Mi a sejt és funkciói. A sejt szerkezete - lizoszómák, riboszómák, sejtmembrán, citoplazma. Mit tanultunk

Sejt- minden élő szervezet (kivéve a vírusokat, amelyeket gyakran nem sejtes életformáknak neveznek) felépítésének és élettevékenységének elemi egysége, amely saját anyagcserével rendelkezik, képes önálló létezésre, önszaporodásra és fejlődésre. Minden élő szervezet, mint a többsejtű állatok, növények és gombák, sok sejtből áll, vagy sok protozoa és baktériumhoz hasonlóan egysejtű szervezet. A biológia azon ágát, amely a sejtek szerkezetének és aktivitásának vizsgálatával foglalkozik, citológiának nevezik. Az utóbbi időben az is szokássá vált, hogy sejtbiológiáról, vagy sejtbiológiáról beszélünk.

sejtszerkezet Az összes sejtes életforma a Földön két birodalomra osztható az alkotó sejtek szerkezete alapján - prokariótákra (nukleáris előtti) és eukariótákra (nukleáris). A prokarióta sejtek egyszerűbb szerkezetűek, nyilvánvalóan korábban keletkeztek az evolúció folyamatában. Az eukarióta sejtek - bonyolultabbak, később keletkeztek. Az emberi testet alkotó sejtek eukarióták. A formák sokfélesége ellenére minden élő szervezet sejtjeinek szerveződése egységes szerkezeti elvek szerint történik. A sejt élő tartalmát - a protoplasztot - a plazmamembrán, vagyis a plazmalemma választja el a környezettől. A sejt belsejében citoplazma található, amely különféle organellumokat és sejtzárványokat, valamint genetikai anyagot tartalmaz DNS-molekula formájában. A sejtszervecskék mindegyike ellátja a saját speciális funkcióját, és ezek együttesen határozzák meg a sejt egészének élettevékenységét.

prokarióta sejt

prokarióták(a latin pro - előtt, -ból és görög κάρῠον - mag, dió) - olyan organizmusok, amelyek az eukariótáktól eltérően nem rendelkeznek kialakult sejtmaggal és más belső membránszervszervekkel (kivéve a fotoszintetikus fajok lapos tartályait, pl. cianobaktériumok). Az egyetlen nagy körkörös (egyes fajoknál - lineáris) kettős szálú DNS-molekula, amely a sejt genetikai anyagának nagy részét (az úgynevezett nukleoidot) tartalmazza, nem képez komplexet a hisztonfehérjékkel (az úgynevezett kromatinnal). A prokarióták közé tartoznak a baktériumok, köztük a cianobaktériumok (kék-zöld algák) és az archaeák. A prokarióta sejtek leszármazottai az eukarióta sejtek organellumai - mitokondriumok és plasztidok.

Eukarióta sejt

eukarióták(eukarióták) (a görög ευ - jó, teljesen és κάρῠον - mag, dió szóból) - olyan szervezetek, amelyek a prokariótáktól eltérően jól alakú sejtmaggal rendelkeznek, amelyet a nukleáris membrán határol el a citoplazmától. A genetikai anyag több lineáris, kétszálú DNS-molekulába van zárva (az élőlények típusától függően ezek száma magonként kettőtől több százig is változhat), belülről a sejtmag membránjához kötődik, és a nagy kiterjedésben képződik. többsége (kivéve a dinoflagellátok) hisztonfehérjékkel alkotott komplex, az úgynevezett kromatin. Az eukarióta sejtek belső membránrendszerrel rendelkeznek, amely a sejtmagon kívül számos más organellumot (endoplazmatikus retikulum, Golgi-készülék stb.) képez. Ezenkívül a túlnyomó többségben állandó intracelluláris szimbionták-prokarióták - mitokondriumok, valamint az algák és a növények is rendelkeznek plasztidokkal.

sejt membrán A sejtmembrán nagyon fontos része a sejtnek. Összetartja az összes sejtkomponenst, és behatárolja a belső és külső környezetet. Ezenkívül a módosított sejtmembrán redők a sejt számos organellumát alkotják. A sejtmembrán molekulák kettős rétege (bimolekuláris réteg vagy kettős réteg). Alapvetően ezek foszfolipidek és más, hozzájuk közel álló anyagok molekulái. A lipidmolekulák kettős természetűek, ami abban nyilvánul meg, ahogyan a vízzel szemben viselkednek. A molekulák fejei hidrofilek, azaz. affinitásuk van a vízhez, és szénhidrogén-farkuk hidrofób. Ezért vízzel keverve a lipidek az olajfilmhez hasonló filmet képeznek a felületén; ugyanakkor minden molekulájuk egyformán orientált: a molekulák feje a vízben, a szénhidrogén-farok pedig a felszíne felett van. A sejtmembránban két ilyen réteg található, és mindegyikben a molekulák feje kifelé, a farok a membránon belül pedig egymás felé fordul, így nem érintkezik vízzel. Ennek a membránnak a vastagsága kb. 7 nm. A fő lipidkomponenseken kívül nagy fehérjemolekulákat tartalmaz, amelyek képesek „lebegni” a lipidkettős rétegben, és úgy helyezkednek el, hogy egyik oldaluk a sejten belül elfordul, a másik pedig a külső környezettel érintkezik. Egyes fehérjék csak a membrán külső vagy belső felületén találhatók, vagy csak részben merülnek el a lipid kettős rétegben.

Fő sejtmembrán funkció Szabályozza az anyagok sejtbe és onnan történő szállítását. Mivel a membrán fizikailag bizonyos mértékig hasonlít az olajhoz, könnyen átjutnak rajta az olajban vagy szerves oldószerekben oldódó anyagok, például az éter. Ugyanez vonatkozik az olyan gázokra, mint az oxigén és a szén-dioxid. Ugyanakkor a membrán gyakorlatilag áthatolhatatlan a legtöbb vízoldható anyaggal szemben, különösen a cukrokkal és a sóval szemben. Ezen tulajdonságainak köszönhetően képes fenntartani a sejten belül a külsőtől eltérő kémiai környezetet. Például a vérben a nátriumionok koncentrációja magas, a káliumionok alacsonyak, míg az intracelluláris folyadékban ezek az ionok fordított arányban vannak jelen. Hasonló helyzet sok más kémiai vegyületre is jellemző. Nyilvánvaló, hogy a sejtet nem lehet teljesen elszigetelni a környezettől, hiszen meg kell kapnia az anyagcseréhez szükséges anyagokat és meg kell szabadulnia végtermékeitől. Ráadásul a lipid kettős réteg még a vízben oldódó anyagok számára sem teljesen átjárhatatlan, hanem a rajta áthatoló ún. A „csatornaképző” fehérjék pórusokat, csatornákat hoznak létre, amelyek (a fehérje konformáció változásától függően) kinyílhatnak és bezáródnak, nyitott állapotban pedig bizonyos ionokat (Na+, K+, Ca2+) vezetnek a koncentráció gradiens mentén. Következésképpen a sejten belüli és kívüli koncentrációkülönbség pusztán a membrán alacsony permeabilitása miatt nem tartható fenn. Valójában olyan fehérjéket tartalmaz, amelyek molekuláris "pumpa" funkciót látnak el: bizonyos anyagokat szállítanak a sejtbe és onnan is, a koncentráció gradiens ellen hatnak. Ennek eredményeként, ha például az aminosavak koncentrációja magas a sejten belül, és alacsony azon kívül, az aminosavak még mindig átkerülhetnek kívülről befelé. Az ilyen átvitelt aktív transzportnak nevezik, és az anyagcsere által biztosított energiát erre fordítják. A membránszivattyúk rendkívül specifikusak: mindegyik vagy csak egy bizonyos fém ionjait, vagy egy aminosavat vagy cukrot képes szállítani. A membrán ioncsatornái is specifikusak. Az ilyen szelektív permeabilitás fiziológiailag nagyon fontos, és ennek hiánya a sejthalál első bizonyítéka. Ez könnyen szemléltethető a répa példájával. Ha egy élő répagyökeret hideg vízbe merítünk, megőrzi pigmentjét; ha a céklát megfőzik, akkor a sejtek elpusztulnak, könnyen áteresztővé válnak, és elvesztik a pigmentet, amitől a víz vörös lesz. A nagy molekulák, például a fehérjesejtek „lenyelhetik”. Egyes fehérjék hatására, ha jelen vannak a sejtet körülvevő folyadékban, a sejtmembránban invagináció lép fel, amely ezután bezárul, és egy buborék - egy víz- és fehérjemolekulákat tartalmazó kis vakuólum - keletkezik; ezt követően a vakuólum körüli membrán megszakad, és a tartalom bejut a sejtbe. Ezt a folyamatot pinocitózisnak (szó szerint "sejtivásnak") vagy endocitózisnak nevezik. A nagyobb részecskék, például az élelmiszer-szemcsék is hasonló módon szívódnak fel az ún. fagocitózis. A fagocitózis során kialakuló vakuólum általában nagyobb, és a táplálékot a vakuólumban lévő lizoszómák enzimei emésztik fel, amíg a körülötte lévő membrán fel nem szakad. Ez a fajta táplálkozás jellemző a protozoákra, például az amőbákra, amelyek baktériumokat esznek. A fagocitózis képessége azonban jellemző mind az alsóbbrendű állatok bélsejtjére, mind a fagocitákra - a gerincesek fehérvérsejtjeinek (leukocitáinak) egyik típusára. Ez utóbbi esetben ennek a folyamatnak nem maguknak a fagocitáknak a táplálkozásában van értelme, hanem a baktériumok, vírusok és egyéb, a szervezetre káros idegen anyagok elpusztításában. A vakuolák funkciói eltérőek lehetnek. Például az édesvízben élő protozoonok állandó ozmotikus vízbeáramlást tapasztalnak, mivel a sók koncentrációja a sejten belül sokkal magasabb, mint kívül. Képesek vizet kiválasztani egy speciális kiválasztó (összehúzódó) vakuólumba, amely időszakonként kinyomja annak tartalmát. A növényi sejtekben gyakran egy nagy központi vakuólum található, amely szinte az egész sejtet elfoglalja; a citoplazma csak nagyon vékony réteget képez a sejtfal és a vakuólum között. Az ilyen vakuólumok egyik funkciója a víz felhalmozódása, amely lehetővé teszi a sejt méretének gyors növekedését. Erre a képességre különösen akkor van szükség, amikor a növényi szövetek növekednek és rostos struktúrákat alkotnak. A szövetekben, a sejtek szoros találkozási helyein membránjaik számos pórust tartalmaznak, amelyeket a membránon áthatoló fehérjék alkotnak - az ún. csatlakozások. A szomszédos sejtek pórusai egymással szemben helyezkednek el, így a kis molekulatömegű anyagok sejtről sejtre mozoghatnak – ez a kémiai kommunikációs rendszer koordinálja létfontosságú tevékenységüket. Az ilyen koordináció egyik példája a szomszédos sejtek többé-kevésbé szinkron osztódása, amely számos szövetben megfigyelhető.

Citoplazma

A citoplazmában a külső membránokhoz hasonló belső membránok találhatók, amelyek különböző típusú organellumokat képeznek. Ezeket a membránokat a külső membrán redőinek tekinthetjük; néha a belső membránok egy egységet alkotnak a külsővel, de gyakran a belső redő felfűződik, és a külső membránnal való érintkezés megszakad. Azonban még ha az érintkezést fenntartjuk is, a belső és a külső membrán kémiailag nem mindig azonos. Különösen a membránfehérjék összetétele különbözik a különböző sejtszervecskékben.

A citoplazma szerkezete

A citoplazma folyékony komponensét citoszolnak is nevezik. Fénymikroszkóp alatt úgy tűnt, hogy a sejtet valami folyékony plazma vagy szol tölti meg, amelyben a sejtmag és más organellumok „lebegtek”. Valójában nem. Az eukarióta sejt belső tere szigorúan rendezett. Az organellumok mozgását speciális transzportrendszerek, az úgynevezett mikrotubulusok koordinálják, amelyek intracelluláris „útként” szolgálnak, és speciális fehérjék, a dyneinek és kinezinek, amelyek a „motorok” szerepét töltik be. A különálló fehérjemolekulák szintén nem diffundálnak szabadon a teljes intracelluláris térben, hanem a felszínükön lévő speciális jelek segítségével, a sejt transzportrendszerei által felismert, szükséges kompartmentek felé irányítják őket.

Endoplazmatikus retikulum

Az eukarióta sejtben van egy egymásba átmenő membránkompartment (csövek és tartályok) rendszere, amelyet endoplazmatikus retikulumnak (vagy endoplazmatikus retikulumnak, EPR-nek vagy EPS-nek) neveznek. Az EPR-nek azt a részét, amelynek membránjaihoz riboszómák kapcsolódnak, szemcsés (vagy durva) endoplazmatikus retikulumnak nevezik, és ennek membránjain megy végbe a fehérjeszintézis. Azokat a rekeszeket, amelyek falán nincsenek riboszómák, sima (vagy agranuláris) ER-nek nevezzük, amely részt vesz a lipidszintézisben. A sima és szemcsés ER belső terei nincsenek elszigetelve, hanem átmennek egymásba és kommunikálnak a magmembrán lumenével.

golgi készülék

A Golgi-készülék lapos membránciszternák halmaza, amely a szélekhez közelebb van kitágítva. A Golgi-készülék tartályaiban a szemcsés ER membránján szintetizálódott néhány fehérje érlelődik, amelyeket szekrécióra vagy lizoszómák képzésére szánnak. A Golgi apparátus aszimmetrikus - a sejtmaghoz közelebb található tartályok (cisz-Golgi) tartalmazzák a legkevésbé érett fehérjéket, membránvezikulák - az endoplazmatikus retikulumból bimbózó vezikulák folyamatosan kapcsolódnak ezekhez a tartályokhoz. Nyilván ugyanazon vezikulák segítségével megy végbe az érlelő fehérjék további mozgása egyik tartályból a másikba. Végül a teljesen érett fehérjéket tartalmazó vezikulák az organellum másik végéről (transz-Golgi) rügyeznek ki.

Sejtmag

A sejtmagot kettős membrán veszi körül. A két membrán közötti nagyon szűk (kb. 40 nm) teret perinukleárisnak nevezzük. A mag membránjai az endoplazmatikus retikulum membránjaiba kerülnek, a perinukleáris tér pedig a retikulárisba nyílik. A magmembrán jellemzően nagyon szűk pórusokkal rendelkezik. Nyilvánvalóan nagy molekulák kerülnek át rajtuk, például hírvivő RNS, amely a DNS-en szintetizálódik, majd bejut a citoplazmába. A genetikai anyag fő része a sejtmag kromoszómáiban található. A kromoszómák kétszálú DNS hosszú láncaiból állnak, amelyekhez bázikus (azaz lúgos) fehérjék kapcsolódnak. Néha a kromoszómák több azonos DNS-szálat tartalmaznak egymás mellett - az ilyen kromoszómákat politénnek (multifilamentárisnak) nevezik. A kromoszómák száma a különböző fajokban nem azonos. Az emberi test diploid sejtjei 46 kromoszómát vagy 23 párat tartalmaznak. Egy nem osztódó sejtben a kromoszómák egy vagy több ponton kapcsolódnak a magmembránhoz. Normál, nem spiralizált állapotban a kromoszómák olyan vékonyak, hogy fénymikroszkóp alatt nem láthatók. Egy vagy több kromoszóma bizonyos lokuszainál (területein) a legtöbb sejt magjában jelen lévő sűrű test alakul ki - az ún. nucleolus. A sejtmagban szintetizálódik és felhalmozódik az RNS, amelyet riboszómák, valamint néhány más típusú RNS felépítésére használnak.

Lizoszómák

A lizoszómák kis vezikulák, amelyeket egyetlen membrán vesz körül. A Golgi-készülékből és esetleg az endoplazmatikus retikulumból rügyeznek. A lizoszómák számos enzimet tartalmaznak, amelyek nagy molekulákat, különösen fehérjéket bontanak le. Pusztító hatásuk miatt ezek az enzimek mintegy "zárva" vannak a lizoszómákban, és csak szükség szerint szabadulnak fel. Tehát az intracelluláris emésztés során az enzimek felszabadulnak a lizoszómákból az emésztőüregekbe. A lizoszómák a sejtpusztuláshoz is szükségesek; például egy ebihal kifejlett békává történő átalakulása során a lizoszómális enzimek felszabadulása biztosítja a faroksejtek pusztulását. Ebben az esetben ez normális és előnyös a szervezet számára, de néha az ilyen sejtpusztulás kóros. Például az azbesztpor belélegzése esetén bejuthat a tüdő sejtjeibe, majd a lizoszómák felszakadnak, a sejtek elpusztulnak, és tüdőbetegség alakul ki.

citoszkeleton

A citoszkeleton elemei közé tartoznak a sejt citoplazmájában elhelyezkedő fehérjefibrilláris struktúrák: mikrotubulusok, aktin és közbenső filamentumok. A mikrotubulusok részt vesznek az organellumok szállításában, a flagellák részét képezik, a mitotikus orsó mikrotubulusokból épül fel. Az aktin filamentumok nélkülözhetetlenek a sejtforma fenntartásához, a pszeudopodiális reakciókhoz. Úgy tűnik, hogy a köztes filamentumok szerepe a sejt szerkezetének fenntartása is. A citoszkeleton fehérjéi a sejtfehérje tömegének több tíz százalékát teszik ki.

Centrioles

A centriolok hengeres fehérjestruktúrák, amelyek az állati sejtek magjához közel helyezkednek el (a növényekben nincsenek centriolák). A centriol egy henger, amelynek oldalsó felületét kilenc mikrotubulus csoport alkotja. A mikrotubulusok száma egy halmazban a különböző organizmusoknál 1-től 3-ig változhat. A centriolák körül található a citoszkeleton úgynevezett szerveződési központja, az a terület, ahol a sejt mikrotubulusainak mínusz végei csoportosulnak. Az osztódás előtt a sejtben két centriol található, amelyek egymásra merőlegesen helyezkednek el. A mitózis során a sejt különböző végeire térnek el, és az osztódási orsó pólusait alkotják. A citokinézis után minden leánysejt kap egy centriolt, amely megduplázódik a következő osztódáshoz. A centriolok megkettőződése nem osztódással, hanem a meglévőre merőleges új szerkezet szintézisével történik. A centriolák homológnak tűnnek a flagellák és a csillók bazális testével.

Mitokondriumok

A mitokondriumok speciális sejtszervecskék, amelyek fő funkciója az ATP, egy univerzális energiahordozó szintézise. A légzés (oxigénfelvétel és szén-dioxid felszabadulás) a mitokondriumok enzimrendszere miatt is előfordul. A mitokondriumok belső lumenét, az úgynevezett mátrixot két membrán választja el a citoplazmától, a külső és a belső, amelyek között membránközi tér van. A mitokondriumok belső membránja redőket, úgynevezett cristae-t képez. A mátrix különféle enzimeket tartalmaz, amelyek részt vesznek a légzésben és az ATP szintézisben. A belső mitokondriális membrán hidrogénpotenciálja központi jelentőségű az ATP szintézisében. A mitokondriumoknak saját DNS-genomjuk és prokarióta riboszómájuk van, ami minden bizonnyal jelzi ezen organellumok szimbiotikus eredetét. Nem minden mitokondriális fehérjét kódol a mitokondriális DNS, a mitokondriális fehérje gének többsége a nukleáris genomban található, és a megfelelő termékeik a citoplazmában szintetizálódnak, majd a mitokondriumokba kerülnek. A mitokondriális genomok mérete változó: például az emberi mitokondriális genom mindössze 13 gént tartalmaz. A vizsgált szervezetek közül a legtöbb mitokondriális gén (97) a Reclinomonas americana protozoonban található.

A sejt kémiai összetétele

Általában a sejttömeg 70-80%-a víz, amelyben különféle sók és kis molekulatömegű szerves vegyületek vannak feloldva. A sejt legjellemzőbb alkotóelemei a fehérjék és a nukleinsavak. Egyes fehérjék a sejt szerkezeti komponensei, mások enzimek, pl. katalizátorok, amelyek meghatározzák a sejtekben lejátszódó kémiai reakciók sebességét és irányát. A nukleinsavak örökletes információhordozóként szolgálnak, amely az intracelluláris fehérjeszintézis folyamatában valósul meg. A sejtek gyakran tartalmaznak bizonyos mennyiségű tartalék anyagot, amelyek tápláléktartalékként szolgálnak. A növényi sejtek elsősorban a keményítőt, a szénhidrátok polimer formáját tárolják. A máj és az izmok sejtjeiben egy másik szénhidrát polimer, a glikogén raktározódik. A zsír is az általánosan feltöltött élelmiszerek közé tartozik, bár egyes zsírok más funkciót töltenek be, nevezetesen a legfontosabb szerkezeti alkotóelemek. A sejtekben lévő fehérjéket (a magsejtek kivételével) általában nem tárolják. Egy sejt tipikus összetételét nem lehet leírni, elsősorban azért, mert nagy különbségek vannak a tárolt élelmiszer és víz mennyiségében. A májsejtek például 70% vizet, 17% fehérjét, 5% zsírt, 2% szénhidrátot és 0,1% nukleinsavat tartalmaznak; a maradék 6% sók és kis molekulatömegű szerves vegyületek, különösen aminosavak. A növényi sejtek általában kevesebb fehérjét, lényegesen több szénhidrátot és valamivel több vizet tartalmaznak; kivétel a nyugalmi állapotban lévő sejtek. Az embrió tápanyagforrásaként szolgáló búzaszem nyugvó sejtje kb. 12% fehérje (főleg raktározott fehérje), 2% zsír és 72% szénhidrát. A víz mennyisége csak a szem csírázásának kezdetén éri el a normál szintet (70-80%).

A sejt tanulmányozásának módszerei

fénymikroszkóp.

A sejtek alakjának és szerkezetének vizsgálatában az első műszer a fénymikroszkóp volt. Felbontása a fény hullámhosszával összemérhető méretekre korlátozódik (látható fénynél 0,4-0,7 mikron). A sejtszerkezet számos eleme azonban sokkal kisebb méretű. További nehézséget jelent, hogy a legtöbb sejtkomponens átlátszó, és törésmutatója majdnem megegyezik a vízével. A láthatóság javítása érdekében gyakran használnak olyan festékeket, amelyek különböző affinitásúak a különböző sejtkomponensekhez. A festést a sejt kémiájának tanulmányozására is használják. Például egyes színezékek túlnyomórészt nukleinsavakhoz kötődnek, és ezáltal felfedik azok lokalizációját a sejtben. A színezékek kis része - ezeket intravitálisnak nevezik - felhasználható élő sejtek festésére, de általában a sejteket előre fixálni kell (fehérjét koaguláló anyagokkal), és csak ezután lehet festeni. A tesztelés előtt a sejteket vagy szövetdarabokat általában paraffinba vagy műanyagba ágyazzák, majd mikrotom segítségével nagyon vékony részekre vágják. Ezt a módszert széles körben alkalmazzák a klinikai laboratóriumokban tumorsejtek kimutatására. A hagyományos fénymikroszkópián kívül más optikai módszereket is kidolgoztak a sejtek tanulmányozására: fluoreszcens mikroszkópiát, fáziskontrasztmikroszkópiát, spektroszkópiát és röntgendiffrakciós analízist.

Elektron mikroszkóp.

Az elektronmikroszkóp felbontása kb. 1-2 nm. Ez elegendő nagy fehérjemolekulák vizsgálatához. Általában szükséges a tárgyat fémsókkal vagy fémekkel megfesteni és kontrasztba venni. Emiatt, és azért is, mert a tárgyakat vákuumban vizsgálják, elektronmikroszkóppal csak az elhalt sejteket lehet tanulmányozni.

Ha a táptalajhoz egy, a sejtek által anyagcsere során felszívódott radioaktív izotópot adunk, akkor autoradiográfiával kimutatható az intracelluláris lokalizációja. Ennél a módszernél vékony sejtdarabokat helyeznek el filmre. A film elsötétül azokon a helyeken, ahol radioaktív izotópok vannak.

centrifugálás.

A sejtkomponensek biokémiai vizsgálatához a sejteket el kell pusztítani - mechanikusan, kémiailag vagy ultrahanggal. A felszabaduló komponensek a folyadékban szuszpendálva vannak, és centrifugálással (leggyakrabban sűrűséggradienssel) izolálhatók és tisztíthatók. Az ilyen tisztított komponensek jellemzően megőrzik magas biokémiai aktivitásukat.

sejttenyészetek.

Egyes szövetek egyes sejtekre oszthatók oly módon, hogy a sejtek életben maradnak, és gyakran képesek szaporodni. Ez a tény végül megerősíti a sejt mint életegység gondolatát. A szivacs, egy primitív többsejtű szervezet, szitán való átdörzsöléssel sejtekre osztható. Egy idő után ezek a sejtek rekombinálódnak és szivacsot alkotnak. Az állati embrionális szövetek szétválásra késztethetők enzimekkel vagy más olyan eszközökkel, amelyek gyengítik a sejtek közötti kötéseket. R. Harrison (1879-1959) amerikai embriológus volt az első, aki kimutatta, hogy az embrionális, sőt egyes érett sejtek megfelelő környezetben képesek a testen kívül is növekedni és szaporodni. Ezt a sejtkultúrának nevezett technikát A. Carrel (1873-1959) francia biológus tökéletesítette. A növényi sejtek tenyészetben is termeszthetők, de az állati sejtekhez képest nagyobb klasztereket alkotnak, és erősebben kötődnek egymáshoz, így a tenyészet növekedése során szövetek képződnek, nem pedig az egyes sejtek. Sejtkultúrában egyetlen sejtből egy egész felnőtt növény, például sárgarépa nevelhető.

Mikrosebészet.

Egy mikromanipulátor segítségével a sejt egyes részei eltávolíthatók, hozzáadhatók, vagy valamilyen módon módosíthatók. Egy nagy amőbasejt három fő komponensre - sejtmembránra, citoplazmára és sejtmagra - osztható, majd ezeket a komponenseket újra össze lehet rakni és élő sejtet kapni. Ily módon mesterséges sejtek nyerhetők, amelyek különböző típusú amőbák összetevőiből állnak. Tekintettel arra, hogy lehetséges néhány sejtkomponens mesterséges szintetizálása, a mesterséges sejtek összeállításával kapcsolatos kísérletek jelenthetik az első lépést az új életformák laboratóriumi létrehozása felé. Mivel minden élőlény egyetlen sejtből fejlődik ki, a mesterséges sejtek kinyerésének módszere elvileg lehetővé teszi adott típusú organizmusok felépítését, ha egyidejűleg olyan komponenseket használnak, amelyek kissé eltérnek a jelenleg létező sejtekben találhatóaktól. A valóságban azonban nincs szükség az összes sejtkomponens teljes szintézisére. A sejt legtöbb, ha nem az összes összetevőjének szerkezetét a nukleinsavak határozzák meg. Így az új organizmusok létrehozásának problémája az új típusú nukleinsavak szintézisére és bizonyos sejtekben a természetes nukleinsavak helyettesítésére korlátozódik.

sejtfúzió.

Más típusú mesterséges sejteket lehet előállítani azonos vagy különböző típusú sejtek fúziójával. A fúzió eléréséhez a sejteket vírusenzimeknek teszik ki; ilyenkor két sejt külső felülete összetapad, és a közöttük lévő membrán összeomlik, és olyan sejt keletkezik, amelyben két kromoszómakészlet van egy magba zárva. Különböző típusú vagy a felosztás különböző szakaszaiban lévő cellákat egyesítheti. Ezzel a módszerrel egy egér és egy csirke, egy ember és egy egér, egy ember és egy varangy hibrid sejtjeit lehetett előállítani. Az ilyen sejtek csak kezdetben hibridek, és számos sejtosztódás után elveszítik az egyik vagy másik típusú kromoszómák nagy részét. A végtermék például lényegében egy egérsejt lesz, ahol az emberi gének hiányoznak, vagy csak kis mennyiségben vannak jelen. Különösen érdekes a normál és rosszindulatú sejtek fúziója. Egyes esetekben a hibridek rosszindulatúvá válnak, más esetekben nem; mindkét tulajdonság megjelenhet dominánsként és recesszívként is. Ez az eredmény nem váratlan, mivel a rosszindulatú daganatot számos tényező okozhatja, és összetett mechanizmussal rendelkezik.

A tudósok az állati sejtet az állatvilág - egysejtű és többsejtű - képviselőjének testének fő részeként helyezik el.

Eukarióták, valódi magjukkal és speciális struktúrákkal - organellumokkal, amelyek differenciált funkciókat látnak el.

A növényeknek, gombáknak és protistáknak eukarióta sejtjei vannak, a baktériumoknak és az archaeáknak egyszerűbb prokarióta sejtjeik vannak.

Az állati sejt szerkezete eltér a növényi sejttől. Egy állati sejtnek nincsenek falai vagy kloroplasztiszai (teljesítő szervszervek).

Állati sejtrajz feliratokkal

A sejt számos speciális organellumból áll, amelyek különféle funkciókat látnak el.

Leggyakrabban a legtöbb, néha az összes létező organellumtípust tartalmazza.

Az állati sejt főbb organellumái és organellumái

Az organellumok és organoidok a mikroorganizmusok működéséért felelős „szervek”.

Sejtmag

A mag a dezoxiribonukleinsav (DNS) forrása, a genetikai anyag. A DNS a forrása a szervezet állapotát szabályozó fehérjék létrehozásának. A sejtmagban a DNS-szálak szorosan körbefonódnak a nagyon speciális fehérjék (hisztonok) körül, és kromoszómákat képeznek.

A sejtmag a szöveti egység aktivitásának és működésének szabályozásával választja ki a géneket. A sejt típusától függően más-más génkészletet tartalmaz. A DNS a sejtmag nukleoid régiójában található, ahol a riboszómák képződnek. A sejtmagot nukleáris membrán (kariolemma) veszi körül, egy kettős lipid kettős réteg, amely elválasztja a többi komponenstől.

A sejtmag szabályozza a sejtek növekedését és osztódását. Amikor a magban kromoszómák képződnek, amelyek a szaporodási folyamat során megkettőződnek, két leányegységet képezve. A centroszómáknak nevezett organellumok segítenek a DNS megszervezésében az osztódás során. A magot általában egyes számban ábrázolják.

Riboszómák

A riboszómák a fehérjeszintézis helyszínei. Minden szövetegységben megtalálhatók, növényekben és állatokban. A sejtmagban az adott fehérjét kódoló DNS-szekvencia egy szabad hírvivő RNS (mRNS) szálba másolódik.

Az mRNS-lánc a hírvivő RNS-en (tRNS) keresztül jut el a riboszómához, és szekvenciáját használják a fehérjét alkotó láncban az aminosavak elrendezésének meghatározására. Az állati szövetekben a riboszómák szabadon helyezkednek el a citoplazmában, vagy az endoplazmatikus retikulum membránjaihoz kapcsolódnak.

Endoplazmatikus retikulum

Az endoplazmatikus retikulum (ER) a külső magmembránból kinyúló hártyás zsákok (ciszterna) hálózata. Módosítja és szállítja a riboszómák által létrehozott fehérjéket.

Az endoplazmatikus retikulumnak két típusa van:

• szemcsés;
• szemcsés.

A szemcsés ER kapcsolódó riboszómákat tartalmaz. Az agranuláris ER mentes a kapcsolódó riboszómáktól, részt vesz a lipidek és szteroid hormonok létrehozásában, valamint a mérgező anyagok eltávolításában.

Hólyagok

A hólyagok a lipid kettősréteg kis gömbjei, amelyek a külső membránt alkotják. Arra használják őket, hogy molekulákat szállítsanak a sejten keresztül egyik organellumból a másikba, és részt vesznek az anyagcserében.

A lizoszómáknak nevezett speciális vezikulák olyan enzimeket tartalmaznak, amelyek a nagy molekulákat (szénhidrátokat, lipideket és fehérjéket) kisebb molekulákra emésztik fel, hogy a szövetek könnyebben felhasználhassák őket.

golgi készülék

A Golgi-apparátus (Golgi-komplexum, Golgi-test) szintén nem összefüggő ciszternákból áll (ellentétben az endoplazmatikus retikulummal).

A Golgi-készülék fogadja a fehérjéket, szétválogatja és vezikulákba csomagolja.

Mitokondriumok

A mitokondriumokban a sejtlégzés folyamata megy végbe. A cukrok és zsírok lebomlanak, és energia szabadul fel adenozin-trifoszfát (ATP) formájában. Az ATP szabályozza az összes sejtfolyamatot, a mitokondriumok ATP sejteket termelnek. A mitokondriumokat néha „generátoroknak” is nevezik.

A sejt citoplazmája

A citoplazma a sejt folyékony környezete. Mag nélkül is működik, azonban rövid ideig.

Citoszol

A citoszolt sejtfolyadéknak nevezik. A citoszolt és a benne lévő összes organellumát, a sejtmag kivételével, összefoglalóan citoplazmának nevezzük. A citoszol többnyire víz, és ionokat is tartalmaz (kálium, fehérjék és kis molekulák).

citoszkeleton

A citoszkeleton szálak és csövek hálózata, amelyek a citoplazmában eloszlanak.

A következő funkciókat látja el:

• formát ad;
• erőt ad;
• stabilizálja a szöveteket;
• bizonyos helyeken rögzíti az organellumokat;
• fontos szerepet játszik a jelátvitelben.

Háromféle citoszkeletális filamentum létezik: mikrofilamentumok, mikrotubulusok és közbenső filamentumok. A mikrofilamentumok a citoszkeleton legkisebb elemei, míg a mikrotubulusok a legnagyobbak.

sejt membrán

A sejtmembrán teljesen körülveszi az állati sejtet, amelynek a növényekkel ellentétben nincs sejtfala. A sejtmembrán foszfolipidek kettős rétege.

A foszfolipidek olyan molekulák, amelyek glicerinhez és zsírsavgyökökhöz kapcsolódó foszfátokat tartalmaznak. Hidrofil és hidrofób tulajdonságaik miatt spontán kettős membránt képeznek a vízben.

A sejtmembrán szelektíven permeábilis – bizonyos molekulákat képes átengedni. Az oxigén és a szén-dioxid könnyen áthaladnak, míg a nagy vagy töltött molekuláknak a membrán egy speciális csatornáján kell áthaladniuk, amely fenntartja a homeosztázist.

Lizoszómák

A lizoszómák olyan organellumok, amelyek az anyagok lebontását végzik. A lizoszóma körülbelül 40 enzimet tartalmaz. Érdekes, hogy a lizoszómális enzimek citoplazmába való áttörése esetén maga a sejtes szervezet is védett a lebomlástól, a funkciójukat befejező mitokondriumok pedig lebomlásnak vannak kitéve. A hasadás után maradéktestek képződnek, az elsődleges lizoszómák másodlagossá alakulnak.

Centriole

A centriolok sűrű testek, amelyek a mag közelében helyezkednek el. A centriolák száma változó, leggyakrabban kettő van. A centriolokat endoplazmatikus híd köti össze.

Hogyan néz ki egy állati sejt mikroszkóp alatt?

Egy szabványos optikai mikroszkóp alatt a fő alkatrészek láthatók. Tekintettel arra, hogy egy folyamatosan változó, mozgásban lévő szervezetben kapcsolódnak egymáshoz, nehéz lehet az egyes organellumokat azonosítani.

A következő részek nem kétségesek:

• sejtmag;
• citoplazma;
• sejt membrán.

A mikroszkóp nagy felbontása, a gondosan előkészített készítmény és némi gyakorlat segít a sejt részletesebb tanulmányozásában.

Centriole függvények

A centriole pontos funkciói ismeretlenek. Elterjedt az a hipotézis, hogy a centriolok részt vesznek az osztódási folyamatban, kialakítva az osztódás orsóját és meghatározva annak irányát, de a tudományos világban nincs bizonyosság.

Az emberi sejt szerkezete - rajz feliratokkal

Az emberi sejtszövet egy egysége összetett szerkezetű. Az ábrán a főbb szerkezetek láthatók.

Mindegyik összetevőnek megvan a maga célja, csak konglomerátumban biztosítják az élő szervezet egy fontos részének működését.

Élő sejt jelei

Az élő sejt jellemzőit tekintve hasonlít egy élőlény egészére. Lélegzik, táplálkozik, fejlődik, osztódik, szerkezetében különféle folyamatok mennek végbe. Nyilvánvaló, hogy a természetes folyamatok elhalványulása a test számára halált jelent.

Növényi és állati sejtek megkülönböztető jellemzői a táblázatban

A növényi és állati sejteknek egyaránt vannak hasonlóságai és különbségei, amelyeket a táblázat röviden ismertet:

A fő összetevők hasonlóak mind a növényi, mind az állati részecskék esetében.

Következtetés

Az állati sejt összetett, ható szervezet, amelynek jellegzetes jellemzői, funkciói és létezésének célja. Minden organellum és organoid hozzájárul e mikroorganizmus életfolyamatához.

Egyes összetevőket tanulmányoztak a tudósok, míg mások funkcióit és jellemzőit még nem fedezték fel.

A sejtek mikroszkopikus méretű élő elemek, amelyek téglaépületként alkotják az emberi testet. Nagyon sok van belőlük - körülbelül két billió sejtre van szükség egy újszülött testének kialakításához!

A sejtek különféle típusúak vagy típusúak, például idegsejtek vagy májsejtek, de mindegyik tartalmazza az emberi test kialakulásához és normális működéséhez szükséges információkat.

Az emberi sejt felépítése

Az emberi test összes sejtjének szerkezete szinte azonos. Minden élő sejt egy védőburokból áll (membránnak nevezik), amely egy kocsonyaszerű masszát vesz körül - a citoplazmát. A sejt kis szervei vagy alkotórészei - organellumok - lebegnek a citoplazmában, és tartalmazzák a sejt "parancsnoki állomását" vagy "vezérlő központját" - a sejtmagot. A sejtmagban találhatók a sejt normális működéséhez szükséges információk és a munkája alapjául szolgáló „utasítások”.

sejtosztódás

Az emberi test minden másodpercben megújul, sejtek milliói halnak meg és születnek benne, egymást helyettesítve. Például a régi bélsejtek újakkal való cseréje percenként milliós sebességgel megy végbe. Minden új cella egy meglévő felosztása eredményeként jön létre, és ez a folyamat három szakaszra osztható:
1. Az osztódás megkezdése előtt a sejt lemásolja a sejtmagban található információkat;
2. Ezután a sejtmag két részre oszlik, majd a citoplazma;
3. Az osztódás eredményeként két új sejtet kapunk, amelyek az anyasejt pontos másolatai.

A sejtek típusai és megjelenése az emberi testben

Az azonos szerkezet ellenére az emberi sejtek alakja és mérete különbözik attól függően, hogy milyen funkciókat látnak el. Elektronmikroszkóp segítségével a tudósok megállapították, hogy a sejtek lehetnek paralelepipedonok (például epidermális sejtek), golyók (vérsejtek), csillagok és még vezetékek (ideg) is, és ezeknek körülbelül 200 típusa van.

Sejt az élő szervezetek legkisebb és alapvető szerkezeti egysége, amely képes önmegújulásra, önszabályozásra és önreprodukcióra.

Tipikus cellaméretek: bakteriális sejtek - 0,1-15 mikron, más szervezetek sejtjei - 1-100 mikron, néha elérik az 1-10 mm-t; nagy madarak tojásai - 10-20 cm-ig, idegsejtek folyamatai - 1 m-ig.

sejt alakja nagyon változatos: vannak gömbsejtek (cocci), lánc (streptococcusok), hosszúkás (rudak vagy bacilusok), ívelt (vibriók), csavart (spirilla), sokrétű, motoros flagellákkal stb.

Sejttípusok: prokarióta(nem nukleáris) és eukarióta (formalizált maggal rendelkezik).

eukarióta a sejteket tovább osztják sejtekre állatok, növények és gombák.

Az eukarióta sejt szerkezeti felépítése

Protoplaszt a sejt teljes élő tartalma. Az összes eukarióta sejt protoplasztja a citoplazmából (az összes organellával) és a sejtmagból áll.

Citoplazma- ez a sejt belső tartalma, a sejtmag kivételével, amely hialoplazmából, a benne elmerült organellumokból és (egyes sejttípusoknál) intracelluláris zárványokból (tartalék tápanyagok és/vagy az anyagcsere végtermékei) áll.

Hialoplazma- a fő plazma, a citoplazma mátrixa, a fő anyag, amely a sejt belső környezete, és különféle anyagok viszkózus színtelen kolloid oldata (víztartalma legfeljebb 85%): fehérjék (10%), cukrok, szerves és szervetlen savak, aminosavak, poliszacharidok, RNS, lipidek, ásványi sók stb.

■ A hialoplazma az intracelluláris cserereakciók közege és a sejtszervecskék közötti kapcsolat; reverzibilis átmenetekre képes szolról gélre, összetétele meghatározza a sejt puffer- és ozmotikus tulajdonságait. A citoplazma mikrotubulusokból és összehúzódásra képes fehérjeszálakból álló citoszkeletont tartalmaz.

■ A citoszkeleton meghatározza a sejt alakját, részt vesz az organellumok és az egyes anyagok intracelluláris mozgásában. A sejtmag az eukarióta sejt legnagyobb organellumája, amely kromoszómákat tartalmaz, amelyek minden örökletes információt tárolnak (további részletekért lásd alább).

Az eukarióta sejt szerkezeti összetevői:

■ plasmalemma (plazmamembrán),
■ sejtfal (csak növényi és gombás sejtekben),
■ biológiai (elemi) membránok,
■ mag,
■ endoplazmatikus retikulum (endoplazmatikus retikulum),
■ mitokondriumok,
■ Golgi komplexum,
■ kloroplasztiszok (csak növényi sejtekben),
■ lizoszómák, s
■ riboszómák,
■ sejtközpont,
■ vakuolák (csak növényi és gombasejtekben),
■ mikrotubulusok,
■ csillók, flagella.

Az állati és növényi sejtek szerkezeti diagramjait az alábbiakban adjuk meg:

Biológiai (elemi) membránok aktív molekuláris komplexek, amelyek elválasztják az intracelluláris organellákat és sejteket. Minden membrán hasonló szerkezetű.

A membránok szerkezete és összetétele: vastagsága 6-10 nm; főként fehérjékből és foszfolipidekből állnak.

■Foszfolipidek kettős (bimolekuláris) réteget képeznek, amelyben molekuláik hidrofil (vízoldható) végükkel kifelé, hidrofób (vízben oldhatatlan) végükkel pedig a membrán belsejében fordulnak el.

■ fehérje molekulák a lipid kettős réteg mindkét felületén található perifériás fehérjék), behatolnak a lipidmolekulák mindkét rétegébe ( integrál fehérjék, amelyek többsége enzim) vagy csak egy rétegük (félig integrált fehérjék).

A membrán tulajdonságai: plaszticitás, aszimmetria(mind a lipidek, mind a fehérjék külső és belső rétegének összetétele eltérő), polaritás (a külső réteg pozitív töltésű, a belső negatív), önzáró képesség, szelektív permeabilitás (ilyenkor a hidrofób anyagok áthaladnak a kettős lipidrétegen keresztül, a hidrofil anyagok pedig integrált fehérjékben haladnak át a pórusokon).

A membrán funkciói: gát (elválasztja az organoid vagy sejt tartalmát a környezettől), szerkezeti (meghatározott formát, méretet és stabilitást biztosít az organoidnak vagy sejtnek), transzport (biztosítja az anyagok szállítását az organoidba vagy sejtbe és onnan ki), katalitikus (biokémiai folyamatokat biztosít a membrán közelében), szabályozó (részt vesz az organoid vagy sejt és a külső környezet közötti anyagcsere és energia szabályozásában), részt vesz az energiaátalakításban és a transzmembrán elektromos potenciál fenntartásában.

Plazma membrán (plazmalemma)

plazma membrán A plazmalemma egy biológiai membrán vagy biológiai membránok komplexe, amelyek szorosan egymás mellett helyezkednek el, és kívülről borítják a sejtet.

A plazmalemma szerkezete, tulajdonságai és funkciói alapvetően megegyeznek az elemi biológiai membránokéval.

❖ Épület jellemzői:

■ a plazmalemma külső felülete glikokalixot tartalmaz – glikolipoid és glikoprotein molekulákból álló poliszacharid réteget, amely receptorként szolgál bizonyos vegyi anyagok „felismeréséhez”; állati sejtekben nyálka vagy kitin, növényi sejtekben cellulóz vagy pektin anyagok boríthatják be;

■ A plazmalemma általában kinövéseket, invaginációkat, redőket, mikrobolyhokat stb. képez, amelyek megnövelik a sejt felszínét.

■ További funkciók: receptor (részt vesz az anyagok "felismerésében" és a környezetből érkező jelek észlelésében és a sejtbe történő továbbításában), kommunikációt biztosít a sejtek között egy többsejtű szervezet szöveteiben, részt vesz speciális sejtszerkezetek (flagella, csillók stb.).

Sejtfal (héj)

sejtfal- Ez egy merev szerkezet, amely a plazmalemmán kívül helyezkedik el, és a sejt külső borítását képviseli. Jelen van a prokarióta sejtekben, valamint a gombák és növények sejtjeiben.

❖A sejtfal összetétele: cellulóz a növényi sejtekben és kitin a gombasejtekben (szerkezeti komponensek), fehérjék, pektinek (amelyek részt vesznek két szomszédos sejt falát rögzítő lemezek képződésében), lignin (amely a cellulózrostokat nagyon erős keretbe rögzíti), suberin (belülről lerakódik a héjra és gyakorlatilag víz- és oldatát nem eresztővé teszi) stb. A növények hámsejtjeinek sejtfalának külső felülete nagy mennyiségű kalcium-karbonátot és szilícium-dioxidot tartalmaz (mineralizáció) és hidrofób anyagokkal, viasszal és kutikulával borítva (cellulóz és pektinek által áthatolt kutinréteg).

❖ A sejtfal funkciói: külső keretként szolgál, sejtturgort támaszt, védő és szállító funkciókat lát el.

sejtszervecskék

Organellumok (vagy organellumok)- Ezek állandó, magasan specializált intracelluláris struktúrák, amelyek meghatározott szerkezettel rendelkeznek, és ellátják a megfelelő funkciókat.

❖ Bejelentkezés alapján Az organellumokat a következőkre osztják:
■ általános célú organellumok (mitokondriumok, Golgi komplexum, endoplazmatikus retikulum, riboszómák, centriolok, lizoszómák, plasztidok) és
■ speciális célú organellumok (miofibrillumok, flagellák, csillók, vakuolák).
❖ Membrán jelenlétével Az organellumokat a következőkre osztják:
■ két membrán (mitokondriumok, plasztidok, sejtmag),
■ egymembrán (endoplazmatikus retikulum, Golgi komplex, lizoszómák, vakuolák) és
■ nem membrán (riboszómák, sejtközpont).
A membránszervecskék belső tartalma mindig eltér az őket körülvevő hialoplazmától.

Mitokondriumok- az eukarióta sejtek kétmembrános organellumai, amelyek a szerves anyagok végtermékekké történő oxidációját végzik az ATP molekulákban tárolt energia felszabadításával.

■ Szerkezet: rúd alakú, gömb és fonalas forma, vastagsága 0,5-1 mikron, hossza 2-7 mikron; két membrán, a külső membrán sima és nagy áteresztőképességgel rendelkezik, a belső membrán redőket - cristae - képez, amelyeken gömb alakú testek - ATP-somák találhatók. A membránok közötti térben az oxigénlégzésben részt vevő hidrogénionok 11 halmozódnak fel.

■ Belső tartalom (mátrix): riboszómák, cirkuláris DNS, RNS, aminosavak, fehérjék, Krebs-ciklus enzimek, szöveti légzési enzimek (a cristae-n találhatók).

■ Funkciók: anyagok oxidációja CO 2 -vé és H 2 O-vá; ATP és specifikus fehérjék szintézise; új mitokondriumok kialakulása kettéhasadás eredményeként.

plasztidok(csak növényi sejtekben és autotróf protistákban érhető el).

■ A plasztidok típusai: kloroplasztiszok (zöld) leukoplasztok (színtelen kerek forma), kromoplasztok (sárga vagy narancssárga); a plasztidok egyik fajról a másikra változhatnak.

■A kloroplasztiszok szerkezete: kétmembránosak, lekerekített vagy ovális alakúak, hossza 4-12 mikron, vastagsága 1-4 mikron. A külső membrán sima, a belső megvan tilakoidok - zárt korong alakú kiemelkedéseket képező redők, amelyek között van stroma (lásd lejjebb). A magasabb rendű növényekben a tilakoidok egymásra vannak rakva (mint egy érmeoszlop) gabonafélék amelyek kapcsolódnak egymáshoz lamellák (egyetlen membránok).

■ A kloroplasztiszok összetétele: tilakoidok és klorofill- és egyéb pigmentszemcsék membránjaiban; belső tartalmak (stroma): fehérjék, lipidek, riboszómák, cirkuláris DNS, RNS, CO 2 rögzítésben részt vevő enzimek, tartalék anyagok.

■A plasztidok funkciói: fotoszintézis (a növények zöld szerveiben található kloroplasztok), specifikus fehérjék szintézise és tartalék tápanyagok: keményítő, fehérjék, zsírok (leukoplasztok) felhalmozódása, színt adnak a növényi szöveteknek, hogy vonzzák a beporzó rovarokat, valamint a gyümölcsök és magvak terjesztőit. (kromoplasztok).

Endoplazmatikus retikulum (EPS), vagy endoplazmatikus minden eukarióta sejtben megtalálható retikulum.

■Szerkezet: különböző formájú és méretű egymással összefüggő tubulusok, tubulusok, ciszternák és üregek rendszere, amelyek falát elemi (egyetlen) biológiai membránok alkotják. Kétféle EPS létezik: szemcsés (vagy durva), amely riboszómákat tartalmaz a csatornák és üregek felületén, és agranuláris (vagy sima), amely nem tartalmaz riboszómákat.

■Funkciók: a sejt citoplazmájának felosztása olyan részekre, amelyek megakadályozzák a bennük előforduló kémiai folyamatok keveredését; a durva ER felhalmozódik, érlelésre és transzportra izolálódik, felszínén riboszómák által szintetizált fehérjéket szintetizál, sejtmembránokat szintetizál; sima EPS lipideket, összetett szénhidrátokat és szteroid hormonokat szintetizál és szállít, eltávolítja a sejtből a mérgező anyagokat.

Golgi komplexum (vagy készülék) - egy eukarióta sejt membránszervecskéje, amely a sejtmag közelében található, amely tartályokból és vezikulákból álló rendszer, és részt vesz az anyagok felhalmozódásában, tárolásában és szállításában, a sejtmembrán felépítésében és a lizoszómák képződésében.

■Szerkezet: A komplexum egy diktioszóma, membránnal határolt lapos korong alakú zsákok (ciszterna) halmaza, amelyből vezikulák rügyeznek, valamint membrán tubulusok rendszere, amely a komplexet a sima ER csatornáival és üregeivel köti össze.

■Funkciók: lizoszómák, vakuolák, plazmalemma és a növényi sejt sejtfalának kialakulása (osztódása után), számos összetett szerves anyag (pektin anyagok, cellulóz stb. a növényekben; glikoproteinek, glikolipidek, kollagén, tejfehérjék) szekréciója , epe, számos hormon stb. állatokban); az ER mentén szállított lipidek felhalmozódása és kiszáradása (a sima ER-ből), fehérjék (a citoplazma granulált ER-ből és szabad riboszómáiból) és szénhidrátok finomítása és felhalmozódása, valamint anyagok eltávolítása a sejtből.

A diktioszómák érett ciszternái vezikulákat tépnek le (Golgi vakuolák), tele van egy titokkal, amit aztán vagy maga a sejt használ fel, vagy kivesz belőle.

❖ Lizoszómák- a szerves anyagok összetett molekuláinak lebontását biztosító sejtszervecskék; a Golgi komplextől vagy sima ER-től elkülönülő vezikulákból képződnek, és minden eukarióta sejtben jelen vannak.

■ Felépítés és összetétel: a lizoszómák 0,2-2 mikron átmérőjű kis egymembrános, lekerekített vezikulák; tele van hidrolitikus (emésztő) enzimekkel (~40), amelyek képesek fehérjéket (aminosavakká), lipideket (glicerinné és magasabb karbonsavakká), poliszacharidokat (monoszacharidokká) és nukleinsavakat (nukleotidokká) lebontani.

Az endocitikus vezikulákkal egyesülve a lizoszómák emésztési vakuolumot (vagy másodlagos lizoszómát) alkotnak, ahol az összetett szerves anyagok lebomlanak; a keletkező monomerek a másodlagos lizoszóma membránján keresztül jutnak be a sejt citoplazmájába, míg az emésztetlen (nem hidrolizálható) anyagok a másodlagos lizoszómában maradnak, majd általában a sejten kívül ürülnek ki.

■ Funkciói: heterofágia- a sejtbe került idegen anyagok endocitózissal történő felhasadása, autofágia - a sejt számára szükségtelen struktúrák elpusztítása; autolízis - a sejt önpusztulása, amely a lizoszómák tartalmának felszabadulásának eredményeként következik be a sejthalál vagy újjászületés során.

❖ Vacuolák- nagy hólyagok vagy üregek a citoplazmában, amelyek a növények, gombák és sok sejt sejtjeiben képződnek protistákés egy elemi membrán – a tonoplaszt – korlátozza.

■ Vacuolák protisták emésztőrendszerre és kontraktilisra osztva (membránokban rugalmas rostok kötegei vannak, és a sejt vízháztartásának ozmotikus szabályozását szolgálják).

■Vacuolák növényi sejtek sejtnedvvel töltött - különféle szerves és szervetlen anyagok vizes oldata. Tartalmazhatnak még mérgező és tanninokat, valamint a sejtek létfontosságú tevékenységének végtermékeit.

■ A növényi sejtek vakuólumai egy központi vakuólummá egyesülhetnek, amely a sejttérfogat 70-90%-át foglalja el, és a citoplazma szálai áthatolhatnak rajta.

Funkciók: tartalék anyagok és kiválasztásra szánt anyagok felhalmozódása és izolálása; a turgornyomás fenntartása; sejtnövekedés biztosítása a nyújtás miatt; a sejt vízháztartásának szabályozása.

♦Riboszóma- minden sejtben jelenlévő sejtszervecskék (több tízezer mennyiségben), amelyek a szemcsés EPS membránjain, mitokondriumokban, kloroplasztiszokban, citoplazmában és külső magmembránban helyezkednek el, és fehérjebioszintézist végeznek; A riboszóma alegységek a sejtmagban képződnek.

■ Felépítés és összetétel: riboszómák - a legkisebb (15-35 nm) kerek és gomba alakú, nem membrán szemcsék; két aktív centrummal rendelkezik (aminoacil és peptidil); két egyenlőtlen alegységből áll - egy nagy (három kiemelkedéssel és egy csatornával rendelkező félgömb formájában), amely három RNS-molekulát és egy fehérjét tartalmaz, és egy kicsi (egy RNS-molekulát és egy fehérjét tartalmaz); az alegységeket a Mg+ ion köti össze.

■ Funkció: fehérjék szintézise aminosavakból.

❖ Cell Center- a legtöbb állati sejtből, néhány gombából, algából, mohából és páfrányból álló organellum, amely (interfázisban) a sejt közepén, a sejtmag közelében helyezkedik el, és az összeállítás iniciációs központjaként szolgál mikrotubulusok .

■ Szerkezet: A sejtközpont két centriolból és egy centroszférából áll. Mindegyik centriole (1.12. ábra) 0,3-0,5 µm hosszú és 0,15 µm átmérőjű henger alakú, melynek falát kilenc mikrotubulus hármas alkotja, a közepe pedig homogén anyaggal van kitöltve. A centriolok egymásra merőlegesen helyezkednek el, és sűrű citoplazmaréteg veszi körül őket radiálisan divergens mikrotubulusokkal, amelyek egy sugárzó centroszférát alkotnak. A sejtosztódás során a centriolák a pólusok felé eltérnek.

■ Főbb funkciói: az osztódási orsó (vagy mitotikus orsó) sejtosztódási pólusainak és akromatikus filamentumainak kialakítása, amely biztosítja a genetikai anyag egyenlő eloszlását a leánysejtek között; interfázisban irányítja az organellumok mozgását a citoplazmában.

Citoscylsta sejtek egy rendszer mikrofilamentumok és mikrotubulusok , behatol a sejt citoplazmájába, kapcsolódik a külső citoplazmatikus membránhoz és a nukleáris membránhoz, és megőrzi a sejt alakját.

■mikroláng- vékony, 5-10 nm vastag szálak összehúzására képes, és fehérjékből áll ( aktin, miozin satöbbi.). Minden sejt citoplazmájában és a mozgó sejtek pszeudopodájában megtalálhatók.

Funkciók: a mikrolángok biztosítják a hialoplazma motoros aktivitását, közvetlenül részt vesznek a sejt alakjának megváltoztatásában a protista sejtek terjedése és amőboid mozgása során, valamint részt vesznek az állati sejtek osztódása során a szűkület kialakulásában; a sejt citoszkeletonának egyik fő eleme.

■ mikrotubulusok- vékony üreges hengerek (25 nm átmérőjű), amelyek tubulin fehérje molekulákból állnak, és spirálisan vagy egyenes sorokban helyezkednek el az eukarióta sejtek citoplazmájában.

Funkciók: a mikrotubulusok orsórostokat alkotnak, centriolák, csillók, flagellák részei, részt vesznek az intracelluláris transzportban; a sejt citoszkeletonának egyik fő eleme.

Mozgásszervecskék — flagellák és csillók , számos sejtben jelen vannak, de gyakoribbak az egysejtű szervezetekben.

■ Cilia- számos citoplazmatikus rövid (5-20 mikron hosszú) kinövés a plazmalemma felszínén. Különféle állati és egyes növényi sejtek felszínén vannak jelen.

■ Flagella- egyetlen citoplazmatikus kinövések számos protisták, zoospórák és spermiumok sejtfelszínén; ~10-szer hosszabb, mint a csillók; szállításra szolgálnak.

■ Szerkezet: csilló és flagella (1.14. ábra) áll belőlük mikrotubulusok 9 × 2 + 2 rendszerben elrendezve (kilenc dupla mikrotubulus - dublettek falat alkotnak, két szimpla mikrotubulus van középen). A duplák egymáshoz képest elcsúszhatnak, ami a csilló vagy a flagellum meghajlásához vezet. A flagellák és a csillók alján bazális testek találhatók, amelyek szerkezetükben megegyeznek a centriolákkal.

■ Funkciók: a csillók és a flagellák maguknak a sejteknek vagy az őket körülvevő folyadéknak és a benne szuszpendált részecskéknek a mozgását biztosítják.

Zárványok

Zárványok- a sejt citoplazmájának nem állandó (átmenetileg létező) komponensei, amelyek tartalma a sejt funkcionális állapotától függően változik. Vannak trofikus, szekréciós és kiválasztó zárványok.

■ Trófiai zárványok- ezek tápanyagtartalékok (zsír, keményítő és fehérje szemcsék, glikogén).

■ Szekretoros zárványok- Ezek a belső és külső szekréció mirigyeinek salakanyagai (hormonok, enzimek).

■ kiválasztó zárványok olyan anyagcseretermékek a sejtben, amelyeket el kell távolítani a sejtből.

mag és kromoszómák

Sejtmag- legnagyobb organellum minden eukarióta sejtnek nélkülözhetetlen alkotóeleme (kivéve a magasabb rendű növények és az érett emlős eritrociták floémjének szitacső sejtjeit). A legtöbb sejtnek egyetlen magja van, de vannak két- és többmagvú sejtek. Az atommagnak két állapota van: interfázis és hasadó

Interfázisú mag tartalmazza sejtmag(a sejtmag belső tartalmának elválasztása a citoplazmától), magmátrix (karioplazma), kromatin és magvak. A sejtmag alakja és mérete a szervezet típusától, típusától, életkorától és a sejt funkcionális állapotától függ. Magas DNS (15-30%) és RNS (12%) tartalma van.

■ Kernel funkciók:örökletes információk tárolása és továbbítása változatlan DNS-struktúra formájában; szabályozása (a fehérjeszintézis rendszerén keresztül) a sejt létfontosságú tevékenységének összes folyamatának.

❖ sejtmag(vagy karyolemma) külső és belső biológiai membránokból áll, amelyek között van perinukleáris tér. A belső membránon fehérjelemez található, amely formát ad a sejtmagnak. A külső membrán az ER-hez kapcsolódik, és riboszómákat hordoz. A membránt nukleáris pórusok hatják át, amelyeken keresztül történik az anyagcsere a sejtmag és a citoplazma között. A pórusok száma nem állandó, és a mag méretétől és funkcionális aktivitásától függ.

■ A nukleáris burok funkciói: elválasztja a sejtmagot a sejt citoplazmájától, szabályozza az anyagok szállítását a sejtmagból a citoplazmába (RNS, riboszóma alegységek), valamint a citoplazmából a sejtmagba (fehérjék, zsírok, szénhidrátok, ATP, víz, ionok).

❖ Kromoszóma- a sejtmag legfontosabb organellumja, amely egy DNS-molekulát tartalmaz specifikus fehérjékkel, hisztonokkal és néhány egyéb anyaggal kombinálva, amelyek többsége a kromoszóma felszínén található.

A sejt életciklusának fázisától függően kromoszómák lehetnek benne két állam — despiralizált és spiralizált.

» Despiralizált állapotban a kromoszómák a periódusban vannak interfázis sejtciklus, optikai mikroszkópban láthatatlan szálakat képezve, amelyek az alapot képezik kromatin .

■ A folyamat során a DNS-szálak lerövidülésével és tömörödésével (100-500-szoros) spiralizáció következik be. sejtosztódás ; míg a kromoszómák kompakt formát ölt. és optikai mikroszkóppal láthatóvá válnak.

Kromatin- a nukleáris anyag egyik összetevője az interfázis periódusában, amely azon alapul felcsavarodott kromoszómák DNS-molekulák hosszú vékony szálaiból álló hálózat formájában hisztonokkal és más anyagokkal (RNS, DNS polimeráz, lipidek, ásványi anyagok stb.) kombinálva; jól festett a szövettani gyakorlatban használt festékekkel.

■ A kromatinban a DNS-molekula szakaszai a hisztonok körül tekercselnek, és nukleoszómákat képeznek (gyöngyöknek néznek ki).

kromatid- ez a kromoszóma szerkezeti eleme, amely egy DNS-molekula szála fehérjékkel, hisztonokkal és más anyagokkal komplexben, szupertekercsként többször összehajtva és rúd alakú testbe csomagolva.

■ A spiralizálás és a csomagolás során a DNS egyes szakaszai szabályosan illeszkednek egymáshoz, így váltakozó keresztirányú sávok képződnek a kromatidákon.

❖ A kromoszóma szerkezete (1.16. ábra). Spiralizált állapotban a kromoszóma egy körülbelül 0,2–20 µm méretű pálcika alakú szerkezet, amely két kromatidából áll, és két karra van osztva a centromerának nevezett elsődleges szűkülettel. A kromoszómák másodlagos szűkülettel rendelkezhetnek, amely elválasztja a műholdnak nevezett régiót. Egyes kromoszómáknak van egy régiója ( nukleoláris szervező ), amely a riboszomális RNS (rRNS) szerkezetét kódolja.

Kromoszóma típusok formájuktól függően: egyenlő karú , különbség (A centrum eltolódik a kromoszóma közepétől) rúd alakú (a centromer a kromoszóma vége közelében van).

A mitózis anafázisa és a meiosis II anafázisa után a kromoszómák egy kromitidből állnak, a DNS-replikáció (duplázódás) után az interfázis szintetikus (S) szakaszában pedig két testvérkromitidból állnak, amelyek a centromer régióban kapcsolódnak egymáshoz. A sejtosztódás során orsó mikrotubulusok kapcsolódnak a centromerhez.

❖ A kromoszómák funkciói:
■ tartalmaz genetikai anyag - DNS-molekulák;
■ végrehajtani DNS szintézis (a kromoszómák megkettőződésével a sejtciklus S-periódusában) és az i-RNS-sel;
■ szabályozza a fehérjeszintézist;
■ szabályozza a sejtaktivitást.

homológ kromoszómák- azonos párhoz tartozó kromoszómák, amelyek formájukban, méretükben, a centromerek elhelyezkedésében azonosak, azonos géneket hordoznak, és azonos tulajdonságok kialakulását határozzák meg. A homológ kromoszómák a bennük lévő gének alléljaiban különbözhetnek, és régiókat cserélhetnek a meiózis során (átkeresztezés).

autoszómák kromoszómák a kétlaki élőlények sejtjeiben, ugyanaz az azonos fajhoz tartozó hímekben és nőstényekben (ezek mind egy sejt kromoszómái, kivéve a nemi kromoszómákat).

nemi kromoszómák(vagy heterokromoszómák ) olyan kromoszómák, amelyek az élő szervezet nemét meghatározó géneket hordoznak.

diploid halmaz(2p-vel jelölve) - kromoszómakészlet szomatikus sejtek, amelyekben minden kromoszóma megtalálható páros homológ kromoszómája . A diploid halmaz egyik kromoszómáját a szervezet az apától, a másikat az anyától kapja.

■ Diploid készlet emberi 46 kromoszómából áll (ebből 22 pár homológ kromoszóma és két nemi kromoszóma: a nőknek két X kromoszómája, a férfiaknak egy X és egy Y kromoszómája van).

haploid készlet(1l jelöli) - egyetlen kromoszómakészlet szexuális sejtek ( ivarsejtek ), amelyben a kromoszómák nincs párosított homológ kromoszómájuk . A haploid halmaz az ivarsejtek kialakulása során jön létre a meiózis következtében, amikor a homológ kromoszómapárok közül csak egy kerül be az ivarsejtekbe.

Kariotípus- ez egy adott fajba tartozó élőlények szomatikus sejtjeinek kromoszómáira jellemző állandó mennyiségi és minőségi morfológiai jellemzők összessége (számuk, méretük és alakjuk), amelyekkel egy diploid kromoszómakészlet egyedileg azonosítható.

nucleolus- lekerekített, erősen tömörített, nem korlátozott

1-2 mikron méretű membrántest. A mag egy vagy több sejtmagot tartalmaz. A nucleolus több egymáshoz vonzódó kromoszóma nukleoláris szervezői körül képződik. A magosztódás során a sejtmagok elpusztulnak, és az osztódás végén újra kialakulnak.

■ Összetétel: fehérje 70-80%, RNS 10-15%, DNS 2-10%.
■ Funkciók: r-RNS és t-RNS szintézise; riboszóma alegységek összeállítása.

Karioplazma (vagy nukleoplazma, kariolimfa, magnedv ) a sejtmag szerkezetei közötti teret kitöltő, szerkezet nélküli tömeg, amelybe kromatin, nukleolusok és különféle intranukleáris szemcsék merülnek. Vizet, nukleotidokat, aminosavakat, ATP-t, RNS-t és enzimfehérjéket tartalmaz.

Funkciók: biztosítja a nukleáris szerkezetek összekapcsolását; részt vesz az anyagok szállításában a sejtmagból a citoplazmába és a citoplazmából a sejtmagba; szabályozza a DNS szintézist a replikáció során, az i-RNS szintézist a transzkripció során.

Az eukarióta sejtek összehasonlító jellemzői

A prokarióta és eukarióta sejtek szerkezetének jellemzői

Anyagok szállítása

Anyagok szállítása- ez a szükséges anyagok átvitele a szervezetben, a sejtekbe, a sejten belül és a sejten belül, valamint a salakanyagok eltávolítása a sejtből és a szervezetből.

Az anyagok intracelluláris transzportját a hialoplazma és (eukarióta sejtekben) az endoplazmatikus retikulum (ER), a Golgi komplex és a mikrotubulusok biztosítják. Az anyagok szállítását ezen az oldalon később ismertetjük.

Az anyagok biológiai membránokon keresztül történő szállításának módjai:

■ passzív transzport (ozmózis, diffúzió, passzív diffúzió),
■ aktív közlekedés,
■ endocitózis,
■ exocitózis.

Passzív szállítás nem igényel energiát és előfordul a gradiens mentén koncentráció, sűrűség vagy elektrokémiai potenciál.

Ozmózis- ez a víz (vagy más oldószer) behatolása egy félig áteresztő membránon keresztül egy kevésbé tömény oldatból egy töményebb oldatba.

Diffúzió- behatolás anyagokat át a membránon a gradiens mentén koncentráció (egy nagyobb anyagkoncentrációjú területről egy alacsonyabb koncentrációjú területre).

Diffúzió a víz és az ionok pórusokkal (csatornákkal) rendelkező integrált membránfehérjék részvételével történik, a zsírban oldódó anyagok diffúziója a membrán lipidfázisának részvételével történik.

Könnyített diffúzió a membránon keresztül speciális membránhordozó fehérjék segítségével történik, lásd a képet.

aktiv szállitás Az ATP lebontása során felszabaduló energia felhasználását igényli, anyagok (ionok, monoszacharidok, aminosavak, nukleotidok) szállítására szolgál. vs gradiens koncentrációjuk vagy elektrokémiai potenciáljuk. Speciális hordozófehérjék végzik permiázok ioncsatornákkal rendelkező és képződő ionszivattyúk .

Endocitózis- makromolekulák (fehérjék, nukleinsavak stb.) és mikroszkopikus szilárd élelmiszer-részecskék befogása és beburkolása a sejtmembránnal ( fagocitózis ) vagy folyadékcseppek oldott anyagokkal ( pinocitózis ), és egy membránvakuólumba zárjuk, amely behúzódik a sejtbe. A vakuólum ezután egyesül a lizoszómával, amelynek enzimei monomerekre bontják a bezárt anyag molekuláit.

Exocitózis az endocitózis fordított folyamata. Az exocitózis révén a sejt eltávolítja az intracelluláris termékeket vagy az emésztetlen maradványokat, amelyek vakuolákba vagy vezikulákba záródnak.

Magadtól jöttél rá, hogy milyen testalkathoz tartozol, és hogyan vannak elrendezve az emberi izmok. Ideje "belenézni az izomba"...

Először is emlékezzen (aki elfelejtette) vagy értse meg (aki nem tudta), hogy testünkben háromféle izomszövet létezik: szívizom, sima (belső szervek izmai) és vázizomzat.

Az oldal anyagának keretein belül a vázizmokat fogjuk figyelembe venni, mert. vázizmokat, és a sportoló képét alakítja ki.

Az izomszövet egy sejtszerkezet, és ez az a sejt, mint az izomrost egysége, amelyet most figyelembe kell vennünk.

Először meg kell értenie bármely emberi sejt szerkezetét:

Amint az ábrán látható, minden emberi sejt nagyon összetett szerkezettel rendelkezik. Az alábbiakban általános definíciókat adok, amelyek az oldal oldalain találhatók. Az izomszövet sejtszintű felületes vizsgálatához elegendőek lesznek:

Sejtmag- a sejt "szíve", amely minden örökletes információt tartalmaz DNS-molekulák formájában. A DNS-molekula egy kettős hélix formájú polimer. A hélixek viszont négy típusú nukleotidok (monomerek) halmazai. Testünkben minden fehérjét ezeknek a nukleotidoknak a szekvenciája kódol.

Citoplazma (szarkoplazma)- izomsejtben) - mondhatnánk, a környezet, amelyben a sejtmag található. A citoplazma egy sejtfolyadék (citoszol), amely lizoszómákat, mitokondriumokat, riboszómákat és más organellumokat tartalmaz.

Mitokondriumok- sejtszervecskék, amelyek biztosítják a sejt energiafolyamatait, például a zsírsavak és szénhidrátok oxidációját. Az oxidáció során energia szabadul fel. Ez az energia az egyesülésre irányul adenezin-difoszfát (ADP)és harmadik foszfátcsoport, melynek eredményeként kialakul Adenezin-trifoszfát (ATP)- intracelluláris energiaforrás, amely támogatja a sejtben végbemenő összes folyamatot (tovább). A fordított reakció során ismét ADP képződik, és energia szabadul fel.

Enzimek- specifikus fehérje jellegű anyagok, amelyek a kémiai reakciók katalizátoraiként (gyorsítói) szolgálnak, ezáltal jelentősen megnövelik szervezetünkben a kémiai folyamatok sebességét.

Lizoszómák- egyfajta kerek alakú héj, amely enzimeket tartalmaz (körülbelül 50). A lizoszómák funkciója az intracelluláris struktúrák lebontása enzimek segítségével, és mindaz, amit a sejt kívülről felvesz.

Riboszómák- a legfontosabb sejtkomponensek, amelyek aminosavakból fehérjemolekulát képeznek. A fehérjeképződést a sejt genetikai információi határozzák meg.

Sejtfal (membrán)- biztosítja a sejt integritását és képes szabályozni az intracelluláris egyensúlyt. A membrán képes szabályozni a környezettel való cserét, azaz. egyik funkciója egyes anyagok blokkolása és más anyagok szállítása. Így az intracelluláris környezet állapota állandó marad.

Az izomsejt, mint testünk bármely sejtje, szintén rendelkezik a fent leírt összes összetevővel, azonban rendkívül fontos, hogy megértse egy adott izomrost általános szerkezetét, amelyet a cikk ismertet.

A cikk anyagait szerzői jogi törvény védi. A forrás hivatkozás megjelölése és a szerző értesítése nélkül másolni TILOS!