A növény- és állatvilág képviselőinek szöveteit alkotó sejtek mérete, alakja és alkotóelemei jelentős eltéréseket mutatnak. Azonban mindegyik hasonlóságot mutat a növekedés, az anyagcsere, a vitális tevékenység, az ingerlékenység, a változási képesség és a fejlődés főbb jellemzőiben. Ezután nézzük meg közelebbről egy növényi sejt felépítését (a fő összetevők táblázata a cikk végén található).
Rövid történelmi háttér
Ozmotikus sokk segítségével 1925-ben Grendel és Gorter üres eritrocitahéjakat, úgynevezett "árnyékukat" szerezte meg. Egy kupacba rakták, meghatározva a felületüket. A lipideket acetonnal izoláltuk. Meghatározták a vörösvértestek területegységére eső számukat is. A számítások hibái ellenére véletlenszerűen helyes eredményt kaptunk, és felfedeztük a lipid kettős réteget.
Általános információ
A biológia a növény- és állatvilág képviselőinek szöveti elemeinek fejlődését és növekedését vizsgálja. A növényi sejt szerkezete összetetthárom elválaszthatatlanul összefüggő összetevő:
- A mag. A citoplazmától porózus membrán választja el. Tartalmazza a sejtmagot, a magnedvet és a kromatint.
- Citoplazma és speciális struktúrák komplexuma - organellumok. Ez utóbbiak közé tartoznak különösen a plasztidok, a mitokondriumok, a lizoszómák és a Golgi-komplexum, a sejtközpont. Az organellumok mindig jelen vannak. Rajtuk kívül vannak még ideiglenes képződmények, amelyeket zárványoknak neveznek.
- A felületet alkotó szerkezet a növényi sejt héja.
A felületi berendezés jellemzői
A leukocitákban és az egysejtű szervezetekben a sejtmembrán biztosítja a víz, ionok és egyéb vegyületek kis molekuláinak behatolását. Azt a folyamatot, amely során a szilárd részecskék behatolnak, fagocitózisnak nevezik. Ha folyékony vegyületek cseppjei lehullanak, akkor pinocitózisról beszélnek.
Organoidok
Az eukarióta sejtekben jelen vannak. A sejtben végbemenő biológiai átalakulások az organellumokhoz kapcsolódnak. Kettős membrán borítja őket - plasztidok és mitokondriumok. Saját DNS-t, valamint fehérjeszintetizáló berendezést tartalmaznak. A szaporodás osztás útján történik. A mitokondriumokban az ATP mellett kis mennyiségben fehérje is szintetizálódik. A plasztidok jelen vannak a növényi sejtekben. Szaporításukat osztás útján végzik.
Membrán
Tévedés azt feltételezni, hogy a sejt külső rétege a citoplazma. A membrán egy molekuláris rugalmas szerkezet. A sejt külső rétegét únfelületi berendezés, amelyen keresztül a tartalom elválasztása a külső környezettől történik. A sejtmembránnak különböző funkciói vannak. Az egyik fő feladat az egész elem integritásának biztosítása. Belül olyan szerkezetek is vannak, amelyek a sejtet úgynevezett rekeszekre osztják. Ezeket a zárt zónákat organelláknak vagy kompartmenteknek nevezzük. Ezeken belül bizonyos feltételek fennállnak. A sejtmembrán feladata a környezet és a sejt közötti csere szabályozása.
Membrán
Mi a sejtmembrán szerkezete? A sejtmembrán kétrétegű (kettős) lipid osztályú molekulák. Legtöbbjük összetett típusú lipid - foszfolipidek. A molekulák hidrofób (farok) és hidrofil (fej) részeket tartalmaznak. Amikor a sejtfal kialakul, a farok befelé fordul, a fejek pedig az ellenkező irányba. A membránok változatlan szerkezetek. Az állati sejt héja sok hasonlóságot mutat a növényvilág képviselőjének elemével. A membrán vastagsága körülbelül 7-8 nm. A sejt biológiai külső rétege különféle fehérjevegyületeket foglal magában: félig integrált (egyik végén a külső vagy belső lipidrétegbe merülve), integrált (áthatoló), felszíni (a belső oldalakkal szomszédos vagy a külső oldalon található). Számos fehérje a membrán és a citoszkeleton találkozási pontja a sejten belül és a külső falon (ha van). Egyes szerves vegyületek ioncsatornaként, különféle receptorként és transzporterként működnek.
Védelmi feladat
A sejtmembrán szerkezete nagymértékben meghatározza aktivitását. Különösen a membrán szelektív permeabilitással rendelkezik. Ez azt jelenti, hogy a molekulák membránon keresztüli permeabilitásának mértéke függ méretüktől, kémiai tulajdonságaiktól és elektromos töltésüktől. A sejt külső rétegének fő funkcióját gátnak nevezik. Ennek köszönhetően biztosított a környezettel való szelektív, szabályozott, aktív és passzív vegyületcsere. Például a peroxiszómák membránja megvédi a citoplazmát a veszélyes peroxidoktól.
Közlekedés
A sejt külső rétegén keresztül az anyagok átmenete történik. A szállításnak köszönhetően biztosított a tápanyag-összetevők szállítása, az anyagcsere-folyamat végtermékeinek kiürülése, a különböző anyagok szekréciója, valamint az ionos összetevők képződése. Emellett az optimális pH és az enzimek működéséhez szükséges ionkoncentráció is megmarad a sejtben. Ha a szükséges részecskék valamilyen oknál fogva nem tudnak átjutni a foszfolipid kettősrétegen, például hidrofil tulajdonságai miatt, mivel a membrán belül hidrofób, vagy nagy méretük miatt speciális transzportereken (hordozó fehérjéken) keresztül átjuthatnak a membránon, endocitózissal vagy fehérjecsatornákon keresztül. A passzív transzport során a vegyületek a koncentrációgradiens mentén diffúzióval energiaköltség nélkül áthaladnak a sejt külső rétegén. A könnyű megvalósítás ennek a folyamatnak az egyik lehetőségének tekinthető. Ebben az esetben egy adott molekula segíti az anyag átjutását a sejt külső rétegén. Ő tudvan egy csatorna, amely csak az 1-es típusú anyagokat képes átadni. Az aktív közlekedés energiát igényel. Ez annak a ténynek köszönhető, hogy a mozgás ebben az esetben a koncentráció gradienssel fordítottan történik. Ebben az esetben a membrán speciális pumpás fehérjéket tartalmaz, beleértve az ATP-ázt, amely meglehetősen aktívan pumpálja a káliumionokat a sejtbe, és pumpálja ki a nátriumionokat.
Egyéb feladatok
A cella külső rétege mátrix funkciót lát el. Ez biztosítja a membránfehérje vegyületek bizonyos kölcsönös elrendeződését és orientációját, valamint optimális kölcsönhatásukat. A mechanikai funkciónak köszönhetően a sejt és a belső struktúrák autonómiája, valamint más sejtekkel való kapcsolata biztosított. Ebben az esetben a szerkezetek falai nagy jelentőséggel bírnak a növényvilág képviselőiben. Az állatokban a mechanikai funkció biztosítása az intercelluláris anyagtól függ. A membránok energetikai feladatokat is ellátnak. A kloroplasztiszokban a fotoszintézis és a mitokondriumokban a sejtlégzés folyamatában a falakban energiaátadó rendszerek aktiválódnak. Ezekben, mint sok más esetben, fehérjék vesznek részt. Az egyik legfontosabb a receptor funkció. Néhány fehérje, amely a membránban található, receptor. Ezeknek a molekuláknak köszönhetően a sejt képes érzékelni bizonyos jeleket. Például a véráramban keringő szteroidok csak azokra a célsejtekre hatnak, amelyek bizonyos hormonoknak megfelelő receptorokkal rendelkeznek. Vannak neurotranszmitterek is. Ezek a vegyszerekcsatlakozások biztosítják az impulzusátvitelt. Emellett specifikus célfehérjékkel is kapcsolatban állnak. A membránkomponensek gyakran enzimek. Innen ered a sejtmembrán enzimatikus funkciója. Az emésztést elősegítő vegyületek a bélhámelemek plazmamembránjaiban vannak jelen. A biopotenciálok a sejt külső rétegében keletkeznek és vezetnek.
Ionkoncentráció
A membrán segítségével a K+ ion belső tartalma magasabb szinten tartható, mint a külső. Ugyanakkor a Na+ koncentráció lényegesen alacsonyabb, mint a külsőn. Ez különösen fontos, mert potenciálkülönbséget biztosít a falon keresztül, és idegimpulzust generál.
Jelölés
A membránon antigének vannak, amelyek valamilyen "címkeként" működnek. A jelölés lehetővé teszi a cella azonosítását. A glikoproteinek - olyan fehérjék, amelyekhez oligoszacharid elágazó oldalláncok kapcsolódnak - az "antennák" szerepét töltik be. Mivel az oldalláncoknak számtalan konfigurációja létezik, lehetőség van minden sejtcsoporthoz egy markert készíteni. Segítségükkel bizonyos elemeket mások felismernek, ami viszont lehetővé teszi számukra, hogy összehangoltan cselekedjenek. Ez történik például a szövetek és szervek képződése során. Ugyanezen mechanizmus szerint az immunrendszer felismeri az idegen antigéneket.
Összetétel és szerkezet
Amint fentebb említettük, a sejtmembránok foszfolipidekből állnak. Azonban rajtuk kívül a szerkezet tartalmazkoleszterin és glikolipidek. Ez utóbbiak lipidek hozzákapcsolt szénhidrátokkal. A főként sejtmembránokat alkotó gliko- és foszfolipidek 2 hosszú hidrofób szénhidrát "farokból" állnak. Hidrofil, töltött „fejjel” állnak kapcsolatban. A koleszterin jelenléte miatt a membrán megfelelő merevséggel rendelkezik. A vegyület elfoglalja a lipid hidrofób farok közötti szabad teret, így megakadályozza azok meghajlását. Ebben a tekintetben azok a membránok, amelyekben kevesebb a koleszterin, rugalmasabbak és puhábbak, ahol pedig több van belőle, éppen ellenkezőleg, a falak merevebbek és törékenyebbek. Ezenkívül a vegyület dugóként működik, amely megakadályozza a poláris molekulák sejtről sejtre való mozgását. Különösen fontosak azok a fehérjék, amelyek áthatolnak a membránon, és felelősek annak különféle tulajdonságaiért. A növényi sejt egyik vagy másik héja összetételében és orientációjában meghatározott fehérjéket tartalmaz.
Gyürűs lipidek
Ezek a vegyületek a fehérjék mellett találhatók. A gyűrű alakú lipidek azonban rendezettebbek és kevésbé mozgékonyak. Magasabb telítettségű zsírsavakat tartalmaznak. A lipidek a fehérjevegyülettel együtt távoznak a membránokból. Gyűrűs elemek nélkül a membránfehérjék nem működnek. A héjak gyakran aszimmetrikusak. Más szavakkal, ez azt jelenti, hogy a rétegek különböző lipidösszetételűek. A külső főleg glikolipideket, szfingomielint, foszfatidilkolint, foszfatidil-nozitot tartalmaz. A belső réteg foszfatidil-nozitolt tartalmaz,foszfatidil-etanol-amin és foszfatidil-szerin. Az egyik szintről a másik molekulára való átmenet kissé nehézkes. Ez azonban spontán módon megtörténhet. Ez körülbelül félévente történik. Az átmenet flippáz és scramblase fehérjék segítségével is végrehajtható. Amikor a foszfatidil-szeril megjelenik a külső rétegben, a makrofágok védekező pozícióba lépnek, és tevékenységüket a sejt elpusztítására irányítják.
Organellák
Ezek a területek lehetnek egyediek és zártak, vagy összekapcsolhatók egymással, membránokkal elválasztva a hialoplazmától. A perixiszómák, vakuómák, lizoszómák, a Golgi-apparátus és az endoplazmatikus retikulum egymembrán organellumnak tekinthető. A kettős membránok közé tartoznak a plasztidok, a mitokondriumok és a sejtmag. Ami a membránok szerkezetét illeti, a különböző organellumok falai különböznek a fehérjék és lipidek összetételében.
Szelektív permeabilitás
A sejtmembránokon keresztül lassan diffundálja a zsír- és aminosavakat, az ionokat és a glicerint, a glükózt. Ugyanakkor maguk a falak aktívan szabályozzák ezt a folyamatot, áthaladnak és megtartanak más anyagokat. Négy fő mechanizmus létezik a vegyület sejtbe való bejutására. Ide tartozik az endo- vagy exocitózis, az aktív transzport, az ozmózis és a diffúzió. Az utolsó kettő passzív jellegű, és nem igényel energiaköltséget. De az első kettő aktív. Energiára van szükségük. Passzív transzport esetén a szelektív permeabilitást integrált fehérjék - speciális csatornák - határozzák meg. A membrán átjárja őket. Ezek a csatornák egyfajta átjárót alkotnak. Az elemek számára saját fehérjék vannakCl, Na, K. Ami a koncentráció gradienst illeti, abból az elemek molekulái a sejtbe költöznek. Az irritáció hátterében nátriumioncsatornák nyílnak meg. Ők viszont hirtelen elkezdenek belépni a cellába. Ez a membránpotenciál kiegyensúlyozatlanságával jár együtt. Utána azonban felépül. A káliumcsatornák mindig nyitva maradnak. Az ionok lassan jutnak be rajtuk a sejtbe.
Befejezésül
Az alábbiakban röviden bemutatjuk a növényi sejt feladatait és felépítését. A táblázat a biológiai elem összetételére vonatkozó információkat is tartalmaz.
| Elemek típusai | Összetétel és funkciók |
| Növénysejtek | Rostból készült. Állványzatot és védelmet biztosít. |
| Bioelemek | Nagyon vékony és rugalmas réteg – a glikokalix fehérjéket és poliszacharidokat tartalmaz. Védelmet nyújt. |
