Element av strukturen av cellen av levande eld. Den mänskliga cellens struktur. Betydande skillnader mellan växt- och djurceller

Levande organismers kemiska sammansättning

Den kemiska sammansättningen av levande organismer kan uttryckas i två former: atomär och molekylär. Den atomära (elementära) sammansättningen visar förhållandet mellan atomerna i de element som utgör levande organismer. Molekylär (material) sammansättning återspeglar förhållandet mellan molekyler av ämnen.

Kemiska grundämnen är en del av celler i form av joner och molekyler av oorganiska och organiska ämnen. De viktigaste oorganiska ämnena i cellen är vatten och mineralsalter, de viktigaste organiska ämnena är kolhydrater, lipider, proteiner och nukleinsyror.

Vatten är den dominerande komponenten i alla levande organismer. Den genomsnittliga vattenhalten i cellerna hos de flesta levande organismer är cirka 70 %.

Mineralsalter i en vattenlösning av cellen dissocierar till katjoner och anjoner. De viktigaste katjonerna är K+, Ca2+, Mg2+, Na+, NHJ, anjoner - Cl-, SO2-, HPO2-, H2PO-, HCO-, NO-.

Kolhydrater - Organiska föreningar som består av en eller flera molekyler av enkla sockerarter. Halten av kolhydrater i djurceller är 1-5%, och i vissa växtceller når den 70%.

Lipider - fetter och fettliknande organiska föreningar, praktiskt taget olösliga i vatten. Deras innehåll i olika celler varierar mycket: från 2-3 till 50-90% i cellerna i växtfrön och fettvävnad hos djur.

Ekorrar är biologiska heteropolymerer vars monomerer är aminosyror. Endast 20 aminosyror är involverade i bildandet av proteiner. De kallas fundamentala eller grundläggande. En del av aminosyrorna syntetiseras inte i djurs och människors organismer och måste tillföras med vegetabilisk föda (de kallas essentiella).

Nukleinsyror. Det finns två typer av nukleinsyror: DNA och RNA. Nukleinsyror är polymerer vars monomerer är nukleotider.

Cellstruktur

Bildandet av cellteori

• Robert Hooke upptäckte 1665 celler i en sektion av kork och var den första som använde termen "cell".
• Anthony van Leeuwenhoek upptäckte encelliga organismer.
• Matthias Schleiden 1838 och Thomas Schwann 1839 formulerade cellteorins huvudbestämmelser. Men de trodde felaktigt att celler uppstår från den primära icke-cellulära substansen.
• Rudolf Virchow bevisade 1858 att alla celler bildas från andra celler genom celldelning.

Grundläggande bestämmelser i cellteorin

1. Cellen är den strukturella enheten för allt levande. Alla levande organismer är uppbyggda av celler (virus är ett undantag).
2. Cellen är den funktionella enheten för allt levande. Cellen visar hela skalan av vitala funktioner.
3. Cellen är utvecklingsenheten för allt levande. Nya celler bildas endast som ett resultat av delningen av den ursprungliga (moder)cellen.
4. Cellen är den genetiska enheten för allt levande. En cells kromosomer innehåller information om hela organismens utveckling.
5. Cellerna i alla organismer är lika i kemisk sammansättning, struktur och funktion.

Typer av cellorganisation

Bland levande organismer är det bara virus som inte har en cellulär struktur. Alla andra organismer representeras av cellulära livsformer. Det finns två typer av cellulär organisation: prokaryot och eukaryot. Bakterier är prokaryoter och växter, svampar och djur är eukaryoter.

Prokaryota celler är relativt enkla. De har ingen kärna, platsen för DNA i cytoplasman kallas en nukleoid, den enda DNA-molekylen är cirkulär och inte associerad med proteiner, celler är mindre än eukaryota celler, cellväggen innehåller en glykopeptid - murein, det finns inga membranorganeller, deras funktioner utförs av invaginationer av plasmamembranet, ribosomer är små, mikrotubuli är frånvarande, så cytoplasman är orörlig, och cilia och flagella har en speciell struktur.

Eukaryota celler har en kärna där kromosomerna finns - linjära DNA-molekyler associerade med proteiner; olika membranorganeller finns i cytoplasman.

Växtceller kännetecknas av närvaron av en tjock cellulosacellvägg, plastider och en stor central vakuol som flyttar kärnan till periferin. Cellcentrum hos högre växter innehåller inte centrioler. Lagringskolhydraten är stärkelse.

Svampceller har ett cellmembran som innehåller kitin, det finns en central vakuol i cytoplasman och det finns inga plastider. Endast vissa svampar har en centriol i cellcentrum. Den huvudsakliga reservkolhydraten är glykogen.

Djurceller har som regel en tunn cellvägg, innehåller inga plastider och en central vakuol, en centriol är karakteristisk för cellcentret. Lagringskolhydraten är glykogen.

Strukturen av en eukaryot cell

En typisk eukaryot cell består av tre komponenter: ett membran, en cytoplasma och en kärna.

Cellvägg

Utanför är cellen omgiven av ett skal, vars grund är plasmamembranet, eller plasmalemma, som har en typisk struktur och en tjocklek på 7,5 nm.

Cellmembranet utför viktiga och mycket olika funktioner: det bestämmer och upprätthåller cellens form; skyddar cellen från de mekaniska effekterna av penetration av skadliga biologiska ämnen; utför mottagningen av många molekylära signaler (till exempel hormoner); begränsar det interna innehållet i cellen; reglerar metabolismen mellan cellen och miljön, vilket säkerställer den intracellulära sammansättningens beständighet; deltar i bildandet av intercellulära kontakter och olika typer av specifika utsprång av cytoplasman (mikrovill, flimmerhår, flageller).

Kolkomponenten i membranet hos djurceller kallas glykokalyxen.

Utbytet av ämnen mellan cellen och dess omgivning sker konstant. Mekanismerna för transport av ämnen in i och ut ur cellen beror på storleken på de transporterade partiklarna. Små molekyler och joner transporteras av cellen direkt över membranet i form av aktiv och passiv transport.

Beroende på typ och riktning särskiljs endocytos och exocytos.

Absorption och frisättning av fasta och stora partiklar kallas fagocytos och omvänd fagocytos, respektive flytande eller lösta partiklar - pinocytos och omvänd pinocytos.

Cytoplasma

Cytoplasman är det inre innehållet i cellen och består av hyaloplasma och olika intracellulära strukturer som finns i den.

Hyaloplasma (matris) är en vattenlösning av oorganiska och organiska ämnen som kan ändra sin viskositet och är i konstant rörelse. Förmågan att röra sig eller strömma av cytoplasman kallas cyklos.

Matrisen är ett aktivt medium där många fysikaliska och kemiska processer äger rum och som förenar alla element i cellen till ett enda system.

Cellens cytoplasmatiska strukturer representeras av inneslutningar och organeller. Inneslutningar är relativt icke-permanenta och förekommer i vissa typer av celler vid vissa ögonblick av livet, till exempel som tillförsel av näringsämnen (stärkelsekorn, proteiner, glykogendroppar) eller produkter som ska utsöndras från cellen. Organeller är permanenta och oumbärliga komponenter i de flesta celler som har en specifik struktur och utför en vital funktion.

Membranorganellerna i en eukaryot cell inkluderar det endoplasmatiska retikulumet, Golgi-apparaten, mitokondrier, lysosomer och plastider.

Endoplasmatiska retiklet. Hela cytoplasmans inre zon är fylld med många små kanaler och håligheter, vars väggar är membran som liknar plasmamembranets struktur. Dessa kanaler förgrenar sig, ansluter till varandra och bildar ett nätverk som kallas endoplasmatiska retikulum.

Det endoplasmatiska retikulumet är heterogent till sin struktur. Två typer av det är kända - granulär och slät. På membranen i kanalerna och håligheterna i det granulära nätverket finns det många små runda kroppar - ribosomer, som ger membranen ett grovt utseende. Membranen i det släta endoplasmatiska retikulum bär inte ribosomer på sin yta.

Det endoplasmatiska retikulumet utför många olika funktioner. Huvudfunktionen hos det granulära endoplasmatiska retikulumet är deltagande i proteinsyntes, som utförs i ribosomer.

På membranen i det släta endoplasmatiska retikulum syntetiseras lipider och kolhydrater. Alla dessa syntesprodukter ackumuleras i kanaler och kaviteter och transporteras sedan till olika cellorganeller, där de konsumeras eller ackumuleras i cytoplasman som cellinneslutningar. Det endoplasmatiska retikulum förbinder cellens huvudorganeller.

Golgiapparat

I många djurceller, såsom nervceller, tar det formen av ett komplext nätverk som ligger runt kärnan. I cellerna hos växter och protozoer representeras Golgi-apparaten av individuella skäreformade eller stavformade kroppar. Strukturen hos denna organoid är liknande i cellerna hos växt- och djurorganismer, trots variationen i dess form.

Sammansättningen av Golgi-apparaten inkluderar: hålrum begränsade av membran och placerade i grupper (5-10 vardera); stora och små bubblor som finns i ändarna av hålrummen. Alla dessa element bildar ett enda komplex.

Golgi-apparaten utför många viktiga funktioner. Genom kanalerna i det endoplasmatiska retikulumet transporteras produkterna av cellens syntetiska aktivitet - proteiner, kolhydrater och fetter - till den. Alla dessa ämnen ackumuleras först och kommer sedan in i cytoplasman i form av stora och små bubblor och används antingen i själva cellen under dess livsaktivitet eller tas bort från den och används i kroppen. Till exempel, i cellerna i bukspottkörteln hos däggdjur, syntetiseras matsmältningsenzymer, som ackumuleras i organoidens håligheter. Sedan bildas vesiklar fyllda med enzymer. De utsöndras från cellerna till pankreaskanalen, varifrån de rinner in i tarmhålan. En annan viktig funktion hos denna organoid är att fetter och kolhydrater (polysackarider) syntetiseras på dess membran, som används i cellen och som är en del av membranen. Tack vare aktiviteten hos Golgi-apparaten sker förnyelsen och tillväxten av plasmamembranet.

Mitokondrier

Cytoplasman hos de flesta djur- och växtceller innehåller små kroppar (0,2-7 mikron) - mitokondrier (grekiska "mitos" - tråd, "kondrion" - korn, granulat).

Mitokondrier är tydligt synliga i ett ljusmikroskop, med vilket du kan se deras form, plats, räkna antalet. Mitokondriernas inre struktur studerades med hjälp av ett elektronmikroskop. Skalet på mitokondriet består av två membran - yttre och inre. Yttermembranet är slätt, det bildar inga veck och utväxter. Det inre membranet, tvärtom, bildar många veck som riktas in i mitokondriernas hålighet. Det inre membranets veck kallas cristae (lat. "crista" - kam, utväxt) Antalet cristae är inte detsamma i olika cellers mitokondrier. Det kan vara från flera tiotal till flera hundra, och det finns särskilt många cristae i mitokondrierna hos aktivt fungerande celler, till exempel muskelceller.

Mitokondrier kallas cellernas "kraftverk" eftersom deras huvudsakliga funktion är syntesen av adenosintrifosfat (ATP). Denna syra syntetiseras i mitokondrierna i cellerna i alla organismer och är en universell energikälla som är nödvändig för genomförandet av cellens och hela organismens vitala processer.

Nya mitokondrier bildas genom delning av redan existerande mitokondrier i cellen.

Lysosomer

De är små runda kroppar. Varje lysosom är separerad från cytoplasman med ett membran. Inuti lysosomen finns enzymer som bryter ner proteiner, fetter, kolhydrater, nukleinsyror.

Lysosomer närmar sig matpartikeln som har kommit in i cytoplasman, smälter samman med den och en matsmältningsvakuol bildas, inuti vilken det finns en matpartikel omgiven av lysosomenzymer. Ämnen som bildas som ett resultat av matsmältningen av en matpartikel kommer in i cytoplasman och används av cellen.

Lysosomer har förmågan att aktivt smälta näringsämnen och är involverade i avlägsnandet av delar av celler, hela celler och organ som dör i processen av vital aktivitet. Bildandet av nya lysosomer sker ständigt i cellen. Enzymer som finns i lysosomer, som alla andra proteiner, syntetiseras på ribosomerna i cytoplasman. Sedan kommer dessa enzymer in genom kanalerna i det endoplasmatiska retikulumet till Golgi-apparaten, i vars håligheter lysosomer bildas. I denna form kommer lysosomer in i cytoplasman.

plastider

Plastider finns i cytoplasman hos alla växtceller. Det finns inga plastider i djurceller. Det finns tre huvudtyper av plastider: grön - kloroplaster; röd, orange och gul - kromoplaster; färglös - leukoplaster.

Obligatoriskt för de flesta celler är också organeller som inte har en membranstruktur. Dessa inkluderar ribosomer, mikrofilament, mikrotubuli och cellcentrum.

Ribosomer. Ribosomer finns i cellerna i alla organismer. Dessa är mikroskopiska kroppar av rundad form med en diameter på 15-20 nm. Varje ribosom består av två partiklar av olika storlekar, små och stora.

En cell innehåller många tusen ribosomer, de finns antingen på membranen i det granulära endoplasmatiska retikulumet eller ligger fritt i cytoplasman. Ribosomer är uppbyggda av proteiner och RNA. Ribosomernas funktion är proteinsyntes. Proteinsyntes är en komplex process som inte utförs av en ribosom, utan av en hel grupp, inklusive upp till flera dussin kombinerade ribosomer. Denna grupp av ribosomer kallas en polysom. De syntetiserade proteinerna ackumuleras först i kanalerna och håligheterna i det endoplasmatiska retikulumet och transporteras sedan till organellerna och cellplatserna där de konsumeras. Det endoplasmatiska retikulumet och ribosomerna på dess membran är en enda apparat för biosyntes och transport av proteiner.

Mikrotubuli och mikrofilament

Filamentösa strukturer, bestående av olika kontraktila proteiner och orsakar cellens motoriska funktioner. Mikrotubuli har formen av ihåliga cylindrar, vars väggar är sammansatta av proteiner - tubuliner. Mikrofilament är mycket tunna, långa, filamentösa strukturer som består av aktin och myosin.

Mikrotubuli och mikrofilament penetrerar hela cellens cytoplasma och bildar dess cytoskelett, vilket orsakar cyklos, intracellulära rörelser av organeller, segregering av kromosomer under delning av kärnmaterial, etc.

Cellcentrum (centrosom). I djurceller finns en organoid nära kärnan, som kallas cellcentrum. Huvuddelen av cellcentret består av två små kroppar - centrioler belägna i ett litet område med förtätad cytoplasma. Varje centriol har formen av en cylinder upp till 1 µm lång. Centrioler spelar en viktig roll vid celldelning; de är involverade i bildandet av fissionsspindeln.

I evolutionsprocessen anpassar sig olika celler till att leva under olika förhållanden och utföra specifika funktioner. Detta krävde närvaron i dem av speciella organoider, som kallas specialiserade, i motsats till de allmänna organellerna som diskuterats ovan. Dessa inkluderar kontraktila vakuoler av protozoer, myofibriller av muskelfibrer, neurofibriller och synaptiska vesiklar av nervceller, mikrovilli av epitelceller, flimmerhår och flageller av vissa protozoer.

Kärna

Kärnan är den viktigaste komponenten i eukaryota celler. De flesta celler har en enda kärna, men det finns också flerkärniga celler (i ett antal protozoer, i skelettmusklerna hos ryggradsdjur). Vissa högspecialiserade celler förlorar kärnor (till exempel däggdjurserytrocyter).

Kärnan har som regel en sfärisk eller oval form, mindre ofta kan den vara segmenterad eller fusiform. Kärnan består av kärnmembranet och karyoplasman som innehåller kromatin (kromosomer) och nukleoler.

Kärnmembranet bildas av två membran (yttre och inre) och innehåller många porer genom vilka olika ämnen utbyts mellan kärnan och cytoplasman.

Karyoplasma (nukleoplasma) är en geléliknande lösning som innehåller en mängd olika proteiner, nukleotider, joner, såväl som kromosomer och kärnan.

Kärnan är en liten rundad kropp, intensivt färgad och finns i kärnorna hos icke-delande celler. Nukleolus funktion är syntesen av rRNA och deras koppling till proteiner, dvs. sammansättning av ribosomsubenheter.

Kromatin - klumpar, granuler och trådliknande strukturer som är specifikt färgade av vissa färgämnen, bildade av DNA-molekyler i kombination med proteiner. Olika delar av DNA-molekyler i sammansättningen av kromatin har olika grader av helicitet, och skiljer sig därför i färgintensitet och arten av genetisk aktivitet. Kromatin är en form av existens av genetiskt material i icke-delande celler och ger möjligheten att fördubbla och realisera informationen som den innehåller. I processen med celldelning sker DNA-spiralisering och kromatinstrukturer bildar kromosomer.

Kromosomer är täta, intensivt färgande strukturer som är enheter i den morfologiska organisationen av det genetiska materialet och säkerställer dess exakta fördelning under celldelning.

Antalet kromosomer i cellerna hos varje biologisk art är konstant. Vanligtvis i kroppscellernas kärnor (somatiska) presenteras kromosomer i par, i könsceller är de inte parade. En enda uppsättning kromosomer i könsceller kallas haploida (n), en uppsättning kromosomer i somatiska celler kallas diploida (2n). Kromosomerna hos olika organismer skiljer sig åt i storlek och form.

En diploid uppsättning kromosomer i celler av en viss typ av levande organismer, kännetecknad av antalet, storleken och formen på kromosomerna, kallas en karyotyp. I kromosomuppsättningen av somatiska celler kallas parade kromosomer homologa, kromosomer från olika par kallas icke-homologa. Homologa kromosomer är desamma i storlek, form, sammansättning (den ena ärvs från moderns, den andra från den faderliga organismen). Kromosomerna i karyotypen är också uppdelade i autosomer, eller icke-könade kromosomer, som är lika hos manliga och kvinnliga individer, och heterokromosomer, eller könskromosomer som är involverade i könsbestämning och skiljer sig åt hos män och kvinnor. Den mänskliga karyotypen representeras av 46 kromosomer (23 par): 44 autosomer och 2 könskromosomer (honan har två identiska X-kromosomer, hanen har X- och Y-kromosomer).

Kärnan lagrar och implementerar genetisk information, styr processen för proteinbiosyntes och genom proteiner - alla andra livsprocesser. Kärnan är involverad i replikeringen och distributionen av ärftlig information mellan dotterceller, och följaktligen i regleringen av celldelning och utvecklingen av kroppen.

En cell är ett enda levande system som består av två oupplösligt sammanlänkade delar - cytoplasman och kärnan (färgtabell XII).

Cytoplasma- detta är en intern halvflytande miljö där kärnan och alla organeller i cellen finns. Den har en finkornig struktur, genomträngd av många tunna trådar. Den innehåller vatten, lösta salter och organiskt material. Cytoplasmans huvudsakliga funktion är att förena och säkerställa interaktionen mellan kärnan och alla organeller i cellen.

yttre membran omger cellen med en tunn film bestående av två lager av protein, mellan vilka det finns ett fettlager. Den genomsyras av många små porer genom vilka joner och molekyler utbyts mellan cellen och miljön. Membrantjockleken är 7,5-10 nm, pordiametern är 0,8-1 nm. Hos växter bildas en fibermantel ovanpå den. Huvudfunktionerna hos det yttre membranet är att begränsa cellens inre miljö, skydda den från skador, reglera flödet av joner och molekyler, ta bort metaboliska produkter och syntetiserade ämnen (hemligheter), koppla ihop celler och vävnader (på grund av utväxter och veck ). Det yttre membranet säkerställer penetration av stora partiklar i cellen genom fagocytos (se avsnitten i "Zoologi" - "Protozoer", i "Anatomi" - "Blod"). På liknande sätt absorberar cellen flytande droppar - pinocytos (från grekiskan "pino" - jag dricker).

Endoplasmatiska retiklet(EPS) är ett komplext system av kanaler och kaviteter som består av membran som penetrerar hela cytoplasman. EPS är av två typer - granulär (grov) och slät. På membranen i det granulära nätverket finns många små kroppar - ribosomer; de finns inte i ett smidigt nätverk. Huvudfunktionen för EPS är deltagande i syntesen, ackumuleringen och transporten av de viktigaste organiska substanserna som produceras av cellen. Protein syntetiseras i granulär ER, medan kolhydrater och fetter syntetiseras i jämn ER.

Ribosomer- små kroppar, 15-20 nm i diameter, bestående av två partiklar. Det finns hundratusentals av dem i varje cell. De flesta ribosomer är belägna på membranen i den granulära ER, och några är belägna i cytoplasman. De är sammansatta av proteiner och rRNA. Ribosomernas huvudfunktion är proteinsyntes.

Mitokondrier- det här är små kroppar, 0,2-0,7 mikron stora. Deras antal i en cell når flera tusen. De ändrar ofta form, storlek och plats i cytoplasman och flyttar till sin mest aktiva del. Det yttre höljet av mitokondrierna består av två treskiktsmembran. Det yttre membranet är slätt, det inre bildar många utväxter på vilka andningsenzymer finns. Den inre håligheten i mitokondrierna är fylld med vätska, som rymmer ribosomer, DNA och RNA. Nya mitokondrier bildas när gamla delar sig. Huvudfunktionen hos mitokondrier är syntesen av ATP. De syntetiserar en liten mängd proteiner, DNA och RNA.

plastider unikt för växtceller. Det finns tre typer av plastider - kloroplaster, kromoplaster och leukoplaster. De är kapabla till ömsesidig övergång till varandra. Plastider förökar sig genom delning.

Kloroplaster(60) är gröna, ovala till formen. Deras storlek är 4-6 mikron. Från ytan är varje kloroplast avgränsad av två treskiktsmembran - yttre och inre. Inuti är den fylld med en vätska, i vilken det finns flera dussintals speciella, sammankopplade cylindriska strukturer - gran, såväl som ribosomer, DNA och RNA. Varje grana består av flera tiotals platta membransäckar överlagrade på varandra. På tvärsnittet har den en rundad form, dess diameter är 1 µm. Allt klorofyll är koncentrerat i kornen, och fotosyntesprocessen äger rum i dem. De resulterande kolhydraterna ackumuleras först i kloroplasten, kommer sedan in i cytoplasman och från den till andra delar av växten.

Kromoplaster bestämma den röda, orange och gula färgen på blommor, frukter och höstlöv. De har formen av polyedriska kristaller som finns i cellens cytoplasma.

Leukoplaster färglös. De finns i omålade delar av växter (stammar, knölar, rötter), har en rund eller stavformad form (5-6 mikron i storlek). De lagrar reserver.

Cellcenter finns i djur- och lägre växtceller. Den består av två små cylindrar - centrioler (cirka 1 mikron i diameter) placerade vinkelrätt mot varandra. Deras väggar består av korta rör, hålrummet är fyllt med en halvflytande substans. Deras huvudsakliga roll är bildandet av delningsspindeln och den enhetliga fördelningen av kromosomer bland dotterceller.

Golgi komplex fick sitt namn efter den italienska forskaren som först upptäckte det i nervceller. Den har en mångsidig form och består av håligheter begränsade av membran, tubuli som sträcker sig från dem och bubblor placerade vid deras ändar. Huvudfunktionen är ackumulering och utsöndring av organiska ämnen som syntetiseras i det endoplasmatiska retikulumet, bildandet av lysosomer.

Lysosomer- rundade små kroppar med en diameter på cirka 1 mikron. Från ytan begränsas lysosomen av ett treskiktsmembran, inuti det finns ett komplex av enzymer som kan bryta ner kolhydrater, fetter och proteiner. Det finns flera dussin lysosomer i en cell. Nya lysosomer bildas i Golgi-komplexet. Deras huvudsakliga funktion är att smälta mat som har kommit in i cellen genom fagocytos och avlägsna döda organeller.

Rörelseorganeller- flageller och flimmerhår - är cellutväxter och har samma struktur hos djur och växter (deras gemensamma ursprung). Rörelsen av flercelliga djur tillhandahålls av muskelsammandragningar. Den huvudsakliga strukturella enheten i en muskelcell är myofibriller - tunna trådar mer än 1 cm långa, 1 mikron i diameter, arrangerade i buntar längs muskelfibern.

Cellinneslutningar- Kolhydrater, fetter och proteiner - är icke-permanenta komponenter i cellen. De syntetiseras periodiskt, ackumuleras i cytoplasman som reservsubstanser och används under organismens liv.

Kolhydrater är koncentrerade i stärkelsekorn (i växter) och glykogen (i djur). Det finns många av dem i leverceller, potatisknölar och andra organ. Fett ackumuleras i form av droppar i växtfrön, subkutan vävnad, bindväv etc. Proteiner deponeras i form av korn i djurägg, växtfrön och andra organ.

Kärna en av de viktigaste organellerna i cellen. Det separeras från cytoplasman av kärnmembranet, bestående av två treskiktsmembran, mellan vilka det finns en smal remsa av halvflytande substans. Genom kärnhöljets porer sker utbytet av ämnen mellan kärnan och cytoplasman. Kärnans hålighet är fylld med kärnjuice. Den innehåller kärnan (en eller flera), kromosomer, DNA, RNA, proteiner och kolhydrater. Nukleolen är en rundad kropp som sträcker sig i storlek från 1 till 10 mikron eller mer; det syntetiserar RNA. Kromosomer är bara synliga i delande celler. I interfaskärnan (icke-delande) finns de i form av tunna långa filament av kromatin (DNA-till-protein-kopplingar). De innehåller ärftlig information. Antalet och formen på kromosomerna i varje art av djur och växter är strikt definierade. Somatiska celler som utgör alla organ och vävnader innehåller en diploid (dubbel) uppsättning kromosomer (2 n); könsceller (gameter) - haploida (enkel) uppsättning kromosomer (n). Den diploida uppsättningen kromosomer i kärnan i en somatisk cell skapas av parade (identiska), homologa kromosomer. Kromosomer av olika par (icke-homolog) skiljer sig från varandra i form, plats centromerer Och sekundära sträckor.

prokaryoter– Det här är organismer med små, primitivt arrangerade celler, utan en tydligt definierad kärna. Dessa inkluderar blågröna alger, bakterier, fager och virus. Virus är DNA- eller RNA-molekyler täckta med ett proteinhölje. De är så små att de bara kan ses med ett elektronmikroskop. De saknar cytoplasma, mitokondrier och ribosomer, så de kan inte syntetisera det protein och den energi som behövs för deras liv. Väl i en levande cell och använder andra människors organiska material och energi utvecklas de normalt.

eukaryoter- organismer med större typiska celler som innehåller alla huvudorganellerna: kärna, endoplasmatiskt retikulum, mitokondrier, ribosomer, Golgi-komplex, lysosomer och andra. Eukaryoter inkluderar alla andra växt- och djurorganismer. Deras celler har en liknande typ av struktur, vilket på ett övertygande sätt bevisar enheten i deras ursprung.

Plan: I. Cytologi. II. Cellstruktur: 1. membran; 2. kärna; 3. cytoplasma: a) organeller: 1.endoplasmatiskt retikulum; 2. ribosomer; 3. Golgi-komplex; 4.lysosomer; 5. cellcentrum; 6.energiorganeller. b) cellulära inneslutningar: 1. kolhydrater; 2. fetter; 3. proteiner. III. Cellfunktioner: 1. celldelning; 2. metabolism: a) plastisk metabolism; b) energiutbyte. 3. irritabilitet; 4. organiska ämnens roll i implementeringen av cellfunktioner: a) proteiner; b) kolhydrater; c) fetter; d) nukleinsyror: 1. DNA; 2. RNA; e) ATP. IV. Nya upptäckter inom cellens område. V. Khabarovsk cytologer. VI. Slutsats Cytologi. Cytologi (grekiska "cytos" - cell, "logotyper" - vetenskap) är vetenskapen om celler. Cytologin studerar cellers struktur och kemiska sammansättning, cellers funktioner i djur- och växtkroppar, cellers reproduktion och utveckling samt anpassning av celler till miljöförhållanden. Modern cytologi är en komplex vetenskap. Den har de närmaste kopplingarna till andra biologiska vetenskaper, till exempel med botanik, zoologi, fysiologi, teorin om den organiska världens utveckling, såväl som med molekylärbiologi, kemi, fysik och matematik. Cytologi är en av de unga biologiska vetenskaperna, dess ålder är cirka 100 år. Åldern för termen "cell" är cirka 300 år gammal. Cytologin undersöker cellen som den viktigaste enheten för det levande och intar en central position inom ett antal biologiska discipliner. Studiet av den cellulära strukturen hos organismer påbörjades med mikroskop från 1600-talet, på 1800-talet skapades en enda cellteori för hela den organiska världen (T. Schwann, 1839). Under 1900-talet bidrog nya metoder till cytologins snabba framsteg: elektronmikroskopi, isotopindikatorer, cellodling etc. Namnet "cell" föreslogs av engelsmannen R. Hooke redan 1665, men först på 1800-talet. började dess systematiska studie. Trots att celler kan vara en del av olika organismer och organ (bakterier, ägg, erytrocyter, nerver etc.) och till och med existera som oberoende (enkla) organismer, har mycket gemensamt funnits i deras struktur och funktioner. Även om en enda cell är den enklaste livsformen, är dess struktur ganska komplex ... Cellens struktur. Celler finns i det intercellulära ämnet, vilket ger deras mekaniska styrka, näring och andning. Huvuddelarna av varje cell är cytoplasman och kärnan. Cellen är täckt med ett membran som består av flera lager av molekyler, vilket ger selektiv permeabilitet för ämnen. I cytoplasman finns de minsta strukturerna - organeller. Cellorganeller inkluderar: endoplasmatiskt retikulum, ribosomer, mitokondrier, lysosomer, Golgi-komplex, cellcentrum. Membran. Om vi ​​tittar på en cell av en växt, till exempel en lökrot, i mikroskop, kan vi se att den är omgiven av ett relativt tjockt skal. Ett skal av en helt annan karaktär syns tydligt i jättebläckfiskaxonet. Men skalet väljer inte vilka ämnen som ska släppas in och vilka som inte ska släppas in i axonet. Cellens skal fungerar som en extra "jordvall" som omger och skyddar huvudfästningsmuren - cellmembranet med dess automatiska grindar, pumpar, speciella "observatörer", fällor och andra fantastiska enheter. "Membranet är cellens fästningsvägg", men bara i den meningen att det omsluter och skyddar cellens inre innehåll. Växtcellen kan separeras från det yttre skalet. Du kan förstöra skalet av bakterier. Då kan det tyckas att de inte alls är separerade från den omgivande lösningen - de är bara bitar av gelé med inre inneslutningar. Nya fysikaliska metoder, främst elektronmikroskopi, gjorde det inte bara möjligt att med säkerhet fastställa förekomsten av ett membran, utan också att undersöka några av dess detaljer. Det inre av en cell och dess membran består till största delen av samma atomer. Dessa atomer - kol, syre, väte, kväve - finns i början av det periodiska systemet. På ett elektronfotografi av en tunn sektion av membrancellerna syns två mörka linjer. Den totala tjockleken på membranet kan mätas exakt från dessa bilder. Det är lika med endast 70-80 A (1A \u003d 10-8 cm), dvs. 10 tusen gånger mindre än tjockleken på ett människohår. Så cellmembranet är en mycket fin molekylsikt. Emellertid är membranet ett mycket säreget såll. Dess porer liknar ganska långa smala passager i fästningsmuren i en medeltida stad. Höjden och bredden på dessa passager är 10 gånger mindre än längden. Dessutom är hål mycket sällsynta i denna sikt - porerna i vissa celler upptar bara en miljondel av membranytan. Detta motsvarar endast ett hål i området för en konventionell hårsil för siktning av mjöl, dvs. ur en vanlig synvinkel är membranet inte alls ett såll. Kärna. Kärnan är den mest synliga och största organellen i cellen, som först väckte forskarnas uppmärksamhet. Cellkärnan (latinsk kärna, grekiska Karion) upptäcktes 1831 av den skotske vetenskapsmannen Robert Brown. Det kan jämföras med ett cybernetiskt system, där det finns lagring, bearbetning och överföring till cytoplasman av enorm information som finns i en mycket liten volym. Kärnan spelar en stor roll i ärftlighet. Kärnan utför också funktionen att återställa cellkroppens integritet (regenerering), är regulatorn av alla vitala funktioner i cellen. Formen på kärnan är oftast sfärisk eller äggformad. Den viktigaste komponenten i kärnan är kromatin (från grekiskan chroma - färg, färg) - ett ämne som färgas bra med nukleära färgämnen. Kärnan är separerad från cytoplasman av ett dubbelt membran, som är direkt anslutet till det endoplasmatiska retikulumet och Golgi-komplexet. På kärnmembranet hittades porer, genom vilka (liksom genom det yttre cytoplasmatiska membranet) vissa ämnen passerar lättare än andra, d.v.s. porer ger selektiv permeabilitet hos membranet. Det inre innehållet i kärnan är kärnjuicen som fyller utrymmet mellan kärnans strukturer. Kärnan innehåller alltid en eller flera kärnor. Ribosomer bildas i kärnan. Därför finns det ett direkt samband mellan cellens aktivitet och storleken på nukleolerna: ju mer aktivt processerna för proteinbiosyntes fortskrider, desto större nukleoler och omvänt, i celler där proteinsyntesen är begränsad är nukleolerna antingen mycket liten eller helt frånvarande. I kärnan finns trådliknande formationer - kromosomer. Kärnan i en cell i människokroppen (förutom könscellerna) innehåller 46 kromosomer. Kromosomer är bärare av kroppens ärftliga lutningar, överförda från föräldrar till avkomma. De flesta celler innehåller en enda kärna, men det finns även flerkärniga celler (i levern, musklerna etc.). Borttagande av kärnan gör cellen olämplig. Cytoplasma. Cytoplasma är en halvflytande slemlös färglös massa som innehåller 75-85% vatten, 10-12% proteiner och aminosyror, 4-6% kolhydrater, 2-3% fetter och lipider, 1% oorganiska och andra ämnen. Cellens cytoplasmatiska innehåll kan röra sig, vilket bidrar till optimal placering av organeller, det bästa förloppet av biokemiska reaktioner, frisättning av metaboliska produkter etc. Cytoplasmaskiktet bildar olika formationer: flimmerhår, flageller, ytliga utväxter Cytoplasman penetreras av ett komplext nätsystem associerat med det yttre plasmamembranet och som består av tubuli, vesiklar och tillplattade säckar som kommunicerar med varandra. Ett sådant nätverkssystem kallas ett vakuolärt system. Organeller. Cytoplasman innehåller ett antal små cellstrukturer - organeller som utför olika funktioner. Organeller ger cellens liv. Endoplasmatiska retiklet. Namnet på denna organoid speglar dess placering i den centrala delen av cytoplasman (grek. "endon" - inuti). EPS är ett mycket grenat system av tubuli, tubuli, vesikler, cisterner av olika storlekar och former, avgränsade av membran från cellens cytoplasma. EPS är av två typer: granulär, bestående av tubuli och cisterner, vars yta är prickad med korn (granulat) och agranulär, d.v.s. slät (inga korn). Granulerna i det endoplasmatiska retikulumet är inget annat än ribosomer. Intressant nog observeras i cellerna hos djurembryon huvudsakligen granulär ER, medan i vuxna former observeras agranulär ER. Genom att veta att ribosomer i cytoplasman fungerar som en plats för proteinsyntes, kan det antas att granulär ER dominerar i celler som aktivt syntetiserar protein. Man tror att det agranulära nätverket tillhandahålls i större utsträckning i de celler där det finns en aktiv syntes av lipider (fetter och fettliknande ämnen). Båda typerna av det endoplasmatiska retikulumet deltar inte bara i syntesen av organiska ämnen, utan ackumulerar och transporterar dem också till sina destinationer, reglerar metabolismen mellan cellen och dess miljö. Ribosomer. Ribosomer är icke-membrancellulära organeller som består av ribonukleinsyra och protein. Deras inre struktur är fortfarande till stor del ett mysterium. I ett elektronmikroskop ser de ut som rundade eller svampformade granulat. Varje ribosom är uppdelad av ett spår i stora och små delar (underenheter). Ofta är flera ribosomer förbundna med en tråd av en speciell ribonukleinsyra (RNA), som kallas budbärare (i-RNA). Ribosomer utför den unika funktionen att syntetisera proteinmolekyler från aminosyror. Golgi komplex. Biosyntesprodukterna kommer in i lumen i håligheterna och tubuli i EPS, där de koncentreras i en speciell apparat - Golgi-komplexet, beläget nära kärnan. Golgi-komplexet är involverat i transporten av biosyntesprodukter till cellytan och i deras avlägsnande från cellen, i bildandet av lysosomer, etc. Golgikomplexet upptäcktes av den italienske cytologen Camilio Golgi (1844 - 1926) och kallades 1898 för Golgikomplexet (apparat). Proteiner som produceras i ribosomer kommer in i Golgi-komplexet, och när de krävs av en annan organell separeras en del av Golgi-komplexet och proteinet levereras till önskad plats. Lysosomer. Lysosomer (från grekiskan "Liseo" - jag löser upp och "Soma" - kroppen) är ovala cellorganeller omgivna av ett enskiktsmembran. De innehåller en uppsättning enzymer som bryter ner proteiner, kolhydrater och lipider. Vid skada på det lysosomala membranet börjar enzymer att bryta ner och förstöra cellens inre innehåll, och den dör. Cellcentrum. Cellcentret kan observeras i celler som kan dela sig. Den består av två stavformade kroppar - centrioler. Eftersom det är nära kärnan och Golgi-komplexet är cellcentret involverat i celldelningsprocessen, i bildandet av delningsspindeln. energiorganeller. Mitokondrier (grekiska "mitos" - tråd, "kondrion" - granulat) kallas cellens energistationer. Detta namn beror på att det är i mitokondrierna som energin som finns i näringsämnena utvinns. Formen på mitokondrier är variabel, men oftast har de formen av filament eller granulat. Deras storlek och antal är också varierande och beror på cellens funktionella aktivitet. Elektronmikrofotografier visar att mitokondrier består av två membran: yttre och inre. Det inre membranet bildar utväxter som kallas cristae, som är helt täckta med enzymer. Närvaron av cristae ökar den totala ytan av mitokondrier, vilket är viktigt för enzymernas aktiva aktivitet. Mitokondrier har sina egna specifika DNA och ribosomer. I detta avseende förökar de sig självständigt under celldelning. Kloroplaster - formad som en skiva eller en boll med dubbelt skal - yttre och inre. Inuti kloroplasten finns också DNA, ribosomer och speciella membranstrukturer - grana, kopplade till varandra och kloroplastens inre membran. Granmembranen innehåller klorofyll. Tack vare klorofyll i kloroplaster omvandlas solljusets energi till den kemiska energin av ATP (adenosintrifosfat). Energin från ATP används i kloroplaster för att syntetisera kolhydrater från koldioxid och vatten. Cellinneslutningar. Cellulära inneslutningar inkluderar kolhydrater, fetter och proteiner. Kolhydrater. Kolhydrater består av kol, väte och syre. Kolhydrater inkluderar glukos, glykogen (animalisk stärkelse). Många kolhydrater är mycket lösliga i vatten och är de viktigaste energikällorna för alla livsprocesser. Nedbrytningen av ett gram kolhydrater frigör 17,2 kJ energi. Fetter. Fetter består av samma kemiska grundämnen som kolhydrater. Fetter är olösliga i vatten. De är en del av cellmembranen. Fetter fungerar också som en reservkälla för energi i kroppen. Med den fullständiga nedbrytningen av ett gram fett frigörs 39,1 kJ energi. Ekorrar. Proteiner är cellens grundämnen. Proteiner består av kol, väte, syre, kväve och svavel. Proteiner innehåller ofta fosfor. Proteiner fungerar som det huvudsakliga byggmaterialet. De är involverade i bildandet av cellmembran, kärnor, cytoplasma, organeller. Många proteiner fungerar som enzymer (acceleratorer för kemiska reaktioner). I en cell finns det upp till 1000 olika proteiner. När proteiner bryts ner i kroppen frigörs ungefär lika mycket energi som när kolhydrater bryts ner. Alla dessa ämnen ackumuleras i cellens cytoplasma i form av droppar och korn av olika storlekar och former. De syntetiseras periodiskt i cellen och används i den metaboliska processen. Cellfunktioner. Cellen har olika funktioner: celldelning, ämnesomsättning och irritabilitet. Celldelning. Division är en typ av cellreproduktion. Under celldelning är kromosomerna tydligt synliga. Uppsättningen kromosomer i kroppens celler, som är karakteristisk för en given art av växter och djur, kallas en karyotyp. I alla flercelliga organismer finns det två typer av celler - somatiska (kroppsceller) och könsceller eller könsceller. I könsceller är antalet kromosomer två gånger mindre än i somatiska celler. I somatiska celler presenteras alla kromosomer i par - en sådan uppsättning kallas diploid och betecknas med 2n. Parade kromosomer (identiska i storlek, form, struktur) kallas homologa. I könsceller, var och en av kromosomerna i ett enda nummer. En sådan mängd kallas haploid och betecknas med n. Mitos är den vanligaste metoden för somatisk celldelning. Under mitos går cellen igenom en serie på varandra följande stadier eller faser, som ett resultat av vilka varje dottercell får samma uppsättning kromosomer som modercellen hade. Under förberedelsen av cellen för delning - under interfasperioden (perioden mellan två delningsakter) fördubblas antalet kromosomer. Längs varje originalkromosom syntetiseras en exakt kopia från de kemiska föreningar som finns i cellen. En dubblerad kromosom består av två halvor - kromatider. Varje kromatid innehåller en DNA-molekyl. Under interfasperioden sker processen för proteinbiosyntes i cellen, och alla de viktigaste strukturerna i cellen fördubblas också. Interfasens varaktighet är i genomsnitt 10-20 timmar. Sedan kommer processen med celldelning - mitos. Under mitos går cellen igenom följande fyra faser: profas, metafas, anafas och telofas. I profas är centrioler tydligt synliga - organeller som spelar en viss roll i uppdelningen av dotterkromosomer. Centrioler delar sig och divergerar till olika poler. Trådar sträcker sig från dem och bildar en delningsspindel, som reglerar divergensen av kromosomer till polerna i en delande cell. I slutet av profasen sönderfaller kärnmembranet, kärnan försvinner, kromosomerna spiraliseras och förkortas. Metafas kännetecknas av närvaron av tydligt synliga kromosomer belägna i cellens ekvatorialplan. Varje kromosom består av två kromatider och har en förträngning - centromeren, till vilken spindelfibrerna är fästa. Efter delning av centromeren blir varje kromatid en oberoende dotterkromosom. I anafas flyttar dotterkromosomerna till olika poler i cellen. I det sista stadiet - telofas - lindas kromosomerna av igen och tar formen av långa tunna trådar. Ett kärnhölje uppstår runt dem, och en kärna bildas i kärnan. I processen för delning av cytoplasman är alla dess organeller jämnt fördelade mellan dottercellerna. Hela processen med mitos varar vanligtvis 1-2 timmar. Som ett resultat av mitos innehåller alla dotterceller samma uppsättning kromosomer och samma gener. Därför är mitos en metod för celldelning, som består i den exakta fördelningen av genetiskt material mellan dotterceller, båda dottercellerna får en diploid uppsättning kromosomer. Den biologiska betydelsen av mitos är enorm. En flercellig organisms organ och vävnader skulle fungera omöjligt utan bevarandet av samma genetiska material i otaliga cellgenerationer. Mitos ger så viktiga livsprocesser som embryonal utveckling, tillväxt, underhåll av vävnadernas strukturella integritet med konstant förlust av celler under deras funktion (ersättning av döda erytrocyter, tarmepitel, etc.), restaurering av organ och vävnader efter skada. Ämnesomsättning. Cellens huvudfunktion är metabolism. Från det intercellulära ämnet kommer näringsämnen och syre ständigt in i cellerna och sönderfallsprodukter frigörs. Således absorberar mänskliga celler syre, vatten, glukos, aminosyror, mineralsalter, vitaminer och tar bort koldioxid, vatten, urea, urinsyra, etc. Uppsättningen av substanser som är inneboende i mänskliga celler är också inneboende i många andra celler av levande organismer: alla djurceller, vissa mikroorganismer. I cellerna hos gröna växter är ämnens natur väsentligt annorlunda: deras matämnen är koldioxid och vatten, och syre frigörs. I vissa bakterier som lever på rötterna av baljväxter (vicker, ärtor, klöver, sojabönor), fungerar atmosfäriskt kväve som ett livsmedel, och salter av salpetersyra utsöndras. I en mikroorganism som sätter sig i avloppsbrunnar och träsk, fungerar svavelväte som ett livsmedel, och svavel frigörs och täcker ytan av vatten och jord med en gul beläggning av svavel. I celler från olika organismer skiljer sig alltså matens natur och utsöndrade ämnen åt, men den allmänna lagen är giltig för alla: medan cellen lever sker en kontinuerlig rörelse av ämnen - från den yttre miljön till cellen och från cellen. cell till den yttre miljön. Metabolism utför två funktioner. Den första funktionen är att förse cellen med byggmaterial. Av de ämnen som kommer in i cellen - aminosyror, glukos, organiska syror, nukleotider - genomgår cellen kontinuerligt biosyntesen av proteiner, kolhydrater, lipider, nukleinsyror. Biosyntes är bildandet av proteiner, fetter, kolhydrater och deras föreningar från enklare ämnen. I processen med biosyntes bildas ämnen som är karakteristiska för vissa celler i kroppen. Till exempel syntetiseras proteiner i muskelceller som säkerställer deras sammandragning. Från proteiner, kolhydrater, lipider, nukleinsyror, cellkroppen, dess membran, bildas organeller. Biosyntesreaktioner är särskilt aktiva i unga, växande celler. Biosyntesen av ämnen sker dock ständigt i celler som har fullbordat tillväxt och utveckling, eftersom cellens kemiska sammansättning uppdateras upprepade gånger under dess liv. Det har visat sig att "livslängden" för cellproteinmolekyler sträcker sig från 2-3 timmar till flera dagar. Efter denna period förstörs de och ersätts av nysyntetiserade. Således behåller cellen sina funktioner och kemiska sammansättning. Uppsättningen av reaktioner som bidrar till konstruktionen av cellen och förnyelsen av dess sammansättning kallas plastisk metabolism (grekiska "plasticos" - stuckatur, skulptural). Metabolismens andra funktion är att förse cellen med energi. Varje manifestation av vital aktivitet (rörelse, biosyntes av ämnen, generering av värme, etc.) kräver energiförbrukning. För energiförsörjningen av cellen används energin från kemiska reaktioner, som frigörs som ett resultat av splittringen av inkommande ämnen. Denna energi omvandlas till andra energiformer. Den uppsättning reaktioner som förser celler med energi kallas energimetabolism. Plast- och energiutbyte är oupplösligt sammanlänkade. Å ena sidan kräver alla plastbytesreaktioner energiförbrukning. Å andra sidan, för genomförandet av reaktionen av energimetabolism, är en konstant syntes av enzymer nödvändig, eftersom "livslängden" för enzymmolekyler är liten. Genom plast- och energiutbyten är cellen kopplad till den yttre miljön. Dessa processer är huvudvillkoret för att upprätthålla cellens liv, källan till dess tillväxt, utveckling och funktion. En levande cell är ett öppet system, eftersom det sker ett konstant utbyte av materia och energi mellan cellen och miljön. Irritabilitet. Levande celler är kapabla att reagera på fysiska och kemiska förändringar i sin miljö. Denna egenskap hos celler kallas irritabilitet eller excitabilitet. Samtidigt går cellen från ett vilotillstånd till ett arbetstillstånd - excitation. När det exciteras i celler förändras hastigheten för biosyntes och nedbrytning av ämnen, syreförbrukning och temperatur. I ett upphetsat tillstånd utför olika celler sina egna funktioner. Körtelceller bildar och utsöndrar ämnen, muskelceller drar ihop sig, en svag elektrisk signal uppstår i nervceller – en nervimpuls som kan fortplanta sig längs cellmembranen. Organiska föreningars roll i implementeringen av cellfunktioner. Huvudrollen i implementeringen av cellfunktioner tillhör organiska föreningar. Bland dem är proteiner, fetter, kolhydrater och nukleinsyror av största vikt. Ekorrar. Proteiner är stora molekyler som består av hundratals och tusentals elementära enheter - aminosyror. Totalt är 20 typer av aminosyror kända i en levande cell. Namnet på aminosyran berodde på innehållet av aminogruppen NH2 i dess sammansättning. Proteiner har en speciell plats i ämnesomsättningen. F. Engels bedömde denna roll av proteiner enligt följande: "Livet är ett sätt att existera för proteinkroppar, vars väsentliga poäng är det ständiga utbytet av ämnen med den yttre naturen som omger dem, och med upphörandet av denna metabolism, livet också stannar, vilket leder till proteinnedbrytning." Och faktiskt, varhelst det finns liv, finns ekorrar. Proteiner är en del av cytoplasman, hemoglobin, blodplasma, många hormoner, immunkroppar, upprätthåller beständigheten i vatten-saltmiljön i kroppen. Utan proteiner finns det ingen tillväxt. Enzymer, som nödvändigtvis är involverade i alla stadier av ämnesomsättningen, är av proteinkaraktär. Kolhydrater. Kolhydrater kommer in i kroppen i form av stärkelse. Efter att ha bryts ner i matsmältningskanalen till glukos, absorberas kolhydrater i blodet och absorberas av celler. Kolhydrater är den huvudsakliga energikällan, särskilt vid ökat muskelarbete. Mer än hälften av den energi kroppen hos vuxna får från kolhydrater. Slutprodukterna av kolhydratmetabolism är koldioxid och vatten. I blodet hålls mängden glukos på en relativt konstant nivå (ca 0,11%). En minskning av glukoshalten orsakar en minskning av kroppstemperaturen, en störning i nervsystemets aktivitet och trötthet. En ökning av mängden glukos orsakar dess avsättning i levern i form av en reservdjursstärkelse - glykogen. Värdet av glukos för kroppen är inte begränsat till dess roll som energikälla. Glukos är en del av cytoplasman och är därför nödvändigt för bildandet av nya celler, särskilt under tillväxtperioden. Kolhydrater är också viktiga i metabolismen av det centrala nervsystemet. Med en kraftig minskning av mängden socker i blodet noteras störningar i nervsystemet. Det finns kramper, delirium, medvetslöshet, förändringar i hjärtats aktivitet. Fetter. Kostfett i matsmältningskanalen bryts ner till glycerol och fettsyror, som absorberas huvudsakligen i lymfan och endast delvis i blodet. Fett används av kroppen som en rik energikälla. Nedbrytningen av ett gram fett i kroppen frigör dubbelt så mycket energi som nedbrytningen av samma mängd proteiner och kolhydrater. Fetter är också en del av cellerna (cytoplasma, kärna, cellmembran), där deras mängd är stabil och konstant. Ansamlingar av fett kan utföra andra funktioner. Till exempel förhindrar subkutant fett ökad värmeöverföring, perirenalt fett skyddar njuren från blåmärken etc. Bristen på fett i maten stör aktiviteten i det centrala nervsystemet och reproduktionsorganen, minskar uthålligheten mot olika sjukdomar. Med fetter får kroppen vitaminer som är lösliga i dem (vitamin A, D, E, etc.), som är av avgörande betydelse för människor. Nukleinsyror. Nukleinsyror produceras i cellkärnan. Det är därifrån namnet kom (lat. "Kärna" - kärnan). Som en del av kromosomerna är nukleinsyror involverade i lagring och överföring av cellens ärftliga egenskaper. Nukleinsyror tillhandahåller bildningen av proteiner. DNA. DNA-molekylen - deoxiribonukleinsyra - upptäcktes i cellkärnor redan 1868 av den schweiziska läkaren I.F. Misher. Senare fick vi veta att DNA finns i kärnans kromosomer. DNA:s huvudfunktion är informativ: ordningen på dess fyra nukleotider (nukleotid - monomer; monomer - ett ämne som består av upprepande elementära enheter) bär viktig information - den bestämmer ordningen på aminosyrorna i linjära proteinmolekyler, d.v.s. deras primära struktur. En uppsättning proteiner (enzymer, hormoner) bestämmer egenskaperna hos en cell och en organism. DNA-molekyler lagrar information om dessa egenskaper och för dem vidare till generationer av ättlingar, d.v.s. DNA är bärare av ärftlig information. RNA. RNA - ribonukleinsyra - är mycket lik DNA och är också uppbyggd av fyra typer av monomera nukleotider. Huvudskillnaden mellan RNA och DNA är att molekylen har en enkel, inte en dubbel, sträng. Det finns flera typer av RNA, som alla är involverade i implementeringen av den ärftliga information som lagras i DNA-molekyler genom proteinsyntes. ATP. En mycket viktig roll i cellens bioenergetik spelas av adenylnukleotiden, till vilken två fosforsyrarester är fästa. Detta ämne kallas adenosintrifosfat (ATP). ATP är en universell biologisk energiackumulator: solens ljusenergi och energin i maten som konsumeras lagras i ATP-molekyler. Alla celler använder energin från ATP (E) för processerna för biosyntes, förflyttning av nervimpulser, luminescens och andra livsprocesser. Nya upptäckter inom cellens område. Cancerceller. Två britter och en amerikan kommer att dela 2001 års Nobelpris i medicin. Deras upptäckter inom området cellutveckling kan leda till utvecklingen av nya metoder för att bekämpa cancer. Enligt en talesman för Nobelkommittén kommer medicinska forskare att dela priset på $943 000. 61-åriga amerikanen Leland Hartwell arbetar på Fred Hutchison Cancer Research Center i Seattle. Britten, 58-åriga Timothy Hunt och 52-årige Paul Nurse, är anställda vid Royal Cancer Research Foundations kontor i Hertfordshire och London. De vetenskapliga upptäckterna som pristagarna gjort relaterar till cancercellers livscykel. I synnerhet upptäckte de nyckelregulatorer för celldelning - ett brott mot denna process leder till uppkomsten av cancerceller. Resultaten av forskningen kan användas vid diagnostisering av sjukdomen och är viktiga för möjligheten att skapa nya metoder för cancerbehandling. Tre vinnare utsågs på morgonen den 08.10.01 som ett resultat av omröstning av ledamöterna i kommittén, som ägde rum på Karolinska Institutet i Stockholm. Kloning. Det klonade fåret Dolly visade världen tekniken för att få en exakt kopia av djuret från en vuxen cell. Så det blev i grunden möjligt att få en exakt kopia av en person. Och nu ställs mänskligheten inför frågan: vad kommer att hända om någon implementerar denna möjlighet? .. Om vi ​​minns organtransplantation, som gör att du kan ersätta en eller flera "reservdelar", så låter kloning teoretiskt dig tillhandahålla en fullständig ersättning av det "aggregat" som kallas människokroppen. Ja, detta är lösningen på problemet med personlig odödlighet! Trots allt, tack vare kloning, kan sjukdom, funktionshinder och till och med döden uteslutas från dina egna planer för livet! Låter trevligt, eller hur? Speciellt när man tänker på att kopior måste vara levande och samtidigt vara i sådana förhållanden att de åtminstone inte försämras. Kan du föreställa dig dessa "lager" av levande mänskliga "reservdelar"? Men det finns också en andra "fördel" - användningen av kloning inte bara för att få organ, utan också för att bedriva forskning och experiment på levande "material". Vidare skymtar den lockande idén om reproduktionen av Einsteins, Pushkins, Lobachevskys, Newtons framför de vågade. De fastnade genier och rusade fram längs framstegen. Men bokstavligen alla - från forskare till allmänheten - är medvetna om att att växa en person på "reservdelar" ger upphov till många etiska frågor. Redan nu har världssamfundet dokument enligt vilka detta inte ska tillåtas. Konventionen om de mänskliga rättigheterna slår fast principen: "Människans intressen och välfärd ska ha företräde framför de ensidigt beaktade samhällets intressen och vetenskapens utveckling." Rysk lagstiftning sätter också mycket strikta restriktioner för användningen av mänskligt material. Således innehåller den ändring som läkarna föreslagit till utkastet "lag om medborgarnas reproduktiva rättigheter och garantier för deras genomförande" följande klausul: "Ett mänskligt embryo kan inte medvetet erhållas eller klonas för vetenskapliga, farmakologiska eller terapeutiska ändamål." I allmänhet är diskussionerna om detta ämne i världen ganska stormiga. Om amerikanska experter från Federal Commission on Biotechnology just har börjat studera de juridiska och etiska aspekterna av denna upptäckt och presentera den för lagstiftarnas domstol, så förblev Vatikanen trogen sin tidigare ståndpunkt och förklarade att mänskligt ingripande i reproduktionen var oacceptabelt. process och i allmänhet i det genetiska materialet hos människor och djur. . Islamiska teologer uttrycker oro över att mänsklig kloning kommer att störa den redan utbredda institutionen för äktenskap. Hinduer och buddhister plågas över hur man relaterar kloning till frågor om karma och dharma. Världshälsoorganisationen /WHO/ har också en negativ inställning till mänsklig kloning. WHO:s generaldirektör Hiroshi Nakajima anser att "användningen av kloning för mänsklig produktion är oacceptabel ur etisk synvinkel." WHO:s specialister utgår från det faktum att tillämpningen av kloningsmetoden på människor skulle bryta mot sådana grundläggande principer inom medicinsk vetenskap och lag som respekt för mänsklig värdighet och säkerheten för mänsklig genetisk potential. WHO motsätter sig dock inte forskning om cellkloning, eftersom detta kan vara användbart i synnerhet för diagnostik och studier av cancer. Läkare motsätter sig inte kloning av djur, vilket kan bidra till studiet av sjukdomar som drabbar människor. Samtidigt anser WHO att även om kloning av djur kan ge betydande fördelar för medicinen, måste man alltid vara på alerten och komma ihåg möjliga negativa konsekvenser, såsom överföring av infektionssjukdomar från djur till människor. De farhågor som uttrycks för kloning i moderna kulturer i väst och öst är ganska förståeliga. Som om man skulle sammanfatta dem, föreslår den berömde franske cytobiologen Pierre Chambon ett 50-årigt moratorium för invasionen av mänskliga kromosomer, om detta inte syftar till att eliminera genetiska defekter och sjukdomar. Och här är en annan fråga som inte är oviktig: är själen klonad? Är det ens möjligt att betrakta en konstgjord person som en person utrustad med det? Kyrkans syn på denna fråga är absolut entydig. "Även om en sådan konstgjord person skapas av vetenskapsmäns händer, kommer han inte att ha en själ, vilket betyder att han inte är en person, utan en zombie," Fader Oleg, prästen för Kristi himmelsfärdskyrka, tror. Men kyrkans representant tror inte på möjligheten att skapa en klonad person, eftersom han är övertygad om att bara Gud kan skapa en person. "För att en DNA-cell ska påbörja tillväxtprocessen av en levande människa utrustad med en själ, förutom rent biologiska och mekaniska föreningar, måste den helige anden delta i detta, och det finns inget sådant med det artificiella ursprunget av livet." Khabarovsk Cytologists. Institute of Medicine (numera Far Eastern State Medical University - FESMU). Vid ursprunget var Alov Iosif Alexandrovich, chef för avdelningen för histologi 1952 - 1961. Från 1962 till 1982 var han ansvarig för histologilaboratoriet vid Institutet för mänsklig morfologi vid USSR Academy of Medical Sciences i Moskva. Nu leds avdelningens histologi av Ryzhavsky Boris Yakovlevich (sedan 1979), som försvarade sin doktorsavhandling 1985. Avdelningens huvudsakliga arbetsområden av histologi är följande: - ovariektologi (avlägsnande av äggstocken) och dess effekt på bildandet av normal morfologi av hjärnbarken hos avkomma (bestäm specifika kvantitativa indikatorer, till exempel tillväxtindex, etc.) - effekten av alkohol och nootropa läkemedel på avkomma - studiet av moderkakan och dess patologier under embryogenes och effekterna av dessa avvikelser på ytterligare ontogenes. Främst klassiska histologiska tekniker används för att lösa dessa problem. Frågor relaterade till cellen och vävnaderna behandlas också av Central Research Laboratory (TsNIL) vid FESMU, under ledning av professor Sergei Serafimovich Timoshin, under vars ledning 3 doktorsavhandlingar och 18 kandidatavhandlingar försvarades. På hans initiativ och direkta deltagande i Khabarovsk-territoriet skapades det första radioimmunologiska laboratoriet. En metod för att bestämma hormoner och biologiskt aktiva substanser med radioimmun- och enzymimmunanalysmetoder har introducerats i vården, vilket möjliggör tidig diagnos av ett antal sjukdomar, inklusive onkologiska. Slutsats. En cell är en självständig levande varelse. Hon äter, rör sig på jakt efter mat, väljer vart hon ska gå och vad hon ska äta, försvarar sig och släpper inte in olämpliga ämnen och varelser från omgivningen. Alla dessa förmågor ägs av encelliga organismer, till exempel amöba. Cellerna som utgör kroppen är specialiserade och har inte några av fria cellers förmåga. En cell är den minsta livsenhet som ligger till grund för strukturen och utvecklingen av växt- och djurorganismer på vår planet. Det är ett elementärt levande system kapabelt till självförnyelse, självreglering, självreproduktion. Cellen är livets grundläggande byggsten. Det finns inget liv utanför cellen. En levande cell är grunden för alla former av liv på jorden - djur och växter. Undantag - och, som ni vet, undantag bekräftar återigen reglerna - är bara virus, men de kan inte fungera utanför cellerna, som är "huset" där dessa säregna biologiska formationer "lever". Lista över begagnad litteratur: 1. Batueva A.S. "Biologi. Man, lärobok för årskurs 9. 2. Vernandsky V.I. "Problem med biogeokemi". 3. Vorontsov N.N., Sukhorukova L.N. "Evolutionen av den organiska världen". 4. Dubinin N., Gubarev V. "Livets tråd". 5. Zatula D.G., Mamedova S.A. Viruset - vän eller fiende? 6. Karuzina I.P. "En lärobok om grunderna i genetik." 7. Lieberman E.A. "Levande cell". 8. Polyansky Yu.I. "Allmän biologi", lärobok för årskurs 10-11. 9. Prokhorov A.M. "Sovjetisk encyklopedisk ordbok". 10. Skulachev V. "Berättelser om bioenergetik". 11. Khripkova A.G., Kolesov D.V., Mironov V.S., Shepilo I.N. "Mänsklig psykologi". 12. Tsuzmer A.M., Petrishina O.L. Biologi, människan och hennes hälsa. 13. Chukhrai E. S. "Molekyl, liv, organism". 14. Shtrbanova S. ”Vilka är vi? En bok om livet, celler och vetenskapsmän.

I en flercellig organism separeras cellens innehåll från den yttre miljön och närliggande celler av ett plasmamembran, eller plasmalemma. Hela innehållet i cellen, med undantag av kärnan, kallas cytoplasman. Den innehåller en viskös vätska - cytosol (eller hyaloplasma), membran och icke-membrankomponenter. Cellens membrankomponenter inkluderar kärnan, mitokondrier, plastider, endoplasmatiskt retikulum, Golgi-apparat, lysosomer, vakuoler av växtceller. Icke-membrankomponenter inkluderar kromosomer, ribosomer, cellcentrum och centrioler, rörelseorganeller (cilia och flageller). Cellmembranet (plasmalemma) består av lipider och proteiner. Lipider i membranet bildar ett dubbelt lager (syra), och proteiner penetrerar hela dess tjocklek eller finns på membranets yttre eller inre yta. Kolhydrater är bundna till vissa proteiner som ligger på den yttre ytan. Proteiner och kolhydrater på ytan av membran i olika celler är inte samma sak och är en slags indikator på celltyp. Tack vare detta hålls celler som tillhör samma typ samman för att bilda vävnader. Dessutom tillhandahåller proteinmolekyler selektiv transport av sockerarter, aminosyror, nukleotider och andra ämnen in i och ut ur cellen. Således fungerar cellmembranet som en selektivt permeabel barriär som reglerar utbytet mellan cellen och miljön.

Kärnan är den största organellen i cellen, innesluten i ett skal av två membran, genomträngt med många porer. Genom dem utförs ett aktivt utbyte av ämnen mellan kärnan och cytoplasman. Kärnans hålighet är fylld med kärnjuice.

Den innehåller kärnan (en eller flera), kromosomer, DNA, RNA, proteiner, kolhydrater, lipider. Nukleolen bildas av vissa delar av kromosomerna; ribosomer bildas i den. Kromosomer är bara synliga i delande celler. I interfaskärnan (icke-delande) finns de i form av tunna långa kromatinsträngar (DNA-till-protein-kopplingar). Kärnan, på grund av närvaron i den av kromosomer som innehåller ärftlig information, utför funktionerna hos ett centrum som kontrollerar all vital aktivitet och utveckling av cellen.

Det endoplasmatiska retikulumet (ER) är ett komplext system av kanaler och kaviteter som består av membran, som penetrerar hela cytoplasman och bildar en enda helhet med det yttre cellmembranet och kärnhöljet. EPS är av två typer - granulär (grov) och slät. På membranen i det granulära nätverket finns det många ribosomer, på membranen i det släta nätverket är de inte. Huvudfunktionen för EPS är deltagande i syntesen, ackumuleringen och transporten av de viktigaste organiska substanserna som produceras av cellen. Protein syntetiseras av granulat, och kolhydrater och fetter - av smidig ER.

Ribosomer är mycket små organeller som består av två underpartiklar. De är sammansatta av proteiner och RNA. Ribosomernas huvudfunktion är proteinsyntes.

Mitokondrier begränsas externt av ett yttre membran, som har i princip samma struktur som plasmamembranet. Under det yttre membranet finns det inre membranet, som bildar många veck - cristae. Cristae innehåller andningsenzymer. Ribosomer, DNA, RNA finns i mitokondriernas inre hålighet. Nya mitokondrier bildas när gamla delar sig. Huvudfunktionen hos mitokondrier är syntesen av ATP. De syntetiserar en liten mängd DNA- och RNA-proteiner.

Kloroplaster är organeller som endast finns i växtceller. Till sin struktur liknar de mitokondrier. Från ytan är varje kloroplast avgränsad av två membran - yttre och inre. Inuti kloroplasten är fylld med gelatinös stroma. I stroman finns speciella membranskal (två membran) - grana, anslutna till varandra och till kloroplastens inre memopan. I membranen av gran-na-orofyll. Tack vare klorofyll omvandlas solljusenergin till ATP:s kemiska energi. Energin hos ATP används i kloroplaster för att syntetisera kolhydrater.

Golgi-apparaten består av 3-8 staplade, tillplattade och lätt böjda skivformade håligheter. Den utför olika funktioner i cellen: den deltar i transporten av biosyntesprodukter till cellytan och i deras avlägsnande från cellen, i bildandet av lysosomer, i konstruktionen av cellmembranet.

Lysosomer är enkla sfäriska membransäckar (enkelmembran) fyllda med matsmältningsenzymer som bryter ner kolhydrater, fetter, proteiner, nukleinsyror. Deras huvudsakliga funktion är att smälta matpartiklar och ta bort döda organeller.

Cellcentret deltar i celldelningen och ligger nära kärnan. Centriolen är en del av cellcentrum i djur- och lägre växtceller. Centriole - en parad formation, den innehåller två långsträckta granuler, bestående av mikrotubuli och centrioler placerade vinkelrätt mot varandra

Rörelseorganellerna - flageller och flimmerhår - är utväxter av cellen och har samma struktur hos djur och växter. Rörelsen av flercelliga djur tillhandahålls av muskelsammandragningar. Den huvudsakliga strukturella enheten i en muskelcell är myofibrioler - tunna filament som ligger i buntar längs muskelfibern.

Den stora centrala vakuolen finns i växtceller och är en säck som bildas av ett enda membran. (Mindre vakuoler, till exempel matsmältnings- och kontraktila, finns i både växt- och djurceller.) Vakuolen innehåller cellsav - en koncentrerad lösning av olika ämnen (mineralsalt, sockerarter, syror, pigment, enzymer) som lagras här.

Cellulära inneslutningar - kolhydrater, fetter och proteiner - är icke-permanenta komponenter i cellen. De syntetiseras periodiskt, ackumuleras i cytoplasman som reservsubstanser och används under organismens liv.

Cellär den minsta och grundläggande strukturella enheten av levande organismer, kapabel till självförnyelse, självreglering och självreproduktion.

Typiska cellstorlekar: bakterieceller - från 0,1 till 15 mikron, celler från andra organismer - från 1 till 100 mikron, ibland når 1-10 mm; ägg av stora fåglar - upp till 10-20 cm, processer av nervceller - upp till 1 m.

cellform mycket olika: det finns sfäriska celler (kocker), kedja (streptokocker), långsträckt (stavar eller baciller), krökt (vibrios), vriden (spirilla), mångfacetterad, med motoriska flageller, etc.

Celltyper: prokaryota(icke-nukleär) och eukaryot (med en formaliserad kärna).

eukaryot celler är ytterligare uppdelade i celler djur, växter och svampar.

Strukturell organisation av den eukaryota cellen

Protoplastär allt levande innehåll i cellen. Protoplasten för alla eukaryota celler består av cytoplasman (med alla organeller) och kärnan.

Cytoplasma- detta är det inre innehållet i cellen, med undantag av kärnan, bestående av hyaloplasma, organeller nedsänkta i den och (i vissa typer av celler) intracellulära inneslutningar (reservnäringsämnen och / eller slutprodukter av metabolism).

Hyaloplasma- huvudplasman, cytoplasmans matris, huvudämnet, som är cellens inre miljö och är en trögflytande färglös kolloidal lösning (vattenhalt upp till 85%) av olika ämnen: proteiner (10%), sockerarter, organiska och oorganiska syror, aminosyror, polysackarider, RNA, lipider, mineralsalter, etc.

■ Hyaloplasma är ett medium för intracellulära utbytesreaktioner och en länk mellan cellorganeller; den är kapabel till reversibla övergångar från sol till gel, dess sammansättning bestämmer cellens buffert och osmotiska egenskaper. Cytoplasman innehåller ett cytoskelett som består av mikrotubuli och proteinfilament som kan dra ihop sig.

■ Cytoskelettet bestämmer cellens form och är involverat i den intracellulära rörelsen av organeller och enskilda ämnen. Kärnan är den största organellen i en eukaryot cell, som innehåller kromosomer som lagrar all ärftlig information (se nedan för mer information).

Strukturella komponenter i en eukaryot cell:

■ plasmalemma (plasmamembran),
■ cellvägg (endast i växt- och svampceller),
■ biologiska (elementära) membran,
■ kärna,
■ endoplasmatiskt retikulum (endoplasmatiskt retikulum),
■ mitokondrier,
■ Golgi-komplex,
■ kloroplaster (endast i växtceller),
■ lysosomer, s
■ ribosomer,
■ cellcentrum,
■ vakuoler (endast i växt- och svampceller),
■ mikrotubuli,
■ flimmerhår, flageller.

De strukturella diagrammen över djur- och växtceller ges nedan:

Biologiska (elementära) membranär aktiva molekylära komplex som separerar intracellulära organeller och celler. Alla membran har en liknande struktur.

Struktur och sammansättning av membran: tjocklek 6-10 nm; består huvudsakligen av proteiner och fosfolipider.

■Fosfolipider bildar ett dubbelt (bimolekylärt) lager, i vilket deras molekyler vänds med sina hydrofila (vattenlösliga) ändar utåt, och hydrofoba (vattenolösliga) ändar - inuti membranet.

■ proteinmolekyler lokaliserad på båda ytorna av lipiddubbelskiktet perifera proteiner), penetrera båda lagren av lipidmolekyler ( väsentlig proteiner, varav de flesta är enzymer) eller bara ett av deras lager (semi-integrala proteiner).

Membranegenskaper: plasticitet, asymmetri(sammansättningen av de yttre och inre skikten av både lipider och proteiner är olika), polaritet (det yttre skiktet är positivt laddat, det inre är negativt), förmågan att stänga sig själv, selektiv permeabilitet (i detta fall passerar hydrofoba ämnen genom det dubbla lipidskiktet, och hydrofila ämnen passerar genom porerna i integrerade proteiner).

Membranfunktioner: barriär (separerar innehållet i organoiden eller cellen från miljön), strukturell (ger en viss form, storlek och stabilitet hos organoiden eller cellen), transport (ger transport av ämnen in i och ut ur organoiden eller cellen), katalytisk (ger biokemiska processer nära membranet), regulatoriska ( deltar i regleringen av metabolismen och energin mellan organoiden eller cellen och den yttre miljön), deltar i omvandlingen av energi och upprätthållandet av den transmembrana elektriska potentialen.

Plasmamembran (plasmalemma)

plasmamembran, eller plasmalemma, är ett biologiskt membran eller ett komplex av biologiska membran tätt intill varandra, som täcker cellen från utsidan.

Strukturen, egenskaperna och funktionerna hos plasmalemma är i princip desamma som hos elementära biologiska membran.

❖ Bygga funktioner:

■ plasmalemmas yttre yta innehåller glykokalyx - ett polysackaridskikt av glykolipoid- och glykoproteinmolekyler som fungerar som receptorer för "igenkänning" av vissa kemikalier; i djurceller kan den täckas med slem eller kitin och i växtceller med cellulosa eller pektinämnen;

■ Plasmalemma bildar vanligtvis utväxter, invaginationer, veck, mikrovilli etc. som ökar cellens yta.

■ Ytterligare funktioner: receptor (deltager i "igenkänning" av ämnen och i uppfattningen av signaler från miljön och deras överföring till cellen), tillhandahåller kommunikation mellan celler i vävnaderna i en flercellig organism, deltar i konstruktionen av speciella cellstrukturer (flagella, flimmerhår, etc.).

Cellvägg (skal)

cellvägg- Det här är en stel struktur som ligger utanför plasmalemmat och som representerar cellens yttre hölje. Det finns i prokaryota celler och celler från svampar och växter.

❖Cellväggssammansättning: cellulosa i växtceller och kitin i svampceller (strukturkomponenter), proteiner, pektiner (som är inblandade i bildandet av plattor som fäster väggarna på två intilliggande celler), lignin (som fäster cellulosafibrer i en mycket stark ram), suberin (avsätts på skalet från insidan och gör att det är praktiskt taget ogenomträngligt för vatten och lösningar), etc. Den yttre ytan av cellväggen i växternas epidermala celler innehåller en stor mängd kalciumkarbonat och kiseldioxid (mineralisering) och är täckt med hydrofoba ämnen, vaxer och nagelband (ett lager av kutinämne som penetreras av cellulosa och pektiner).

❖ Cellväggens funktioner: fungerar som en extern ram, stöder cellturgor, utför skydds- och transportfunktioner.

cellorganeller

Organeller (eller organeller)– Det är permanenta högspecialiserade intracellulära strukturer som har en viss struktur och utför motsvarande funktioner.

❖ Enligt överenskommelse organeller är indelade i:
■ organeller för allmänna ändamål (mitokondrier, Golgi-komplex, endoplasmatiskt retikulum, ribosomer, centrioler, lysosomer, plastider) och
■ organeller för speciella ändamål (myofibriller, flageller, flimmerhår, vakuoler).
❖ Genom närvaron av ett membran organeller är indelade i:
■ tvåmembran (mitokondrier, plastider, cellkärna),
■ enkelmembran (endoplasmatiskt retikulum, Golgi-komplex, lysosomer, vakuoler) och
■ icke-membran (ribosomer, cellcentrum).
Det inre innehållet i membranorganellerna skiljer sig alltid från hyaloplasman som omger dem.

Mitokondrier- tvåmembransorganeller av eukaryota celler som utför oxidation av organiska ämnen till slutprodukter med frigöring av energi lagrad i ATP-molekyler.

■ Strukturera: stavformade, sfäriska och filamentösa former, tjocklek 0,5-1 mikron, längd 2-7 mikron; två-membran, det yttre membranet är slätt och har en hög permeabilitet, det inre membranet bildar veck - cristae, på vilka det finns sfäriska kroppar - ATP-somer. I utrymmet mellan membranen ackumuleras vätejoner 11 involverade i syreandning.

■ Internt innehåll (matris): ribosomer, cirkulärt DNA, RNA, aminosyror, proteiner, Krebs-cykelenzymer, vävnadsrespirationsenzymer (finns på cristae).

■ Funktioner: oxidation av ämnen till CO 2 och H 2 O; syntes av ATP och specifika proteiner; bildandet av nya mitokondrier till följd av fission i två.

plastider(endast tillgängligt i växtceller och autotrofa protister).

■ Typer av plastider: kloroplaster (grön) leukoplaster (färglös rund form), kromoplaster (gul eller orange); plastider kan förändras från en art till en annan.

■Strukturen hos kloroplaster: de är tvåmembran, har en rundad eller oval form, längd 4-12 mikron, tjocklek 1-4 mikron. Det yttre membranet är slätt, det inre har tylakoider - veck som bildar slutna skivformade utsprång, mellan vilka det finns stroma (se nedan). I högre växter staplas tylakoider (som en kolumn med mynt) korn som är kopplade till varandra lameller (enkla membran).

■ Sammansättning av kloroplaster: i membranen av tylakoider och gran - korn av klorofyll och andra pigment; inre innehåll (stroma): proteiner, lipider, ribosomer, cirkulärt DNA, RNA, enzymer involverade i CO 2 -fixering, reservämnen.

■Funktioner av plastider: fotosyntes (kloroplaster som finns i växternas gröna organ), syntes av specifika proteiner och ackumulering av reservnäringsämnen: stärkelse, proteiner, fetter (leukoplaster), ger färg till växtvävnader för att locka till sig insektspollinatorer och distributörer av frukt och frön (kromoplaster).

Endoplasmatiska retiklet (EPS), eller endoplasmatisk retikulum som finns i alla eukaryota celler.

■Strukturera:är ett system av sammankopplade tubuli, tubuli, cisterner och kaviteter av olika former och storlekar, vars väggar är bildade av elementära (enkla) biologiska membran. Det finns två typer av EPS: granulär (eller grov), som innehåller ribosomer på ytan av kanaler och kaviteter, och agranulär (eller slät), som inte innehåller ribosomer.

■Funktioner: uppdelning av cellens cytoplasma i fack som förhindrar blandning av kemiska processer som förekommer i dem; grov ER ackumuleras, isolerar för mognad och transporterar, proteiner som syntetiseras av ribosomer på dess yta, syntetiserar cellmembran; jämn EPS syntetiserar och transporterar lipider, komplexa kolhydrater och steroidhormoner, tar bort giftiga ämnen från cellen.

Golgi-komplex (eller apparat) - en membranorganell av en eukaryot cell, belägen nära cellkärnan, som är ett system av tankar och vesiklar och är involverat i ackumulering, lagring och transport av ämnen, konstruktionen av cellmembranet och bildandet av lysosomer.

■Strukturera: Komplexet är ett diktyosom, en stapel av membranbegränsade platta skivformade säckar (cistern), från vilka vesiklar knoppar, och ett system av membranösa tubuli som förbinder komplexet med kanaler och håligheter i den släta ER.

■Funktioner: bildandet av lysosomer, vakuoler, plasmalemma och cellväggen i en växtcell (efter dess delning), utsöndring av ett antal komplexa organiska ämnen (pektiska ämnen, cellulosa, etc. i växter; glykoproteiner, glykolipider, kollagen, mjölkproteiner , galla, ett antal hormoner, etc. hos djur); ackumulering och uttorkning av lipider som transporteras längs ER (från den släta ER), förfining och ackumulering av proteiner (från granulär ER och fria ribosomer i cytoplasman) och kolhydrater, och avlägsnande av substanser från cellen.

Mogna cisterner av diktyosomer spetsar av vesiklar (Golgi vakuoler), fylld med en hemlighet, som sedan antingen används av cellen själv eller tas ut ur den.

❖ Lysosomer- cellorganeller som säkerställer nedbrytningen av komplexa molekyler av organiska ämnen; bildas av vesiklar som separeras från Golgi-komplexet eller släta ER och finns i alla eukaryota celler.

■ Struktur och sammansättning: lysosomer är små rundade vesiklar med en membran med en diameter på 0,2-2 mikron; fylld med hydrolytiska (matsmältnings-) enzymer (~40) som kan bryta ner proteiner (till aminosyror), lipider (till glycerol och högre karboxylsyror), polysackarider (till monosackarider) och nukleinsyror (till nukleotider).

Genom att smälta samman med endocytiska vesiklar bildar lysosomer en matsmältningsvakuol (eller sekundär lysosom), där komplexa organiska ämnen bryts ned; de resulterande monomererna kommer in i cellens cytoplasma genom den sekundära lysosomens membran, medan osmälta (icke hydrolyserbara) ämnen stannar kvar i den sekundära lysosomen och utsöndras sedan som regel utanför cellen.

■ Funktioner: heterofagi- splittring av främmande ämnen som kom in i cellen genom endocytos, autofagi - förstörelsen av strukturer som är onödiga för cellen; autolys - självdestruktion av cellen, som uppstår som ett resultat av frisättningen av innehållet i lysosomer under celldöd eller återfödelse.

❖ Vakuoler- stora vesiklar eller håligheter i cytoplasman, bildade i cellerna hos växter, svampar och många protister och begränsat av ett elementärt membran - tonoplasten.

■ Vakuoler protister uppdelad i matsmältnings- och kontraktil (har buntar av elastiska fibrer i membranen och tjänar till osmotisk reglering av cellens vattenbalans).

■ Vakuoler växtceller fylld med cellsav - en vattenlösning av olika organiska och oorganiska ämnen. De kan också innehålla giftiga och tanniner och slutprodukter av cellvital aktivitet.

■ Vakuoler av växtceller kan smälta samman till en central vakuol, som upptar upp till 70-90 % av cellvolymen och kan penetreras av strängar av cytoplasma.

Funktioner: ackumulering och isolering av reservsubstanser och ämnen avsedda för utsöndring; underhåll av turgortryck; säkerställa celltillväxt på grund av stretching; reglering av cellens vattenbalans.

♦Ribosom- cellorganeller som finns i alla celler (i mängden flera tiotusentals), belägna på membranen i den granulära EPS, i mitokondrier, kloroplaster, cytoplasma och yttre kärnmembran och utför proteinbiosyntes; Ribosomsubenheter bildas i kärnan.

■ Struktur och sammansättning: ribosomer - de minsta (15-35 nm) icke-membrangranulerna av en rund och svampform; har två aktiva centra (aminoacyl och peptidyl); består av två ojämlika underenheter - en stor (i form av en halvklot med tre utsprång och en kanal), som innehåller tre RNA-molekyler och ett protein, och en liten (innehållande en RNA-molekyl och ett protein); subenheterna är länkade av Mg+-jonen.

■ Funktion: syntes av proteiner från aminosyror.

❖ Cellcenter- en organell av de flesta djurceller, vissa svampar, alger, mossor och ormbunkar, belägen (i interfas) i mitten av cellen nära kärnan och fungerar som centrum för monteringsinitiering mikrotubuli .

■ Strukturera: Cellcentret består av två centrioler och en centrosfär. Varje centriol (fig. 1.12) har formen av en cylinder 0,3-0,5 µm lång och 0,15 µm i diameter, vars väggar är bildade av nio tripletter av mikrotubuli, och mitten är fylld med en homogen substans. Centrioler är placerade vinkelrätt mot varandra och omges av ett tätt lager av cytoplasma med radiellt divergerande mikrotubuli som bildar en strålande centrosfär. Under celldelningen divergerar centriolerna mot polerna.

■ Huvudfunktioner: bildning av celldelningspoler och akromatiska filament i delningsspindeln (eller mitotiska spindeln), vilket säkerställer en jämn fördelning av genetiskt material mellan dotterceller; i interfas styr rörelsen av organeller i cytoplasman.

Cytoscylstceller är ett system mikrofilament Och mikrotubuli penetrerar cellens cytoplasma, associerad med det yttre cytoplasmiska membranet och kärnmembranet och bibehåller cellens form.

■mikroflamma- tunn, kapabel att dra ihop trådar med en tjocklek på 5-10 nm och består av proteiner ( aktin, myosin och så vidare.). De finns i cytoplasman hos alla celler och pseudopoder hos rörliga celler.

Funktioner: mikroflammor tillhandahåller hyaloplasmans motoriska aktivitet, är direkt involverade i att ändra formen på cellen under spridningen och amöboidrörelsen av protistceller och är involverade i bildandet av sammandragningar under delning av djurceller; ett av huvudelementen i cellens cytoskelett.

■ mikrotubuli- tunna ihåliga cylindrar (25 nm i diameter), bestående av tubulinproteinmolekyler, arrangerade i spiralformade eller raka rader i cytoplasman hos eukaryota celler.

Funktioner: mikrotubuli bildar spindelfibrer, är en del av centrioler, cilia, flageller, deltar i intracellulär transport; ett av huvudelementen i cellens cytoskelett.

Rörelseorganeller — flagella och flimmerhår , finns i många celler, men är vanligare i encelliga organismer.

■ Cilia- många cytoplasmatiska korta (5-20 mikron långa) utväxter på ytan av plasmalemma. De finns på ytan av olika typer av djur och vissa växtceller.

■ Flagella- enstaka cytoplasmatiska utväxter på cellytan hos många protister, zoosporer och spermier; ~10 gånger längre än cilia; tjäna för transport.

■ Strukturera: flimmerhår och flageller (fig. 1.14) består av dem mikrotubuli arrangerade i ett 9 × 2 + 2 system (nio dubbla mikrotubuli - dubletter bildar en vägg, två enkla mikrotubuli är placerade i mitten). Dubletter kan glida i förhållande till varandra, vilket leder till böjning av cilium eller flagellum. Vid basen av flagellerna och flimmerhåren finns basala kroppar, identiska till strukturen med centriolen.

■ Funktioner: flimmerhår och flageller säkerställer rörelsen av själva cellerna eller vätskan som omger dem och partiklar suspenderade i den.

Inklusioner

Inklusioner- icke-permanenta (tillfälligt existerande) komponenter i cellens cytoplasma, vars innehåll varierar beroende på cellens funktionella tillstånd. Det finns trofiska, sekretoriska och exkretoriska inneslutningar.

■ Trofiska inneslutningar- dessa är näringsreserver (fett, stärkelse och proteinkorn, glykogen).

■ Sekretoriska inneslutningar- Dessa är avfallsprodukterna från körtlarna av intern och extern sekretion (hormoner, enzymer).

■ exkretionsinneslutningarär metaboliska produkter i cellen som ska avlägsnas från cellen.

kärna och kromosomer

Kärna- största organellen är en väsentlig komponent i alla eukaryota celler (med undantag för siktrörsceller från floem från högre växter och mogna däggdjurserytrocyter). De flesta celler har en enda kärna, men det finns två- och flerkärniga celler. Det finns två tillstånd i kärnan: interfas och klyvbar

Interfaskärna innefattar kärnhölje(separerar kärnans inre innehåll från cytoplasman), kärnmatris (karyoplasma), kromatin och nukleoler. Formen och storleken på kärnan beror på typen av organism, typ, ålder och funktionstillstånd hos cellen. Den har ett högt innehåll av DNA (15-30%) och RNA (12%).

■ Kärnfunktioner: lagring och överföring av ärftlig information i form av en oförändrad DNA-struktur; reglering (genom systemet för proteinsyntes) av alla processer av cellvital aktivitet.

❖ kärnhölje(eller karyolemma) består av yttre och inre biologiska membran, mellan vilka är perinukleärt utrymme. På det inre membranet finns en proteinplatta som ger form åt kärnan. Det yttre membranet är anslutet till ER och bär ribosomer. Membranet är genomsyrat av kärnporer genom vilka utbytet av ämnen mellan kärnan och cytoplasman sker. Antalet porer är inte konstant och beror på kärnans storlek och dess funktionella aktivitet.

■ Kärnkraftshöljets funktioner: den separerar kärnan från cellens cytoplasma, reglerar transporten av ämnen från kärnan till cytoplasman (RNA, ribosomsubenheter) och från cytoplasman till kärnan (proteiner, fetter, kolhydrater, ATP, vatten, joner).

❖ Kromosom- kärnans viktigaste organell, som innehåller en DNA-molekyl i kombination med specifika proteiner, histoner och några andra ämnen, varav de flesta finns på kromosomens yta.

Beroende på fasen av cellens livscykel kan kromosomerna vara i två stater — despiraliserad och spiraliserad.

» I ett despiraliserat tillstånd är kromosomerna i perioden interfas cellcykeln, bildar trådar osynliga i ett optiskt mikroskop, som utgör grunden kromatin .

■ Spiralisering, åtföljd av förkortning och komprimering (med 100-500 gånger) av DNA-strängar, sker i processen celldelning ; medan kromosomerna anta en kompakt form. och bli synlig i ett optiskt mikroskop.

Kromatin- en av komponenterna i kärnämne under interfasperioden, som baseras på upprullade kromosomer i form av ett nätverk av långa tunna strängar av DNA-molekyler i kombination med histoner och andra ämnen (RNA, DNA-polymeras, lipider, mineraler, etc.); väl färgade med färgämnen som används i histologisk praxis.

■ I kromatin slingrar sig delar av DNA-molekylen runt histoner och bildar nukleosomer (de ser ut som pärlor).

kromatid- detta är ett strukturellt element i kromosomen, som är en tråd av en DNA-molekyl i ett komplex med proteiner, histoner och andra ämnen, upprepade gånger vikt som en superspole och packad i form av en stavformad kropp.

■ Under spiralisering och packning passar enskilda sektioner av DNA på ett regelbundet sätt så att omväxlande tvärgående band bildas på kromatiderna.

❖ Kromosomens struktur (Fig. 1.16). I ett spiraliserat tillstånd är kromosomen en stavformad struktur med en storlek på cirka 0,2–20 µm, bestående av två kromatider och uppdelad i två armar av en primär sammandragning som kallas centromeren. Kromosomer kan ha en sekundär förträngning som separerar en region som kallas satelliten. Vissa kromosomer har en region ( nukleolarorganisatör ), som kodar för strukturen av ribosomalt RNA (rRNA).

Kromosomtyper beroende på deras form: lika armar , skillnad (Centromeren är förskjuten från mitten av kromosomen) stavformad (centromeren är nära änden av kromosomen).

Efter anafas av mitos och anafas av meios II, består kromosomerna av en kromitid, och efter DNA-replikation (fördubbling) i det syntetiska (S) stadiet av interfas består de av två systerkromitider anslutna till varandra i centromerregionen. Under celldelningen fäster spindelmikrotubuli till centromeren.

❖ Funktioner hos kromosomer:
■ innehålla genetiskt material - DNA-molekyler;
■ utföra DNA-syntes (med fördubbling av kromosomerna i S-perioden av cellcykeln) och i-RNA;
■ reglera proteinsyntesen;
■ kontrollera cellaktivitet.

homologa kromosomer- kromosomer som tillhör samma par, identiska i form, storlek, placering av centromerer, som bär samma gener och bestämmer utvecklingen av samma egenskaper. Homologa kromosomer kan skilja sig åt i allelerna för generna de innehåller och byta regioner under meios (korsning).

autosomer kromosomer i cellerna hos tvåbosorganismer, samma hos män och kvinnor av samma art (dessa är alla kromosomer i en cell med undantag för könskromosomer).

könskromosomer(eller heterokromosomer ) är kromosomer som bär gener som bestämmer könet på en levande organism.

diploid uppsättning(betecknas med 2n) - kromosomuppsättning somatisk celler som varje kromosom har dess parade homologa kromosom . Organismen får en av kromosomerna i den diploida uppsättningen från fadern, den andra från modern.

■ Diploid uppsättning mänsklig består av 46 kromosomer (varav 22 par homologa kromosomer och två könskromosomer: kvinnor har två X-kromosomer, män har en X- och en Y-kromosom vardera).

haploid uppsättning(anges med 1l) - enda kromosomuppsättning sexuell celler ( könsceller ), där kromosomerna inte har parade homologa kromosomer . Den haploida uppsättningen bildas under bildandet av könsceller som ett resultat av meios, när endast en av varje par homologa kromosomer kommer in i könscellen.

Karyotyp- detta är en uppsättning konstanta kvantitativa och kvalitativa morfologiska egenskaper som är karakteristiska för kromosomerna i somatiska celler hos organismer av en given art (deras antal, storlek och form), genom vilka en diploid uppsättning kromosomer kan identifieras unikt.

nukleolus- rundad, starkt komprimerad, inte begränsad

membrankropp med en storlek på 1-2 mikron. Kärnan innehåller en eller flera nukleoler. Nukleolen bildas runt de nukleolära organisatörerna av flera kromosomer som attraheras av varandra. Under kärndelning förstörs nukleolerna och återbildas i slutet av divisionen.

■ Sammansättning: protein 70-80%, RNA 10-15%, DNA 2-10%.
■ Funktioner: syntes av r-RNA och t-RNA; sammansättning av ribosomsubenheter.

Karyoplasm (eller nukleoplasma, karyolymph, kärnsav ) är en strukturlös massa som fyller utrymmet mellan kärnans strukturer, i vilket kromatin, nukleoler och olika intranukleära granuler är nedsänkta. Innehåller vatten, nukleotider, aminosyror, ATP, RNA och enzymproteiner.

Funktioner: tillhandahåller sammankopplingar av kärntekniska strukturer; deltar i transporten av ämnen från kärnan till cytoplasman och från cytoplasman till kärnan; reglerar DNA-syntes under replikation, i-RNA-syntes under transkription.

Jämförande egenskaper hos eukaryota celler

Funktioner av strukturen hos prokaryota och eukaryota celler

Transport av ämnen

Transport av ämnen- detta är processen att överföra de nödvändiga ämnena i hela kroppen, till cellerna, inuti cellen och inuti cellen, samt avlägsnande av avfallsämnen från cellen och kroppen.

Intracellulär transport av ämnen tillhandahålls av hyaloplasman och (i eukaryota celler) det endoplasmatiska retikulumet (ER), Golgi-komplexet och mikrotubuli. Transport av ämnen kommer att beskrivas senare på denna sida.

Metoder för transport av ämnen genom biologiska membran:

■ passiv transport (osmos, diffusion, passiv diffusion),
■ aktiv transport,
■ endocytos,
■ exocytos.

Passiv transport kräver inte energi och förekommer längs gradienten koncentration, densitet eller elektrokemisk potential.

Osmos- detta är penetration av vatten (eller annat lösningsmedel) genom ett semipermeabelt membran från en mindre koncentrerad lösning till en mer koncentrerad.

Diffusion- penetration ämnen över membranet längs gradienten koncentration (från ett område med högre koncentration av ett ämne till ett område med lägre koncentration).

Diffusion vatten och joner utförs med deltagande av integrerade membranproteiner med porer (kanaler), diffusionen av fettlösliga ämnen sker med deltagande av membranets lipidfas.

Underlättad diffusion genom membranet sker med hjälp av speciella membranbärarproteiner, se bilden.

aktiv transport kräver energiförbrukning som frigörs under nedbrytningen av ATP och tjänar till att transportera ämnen (joner, monosackarider, aminosyror, nukleotider) vs gradient deras koncentration eller elektrokemiska potential. Utförs av specialiserade bärarproteiner permyaser ha jonkanaler och bildas jonpumpar .

Endocytos- fånga och omsluta av cellmembranet av makromolekyler (proteiner, nukleinsyror, etc.) och mikroskopiska fasta födopartiklar ( fagocytos ) eller vätskedroppar med ämnen lösta i ( pinocytos ) och omsluter dem i en membranvakuol, som dras "in i cellen. Vakuolen smälter sedan samman med lysosomen, vars enzymer bryter ner molekylerna i det fångade ämnet till monomerer.

Exocytosär den omvända processen för endocytos. Genom exocytos tar cellen bort intracellulära produkter eller osmälta rester inneslutna i vakuoler eller vesiklar.