A sejt az élő anyag szerveződésének egy szintje, egy független biorendszer, amely minden élőlény alapvető tulajdonságaival rendelkezik. Tehát fejlődhet, szaporodhat, mozoghat, alkalmazkodhat és változhat. Ezenkívül minden sejtre jellemző az anyagcsere, a sajátos szerkezet, a szerkezetek és funkciók rendezettsége.
A sejteket tanulmányozó tudomány a citológia. Tárgya a többsejtű állatok és növények, egysejtű szervezetek - baktériumok, protozoák és algák - szerkezeti egységei, amelyek csak egy sejtből állnak.
Ha az élő szervezetek szerkezeti egységeinek általános felépítéséről beszélünk, akkor ezek egy héjból és egy magból állnak, amelynek magja van. Ide tartoznak még a sejtszervecskék, a citoplazma. A mai napig számos kutatási módszer nagyon fejlett, de a mikroszkópia vezető helyet foglal el, amely lehetővé teszi a sejtek szerkezetének tanulmányozását és fő szerkezeti elemeinek feltárását.
Mi az organoid?
Az organoidok (organellumoknak is nevezik őket) minden olyan sejt állandó alkotóelemei, amelyekteljessé tenni és bizonyos funkciókat ellátni. Ezek azok a struktúrák, amelyek létfontosságúak a fenntartásához.
Az organoidok közé tartozik a sejtmag, a lizoszómák, az endoplazmatikus retikulum és a Golgi-komplexum, vakuolák és hólyagok, mitokondriumok, riboszómák és a sejtközpont (centroszóma). Ide tartoznak a sejt citoszkeletonját alkotó struktúrák (mikrotubulusok és mikrofilamentumok), melanoszómák is. Külön-külön ki kell emelni a mozgás organellumait. Ezek a csillók, flagellák, myofibrillák és pszeudopodák.
Ezek a struktúrák össze vannak kapcsolva, és biztosítják a sejtek összehangolt tevékenységét. Ezért a kérdés: "Mi az organoid?" - azt válaszolhatod, hogy ez egy olyan komponens, amely egy többsejtű szervezet szervéhez hasonlítható.
Az organellumok osztályozása
A sejtek méretükben és alakjukban, valamint funkcióikban különböznek egymástól, ugyanakkor hasonló a kémiai szerkezetük és egyetlen szerveződési elvük van. Ugyanakkor meglehetősen vitatható az a kérdés, hogy mi az organoid, és milyen struktúrákról van szó. Például a lizoszómákat vagy vakuolákat néha nem sorolják sejtszervecskék közé.
Ha ezen sejtkomponensek osztályozásáról beszélünk, akkor megkülönböztetünk nem membrán és membrán organellumokat. Nem membrán - ez a sejtközpont és a riboszómák. A mozgásszervek (mikrotubulusok és mikrofilamentumok) szintén hiányoznak a membránokból.
A membránszervecskék szerkezete egy biológiai membrán jelenlétén alapul. Az egy- és kétmembrános organellumoknak egyetlen szerkezetű héja van, amely a következőkből állfoszfolipidek és fehérjemolekulák kettős rétege. Elválasztja a citoplazmát a külső környezettől, segíti a sejt alakjának megőrzését. Érdemes megjegyezni, hogy a növényi sejtekben a membránon kívül van egy külső cellulóz membrán is, amit sejtfalnak neveznek. Támogató funkciót lát el.
A membránszervecskék közé tartozik az EPS, a lizoszómák és a mitokondriumok, valamint a lizoszómák és a plasztidok. Membránjaik csak a fehérjék halmazában különbözhetnek.
Ha az organellumok funkcionális képességéről beszélünk, akkor néhányuk képes bizonyos anyagokat szintetizálni. Tehát a szintézis fontos szervei a mitokondriumok, amelyekben ATP képződik. A riboszómák, plasztidok (kloroplasztiszok) és a durva endoplazmatikus retikulum felelős a fehérjék szintéziséért, a sima ER a lipidek és szénhidrátok szintéziséért.
Vizsgáljuk meg részletesebben az organellumok szerkezetét és funkcióit.
Maga
Ez az organellum rendkívül fontos, mert amikor eltávolítják, a sejtek működése megszűnik és elpusztulnak.
A magnak kettős membránja van, amelyben sok pórus van. Segítségükkel szorosan összekapcsolódik az endoplazmatikus retikulummal és a citoplazmával. Ez az organellum kromatint tartalmaz - kromoszómákat, amelyek fehérjék és DNS komplexei. Ennek alapján azt mondhatjuk, hogy a sejtmag az az organellum, amely a genom nagy részének fenntartásáért felelős.
A mag folyékony részét karioplazmának nevezik. Tartalmazza a sejtmag struktúráinak létfontosságú tevékenységének termékeit. A legsűrűbb zóna a nucleolus, melyben riboszómák, komplex fehérjék ésRNS, valamint kálium-, magnézium-, cink-, vas- és kalcium-foszfát. A sejtmag eltűnik a sejtosztódás előtt, és a folyamat utolsó szakaszában újra kialakul.
Endoplazmatikus retikulum (reticulum)
Az EPS egy membránból álló organellum. A sejt térfogatának felét foglalja el, és tubulusokból és ciszternákból áll, amelyek egymással, valamint a citoplazmatikus membránnal és a sejtmag külső héjával kapcsolódnak. Ennek az organoidnak a membránja ugyanolyan szerkezetű, mint a plazmalemma. Ez a szerkezet integrált, és nem nyílik meg a citoplazmában.
Az endoplazmatikus retikulum sima és szemcsés (durva). A riboszómák a szemcsés ER belső héján helyezkednek el, amelyben a fehérjeszintézis zajlik. A sima endoplazmatikus retikulum felületén nincsenek riboszómák, de szénhidrát- és zsírszintézis itt megy végbe.
Az endoplazmatikus retikulumban képződő összes anyag a tubulusok és tubulusok rendszerén keresztül eljut rendeltetési helyére, ahol felhalmozódnak, majd különféle biokémiai folyamatokban felhasználják.
Az EPS szintetizáló képességére tekintettel a durva retikulum azokban a sejtekben található, amelyek fő funkciója a fehérjék képzése, a sima retikulum pedig a szénhidrátokat és zsírokat szintetizáló sejtekben. Ezenkívül a sima retikulumban kalciumionok halmozódnak fel, amelyek szükségesek a sejtek vagy a szervezet egészének normális működéséhez.
Azt is meg kell jegyezni, hogy az ER a Golgi-apparátus kialakulásának helye.
Lizoszómák, funkcióik
A lizoszómák sejtszervecskék,amelyeket hidrolitikus és emésztőenzimekkel (proteázok, lipázok és nukleázok) tartalmazó egymembrános, kerek alakú tasakok képviselnek. A lizoszómák tartalmát savas környezet jellemzi. Ezeknek a képződményeknek a membránja izolálja őket a citoplazmából, megakadályozva a sejtek egyéb szerkezeti összetevőinek pusztulását. Amikor a lizoszóma enzimjei felszabadulnak a citoplazmába, a sejt önmegsemmisül – autolízis.
Megjegyzendő, hogy az enzimek elsősorban durva endoplazmatikus retikulumon szintetizálódnak, majd a Golgi-készülékbe kerülnek. Itt módosulnak, membrán hólyagokba csomagolódnak, és elkezdenek szétválni, és a sejt független alkotóelemeivé válnak - lizoszómákká, amelyek elsődleges és másodlagosak.
Az elsődleges lizoszómák olyan struktúrák, amelyek elválik a Golgi-készüléktől, míg a másodlagos (emésztési vakuolák) azok, amelyek az elsődleges lizoszómák és az endocita vakuolák fúziója eredményeként jönnek létre.
Ebből a szerkezetből és felépítésből adódóan megkülönböztethetjük a lizoszómák fő funkcióit:
- különféle anyagok emésztése a sejtben;
- a szükségtelen sejtstruktúrák elpusztítása;
- részvétel a sejt-újraszervezési folyamatokban.
Vacuoles
A vakuolák egymembrán gömb alakú organellumok, amelyek víz és a benne oldott szerves és szervetlen vegyületek tárolói. A Golgi-apparátus és az EPS részt vesz ezeknek a struktúráknak a kialakításában.
Állati sejt vakuólumaibanKis. Kicsiek, és a térfogat legfeljebb 5% -át foglalják el. Fő szerepük az anyagok szállításának biztosítása a sejtben.
A növényi sejt vakuólumai nagyok, és a térfogat akár 90%-át is elfoglalják. Egy érett sejtben csak egy vakuólum van, amely központi helyet foglal el. Membránját tonoplasztnak, tartalmát sejtnedvnek nevezik. A növényi vakuolák fő funkciója a sejthártya feszültségének biztosítása, a sejt különböző vegyületeinek és salakanyagainak felhalmozódása. Ezenkívül ezek a növényi sejtszervecskék biztosítják a fotoszintézis folyamatához szükséges vizet.
Ha a sejtnedv összetételéről beszélünk, akkor ez a következő anyagokat tartalmazza:
- tartalék - szerves savak, szénhidrátok és fehérjék, egyedi aminosavak;
- vegyületek, amelyek a sejtek élete során keletkeznek és felhalmozódnak bennük (alkaloidok, tanninok és fenolok);
- fitoncidek és fitohormonok;
- pigmentek, amelyeknek köszönhetően a gyümölcsök, gyökerek és virágszirmok a megfelelő színre színeződnek.
Golgi komplexum
A „Golgi-készüléknek” nevezett organoidok szerkezete meglehetősen egyszerű. A növényi sejtekben úgy néznek ki, mint különálló testek membránnal, az állati sejtekben ciszternák, tubulusok és hólyagok képviselik őket. A Golgi-komplexum szerkezeti egysége a diktioszóma, amelyet 4-6 "tartályból" és a tőlük elkülönülő kis vezikulákból álló halom képvisel, amelyek intracelluláris transzportrendszerként szolgálnak, és lizoszómaforrásként is szolgálhatnak. A diktioszómák száma egytől többig változhattöbb száz.
A Golgi komplexum általában a mag közelében található. Állati sejtekben - a sejtközpont közelében. Ezeknek az organellumoknak a fő funkciói a következők:
- fehérjék, lipidek és szacharidok szekréciója és felhalmozódása;
- a Golgi komplexumba belépő szerves vegyületek módosítása;
- ez az organoid a lizoszómák képződésének helye.
Meg kell jegyezni, hogy az ER, a lizoszómák, a vakuolák és a Golgi-apparátus együtt egy tubuláris-vacuoláris rendszert alkotnak, amely a sejtet külön szekciókra osztja, megfelelő funkciókkal. Ezenkívül ez a rendszer biztosítja a membránok folyamatos megújulását.
A mitokondriumok a sejt energiaállomásai
A mitokondriumok két membránból álló, rúd alakú, gömb alakú vagy fonalas organellumok, amelyek ATP-t szintetizálnak. Sima külső felülettel és belső membránnal rendelkeznek, számos redővel, úgynevezett cristae-val. Megjegyzendő, hogy a mitokondriumokban lévő cristae száma a sejt energiaigényétől függően változhat. A belső membránon koncentrálódik számos adenozin-trifoszfátot szintetizáló enzimkomplex. Itt a kémiai kötések energiája ATP makroerg kötéseivé alakul. Ezenkívül a mitokondriumok lebontják a zsírsavakat és a szénhidrátokat energia felszabadulásával, amelyet felhalmoznak, és a növekedéshez és szintézishez használnak fel.
Az organellumok belső környezetét mátrixnak nevezzük. Ő azkörkörös DNS-t és RNS-t, kis riboszómákat tartalmaz. Érdekes módon a mitokondriumok félig autonóm organellumok, mivel a sejt működésétől függenek, ugyanakkor megőrizhetnek bizonyos függetlenséget. Így képesek saját fehérjéket és enzimeket szintetizálni, valamint önállóan szaporodni.
Úgy gondolják, hogy a mitokondriumok akkor keletkeztek, amikor aerob prokarióta szervezetek beléptek a gazdasejtbe, ami egy specifikus szimbiotikus komplex kialakulásához vezetett. Tehát a mitokondriális DNS szerkezete megegyezik a modern baktériumok DNS-ével, és a fehérjeszintézist mind a mitokondriumokban, mind a baktériumokban ugyanazok az antibiotikumok gátolják.
Plasztidák – növényi sejtszervecskék
A plasztidák meglehetősen nagy organellumok. Csak a növényi sejtekben vannak jelen, és prekurzorokból - proplasztidokból - keletkeznek, DNS-t tartalmaznak. Ezek az organellumok fontos szerepet játszanak az anyagcserében, és kettős membrán választja el őket a citoplazmától. Ezenkívül belső membránok rendezett rendszerét alkothatják.
A plasztidoknak három típusa van:
- A kloroplasztok a fotoszintézisért felelős legtöbb plasztid, amely szerves vegyületeket és szabad oxigént termel. Ezek a struktúrák összetett szerkezetűek, és képesek a citoplazmában a fényforrás felé mozogni. A kloroplasztiszokban található fő anyag a klorofill, amellyel a növények felhasználhatják a nap energiáját. Meg kell jegyezni, hogy a kloroplasztiszok a mitokondriumokhoz hasonlóan félig autonóm struktúrák, mivel képeseksaját fehérjék független felosztása és szintézise.
- A leukoplasztok színtelen plasztiszok, amelyek fény hatására kloroplasztiszokká alakulnak. Ezek a sejtkomponensek enzimeket tartalmaznak. Segítségükkel a glükóz átalakul és keményítőszemcsék formájában halmozódik fel. Egyes növényekben ezek a plasztidok képesek lipideket vagy fehérjéket felhalmozni kristályok és amorf testek formájában. A legtöbb leukoplaszt a növények földalatti szerveinek sejtjeiben koncentrálódik.
- A kromoplasztok a másik két plasztidtípus származékai. Karotinoidokat képeznek (a klorofill pusztulása során), amelyek vörös, sárga vagy narancssárga színűek. A kromoplasztok a plasztiszok átalakulásának utolsó szakaszát jelentik. Legtöbbjük gyümölcsben, szirmokban és őszi levelekben van.
Ribosome
Mit nevezünk riboszómának nevezett organellumnak? A riboszómákat nem membrán organelláknak nevezzük, amelyek két fragmentumból (kis és nagy alegységekből) állnak. Átmérőjük körülbelül 20 nm. Minden típusú sejtben megtalálhatók. Ezek állati és növényi sejtek, baktériumok organellumai. Ezek a struktúrák a sejtmagban képződnek, majd a citoplazmába kerülnek, ahol szabadon helyezkednek el, vagy az EPS-hez kapcsolódnak. A szintetizáló tulajdonságoktól függően a riboszómák önállóan működnek, vagy komplexekké egyesülve poliriboszómákat képeznek. Ebben az esetben ezeket a nem membrán organellumokat egy hírvivő RNS-molekula köti meg.
A riboszóma 4 rRNS-molekulát tartalmaz, amelyek a vázat alkotják, valamint különféle fehérjéket. Ennek az organoidnak a fő feladata a polipeptidlánc összeállítása, ami a fehérjeszintézis első lépése. Azok a fehérjék, amelyeket az endoplazmatikus retikulum riboszómái képeznek, az egész szervezet számára hasznosíthatók. Az egyes sejt szükségleteihez szükséges fehérjéket riboszómák szintetizálják, amelyek a citoplazmában találhatók. Meg kell jegyezni, hogy a riboszómák a mitokondriumokban és a plasztidokban is megtalálhatók.
Egy sejt citoszkeletonja
A sejt citoszkeletonját mikrotubulusok és mikrofilamentumok alkotják. A mikrotubulusok 24 nm átmérőjű hengeres képződmények. Hosszúságuk 100 µm-1 mm. A fő komponens egy tubulin nevű fehérje. Nem képes összehúzódni, és a kolhicin elpusztíthatja. A mikrotubulusok a hialoplazmában helyezkednek el, és a következő funkciókat látják el:
- hozzon létre egy rugalmas, de ugyanakkor erős keretet a ketrecnek, amely lehetővé teszi, hogy megtartsa alakját;
- részt vesz a sejtkromoszómák eloszlási folyamatában;
- biztosítja az organellumok mozgását;
- a sejtközpontban, valamint a flagellákban és a csillókban található.
A mikrofilamentumok olyan filamentumok, amelyek a plazmamembrán alatt helyezkednek el, és aktinból vagy miozinból állnak. Összehúzódhatnak, ami a citoplazma mozgását vagy a sejtmembrán kiemelkedését eredményezheti. Ezenkívül ezek az összetevők részt vesznek a sejtosztódás során a szűkület kialakulásában.
Sejtközpont (centroszóma)
Ez az organellum 2 centriolból és egy centroszférából áll. Hengeres centriol. Falait három mikrotubulus alkotja, amelyek keresztkötéseken keresztül egyesülnek egymással. A centriolesok párokba rendeződnek egymásra merőlegesen. Meg kell jegyezni, hogy a magasabb rendű növények sejtjeiben hiányoznak ezek az organellumok.
A sejtközpont fő feladata, hogy biztosítsa a kromoszómák egyenletes eloszlását a sejtosztódás során. Ez egyben a citoszkeleton szerveződési központja is.
Mozgásszervek
A mozgás szervei közé tartoznak a csillók és a flagellák. Ezek apró növedékek szőrszálak formájában. A flagellum 20 mikrotubulust tartalmaz. Alapja a citoplazmában található, és alaptestnek nevezik. A flagellum hossza 100 µm vagy több. A mindössze 10-20 mikron méretű zászlókat csillóknak nevezzük. Amikor a mikrotubulusok elcsúsznak, a csillók és a flagellák képesek oszcillálni, ami maga a sejt mozgását okozza. A citoplazma tartalmazhat összehúzódó fibrillumot, úgynevezett myofibrillumot – ezek egy állati sejt organellumai. A myofibrillumok általában a miocitákban - izomszövet sejtekben, valamint a szívsejtekben találhatók. Kisebb szálakból (protofibrillákból) állnak.
Meg kell jegyezni, hogy a miofibrillumok sötét szálakból állnak – ezek anizotróp korongok, valamint világos területek – ezek izotróp korongok. A myofibrill szerkezeti egysége a szarkomer. Ez az anizotrop és izotróp korong közötti terület, amely aktin- és miozinszálakat tartalmaz. Amikor elcsúsznak, a szarkomer összehúzódik, ami a teljes izomrost mozgásához vezet. Nál nélez az ATP és a kalciumionok energiáját használja fel.
Az állatok protozoonjai és spermiumai a flagellák segítségével mozognak. A csillók a csillók-cipők mozgásszervei. Állatoknál és embereknél befedik a légutakat, és segítenek megszabadulni az apró szilárd részecskéktől, például a portól. Ezenkívül léteznek állábúak is, amelyek amőboid mozgást biztosítanak, és számos egysejtű és állati sejt (például leukociták) elemei.
A legtöbb növény nem tud mozogni a térben. Mozgásuk a növekedés, a levelek mozgása és a sejtek citoplazmájának áramlásának változása.
Következtetés
A sejtek sokfélesége ellenére mindegyik hasonló szerkezettel és szervezettel rendelkezik. Az organellumok szerkezetét és funkcióit azonos tulajdonságok jellemzik, biztosítva az egyes sejt és az egész szervezet normális működését.
Ez a minta a következőképpen fejezhető ki.
Táblázat "Eukarióta sejtek organoidjai"
Organoid |
Növényi sejt |
Állatketrec |
Fő funkciók |
| core | is | is | DNS tárolás, RNS-transzkripció és fehérjeszintézis |
| endoplazmatikus retikulum | is | is | fehérjék, lipidek és szénhidrátok szintézise, kalciumionok felhalmozódása, a Golgi-komplex képződése |
| mitokondrium | is | is | ATP, saját enzimek és fehérjék szintézise |
| plasztidok | is | nem | fotószintézisben való részvétel, keményítő, lipidek, fehérjék, karotinoidok felhalmozódása |
| riboszómák | is | is | a polipeptidlánc összegyűjtése (fehérjeszintézis) |
| mikrotubulusok és mikrofilamentumok | is | is | lehetővé teszi, hogy a sejt megtartsa bizonyos alakját, szerves részét képezi a sejtközpontnak, a csillóknak és a flagelláknak, biztosítja az organellumok mozgását |
| lizoszómák | is | is | a sejten belüli anyagok emésztése, szükségtelen struktúráinak tönkretétele, részvétel a sejtújjászervezésben, autolízist okoz |
| nagy központi vákuum | is | nem | feszülést biztosít a sejtmembránban, felhalmozódik a sejt tápanyagai és salakanyagai, fitoncidek és fitohormonok, valamint pigmentek, víztározó |
| Golgi komplexum | is | is | fehérjéket, lipideket és szénhidrátokat választ ki és halmoz fel, módosítja a sejtbe jutó tápanyagokat,felelős a lizoszómák képződéséért |
| cellaközpont | van, kivéve a magasabb növényeket | is | a citoszkeleton szerveződésének központja, biztosítja a kromoszómák egyenletes divergenciáját a sejtosztódás során |
| myofibrillumok | nem | is | biztosítsa az izomösszehúzódást |
Ha következtetéseket vonunk le, elmondhatjuk, hogy vannak kisebb különbségek egy állati és egy növényi sejt között. Ugyanakkor az organellumok funkcionális jellemzői és szerkezete (ezt a fenti táblázat is megerősíti) rendelkezik egy általános szerveződési elvvel. A sejt harmonikus és integrált rendszerként működik. Ugyanakkor az organellumok funkciói összekapcsolódnak, és a sejt létfontosságú tevékenységének optimális működését és fenntartását célozzák.
