Mitä seuraavista toiminnoista solukalvo suorittaa? Solukalvo: sen rakenne ja toiminnot

Ei ole mikään salaisuus, että kaikki planeetallamme elävät olennot koostuvat soluista, näistä lukemattomista "" orgaanisista aineista. Soluja puolestaan ​​ympäröi erityinen suojakuori - kalvo, jolla on erittäin tärkeä rooli solun elämässä ja toiminnoissa. solukalvo eivät rajoitu vain solujen suojaamiseen, vaan ne edustavat monimutkaista mekanismia, joka osallistuu solujen lisääntymiseen, ravitsemukseen ja uusiutumiseen.

Mikä on solukalvo

Itse sana "kalvo" on käännetty latinasta "kalvoksi", vaikka kalvo ei ole vain eräänlainen kalvo, johon solu on kääritty, vaan yhdistelmä kahdesta toisiinsa yhdistetystä kalvosta, joilla on erilaiset ominaisuudet. Itse asiassa solukalvo on kolmikerroksinen lipoproteiini (rasva-proteiini) -kalvo, joka erottaa jokaisen solun viereisistä soluista ja ympäristöstä ja suorittaa hallittua vaihtoa solujen ja ympäristön välillä, tämä on akateeminen määritelmä solukalvolle. On.

Kalvon merkitys on yksinkertaisesti valtava, koska se ei vain erota solua toisesta, vaan myös varmistaa solun vuorovaikutuksen sekä muiden solujen että ympäristön kanssa.

Solukalvotutkimuksen historia

Kaksi saksalaista tiedemiestä Gorter ja Grendel antoivat tärkeän panoksen solukalvon tutkimukseen vuonna 1925. Silloin he onnistuivat suorittamaan monimutkaisen biologisen kokeen punasoluilla - erytrosyyteillä, jonka aikana tutkijat saivat niin sanottuja "varjoja", tyhjiä punasolujen kuoria, jotka he pinosivat yhteen pinoon ja mittasivat pinta-alan sekä myös laskenut niissä olevien lipidien määrän. Saatujen lipidien määrän perusteella tutkijat päättelivät, että ne sisältyvät tarkasti solukalvon kaksoiskerrokseen.

Vuonna 1935 toinen solukalvotutkijapari, tällä kertaa amerikkalaiset Daniel ja Dawson, vahvistivat sarjan pitkien kokeiden jälkeen proteiinipitoisuuden solukalvossa. Ei ollut muuta tapaa selittää, miksi kalvolla oli niin korkea pintajännitys. Tiedemiehet ovat taitavasti esittäneet voileivän muodossa olevan mallin solukalvosta, jossa leivän roolia ovat homogeeniset lipidi-proteiinikerrokset, joiden välissä öljyn sijaan on tyhjyyttä.

Vuonna 1950 adventin myötä elektroninen teoria Daniel ja Dawson pystyivät vahvistamaan tämän käytännön havainnoilla - solukalvon mikrokuvissa lipidi- ja proteiinipäiden kerrokset ja myös niiden välinen tyhjä tila näkyivät selvästi.

Vuonna 1960 amerikkalainen biologi J. Robertson kehitti teorian solukalvojen kolmikerroksisesta rakenteesta, joka pitkään aikaan pidettiin ainoana oikeana, mutta kanssa edelleen kehittäminen tieteen, alkoi syntyä epäilyksiä sen erehtymättömyydestä. Joten esimerkiksi näkökulmasta katsottuna solujen olisi vaikeaa ja työlästä kuljettaa tarvittavia ravintoaineita koko "voileivän" läpi.

Ja vasta vuonna 1972 amerikkalaiset biologit S. Singer ja G. Nicholson pystyivät selittämään Robertsonin teorian epäjohdonmukaisuudet käyttämällä uutta solukalvon nestemosaiikkimallia. Erityisesti he havaitsivat, että solukalvo ei ole koostumukseltaan homogeeninen, lisäksi se on epäsymmetrinen ja täynnä nestettä. Lisäksi solut ovat jatkuvassa liikkeessä. Ja pahamaineisilla proteiineilla, jotka ovat osa solukalvoa, on erilaiset rakenteet ja toiminnot.

Solukalvon ominaisuudet ja toiminnot

Katsotaanpa nyt, mitä toimintoja solukalvo suorittaa:

Solukalvon estetoiminto on kalvo todellisena rajavartijana, joka vartioi solun rajoja, viivyttää eikä päästä haitallisia tai yksinkertaisesti sopimattomia molekyylejä läpi.

Solukalvon kuljetustoiminto - kalvo ei ole vain rajavartija soluportilla, vaan myös eräänlainen tullitarkastuspiste, jonka kautta hyödyllisiä aineita vaihdetaan jatkuvasti muiden solujen ja ympäristön kanssa.

Matriisitoiminto - se on solukalvo, joka määrittää sijainnin suhteessa toisiinsa ja säätelee niiden välistä vuorovaikutusta.

Mekaaninen toiminta - on vastuussa yhden solun rajoittamisesta toisesta ja samalla solujen oikeasta yhdistämisestä toisiinsa, niiden muodostamisesta homogeeniseksi kudokseksi.

Solukalvon suojaava toiminta on perusta solun suojakilven rakentamiselle. Luonnossa esimerkki tästä toiminnosta olisi kovapuu, tiheä kuori, suojaava kuori, kaikki kiitos suojaava toiminto kalvot.

Entsymaattinen toiminta on toinen tärkeä toiminto, jota tietyt proteiinit suorittavat solussa. Esimerkiksi tämän toiminnon ansiosta ruoansulatusentsyymien synteesi tapahtuu suoliston epiteelissä.

Lisäksi kaiken tämän lisäksi solukalvon kautta tapahtuu solujen vaihtoa, joka voi tapahtua kolmessa eri reaktiossa:

• Fagosytoosi on solujen vaihtoa, jossa kalvoon upotetut fagosyyttisolut sieppaavat ja sulattavat erilaisia ravinteita.
• Pinosytoosi on prosessi, jossa solukalvo sieppaa sen kanssa kosketuksissa olevia nestemolekyylejä. Tätä varten kalvon pinnalle muodostuu erityisiä lonkeroita, jotka näyttävät ympäröivän nestepisaran muodostaen kuplan, jonka kalvo myöhemmin "nielee".
• Eksosytoosi on käänteinen prosessi, kun solu vapauttaa eritystoiminnallista nestettä pintaan kalvon läpi.

Solukalvon rakenne

Solukalvossa on kolme lipidien luokkaa:

• fosfolipidit (jotka ovat rasvojen ja fosforin yhdistelmä),
• glykolipidit (rasvojen ja hiilihydraattien yhdistelmä),
• kolesteroli

Fosfolipidit ja glykolipidit puolestaan ​​koostuvat hydrofiilisestä päästä, johon ulottuu kaksi pitkää hydrofobista häntää. Kolesteroli miehittää näiden pyrstöjen välisen tilan ja estää niitä taipumasta; tämä kaikki tekee joissakin tapauksissa tiettyjen solujen kalvosta erittäin jäykän. Kaiken tämän lisäksi kolesterolimolekyylit järjestävät solukalvon rakenteen.

Mutta olkoon niin, tärkeä osa Solukalvon rakenne on proteiini, tai pikemminkin erilaisia ​​proteiineja, joilla on erilaisia ​​​​tärkeitä rooleja. Huolimatta kalvon sisältämien proteiinien monimuotoisuudesta, niitä yhdistää jokin - rengasmaiset lipidit sijaitsevat kaikkien kalvoproteiinien ympärillä. Rengasmaiset lipidit ovat erityisiä rakenteellisia rasvoja, jotka toimivat eräänlaisena suojakuorena proteiineille, joita ilman ne eivät yksinkertaisesti toimisi.

Solukalvon rakenteessa on kolme kerrosta: solukalvon perusta on homogeeninen nestemäinen bilipidikerros. Proteiinit peittävät sen molemmin puolin kuin mosaiikki. Juuri proteiinit ovat edellä kuvattujen toimintojen lisäksi myös erikoisina kanavina, joiden kautta kalvon läpi kulkevat aineet, jotka eivät pysty tunkeutumaan kalvon nestekerroksen läpi. Näitä ovat esimerkiksi kalium- ja natriumionit, joiden tunkeutumiseen kalvon läpi luonto tarjoaa erityisiä ionikanavia solukalvoissa. Toisin sanoen proteiinit varmistavat solukalvojen läpäisevyyden.

Jos katsomme solukalvoa mikroskoopin läpi, näemme lipidikerroksen, joka muodostuu pienistä pallomaisista molekyyleistä, joiden päällä proteiinit uivat kuin meressä. Nyt tiedät, mitkä aineet muodostavat solukalvon.

Video solukalvosta

Ja lopuksi opetusvideo solukalvosta.

Biologian haara nimeltä sytologia tutkii organismien sekä kasvien, eläinten ja ihmisten rakennetta. Tutkijat ovat havainneet, että sen sisällä sijaitsevan solun sisältö on rakennettu melko monimutkaiseksi. Sitä ympäröi ns. pintalaitteisto, joka sisältää ulomman solukalvon, supramembraanirakenteet: glykokalyksin sekä myös sen submembraanikompleksin muodostavat mikrofilamentit, pelikulit ja mikrotubulukset.

Tässä artikkelissa tutkimme pintalaitteistoon sisältyvän ulomman solukalvon rakennetta ja toimintoja erilaisia ​​tyyppejä soluja.

Mitä toimintoja ulompi solukalvo suorittaa?

Kuten aiemmin on kuvattu, ulkokalvo on osa kunkin solun pintalaitteistoa, joka erottaa onnistuneesti sen sisäisen sisällön ja suojaa soluorganelleja haitallisilta ympäristöolosuhteilta. Toinen tehtävä on varmistaa aineiden vaihto solusisällön ja kudosnesteen välillä, jolloin ulompi solukalvo kuljettaa molekyylejä ja ioneja, jotka tulevat sytoplasmaan, ja auttaa myös poistamaan jätteitä ja ylijäämää. myrkylliset aineet solusta.

Solukalvon rakenne

Erityyppisten solujen kalvot tai plasmakalvot eroavat suuresti toisistaan. Pääosin, kemiallinen rakenne, sekä niissä olevien lipidien, glykoproteiinien, proteiinien suhteellinen pitoisuus ja vastaavasti niissä olevien reseptorien luonne. Ulkoinen, joka määräytyy ensisijaisesti glykoproteiinien yksilöllisen koostumuksen perusteella, osallistuu ympäristön ärsykkeiden tunnistamiseen ja itse solun reaktioihin niiden toimintaan. Jotkut virukset voivat olla vuorovaikutuksessa solukalvojen proteiinien ja glykolipidien kanssa, minkä seurauksena ne tunkeutuvat soluun. Herpes- ja influenssaviruksia voidaan käyttää suojaavan kuoren rakentamiseen.

Ja virukset ja bakteerit, niin sanotut bakteriofagit, kiinnittyvät solukalvoon ja liuottavat sen kosketuspisteessä käyttämällä erityistä entsyymiä. Sitten viruksen DNA-molekyyli siirtyy tuloksena olevaan reikään.

Eukaryoottien plasmakalvon rakenteen piirteet

Muistakaamme, että ulompi solukalvo suorittaa kuljetustoimintoa, eli aineiden siirtoa siihen ja sieltä ulos ulkoiseen ympäristöön. Tällaisen prosessin suorittamiseksi tarvitaan erityinen rakenne. Itse asiassa plasmalemma on pysyvä, universaali pintalaitteiston järjestelmä. Tämä on ohut (2-10 Nm), mutta melko tiheä monikerroksinen kalvo, joka peittää koko kennon. Sen rakennetta tutkivat vuonna 1972 tutkijat, kuten D. Singer ja G. Nicholson, ja he loivat myös nestemosaiikkimallin solukalvosta.

Tärkeimmät sen muodostavat kemialliset yhdisteet ovat proteiinien ja tiettyjen fosfolipidien järjestettyjä molekyylejä, jotka on upotettu nestemäiseen lipidiväliaineeseen ja muistuttavat mosaiikkia. Siten solukalvo koostuu kahdesta kerroksesta lipidejä, joiden ei-polaariset hydrofobiset "hännät" sijaitsevat kalvon sisällä ja polaariset hydrofiiliset päät ovat kohti solun sytoplasmaa ja solujen välistä nestettä.

Lipidikerroksen läpäisevät suuret proteiinimolekyylit, jotka muodostavat hydrofiilisiä huokosia. Niiden kautta ne kuljetetaan vesiliuokset glukoosi ja kivennäissuolat. Jotkut proteiinimolekyylit sijaitsevat sekä ulkopuolella että sisällä sisäpinta plasmalemmas. Siten kaikkien ytimiä sisältävien organismien solujen uloimmalla solukalvolla on hiilihydraattimolekyylejä, jotka on liitetty kovalenttisilla sidoksilla glykolipideihin ja glykoproteiineihin. Hiilihydraattipitoisuus solukalvoissa vaihtelee välillä 2-10%.

Prokaryoottisten organismien plasmalemman rakenne

Prokaryoottien ulompi solukalvo suorittaa samanlaisia ​​tehtäviä kuin ydinorganismien solujen plasmakalvot, nimittäin: ulkoisesta ympäristöstä tulevan tiedon havaitseminen ja välittäminen, ionien ja liuosten kuljettaminen soluun ja sieltä pois, sytoplasman suojaaminen vieraalta. reagenssit ulkopuolelta. Se voi muodostaa mesosomeja - rakenteita, jotka syntyvät, kun plasmakalvo tunkeutuu soluun. Ne voivat sisältää entsyymejä, jotka osallistuvat prokaryoottien metabolisiin reaktioihin, esimerkiksi DNA:n replikaatioon ja proteiinisynteesiin.

Mesosomit sisältävät myös redox-entsyymejä ja fotosynteettiset aineet sisältävät bakterioklorofylliä (bakteereissa) ja fikobiliinia (syanobakteereissa).

Ulkokalvojen rooli solujen välisissä kontakteissa

Jatkamalla vastausta kysymykseen siitä, mitä toimintoja ulompi solukalvo suorittaa, katsotaanpa sen roolia. Kasvisoluissa ulomman solukalvon seinämiin muodostuu huokoset, jotka siirtyvät selluloosakerrokseen. Niiden kautta solun sytoplasma voi poistua ulkopuolelle; tällaisia ​​ohuita kanavia kutsutaan plasmodesmaiksi.

Niiden ansiosta yhteys vierekkäisten kasvisolujen välillä on erittäin vahva. Ihmis- ja eläinsoluissa vierekkäisten solukalvojen välisiä kosketuskohtia kutsutaan desmosomeiksi. Ne ovat ominaisia ​​endoteelisoluille ja epiteelisoluille, ja niitä löytyy myös sydänlihassoluista.

Plasmalemman apumuodostelmat

Kasvien solujen eroa eläinsoluista auttaa ymmärtämään niiden plasmakalvojen rakenteellisia piirteitä, jotka riippuvat ulomman solukalvon toiminnasta. Sen yläpuolella eläinsoluissa on kerros glykokaliksia. Sen muodostavat polysakkaridimolekyylit, jotka liittyvät ulkoisen solukalvon proteiineihin ja lipideihin. Glykokalyksin ansiosta solujen välillä tapahtuu adheesiota (liittymistä yhteen), mikä johtaa kudosten muodostumiseen, joten se osallistuu plasmalemman signalointitoimintoon - ympäristöärsykkeiden tunnistamiseen.

Miten tiettyjen aineiden passiivinen kuljetus tapahtuu solukalvojen läpi?

Kuten aiemmin mainittiin, ulompi solukalvo on mukana prosessissa kuljettaa aineita solun ja solun välillä ulkoinen ympäristö. Plasmalemman kautta kulkee kahta tyyppiä: passiivinen (diffuusio) ja aktiivinen kuljetus. Ensimmäinen sisältää diffuusion, helpotetun diffuusion ja osmoosin. Aineiden liikkuminen pitoisuusgradienttia pitkin riippuu ennen kaikkea solukalvon läpi kulkevien molekyylien massasta ja koosta. Esimerkiksi pienet ei-polaariset molekyylit liukenevat helposti plasmalemman keskilipidikerrokseen, liikkuvat sen läpi ja päätyvät sytoplasmaan.

Suuret orgaanisten aineiden molekyylit tunkeutuvat sytoplasmaan erityisten kantajaproteiinien avulla. Niillä on lajispesifisyys, ja kun ne yhdistyvät hiukkaseen tai ioniin, ne siirtävät ne passiivisesti kalvon läpi pitoisuusgradienttia pitkin ilman energiankulutusta (passiivinen kuljetus). Tämä prosessi on sellaisen plasmalemman ominaisuuden taustalla kuin selektiivinen läpäisevyys. Prosessin aikana ATP-molekyylien energiaa ei käytetä, vaan solu säästää sen muihin aineenvaihduntareaktioihin.

Kemiallisten yhdisteiden aktiivinen kuljetus plasmalemman läpi

Koska ulompi solukalvo varmistaa molekyylien ja ionien siirtymisen ulkoisesta ympäristöstä soluun ja takaisin, on mahdollista poistaa dissimilaatiotuotteet, jotka ovat myrkkyjä, ulkopuolella, eli solujen väliseen nesteeseen. esiintyy pitoisuusgradienttia vastaan ​​ja vaatii energian käyttöä ATP-molekyylien muodossa. Se sisältää myös kantajaproteiineja, joita kutsutaan ATPaaseiksi, jotka ovat myös entsyymejä.

Esimerkki tällaisesta kuljetuksesta on natrium-kaliumpumppu (natrium-ionit siirtyvät sytoplasmasta ulkoiseen ympäristöön ja kalium-ionit pumpataan sytoplasmaan). Suoliston ja munuaisten epiteelisolut pystyvät siihen. Tämän siirtomenetelmän muunnelmia ovat pinosytoosi- ja fagosytoosiprosessit. Siten tutkittuaan, mitä toimintoja ulompi solukalvo suorittaa, voidaan todeta, että heterotrofiset protistit sekä korkeampien eläinorganismien solut, esimerkiksi leukosyytit, kykenevät pino- ja fagosytoosiprosesseihin.

Biosähköiset prosessit solukalvoissa

On todettu, että plasmakalvon ulkopinnan (se on positiivisesti varautunut) ja negatiivisesti varautuneen sytoplasman seinäkerroksen välillä on potentiaaliero. Sitä kutsuttiin lepopotentiaaliksi, ja se on luontainen kaikille eläville soluille. Ja hermokudoksella ei ole vain lepopotentiaalia, vaan se pystyy myös johtamaan heikkoja biovirtoja, jota kutsutaan viritysprosessiksi. Hermosolujen-neuronien ulkokalvot, jotka saavat reseptoreista ärsytystä, alkavat muuttaa varauksia: natriumionit tulevat massiivisesti soluun ja plasmalemman pinta muuttuu elektronegatiiviseksi. Ja sytoplasman parietaalinen kerros kationien ylimäärän vuoksi vastaanottaa positiivinen varaus. Tämä selittää, miksi hermosolun ulompi solukalvo latautuu, mikä aiheuttaa viritysprosessin taustalla olevien hermoimpulssien johtumisen.

1 – fosfolipidimolekyylin polaarinen pää

2 – fosfolipidimolekyylin rasvahappopyrstö

3 – kiinteä proteiini

4 – perifeerinen proteiini

5 – puoliintegroitu proteiini

6 - glykoproteiini

7 - glykolipidi

Ulompi solukalvo on luontainen kaikille soluille (eläin- ja kasvisoluille), sen paksuus on noin 7,5 (jopa 10) nm ja se koostuu lipidi- ja proteiinimolekyyleistä.

Tällä hetkellä solukalvon rakentamisen neste-mosaiikkimalli on laajalle levinnyt. Tämän mallin mukaan lipidimolekyylit on järjestetty kahteen kerrokseen siten, että niiden vettä hylkivät päät (hydrofobiset - rasvaliukoiset) ovat vastakkain ja niiden vesiliukoiset (hydrofiiliset) päät reunaa kohti. Proteiinimolekyylit on upotettu lipidikerrokseen. Jotkut niistä sijaitsevat lipidiosan ulko- tai sisäpinnalla, toiset ovat osittain upotettuja tai tunkeutuvat kalvon läpi.

Kalvojen toiminnot :

Suojaava, raja, este;

Kuljetus;

Reseptori - suoritetaan proteiinien vuoksi - reseptorit, joilla on selektiivinen kyky tiettyihin aineisiin (hormonit, antigeenit jne.), ovat kemiallisia vuorovaikutuksia niiden kanssa, johtavat signaaleja soluun;

Osallistu solujen välisten kontaktien muodostukseen;

Tarjoa joidenkin solujen liikettä (ameebaliike).

Eläinsoluissa on ohut kerros glykokaliksia ulomman solukalvon päällä. Se on hiilihydraattien kompleksi lipidien ja hiilihydraattien ja proteiinien kanssa. Glykokaliksi osallistuu solujen välisiin vuorovaikutuksiin. Useimpien soluorganellien sytoplasmisilla kalvoilla on täsmälleen sama rakenne.

Kasvisoluissa sytoplasman kalvon ulkopuolella. on soluseinä, joka koostuu selluloosasta.

Aineiden kuljetus sytoplasman kalvon läpi .

On kaksi päämekanismia aineiden pääsylle soluun tai sieltä poistumiselle:

1. Passiivinen kuljetus.

2.Aktiivinen kuljetus.

Passiivinen aineiden kuljetus tapahtuu ilman energiankulutusta. Esimerkki tällaisesta kuljetuksesta on diffuusio ja osmoosi, jossa molekyylien tai ionien liike tapahtuu korkean pitoisuuden alueelta pienemmän pitoisuuden alueelle, esimerkiksi vesimolekyylit.

Aktiivinen kuljetus - tämän tyyppisessä kuljetuksessa molekyylit tai ionit tunkeutuvat kalvoon pitoisuusgradienttia vastaan, mikä vaatii energiaa. Esimerkki aktiivisesta kuljetuksesta on natrium-kaliumpumppu, joka pumppaa aktiivisesti natriumia ulos solusta ja imee kaliumioneja ulkoisesta ympäristöstä kuljettaen ne soluun. Pumppu on erityinen kalvoproteiini, joka ohjaa ATP:tä.

Aktiivinen kuljetus varmistaa tasaisen solutilavuuden ja kalvopotentiaalin ylläpidon.

Aineiden kuljetus voidaan suorittaa endosytoosin ja eksosytoosin avulla.

Endosytoosi on aineiden tunkeutumista soluun, eksosytoosi on solusta.

Endosytoosin aikana plasmakalvo muodostaa invaginaatioita tai ulokkeita, jotka sitten ympäröivät aineen ja muuttuvat vapautuessaan vesikkeleiksi.

Endosytoosia on kahta tyyppiä:

1) fagosytoosi - kiinteiden hiukkasten (fagosyyttisolujen) imeytyminen,

2) pinosytoosi - nestemäisen materiaalin imeytyminen. Pinosytoosi on tyypillistä ameboidialkueläimille.

Eksosytoosin avulla soluista poistetaan erilaisia ​​aineita: ruoansulatusvakuoleista poistetaan sulamattomat ruokajäännökset ja erityssoluista niiden nestemäinen erite.

Sytoplasma -(sytoplasma + ydinmuoto protoplasma). Sytoplasma koostuu vesipitoisesta jauhemaisesta aineesta (sytoplasminen matriisi, hyaloplasma, sytosoli) ja sen sisältämistä erilaisista organelleista ja sulkeumuksista.

Sisällytykset – solujen jätetuotteet. Inkluusioryhmiä on 3 - troofinen, eritys (rauhassolut) ja erityinen (pigmentti) merkitsevä.

Organellit - Nämä ovat pysyviä sytoplasman rakenteita, jotka suorittavat tiettyjä toimintoja solussa.

Organellit ovat eristettyjä yleinen merkitys ja erityistä. Erikoisaineita löytyy useimmista soluista, mutta niitä on merkittäviä määriä vain soluissa, jotka suorittavat tietyn toiminnon. Näitä ovat suolen epiteelisolujen mikrovillit, henkitorven ja keuhkoputkien epiteelin värekarvot, siimot, myofibrillit (tarjoavat lihasten supistumista jne.).

Yleisesti tärkeitä organelleja ovat ER, Golgi-kompleksi, mitokondriot, ribosomit, lysosomit, solukeskuksen sentriolit, peroksisomit, mikrotubulukset, mikrofilamentit. Kasvisoluissa on plastideja ja vakuoleja. Yleisesti tärkeät organellit voidaan jakaa organelleihin, joilla on kalvorakenne ja ei-membraanirakenne.

Kalvorakenteen omaavat organellit ovat joko kaksoiskalvoisia tai yksikalvoisia. Mitokondriot ja plastidit luokitellaan kaksoiskalvosoluiksi. Yksikalvoisia soluja ovat endoplasminen verkkokalvo, Golgi-kompleksi, lysosomit, peroksisomit ja vakuolit.

Organellit, joissa ei ole kalvoja: ribosomit, solukeskus, mikrotubulukset, mikrofilamentit.

Mitokondriot – nämä ovat pyöreitä tai soikeita organelleja. Ne koostuvat kahdesta kalvosta: sisäisestä ja ulkoisesta. Sisäkalvossa on ulokkeita, joita kutsutaan cristaeiksi, jotka jakavat mitokondriot osastoihin. Osastot on täytetty aineella - matriisilla. Matriisi sisältää DNA:ta, mRNA:ta, tRNA:ta, ribosomeja, kalsium- ja magnesiumsuoloja. Autonominen proteiinien biosynteesi tapahtuu täällä. Mitokondrioiden päätehtävä on energian synteesi ja sen kerääminen ATP-molekyyleihin. Uusia mitokondrioita muodostuu soluun vanhojen jakautumisen seurauksena.

Plastidit – pääasiassa kasvisoluissa esiintyviä organelleja. Niitä on kolmea tyyppiä: kloroplastit, jotka sisältävät vihreää pigmenttiä; kromoplastit (punaiset, keltaiset, oranssit pigmentit); leukoplastit (värittömät).

Kloroplastit pystyvät syntetisoitumaan vihreän pigmentin klorofyllin ansiosta eloperäinen aine epäorgaanisista, aurinkoenergialla.

Kromoplastit antavat kukille ja hedelmille kirkkaita värejä.

Leukoplastit pystyvät keräämään vararavinteita: tärkkelystä, lipidejä, proteiineja jne.

Endoplasminen verkkokalvo ( EPS ) on monimutkainen järjestelmä tyhjiä ja kanavia, joita rajoittavat kalvot. On sileä (agranular) ja karkea (rakeinen) EPS. Smoothin kalvolla ei ole ribosomeja. Se sisältää lipidien, lipoproteiinien synteesin, myrkyllisten aineiden kerääntymisen ja poistamisen solusta. Rakeisen ER:n kalvoissa on ribosomeja, joissa syntetisoidaan proteiineja. Proteiinit tulevat sitten Golgi-kompleksiin ja sieltä ulos.

Golgi-kompleksi (Golgi-laite) Se on pino litistettyjä kalvopusseja - säiliöitä ja niihin liittyvä kuplajärjestelmä. Vesisäiliöpinoa kutsutaan diktyosomiksi.

Golgi-kompleksin toiminnot : proteiinien modifikaatio, polysakkaridisynteesi, aineiden kuljetus, solukalvon muodostuminen, lysosomien muodostuminen.

Lysosomit – Ne ovat kalvon ympäröimiä rakkuloita, jotka sisältävät entsyymejä. Ne suorittavat aineiden solunsisäistä hajoamista ja jaetaan primääriseen ja sekundaariseen. Primaariset lysosomit sisältävät entsyymejä inaktiivisessa muodossa. Organelleihin pääsyn jälkeen erilaisia ​​aineita Entsyymit aktivoituvat ja ruoansulatusprosessi alkaa - nämä ovat toissijaisia ​​lysosomeja.

Peroksisomit ne näyttävät kupilta, joita rajoittaa yksi kalvo. Ne sisältävät entsyymejä, jotka hajottavat vetyperoksidia, joka on myrkyllistä soluille.

Vacuoles – Nämä ovat kasvisolujen organelleja, jotka sisältävät solumehua. Solumahla voi sisältää ylimääräisiä ravinteita, pigmenttejä ja jätetuotteita. Vakuolit osallistuvat turgoripaineen muodostumiseen ja vesi-suola-aineenvaihdunnan säätelyyn.

Ribosomit – organellit, jotka koostuvat suurista ja pienistä alayksiköistä. Ne voivat sijaita joko ER:ssä tai vapaasti solussa muodostaen polysomeja. Ne koostuvat rRNA:sta ja proteiinista ja muodostuvat ytimessä. Proteiinien biosynteesi tapahtuu ribosomeissa.

Solun keskus – löytyy eläinten, sienten ja alempien kasvien soluista, ja se puuttuu korkeammista kasveista. Se koostuu kahdesta sentriolista ja säteilypallosta. Sentrioli näyttää ontolta sylinteriltä, ​​jonka seinämä koostuu 9 mikrotubulusten tripletistä. Solujen jakautuessa ne muodostavat mitoottisia karan säikeitä, jotka varmistavat mitoosin anafaasissa olevien kromatidien ja homologisten kromosomien erottamisen meioosin aikana.

Mikrotubulukset – eripituisia putkimaisia ​​muodostelmia. Ne ovat osa sentrioleja, mitoottisia karoja, flagellaja, värejä, suorittavat tukitoimintoa ja edistävät solunsisäisten rakenteiden liikkumista.

Mikrofilamentit – rihmamaisia ​​ohuita muodostumia, jotka sijaitsevat kaikkialla sytoplasmassa, mutta niitä on erityisen paljon solukalvon alla. Yhdessä mikrotubulusten kanssa ne muodostavat solun sytoskeleton, määrittävät sytoplasman virtauksen, rakkuloiden, kloroplastien ja muiden organellien solunsisäiset liikkeet.

Solujen evoluutio

Solun kehityksessä on kaksi vaihetta:

1. Kemiallinen.

2. Biologinen.

Kemiallinen vaihe alkoi noin 4,5 miljardia vuotta sitten. Vaikutuksen alaisena UV-säteily, tapahtui säteilyä, salamapurkauksia (energialähteitä), ensimmäisten yksinkertaisten kemiallisten yhdisteiden - monomeerien ja sitten monimutkaisempien - polymeerien ja niiden kompleksien (hiilihydraatit, lipidit, proteiinit, nukleiinihapot) muodostumista.

Solujen muodostumisen biologinen vaihe alkaa probiontien ilmestymisellä - eristetyillä monimutkaisilla järjestelmillä, jotka kykenevät lisääntymään, itsesäätelyyn ja luonnonvalinta. Probiontit ilmestyivät 3-3,8 miljardia vuotta sitten. Ensimmäiset prokaryoottisolut, bakteerit, syntyivät probionteista. Eukaryoottisolut kehittyivät prokaryooteista (1-1,4 miljardia vuotta sitten) kahdella tavalla:

1) Useiden prokaryoottisten solujen symbioosin kautta - tämä on symbioottinen hypoteesi;

2) Solukalvon invaginaatiolla. Invaginaatiohypoteesin ydin on, että prokaryoottisolu sisälsi useita genomeja kiinnittyneenä soluseinään. Sitten tapahtui invaginaatio - invaginaatio, solukalvon irtoaminen, ja nämä genomit muuttuivat mitokondrioiksi, kloroplasteiksi ja ytimeksi.

Solujen erilaistuminen ja erikoistuminen .

Erilaistuminen on erityyppisten solujen ja kudosten muodostumista kehityksen aikana monisoluinen organismi. Yksi hypoteesi yhdistää erilaistumisen prosessin geeniekspressioon yksilöllistä kehitystä. Ekspressio on prosessi, jossa tietyt geenit saadaan töihin, mikä luo olosuhteet kohdistetulle aineiden synteesille. Siksi kudokset kehittyvät ja erikoistuvat suuntaan tai toiseen.

Liittyviä tietoja.

Rajattava ( este) - erottaa solujen sisältö ulkoisesta ympäristöstä;

Säädä solun ja ympäristön välistä vaihtoa;

Ne jakavat solut osastoihin tai osastoihin, jotka on tarkoitettu tiettyjä erikoistuneita aineenvaihduntareittejä varten ( jakamalla);

Se on joidenkin kemiallisten reaktioiden paikka (kevyet fotosynteesin reaktiot kloroplasteissa, oksidatiivinen fosforylaatio hengityksen aikana mitokondrioissa);

Tarjoaa viestintää solujen välillä monisoluisten organismien kudoksissa;

Kuljetus- suorittaa transmembraanikuljetuksen.

Reseptori- ovat reseptorikohtien sijainti, jotka tunnistavat ulkoiset ärsykkeet.

Aineiden kuljetus kalvon läpi - yksi kalvon johtavista toiminnoista, joka varmistaa aineiden vaihdon solun ja ulkoisen ympäristön välillä. Aineiden siirron energiankulutuksesta riippuen ne erotetaan:

passiivinen kuljetus tai helpotettu diffuusio;

aktiivinen (selektiivinen) kuljetus ATP:n ja entsyymien osallistuessa.

kuljetus kalvopakkauksessa. On endosytoosia (soluun) ja eksosytoosia (solusta ulos) - mekanismeja, jotka kuljettavat suuria hiukkasia ja makromolekyylejä kalvon läpi. Endosytoosin aikana plasmakalvo muodostaa invagination, sen reunat sulautuvat ja rakkula vapautuu sytoplasmaan. Vesikkeli on rajattu sytoplasmasta yhdellä kalvolla, joka on osa ulompaa sytoplasmista kalvoa. On fagosytoosi ja pinosytoosi. Fagosytoosi on suurten hiukkasten, jotka ovat melko kovia, imeytymistä. Esimerkiksi lymfosyyttien, alkueläinten jne. fagosytoosi. Pinosytoosi on prosessi, jossa nestepisaroita vangitaan ja imetään niihin liuenneilla aineilla.

Eksosytoosi on prosessi, jossa erilaisia ​​aineita poistetaan solusta. Eksosytoosin aikana vesikkelin tai vakuolin kalvo fuusioituu ulomman sytoplasmisen kalvon kanssa. Vesikkelin sisältö poistetaan solun pinnan ulkopuolelle ja kalvo sisältyy ulompaan sytoplasmiseen kalvoon.

Ytimessä passiivinen Varautumattomien molekyylien kuljetus tapahtuu vedyn ja varausten pitoisuuksien erossa, ts. sähkökemiallinen gradientti. Aineet siirtyvät alueelta, jolla on suurempi gradientti, alueelle, jolla on pienempi gradientti. Kuljetusnopeus riippuu kaltevuuden erosta.

Yksinkertainen diffuusio on aineiden kuljettamista suoraan lipidikaksoiskerroksen läpi. Kaasuille ominaista, ei-polaarisia tai pieniä varautumattomia polaarisia molekyylejä, liukenee rasvoihin. Vesi tunkeutuu nopeasti kaksoiskerrokseen, koska sen molekyyli on pieni ja sähköisesti neutraali. Veden diffuusiota kalvojen läpi kutsutaan osmoosiksi.

Diffuusio kalvokanavien kautta on varautuneiden molekyylien ja ionien (Na, K, Ca, Cl) kuljettamista kalvon läpi, koska läsnä on erityisiä kanavaa muodostavia proteiineja, jotka muodostavat vesihuokosia.

Helpotettu diffuusio on aineiden kuljettamista erityisillä kuljetusproteiineilla. Jokainen proteiini vastaa tiukasti määritellystä molekyylistä tai sukulaismolekyylien ryhmästä, on vuorovaikutuksessa sen kanssa ja liikkuu kalvon läpi. Esimerkiksi sokerit, aminohapot, nukleotidit ja muut polaariset molekyylit.

Aktiivinen kuljetus kantajaproteiinit (ATPaasi) suorittavat sähkökemiallista gradienttia vastaan ​​energiankulutuksella. Sen lähde on ATP-molekyylit. Esimerkiksi natrium on kaliumpumppu.

Kaliumin pitoisuus solun sisällä on paljon korkeampi kuin sen ulkopuolella, ja natriumin pitoisuus - päinvastoin. Siksi kalium- ja natriumkationit diffundoituvat passiivisesti kalvon vesihuokosten läpi pitoisuusgradienttia pitkin. Tämä selittyy sillä, että kalvon läpäisevyys kaliumioneille on suurempi kuin natriumioneille. Näin ollen kalium diffundoituu ulos solusta nopeammin kuin natrium soluun. Normaalille solun toiminnalle tarvitaan kuitenkin tietty 3 kalium- ja 2 natriumionin suhde. Siksi kalvossa on natrium-kaliumpumppu, joka pumppaa aktiivisesti natriumia ulos solusta ja kaliumia soluun. Tämä pumppu on kalvon läpäisevä proteiini, joka kykenee konformationaalisiin uudelleenjärjestelyihin. Siksi se voi kiinnittää itseensä sekä kalium- että natriumioneja (antiportti). Prosessi on energiaintensiivinen:

Kalvon sisäpuolelta natriumionit ja ATP-molekyyli tulevat pumpun proteiiniin, ja kaliumionit tulevat ulkopuolelta.

Natrium-ionit yhdistyvät proteiinimolekyyli, ja proteiini saa ATPaasiaktiivisuuden, ts. kyky aiheuttaa ATP-hydrolyysiä, johon liittyy pumppua ohjaavan energian vapautuminen.

ATP-hydrolyysin aikana vapautuva fosfaatti kiinnittyy proteiiniin, ts. fosforyloi proteiinia.

Fosforylaatio aiheuttaa konformaatiomuutoksia proteiinissa; se ei pysty pidättämään natriumioneja. Ne vapautuvat ja siirtyvät solun ulkopuolelle.

Proteiinin uusi konformaatio edistää kalium-ionien kiinnittymistä siihen.

Kaliumionien lisääminen aiheuttaa proteiinin defosforylaation. Se muuttaa uudelleen muotoaan.

Muutos proteiinin konformaatiossa johtaa kalium-ionien vapautumiseen solun sisällä.

Proteiini on jälleen valmis kiinnittämään natriumioneja itseensä.

Yhdessä toimintajaksossa pumppu pumppaa ulos 3 natrium-ionia kennosta ja pumppaa sisään 2 kalium-ionia.

Sytoplasma– solun pakollinen komponentti, joka sijaitsee solun pintalaitteiston ja ytimen välissä. Tämä on monimutkainen heterogeeninen rakennekompleksi, joka koostuu:

hyaloplasma

organellit (sytoplasman pysyvät komponentit)

sulkeumat ovat tilapäisiä sytoplasman komponentteja.

Sytoplasminen matriisi(hyaloplasma) on solun sisäinen sisältö - väritön, paksu ja läpinäkyvä kolloidinen liuos. Sytoplasmisen matriisin komponentit suorittavat biosynteesiprosesseja solussa ja sisältävät energiantuotannon kannalta välttämättömiä entsyymejä pääasiassa anaerobisen glykolyysin vuoksi.

Sytoplasmisen matriisin perusominaisuudet.

Määrittää solun kolloidiset ominaisuudet. Yhdessä tyhjiöjärjestelmän solunsisäisten kalvojen kanssa sitä voidaan pitää erittäin heterogeenisena tai monifaasisena kolloidisena järjestelmänä.

Tarjoaa muutoksen sytoplasman viskositeetissa, siirtymisen geelistä (paksumpi) sooliin (nesteisempään), mikä tapahtuu ulkoisten ja sisäisten tekijöiden vaikutuksesta.

Tarjoaa sykloosin, ameboidiliikkeen, solujen jakautumisen ja pigmentin liikkeen kromatoforeissa.

Määrittää solunsisäisten komponenttien sijainnin polariteetin.

Tarjoaa solujen mekaaniset ominaisuudet - elastisuus, kyky sulautua, jäykkyys.

Organellit– pysyvät solurakenteet, jotka varmistavat, että solu suorittaa tiettyjä toimintoja. Rakenteellisten ominaisuuksien mukaan ne erotetaan:

kalvoorganellit - niillä on kalvorakenne. Ne voivat olla yksikalvoisia (ER, Golgi-laitteisto, lysosomit, kasvisolujen vakuolit). Kaksoiskalvo (mitokondriot, plastidit, ydin).

Ei-kalvoorganellit - niillä ei ole kalvorakennetta (kromosomit, ribosomit, solukeskus, sytoskeletoni).

Yleiskäyttöiset organellit ovat ominaisia ​​kaikille soluille: tuma, mitokondrio, solukeskus, Golgi-laitteisto, ribosomit, EPS, lysosomit. Kun organellit ovat ominaisia ​​tietyille solutyypeille, niitä kutsutaan erikoisorganelleiksi (esimerkiksi myofibrilleiksi, jotka supistavat lihaskuitua).

Endoplasminen verkkokalvo- yksi jatkuva rakenne, jonka kalvo muodostaa useita tubuluksilta, mikrovakuoleilta ja suurilta vesisäiliöiltä näyttäviä invaginaatioita ja taitoksia. ER-kalvot ovat toisaalta yhteydessä solun sytoplasmiseen kalvoon ja toisaalta ydinkalvon ulkokuoreen.

EPS:ää on kahta tyyppiä - karkea ja sileä.

Karkeassa tai rakeisessa ER:ssä säiliöt ja tubulukset liittyvät ribosomeihin. on kalvon ulkopuoli Sileällä tai agranulaarisella ER:llä ei ole yhteyttä ribosomiin. Tämä on kalvon sisäpuoli.

Solun ulkopuoli on peitetty plasmakalvolla (tai uloimmalla solukalvolla), jonka paksuus on noin 6-10 nm.

Solukalvo on tiheä proteiinien ja lipidien (pääasiassa fosfolipidien) kalvo. Lipidimolekyylit on järjestetty järjestykseen - kohtisuoraan pintaan, kahteen kerrokseen siten, että niiden osat, jotka ovat intensiivisesti vuorovaikutuksessa veden kanssa (hydrofiiliset), suuntautuvat ulospäin ja niiden veden suhteen inertit osat (hydrofobiset) suuntautuvat sisäänpäin.

Proteiinimolekyylit sijaitsevat epäjatkuvassa kerroksessa lipidirungon pinnalla molemmilla puolilla. Osa niistä on upotettu lipidikerrokseen ja osa kulkee sen läpi muodostaen vettä läpäiseviä alueita. Nämä proteiinit suorittavat erilaisia ​​​​toimintoja - jotkut niistä ovat entsyymejä, toiset ovat kuljetusproteiineja, jotka osallistuvat tiettyjen aineiden siirtymiseen ympäristöstä sytoplasmaan ja vastakkaiseen suuntaan.

Solukalvon perustoiminnot

Yksi biologisten kalvojen pääominaisuuksista on selektiivinen läpäisevyys (puoliläpäisevyys)- jotkin aineet kulkevat niiden läpi vaikeasti, toiset helposti ja jopa suurempia pitoisuuksia kohti, joten useimpien solujen sisällä olevien Na-ionien pitoisuus on huomattavasti pienempi kuin soluissa. ympäristöön. K-ioneille on tyypillinen päinvastainen suhde: niiden pitoisuus solun sisällä on suurempi kuin sen ulkopuolella. Siksi Na-ioneilla on aina taipumus tunkeutua soluun ja K-ioneilla aina poistua. Näiden ionien pitoisuuksien tasaamista estää kalvossa oleva erityinen järjestelmä, joka toimii pumpun roolissa, joka pumppaa Na-ioneja ulos solusta ja samalla pumppaa K-ioneja sisään.

Na-ionien taipumusta liikkua ulkopuolelta sisälle käytetään sokereiden ja aminohappojen kuljettamiseen soluun. Na-ionien aktiivisella poistamisella solusta luodaan olosuhteet glukoosin ja aminohappojen pääsylle siihen.

Monissa soluissa aineet imeytyvät myös fagosytoosin ja pinosytoosin kautta. klo fagosytoosi joustava ulkokalvo muodostaa pienen syvennyksen, johon siepattu hiukkanen putoaa. Tämä syvennys kasvaa, ja ulkokalvon osan ympäröimänä partikkeli upotetaan solun sytoplasmaan. Fagosytoosi-ilmiö on ominaista ameboille ja joillekin muille alkueläimille sekä leukosyyteille (fagosyyteille). Solut imevät samalla tavalla nesteitä, jotka sisältävät solulle välttämättömiä aineita. Tätä ilmiötä kutsuttiin pinosytoosi.

Eri solujen ulkokalvot eroavat toisistaan ​​merkittävästi molemmissa kemiallinen koostumus niiden proteiinit ja lipidit sekä niiden suhteellinen pitoisuus. Juuri nämä ominaisuudet määräävät eri solujen kalvojen fysiologisen aktiivisuuden monimuotoisuuden ja niiden roolin solujen ja kudosten elämässä.

KANSSA ulkokalvo yhdistää solun endoplasminen verkkokalvo. Ne suoritetaan ulkokalvojen avulla Erilaisia ​​tyyppejä solujen väliset kontaktit, ts. viestintää yksittäisten solujen välillä.

Monille solutyypeille on ominaista läsnäolo niiden pinnalla Suuri määrä ulkonemat, taitokset, mikrovillit. Ne lisäävät merkittävästi solupinta-alaa ja parantavat aineenvaihduntaa sekä vahvistavat yksittäisten solujen ja toistensa välisiä yhteyksiä.

Kasvisoluissa on optisella mikroskoopilla selvästi näkyvät paksut kalvot solukalvon ulkopuolella, jotka koostuvat kuidusta (selluloosasta). Ne luovat vahvan tuen kasvien kudoksille (puulle).

Joillakin eläinsoluilla on myös useita ulkoisia rakenteita, jotka sijaitsevat solukalvon päällä ja niillä on suojaava luonne. Esimerkki on hyönteisten sisäsolujen kitiini.

Solukalvon toiminnot (lyhyesti)