En celle er et organiseringsniveau af levende stof, et uafhængigt biosystem, der har alle levende tings grundlæggende egenskaber. Så det kan udvikle sig, formere sig, bevæge sig, tilpasse sig og ændre sig. Derudover er alle celler karakteriseret ved metabolisme, specifik struktur, orden i strukturer og funktioner.
Videnskaben, der studerer celler, er cytologi. Dens emne er de strukturelle enheder af flercellede dyr og planter, encellede organismer - bakterier, protozoer og alger, der kun består af én celle.
Hvis vi taler om den generelle organisering af de strukturelle enheder i levende organismer, består de af en skal og en kerne med en kerne. De omfatter også celleorganeller, cytoplasma. Til dato er en række forskellige forskningsmetoder højt udviklede, men mikroskopi indtager en førende position, som giver dig mulighed for at studere strukturen af celler og udforske dens vigtigste strukturelle elementer.
Hvad er en organoid?
Organoider (de kaldes også organeller) er permanente bestanddele af enhver celle, dergøre det komplet og udføre visse funktioner. Det er de strukturer, der er afgørende for at holde det i gang.
Organoider omfatter kernen, lysosomer, det endoplasmatiske reticulum og Golgi-komplekset, vakuoler og vesikler, mitokondrier, ribosomer og cellecentret (centrosom). Dette omfatter også strukturer, der danner cellens cytoskelet (mikrotubuli og mikrofilamenter), melanosomer. Separat er det nødvendigt at udskille bevægelsesorganellerne. Disse er cilia, flageller, myofibriller og pseudopoder.
Alle disse strukturer er indbyrdes forbundne og sikrer den koordinerede aktivitet af celler. Det er derfor spørgsmålet: "Hvad er en organoid?" - du kan svare, at dette er en komponent, der kan sidestilles med et organ i en flercellet organisme.
Klassificering af organeller
Celler adskiller sig i størrelse og form, såvel som deres funktioner, men samtidig har de en lignende kemisk struktur og et enkelt organiseringsprincip. Samtidig er spørgsmålet om, hvad en organoid er, og hvilke strukturer det er, ret diskutabelt. For eksempel er lysosomer eller vakuoler nogle gange ikke klassificeret som celleorganeller.
Hvis vi taler om klassificeringen af disse cellekomponenter, så skelnes der mellem ikke-membran- og membranorganeller. Ikke-membran - dette er cellecentret og ribosomer. Bevægelsesorganellerne (mikrotubuli og mikrofilamenter) mangler også membraner.
Membranorganellernes struktur er baseret på tilstedeværelsen af en biologisk membran. Enkeltmembran- og dobbeltmembranorganeller har en skal med en enkelt struktur, som består afdobbeltlag af fosfolipider og proteinmolekyler. Det adskiller cytoplasmaet fra det ydre miljø, hjælper cellen med at bevare sin form. Det er værd at huske på, at der udover membranen i planteceller også er en ydre cellulosemembran, som kaldes cellevæggen. Den udfører en understøttende funktion.
Membranorganeller omfatter EPS, lysosomer og mitokondrier samt lysosomer og plastider. Deres membraner kan kun afvige i sættet af proteiner.
Hvis vi taler om organellers funktionelle evne, så er nogle af dem i stand til at syntetisere bestemte stoffer. Så vigtige synteseorganeller er mitokondrier, hvori ATP dannes. Ribosomer, plastider (chloroplaster) og det ru endoplasmatiske retikulum er ansvarlige for syntesen af proteiner, den glatte ER er ansvarlig for syntesen af lipider og kulhydrater.
Lad os overveje organellers struktur og funktioner mere detaljeret.
Core
Denne organel er ekstremt vigtig, for når den fjernes, holder celler op med at fungere og dør.
Kernen har en dobbelt membran, hvori der er mange porer. Ved hjælp af dem er det tæt forbundet med det endoplasmatiske retikulum og cytoplasma. Denne organel indeholder kromatin - kromosomer, som er et kompleks af proteiner og DNA. I betragtning af dette kan vi sige, at det er kernen, der er organellen, der er ansvarlig for at vedligeholde hovedparten af genomet.
Den flydende del af kernen kaldes karyoplasma. Det indeholder produkter af vital aktivitet af kernens strukturer. Den tætteste zone er nukleolus, som rummer ribosomer, komplekse proteiner ogRNA, samt kalium, magnesium, zink, jern og calciumphosphater. Nukleolus forsvinder før celledeling og dannes igen i de sidste stadier af denne proces.
Endoplasmatisk reticulum (reticulum)
EPS er en enkeltmembranorganel. Det optager halvdelen af cellens volumen og består af tubuli og cisterner, der er forbundet med hinanden, såvel som til den cytoplasmatiske membran og den ydre skal af kernen. Membranen af denne organoid har samme struktur som plasmalemmaet. Denne struktur er integreret og åbner sig ikke ind i cytoplasmaet.
Det endoplasmatiske retikulum er glat og granulært (ru). Ribosomer er placeret på den indre skal af den granulære ER, hvori proteinsyntesen finder sted. Der er ingen ribosomer på overfladen af det glatte endoplasmatiske retikulum, men her finder kulhydrat- og fedtsyntese sted.
Alle stoffer, der dannes i det endoplasmatiske retikulum, transporteres gennem systemet af tubuli og tubuli til deres destinationer, hvor de akkumuleres og efterfølgende bruges i forskellige biokemiske processer.
I betragtning af EPS's syntetiseringsevne er det ru reticulum placeret i celler, hvis hovedfunktion er dannelsen af proteiner, og det glatte reticulum er placeret i celler, der syntetiserer kulhydrater og fedt. Derudover ophobes calciumioner i det glatte retikulum, som er nødvendige for cellernes normale funktion eller kroppen som helhed.
Det skal også bemærkes, at ER er stedet for dannelsen af Golgi-apparatet.
Lysosomer, deres funktioner
Lysosomer er cellulære organeller,som er repræsenteret af enkelt-membran rundformede sække med hydrolytiske og fordøjelsesenzymer (proteaser, lipaser og nukleaser). Indholdet af lysosomer er karakteriseret ved et surt miljø. Membranerne i disse formationer isolerer dem fra cytoplasmaet, hvilket forhindrer ødelæggelsen af andre strukturelle komponenter i celler. Når lysosomets enzymer frigives til cytoplasmaet, destrueres cellen selv - autolyse.
Det skal bemærkes, at enzymer primært syntetiseres på et groft endoplasmatisk retikulum, hvorefter de flytter til Golgi-apparatet. Her gennemgår de modifikation, pakkes ind i membranvesikler og begynder at adskilles og bliver uafhængige komponenter i cellen - lysosomer, som er primære og sekundære.
Primære lysosomer er strukturer, der adskilles fra Golgi-apparatet, mens sekundære (fordøjelsesvakuoler) er dem, der dannes som et resultat af sammensmeltningen af primære lysosomer og endocytiske vakuoler.
Med denne struktur og organisation kan vi skelne lysosomers hovedfunktioner:
- fordøjelse af forskellige stoffer inde i cellen;
- ødelæggelse af cellulære strukturer, der ikke er nødvendige;
- deltagelse i celleomorganiseringsprocesser.
Vacuoles
Vakuoler er sfæriske organeller med enkelt membran, der er reservoirer af vand og organiske og uorganiske forbindelser opløst i det. Golgi-apparatet og EPS er involveret i dannelsen af disse strukturer.
I et dyrs cellevakuolerLille. De er små og fylder ikke mere end 5% af volumen. Deres hovedrolle er at sikre transport af stoffer gennem hele cellen.
Vakuoler i en plantecelle er store og fylder op til 90 % af volumen. I en moden celle er der kun én vakuole, som indtager en central position. Dens membran kaldes tonoplast, og dens indhold kaldes cellesaft. Plantevakuolernes hovedfunktioner er at sikre spændingen af cellemembranen, akkumulering af forskellige forbindelser og affaldsprodukter fra cellen. Derudover leverer disse plantecelleorganeller det vand, der kræves til fotosynteseprocessen.
Hvis vi taler om sammensætningen af cellesaft, så omfatter det følgende stoffer:
- reserve - organiske syrer, kulhydrater og proteiner, individuelle aminosyrer;
- forbindelser, der dannes i løbet af cellernes levetid og akkumuleres i dem (alkaloider, tanniner og phenoler);
- phytoncider og phytohormoner;
- pigmenter, på grund af hvilke frugter, rødder og blomsterblade er farvet i den tilsvarende farve.
Golgi-kompleks
Strukturen af organoider kaldet "Golgi-apparatet" er ret enkel. I planteceller ligner de separate kroppe med en membran; i dyreceller er de repræsenteret af cisterner, tubuli og blærer. Den strukturelle enhed af Golgi-komplekset er diktyosomet, som er repræsenteret af en stak af 4-6 "tanke" og små vesikler, der adskilles fra dem og er et intracellulært transportsystem, og som også kan tjene som en kilde til lysosomer. Antallet af diktyosomer kan variere fra én til flerehundredvis.
Golgi-komplekset er norm alt placeret i nærheden af kernen. I dyreceller - nær cellecentret. Disse organellers hovedfunktioner er som følger:
- sekretion og akkumulering af proteiner, lipider og saccharider;
- modifikation af organiske forbindelser, der kommer ind i Golgi-komplekset;
- denne organoide er stedet for dannelsen af lysosomer.
Det skal bemærkes, at ER, lysosomer, vakuoler og Golgi-apparatet tilsammen danner et rørformet-vakuolært system, der deler cellen i separate sektioner med tilsvarende funktioner. Derudover sikrer dette system konstant fornyelse af membranerne.
Mitokondrier er cellens energistationer
Mitokondrier er to-membranorganeller med stavformet, sfærisk eller filamentøs form, der syntetiserer ATP. De har en glat ydre overflade og en indre membran med talrige folder kaldet cristae. Det skal bemærkes, at antallet af cristae i mitokondrier kan variere afhængigt af cellens energibehov. Det er på den indre membran, at adskillige enzymkomplekser, der syntetiserer adenosintrifosfat, er koncentreret. Her omdannes energien af kemiske bindinger til makroerge bindinger af ATP. Derudover nedbryder mitokondrier fedtsyrer og kulhydrater med frigivelse af energi, som akkumuleres og bruges til vækst og syntese.
Det indre miljø af disse organeller kaldes matrixen. Hun erindeholder cirkulært DNA og RNA, små ribosomer. Interessant nok er mitokondrier semi-autonome organeller, da de afhænger af cellens funktion, men samtidig kan de opretholde en vis uafhængighed. Så de er i stand til at syntetisere deres egne proteiner og enzymer, samt reproducere på egen hånd.
Det menes, at mitokondrier opstod, da aerobe prokaryote organismer trængte ind i værtscellen, hvilket førte til dannelsen af et specifikt symbiotisk kompleks. Så mitokondrielt DNA har samme struktur som DNA fra moderne bakterier, og proteinsyntese i både mitokondrier og bakterier hæmmes af de samme antibiotika.
Plastider - plantecelleorganeller
Plastider er ret store organeller. De er kun til stede i planteceller og er dannet af forstadier - proplastider, indeholder DNA. Disse organeller spiller en vigtig rolle i stofskiftet og er adskilt fra cytoplasmaet af en dobbeltmembran. Derudover kan de danne et ordnet system af indre membraner.
Plastider er af tre typer:
- Kloroplaster er de mest talrige plastider, der er ansvarlige for fotosyntese, som producerer organiske forbindelser og fri ilt. Disse strukturer har en kompleks struktur og er i stand til at bevæge sig i cytoplasmaet mod lyskilden. Hovedstoffet i kloroplaster er klorofyl, som planter kan bruge solens energi med. Det skal bemærkes, at kloroplaster ligesom mitokondrier er semi-autonome strukturer, da de er i stand til atuafhængig deling og syntese af deres egne proteiner.
- Leukoplaster er farveløse plastider, der bliver til kloroplaster, når de udsættes for lys. Disse cellulære komponenter indeholder enzymer. Ved hjælp af dem omdannes glukose og akkumuleres i form af stivelseskorn. I nogle planter er disse plastider i stand til at akkumulere lipider eller proteiner i form af krystaller og amorfe legemer. Det største antal leukoplaster er koncentreret i cellerne i planters underjordiske organer.
- Kromoplaster er derivater af de to andre typer plastider. De danner carotenoider (under ødelæggelsen af klorofyl), som er røde, gule eller orange. Kromoplaster er det sidste trin af plastidtransformation. De fleste af dem er i frugter, kronblade og efterårsblade.
Ribosom
Hvad kaldes en organel et ribosom? Ribosomer kaldes ikke-membranorganeller, der består af to fragmenter (små og store underenheder). Deres diameter er omkring 20 nm. De findes i celler af alle typer. Disse er organeller af dyre- og planteceller, bakterier. Disse strukturer dannes i kernen, hvorefter de passerer ind i cytoplasmaet, hvor de placeres frit eller fæstnet til EPS. Afhængigt af de syntetiserede egenskaber fungerer ribosomer alene eller kombineres til komplekser for at danne polyribosomer. I dette tilfælde er disse ikke-membranorganeller bundet af et messenger-RNA-molekyle.
Ribosomet indeholder 4 rRNA-molekyler, der udgør dets struktur, samt forskellige proteiner. Hovedopgaven for denne organoid er at samle polypeptidkæden, som er det første trin i proteinsyntesen. De proteiner, der dannes af ribosomer af det endoplasmatiske reticulum, kan bruges af hele organismen. Proteiner til en individuel celles behov syntetiseres af ribosomer, som er placeret i cytoplasmaet. Det skal bemærkes, at ribosomer også findes i mitokondrier og plastider.
Cytoskelet af en celle
Cellecytoskelet er dannet af mikrotubuli og mikrofilamenter. Mikrotubuli er cylindriske formationer med en diameter på 24 nm. Deres længde er 100 µm-1 mm. Hovedkomponenten er et protein kaldet tubulin. Det er ude af stand til at trække sig sammen og kan ødelægges af colchicin. Mikrotubuli er placeret i hyaloplasmaet og udfører følgende funktioner:
- skab en elastisk, men samtidig stærk ramme af buret, som gør det muligt at holde formen;
- deltag i processen med distribution af cellekromosomer;
- give bevægelse af organeller;
- indeholdt i cellecentret, såvel som i flageller og cilia.
Mikrofilamenter er filamenter, der er placeret under plasmamembranen og består af proteinet actin eller myosin. De kan trække sig sammen, hvilket resulterer i bevægelse af cytoplasmaet eller fremspring af cellemembranen. Derudover er disse komponenter involveret i dannelsen af forsnævring under celledeling.
Cellecenter (centrosom)
Denne organel består af 2 centrioler og en centrosfære. Cylindrisk centriole. Dens vægge er dannet af tre mikrotubuli, som smelter sammen med hinanden gennem tværbindinger. Centrioler er arrangeret i par vinkelret på hinanden. Det skal bemærkes, at cellerne i højere planter mangler disse organeller.
Cellecentrets hovedrolle er at sikre en jævn fordeling af kromosomerne under celledeling. Det er også centrum for organisering af cytoskelettet.
Bevægelsesorganeller
Bevægelsesorganellerne omfatter cilia såvel som flageller. Disse er små vækster i form af hår. Flagellen indeholder 20 mikrotubuli. Dens base er placeret i cytoplasmaet og kaldes den basale krop. Længden af flagellen er 100 µm eller mere. Flagella, der kun er 10-20 mikron i størrelse, kaldes cilia. Når mikrotubuli glider, er cilia og flageller i stand til at svinge, hvilket forårsager bevægelse af selve cellen. Cytoplasmaet kan indeholde kontraktile fibriller kaldet myofibriller - disse er organeller af en dyrecelle. Myofibriller er som regel placeret i myocytter - muskelvævsceller såvel som i hjerteceller. De består af mindre fibre (protofibriller).
Det skal bemærkes, at myofibrillbundter består af mørke fibre - disse er anisotrope skiver såvel som lyse områder - det er isotrope skiver. Den strukturelle enhed af myofibrillen er sarkomeren. Dette er området mellem den anisotrope og isotrope disk, som har actin- og myosinfilamenter. Når de glider, trækker sarkomeren sig sammen, hvilket fører til bevægelse af hele muskelfiberen. Pådette bruger energien fra ATP og calciumioner.
Protozoer og spermatozoer fra dyr bevæger sig ved hjælp af flageller. Cilia er bevægelsesorganet for ciliater-skoene. Hos dyr og mennesker dækker de luftvejene og hjælper med at slippe af med små faste partikler, såsom støv. Derudover er der også pseudopoder, der giver amøboid bevægelse og er elementer i mange encellede og dyreceller (f.eks. leukocytter).
De fleste planter kan ikke bevæge sig i rummet. Deres bevægelser er vækst, bladbevægelser og ændringer i strømmen af cellers cytoplasma.
Konklusion
På trods af alle de mange forskellige celler har de alle en lignende struktur og organisation. Organellers struktur og funktioner er karakteriseret ved identiske egenskaber, hvilket sikrer normal funktion af både en individuel celle og hele organismen.
Dette mønster kan udtrykkes som følger.
Tabel "Organoider af eukaryote celler"
Organoid |
Plantecelle |
Dyrebur |
Hovedfunktioner |
| core | er | er | DNA-lagring, RNA-transskription og proteinsyntese |
| endoplasmatisk retikulum | er | er | syntese af proteiner, lipider og kulhydrater, ophobning af calciumioner, dannelse af Golgi-komplekset |
| mitochondria | er | er | syntese af ATP, egne enzymer og proteiner |
| plastids | er | no | deltagelse i fotosyntese, ophobning af stivelse, lipider, proteiner, carotenoider |
| ribosomer | er | er | indsamling af polypeptidkæden (proteinsyntese) |
| mikrotubuli og mikrofilamenter | er | er | tillad cellen at bevare en bestemt form, er en integreret del af cellecentret, cilia og flageller, giver bevægelse af organeller |
| lysosomer | er | er | fordøjelse af stoffer inde i cellen, ødelæggelse af dens unødvendige strukturer, deltagelse i celleomorganisering, forårsager autolyse |
| stor centralvakuole | er | no | giver spændinger i cellemembranen, akkumulerer næringsstoffer og affaldsprodukter fra cellen, phytoncider og phytohormoner, samt pigmenter, er et reservoir af vand |
| Golgi-kompleks | er | er | udskiller og akkumulerer proteiner, lipider og kulhydrater, modificerer de næringsstoffer, der kommer ind i cellen,ansvarlig for dannelsen af lysosomer |
| cellecenter | der er, bortset fra højere planter | er | er centrum for organiseringen af cytoskelettet, sikrer ensartet divergens af kromosomer under celledeling |
| myofibriller | no | er | sikre muskelsammentrækning |
Hvis vi drager konklusioner, kan vi sige, at der er mindre forskelle mellem en dyre- og en plantecelle. Samtidig har organellernes funktionelle egenskaber og struktur (tabellen ovenfor bekræfter dette) et generelt organiseringsprincip. Cellen fungerer som et harmonisk og integreret system. Samtidig er organellernes funktioner indbyrdes forbundet og rettet mod optimal drift og vedligeholdelse af cellens vitale aktivitet.
