itd.)
3. Imidazoli.
Predstavnik imidazolov je acetilimidazol
ATP je glavni sprejemnik energije, ki se sprosti pri razgradnji organskih spojin v celicah, in glavni nosilec, dobavitelj energije, potrebne za izvajanje sintetičnih procesov.
39 Mitohondriji: zgradba in funkcije
Mitohondrije- dvomembranski polavtonomni organel, ki sintetizira ATP Oblika mitohondrijev je raznolika, lahko so paličaste, nitaste ali sferične. Stene mitohondrijev tvorita dve membrani: zunanja in notranja. Zunanja membrana je gladka, notranja pa tvori številne gube - cristae. V notranjo membrano so vgrajeni številni encimski kompleksi, ki izvajajo sintezo ATP.
Mitohondriji se imenujejo polavtonomni organele. To pomeni, da so odvisni od celice, a hkrati ohranijo nekaj neodvisnosti. Tako na primer mitohondriji sami sintetizirajo lastne beljakovine, vključno z encimi svojih encimskih kompleksov. Poleg tega se mitohondriji lahko razmnožujejo z delitvijo neodvisno od celične delitve.
Notranji prostor mitohondrijev je napolnjen z brezstrukturno homogeno snovjo (matriko). Matrika vsebuje krožne molekule DNA, RNA in majhne ribosome (kot pri prokariontih). Mitohondrijska DNK vsebuje informacije o strukturi mitohondrijskih proteinov. Njihovo sintezo izvajajo RNA in ribosomi. Mitohondrijski ribosomi so majhni, strukturno zelo podobni bakterijskim ribosomom.
Zlaganje notranje membrane ima velik pomen. Več encimskih kompleksov se lahko nahaja na prepognjeni površini kot na gladka površina. Število gub v mitohondrijih se lahko spreminja glede na energetske potrebe celice.Če celica potrebuje energijo, se poveča število krist. V skladu s tem se poveča tudi število encimskih kompleksov, ki se nahajajo na kristah. Posledično se bo tvorilo več ATP. Poleg tega se lahko celica poveča skupaj mitohondrije. Če celica ne potrebuje velike količine energije, se zmanjša število mitohondrijev v celici in zmanjša se število krist v mitohondrijih.
Glavni funkcijo- oksidacija organskih spojin in uporaba energije, ki se sprosti med njihovim razpadom, pri sintezi molekul ATP, ki nastane zaradi gibanja elektrona vzdolž transportne verige proteinov notranje membrane.
40. Monosaharidi, njihovi fosforni estri, biosinteza in pretvorba v rastlinah. Vrednost monosaharidov.
Monosaharidi (trioze, tetroze, pentoze, heksoze, hektoze) so brezbarvne kristalinične snovi, dobro topne v vodi, slabo topne v alkoholu, netopne v etru. Monosaharidi so glavni vir energije v človeškem telesu. Monosaharidi so spojine z mešanimi funkcijami zaradi prisotnosti različnih reaktivnih skupin v njihovi strukturi. Monosaharidi so nehlapni, zlahka topni v vodi in drugih polarnih topilih, kar je posledica prisotnosti velikega števila polarnih hidroksilnih skupin v njihovi strukturi. Večina jih zlahka kristalizira in je odpornih na razredčene kisline.
Všeč mi je polihidrični alkoholi, monosaharidi medsebojno delujejo s hidroksidi, pa tudi s kovinskimi oksidi, medtem ko se vodik hidroksilnih skupin nadomesti s kovino in nastanejo spojine alkoholatnega tipa, imenovane sladkorji.
Najpomembnejši monosaharid je glukoza. Ime izvira iz grščine - glykys - sladek. Kemijska formula-C6H12O6. Molekule glukoze igrajo vlogo biološkega goriva v enem najpomembnejših energetskih procesov v telesu – v procesu glikolize. V pentoznem ciklu se glukoza oksidira v CO2 in vodo, kar ustvarja energijo za nekatere reakcije. D-glukoza se pojavlja naravno.
Glukoza se zelo enostavno oksidira z oksidi in hidroksidi. težke kovine. Popolna oksidacija glukoze poteka po enačbi:
C 6 H 12 O 6 + 6 O 2 \u003d 6CO 2 + 6 H 2 O + 686 kcal.
Glukoza 6 fosfat je fosfatni ester
Pomen:
1. Ima veliko vlogo pri presnovi
2. So vmesni produkt pri fotosintezi in dihanju ter sodelujejo pri biosintezi lipidov
3. Sodelujte pri sintezi ogljikovih hidratov in tvorbi fitoharmonov
Derivati monosaharidov so:
Uranske kisline - glukuronska, galakturonska, askorbinska kislina. Zelo pogosto so del proteoglikanov;
Amino sladkorji - glukozamin, galaktozamin. Številni antibiotiki (eritromicin, karbomicin) vsebujejo aminosladkorje;
sialne kisline. So del proteoglikanov in glikolipidov;
Glikozidi – primeri so srčni glikozidi, antibiotik streptomicin.
Biosinteza monosaharidov iz ogljikov dioksid in voda se v rastlinah pojavi s sodelovanjem aktiviranih derivatov monosaharidov - nukleozid difosfatnih sladkorjev - običajno pride do biosinteze kompleksni ogljikovi hidrati. Razgradnjo monosaharidov v telesu (na primer alkoholno vrenje, glikoliza) spremlja sproščanje energije.
Odpornost rastlin proti zmrzali
Odpornost rastlin proti zmrzali, sposobnost rastlin, da prenašajo temperature pod 0˚С in nizke negativne temperature. Rastline, odporne proti zmrzali, lahko preprečijo ali zmanjšajo učinek nizkih negativnih temperatur.
Rastline prenašajo zimske razmere v različnih obdobjih ontogeneze. V enoletnih posevkih prezimijo semena (spomladanske rastline), kaljene rastline (zimski posevki), v dvoletnih in trajnicah - gomolji, korenovke, čebulice, korenike, odrasle rastline. Sposobnost prezimovanja zimskih, trajnih zelnatih in lesnatih sadnih rastlin je posledica njihove precej visoke odpornosti proti zmrzali. Tkiva teh rastlin lahko zmrznejo, vendar rastline ne odmrejo.
Faze utrjevanja:
Prva faza utrjevanje poteka na svetlobi in pri nizkih pozitivnih temperaturah ponoči (približno 10 ° C čez dan, približno 2 ° C ponoči), ustavljanje rasti in zmerna vlažnost tal. Ozimna žita gredo skozi prvo fazo na svetlobi pri povprečni dnevni temperaturi 0,5-2 ° C v 6-9 dneh, lesna - v 30 dneh. V tej fazi se nadaljnje upočasnjevanje nadaljuje in enakomerno pika procesi rasti.
Druga faza kaljenje ne zahteva svetlobe in se začne takoj po prvi fazi pri temperaturi malo pod 0 °C. Pri zelnatih rastlinah lahko teče tudi pod snegom. Traja približno dva tedna postopno upadanje temperature do -10…-20 °C in nižje s hitrostjo 2-3 °C na dan, kar vodi do delna izguba vode po celicah, osvobajanje tkivnih celic od presežne vsebnosti vode ali vitrifikacija (prehod vode v steklasto stanje). Pojav vitrifikacije vode v rastlinskih celicah se pojavi z ostrim hlajenjem (pod -20 ° C). steklovino rastlinsko tkivo dolgo časa ohranja sposobnost preživetja.
42. Nastia in njihova vloga v rastlini
Nastja- premiki rastlinskih organov, ki jih povzročajo dražljaji, ki enakomerno delujejo na vse rastline, na primer spremembe temperature, vlažnosti, svetlobe itd.
Nastya klasifikacija:
1. Termonastija - gibanja, ki jih povzročajo temperaturne spremembe.
2.Fotonastija - gibi, ki so posledica spremembe osvetlitve.
3. Niktynasty - premiki rastlin, povezani s kombinirano spremembo osvetlitve in temperature. Ta skupni učinek se pojavi med dnevnimi in nočnimi spremembami. Primer je premikanje listov pri številnih metuljnicah.
4. Turgorjeva gibanja – povezana so s spremembo turgorja. Sem spadajo niktinastična gibanja listov. Tako so za liste mnogih rastlin značilni tudi ritmični gibi, povezani s spremembami turgorja v celicah listnih blazinic.
5. Seismomonastije - gibi, ki jih povzroči dotik, tresenje itd.
6. Avtonastija - spontani ritmični gibi listov, ki niso povezani s spremembami zunanjih pogojev.
Nastia igra pomembno vlogo v življenju rastlin, to je eden od znakov prilagodljivosti rastlin okolju, aktivnega odziva na vpliv različnih dejavnikov.
Celična ovojnica.
Zunaj je celica obdana z membrano, katere osnova je plazemska membrana ali plazmalema (glej sliko 2), ki ima tipično strukturo in debelino 7,5 nm.Celična membrana opravlja pomembne in zelo raznolike funkcije: določa in vzdržuje obliko celice; ščiti celico pred mehanskimi vplivi prodiranja škodljivih bioloških dejavnikov; izvaja sprejem številnih molekularnih signalov (na primer hormonov); omejuje notranjo vsebino celice; uravnava metabolizem med celico in okoljem, zagotavlja stalnost znotrajcelične sestave, sodeluje pri tvorbi medceličnih stikov in različnih vrst specifičnih izrastkov citoplazme (mikrovili, cilije, flagele).Ogljikova komponenta v membrani živali celice imenujemo glikokaliks.Izmenjava snovi med celico in njenim okoljem poteka nenehno.Mehanizmi transporta snovi v celico in iz nje so odvisni od velikosti transportiranih delcev. Majhne molekule in ione prenaša celica neposredno skozi membrano v obliki aktivnega in pasivnega transporta.Glede na vrsto in smer ločimo endocitozo in eksocitozo.Absorpcijo in sproščanje trdnih in velikih delcev imenujemo fagocitoza in obratno fagocitoza, tekoči ali raztopljeni delci - pinocitoza in reverzna pinocitoza . Funkcije celične stene:
- Celična membrana ohranja obliko celice in daje mehansko trdnost tako celici kot organizmu kot celoti.
- Ščiti celico pred mehanske poškodbe in izpostavljenost škodljivim spojinam
- Prepozna molekularne signale
- Uravnava izmenjavo snovi med celico in okoljem
- Izvaja medcelično interakcijo v večceličnem organizmu.
6) Citoplazma celice. Njegove splošne morfofunkcionalne značilnosti. Razvrstitev organelov. Zgradba in funkcije zrnatega endoplazmatskega retikuluma.
Struktura in funkcije GREPS:
Zrnat EPS tvorijo membranski tubuli in sploščene cisterne, na zunanji (hijaloplazmi obrnjeni) površini se nahajajo ribosomi in polisomi. Glavna funkcija GREP je segregacija (ločevanje) novo sintetiziranih proteinskih molekul iz hialoplazme. Tako GREP zagotavlja: 1) biosintezo beljakovin, namenjenih izvozu iz celice; 2) biosinteza membranskih proteinov.
7) Organeli citoplazme celice. Definicija, njihove funkcije. Membranski in nemembranski organeli. Notranji mrežni aparat, struktura in funkcija.
Organeli– trajno strukturni elementi citoplazma celice, ki ima specifično zgradbo in opravlja določene funkcije.Razvrstitev organelov:
1) skupne organele, ki so lastne vsem celicam in zagotavljajo različne vidike vitalne aktivnosti celice;
2) posebni organeli, ki so prisotni v citoplazmi le določenih celic in opravljajo specifične funkcije teh celic.
Skupne organele delimo na membranske in nemembranske.
Posebne organele delimo na: 1) citoplazemski (miofibrili, nevrofibrili, tonofibrili);
2) organele celične površine (cilije, bički).
TO membrana med organele spadajo: (mitohondriji; endoplazmatski retikulum; lamelarni kompleks; lizosomi; peroksisomi).
TO nemembranski organele vključujejo: (ribosome; celično središče; mikrotubule; mikrofibrile; mikrofilamente).
Mitohondrije- najbolj izolirani strukturni elementi citoplazme celice, ki imajo v veliki meri neodvisno vitalno aktivnost Prisotnost genetskega aparata (mitohondrijske DNK) in sintetičnega aparata (mitohondrijskih ribosomov) v mitohondrijih Oblika mitohondrijev je ovalno podolgovata . Mitohondrijsko steno tvorita dve bilipidni membrani, ločeni s presledkom 10–20 nm. Hkrati zunanja membrana pokriva celoten mitohondrij v obliki vrečke vzdolž periferije in ga ločuje od hialoplazme. Notranja membrana tvori gube znotraj mitohondrijev - kriste. Notranje okolje mitohondrijev (mitohondrijski matriks) ima drobnozrnato strukturo in vsebuje zrnca (mitohondrijsko DNK in ribosome). Mitohondrijsko delovanje- Tvorba energije v obliki ATP.
Endoplazemski retikulum(EPS) v različnih celicah je lahko predstavljen v obliki sploščenih cistern, tubulov ali posameznih veziklov. Stena je sestavljena iz bilipidne membrane.
Obstajata dve vrsti EPS: zrnat (zrnat ali grob) in nezrnat (ali gladek). Vklopljeno zunanjo površino zrnate membrane ER vsebujejo pritrjene ribosome.
Funkcije zrnatega EPS: sinteza proteinov, namenjenih odstranitvi iz celice (za izvoz); ločitev (segregacija) sintetiziranega produkta iz hialoplazme; kondenzacija in modifikacija sintetiziranega proteina transport sintetiziranih produktov v cisterne lamelarnega kompleksa; Funkcije gladkega EPS: sodelovanje pri sintezi glikogena; sinteza lipidov; funkcija razstrupljanja (nevtralizacija strupenih snovi z združevanjem z drugimi snovmi).
Golgijev lamelarni kompleks(imenovan transportni aparat celice) (mrežasti aparat) je predstavljen s kopičenjem sploščenih cistern in majhnih veziklov, ki jih omejuje bilipidna membrana. Lamelarni kompleks je razdeljen na podenote - diktiosome.Del majhnih veziklov, napolnjenih z encimskimi proteini, ostane v citoplazmi in se imenuje lizosomi. Funkcija: transport; kondenzacija in modifikacija snovi, sintetiziranih v granuliranem EPS; tvorba lizosomov;
sodelovanje pri presnovi ogljikovih hidratov; sinteza molekul, ki tvorijo glikokaliks citoleme, sinteza, kopičenje, izločanje mucinov (sluzi); modifikacija membran, sintetiziranih v EPS in njihova transformacija v membrane plazmaleme.
Lizosomi- najmanjši organeli citoplazme so telesca, ki jih omejuje bilipidna membrana in vsebujejo elektronsko gosto matriko. Delovanje lizosomov- zagotavljanje znotrajcelične prebave, to je razgradnje eksogenih in endogenih biopolimernih snovi. Peroksisomi- mikrotelesca citoplazme (0,1 - 1,5 mikronov), po strukturi podobna lizosomom, vendar se od njih razlikujejo po tem, da njihov matriks vsebuje kristalno podobne strukture, med njimi pa je tudi katalaza, ki uničuje vodikov peroksid, ki nastane med oksidacijo aminokislin. encimske beljakovine.
Ribosomi- aparati za sintezo proteinskih in polipeptidnih molekul. Po lokalizaciji jih delimo na: 1) proste (nahajajo se v hialoplazmi); 2) neproste (ali pritrjene), - ki so povezane z EPS membranami. Vsak ribosom je sestavljen iz majhnih in velikih podenot. Vsaka podenota ribosoma je sestavljena iz ribosomske RNA in beljakovine, imenovane ribonukleoprotein. Podenote nastanejo v nukleolu, sestavljanje v en sam ribosom pa se izvede v citoplazmi. Za sintezo beljakovin se posamezni ribosomi s pomočjo sporočilne (informacijske) RNA združijo v verige ribosomov - polisome. Za proste in pritrjene ribosome je poleg razlik v njihovi lokalizaciji značilna določena funkcionalna specifičnost: prosti ribosomi sintetizirajo beljakovine. Celični center- citocenter, centrosom. V celici, ki se ne deli, je celično središče sestavljeno iz dveh glavnih strukturnih komponent: 1) diplosomov; 2) centrosfer.
Diplosom je sestavljen iz dveh centriolov (materinega in hčerinskega), ki se nahajata pravokotno drug na drugega. Vsak centriol je sestavljen iz mikrotubulov, ki tvorijo votel valj s premerom 0,2 µm in dolžino 0,3–0,5 µm. Mikrotubuli so združeni v trojčke (po tri cevke), tako da skupaj tvorijo devet trojčkov. Centrosfera je brezstrukturno območje hialoplazme okoli diplosoma, iz katerega se radialno raztezajo mikrotubule (kot sijoča krogla).
Funkcije citocentra: 1) tvorba delitvenega vretena v profazi mitoze; 2) sodelovanje pri tvorbi mikrotubulov celičnega ogrodja; 3) delovanje kot osnovna telesa cilij v centriolnih celicah ciliiranega epitelija.
mikrotubule- votli cilindri (zunanji premer - 24 mm, notranji - 15 mm), so neodvisni organeli, ki tvorijo citoskelet. Lahko so tudi del drugih organelov - centriolov, cilij, bičkov. Stena mikrotubulov je sestavljena iz globularnega proteina tubulina, ki ga tvorijo ločene zaobljene tvorbe globule s premerom 5 nm.
mikrofibrile(vmesni filamenti) so tanki, nerazvejani filamenti.
V bistvu so mikrofibrile lokalizirane v kortikalni (podmembranski) plasti citoplazme. Funkcija je v tvorbi celičnega ogrodja, ki opravlja podporno funkcijo.
Mikrofilamenti- še tanjše nitaste strukture (5 - 7 nm), sestavljene iz kontraktilnih proteinov (aktin, miozin, tropomiozin). Lokalizirani so predvsem v kortikalni plasti citoplazme.Sestavljajo kontraktilni aparat celice, gibanje organelov, pretok hialoplazme, spremembo celične površine, nastanek psevdopodijev in gibanje celice.
Kopičenje mikrofilamentov v mišičnih vlaknih tvori posebne organele mišično tkivo- miofibrile.
Vključki- nestalne strukturne komponente citoplazme. Razvrstitev vključkov: 1) trofični; 2) sekretorni;
3) izločanje; 4) pigment.
8) Vakuolarni sistem celice. Lizosomi in peroksisomi, njihova struktura in funkcije.
vakuolnega sistema- niz enomembranskih organelov citoplazme. Glede na strukturo ločimo naslednje komponente vakuolarnega sistema, ki se razlikujejo tudi po svojih funkcijah: granularni endoplazmatski retikulum, Golgijev aparat, lizosomi, gladki endoplazmatski retikulum, peroksisomi. Enomembranski celični organeli, ki sestavljajo vakuolarni sistem, zagotavljajo sintezo in transport znotrajceličnih biopolimerov in produktov izločanja, izločenih iz celice; absorpcija s fagocitozo, vključno z reakcijami imunskega odziva; biosinteza lipidov, vključno z membranskimi komponentami, steroidni hormoni in itd.; deaktivacijo strupov z oksidacijo v neškodljivi izdelki; uničenje reaktivnih kisikovih vrst in drugo.
Splošna shema delovanja vakuolarnega sistema 1. Granularni endoplazmatski retikulum: kotranslacijska sinteza topnih intravakuolarnih proteinov (sekretorni proteini, lizosomske hidrolaze itd.); kotranslacijska sinteza netopnih proteinov, ki sestavljajo vse membrane vakuolarnega sistema; primarna modifikacija topnih in netopnih (membranskih) proteinov, njihova kombinacija z oligosaharidi - primarna glikozilacija sintetiziranih proteinov, tvorba glikoproteinov; sinteza membranskih lipidov in njihova vgradnja v membrano -
membranski sklop.
2. Ločitev vakuol, ki vsebujejo novo nastale produkte, in njihov prehod v cis- območje Golgijevega aparata (EPR-AG-kompleks).
3. cis- cona Golgijevega aparata: sekundarna modifikacija glikoproteinov; sinteza polisaharidov (rastlinske hemiceluloze) in heksosaminoglikanov.
4. Vmesna cona Golgijevega aparata: dodatne modifikacije glikoproteinov, transglikozilacija.
5. Trance- Golgijeva mreža: razvrščanje sekretornih in lizosomskih proteinov; vakuolni prekat.
6. Eksocitoza (izločanje).
7. Eksocitoza je stalna.
8. Ločevanje primarnih lizosomov s hidrolazami.
9. Endocitoza.
10. Sekundarni lizosom.
11. Reciklizacija receptorjev za hidrolaze.
12. Reciklizacija receptorjev plazemske membrane.
13. Gladek endoplazmatski retikulum: sinteza in kondenzacija lipidov, odlaganje ionov Ca 2+, sinteza in resorpcija glikogena itd.
14. Prevoz v območje Golgijevega aparata.
15. Transport iz Golgijevega aparata v endoplazmatski retikulum.
Lizosomi (lizosomi)- to je raznolik razred sferičnih struktur velikosti 0,2-0,4 mikronov, omejenih z eno samo membrano. značilna lastnost lizosomov je prisotnost v njih hidrolitičnih encimov - hidrolaz, ki razgrajujejo različne biopolimere. Primeri lizosomskih hidrolaz: fosfataze, proteinaze, lipaze itd. Lizosome je leta 1949 odkril de Duve.
Med lizosomi lahko ločimo vsaj 3 vrste: primarne lizosome, sekundarne lizosome (fagolizosome in avtofagosome) in rezidualna telesca (slika 11). Raznolikost morfologije lizosomov je razložena z dejstvom, da so ti delci vključeni v procese znotrajcelične prebave in tvorijo kompleksne prebavne vakuole tako eksogenega (zunajceličnega) kot endogenega (znotrajceličnega) izvora.
Peroksisomi (peroksisoma)- to so majhna (velikosti 0,3-1,5 mikronov) ovalna telesa, omejena z membrano, ki vsebuje zrnat matriks, v središču katerega so pogosto vidne kristalno podobne strukture, sestavljene iz fibril in cevi (jedro). Peroksisomi verjetno nastanejo na razširjenih straneh cistern endoplazmatskega retikuluma. Posebej so značilni za jetrne in ledvične celice. V peroksisomski frakciji najdemo encime za oksidacijo aminokislin, med katerimi nastane vodikov peroksid, zaznamo pa tudi encim katalazo, ki ga uniči. Peroksisomska katalaza ima pomembno zaščitno vlogo, saj je H2O2 strupena snov za samo celico.
9) Splošni in posebni celični organeli. Mitohondriji - struktura, glavna encimska sestava, funkcije. Značilnosti strukture mitohondrijev v celicah z različnimi stopnjami bioenergetike.
Skupni organeli, ki so lastni vsem celicam in zagotavljajo različne vidike vitalne aktivnosti celice. Ti pa so razdeljeni na:
membranski organeli:
- mitohondrije,
- Endoplazemski retikulum,
- kompleks plošč,
- lizosomi,
- peroksisomi;
nemembranski organeli:
- ribosom,
- celični center,
- mikrotubule,
- mikrofibrile,
- mikrofilamenti.
Posebne organele, ki so prisotni v citoplazmi le določenih celic in opravljajo določene funkcije teh celic, delimo na:
citoplazemski:
- miofibrile,
- nevrofibrile,
- tonofibrili;
organeli celične površine:
- migetalke,
- flagella.
Mitohondriji so stalni, okrogli ali paličasti membranski organeli. Debelina - 0,5 mikronov, dolžina - 5-7 mikronov. Število mitohondrijev v večini živalskih celic je 150-1500; V ženska jajčeca- do nekaj sto tisoč, v spermijih - en vijačni mitohondrij, zavit okoli aksialnega dela flageluma.
Glavne funkcije mitohondrijev:
1) igrajo vlogo energetskih postaj celic. V njih potekajo procesi oksidativne fosforilacije (encimska oksidacija različnih snovi s kasnejšim kopičenjem energije v obliki molekul adenozin trifosfata -ATP);
2) hranijo dedni material v obliki mitohondrijske DNK. Mitohondriji za delovanje potrebujejo beljakovine, kodirane v genih za jedrno DNA, saj lahko njihova lastna mitohondrijska DNA zagotovi mitohondrijske
z le nekaj beljakovinami.
Stranske funkcije- sodelovanje pri sintezi steroidnih hormonov, nekaterih aminokislin (na primer glutamina).
Struktura mitohondrijev
Mitohondriji imajo dve membrani: zunanjo (gladko) in notranjo (tvorijo izrastke - v obliki listov (kriste) in cevaste (tubule)). membrane se razlikujejo kemična sestava, niz encimov in funkcij.
V mitohondrijih je notranja vsebina matriks - koloidna snov, v kateri se s pomočjo elektronski mikroskop najdena so bila zrna s premerom 20-30 nm (kopičijo kalcijeve in magnezijeve ione, zaloge hranil, kot je glikogen).
V matriksu je aparat za biosintezo beljakovin v organelu:
2-6 kopij krožne DNA brez histonskih proteinov (kot
pri prokariontih), ribosomi, niz tRNA, reduplikacijski encimi,
transkripcija, prevajanje dednih informacij. Ta aparat
na splošno zelo podoben prokariontom (po številu,
zgradba in velikost ribosomov, organizacija lastnega dednega aparata itd.), kar potrjuje simbiotsko predstavo o nastanku evkariontske celice.
Tako matriks kot površina notranje membrane, na kateri se nahajata elektronska transportna veriga (citokromi) in ATP sintaza, katalizirata fosforilacijo ADP skupaj z oksidacijo, ki ga pretvori v ATP, sta aktivno vključena v energetsko funkcijo mitohondrijev. .
Mitohondriji se razmnožujejo z ligacijo, zato se med celično delitvijo bolj ali manj enakomerno porazdelijo med hčerinske celice. Tako poteka nasledstvo med mitohondriji celic zaporednih generacij.
Tako je za mitohondrije značilna relativna avtonomija znotraj celice (za razliko od drugih organelov). Nastanejo med delitvijo materinih mitohondrijev, imajo lastno DNK, ki se razlikuje od jedrskega sistema sinteze beljakovin in shranjevanja energije.
Celica katerega koli organizma je celovit živi sistem. Sestavljen je iz treh neločljivo povezanih delov: membrane, citoplazme in jedra. Celična lupina neposredno sodeluje z zunanjim okoljem in sodeluje s sosednjimi celicami (v večceličnih organizmih).
Ovoj celic. Celična stena ima kompleksna struktura. Sestavljen je iz zunanje plasti in plazemske membrane, ki se nahaja pod njo. Živalske in rastlinske celice se razlikujejo po zgradbi zunanje plasti. V rastlinah, pa tudi v bakterijah, modrozelenih algah in glivah se na površini celic nahaja gosta lupina, ali celično steno. V večini rastlin je sestavljen iz vlaknin. Celična stena ima izjemno pomembno vlogo: je zunanji okvir, zaščitna lupina, zagotavlja turgor rastlinske celice: voda, soli, molekule številnih organskih snovi prehajajo skozi celično steno.
Zunanja plast površine živalskih celic je za razliko od celičnih sten rastlin zelo tanka in elastična. Pod svetlobnim mikroskopom ni viden in je sestavljen iz različnih polisaharidov in beljakovin. Površinska plast živalskih celic se imenuje glikokaliks.
Glikokaliks opravlja predvsem funkcijo neposredne povezave živalskih celic z zunanjim okoljem, z vsemi snovmi, ki ga obkrožajo. Z zanemarljivo debelino (manj kot 1 mikrona) zunanja plast živalske celice nima podporne vloge, kar je značilno za rastlinske celične stene. Nastanek glikokaliksa, kot tudi celične stene rastlin, nastane zaradi vitalne aktivnosti samih celic.
Plazemska membrana. Pod glikokaliksom in celično steno rastlin je plazemska membrana (lat. "membrana" - koža, film), ki meji neposredno na citoplazmo. Debelina plazemske membrane je približno 10 nm, preučevanje njene strukture in funkcij je možno le s pomočjo elektronskega mikroskopa.
Plazemska membrana vsebuje beljakovine in lipide. Razporejeni so na urejen način in so med seboj povezani s kemičnimi interakcijami. Avtor: sodobne ideje lipidne molekule v plazemski membrani so razporejene v dveh vrstah in tvorijo neprekinjeno plast. Molekule beljakovin ne tvorijo neprekinjenega sloja, nahajajo se v lipidnem sloju in se potopijo vanj na različnih globinah.
Molekule beljakovin in lipidov so mobilne, kar zagotavlja dinamičnost plazemske membrane.
Plazemska membrana opravlja številne pomembne funkcije, od katerih zavida vitalna aktivnost celic. Ena od teh funkcij je, da tvori pregrado, ki ločuje notranjo vsebino celice od zunanjega okolja. Toda med celicami in zunanjim okoljem poteka stalna izmenjava snovi. Voda, različne soli v obliki posameznih ionov, anorganske in organske molekule vstopajo v celico iz zunanjega okolja. V celico vstopajo skozi zelo tanke kanale plazemske membrane. Produkti, ki nastanejo v celici, se sproščajo v zunanje okolje. Prenos snovi je ena glavnih funkcij plazemske membrane. Presnovni produkti, pa tudi snovi, sintetizirane v celici, se odstranijo iz celice skozi plazemsko membrano. Sem spadajo različne beljakovine, ogljikovi hidrati, hormoni, ki nastajajo v celicah različnih žlez in se v obliki majhnih kapljic izločajo v zunajcelično okolje.
Celice, ki tvorijo različna tkiva (epitelna, mišična itd.), so pri večceličnih živalih med seboj povezane. plazemska membrana. Na stičišču dveh celic lahko membrana vsake od njiju tvori gube ali izrastke, ki dajejo povezavam posebno trdnost.
Povezava rastlinskih celic je zagotovljena s tvorbo tankih kanalov, ki so napolnjeni s citoplazmo in omejeni s plazemsko membrano. Skozi takšne kanale, ki prehajajo skozi celične membrane, iz ene celice v drugo, hranila, ioni, ogljikovi hidrati in druge spojine.
Na površini mnogih živalskih celic, na primer različnih epitelijev, so zelo majhni tanki izrastki citoplazme, prekriti s plazemsko membrano - mikrovili. Največje število mikrovili se nahajajo na površini črevesnih celic, kjer poteka intenzivna prebava in absorpcija prebavljene hrane.
Fagocitoza. Velike molekule organskih snovi, kot so beljakovine in polisaharidi, delci hrane, bakterije vstopajo v celico s fagociti (grško "phageo" - požreti). Plazemska membrana je neposredno vključena v fagocit. Na mestu, kjer pride površina celice v stik z delcem neke goste snovi, se membrana upogne, naredi vdolbino in obda delec, ki se v »membranskem paketu« pogrezne v celico. Nastane prebavna vakuola in v njej se prebavijo organske snovi, ki so prišle v celico.
citoplazma. Citoplazma, ki je od zunanjega okolja ločena s plazemsko membrano, je notranje poltekoče okolje celic. v citoplazmo evkariontske celice nahajajo se jedro in različni organeli. Jedro se nahaja v osrednjem delu citoplazme. Vsebuje tudi različne vključke - produkte celične aktivnosti, vakuole, pa tudi najmanjše cevke in filamente, ki tvorijo okostje celice. V sestavi glavne snovi citoplazme prevladujejo beljakovine. Glavni presnovni procesi potekajo v citoplazmi, združuje jedro in vse organele v eno celoto, zagotavlja njihovo interakcijo, aktivnost celice kot enotnega celovitega živega sistema.
Endoplazemski retikulum. Celotno notranje območje citoplazme je napolnjeno s številnimi majhnimi kanali in votlinami, katerih stene so membrane, podobne strukturi plazemske membrane. Ti kanali se razvejajo, povežejo med seboj in tvorijo mrežo, imenovano endoplazmatski retikulum.
Endoplazmatski retikulum je po svoji zgradbi heterogen. Znani sta dve vrsti - zrnata in gladka. Na membranah kanalov in votlin zrnate mreže je veliko majhnih okroglih teles - ribosomov, ki dajejo membranam grob videz. Membrane gladkega endoplazmatskega retikuluma na svoji površini ne nosijo ribosomov.
Endoplazmatski retikulum opravlja veliko različnih funkcij. Glavna funkcija zrnatega endoplazmatskega retikuluma je sodelovanje pri sintezi beljakovin, ki se izvaja v ribosomih.
Na membranah gladkega endoplazmatskega retikuluma se sintetizirajo lipidi in ogljikovi hidrati. Vsi ti produkti sinteze se kopičijo v kanalih in votlinah, nato pa se transportirajo v različne organele celice, kjer se porabijo ali kopičijo v citoplazmi kot celične vključke. Endoplazmatski retikulum povezuje glavne organele celice.
Ribosomi. Ribosome najdemo v celicah vseh organizmov. To so mikroskopska okrogla telesa s premerom 15–20 nm. Vsak ribosom je sestavljen iz dveh delcev različnih velikosti, majhnega in velikega.
Ena celica vsebuje več tisoč ribosomov, nahajajo se bodisi na membranah zrnatega endoplazmatskega retikuluma bodisi prosto ležijo v citoplazmi. Ribosomi so sestavljeni iz beljakovin in RNA. Funkcija ribosomov je sinteza beljakovin. Sinteza beljakovin - težak proces, ki ga ne izvaja en ribosom, temveč cela skupina, vključno z več desetimi kombiniranimi ribosomi. To skupino ribosomov imenujemo polisom. Sintetizirani proteini se najprej kopičijo v kanalih in votlinah endoplazmatskega retikuluma, nato pa se transportirajo do organelov in predelov celice, kjer se porabijo. Endoplazmatski retikulum in ribosomi, ki se nahajajo na njegovih membranah, so en sam aparat za biosintezo in transport beljakovin.
Mitohondrije. Citoplazma večine živalskih in rastlinskih celic vsebuje majhna telesca (0,2-7 mikronov) - mitohondrije (grško "mitos" - nit, "chondrion" - zrno, zrnce).
Mitohondriji so jasno vidni v svetlobnem mikroskopu, s katerim lahko vidite njihovo obliko, lokacijo, preštejete število. Notranjo zgradbo mitohondrijev so preučevali z elektronskim mikroskopom. Lupina mitohondrija je sestavljena iz dveh membran - zunanje in notranje. Zunanja membrana je gladka, ne tvori gub in izrastkov. Notranja membrana, nasprotno, tvori številne gube, ki so usmerjene v votlino mitohondrijev. Gube notranje membrane imenujemo kriste (lat. "crista" - glavnik, izrastek) Število krist v mitohondrijih ni enako. različne celice. Lahko jih je od nekaj deset do nekaj sto, še posebej veliko pa je krist v mitohondrijih aktivno delujočih celic, na primer mišičnih celic.
Mitohondriji se imenujejo "elektrarne" celic, saj je njihova glavna funkcija sinteza adenozin trifosfata (ATP). Ta kislina se sintetizira v mitohondrijih celic vseh organizmov in je univerzalni vir energije, ki je potrebna za izvajanje vitalnih procesov celice in celotnega organizma.
Novi mitohondriji nastanejo z delitvijo že obstoječih mitohondrijev v celici.
Plastidi. Plastide najdemo v citoplazmi vseh rastlinskih celic. V živalskih celicah ni plastidov. Obstajajo tri glavne vrste plastidov: zeleni - kloroplasti; rdeča, oranžna in rumena - kromoplasti; brezbarvni - levkoplasti.
kloroplast. Te organele najdemo v celicah listov in drugih zelenih rastlinskih organov ter v različnih algah. Velikost kloroplastov je 4–6 µm, najpogosteje imajo ovalne oblike. Pri višjih rastlinah ima ena celica običajno več deset kloroplastov. Zelena barva kloroplastov je odvisna od vsebnosti pigmenta klorofila v njih. Kloroplast je glavni organel rastlinskih celic, v katerem poteka fotosinteza, tj. tvorba organskih snovi (ogljikovih hidratov) iz anorganskih (CO 2 in H 2 O) z uporabo energije sončne svetlobe.
Kloroplasti so po strukturi podobni mitohondrijem. Kloroplast je od citoplazme ločen z dvema membranama - zunanjo in notranjo. Zunanja membrana je gladka, brez gub in izrastkov, notranja pa tvori številne nagubane izrastke, usmerjene v notranjost kloroplasta. Zato je znotraj kloroplasta koncentrirano veliko število membran, ki tvorijo posebne strukture - grano. Zloženi so kot kup kovancev.
Molekule klorofila se nahajajo v membranah grane, saj tam poteka fotosinteza. ATP se sintetizira tudi v kloroplastih. Med notranjimi membranami kloroplasta sta DNA, RNA. in ribosomi. Posledično v kloroplastih, pa tudi v mitohondrijih, pride do sinteze beljakovin, potrebnih za delovanje teh organelov. Kloroplasti se razmnožujejo z delitvijo.
Kromoplaste najdemo v citoplazmi celic različne dele rastline: v cvetovih, plodovih, steblih, listih. Prisotnost kromoplastov pojasnjuje rumeno, oranžno in rdečo barvo venčkov cvetov, sadja, jesenskega listja.
Leukoplaste najdemo v citoplazmi celic neobarvanih delov rastlin, na primer v steblih, koreninah, gomoljih. Oblika levkoplastov je raznolika.
Kloroplasti, kromoplasti in levkoplasti so sposobni izmenjave celic. Torej, ko jeseni plodovi dozorijo ali listi spremenijo barvo, se kloroplasti spremenijo v kromoplaste, levkoplasti pa se lahko spremenijo v kloroplaste, na primer, ko gomolji krompirja postanejo zeleni.
Golgijev aparat. V mnogih živalskih celicah, kot so živčne celice, je v obliki kompleksne mreže, ki se nahaja okoli jedra. V celicah rastlin in praživali je Golgijev aparat predstavljen s posameznimi srpastimi ali paličastimi telesi. Struktura tega organela je podobna v celicah rastlinskih in živalskih organizmov, kljub raznolikosti njegove oblike.
Golgijev aparat vključuje: votline, ki jih omejujejo membrane in se nahajajo v skupinah (po 5–10); veliki in majhni mehurčki, ki se nahajajo na koncih votlin. Vsi ti elementi tvorijo en sam kompleks.
Golgijev aparat opravlja številne pomembne funkcije. Skozi kanale endoplazmatskega retikuluma se vanj prenašajo produkti sintetične aktivnosti celice - beljakovine, ogljikovi hidrati in maščobe. Vse te snovi se najprej kopičijo, nato pa v obliki velikih in majhnih mehurčkov preidejo v citoplazmo in se bodisi porabijo v sami celici med njenim življenjskim delovanjem ali pa se iz nje odstranijo in uporabijo v telesu. Na primer, v celicah trebušne slinavke sesalcev, prebavni encimi ki se kopičijo v votlinah organoida. Nato nastanejo vezikli, napolnjeni z encimi. Iz celic se izločijo v kanal trebušne slinavke, od koder tečejo v črevesno votlino. Druga pomembna funkcija tega organoida je, da se na njegovih membranah sintetizirajo maščobe in ogljikovi hidrati (polisaharidi), ki se uporabljajo v celici in so del membran. Zahvaljujoč aktivnosti Golgijevega aparata pride do obnove in rasti plazemske membrane.
Lizosomi. So majhna okrogla telesa. Vsak lizosom je od citoplazme ločen z membrano. Znotraj lizosoma so encimi, ki razgrajujejo beljakovine, maščobe, ogljikove hidrate, nukleinske kisline.
Lizosomi se približajo delcu hrane, ki je vstopil v citoplazmo, se združijo z njim in nastane ena prebavna vakuola, znotraj katere je delec hrane, obdan z lizosomskimi encimi. Snovi, ki nastanejo kot posledica prebave delca hrane, vstopijo v citoplazmo in jih celica uporabi.
Lizosomi, ki imajo sposobnost aktivne prebave hranil, sodelujejo pri odstranjevanju delov celic, celih celic in organov, ki umrejo v procesu vitalne dejavnosti. V celici nenehno nastajajo novi lizosomi. Encimi, ki jih vsebujejo lizosomi, se tako kot vsi drugi proteini sintetizirajo na ribosomih citoplazme. Nato ti encimi vstopijo skozi kanale endoplazmatskega retikuluma v Golgijev aparat, v votlinah katerega nastanejo lizosomi. V tej obliki lizosomi vstopijo v citoplazmo.
Celični center. V živalskih celicah se v bližini jedra nahaja organel, imenovan celični center. Glavni del celičnega središča sestavljata dve majhni telesi - centrioli, ki se nahajata v majhnem območju zgoščene citoplazme. Vsak centriol ima obliko valja do dolžine 1 µm. Centriole igrajo pomembno vlogo med delitvijo celic; sodelujejo pri nastanku cepitvenega vretena.
Celične inkluzije. TO celični vključki vključujejo ogljikove hidrate, maščobe in beljakovine. Vse te snovi se kopičijo v citoplazmi celice v obliki kapljic in zrn različnih velikosti in oblik. Občasno se sintetizirajo v celici in uporabljajo v procesu presnove.
Jedro. Vsaka celica enoceličnih in večceličnih živali, pa tudi rastlin, vsebuje jedro. Oblika in velikost jedra sta odvisni od oblike in velikosti celic. Večina celic ima eno jedro in takšne celice imenujemo enojedrne. Obstajajo tudi celice z dvema, tremi, več deset in celo stotinami jeder. To so večjedrne celice.
Jedrni sok je poltekoča snov, ki se nahaja pod jedrno membrano in predstavlja notranje okolje jedrca.