Cellestruktur. Celler av levende organismer Og hvilken celle

Det mest verdifulle en person har er sitt eget liv og livet til sine kjære. Det mest verdifulle på jorden er livet generelt. Og på grunnlag av livet, på grunnlag av alle levende organismer, er celler. Vi kan si at livet på jorden har en cellestruktur. Derfor er det så viktig å vite hvordan cellene er bygget opp. Strukturen til celler studeres av cytologi - vitenskapen om celler. Men ideen om celler er nødvendig for alle biologiske disipliner.

Hva er en celle?

Definisjon av konseptet

Celle er en strukturell, funksjonell og genetisk enhet av alle levende ting, som inneholder arvelig informasjon, bestående av en membranmembran, cytoplasma og organeller, i stand til vedlikehold, utveksling, reproduksjon og utvikling. © Sazonov V.F., 2015. © kineziolog.bodhy.ru, 2015..

Denne definisjonen av en celle, selv om den er kort, er ganske fullstendig. Den reflekterer 3 sider av cellens universalitet: 1) strukturell, dvs. som en strukturell enhet, 2) funksjonell, dvs. som aktivitetsenhet, 3) genetisk, dvs. som en enhet av arv og generasjonsskifte. Et viktig kjennetegn ved en celle er tilstedeværelsen av arvelig informasjon i den i form av nukleinsyre - DNA. Definisjonen gjenspeiler også det viktigste trekk ved cellestrukturen: tilstedeværelsen av en ytre membran (plasmolemma), som skiller cellen og dens miljø. OG, til slutt, 4 viktigste livstegn: 1) opprettholde homeostase, dvs. det indre miljøets konstanthet i forhold til dets konstante fornyelse, 2) utveksling med det ytre miljøet av materie, energi og informasjon, 3) evnen til å reprodusere, dvs. til selvreproduksjon, reproduksjon, 4) evnen til å utvikle seg, d.v.s. til vekst, differensiering og morfogenese.

En kortere, men ufullstendig definisjon: Celle er den elementære (minste og enkleste) enheten i livet.

En mer fullstendig definisjon av en celle:

Celle er et ordnet, strukturert system av biopolymerer avgrenset av en aktiv membran, som danner cytoplasma, kjerne og organeller. Dette biopolymersystemet deltar i et enkelt sett med metabolske, energi- og informasjonsprosesser som opprettholder og reproduserer hele systemet som helhet.

Tekstil er en samling celler som ligner i struktur, funksjon og opprinnelse, og som i fellesskap utfører vanlige funksjoner. Hos mennesker, i de fire hovedgruppene av vev (epitel-, binde-, muskel- og nervevev), er det omtrent 200 forskjellige typer spesialiserte celler [Faler D.M., Shields D. Molecular biology of the cell: A guide for doctors. / Per. fra engelsk - M.: BINOM-Press, 2004. - 272 s.].

Vev danner på sin side organer, og organer danner organsystemer.

En levende organisme begynner fra en celle. Det er ikke noe liv utenfor cellen, utenfor cellen er bare den midlertidige eksistensen av livsmolekyler mulig, for eksempel i form av virus. Men for aktiv eksistens og reproduksjon trenger selv virus celler, selv om de er fremmede.

Cellestruktur

Figuren under viser strukturdiagrammene til 6 biologiske objekter. Analyser hvilke av dem som kan betraktes som celler og hvilke som ikke kan, i henhold til to alternativer for å definere konseptet "celle". Presenter svaret ditt i form av en tabell:

Cellestruktur under et elektronmikroskop

Membran

Den viktigste universelle strukturen til cellen er cellemembran (synonym: plasmalemma), dekker cellen i form av en tynn film. Membranen regulerer forholdet mellom cellen og dens miljø, nemlig: 1) den skiller delvis innholdet i cellen fra det ytre miljøet, 2) forbinder cellens innhold med det ytre miljøet.

Kjerne

Den nest viktigste og mest universelle cellestrukturen er kjernen. Det er ikke til stede i alle celler, i motsetning til cellemembranen, og det er derfor vi setter det på andre plass. Kjernen inneholder kromosomer som inneholder doble DNA-tråder (deoksyribonukleinsyre). Seksjoner av DNA er maler for konstruksjon av messenger-RNA, som igjen fungerer som maler for konstruksjon av alle celleproteiner i cytoplasmaet. Dermed inneholder kjernen, som det var, "blåkopier" for strukturen til alle proteinene i cellen.

Cytoplasma

Dette er det halvflytende indre miljøet i cellen, delt inn i rom av intracellulære membraner. Den har vanligvis et cytoskjelett for å opprettholde en viss form og er i konstant bevegelse. Cytoplasmaet inneholder organeller og inneslutninger.

På tredjeplass kan vi sette alle andre cellestrukturer som kan ha sin egen membran og kalles organeller.

Organeller er permanente, nødvendigvis tilstedeværende cellestrukturer som utfører spesifikke funksjoner og har en spesifikk struktur. Basert på deres struktur kan organeller deles inn i to grupper: membranorganeller, som nødvendigvis inkluderer membraner, og ikke-membranorganeller. I sin tur kan membranorganeller være enkeltmembran - hvis de er dannet av én membran og dobbeltmembran - hvis skallet til organellene er dobbelt og består av to membraner.

Inkluderinger

Inneslutninger er ikke-permanente strukturer av cellen som vises i den og forsvinner under prosessen med metabolisme. Det er 4 typer inneslutninger: trofiske (med tilførsel av næringsstoffer), sekretoriske (inneholdende sekreter), ekskresjonelle (som inneholder stoffer som "skal frigjøres") og pigmentære (som inneholder pigmenter - fargestoffer).

Cellulære strukturer, inkludert organeller ( )

Inkluderinger . De er ikke klassifisert som organeller. Inneslutninger er ikke-permanente strukturer av cellen som vises i den og forsvinner under prosessen med metabolisme. Det er 4 typer inneslutninger: trofiske (med tilførsel av næringsstoffer), sekretoriske (inneholdende sekreter), ekskresjonelle (som inneholder stoffer som "skal frigjøres") og pigmentære (som inneholder pigmenter - fargestoffer).

1. (plasmolemma).
2. Kjerne med kjerne .
3. Endoplasmatisk retikulum : grov (granulær) og glatt (granulær).
4. Golgi-kompleks (apparat) .
5. Mitokondrier .
6. Ribosomer .
7. Lysosomer . Lysosomer (fra gr. lysis - "dekomponering, oppløsning, desintegrasjon" og soma - "kropp") er vesikler med en diameter på 200-400 mikron.
8. Peroksisomer . Peroksisomer er mikrolegemer (vesikler) 0,1-1,5 µm i diameter, omgitt av en membran.
9. Proteasomer . Proteasomer er spesielle organeller for å bryte ned proteiner.
10. Fagosomer .
11. Mikrofilamenter . Hvert mikrofilament er en dobbel helix av kuleformede aktinproteinmolekyler. Derfor når aktininnholdet selv i ikke-muskelceller 10% av alle proteiner.
12. Mellomfilamenter . De er en del av cytoskjelettet. De er tykkere enn mikrofilamenter og har en vevsspesifikk natur:
13. Mikrotubuli . Mikrotubuli danner et tett nettverk i cellen. Mikrotubulusveggen består av et enkelt lag med kuleformede underenheter av proteinet tubulin. Et tverrsnitt viser 13 av disse underenhetene som danner en ring.
14. Cellesenter .
15. Plastider .
16. Vakuoler . Vakuoler er enkeltmembranorganeller. De er membran-"beholdere", bobler fylt med vandige løsninger av organiske og uorganiske stoffer.
17. Cilia og flagella (spesielle organeller) . De består av 2 deler: en basalkropp som ligger i cytoplasmaet og et aksonem - en vekst over overflaten av cellen, som er dekket på utsiden med en membran. Sørg for cellebevegelse eller bevegelse av miljøet over cellen.

(atomkraft). Prokaryote celler har enklere struktur; tilsynelatende oppsto de tidligere i evolusjonsprosessen. Eukaryote celler er mer komplekse og oppsto senere. Cellene som utgjør menneskekroppen er eukaryote.

Til tross for mangfoldet av former, er organiseringen av celler i alle levende organismer underlagt vanlige strukturelle prinsipper.

Prokaryot celle

Eukaryot celle

Strukturen til en eukaryot celle

Overflatekompleks av en dyrecelle

Omfatter glykokalyx, plasmamembraner og det kortikale laget av cytoplasma som ligger under. Plasmamembranen kalles også plasmalemma, cellens ytre membran. Dette er en biologisk membran, omtrent 10 nanometer tykk. Gir først og fremst en avgrensende funksjon i forhold til miljøet utenfor cellen. I tillegg utfører den en transportfunksjon. Cellen kaster ikke bort energi for å opprettholde integriteten til membranen sin: molekylene holdes sammen etter samme prinsipp som fettmolekylene holdes sammen med - det er termodynamisk mer fordelaktig at de hydrofobe delene av molekylene befinner seg i umiddelbar nærhet til hverandre. Glykokalyxen er molekyler av oligosakkarider, polysakkarider, glykoproteiner og glykolipider "forankret" i plasmalemmaet. Glykokalyxen utfører reseptor- og markørfunksjoner. Plasmamembranen til dyreceller består hovedsakelig av fosfolipider og lipoproteiner ispedd proteinmolekyler, spesielt overflateantigener og reseptorer. I det kortikale (ved siden av plasmamembranen) laget av cytoplasmaet er det spesifikke cytoskjelettelementer - aktinmikrofilamenter ordnet på en bestemt måte. Den viktigste og viktigste funksjonen til det kortikale laget (cortex) er pseudopodiale reaksjoner: utstøting, feste og sammentrekning av pseudopodia. I dette tilfellet blir mikrofilamentene omorganisert, forlenget eller forkortet. Formen på cellen (for eksempel tilstedeværelsen av mikrovilli) avhenger også av strukturen til cytoskjelettet til det kortikale laget.

Cytoplasmatisk struktur

Den flytende komponenten i cytoplasmaet kalles også cytosol. Under et lysmikroskop så det ut til at cellen var fylt med noe sånt som flytende plasma eller sol, der kjernen og andre organeller "fløt". Dette er faktisk ikke sant. Det indre rommet til en eukaryot celle er strengt ordnet. Bevegelsen av organeller koordineres ved hjelp av spesialiserte transportsystemer, de såkalte mikrotubuli, som fungerer som intracellulære "veier" og spesielle proteiner dyneiner og kinesiner, som spiller rollen som "motorer". Individuelle proteinmolekyler diffunderer heller ikke fritt gjennom det intracellulære rommet, men blir rettet til de nødvendige avdelingene ved hjelp av spesielle signaler på overflaten, gjenkjent av cellens transportsystemer.

Endoplasmatisk retikulum

I en eukaryot celle er det et system av membranrom (rør og sisterne) som går inn i hverandre, som kalles endoplasmatisk retikulum (eller endoplasmatisk retikulum, ER eller EPS). Den delen av ER, til membranene som ribosomer er festet til, refereres til som granulært(eller ujevn) endoplasmatisk retikulum, proteinsyntese skjer på membranene. De rommene som ikke har ribosomer på veggene er klassifisert som glatt(eller agranulær) ER, som deltar i lipidsyntese. De indre rommene til den glatte og granulære ER er ikke isolert, men passerer inn i hverandre og kommuniserer med lumen av kjernefysisk konvolutt.

Golgi-apparatet

Kjerne

Cytoskjelett

Centrioler

Mitokondrier

Sammenligning av pro- og eukaryote celler

Den viktigste forskjellen mellom eukaryoter og prokaryoter har lenge vært ansett som tilstedeværelsen av en dannet kjerne og membranorganeller. Imidlertid på 1970-1980-tallet. det ble klart at dette kun var en konsekvens av dypere forskjeller i organiseringen av cytoskjelettet. I noen tid ble det antatt at cytoskjelettet bare er karakteristisk for eukaryoter, men på midten av 1990-tallet. proteiner homologe med hovedproteinene i cytoskjelettet til eukaryoter har også blitt oppdaget i bakterier.

Det er tilstedeværelsen av et spesifikt strukturert cytoskjelett som lar eukaryoter lage et system av mobile indre membranorganeller. I tillegg lar cytoskjelettet endo- og eksocytose oppstå (det antas at det var takket være endocytose at intracellulære symbionter, inkludert mitokondrier og plastider, dukket opp i eukaryote celler). En annen viktig funksjon til det eukaryote cytoskjelettet er å sikre deling av kjernen (mitose og meiose) og kroppen (cytotomy) til den eukaryote cellen (delingen av prokaryote celler er enklere organisert). Forskjeller i strukturen til cytoskjelettet forklarer også andre forskjeller mellom pro- og eukaryoter - for eksempel konstansen og enkelheten til formene til prokaryote celler og det betydelige mangfoldet av form og evnen til å endre det i eukaryote celler, samt relativt stor størrelse på sistnevnte. Dermed er størrelsen på prokaryote celler gjennomsnittlig 0,5-5 mikron, størrelsen på eukaryote celler gjennomsnittlig fra 10 til 50 mikron. I tillegg er det bare blant eukaryoter virkelig gigantiske celler, for eksempel de massive eggene til haier eller strutser (i et fugleegg er hele eggeplommen ett enormt egg), nevroner fra store pattedyr, hvis prosesser, styrket av cytoskjelettet , kan nå titalls centimeter i lengde.

Anaplasi

Ødeleggelsen av cellulær struktur (for eksempel i ondartede svulster) kalles anaplasi.

Historie om cellefunn

Den første personen som så celler var den engelske forskeren Robert Hooke (kjent for oss takket være Hookes lov). I løpet av året, i et forsøk på å forstå hvorfor korketreet flyter så godt, begynte Hooke å undersøke tynne deler av kork ved å bruke et mikroskop han hadde forbedret. Han oppdaget at korken var delt inn i mange bittesmå celler, noe som minnet ham om klosterceller, og han kalte disse cellene celler (på engelsk betyr celle "celle, celle, celle"). Samme år brukte den nederlandske mesteren Anton van Leeuwenhoek (-) et mikroskop for første gang for å se "dyr" - levende organismer i bevegelse - i en vanndråpe. På begynnelsen av 1700-tallet visste forskerne at planter under høy forstørrelse har en cellulær struktur, og de så noen organismer som senere ble kalt encellede. Den cellulære teorien om strukturen til organismer ble imidlertid dannet først på midten av 1800-tallet, etter at kraftigere mikroskoper dukket opp og metoder for fiksering og farging av celler ble utviklet. En av grunnleggerne var Rudolf Virchow, men ideene hans inneholdt en rekke feil: for eksempel antok han at celler var svakt forbundet med hverandre og at hver eksisterte "på egen hånd." Først senere var det mulig å bevise integriteten til cellesystemet.

se også

• Sammenligning av cellestrukturen til bakterier, planter og dyr

Lenker

• Molecular Biology Of The Cell, 4. utgave, 2002 - lærebok om molekylærbiologi på engelsk
• Cytology and Genetics (0564-3783) publiserer artikler på russisk, ukrainsk og engelsk etter forfatterens valg, oversatt til engelsk (0095-4527)

Wikimedia Foundation. 2010.

Se hva "Cell (biologi)" er i andre ordbøker:

BIOLOGI- BIOLOGI. Innhold: I. Biologiens historie............... 424 Vitalisme og maskinisme. Fremveksten av empiriske vitenskaper på 1500- og 1700-tallet. Fremveksten og utviklingen av evolusjonsteori. Utvikling av fysiologi på 1800-tallet. Utvikling av cellulær vitenskap. Resultater fra 1800-tallet... Great Medical Encyclopedia

- (cellula, cytus), den grunnleggende strukturelle og funksjonelle enheten til alle levende organismer, et elementært levende system. Kan eksistere som avdeling. organisme (bakterier, protozoer, visse alger og sopp) eller i vevet til flercellede dyr,... ... Biologisk leksikon ordbok

Cellene til aerobe sporedannende bakterier er stavformede og, sammenlignet med ikke-sporedannende bakterier, er de vanligvis større i størrelse. Vegetative former for sporebærende bakterier har svakere aktiv bevegelse, selv om de... ... Biologisk leksikon

Dette begrepet har andre betydninger, se Celle (betydninger). Menneskelige blodceller (HBC) ... Wikipedia

Cytologi (gresk κύτος boble-lignende formasjon og λόγος ord, vitenskap) er en gren av biologien som studerer levende celler, deres organeller, deres struktur, funksjon, prosesser for celleproduksjon, aldring og død. Begrepene mobil brukes også... Wikipedia

Ved begynnelsen av utviklingen av liv på jorden var alle cellulære former representert av bakterier. De absorberte organiske stoffer oppløst i urhavet gjennom kroppens overflate.

Over tid har noen bakterier tilpasset seg til å produsere organiske stoffer fra uorganiske. For å gjøre dette brukte de energien fra sollys. Det første økologiske systemet oppsto der disse organismene var produsenter. Som et resultat dukket oksygen frigjort av disse organismene opp i jordens atmosfære. Med dens hjelp kan du få mye mer energi fra den samme maten, og bruke den ekstra energien til å komplisere kroppens struktur: dele kroppen i deler.

En av de viktige prestasjonene i livet er separasjonen av kjernen og cytoplasma. Kjernen inneholder arvelig informasjon. En spesiell membran rundt kjernen gjorde det mulig å beskytte mot utilsiktet skade. Etter behov mottar cytoplasmaet kommandoer fra kjernen som styrer cellens liv og utvikling.

Organismer der kjernen er separert fra cytoplasmaet har dannet det kjernefysiske superriket (disse inkluderer planter, sopp og dyr).

Dermed oppsto og utviklet cellen - grunnlaget for organiseringen av planter og dyr - i løpet av biologisk evolusjon.

Selv med det blotte øye, eller enda bedre under et forstørrelsesglass, kan du se at kjøttet av en moden vannmelon består av svært små korn, eller korn. Dette er celler - de minste "byggesteinene" som utgjør kroppene til alle levende organismer, inkludert planter.

Livet til en plante utføres av den kombinerte aktiviteten til cellene, og skaper en enkelt helhet. Med flercellet plantedeler er det en fysiologisk differensiering av funksjonene deres, spesialisering av forskjellige celler avhengig av deres plassering i plantekroppen.

En plantecelle skiller seg fra en dyrecelle ved at den har en tett membran som dekker det indre innholdet på alle sider. Cellen er ikke flat (som den vanligvis er avbildet), den ser mest sannsynlig ut som en veldig liten boble fylt med slimete innhold.

Struktur og funksjoner til en plantecelle

La oss vurdere en celle som en strukturell og funksjonell enhet av en organisme. Utsiden av cellen er dekket med en tett cellevegg, der det er tynnere deler som kalles porer. Under den er det en veldig tynn film - en membran som dekker innholdet i cellen - cytoplasmaet. I cytoplasmaet er det hulrom - vakuoler fylt med cellesaft. I midten av cellen eller nær celleveggen er det en tett kropp - en kjerne med en nukleolus. Kjernen er skilt fra cytoplasmaet av kjernekonvolutten. Små kropper kalt plastider er fordelt i hele cytoplasmaet.

Strukturen til en plantecelle

Struktur og funksjoner til plantecelleorganeller

Organoid	Tegning	Beskrivelse	Funksjon	Egendommer
Cellevegg eller plasmamembran		Fargeløs, gjennomsiktig og veldig slitesterk	Sender stoffer inn og ut av cellen.	Cellemembranen er semipermeabel
Cytoplasma		Tykk viskøs substans	Alle andre deler av cellen er plassert i den	Er i konstant bevegelse
Kjerne (viktig del av cellen)		Rund eller oval	Sikrer overføring av arvelige egenskaper til datterceller under deling	Sentral del av cellen
		Kuleformet eller uregelmessig i form	Tar del i proteinsyntesen
		Et reservoar atskilt fra cytoplasmaet med en membran. Inneholder cellesaft	Sparenæringsstoffer og avfallsstoffer som cellen ikke trenger samler seg opp.	Når cellen vokser, smelter små vakuoler sammen til en stor (sentral) vakuole
Plastider		Kloroplaster	De bruker lysenergien fra solen og lager organisk fra uorganisk	Formen på skiver avgrenset fra cytoplasmaet av en dobbel membran
		Kromoplaster	Dannet som et resultat av akkumulering av karotenoider	Gul, oransje eller brun
		Leukoplaster	Fargeløse plastider
Kjernefysisk konvolutt		Består av to membraner (ytre og indre) med porer	Separerer kjernen fra cytoplasmaet	Tillater utveksling mellom kjernen og cytoplasma

Den levende delen av en celle er et membranbundet, ordnet, strukturert system av biopolymerer og indre membranstrukturer involvert i et sett av metabolske og energiprosesser som opprettholder og reproduserer hele systemet som helhet.

En viktig egenskap er at cellen ikke har åpne membraner med frie ender. Cellemembraner begrenser alltid hulrom eller områder, og lukker dem på alle sider.

Moderne generalisert diagram av en plantecelle

Plasmalemma(ytre cellemembran) er en ultramikroskopisk film 7,5 nm tykk, bestående av proteiner, fosfolipider og vann. Dette er en veldig elastisk film som er godt fuktet av vann og raskt gjenoppretter integriteten etter skade. Den har en universell struktur, dvs. typisk for alle biologiske membraner. I planteceller er det utenfor cellemembranen en sterk cellevegg som skaper ekstern støtte og opprettholder cellens form. Den består av fiber (cellulose), et vannuløselig polysakkarid.

Plasmodesmata planteceller, er submikroskopiske tubuli som trenger inn i membranene og er foret med en plasmamembran, som dermed går fra en celle til en annen uten avbrudd. Med deres hjelp oppstår intercellulær sirkulasjon av løsninger som inneholder organiske næringsstoffer. De overfører også biopotensialer og annen informasjon.

Porami kalt åpninger i sekundærmembranen, hvor cellene kun er atskilt av primærmembranen og median lamina. Områdene til primærmembranen og midtplaten som skiller de tilstøtende porene til tilstøtende celler kalles poremembranen eller lukkefilmen til poren. Porens lukkefilm er gjennomboret av plasmodesmale tubuli, men det dannes vanligvis ikke et gjennomgående hull i porene. Porene letter transporten av vann og oppløste stoffer fra celle til celle. Porer dannes i veggene til naboceller, vanligvis den ene motsatt av den andre.

Cellemembran har et veldefinert, relativt tykt skall av polysakkarid natur. Plantecellemembranen er et produkt av aktiviteten til cytoplasmaet. Golgi-apparatet og det endoplasmatiske retikulumet tar en aktiv del i dannelsen.

Struktur av cellemembranen

Grunnlaget for cytoplasmaet er dens matrise, eller hyaloplasma, et komplekst fargeløst, optisk transparent kolloidalt system som er i stand til reversible overganger fra sol til gel. Den viktigste rollen til hyaloplasma er å forene alle cellulære strukturer i et enkelt system og sikre interaksjon mellom dem i prosessene med cellulær metabolisme.

Hyaloplasma(eller cytoplasmatisk matrise) utgjør det indre miljøet i cellen. Den består av vann og ulike biopolymerer (proteiner, nukleinsyrer, polysakkarider, lipider), hvorav hoveddelen består av proteiner med varierende kjemisk og funksjonell spesifisitet. Hyaloplasmaet inneholder også aminosyrer, monosakkarider, nukleotider og andre lavmolekylære stoffer.

Biopolymerer danner et kolloidalt medium med vann, som, avhengig av forholdene, kan være tett (i form av en gel) eller mer flytende (i form av en sol), både gjennom cytoplasmaet og i dets individuelle seksjoner. I hyaloplasmaet er ulike organeller og inneslutninger lokalisert og samhandler med hverandre og hyaloplasmamiljøet. Dessuten er deres plassering oftest spesifikk for visse typer celler. Gjennom bilipidmembranen samhandler hyaloplasmaet med det ekstracellulære miljøet. Følgelig er hyaloplasma et dynamisk miljø og spiller en viktig rolle i funksjonen til individuelle organeller og cellelivet generelt.

Cytoplasmatiske formasjoner - organeller

Organeller (organeller) er strukturelle komponenter i cytoplasmaet. De har en viss form og størrelse og er obligatoriske cytoplasmatiske strukturer i cellen. Hvis de er fraværende eller skadet, mister cellen vanligvis evnen til å fortsette å eksistere. Mange av organellene er i stand til deling og selvreproduksjon. Størrelsene deres er så små at de bare kan sees med et elektronmikroskop.

Kjerne

Kjernen er den mest fremtredende og vanligvis den største organellen i cellen. Det ble først utforsket i detalj av Robert Brown i 1831. Kjernen gir de viktigste metabolske og genetiske funksjonene til cellen. Den er ganske variabel i form: den kan være sfærisk, oval, fliket eller linseformet.

Kjernen spiller en betydelig rolle i cellens liv. En celle som kjernen er fjernet fra, skiller ikke lenger ut en membran og slutter å vokse og syntetisere stoffer. Produktene av forfall og ødeleggelse intensiveres i den, som et resultat av at den raskt dør. Dannelsen av en ny kjerne fra cytoplasmaet skjer ikke. Nye kjerner dannes kun ved å dele eller knuse den gamle.

Det indre innholdet i kjernen er karyolymph (kjernejuice), som fyller rommet mellom strukturene i kjernen. Den inneholder en eller flere nukleoler, samt et betydelig antall DNA-molekyler knyttet til spesifikke proteiner - histoner.

Kjernestruktur

Nukleolus

Nukleolen, som cytoplasmaet, inneholder hovedsakelig RNA og spesifikke proteiner. Dens viktigste funksjon er at den danner ribosomer, som utfører syntesen av proteiner i cellen.

Golgi-apparatet

Golgi-apparatet er en organell som er universelt distribuert i alle typer eukaryote celler. Det er et flerlagssystem av flate membransekker, som tykner langs periferien og danner vesikulære prosesser. Det er oftest plassert i nærheten av kjernen.

Golgi-apparatet

Golgi-apparatet inkluderer nødvendigvis et system av små vesikler (vesikler), som er løsrevet fra fortykkede sisterne (skiver) og er plassert langs periferien av denne strukturen. Disse vesiklene spiller rollen som et intracellulært transportsystem for spesifikke sektorgranuler og kan tjene som en kilde til cellulære lysosomer.

Funksjonene til Golgi-apparatet består også av akkumulering, separasjon og frigjøring utenfor cellen ved hjelp av vesikler av intracellulære synteseprodukter, nedbrytningsprodukter og giftige stoffer. Produkter av cellens syntetiske aktivitet, så vel som ulike stoffer som kommer inn i cellen fra miljøet gjennom kanalene til det endoplasmatiske retikulumet, transporteres til Golgi-apparatet, akkumuleres i denne organellen og kommer deretter i form av dråper eller korn inn i cytoplasmaet. og brukes enten av cellen selv eller skilles ut utenfor. . I planteceller inneholder Golgi-apparatet enzymer for syntese av polysakkarider og selve polysakkaridmaterialet, som brukes til å bygge celleveggen. Det antas at det er involvert i dannelsen av vakuoler. Golgi-apparatet ble oppkalt etter den italienske forskeren Camillo Golgi, som først oppdaget det i 1897.

Lysosomer

Lysosomer er små vesikler avgrenset av en membran hvis hovedfunksjon er å utføre intracellulær fordøyelse. Bruken av det lysosomale apparatet skjer under spiring av et plantefrø (hydrolyse av reservenæringsstoffer).

Strukturen til et lysosom

Mikrotubuli

Mikrotubuli er membranøse, supramolekylære strukturer som består av proteinkuler arrangert i spiral eller rette rader. Mikrotubuli utfører en overveiende mekanisk (motorisk) funksjon, og sikrer mobiliteten og kontraktiliteten til celleorganeller. Lokalisert i cytoplasmaet gir de cellen en viss form og sikrer stabiliteten til det romlige arrangementet av organeller. Mikrotubuli letter bevegelsen av organeller til steder bestemt av cellens fysiologiske behov. Et betydelig antall av disse strukturene er lokalisert i plasmalemmaet, nær cellemembranen, hvor de deltar i dannelsen og orienteringen av cellulosemikrofibriller av plantecellevegger.

Mikrotubulus struktur

Vakuole

Vakuolen er den viktigste komponenten i planteceller. Det er et slags hulrom (reservoar) i massen av cytoplasmaet, fylt med en vandig løsning av mineralsalter, aminosyrer, organiske syrer, pigmenter, karbohydrater og atskilt fra cytoplasmaet av en vakuolær membran - tonoplasten.

Cytoplasma fyller hele det indre hulrommet bare i de yngste plantecellene. Når cellen vokser, endres det romlige arrangementet av den opprinnelig kontinuerlige massen av cytoplasma betydelig: små vakuoler fylt med cellesaft vises, og hele massen blir svampete. Med ytterligere cellevekst smelter individuelle vakuoler sammen, og skyver lagene av cytoplasma til periferien, som et resultat av at den dannede cellen vanligvis inneholder en stor vakuole, og cytoplasmaet med alle organeller ligger nær membranen.

Vannløselige organiske og mineralske forbindelser av vakuoler bestemmer de tilsvarende osmotiske egenskapene til levende celler. Denne løsningen av en viss konsentrasjon er en slags osmotisk pumpe for kontrollert penetrasjon inn i cellen og frigjøring av vann, ioner og metabolittmolekyler fra den.

I kombinasjon med cytoplasmalaget og dets membraner, preget av semipermeable egenskaper, danner vakuolen et effektivt osmotisk system. Osmotisk bestemt er slike indikatorer på levende planteceller som osmotisk potensial, sugekraft og turgortrykk.

Vakuolens struktur

Plastider

Plastider er de største (etter kjernen) cytoplasmatiske organeller, iboende bare i cellene til planteorganismer. De finnes ikke bare i sopp. Plastider spiller en viktig rolle i metabolismen. De er skilt fra cytoplasmaet med et dobbelt membranskall, og noen typer har et velutviklet og ordnet system av indre membraner. Alle plastider er av samme opprinnelse.

Kloroplaster- de vanligste og mest funksjonelt viktige plastidene av fotoautotrofe organismer som utfører fotosyntetiske prosesser, som til slutt fører til dannelse av organiske stoffer og frigjøring av fritt oksygen. Kloroplaster av høyere planter har en kompleks indre struktur.

Kloroplaststruktur

Størrelsen på kloroplaster i forskjellige planter er ikke de samme, men i gjennomsnitt er diameteren 4-6 mikron. Kloroplaster er i stand til å bevege seg under påvirkning av bevegelsen av cytoplasma. I tillegg, under påvirkning av belysning, observeres aktiv bevegelse av amøboid-type kloroplaster mot lyskilden.

Klorofyll er hovedstoffet i kloroplaster. Takket være klorofyll er grønne planter i stand til å bruke lysenergi.

Leukoplaster(fargeløse plastider) er klart definerte cytoplasmatiske legemer. Størrelsene deres er noe mindre enn størrelsene på kloroplaster. Formen deres er også mer jevn, og nærmer seg sfærisk.

Leukoplaststruktur

Finnes i epidermale celler, knoller og jordstengler. Når de blir belyst, blir de veldig raskt til kloroplaster med en tilsvarende endring i den indre strukturen. Leukoplaster inneholder enzymer ved hjelp av hvilke stivelse syntetiseres fra overflødig glukose dannet under fotosyntesen, hvorav hoveddelen avsettes i lagringsvev eller organer (knoller, jordstengler, frø) i form av stivelseskorn. I noen planter avsettes fett i leukoplaster. Reservefunksjonen til leukoplaster manifesterer seg av og til i dannelsen av reserveproteiner i form av krystaller eller amorfe inneslutninger.

Kromoplaster i de fleste tilfeller er de derivater av kloroplaster, noen ganger - leukoplaster.

Kromoplaststruktur

Modningen av nyper, paprika og tomater er ledsaget av transformasjonen av klor- eller leukoplaster i cellulosecellene til karatinoidplaster. Sistnevnte inneholder overveiende gule plastidpigmenter - karotenoider, som, når de er modne, syntetiseres intensivt i dem, og danner fargede lipiddråper, faste kuler eller krystaller. I dette tilfellet blir klorofyll ødelagt.

Mitokondrier

Mitokondrier er organeller som er karakteristiske for de fleste planteceller. De har en variabel form av pinner, korn og tråder. Oppdaget i 1894 av R. Altman ved hjelp av et lysmikroskop, og den indre strukturen ble senere studert ved hjelp av et elektronmikroskop.

Strukturen til mitokondrier

Mitokondrier har en dobbelmembranstruktur. Den ytre membranen er glatt, den indre danner utvekster av ulike former - rør i planteceller. Rommet inne i mitokondriet er fylt med halvvæskeinnhold (matrise), som inkluderer enzymer, proteiner, lipider, kalsium- og magnesiumsalter, vitaminer, samt RNA, DNA og ribosomer. Det enzymatiske komplekset av mitokondrier akselererer den komplekse og sammenkoblede mekanismen til biokjemiske reaksjoner som resulterer i dannelsen av ATP. I disse organellene er cellene forsynt med energi - energien til kjemiske bindinger av næringsstoffer omdannes til høyenergibindinger av ATP i prosessen med cellulær respirasjon. Det er i mitokondrier at den enzymatiske nedbrytningen av karbohydrater, fettsyrer og aminosyrer skjer med frigjøring av energi og dens påfølgende konvertering til ATP-energi. Den akkumulerte energien brukes på vekstprosesser, på nye synteser osv. Mitokondrier formerer seg ved deling og lever i ca 10 dager, hvoretter de blir ødelagt.

Endoplasmatisk retikulum

Det endoplasmatiske retikulumet er et nettverk av kanaler, rør, vesikler og sisterner plassert inne i cytoplasmaet. Oppdaget i 1945 av den engelske forskeren K. Porter, er det et system av membraner med en ultramikroskopisk struktur.

Struktur av det endoplasmatiske retikulum

Hele nettverket er forent til en enkelt helhet med den ytre cellemembranen til kjernekonvolutten. Det er glatte og grove ER, som bærer ribosomer. På membranene til den glatte ER er det enzymsystemer involvert i fett- og karbohydratmetabolismen. Denne typen membran dominerer i frøceller rike på lagringsstoffer (proteiner, karbohydrater, oljer); ribosomer er festet til den granulære EPS-membranen, og under syntesen av et proteinmolekyl nedsenkes polypeptidkjeden med ribosomer i EPS-kanalen. Funksjonene til det endoplasmatiske retikulum er svært forskjellige: transport av stoffer både i cellen og mellom naboceller; oppdeling av en celle i separate seksjoner der ulike fysiologiske prosesser og kjemiske reaksjoner finner sted samtidig.

Ribosomer

Ribosomer er ikke-membrancelleorganeller. Hvert ribosom består av to partikler som ikke er identiske i størrelse og kan deles i to fragmenter, som fortsetter å beholde evnen til å syntetisere protein etter å ha kombinert til et helt ribosom.

Ribosomstruktur

Ribosomer syntetiseres i kjernen, forlater den deretter og beveger seg inn i cytoplasmaet, hvor de er festet til den ytre overflaten av membranene til det endoplasmatiske retikulumet eller er plassert fritt. Avhengig av hvilken type protein som syntetiseres, kan ribosomer fungere alene eller kombineres til komplekser - polyribosomer.

Alle levende ting er bygd opp av celler - små, membranomsluttede hulrom fylt med en konsentrert vandig løsning av kjemikalier. Celle- en elementær enhet av struktur og vital aktivitet for alle levende organismer (unntatt virus, som ofte refereres til som ikke-cellulære livsformer), som har sin egen metabolisme, i stand til uavhengig eksistens, selvreproduksjon og utvikling. Alle levende organismer enten, som flercellede dyr, planter og sopp, består av mange celler, eller, som mange protozoer og bakterier, er encellede organismer. Den grenen av biologi som studerer strukturen og funksjonen til celler kalles cytologi. Det antas at alle organismer og alle deres bestanddeler celler utviklet seg fra en felles pre-DNA-celle.

Omtrentlig historie til en celle

Opprinnelig, under påvirkning av forskjellige naturlige faktorer (varme, ultrafiolett stråling, elektriske utladninger), dukket de første organiske forbindelsene opp, som fungerte som materiale for konstruksjon av levende celler.

Nøkkeløyeblikket i historien om livets utvikling var tilsynelatende utseendet til de første replikatormolekylene. En replikator er et slags molekyl som er en katalysator for syntesen av sine egne kopier eller matriser, som er en primitiv analog av reproduksjon i dyreverdenen. Av de for tiden mest vanlige molekylene er replikatorer DNA og RNA. For eksempel begynner et DNA-molekyl plassert i et glass med de nødvendige komponentene spontant å lage sine egne kopier (riktignok mye tregere enn i en celle under påvirkning av spesielle enzymer).

Utseendet til replikatormolekyler lanserte mekanismen for kjemisk (pre-biologisk) evolusjon. De første emnene for evolusjon var mest sannsynlig primitive RNA-molekyler, bestående av bare noen få nukleotider. Dette stadiet er preget (riktignok i en veldig primitiv form) av alle hovedtrekkene i biologisk evolusjon: reproduksjon, mutasjon, død, kamp for å overleve og naturlig utvalg.

Kjemisk evolusjon ble tilrettelagt av det faktum at RNA er et universelt molekyl. I tillegg til å være en replikator (dvs. en bærer av arvelig informasjon), kan den utføre funksjonene til enzymer (for eksempel enzymer som akselererer replikasjon eller enzymer som bryter ned konkurrerende molekyler).

På et tidspunkt i evolusjonen oppsto RNA-enzymer som katalyserer syntesen av lipidmolekyler (dvs. fett). Lipidmolekyler har en bemerkelsesverdig egenskap: de er polare og har en lineær struktur, med tykkelsen på den ene enden av molekylet større enn den andre. Derfor samles lipidmolekyler i suspensjon spontant til skjell som er nær sfæriske form. Så RNA som syntetiserer lipider var i stand til å omgi seg med et lipidskall, noe som betydelig forbedret RNAs motstand mot eksterne faktorer.

En gradvis økning i RNA-lengde førte til utseendet av multifunksjonelle RNA-er, hvorav individuelle fragmenter utførte forskjellige funksjoner.

De første celledelingene skjedde tilsynelatende under påvirkning av ytre faktorer. Syntesen av lipider inne i cellen førte til en økning i størrelsen og til tap av styrke, slik at den store amorfe membranen ble delt inn i deler under påvirkning av mekanisk påkjenning. Deretter dukket det opp et enzym som regulerte denne prosessen.

Alle cellulære livsformer på jorden kan deles inn i to superriker basert på strukturen til cellene deres - prokaryoter (prenukleære) og eukaryoter (kjernefysiske). Prokaryote celler har enklere struktur; tilsynelatende oppsto de tidligere i evolusjonsprosessen. Eukaryote celler er mer komplekse og oppsto senere. Cellene som utgjør menneskekroppen er eukaryote. Til tross for mangfoldet av former, er organiseringen av celler i alle levende organismer underlagt vanlige strukturelle prinsipper.

Det levende innholdet i cellen - protoplasten - er atskilt fra miljøet med en plasmamembran, eller plasmalemma. Inne i cellen er fylt med cytoplasma, der ulike organeller og cellulære inneslutninger er lokalisert, samt genetisk materiale i form av et DNA-molekyl. Hver av celleorganellene utfører sin egen spesielle funksjon, og sammen bestemmer de den vitale aktiviteten til cellen som helhet.

Prokaryot celle

Prokaryoter(fra latin pro - før, før og gresk κάρῠον - kjerne, nøtt) - organismer som, i motsetning til eukaryoter, ikke har en dannet cellekjerne og andre indre membranorganeller (med unntak av flate tanker i fotosyntetiske arter, for eksempel i cyanobakterier). Det eneste store sirkulære (i noen arter - lineære) dobbelttrådet DNA-molekyl, som inneholder hoveddelen av cellens genetiske materiale (den såkalte nukleoiden), danner ikke et kompleks med histonproteiner (det såkalte kromatinet). ). Prokaryoter inkluderer bakterier, inkludert cyanobakterier (blågrønne alger) og arkea. Etterkommerne av prokaryote celler er organellene til eukaryote celler - mitokondrier og plastider.

Prokaryote celler har en cytoplasmatisk membran, akkurat som eukaryote celler. Bakterier har en to-lags membran (lipid-dobbeltlag), mens archaea ofte har en ett-lags membran. Den arkeale membranen er sammensatt av stoffer som er forskjellige fra de som utgjør bakteriemembranen. Overflaten av cellene kan være dekket med en kapsel, slire eller slim. De kan ha flagella og villi.

Figur 1. Strukturen til en typisk prokaryot celle

Prokaryoter har ikke en cellekjerne, slik som i eukaryoter. DNA finnes inne i cellen, foldet på en ryddig måte og støttet av proteiner. Dette DNA-proteinkomplekset kalles en nukleoid. I eubakterier er proteinene som støtter DNA forskjellige fra histonene som danner nukleosomer (i eukaryoter). Men erkebakterier har histoner, og på denne måten ligner de på eukaryoter. Energiprosesser i prokaryoter foregår i cytoplasmaet og på spesielle strukturer - mesosomer (utvekster av cellemembranen som er vridd inn i en spiral for å øke overflatearealet som ATP-syntesen skjer på). Inne i cellen kan det være gassbobler, reservestoffer i form av polyfosfatgranulat, karbohydratgranulat og fettdråper. Inneslutninger av svovel (dannet for eksempel som et resultat av anoksisk fotosyntese) kan være tilstede. Fotosyntetiske bakterier har foldede strukturer kalt thylakoider som fotosyntese skjer på. Dermed har prokaryoter i prinsippet de samme elementene, men uten partisjoner, uten indre membraner. De partisjonene som er tilstede er utvekster av cellemembranen.

Formen til prokaryote celler er ikke så mangfoldig. De runde cellene kalles kokker. Både archaea og eubacteria kan ha denne formen. Streptokokker er kokker som er forlenget i en kjede. Stafylokokker er "klynger" av kokker, diplokokker er kokker forent i to celler, tetrader er fire, og sarcina er åtte. Staveformede bakterier kalles basiller. To stenger - diplobacillus, langstrakt i en kjede - streptobacilli. Andre arter inkluderer koryneforme bakterier (med en klubblignende forlengelse i endene), spirilla (lange krøllede celler), vibrios (kortbuede celler) og spirochetes (krøller annerledes enn spirilla). Alt ovenfor er illustrert nedenfor og to representanter for arkebakterier er gitt. Selv om både archaea og bakterier er prokaryote (atomfrie) organismer, har strukturen til cellene deres noen betydelige forskjeller. Som nevnt ovenfor har bakterier et lipid-dobbeltlag (når de hydrofobe endene er nedsenket i membranen, og de ladede hodene stikker ut på begge sider), og archaea kan ha en monolagsmembran (ladede hoder er tilstede på begge sider, og inni der) er et enkelt helt molekyl; denne strukturen kan være mer stiv enn et dobbeltlag). Nedenfor er strukturen til cellemembranen til en arkebakterie.

Eukaryoter(eukaryoter) (fra gresk ευ - god, fullstendig og κάρῠον - kjerne, nøtt) - organismer som i motsetning til prokaryoter har en dannet cellekjerne, avgrenset fra cytoplasma av en kjernemembran. Det genetiske materialet er inneholdt i flere lineære dobbelttrådete DNA-molekyler (avhengig av typen organisme, kan antallet per kjerne variere fra to til flere hundre), festet fra innsiden til cellekjernens membran og dannes i den enorme flertall (unntatt dinoflagellater) et kompleks med histonproteiner kalt kromatin. Eukaryote celler har et system av indre membraner som i tillegg til kjernen danner en rekke andre organeller (endoplasmatisk retikulum, Golgi-apparat, etc.). I tillegg har de aller fleste permanente intracellulære symbionter – prokaryoter – mitokondrier, og alger og planter har også plastider.

dyrecelle

Strukturen til en dyrecelle er basert på tre hovedkomponenter - kjernen, cytoplasmaet og cellemembranen. Sammen med kjernen danner cytoplasma protoplasma. Cellemembranen er en biologisk membran (septum) som skiller cellen fra det ytre miljø, fungerer som et skall for celleorganeller og kjernen, og danner cytoplasmatiske rom. Hvis du plasserer preparatet under et mikroskop, kan du enkelt se strukturen til en dyrecelle. Cellemembranen inneholder tre lag. Det ytre og indre laget er protein, og det mellomliggende laget er lipid. I dette tilfellet er lipidlaget delt inn i ytterligere to lag - et lag med hydrofobe molekyler og et lag med hydrofile molekyler, som er ordnet i en viss rekkefølge. På overflaten av cellemembranen er det en spesiell struktur - glykokalyxen, som gir membranens selektive evne. Skallet lar nødvendige stoffer passere og holder på de som forårsaker skade.

Fig.2. Strukturen til en dyrecelle

Strukturen til en dyrecelle er rettet mot å sikre en beskyttende funksjon allerede på dette nivået. Penetrering av stoffer gjennom membranen skjer med direkte deltakelse av den cytoplasmatiske membranen. Overflaten til denne membranen er ganske betydelig på grunn av bøyninger, utvekster, folder og villi. Den cytoplasmatiske membranen lar både små og større partikler passere gjennom. Strukturen til en dyrecelle er preget av tilstedeværelsen av cytoplasma, hovedsakelig bestående av vann. Cytoplasma er en beholder for organeller og inneslutninger.

I tillegg inneholder cytoplasmaet også cytoskjelettet - proteintråder som deltar i celledelingsprosessen, avgrenser det intracellulære rommet og opprettholder celleformen og evnen til å trekke seg sammen. En viktig komponent i cytoplasmaet er hyaloplasma, som bestemmer viskositeten og elastisiteten til cellestrukturen. Avhengig av ytre og indre faktorer kan hyaloplasma endre sin viskositet - bli flytende eller gelaktig. Når man studerer strukturen til en dyrecelle, kan man ikke unngå å ta hensyn til celleapparatet - organellene som befinner seg i cellen. Alle organeller har sin egen spesifikke struktur, som bestemmes av funksjonene de utfører.

Kjernen er den sentrale celleenheten, som inneholder arvelig informasjon og deltar i metabolismen i selve cellen. Cellulære organeller inkluderer endoplasmatisk retikulum, cellesenter, mitokondrier, ribosomer, Golgi-kompleks, plastider, lysosomer, vakuoler. Lignende organeller finnes i enhver celle, men avhengig av funksjonen kan strukturen til en dyrecelle variere i nærvær av spesifikke strukturer.

Funksjoner av cellulære organeller: - mitokondrier oksiderer organiske forbindelser og akkumulerer kjemisk energi; - det endoplasmatiske retikulumet, på grunn av tilstedeværelsen av spesielle enzymer, syntetiserer fett og karbohydrater, dets kanaler letter transporten av stoffer i cellen; - ribosomer syntetiserer protein; - Golgi-komplekset konsentrerer protein, komprimerer syntetisert fett, polysakkarider, danner lysosomer og forbereder stoffer for fjerning fra cellen eller direkte bruk inne i den; - lysosomer bryter ned karbohydrater, proteiner, nukleinsyrer og fett, og fordøyer i hovedsak næringsstoffene som kommer inn i cellen; - cellesenteret er involvert i prosessen med celledeling; - Vakuoler, på grunn av innholdet av cellesaft, opprettholder celleturgor (indre trykk).

Strukturen til en levende celle er ekstremt kompleks - mange biokjemiske prosesser foregår på cellenivå, som sammen sikrer organismens vitale funksjoner.