☰

Apakah sifat yang dimiliki oleh membran dalam sel tumbuhan? Struktur dan fungsi membran plasma

Sitoplasma- bahagian wajib sel, tertutup di antara membran plasma dan nukleus; dibahagikan kepada hyaloplasma (bahan utama sitoplasma), organel (komponen kekal sitoplasma) dan kemasukan (komponen sementara sitoplasma). Komposisi kimia sitoplasma: asasnya adalah air (60-90% daripada jumlah jisim sitoplasma), pelbagai sebatian organik dan bukan organik. Sitoplasma mempunyai tindak balas alkali. Ciri ciri sitoplasma sel eukariotik ialah pergerakan berterusan ( siklosis). Ia dikesan terutamanya oleh pergerakan organel sel, seperti kloroplas. Sekiranya pergerakan sitoplasma berhenti, sel itu mati, kerana hanya dengan pergerakan berterusan ia dapat melaksanakan fungsinya.

Hyaloplasma ( sitosol) ialah larutan koloid tidak berwarna, berlendir, tebal dan lutsinar. Di dalamnya semua proses metabolik berlaku, ia memastikan hubungan antara nukleus dan semua organel. Bergantung pada penguasaan bahagian cecair atau molekul besar dalam hyaloplasma, dua bentuk hyaloplasma dibezakan: sol- lebih banyak hialoplasma cecair dan gel- hyaloplasma yang lebih tebal. Peralihan bersama adalah mungkin di antara mereka: gel berubah menjadi sol dan sebaliknya.

Fungsi sitoplasma:

  1. menggabungkan semua komponen sel menjadi satu sistem,
  2. persekitaran untuk laluan banyak proses biokimia dan fisiologi,
  3. persekitaran untuk kewujudan dan fungsi organel.

Membran sel

Membran sel hadkan sel eukariotik. Dalam setiap membran sel, sekurang-kurangnya dua lapisan boleh dibezakan. Lapisan dalam bersebelahan dengan sitoplasma dan diwakili oleh membran plasma(sinonim - plasmalemma, membran sel, membran sitoplasma), di mana lapisan luar terbentuk. Dalam sel haiwan ia nipis dan dipanggil glycocalyx(dibentuk oleh glikoprotein, glikolipid, lipoprotein), dalam sel tumbuhan - tebal, dipanggil dinding sel(dibentuk oleh selulosa).

Semua membran biologi mempunyai ciri dan sifat struktur yang sama. Ia kini diterima umum model mozek cecair struktur membran. Asas membran adalah dwilapisan lipid yang dibentuk terutamanya oleh fosfolipid. Fosfolipid ialah trigliserida di mana satu residu asid lemak digantikan dengan residu asid fosforik; bahagian molekul yang mengandungi sisa asid fosforik dipanggil kepala hidrofilik, bahagian yang mengandungi sisa asid lemak dipanggil ekor hidrofobik. Dalam membran, fosfolipid disusun dengan cara yang ketat: ekor hidrofobik molekul berhadapan antara satu sama lain, dan kepala hidrofilik menghadap ke luar, ke arah air.

Sebagai tambahan kepada lipid, membran mengandungi protein (secara purata ≈ 60%). Mereka menentukan kebanyakan fungsi spesifik membran (pengangkutan molekul tertentu, pemangkinan tindak balas, menerima dan menukar isyarat dari persekitaran, dll.). Terdapat: 1) protein periferi(terletak pada permukaan luar atau dalam dwilapisan lipid), 2) protein separa integral(direndam dalam dwilapisan lipid kepada kedalaman yang berbeza-beza), 3) integral, atau transmembran, protein(menusuk membran melalui, menyentuh kedua-dua persekitaran luaran dan dalaman sel). Protein integral dalam beberapa kes dipanggil protein pembentuk saluran atau saluran, kerana ia boleh dianggap sebagai saluran hidrofilik yang melaluinya molekul polar masuk ke dalam sel (komponen lipid membran tidak akan membiarkannya melalui).

A - kepala fosfolipid hidrofilik; B - ekor fosfolipid hidrofobik; 1 - kawasan hidrofobik protein E dan F; 2 - kawasan hidrofilik protein F; 3 - rantai oligosakarida bercabang yang melekat pada lipid dalam molekul glikolipid (glikolipid kurang biasa daripada glikoprotein); 4 - rantai oligosakarida bercabang yang melekat pada protein dalam molekul glikoprotein; 5 - saluran hidrofilik (berfungsi sebagai liang di mana ion dan beberapa molekul polar boleh melalui).

Membran mungkin mengandungi karbohidrat (sehingga 10%). Komponen karbohidrat membran diwakili oleh rantai oligosakarida atau polisakarida yang dikaitkan dengan molekul protein (glikoprotein) atau lipid (glikolipid). Karbohidrat terutamanya terletak pada permukaan luar membran. Karbohidrat menyediakan fungsi reseptor membran. Dalam sel haiwan, glikoprotein membentuk kompleks supra-membran, glycocalyx, yang tebalnya beberapa puluh nanometer. Ia mengandungi banyak reseptor sel, dan dengan bantuan sel lekatan berlaku.

Molekul protein, karbohidrat dan lipid adalah mudah alih, mampu bergerak dalam satah membran. Ketebalan membran plasma adalah kira-kira 7.5 nm.

Fungsi membran

Membran melakukan fungsi berikut:

  1. pengasingan kandungan selular daripada persekitaran luaran,
  2. peraturan metabolisme antara sel dan persekitaran,
  3. membahagikan sel kepada petak ("petak"),
  4. tempat penyetempatan "penghantar enzimatik",
  5. memastikan komunikasi antara sel dalam tisu organisma multiselular (perekatan),
  6. pengecaman isyarat.

Yang paling penting sifat membran— kebolehtelapan terpilih, i.e. membran sangat telap kepada sesetengah bahan atau molekul dan kurang telap (atau tidak telap sepenuhnya) kepada yang lain. Sifat ini mendasari fungsi pengawalseliaan membran, memastikan pertukaran bahan antara sel dan persekitaran luaran. Proses bahan yang melalui membran sel dipanggil pengangkutan bahan. Terdapat: 1) Pengangkutan pasif- proses menghantar bahan tanpa penggunaan tenaga; 2) pengangkutan aktif- proses laluan bahan yang berlaku dengan perbelanjaan tenaga.

Pada Pengangkutan pasif bahan bergerak dari kawasan kepekatan yang lebih tinggi ke kawasan yang lebih rendah, i.e. sepanjang kecerunan kepekatan. Dalam sebarang larutan terdapat molekul pelarut dan zat terlarut. Proses pergerakan molekul zat terlarut dipanggil resapan, dan pergerakan molekul pelarut dipanggil osmosis. Jika molekul dicas, maka pengangkutannya juga dipengaruhi oleh kecerunan elektrik. Oleh itu, orang sering bercakap tentang kecerunan elektrokimia, menggabungkan kedua-dua kecerunan bersama-sama. Kelajuan pengangkutan bergantung pada magnitud kecerunan.

Jenis pengangkutan pasif berikut boleh dibezakan: 1) resapan mudah— pengangkutan bahan terus melalui dwilapisan lipid (oksigen, karbon dioksida); 2) resapan melalui saluran membran— pengangkutan melalui protein pembentuk saluran (Na +, K +, Ca 2+, Cl -); 3) penyebaran dipermudahkan- pengangkutan bahan menggunakan protein pengangkutan khas, setiap satunya bertanggungjawab untuk pergerakan molekul tertentu atau kumpulan molekul yang berkaitan (glukosa, asid amino, nukleotida); 4) osmosis— pengangkutan molekul air (dalam semua sistem biologi pelarut adalah air).

Keperluan pengangkutan aktif berlaku apabila perlu memastikan pengangkutan molekul merentasi membran melawan kecerunan elektrokimia. Pengangkutan ini dijalankan oleh protein pembawa khas, aktiviti yang memerlukan perbelanjaan tenaga. Sumber tenaga ialah molekul ATP. Pengangkutan aktif termasuk: 1) Na + /K + pam (pam natrium-kalium), 2) endositosis, 3) eksositosis.

Pengendalian pam Na + /K +. Untuk berfungsi normal, sel mesti mengekalkan nisbah tertentu ion K + dan Na + dalam sitoplasma dan dalam persekitaran luaran. Kepekatan K + di dalam sel harus jauh lebih tinggi daripada di luarnya, dan Na + - sebaliknya. Perlu diingat bahawa Na + dan K + boleh meresap dengan bebas melalui liang membran. Pam Na + /K + menentang penyamaan kepekatan ion ini dan secara aktif mengepam Na + keluar dari sel dan K + ke dalam sel. Pam Na + /K + ialah protein transmembran yang mampu melakukan perubahan konformasi, akibatnya ia boleh melekatkan kedua-dua K + dan Na +. Kitaran pam Na + /K + boleh dibahagikan kepada fasa berikut: 1) penambahan Na + dari bahagian dalam membran, 2) fosforilasi protein pam, 3) pembebasan Na + dalam ruang ekstraselular, 4) penambahan K + dari luar membran , 5) nyahfosforilasi protein pam, 6) pembebasan K + dalam ruang intraselular. Hampir satu pertiga daripada semua tenaga yang diperlukan untuk fungsi sel dibelanjakan untuk operasi pam natrium-kalium. Dalam satu kitaran operasi, pam mengepam keluar 3Na + dari sel dan mengepam dalam 2K +.

Endositosis- proses penyerapan zarah besar dan makromolekul oleh sel. Terdapat dua jenis endositosis: 1) fagositosis- penangkapan dan penyerapan zarah besar (sel, bahagian sel, makromolekul) dan 2) pinositosis— penangkapan dan penyerapan bahan cecair (larutan, larutan koloid, ampaian). Fenomena fagositosis ditemui oleh I.I. Mechnikov pada tahun 1882. Semasa endositosis, membran plasma membentuk invaginasi, tepinya bergabung, dan struktur yang dipisahkan dari sitoplasma oleh satu membran diikat ke dalam sitoplasma. Banyak protozoa dan beberapa leukosit mampu memfagositosis. Pinositosis diperhatikan dalam sel epitelium usus dan dalam endothelium kapilari darah.

Eksositosis- proses berbalik kepada endositosis: penyingkiran pelbagai bahan daripada sel. Semasa eksositosis, membran vesikel bergabung dengan membran sitoplasma luar, kandungan vesikel dikeluarkan di luar sel, dan membrannya dimasukkan ke dalam membran sitoplasma luar. Dengan cara ini, hormon dikeluarkan dari sel-sel kelenjar endokrin dalam protozoa, sisa makanan yang tidak dicerna dikeluarkan.

    Pergi ke kuliah No. 5"Teori sel. Jenis organisasi selular"

    Pergi ke kuliah No. 7"Sel eukariotik: struktur dan fungsi organel"

Sebahagian besar organisma yang hidup di Bumi terdiri daripada sel-sel yang sebahagian besarnya serupa dalam komposisi kimia, struktur dan fungsi pentingnya. Metabolisme dan penukaran tenaga berlaku dalam setiap sel. Pembahagian sel mendasari proses pertumbuhan dan pembiakan organisma. Oleh itu, sel adalah unit struktur, perkembangan dan pembiakan organisma.

Sel hanya boleh wujud sebagai sistem kamiran, tidak boleh dibahagikan kepada bahagian. Keutuhan sel dipastikan oleh membran biologi. Sel ialah unsur sistem yang lebih tinggi kedudukannya - organisma. Bahagian sel dan organel, yang terdiri daripada molekul kompleks, mewakili sistem kamiran yang lebih rendah.

Sel ialah sistem terbuka yang dihubungkan dengan persekitaran melalui pertukaran bahan dan tenaga. Ia adalah sistem berfungsi di mana setiap molekul melaksanakan fungsi tertentu. Sel mempunyai kestabilan, keupayaan untuk mengawal diri dan membiak sendiri.

Sel adalah sistem pemerintahan sendiri. Sistem genetik kawalan sel diwakili oleh makromolekul kompleks - asid nukleik (DNA dan RNA).

Pada tahun 1838-1839 Ahli biologi Jerman M. Schleiden dan T. Schwann meringkaskan pengetahuan tentang sel dan merumuskan kedudukan utama teori sel, yang intipatinya ialah semua organisma, baik tumbuhan mahupun haiwan, terdiri daripada sel.

Pada tahun 1859, R. Virchow menerangkan proses pembahagian sel dan merumuskan salah satu peruntukan yang paling penting dalam teori sel: "Setiap sel datang dari sel lain." Sel-sel baru terbentuk hasil pembahagian sel ibu, dan bukan daripada bahan bukan selular, seperti yang difikirkan sebelum ini.

Penemuan telur mamalia oleh saintis Rusia K. Baer pada tahun 1826 membawa kepada kesimpulan bahawa sel itu mendasari perkembangan organisma multiselular.

Teori sel moden merangkumi peruntukan berikut:

1) sel - unit struktur dan perkembangan semua organisma;

2) sel-sel organisma daripada kerajaan alam yang berbeza adalah serupa dalam struktur, komposisi kimia, metabolisme, dan manifestasi asas aktiviti kehidupan;

3) sel baru terbentuk hasil pembahagian sel ibu;

4) dalam organisma multiselular, sel membentuk tisu;

5) organ terdiri daripada tisu.

Dengan pengenalan kaedah penyelidikan biologi, fizikal dan kimia moden ke dalam biologi, telah menjadi mungkin untuk mengkaji struktur dan fungsi pelbagai komponen sel. Salah satu kaedah untuk mengkaji sel ialah mikroskop. Mikroskop cahaya moden membesarkan objek 3000 kali dan membolehkan anda melihat organel sel terbesar, memerhati pergerakan sitoplasma, dan pembahagian sel.

Dicipta pada tahun 40-an. abad XX Mikroskop elektron memberikan pembesaran puluhan dan ratusan ribu kali. Mikroskop elektron menggunakan aliran elektron dan bukannya cahaya, dan medan elektromagnet bukannya kanta. Oleh itu, mikroskop elektron menghasilkan imej yang jelas pada pembesaran yang lebih tinggi. Menggunakan mikroskop sedemikian, adalah mungkin untuk mengkaji struktur organel sel.

Struktur dan komposisi organel sel dikaji menggunakan kaedah tersebut sentrifugasi. Tisu cincang dengan membran sel yang musnah diletakkan di dalam tabung uji dan diputar dalam emparan pada kelajuan tinggi. Kaedah ini berdasarkan fakta bahawa organoid selular yang berbeza mempunyai jisim dan ketumpatan yang berbeza. Organel yang lebih tumpat disimpan dalam tabung uji pada kelajuan sentrifugasi rendah, kurang tumpat - pada kelajuan tinggi. Lapisan ini dikaji secara berasingan.

Digunakan secara meluas kaedah kultur sel dan tisu, yang terdiri daripada fakta bahawa daripada satu atau beberapa sel pada medium nutrien khas seseorang boleh memperoleh sekumpulan sel haiwan atau tumbuhan jenis yang sama dan juga menanam keseluruhan tumbuhan. Menggunakan kaedah ini, anda boleh mendapatkan jawapan kepada persoalan bagaimana pelbagai tisu dan organ badan terbentuk daripada satu sel.

Prinsip asas teori sel mula-mula dirumuskan oleh M. Schleiden dan T. Schwann. Sel ialah unit struktur, aktiviti penting, pembiakan dan perkembangan semua organisma hidup. Untuk mengkaji sel, kaedah mikroskopi, sentrifugasi, sel dan kultur tisu, dsb.

Sel-sel kulat, tumbuhan dan haiwan mempunyai banyak persamaan bukan sahaja dalam komposisi kimia, tetapi juga dalam struktur. Apabila memeriksa sel di bawah mikroskop, pelbagai struktur kelihatan di dalamnya - organoid. Setiap organel menjalankan fungsi tertentu. Terdapat tiga bahagian utama dalam sel: membran plasma, nukleus dan sitoplasma (Rajah 1).

Membran plasma memisahkan sel dan kandungannya daripada persekitaran. Dalam Rajah 2 anda lihat: membran dibentuk oleh dua lapisan lipid, dan molekul protein menembusi ketebalan membran.

Fungsi utama membran plasma pengangkutan. Ia memastikan aliran nutrien ke dalam sel dan penyingkiran produk metabolik daripadanya.

Sifat penting membran ialah kebolehtelapan terpilih, atau separa kebolehtelapan, membenarkan sel berinteraksi dengan persekitaran: hanya bahan tertentu yang masuk dan dikeluarkan daripadanya. Molekul kecil air dan beberapa bahan lain menembusi sel melalui resapan, sebahagiannya melalui liang dalam membran.

Gula, asid organik, dan garam dilarutkan dalam sitoplasma, sap sel vakuol sel tumbuhan. Lebih-lebih lagi, kepekatan mereka dalam sel jauh lebih tinggi daripada persekitaran. Semakin tinggi kepekatan bahan ini dalam sel, semakin banyak air yang diserapnya. Adalah diketahui bahawa air sentiasa dimakan oleh sel, yang menyebabkan kepekatan sap sel meningkat dan air kembali memasuki sel.

Kemasukan molekul yang lebih besar (glukosa, asid amino) ke dalam sel dipastikan oleh protein pengangkutan membran, yang, menggabungkan dengan molekul bahan yang diangkut, mengangkutnya merentasi membran. Proses ini melibatkan enzim yang memecahkan ATP.

Rajah 1. Gambar rajah umum struktur sel eukariotik.
(untuk besarkan imej, klik pada gambar)

Rajah 2. Struktur membran plasma.
1 - protein menindik, 2 - protein terendam, 3 - protein luar

Rajah 3. Diagram pinositosis dan fagositosis.

Malah molekul protein dan polisakarida yang lebih besar menembusi sel melalui fagositosis (dari bahasa Yunani. fagos- memakan dan kitos- kapal, sel), dan titisan cecair - oleh pinositosis (daripada bahasa Yunani. pinot- Saya minum dan kitos) (Rajah 3).

Sel haiwan, tidak seperti sel tumbuhan, dikelilingi oleh "kot" lembut dan fleksibel yang dibentuk terutamanya oleh molekul polisakarida, yang, bergabung dengan beberapa protein membran dan lipid, mengelilingi sel dari luar. Komposisi polisakarida adalah khusus untuk tisu yang berbeza, kerana sel-sel "mengenal" satu sama lain dan berhubung antara satu sama lain.

Sel tumbuhan tidak mempunyai "kot" sedemikian. Mereka mempunyai membran plasma berpori di atasnya. membran sel, yang kebanyakannya terdiri daripada selulosa. Melalui liang-liang, benang sitoplasma meregang dari sel ke sel, menghubungkan sel-sel antara satu sama lain. Ini adalah bagaimana komunikasi antara sel dicapai dan integriti badan dicapai.

Membran sel dalam tumbuhan memainkan peranan rangka yang kuat dan melindungi sel daripada kerosakan.

Kebanyakan bakteria dan semua kulat mempunyai membran sel, cuma komposisi kimianya berbeza. Dalam kulat ia terdiri daripada bahan seperti kitin.

Sel-sel kulat, tumbuhan dan haiwan mempunyai struktur yang serupa. Sel mempunyai tiga bahagian utama: nukleus, sitoplasma, dan membran plasma. Membran plasma terdiri daripada lipid dan protein. Ia memastikan kemasukan bahan ke dalam sel dan pembebasannya dari sel. Dalam sel tumbuhan, kulat dan kebanyakan bakteria terdapat membran sel di atas membran plasma. Ia melakukan fungsi perlindungan dan memainkan peranan rangka. Dalam tumbuhan, dinding sel terdiri daripada selulosa, dan dalam kulat, ia diperbuat daripada bahan seperti kitin. Sel haiwan dilitupi dengan polisakarida yang menyediakan hubungan antara sel tisu yang sama.

Adakah anda tahu bahawa bahagian utama sel ialah sitoplasma. Ia terdiri daripada air, asid amino, protein, karbohidrat, ATP, dan ion bahan bukan organik. Sitoplasma mengandungi nukleus dan organel sel. Di dalamnya, bahan bergerak dari satu bahagian sel ke bahagian lain. Sitoplasma memastikan interaksi semua organel. Tindak balas kimia berlaku di sini.

Keseluruhan sitoplasma diserap dengan mikrotubulus protein nipis yang terbentuk sitoskeleton sel, berkat yang ia mengekalkan bentuk yang tetap. Sitoskeleton sel adalah fleksibel, kerana mikrotubulus dapat mengubah kedudukannya, bergerak dari satu hujung dan memendekkan dari yang lain. Pelbagai bahan masuk ke dalam sel. Apa yang berlaku kepada mereka di dalam sangkar?

Dalam lisosom - vesikel membran bulat kecil (lihat Rajah 1) molekul bahan organik kompleks dipecahkan kepada molekul yang lebih ringkas dengan bantuan enzim hidrolitik. Sebagai contoh, protein dipecahkan kepada asid amino, polisakarida kepada monosakarida, lemak kepada glisirin dan asid lemak. Untuk fungsi ini, lisosom sering dipanggil "stesen pencernaan" sel.

Jika membran lisosom dimusnahkan, enzim yang terkandung di dalamnya boleh mencerna sel itu sendiri. Oleh itu, lisosom kadang-kadang dipanggil "senjata pembunuh sel."

Pengoksidaan enzimatik molekul kecil asid amino, monosakarida, asid lemak dan alkohol yang terbentuk dalam lisosom kepada karbon dioksida dan air bermula dalam sitoplasma dan berakhir di organel lain - mitokondria. Mitokondria ialah organel berbentuk batang, seperti benang atau sfera, dipisahkan daripada sitoplasma oleh dua membran (Rajah 4). Membran luar licin, dan yang dalam membentuk lipatan - krismas, yang meningkatkan permukaannya. Membran dalam mengandungi enzim yang mengambil bahagian dalam pengoksidaan bahan organik kepada karbon dioksida dan air. Ini membebaskan tenaga yang disimpan oleh sel dalam molekul ATP. Oleh itu, mitokondria dipanggil "stesen kuasa" sel.

Dalam sel, bahan organik bukan sahaja teroksida, tetapi juga disintesis. Sintesis lipid dan karbohidrat dijalankan pada retikulum endoplasma - EPS (Rajah 5), dan protein - pada ribosom. Apakah EPS? Ini adalah sistem tubulus dan tangki, dindingnya dibentuk oleh membran. Mereka meresap ke seluruh sitoplasma. Bahan bergerak melalui saluran ER ke bahagian sel yang berlainan.

Terdapat EPS yang licin dan kasar. Pada permukaan ER licin, karbohidrat dan lipid disintesis dengan penyertaan enzim. Kekasaran ER diberikan oleh badan bulat kecil yang terletak di atasnya - ribosom(lihat Rajah 1), yang terlibat dalam sintesis protein.

Sintesis bahan organik juga berlaku dalam plastid, yang hanya terdapat dalam sel tumbuhan.

nasi. 4. Skim struktur mitokondria.
1.- membran luar; 2.- membran dalam; 3.- lipatan selaput dalam - krista.

nasi. 5. Skim struktur EPS kasar.

nasi. 6. Gambar rajah struktur kloroplas.
1.- membran luar; 2.- membran dalam; 3.- kandungan dalaman kloroplas; 4.- lipatan membran dalam, dikumpulkan dalam "timbunan" dan membentuk grana.

Dalam plastid tidak berwarna - leukoplas(dari bahasa Yunani leukos- putih dan plasto- dicipta) kanji terkumpul. Ubi kentang sangat kaya dengan leucoplasts. Warna kuning, oren, dan merah diberikan kepada buah-buahan dan bunga. kromoplast(dari bahasa Yunani kromium- warna dan plasto). Mereka mensintesis pigmen yang terlibat dalam fotosintesis - karotenoid. Dalam kehidupan tumbuhan, ia amat penting kloroplas(dari bahasa Yunani kloros- kehijauan dan plasto) - plastid hijau. Dalam Rajah 6 anda melihat bahawa kloroplas ditutup dengan dua membran: luar dan dalam. Membran dalam membentuk lipatan; di antara lipatan terdapat buih yang disusun dalam susunan - bijirin. Granas mengandungi molekul klorofil, yang terlibat dalam fotosintesis. Setiap kloroplas mempunyai kira-kira 50 butir yang disusun dalam corak papan dam. Susunan ini memastikan pencahayaan maksimum setiap muka.

Dalam sitoplasma, protein, lipid, dan karbohidrat boleh terkumpul dalam bentuk bijirin, kristal, dan titisan. Ini kemasukan- menyimpan nutrien yang dimakan oleh sel mengikut keperluan.

Dalam sel tumbuhan, beberapa nutrien simpanan, serta produk pecahan, terkumpul dalam sap sel vakuol (lihat Rajah 1). Mereka boleh menyumbang sehingga 90% daripada jumlah sel tumbuhan. Sel haiwan mempunyai vakuol sementara yang menduduki tidak lebih daripada 5% daripada isipadunya.

nasi. 7. Skema struktur kompleks Golgi.

Dalam Rajah 7 anda melihat satu sistem rongga yang dikelilingi oleh membran. ini Kompleks Golgi, yang melakukan pelbagai fungsi dalam sel: mengambil bahagian dalam pengumpulan dan pengangkutan bahan, penyingkiran mereka dari sel, pembentukan lisosom dan membran sel. Sebagai contoh, molekul selulosa memasuki rongga kompleks Golgi, yang, menggunakan vesikel, bergerak ke permukaan sel dan termasuk dalam membran sel.

Kebanyakan sel membiak melalui pembahagian. Mengambil bahagian dalam proses ini pusat sel. Ia terdiri daripada dua sentriol yang dikelilingi oleh sitoplasma padat (lihat Rajah 1). Pada permulaan pembahagian, sentriol bergerak ke arah kutub sel. Benang protein terpancar daripadanya, yang menyambung kepada kromosom dan memastikan pengedaran seragamnya antara dua sel anak.

Semua organel sel saling berkait rapat. Sebagai contoh, molekul protein disintesis dalam ribosom, ia diangkut melalui saluran ER ke bahagian sel yang berlainan, dan protein dimusnahkan dalam lisosom. Molekul yang baru disintesis digunakan untuk membina struktur sel atau terkumpul dalam sitoplasma dan vakuol sebagai nutrien simpanan.

Sel dipenuhi dengan sitoplasma. Sitoplasma mengandungi nukleus dan pelbagai organel: lisosom, mitokondria, plastid, vakuol, ER, pusat sel, kompleks Golgi. Mereka berbeza dalam struktur dan fungsinya. Semua organel sitoplasma berinteraksi antara satu sama lain, memastikan fungsi normal sel.

Jadual 1. STRUKTUR SEL

ORGANEL STRUKTUR DAN SIFAT FUNGSI
Shell Terdiri daripada selulosa. Mengelilingi sel tumbuhan. Mempunyai liang pori Memberi kekuatan sel, mengekalkan bentuk tertentu, dan melindungi. Merupakan rangka tumbuhan
Membran sel luar Struktur sel membran berganda. Ia terdiri daripada lapisan bilipid dan protein berselang-seli mozek, dengan karbohidrat terletak di luar. Separa telap Mengehadkan kandungan hidup sel semua organisma. Menyediakan kebolehtelapan terpilih, melindungi, mengawal keseimbangan air-garam, pertukaran dengan persekitaran luaran.
Retikulum endoplasma (ER) Struktur membran tunggal. Sistem tubul, tiub, tangki. Meresap seluruh sitoplasma sel. ER licin dan ER berbutir dengan ribosom Membahagikan sel kepada petak berasingan di mana proses kimia berlaku. Menyediakan komunikasi dan pengangkutan bahan dalam sel. Sintesis protein berlaku pada ER berbutir. Pada licin - sintesis lipid
radas Golgi Struktur membran tunggal. Sistem buih, tangki, di mana produk sintesis dan penguraian terletak Menyediakan pembungkusan dan penyingkiran bahan dari sel, membentuk lisosom primer
Lisosom Struktur sel sfera membran tunggal. Mengandungi enzim hidrolitik Menyediakan pecahan bahan molekul tinggi dan pencernaan intrasel
Ribosom Struktur berbentuk cendawan bukan membran. Terdiri daripada subunit kecil dan besar Terkandung dalam nukleus, sitoplasma dan ER berbutir. Mengambil bahagian dalam biosintesis protein.
Mitokondria Organel dua membran berbentuk bujur. Membran luar licin, yang dalam membentuk krista. Diisi dengan matriks. Terdapat DNA mitokondria, RNA, dan ribosom. Struktur separa autonomi Mereka adalah stesen tenaga sel. Mereka menyediakan proses pernafasan - pengoksidaan oksigen bahan organik. Sintesis ATP sedang dijalankan
Plastid Kloroplas Ciri sel tumbuhan. Organel dua membran, separa autonomi berbentuk bujur. Di dalamnya dipenuhi dengan stroma, di mana granae terletak. Granas terbentuk daripada struktur membran - tilakoid. Terdapat DNA, RNA, ribosom Fotosintesis berlaku. Tindak balas fasa cahaya berlaku pada membran tilakoid, dan tindak balas fasa gelap berlaku dalam stroma. Sintesis karbohidrat
Kromoplast Organel sfera dua membran. Mengandungi pigmen: merah, oren, kuning. Terbentuk daripada kloroplas Memberi warna pada bunga dan buah. Dibentuk daripada kloroplas pada musim luruh, mereka memberikan daun warna kuning.
Leukoplas Plastid dua membran, tidak berwarna, sfera. Dalam cahaya mereka boleh berubah menjadi kloroplas Simpan nutrien dalam bentuk bijirin kanji
Pusat sel Struktur bukan membran. Terdiri daripada dua sentriol dan satu sentrosfera Membentuk gelendong pembahagian sel dan mengambil bahagian dalam pembahagian sel. Sel berganda selepas membahagi
Vakuol Ciri sel tumbuhan. Rongga membran dipenuhi dengan sap sel Mengawal tekanan osmotik sel. Mengumpul nutrien dan bahan buangan sel
teras Komponen utama sel. Dikelilingi oleh membran nuklear berliang dua lapisan. Diisi dengan karyoplasma. Mengandungi DNA dalam bentuk kromosom (kromatin) Mengawal semua proses dalam sel. Menyediakan penghantaran maklumat keturunan. Bilangan kromosom adalah tetap bagi setiap spesies. Menyediakan replikasi DNA dan sintesis RNA
Nukleolus Pembentukan gelap dalam nukleus, tidak dipisahkan daripada karyoplasma Tempat pembentukan ribosom
Organel pergerakan. Silia. Flagela Pertumbuhan sitoplasma yang dikelilingi oleh membran Pastikan pergerakan sel dan penyingkiran zarah debu (epitelium bersilia)

Peranan paling penting dalam aktiviti kehidupan dan pembahagian sel kulat, tumbuhan dan haiwan adalah kepunyaan nukleus dan kromosom yang terletak di dalamnya. Kebanyakan sel organisma ini mempunyai satu nukleus, tetapi terdapat juga sel multinukleus, seperti sel otot. Nukleus terletak di dalam sitoplasma dan mempunyai bentuk bulat atau bujur. Ia ditutup dengan cangkang yang terdiri daripada dua membran. Sampul nuklear mempunyai liang di mana pertukaran bahan berlaku antara nukleus dan sitoplasma. Nukleus dipenuhi dengan jus nuklear, di mana nukleolus dan kromosom terletak.

Nukleolus- ini adalah "bengkel untuk pengeluaran" ribosom, yang terbentuk daripada RNA ribosom yang dihasilkan dalam nukleus dan protein yang disintesis dalam sitoplasma.

Fungsi utama nukleus - penyimpanan dan penghantaran maklumat keturunan - dikaitkan dengan kromosom. Setiap jenis organisma mempunyai set kromosomnya sendiri: nombor, bentuk dan saiz tertentu.

Semua sel badan, kecuali sel jantina, dipanggil somatik(dari bahasa Yunani soma- badan). Sel-sel organisma daripada spesies yang sama mengandungi set kromosom yang sama. Sebagai contoh, pada manusia, setiap sel badan mengandungi 46 kromosom, dalam lalat buah Drosophila - 8 kromosom.

Sel somatik, sebagai peraturan, mempunyai set kromosom berganda. Ia dikenali sebagai diploid dan dilambangkan dengan 2 n. Jadi, seseorang mempunyai 23 pasang kromosom, iaitu 2 n= 46. Sel jantina mengandungi separuh daripada banyak kromosom. Adakah ia bujang, atau haploid, kit. Orang mempunyai 1 n = 23.

Semua kromosom dalam sel somatik, tidak seperti kromosom dalam sel kuman, berpasangan. Kromosom yang membentuk satu pasangan adalah sama antara satu sama lain. Kromosom berpasangan dipanggil homolog. Kromosom yang tergolong dalam pasangan yang berbeza dan berbeza dalam bentuk dan saiz dipanggil tidak homolog(Gamb. 8).

Dalam sesetengah spesies bilangan kromosom mungkin sama. Sebagai contoh, semanggi merah dan kacang pea mempunyai 2 n= 14. Walau bagaimanapun, kromosom mereka berbeza dalam bentuk, saiz, dan komposisi nukleotida molekul DNA.

nasi. 8. Set kromosom dalam sel Drosophila.

nasi. 9. Struktur kromosom.

Untuk memahami peranan kromosom dalam penghantaran maklumat keturunan, adalah perlu untuk membiasakan diri dengan struktur dan komposisi kimianya.

Kromosom sel tidak membahagi kelihatan seperti benang nipis yang panjang. Sebelum pembahagian sel, setiap kromosom terdiri daripada dua helai yang sama - kromatid, yang disambungkan di antara pinggang pinggang - (Gamb. 9).

Kromosom terdiri daripada DNA dan protein. Oleh kerana komposisi nukleotida DNA berbeza-beza antara spesies, komposisi kromosom adalah unik untuk setiap spesies.

Setiap sel, kecuali sel bakteria, mempunyai nukleus di mana nukleolus dan kromosom terletak. Setiap spesies dicirikan oleh set kromosom tertentu: nombor, bentuk dan saiz. Dalam sel somatik kebanyakan organisma set kromosom adalah diploid, dalam sel seks ia adalah haploid. Kromosom berpasangan dipanggil homolog. Kromosom terdiri daripada DNA dan protein. Molekul DNA memastikan penyimpanan dan penghantaran maklumat keturunan dari sel ke sel dan dari organisma ke organisma.

Setelah menyelesaikan topik ini, anda seharusnya dapat:

  1. Terangkan dalam kes apakah mikroskop cahaya (struktur) atau mikroskop elektron penghantaran harus digunakan.
  2. Huraikan struktur membran sel dan terangkan hubungan antara struktur membran dan keupayaannya untuk menukar bahan antara sel dan persekitarannya.
  3. Tentukan proses: resapan, resapan dipermudah, pengangkutan aktif, endositosis, eksositosis dan osmosis. Nyatakan perbezaan antara proses ini.
  4. Namakan fungsi struktur dan nyatakan di mana sel (tumbuhan, haiwan atau prokariotik) terletak: nukleus, membran nuklear, nukleoplasma, kromosom, membran plasma, ribosom, mitokondria, dinding sel, kloroplas, vakuol, lisosom, retikulum endoplasma licin (agranular) dan kasar (granular), pusat sel, radas Golgi, cilium, flagellum, mesosoma, pili atau fimbriae.
  5. Namakan sekurang-kurangnya tiga tanda di mana sel tumbuhan boleh dibezakan daripada sel haiwan.
  6. Senaraikan perbezaan paling penting antara sel prokariotik dan eukariotik.

Ivanova T.V., Kalinova G.S., Myagkova A.N. "Biologi Am". Moscow, "Pencerahan", 2000

  • Topik 1. "Membran plasma." §1, §8 ms 5;20
  • Topik 2. "Sangkar." §8-10 ms 20-30
  • Topik 3. "Sel prokariotik. Virus." §11 ms 31-34

Semua organisma hidup, bergantung kepada struktur sel, dibahagikan kepada tiga kumpulan (lihat Rajah 1):

1. Prokariot (bukan nuklear)

2. Eukariota (nuklear)

3. Virus (bukan selular)

nasi. 1. Organisma hidup

Dalam pelajaran ini kita akan mula mengkaji struktur sel organisma eukariotik, yang termasuk tumbuhan, kulat dan haiwan. Sel-sel mereka adalah struktur yang terbesar dan lebih kompleks berbanding dengan sel-sel prokariot.

Seperti yang diketahui, sel mampu melakukan aktiviti bebas. Mereka boleh menukar bahan dan tenaga dengan alam sekitar, serta berkembang dan membiak, oleh itu struktur dalaman sel adalah sangat kompleks dan terutamanya bergantung pada fungsi yang dilakukan oleh sel dalam organisma multiselular.

Prinsip membina semua sel adalah sama. Bahagian utama berikut boleh dibezakan dalam setiap sel eukariotik (lihat Rajah 2):

1. Membran luar yang memisahkan kandungan sel daripada persekitaran luar.

2. Sitoplasma dengan organel.

nasi. 2. Bahagian utama sel eukariotik

Istilah "membran" telah dicadangkan kira-kira seratus tahun yang lalu untuk merujuk kepada sempadan sel, tetapi dengan perkembangan mikroskop elektron menjadi jelas bahawa membran sel adalah sebahagian daripada unsur struktur sel.

Pada tahun 1959, J.D. Robertson merumuskan hipotesis tentang struktur membran asas, mengikut mana membran sel haiwan dan tumbuhan dibina mengikut jenis yang sama.

Pada tahun 1972, Singer dan Nicholson mencadangkannya, yang kini diterima umum. Menurut model ini, asas mana-mana membran adalah dwilapisan fosfolipid.

Fosfolipid (sebatian yang mengandungi kumpulan fosfat) mempunyai molekul yang terdiri daripada kepala kutub dan dua ekor bukan kutub (lihat Rajah 3).

nasi. 3. Fosfolipid

Dalam dwilapisan fosfolipid, sisa asid lemak hidrofobik menghadap ke dalam, dan kepala hidrofilik, termasuk sisa asid fosforik, menghadap ke luar (lihat Rajah 4).

nasi. 4. dwilapisan fosfolipid

Dwilapisan fosfolipid dibentangkan sebagai struktur dinamik lipid boleh bergerak, mengubah kedudukannya.

Lapisan ganda lipid menyediakan fungsi penghalang membran, menghalang kandungan sel daripada merebak, dan menghalang bahan toksik daripada memasuki sel.

Kehadiran membran sempadan antara sel dan persekitaran diketahui lama sebelum kemunculan mikroskop elektron. Ahli kimia fizikal menafikan kewujudan membran plasma dan percaya bahawa terdapat antara muka antara kandungan koloid hidup dan alam sekitar, tetapi Pfeffer (ahli botani Jerman dan ahli fisiologi tumbuhan) mengesahkan kewujudannya pada tahun 1890.

Pada awal abad yang lalu, Overton (seorang ahli fisiologi dan ahli biologi British) mendapati bahawa kadar penembusan banyak bahan ke dalam sel darah merah adalah berkadar terus dengan keterlarutannya dalam lipid. Dalam hal ini, saintis mencadangkan bahawa membran mengandungi sejumlah besar lipid dan bahan, larut di dalamnya, melaluinya dan berakhir di sisi lain membran.

Pada tahun 1925, Gorter dan Grendel (ahli biologi Amerika) mengasingkan lipid daripada membran sel sel darah merah. Mereka mengedarkan lipid yang terhasil ke atas permukaan air, satu molekul tebal. Ternyata luas permukaan yang diduduki oleh lapisan lipid adalah dua kali ganda luas sel darah merah itu sendiri. Oleh itu, saintis ini membuat kesimpulan bahawa membran sel terdiri daripada bukan satu, tetapi dua lapisan lipid.

Dawson dan Danielli (ahli biologi Inggeris) pada tahun 1935 mencadangkan bahawa dalam membran sel lapisan bimolekul lipid diapit di antara dua lapisan molekul protein (lihat Rajah 5).

nasi. 5. Model membran yang dicadangkan oleh Dawson dan Danielli

Dengan kemunculan mikroskop elektron, peluang dibuka untuk berkenalan dengan struktur membran, dan kemudian didapati bahawa membran sel haiwan dan tumbuhan kelihatan seperti struktur tiga lapisan (lihat Rajah 6).

nasi. 6. Membran sel di bawah mikroskop

Pada tahun 1959, ahli biologi J.D. Robertson, menggabungkan data yang tersedia pada masa itu, mengemukakan hipotesis tentang struktur "membran asas", di mana dia membuat postulat struktur yang sama dengan semua membran biologi.

Postulat Robertson mengenai struktur "membran asas"

1. Semua membran mempunyai ketebalan kira-kira 7.5 nm.

2. Dalam mikroskop elektron, kesemuanya kelihatan tiga lapisan.

3. Penampilan tiga lapisan membran adalah hasil susunan protein dan lipid kutub yang tepat yang disediakan oleh model Dawson dan Danielli - dwilapisan lipid pusat diapit di antara dua lapisan protein.

Hipotesis mengenai struktur "membran asas" ini mengalami pelbagai perubahan, dan pada tahun 1972 ia dikemukakan model membran mozek cecair(lihat Rajah 7), yang kini diterima umum.

nasi. 7. Model membran cecair-mozek

Molekul protein direndam dalam dwilapisan lipid membran mereka membentuk mozek mudah alih. Berdasarkan lokasinya dalam membran dan kaedah interaksi dengan lapisan ganda lipid, protein boleh dibahagikan kepada:

- dangkal (atau persisian) protein membran yang berkaitan dengan permukaan hidrofilik dwilapisan lipid;

- integral (membran) protein yang tertanam dalam kawasan hidrofobik dwilapisan.

Protein integral berbeza dari segi tahap ia tertanam dalam kawasan hidrofobik dwilapisan. Mereka boleh terendam sepenuhnya ( integral) atau sebahagiannya tenggelam ( separuh kamiran), dan juga boleh menembusi membran melalui ( transmembran).

Protein membran boleh dibahagikan kepada dua kumpulan mengikut fungsinya:

- struktur protein. Mereka adalah sebahagian daripada membran sel dan mengambil bahagian dalam mengekalkan strukturnya.

- dinamik protein. Mereka terletak pada membran dan mengambil bahagian dalam proses yang berlaku di atasnya.

Terdapat tiga kelas protein dinamik.

1. Reseptor. Dengan bantuan protein ini, sel melihat pelbagai pengaruh pada permukaannya. Iaitu, mereka secara khusus mengikat sebatian seperti hormon, neurotransmitter, dan toksin di luar membran, yang berfungsi sebagai isyarat untuk mengubah pelbagai proses di dalam sel atau membran itu sendiri.

2. Pengangkutan. Protein ini mengangkut bahan-bahan tertentu merentasi membran, dan ia juga membentuk saluran di mana pelbagai ion diangkut masuk dan keluar dari sel.

3. Enzim. Ini adalah protein enzim yang terletak di dalam membran dan mengambil bahagian dalam pelbagai proses kimia.

Pengangkutan bahan merentasi membran

Dwilapisan lipid sebahagian besarnya tidak telap kepada banyak bahan, jadi sejumlah besar tenaga diperlukan untuk mengangkut bahan merentasi membran, dan pembentukan pelbagai struktur juga diperlukan.

Terdapat dua jenis pengangkutan: pasif dan aktif.

Pengangkutan pasif

Pengangkutan pasif ialah pemindahan molekul sepanjang kecerunan kepekatan. Iaitu, ia hanya ditentukan oleh perbezaan kepekatan bahan yang dipindahkan pada sisi bertentangan membran dan dijalankan tanpa perbelanjaan tenaga.

Terdapat dua jenis pengangkutan pasif:

- resapan mudah(lihat Rajah 8), yang berlaku tanpa penyertaan protein membran. Mekanisme resapan ringkas menjalankan pemindahan transmembran gas (oksigen dan karbon dioksida), air dan beberapa ion organik ringkas. Resapan mudah mempunyai kadar yang rendah.

nasi. 8. Resapan mudah

- penyebaran dipermudahkan(lihat Rajah 9) berbeza daripada yang mudah kerana ia berlaku dengan penyertaan protein pembawa. Proses ini khusus dan berlaku pada kadar yang lebih tinggi daripada resapan mudah.

nasi. 9. Difusi dipermudahkan

Dua jenis protein pengangkutan membran diketahui: protein pembawa (translocases) dan protein pembentuk saluran. Protein pengangkutan mengikat bahan tertentu dan mengangkutnya merentasi membran sepanjang kecerunan kepekatannya, dan, oleh itu, proses ini, seperti dengan penyebaran mudah, tidak memerlukan perbelanjaan tenaga ATP.

Zarah makanan tidak boleh melalui membran; ia memasuki sel melalui endositosis (lihat Rajah 10). Semasa endositosis, membran plasma membentuk invaginasi dan unjuran dan menangkap zarah makanan pepejal. Vakuol (atau vesikel) terbentuk di sekeliling bolus makanan, yang kemudiannya tertanggal daripada membran plasma, dan zarah pepejal dalam vakuol berakhir di dalam sel.

nasi. 10. Endositosis

Terdapat dua jenis endositosis.

1. Fagositosis- penyerapan zarah pepejal. Sel khusus yang menjalankan fagositosis dipanggil fagosit.

2. Pinositosis- penyerapan bahan cecair (larutan, larutan koloid, ampaian).

Eksositosis(lihat Rajah 11) ialah proses terbalik endositosis. Bahan yang disintesis dalam sel, seperti hormon, dibungkus dalam vesikel membran yang sesuai dengan membran sel, tertanam di dalamnya, dan kandungan vesikel dilepaskan dari sel. Dengan cara yang sama, sel boleh menyingkirkan bahan buangan yang tidak diperlukannya.

nasi. 11. Eksositosis

Pengangkutan aktif

Tidak seperti resapan termudah, pengangkutan aktif ialah pergerakan bahan melawan kecerunan kepekatan. Dalam kes ini, bahan bergerak dari kawasan dengan kepekatan yang lebih rendah ke kawasan dengan kepekatan yang lebih tinggi. Oleh kerana pergerakan ini berlaku dalam arah yang bertentangan dengan resapan biasa, sel mesti mengeluarkan tenaga dalam proses tersebut.

Antara contoh pengangkutan aktif, yang terbaik dikaji ialah pam natrium-kalium yang dipanggil. Pam ini mengepam ion natrium keluar dari sel dan mengepam ion kalium ke dalam sel, menggunakan tenaga ATP.

1. Struktural (membran sel memisahkan sel daripada persekitaran).

2. Pengangkutan (bahan diangkut melalui membran sel, dan membran sel adalah penapis yang sangat selektif).

3. Reseptor (reseptor yang terletak di permukaan membran melihat pengaruh luar dan menghantar maklumat ini ke dalam sel, membolehkan ia bertindak balas dengan cepat kepada perubahan dalam persekitaran).

Sebagai tambahan kepada perkara di atas, membran juga melakukan fungsi metabolik dan mengubah tenaga.

Fungsi metabolik

Membran biologi secara langsung atau tidak langsung mengambil bahagian dalam proses transformasi metabolik bahan dalam sel, kerana kebanyakan enzim dikaitkan dengan membran.

Persekitaran lipid enzim dalam membran mewujudkan keadaan tertentu untuk fungsinya, mengenakan sekatan ke atas aktiviti protein membran dan dengan itu mempunyai kesan pengawalseliaan pada proses metabolik.

Fungsi penukaran tenaga

Fungsi yang paling penting bagi banyak biomembran ialah penukaran satu bentuk tenaga kepada yang lain.

Membran penukar tenaga termasuk membran dalam mitokondria dan tilakoid kloroplas (lihat Rajah 12).

nasi. 12. Mitokondria dan kloroplas

Bibliografi

  1. Kamensky A.A., Kriksunov E.A., Pasechnik V.V. Biologi am 10-11 gred Bustard, 2005.
  2. Biologi. Darjah 10. Biologi am. Tahap asas / P.V. Izhevsky, O.A. Kornilova, T.E. Loshchilina dan lain-lain - ed. ke-2, disemak. - Ventana-Graf, 2010. - 224 ms.
  3. Belyaev D.K. Biologi gred 10-11. Biologi am. Tahap asas. - ed. ke-11, stereotaip. - M.: Pendidikan, 2012. - 304 p.
  4. Agafonova I.B., Zakharova E.T., Sivoglazov V.I. Biologi gred 10-11. Biologi am. Tahap asas. - ed. ke-6, tambah. - Bustard, 2010. - 384 p.
  1. Ayzdorov.ru ().
  2. Youtube.com().
  3. Doktor-v.ru ().
  4. Animals-world.ru ().

Kerja rumah

  1. Apakah struktur membran sel?
  2. Disebabkan oleh sifat apakah lipid mampu membentuk membran?
  3. Disebabkan oleh fungsi apakah protein dapat mengambil bahagian dalam pengangkutan bahan merentasi membran?
  4. Senaraikan fungsi membran plasma.
  5. Bagaimanakah pengangkutan pasif merentasi membran berlaku?
  6. Bagaimanakah pengangkutan aktif merentas membran berlaku?
  7. Apakah fungsi pam natrium-kalium?
  8. Apakah fagositosis, pinositosis?

Struktur sel

Teori sel.

Rancang

Sel ialah unit struktur asas bagi organisma hidup.

1.Teori sel.

2. Struktur sel.

3. Evolusi sel.

Pada tahun 1665 R. Hooke adalah orang pertama yang menemui sel tumbuhan. Pada tahun 1674 A. Leeuwenhoek menemui sel haiwan. Pada tahun 1839 T. Schwann dan M. Schleiden merumuskan teori sel. Prinsip utama teori sel ialah sel adalah asas struktur dan fungsi sistem hidup. Tetapi mereka tersilap percaya bahawa sel terbentuk daripada bahan tanpa struktur. Pada tahun 1859 R. Virchow membuktikan bahawa sel baru terbentuk hanya dengan membahagikan yang sebelumnya.

Prinsip asas teori sel :

1) Sel ialah unit struktur dan fungsi semua benda hidup. Semua organisma hidup terdiri daripada sel.

2) Semua sel pada asasnya serupa dalam komposisi kimia dan proses metabolik.

3) Sel baru terbentuk dengan membahagikan yang sedia ada.

4) Semua sel menyimpan dan melaksanakan maklumat keturunan dengan cara yang sama.

5) Aktiviti hidup organisma multisel secara keseluruhannya ditentukan oleh interaksi sel konstituennya.

Berdasarkan strukturnya, terdapat 2 jenis sel:

Prokariot

Eukariota

Prokariota termasuk bakteria dan alga biru-hijau. Prokariot berbeza daripada eukariota dalam perkara berikut: mereka tidak mempunyai organel membran yang terdapat dalam sel eukariotik (mitokondria, retikulum endoplasma, lisosom, kompleks Golgi, kloroplas).

Perbezaan yang paling penting ialah mereka tidak mempunyai nukleus yang dikelilingi membran. DNA prokariotik diwakili oleh satu molekul bulat terlipat. Prokariot juga kekurangan sentriol pusat sel, jadi mereka tidak pernah membahagi secara mitosis. Mereka dicirikan oleh amitosis - pembahagian pantas langsung.

Sel eukariotik ialah sel organisma unisel dan multisel. Mereka terdiri daripada tiga komponen utama:

Membran sel yang mengelilingi sel dan memisahkannya daripada persekitaran luaran;

Sitoplasma yang mengandungi air, garam mineral, sebatian organik, organel dan rangkuman;

Nukleus, yang mengandungi bahan genetik sel.

1 – kepala polar molekul fosfolipid

2 – ekor asid lemak molekul fosfolipid

3 – protein integral

4 - protein periferi

5 – protein separa bersepadu

6 - glikoprotein

7 - glikolipid

Membran sel luar adalah wujud dalam semua sel (haiwan dan tumbuhan), mempunyai ketebalan kira-kira 7.5 (sehingga 10) nm dan terdiri daripada molekul lipid dan protein.

Pada masa ini, model cecair-mosaik pembinaan membran sel meluas. Menurut model ini, molekul lipid tersusun dalam dua lapisan, dengan hujung penghalau air (hidrofobik - larut lemak) menghadap satu sama lain, dan hujung larut air (hidrofilik) menghadap pinggir. Molekul protein tertanam dalam lapisan lipid. Sebahagian daripada mereka terletak di permukaan luar atau dalam bahagian lipid, yang lain sebahagiannya tenggelam atau menembusi membran melalui.


Fungsi membran :

Pelindung, sempadan, penghalang;

Pengangkutan;

Reseptor - dijalankan kerana protein - reseptor, yang mempunyai keupayaan selektif untuk bahan tertentu (hormon, antigen, dll.), Masuk ke dalam interaksi kimia dengan mereka, menjalankan isyarat ke dalam sel;

Mengambil bahagian dalam pembentukan hubungan antara sel;

Menyediakan pergerakan beberapa sel (pergerakan amoeba).

Sel haiwan mempunyai lapisan glikokaliks nipis di atas membran sel luar. Ia adalah kompleks karbohidrat dengan lipid dan karbohidrat dengan protein. Glikokaliks terlibat dalam interaksi antara sel. Membran sitoplasma kebanyakan organel sel mempunyai struktur yang sama.

Dalam sel tumbuhan, di luar membran sitoplasma. terdapat dinding sel yang terdiri daripada selulosa.

Pengangkutan bahan merentasi membran sitoplasma .

Terdapat dua mekanisme utama untuk bahan masuk atau keluar dari sel:

1. Pengangkutan pasif.

2. Pengangkutan aktif.

Pengangkutan pasif bahan berlaku tanpa penggunaan tenaga. Contoh pengangkutan tersebut ialah resapan dan osmosis, di mana pergerakan molekul atau ion berlaku dari kawasan berkepekatan tinggi ke kawasan berkepekatan lebih rendah, contohnya, molekul air.

Pengangkutan aktif - dalam jenis pengangkutan ini, molekul atau ion menembusi membran terhadap kecerunan kepekatan, yang memerlukan tenaga. Contoh pengangkutan aktif ialah pam natrium-kalium, yang secara aktif mengepam natrium keluar dari sel dan menyerap ion kalium dari persekitaran luaran, mengangkutnya ke dalam sel. Pam adalah protein membran khas yang memacu ATP.

Pengangkutan aktif memastikan pengekalan isipadu sel dan potensi membran yang berterusan.

Pengangkutan bahan boleh dilakukan secara endositosis dan eksositosis.

Endositosis adalah penembusan bahan ke dalam sel, eksositosis adalah dari sel.

Semasa endositosis, membran plasma membentuk invaginasi atau protrusi, yang kemudiannya menyelubungi bahan dan, apabila dilepaskan, berubah menjadi vesikel.

Terdapat dua jenis endositosis:

1) fagositosis - penyerapan zarah pepejal (sel fagosit),

2) pinositosis - penyerapan bahan cecair. Pinositosis adalah ciri protozoa amoeboid.

Dengan eksositosis, pelbagai bahan dikeluarkan dari sel: sisa makanan yang tidak dicerna dikeluarkan dari vakuol pencernaan, dan rembesan cecairnya dikeluarkan dari sel penyembur.

Sitoplasma –(sitoplasma + nukleus membentuk protoplasma). Sitoplasma terdiri daripada bahan tanah berair (matriks sitoplasma, hyaloplasma, sitosol) dan pelbagai organel dan kemasukan yang terkandung di dalamnya.

Kemasukan– bahan buangan sel. Terdapat 3 kumpulan kemasukan - kepentingan trofik, penyembur (sel kelenjar) dan kepentingan khas (pigmen).

Organel – Ini adalah struktur kekal sitoplasma yang melaksanakan fungsi tertentu dalam sel.

Organel yang mempunyai kepentingan umum dan yang istimewa dibezakan. Keistimewaan ditemui dalam kebanyakan sel, tetapi terdapat dalam kuantiti yang ketara hanya dalam sel yang menjalankan fungsi tertentu. Ini termasuk mikrovili sel epitelium usus, silia epitelium trakea dan bronkus, flagella, myofibrils (menyediakan penguncupan otot, dll.).

Organel yang mempunyai kepentingan umum termasuk ER, kompleks Golgi, mitokondria, ribosom, lisosom, sentriol pusat sel, peroksisom, mikrotubulus, mikrofilamen. Dalam sel tumbuhan terdapat plastid dan vakuol. Organel yang mempunyai kepentingan umum boleh dibahagikan kepada organel yang mempunyai struktur membran dan bukan membran.

Organel dengan struktur membran adalah sama ada dua membran atau membran tunggal. Mitokondria dan plastid dikelaskan sebagai sel dua membran. Sel-sel membran tunggal termasuk retikulum endoplasma, kompleks Golgi, lisosom, peroksisom, dan vakuol.

Organel yang tidak mempunyai membran: ribosom, pusat sel, mikrotubulus, mikrofilamen.

Mitokondria – ini adalah organel berbentuk bulat atau bujur. Mereka terdiri daripada dua membran: dalaman dan luaran. Membran dalam mempunyai unjuran yang dipanggil cristae, yang membahagikan mitokondria ke dalam petak. Petak diisi dengan bahan - matriks. Matriks mengandungi DNA, mRNA, tRNA, ribosom, garam kalsium dan magnesium. Biosintesis protein autonomi berlaku di sini. Fungsi utama mitokondria ialah sintesis tenaga dan pengumpulannya dalam molekul ATP. Mitokondria baru terbentuk dalam sel hasil daripada pembahagian yang lama.

Plastid – organel yang terdapat terutamanya dalam sel tumbuhan. Mereka datang dalam tiga jenis: kloroplas, yang mengandungi pigmen hijau; kromoplast (pigmen merah, kuning, oren); leukoplas (tidak berwarna).

Kloroplas, terima kasih kepada klorofil pigmen hijau, dapat mensintesis bahan organik daripada bahan bukan organik menggunakan tenaga matahari.

Kromoplast memberikan warna terang kepada bunga dan buah.

Leukoplas dapat mengumpul nutrien simpanan: kanji, lipid, protein, dll.

Retikulum endoplasmic ( EPS ) ialah sistem kompleks vakuol dan saluran yang dibatasi oleh membran. Terdapat EPS licin (agranular) dan kasar (granular). Licin tidak mempunyai ribosom pada membrannya. Ia mengandungi sintesis lipid, lipoprotein, pengumpulan dan penyingkiran bahan toksik dari sel. ER berbutir mempunyai ribosom pada membrannya di mana protein disintesis. Protein kemudian memasuki kompleks Golgi dan dari sana keluar.

Kompleks Golgi (radas Golgi) Ia adalah timbunan kantung membran yang diratakan - tangki dan sistem buih yang berkaitan. Timbunan cisternae dipanggil dictyosome.

Fungsi kompleks Golgi : pengubahsuaian protein, sintesis polisakarida, pengangkutan bahan, pembentukan membran sel, pembentukan lisosom.

Lisosom – Mereka adalah vesikel yang dikelilingi membran yang mengandungi enzim. Mereka menjalankan pecahan intraselular bahan dan dibahagikan kepada primer dan sekunder. Lisosom primer mengandungi enzim dalam bentuk tidak aktif. Selepas pelbagai bahan memasuki organel, enzim diaktifkan dan proses pencernaan bermula - ini adalah lisosom sekunder.

Peroksisom mempunyai rupa buih yang dibatasi oleh satu membran. Ia mengandungi enzim yang memecahkan hidrogen peroksida, yang toksik kepada sel.

Vakuol – Ini adalah organel sel tumbuhan yang mengandungi sap sel. Getah sel mungkin mengandungi nutrien ganti, pigmen, dan bahan buangan. Vakuol mengambil bahagian dalam penciptaan tekanan turgor dan dalam peraturan metabolisme garam air.

Ribosom – organel yang terdiri daripada subunit besar dan kecil. Mereka boleh terletak sama ada di ER atau terletak secara bebas di dalam sel, membentuk polisom. Mereka terdiri daripada rRNA dan protein dan terbentuk dalam nukleolus. Biosintesis protein berlaku dalam ribosom.

Pusat sel – terdapat dalam sel haiwan, kulat, dan tumbuhan yang lebih rendah dan tidak terdapat pada tumbuhan yang lebih tinggi. Ia terdiri daripada dua sentriol dan sfera sinaran. Sentriol mempunyai rupa silinder berongga, dindingnya terdiri daripada 9 triplet mikrotubul. Apabila sel membahagi, mereka membentuk benang gelendong mitosis, yang memastikan pemisahan kromatid dalam anafasa mitosis dan kromosom homolog semasa meiosis.

Mikrotubul – pembentukan tiub pelbagai panjang. Mereka adalah sebahagian daripada sentriol, gelendong mitosis, flagela, silia, melaksanakan fungsi sokongan, dan menggalakkan pergerakan struktur intrasel.

Mikrofilamen – pembentukan nipis berfilamen yang terletak di seluruh sitoplasma, tetapi terdapat terutamanya banyak daripada mereka di bawah membran sel. Bersama-sama dengan mikrotubulus, mereka membentuk sitoskeleton sel, menentukan aliran sitoplasma, pergerakan intrasel vesikel, kloroplas dan organel lain.

Ia mempunyai ketebalan 8-12 nm, jadi mustahil untuk memeriksanya dengan mikroskop cahaya. Struktur membran dikaji menggunakan mikroskop elektron.

Membran plasma dibentuk oleh dua lapisan lipid - lapisan bilipid, atau dwilapisan. Setiap molekul terdiri daripada kepala hidrofilik dan ekor hidrofobik, dan dalam membran biologi lipid terletak dengan kepala mereka ke luar dan ekor ke dalam.

Banyak molekul protein direndam dalam lapisan bilipid. Sebahagian daripada mereka terletak di permukaan membran (luaran atau dalaman), yang lain menembusi membran.

Fungsi membran plasma

Membran melindungi kandungan sel daripada kerosakan, mengekalkan bentuk sel, secara selektif membenarkan bahan yang diperlukan masuk ke dalam sel dan mengeluarkan produk metabolik, dan juga memastikan komunikasi antara sel.

Penghalang, fungsi pembatas membran disediakan oleh lapisan ganda lipid. Ia menghalang kandungan sel daripada merebak, bercampur dengan persekitaran atau cecair antara sel, dan menghalang penembusan bahan berbahaya ke dalam sel.

Sebilangan fungsi terpenting membran sitoplasma dijalankan oleh protein yang direndam di dalamnya. Dengan bantuan protein reseptor, ia dapat melihat pelbagai kerengsaan pada permukaannya. Protein pengangkutan membentuk saluran terbaik yang melaluinya kalium, kalsium, dan ion lain yang berdiameter kecil masuk dan keluar dari sel. Protein menyediakan proses penting dalam badan itu sendiri.

Zarah makanan besar yang tidak dapat melalui saluran membran nipis memasuki sel melalui fagositosis atau pinositosis. Nama umum untuk proses ini ialah endositosis.

Bagaimanakah endositosis berlaku - penembusan zarah makanan yang besar ke dalam sel?

Zarah makanan bersentuhan dengan membran luar sel, dan invaginasi terbentuk pada ketika ini. Kemudian zarah, yang dikelilingi oleh membran, memasuki sel, vesikel pencernaan terbentuk, dan enzim pencernaan menembusi ke dalam vesikel yang dihasilkan.

Sel darah putih yang boleh menangkap dan mencerna bakteria asing dipanggil fagosit.

Dalam kes pinositosis, invaginasi membran tidak menangkap zarah pepejal, tetapi titisan cecair dengan bahan terlarut di dalamnya. Mekanisme ini adalah salah satu cara utama untuk bahan memasuki sel.

Sel tumbuhan yang ditutup dengan lapisan keras dinding sel di atas membran tidak mampu untuk fagositosis.

Proses terbalik endositosis ialah eksositosis. Bahan yang disintesis (contohnya, hormon) dibungkus dalam vesikel membran, mendekati membran, dibina ke dalamnya, dan kandungan vesikel dilepaskan dari sel. Dengan cara ini, sel boleh menyingkirkan produk metabolik yang tidak diperlukan.