Η δομή του κυττάρου και οι λειτουργίες του. Η δομή και οι λειτουργίες του κυττάρου

ΔΟΜΗ ΚΑΙ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΕΣ ΤΟΥ ΚΥΤΤΑΡΟΥ

Ένα κύτταρο είναι μια στοιχειώδης μονάδα της δομής και της ζωτικής δραστηριότητας όλων των οργανισμών (εκτός από τους ιούς, που συχνά αναφέρονται ως μη κυτταρικές μορφές ζωής), το οποίο έχει το δικό του μεταβολισμό, είναι ικανό για ανεξάρτητη ύπαρξη, αυτοαναπαραγωγή και ανάπτυξη . Όλοι οι ζωντανοί οργανισμοί είτε αποτελούνται από πολλά κύτταρα (πολυκύτταρα ζώα, φυτά και μύκητες), είτε είναι μονοκύτταροι οργανισμοί (πολλά πρωτόζωα και βακτήρια). Ο κλάδος της βιολογίας που μελετά τη δομή και τη δραστηριότητα των κυττάρων ονομάζεται κυτταρολογία. Πρόσφατα, έχει γίνει επίσης σύνηθες να μιλάμε για τη βιολογία του κυττάρου, ή κυτταρική βιολογία.

Συνήθως, τα μεγέθη των φυτικών και ζωικών κυττάρων κυμαίνονται από 5 έως 20 μικρά σε διάμετρο. Ένα τυπικό βακτηριακό κύτταρο είναι πολύ μικρότερο - περίπου. 2 μm και το μικρότερο γνωστό είναι 0,2 μm.

Μερικά κύτταρα που ζουν ελεύθερα, όπως τα πρωτόζωα όπως τα τρηματοφόρα, μπορεί να έχουν μήκος αρκετά εκατοστά. έχουν πάντα πολλούς πυρήνες. Τα κύτταρα των λεπτών φυτικών ινών φτάνουν σε μήκος το ένα μέτρο και οι διεργασίες των νευρικών κυττάρων φτάνουν αρκετά μέτρα στα μεγάλα ζώα. Με τέτοιο μήκος, ο όγκος αυτών των κυττάρων είναι μικρός και η επιφάνεια είναι πολύ μεγάλη.

Τα μεγαλύτερα κύτταρα είναι μη γονιμοποιημένα αυγά πτηνών γεμάτα με κρόκο. Το μεγαλύτερο αυγό (και, ως εκ τούτου, το μεγαλύτερο κύτταρο) ανήκε σε ένα εξαφανισμένο τεράστιο πουλί - epiornis (Aepyornis). Προφανώς ο κρόκος του ζύγιζε περίπου. 3,5 κιλά. Το μεγαλύτερο αυγό σε ζωντανά είδη ανήκει στη στρουθοκάμηλο, ο κρόκος της ζυγίζει περίπου. 0,5 κιλά

Κάποτε, το κύτταρο θεωρούνταν ως ένα περισσότερο ή λιγότερο ομοιογενές σταγονίδιο οργανικής ύλης, το οποίο ονομαζόταν πρωτόπλασμα ή ζωντανή ουσία. Αυτός ο όρος έγινε παρωχημένος αφού κατέστη σαφές ότι το κύτταρο αποτελείται από πολλές σαφώς διαχωρισμένες δομές, που ονομάζονται κυτταρικά οργανίδια («μικρά όργανα»).

Ο πρώτος άνθρωπος που είδε κύτταρα ήταν ο Άγγλος επιστήμονας Ρόμπερτ Χουκ (γνωστός σε εμάς χάρη στο νόμο του Χουκ). Το 1665, προσπαθώντας να καταλάβει γιατί το δέντρο του φελλού επιπλέει τόσο καλά, ο Χουκ άρχισε να εξετάζει λεπτά τμήματα φελλού με ένα βελτιωμένο μικροσκόπιο. Βρήκε ότι ο φελλός ήταν χωρισμένος σε πολλά μικροσκοπικά κελιά, κάτι που του θύμιζε τις κηρήθρες στις κυψέλες των μελισσών, και ονόμασε αυτά τα κύτταρα κύτταρα (στα αγγλικά, cell σημαίνει «κελί, κύτταρο»).

Το 1675, ο Ιταλός γιατρός Μ. Malpighi, και το 1682 - ένας Άγγλος βοτανολόγος N. Ο Gru επιβεβαίωσε την κυτταρική δομή των φυτών. Άρχισαν να μιλούν για το κύτταρο ως μια «φούσκα γεμάτη με θρεπτικό χυμό». Το 1674 ένας Ολλανδός δάσκαλος Anthony van Leeuwenhoek(Anton van Leeuwenhoek, 1632-1723) χρησιμοποιώντας μικροσκόπιο για πρώτη φορά είδε σε μια σταγόνα νερού «ζώα» - κινούμενους ζωντανούς οργανισμούς (κιλιάτες, αμοιβάδα, βακτήρια). Ο Leeuwenhoek ήταν επίσης ο πρώτος που παρατήρησε ζωικά κύτταρα - ερυθροκύτταρα και σπερματοζωάρια. Έτσι, ήδη από τις αρχές του 18ου αιώνα, οι επιστήμονες γνώριζαν ότι υπό υψηλή μεγέθυνση τα φυτά έχουν κυτταρική δομή και είδαν ορισμένους οργανισμούς, οι οποίοι αργότερα ονομάστηκαν μονοκύτταροι. Το 1802-1808, ο Γάλλος εξερευνητής Charles-Francois Mirbel διαπίστωσε ότι όλα τα φυτά αποτελούνται από ιστούς που σχηματίζονται από κύτταρα. Ο Β. Λαμάρκ το 1809

επέκτεινε την ιδέα του Mirbel για την κυτταρική δομή στους ζωικούς οργανισμούς. Το 1825, ο Τσέχος επιστήμονας J. Ο Purkyne ανακάλυψε τον πυρήνα του ωοκυττάρου των πτηνών και το 1839 εισήγαγε τον όρο «πρωτόπλασμα». Το 1831, ο Άγγλος βοτανολόγος R. Ο Μπράουν περιέγραψε για πρώτη φορά τον πυρήνα ενός φυτικού κυττάρου και το 1833 διαπίστωσε ότι ο πυρήνας είναι βασικό οργανίδιο ενός φυτικού κυττάρου. Από τότε, το κύριο πράγμα στην οργάνωση των κυττάρων δεν είναι η μεμβράνη, αλλά το περιεχόμενο.

Μέθοδοι κυτταρικής έρευνας

Για πρώτη φορά, τα κύτταρα μπορούσαν να φανούν μόνο μετά τη δημιουργία των μικροσκοπίων φωτός· από τότε μέχρι σήμερα, η μικροσκοπία παραμένει μια από τις πιο σημαντικές μεθόδους για τη μελέτη των κυττάρων. Το ελαφρύ (οπτικό) μικροσκόπιο, παρά τη σχετικά χαμηλή του ανάλυση, κατέστησε δυνατή την παρατήρηση ζωντανών κυττάρων. Τον εικοστό αιώνα, εφευρέθηκε η ηλεκτρονική μικροσκοπία, η οποία κατέστησε δυνατή τη μελέτη της υπερδομής των κυττάρων.

Στη μελέτη του σχήματος και της δομής των κυττάρων, το πρώτο όργανο ήταν το μικροσκόπιο φωτός. Η ανάλυσή του περιορίζεται σε διαστάσεις συγκρίσιμες με το μήκος κύματος του φωτός (0,4–0,7 μm για ορατό φως). Ωστόσο, πολλά στοιχεία της κυτταρικής δομής είναι πολύ μικρότερα σε μέγεθος.

Μια άλλη δυσκολία είναι ότι τα περισσότερα κυτταρικά συστατικά είναι διαφανή και ο δείκτης διάθλασής τους είναι σχεδόν ίδιος με αυτόν του νερού. Για να βελτιωθεί η ορατότητα, χρησιμοποιούνται συχνά βαφές που έχουν διαφορετικές συγγένειες για διαφορετικά κυτταρικά συστατικά. Η χρώση χρησιμοποιείται επίσης για τη μελέτη της χημείας του κυττάρου. Για παράδειγμα, ορισμένες βαφές συνδέονται κυρίως με νουκλεϊκά οξέα και έτσι αποκαλύπτουν τον εντοπισμό τους στο κύτταρο. Μικρή ποσότητα βαφών

- ονομάζονται in vivo - μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τη χρώση ζωντανών κυττάρων, αλλά συνήθως τα κύτταρα πρέπει να είναι προκαθορισμένα (χρησιμοποιώντας ουσίες που πήζουν την πρωτεΐνη) και μόνο μετά από αυτό μπορούν να χρωματιστούν.

Πριν από την εξέταση, κύτταρα ή κομμάτια ιστού συνήθως ενσωματώνονται σε παραφίνη ή πλαστικό και στη συνέχεια κόβονται σε πολύ λεπτές τομές χρησιμοποιώντας μικροτόμο. Αυτή η μέθοδος χρησιμοποιείται ευρέως σε κλινικά εργαστήρια για την ανίχνευση κυττάρων όγκου. Εκτός από τη συμβατική μικροσκοπία φωτός, έχουν αναπτυχθεί και άλλες οπτικές μέθοδοι για τη μελέτη των κυττάρων: μικροσκοπία φθορισμού, μικροσκοπία αντίθεσης φάσης, φασματοσκοπία και ανάλυση περίθλασης ακτίνων Χ.

οπτικό μικροσκόπιο

Σε ένα οπτικό μικροσκόπιο, η μεγέθυνση ενός αντικειμένου επιτυγχάνεται μέσω μιας σειράς φακών από τους οποίους διέρχεται το φως. Η μέγιστη μεγέθυνση που μπορεί να επιτευχθεί με ένα οπτικό μικροσκόπιο είναι περίπου 1000. Ένα άλλο σημαντικό χαρακτηριστικό είναι

Οι αναλύσεις είναι μόνο περίπου 200 nm. αυτή η άδεια λήφθηκε στο τέλος

XIX αιώνα. Έτσι, οι μικρότερες δομές που μπορούν να παρατηρηθούν κάτω από ένα οπτικό μικροσκόπιο είναι τα μιτοχόνδρια και τα βακτήρια, το γραμμικό μέγεθος των οποίων είναι περίπου 500 nm. Ωστόσο, αντικείμενα μικρότερα από 200 nm είναι ορατά σε ένα μικροσκόπιο φωτός μόνο εάν τα ίδια εκπέμπουν φως. Αυτή η δυνατότητα χρησιμοποιείται σε μικροσκοπία φθορισμούόταν κυτταρικές δομές ή μεμονωμένες πρωτεΐνες συνδέονται με ειδικές φθορίζουσες πρωτεΐνες ή αντισώματα με φθορίζουσες ετικέτες. Η ποιότητα της εικόνας που λαμβάνεται με ένα οπτικό μικροσκόπιο επηρεάζεται επίσης από την αντίθεση - μπορεί να αυξηθεί χρησιμοποιώντας διάφορες μεθόδουςλεκέδες κυττάρων. Η μικροσκοπία αντίθεσης φάσης, διαφορικής παρεμβολής-αντίθεσης και μικροσκοπίας σκοτεινού πεδίου χρησιμοποιείται για τη μελέτη των ζωντανών κυττάρων. Τα ομοεστιακά μικροσκόπια μπορούν να βελτιώσουν την ποιότητα των φθοριζόντων εικόνων.

ηλεκτρονική μικροσκοπία

Στη δεκαετία του 1930, κατασκευάστηκε ένα ηλεκτρονικό μικροσκόπιο στο οποίο, αντί για φως, μια δέσμη ηλεκτρονίων διέρχεται από ένα αντικείμενο. Το θεωρητικό όριο ανάλυσης για τα σύγχρονα ηλεκτρονικά μικροσκόπια είναι περίπου 0,002 nm, ωστόσο, πρακτικούς λόγουςγια βιολογικά αντικείμενα, επιτυγχάνεται ανάλυση μόνο περίπου 2 nm. Ένα ηλεκτρονικό μικροσκόπιο μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τη μελέτη της υπερδομής των κυττάρων. Υπάρχουν δύο κύριοι τύποι ηλεκτρονικής μικροσκοπίας:

σάρωση και μετάδοση.

Η ηλεκτρονική μικροσκοπία σάρωσης (raster) (SEM) χρησιμοποιείται για τη μελέτη της επιφάνειας ενός αντικειμένου. Τα δείγματα συχνά επικαλύπτονται με μια λεπτή μεμβράνη χρυσού. REM

σας επιτρέπει να λαμβάνετε τρισδιάστατες εικόνες. Ηλεκτρονικό μικροσκόπιο μετάδοσης (μετάδοσης) (TEM) - χρησιμοποιείται για τη μελέτη του εσωτερικού

κυτταρικές δομές. Μια δέσμη ηλεκτρονίων διέρχεται από ένα αντικείμενο προεπεξεργασμένο με βαρέα μέταλλα που συσσωρεύονται σε ορισμένες δομές, αυξάνοντας την πυκνότητα ηλεκτρονίων τους. Τα ηλεκτρόνια διασκορπίζονται σε περιοχές του κυττάρου με μεγαλύτερη πυκνότητα ηλεκτρονίων, με αποτέλεσμα αυτές οι περιοχές να φαίνονται πιο σκούρες στις εικόνες.

Κλασματοποίηση κυττάρων. Για να καθοριστούν οι λειτουργίες μεμονωμένων συστατικών του κυττάρου, είναι σημαντικό να απομονωθούν στην καθαρή τους μορφή, τις περισσότερες φορές αυτό γίνεται χρησιμοποιώντας τη διαφορική μέθοδο. φυγοκέντρηση. Έχουν αναπτυχθεί τεχνικές για τη λήψη καθαρών κλασμάτων οποιωνδήποτε κυτταρικών οργανιδίων. Η παραγωγή των κλασμάτων ξεκινά με την καταστροφή της πλασματικής μεμβράνης και το σχηματισμό ενός ομογενοποιήματος κυττάρων. Το ομογενοποίημα φυγοκεντρείται διαδοχικά στο διάφορες ταχύτητες, στο πρώτο στάδιο, μπορούν να ληφθούν τέσσερα κλάσματα: (1) πυρήνες και μεγάλα θραύσματα κυττάρων, (2) μιτοχόνδρια, πλαστίδια, λυσοσώματα και υπεροξισώματα, (3) μικροσώματα - κυστίδια Golgi και ενδοπλασματικό δίκτυο, (4) ριβοσώματα, πρωτεΐνες και περισσότερα θα παραμείνουν στα υπερκείμενα μικρά μόρια. Περαιτέρω διαφορική φυγοκέντρηση καθενός από τα μικτά κλάσματα καθιστά δυνατή τη λήψη καθαρών παρασκευασμάτων οργανιδίων, στα οποία μπορεί να εφαρμοστεί μια ποικιλία βιοχημικών και μικροσκοπικών μεθόδων.

δομή των κυττάρων

Όλες οι κυτταρικές μορφές ζωής στη Γη μπορούν να χωριστούν σε δύο βασίλεια με βάση τη δομή των κυττάρων που τις αποτελούν:

προκαρυωτικοί (προ-πυρηνικοί) - απλούστεροι στη δομή.

οι ευκαρυώτες (πυρηνικοί) είναι πιο σύνθετοι. Τα κύτταρα που απαρτίζουν το ανθρώπινο σώμα είναι ευκαρυωτικά.

Παρά την ποικιλία των μορφών, η οργάνωση των κυττάρων όλων των ζωντανών οργανισμών υπόκειται σε ομοιόμορφες δομικές αρχές.

προκαρυωτικό κύτταρο

Προκαρυώτες (λατ. υπέρ - μπροστά, πριν από το παιχνίδι. κάρῠον - πυρήνας, καρύδι) - οργανισμοί που δεν, σε αντίθεση με τους ευκαρυώτες, έχουν επισημοποιημένη πυρήνα του κυττάρουκαι άλλα οργανίδια εσωτερικής μεμβράνης (με εξαίρεση τις επίπεδες δεξαμενές σε φωτοσυνθετικά είδη, όπως τα ουκυανοβακτήρια). Το μόνο μεγάλο κυκλικό (σε ορισμένα είδη - γραμμικό) μόριο DNA διπλής έλικας, που περιέχει το κύριο μέρος του γενετικού υλικού του κυττάρου (το λεγόμενο νουκλεοειδές) δεν σχηματίζει σύμπλοκο με πρωτεΐνες ιστόνης (τη λεγόμενη χρωματίνη). Τα προκαρυωτικά περιλαμβάνουν βακτήρια, συμπεριλαμβανομένων των κυανοβακτηρίων (γαλαζοπράσινα φύκια) και των αρχαίων. Το κύριο περιεχόμενο του κυττάρου, το οποίο γεμίζει ολόκληρο τον όγκο του, είναι παχύρρευστο κοκκώδες

κυτόπλασμα.

ευκαρυωτικό κύτταρο

Ευκαρυώτες (Ευκαρυώτες) (Ελλ. ευ - καλό, εντελώς και κάρῠον - πυρήνας, καρύδι)

Οργανισμοί που, σε αντίθεση με τα προκαρυωτικά, έχουν έναν καλοσχηματισμένο κυτταρικό πυρήνα, οριοθετημένο από το κυτταρόπλασμα από την πυρηνική μεμβράνη. Το γενετικό υλικό περικλείεται σε πολλά γραμμικά δίκλωνα μόρια DNA (ανάλογα με τον τύπο των οργανισμών, ο αριθμός τους ανά πυρήνα μπορεί να κυμαίνεται από δύο έως αρκετές εκατοντάδες), προσκολλώνται από το εσωτερικό στη μεμβράνη του κυτταρικού πυρήνα και σχηματίζονται στο απέραντο Τα περισσότερα από αυτά είναι ένα σύμπλοκο με πρωτεΐνες ιστόνης, που ονομάζεται χρωματίνη.

Η δομή ενός ευκαρυωτικού κυττάρου. Σχηματική αναπαράσταση ζωικού κυττάρου.

Ορισμένα κύτταρα, κυρίως φυτικά και βακτηριακά, έχουν εξωτερικό κυτταρικό τοίχωμα. Στα ανώτερα φυτά, αποτελείται από κυτταρίνη. Το κυτταρικό τοίχωμα παίζει έναν εξαιρετικά σημαντικό ρόλο: είναι ένα εξωτερικό πλαίσιο, ένα προστατευτικό κέλυφος, παρέχει στροβιλισμό των φυτικών κυττάρων: νερό, άλατα και μόρια πολλών οργανικών ουσιών περνούν από το κυτταρικό τοίχωμα.Τα ζωικά κύτταρα συνήθως δεν έχουν κυτταρικά τοιχώματα.

Υπό κυτταρικό τοίχωμαφυτά που βρίσκονται μεμβράνη πλάσματοςή πλασμάλεμα. Το πάχος της μεμβράνης πλάσματος είναι περίπου 10 nm, η μελέτη της δομής και των λειτουργιών της είναι δυνατή μόνο με τη βοήθεια ηλεκτρονικού μικροσκοπίου.

Μέσα το κύτταρο είναι γεμάτο με κυτταρόπλασμα, στο οποίο βρίσκονται διάφορα οργανίδια και κυτταρικά εγκλείσματα, καθώς και γενετικό υλικό με τη μορφή μορίου DNA. Καθένα από τα οργανοειδή του κυττάρου εκτελεί τη δική του ειδική λειτουργία και όλα μαζί καθορίζουν τη ζωτική δραστηριότητα του κυττάρου στο σύνολό του.

Η πλασματική μεμβράνη παρέχει κυρίως μια οριοθέτηση σε σχέση με το εξωτερικό για

κύτταρα στο περιβάλλον. Είναι ένα διπλό στρώμα μορίων (διμοριακό στρώμα ή διπλοστιβάδα). Βασικά, πρόκειται για μόρια φωσφολιπιδίων και άλλων ουσιών κοντά σε αυτά. Τα μόρια λιπιδίων έχουν διπλή φύση, που εκδηλώνεται στον τρόπο που συμπεριφέρονται σε σχέση με το νερό. Οι κεφαλές των μορίων είναι υδρόφιλες, δηλ. έχουν συγγένεια με το νερό και οι υδρογονανθρακικές ουρές τους είναι υδρόφοβες. Επομένως, όταν αναμιγνύονται με νερό, τα λιπίδια σχηματίζουν μια μεμβράνη στην επιφάνειά τους, παρόμοια με μια μεμβράνη λαδιού. Ταυτόχρονα, όλα τα μόριά τους είναι προσανατολισμένα με τον ίδιο τρόπο: οι κεφαλές των μορίων βρίσκονται στο νερό και οι ουρές υδρογονανθράκων είναι πάνω από την επιφάνειά του.

ΣΤΟ η κυτταρική μεμβράνη έχει δύο τέτοια στρώματα, και σε καθένα από αυτά οι κεφαλές των μορίων είναι στραμμένες προς τα έξω και οι ουρές στρέφονται μέσα στη μεμβράνη, η μία στην άλλη, οπότε δεν έρχονται σε επαφή με το νερό.

Εκτός από τα κύρια λιπιδικά συστατικά, περιέχει μεγάλα μόρια πρωτεΐνης που μπορούν να «επιπλέουν» στη λιπιδική διπλοστοιβάδα και βρίσκονται έτσι ώστε η μία πλευρά τους να γυρίζει μέσα στο κύτταρο και η άλλη να έρχεται σε επαφή με το εξωτερικό περιβάλλον. Ορισμένες πρωτεΐνες βρίσκονται μόνο στην εξωτερική ή μόνο στην εσωτερική επιφάνεια της μεμβράνης ή είναι μόνο εν μέρει βυθισμένες στη λιπιδική διπλοστοιβάδα.

Η κύρια λειτουργία της κυτταρικής μεμβράνης είναι να ρυθμίζει τη μεταφορά ουσιών μέσα και έξω από το κύτταρο.

Υπάρχουν διάφοροι μηχανισμοί για τη μεταφορά ουσιών μέσω της μεμβράνης:

Διάχυση - η διείσδυση ουσιών μέσω της μεμβράνης κατά μήκος της βαθμίδας συγκέντρωσης (από την περιοχή όπου η συγκέντρωσή τους είναι μεγαλύτερη έως την περιοχή όπου η συγκέντρωσή τους είναι χαμηλότερη). Η διάχυτη μεταφορά ουσιών πραγματοποιείται με τη συμμετοχή μεμβρανικών πρωτεϊνών, στις οποίες υπάρχουν μοριακοί πόροι (νερό, ιόντα), ή με τη συμμετοχή της λιπιδικής φάσης (για λιποδιαλυτές ουσίες).

Διευκολυνόμενη διάχυση- ειδικές πρωτεΐνες-φορείς μεμβράνης συνδέονται επιλεκτικά σε ένα ή άλλο ιόν ή μόριο και τα μεταφέρουν κατά μήκος της μεμβράνης.

ενεργή μεταφορά. Αυτός ο μηχανισμός σχετίζεται με το ενεργειακό κόστος και χρησιμεύει για τη μεταφορά ουσιών έναντι της κλίσης συγκέντρωσής τους. Διενεργείται από ειδικούς

πρωτεΐνες-φορείς που σχηματίζουν τις λεγόμενες αντλίες ιόντων. Η πιο μελετημένη είναι η αντλία Na+ /K+ σε ζωικά κύτταρα, η οποία αντλεί ενεργά ιόντα Na+ ενώ απορροφά ιόντα Κ+.

ΣΤΟ Σε συνδυασμό με την ενεργό μεταφορά ιόντων στο κύτταρο, διάφορα σάκχαρα, νουκλεοτίδια και αμινοξέα διεισδύουν μέσω της κυτταροπλασματικής μεμβράνης.

Αυτή η επιλεκτική διαπερατότητα είναι φυσιολογικά πολύ σημαντική και η απουσία της

– πρώτη ένδειξη κυτταρικού θανάτου. Αυτό μπορεί εύκολα να απεικονιστεί με το παράδειγμα των τεύτλων. Εάν μια ζωντανή ρίζα τεύτλων βυθιστεί σε κρύο νερό, διατηρεί τη χρωστική της. αν τα παντζάρια βράσουν, τότε τα κύτταρα πεθαίνουν, γίνονται εύκολα διαπερατά και χάνουν τη χρωστική ουσία, που κάνει το νερό κόκκινο.

Μεγάλα μόρια όπως τα πρωτεϊνικά κύτταρα μπορούν να «καταπιούν». Υπό την επίδραση ορισμένων πρωτεϊνών, εάν υπάρχουν στο υγρό που περιβάλλει το κύτταρο, εμφανίζεται μια διήθηση στην κυτταρική μεμβράνη, η οποία στη συνέχεια κλείνει, σχηματίζοντας μια φυσαλίδα - ένα μικρό κενό που περιέχει νερό και μόρια πρωτεΐνης. Μετά από αυτό, η μεμβράνη γύρω από το κενοτόπιο σπάει και το περιεχόμενο εισέρχεται στο κύτταρο. Αυτή η διαδικασία ονομάζεται πινοκυττάρωση (κυριολεκτικά «πίεση κυττάρων») ή ενδοκυττάρωση.

Τα μεγαλύτερα σωματίδια, όπως τα σωματίδια τροφής, μπορούν να απορροφηθούν με παρόμοιο τρόπο κατά τη λεγόμενη. φαγοκυττάρωση. Κατά κανόνα, το κενοτόπιο που σχηματίζεται κατά τη φαγοκυττάρωση είναι μεγαλύτερο και η τροφή χωνεύεται από τα ένζυμα των λυσοσωμάτων μέσα στο κενοτόπιο μέχρι να σπάσει η μεμβράνη που το περιβάλλει. Αυτός ο τύπος διατροφής είναι χαρακτηριστικός για τα πρωτόζωα, για παράδειγμα, για τις αμοιβάδες που τρώνε βακτήρια.

Εξωκυττάρωση (έξω - έξω), χάρη σε αυτήν, το κύτταρο απομακρύνει τα ενδοκυτταρικά προϊόντα ή τα άπεπτα υπολείμματα που περικλείονται σε κενοτόπια, ή κυστίδια. Το κυστίδιο πλησιάζει την κυτταροπλασματική μεμβράνη, συγχωνεύεται με αυτήν και το περιεχόμενό του απελευθερώνεται στο περιβάλλον. Ξεχωρίστε λοιπόν πεπτικά ένζυμα, ορμόνες, ημικυτταρίνη κ.λπ.

Η δομή του κυτταροπλάσματος.

Το υγρό συστατικό του κυτταροπλάσματος ονομάζεται επίσης κυτοσόλιο. Κάτω από ένα μικροσκόπιο φωτός, φαινόταν ότι το κύτταρο ήταν γεμάτο με κάτι σαν υγρό πλάσμα ή κολλοειδές διάλυμα, στο οποίο ο πυρήνας και άλλα οργανίδια «επιπλέουν». Στην πραγματικότητα δεν είναι. Ο εσωτερικός χώρος ενός ευκαρυωτικού κυττάρου είναι αυστηρά διατεταγμένος. Η κίνηση των οργανιδίων συντονίζεται με τη βοήθεια εξειδικευμένων συστημάτων μεταφοράς, των λεγόμενων μικροσωληνίσκων, που χρησιμεύουν ως ενδοκυτταρικοί «δρόμοι», και ειδικών πρωτεϊνών, δυνεϊνών και κινεσινών, που παίζουν το ρόλο «κινητήρων». Τα ξεχωριστά μόρια πρωτεΐνης επίσης δεν διαχέονται ελεύθερα σε ολόκληρο τον ενδοκυτταρικό χώρο, αλλά κατευθύνονται στα απαραίτητα διαμερίσματα χρησιμοποιώντας ειδικά σήματα στην επιφάνειά τους, που αναγνωρίζονται από τα συστήματα μεταφοράς του κυττάρου.

Ενδοπλασματικό δίκτυο

Σε ένα ευκαρυωτικό κύτταρο, υπάρχει ένα σύστημα διαμερισμάτων μεμβράνης που περνούν το ένα μέσα στο άλλο (σωλήνες και δεξαμενές),

το οποιο ονομαζεται ενδοπλασματικό δίκτυο(ή ενδοπλασματικό δίκτυο, EPR ή EPS). Αυτό το τμήμα του EPR, στις μεμβράνες του οποίου συνδέονται τα ριβοσώματα, αναφέρεται ως κοκκώδες (ή τραχύ) ενδοπλασματικό

δίκτυο, στις μεμβράνες του γίνεται πρωτεϊνοσύνθεση. Αυτά τα διαμερίσματα, στα τοιχώματα των οποίων δεν υπάρχουν ριβοσώματα, ταξινομούνται ως λεία ER, τα οποία συμμετέχουν στη σύνθεση των λιπιδίων. Εσωτερικοί χώροιΤο λείο και το κοκκώδες ER δεν είναι απομονωμένα, αλλά περνούν το ένα μέσα στο άλλο και επικοινωνούν με την αυλική μεμβράνη. Τα σωληνάρια ανοίγουν επίσης στην επιφάνεια του κυττάρου και έτσι το ενδοπλασματικό δίκτυο παίζει το ρόλο μιας συσκευής μέσω της οποίας το εξωτερικό περιβάλλον μπορεί να αλληλεπιδράσει άμεσα με όλα τα περιεχόμενα του κυττάρου.

Τα μικροσκοπικά σώματα που ονομάζονται ριβοσώματα καλύπτουν την επιφάνεια του τραχιού ενδοπλασματικού δικτύου, ειδικά κοντά στον πυρήνα. Η διάμετρος του ριβοσώματος είναι περίπου 15 nm. Κάθε ριβόσωμα αποτελείται από δύο σωματίδια διαφορετικού μεγέθους, μικρά και μεγάλα.Η κύρια λειτουργία τους είναι η σύνθεση πρωτεϊνών. μήτρα (πληροφορίες) RNA και αμινοξέα που σχετίζονται με το RNA μεταφοράς συνδέονται στην επιφάνειά τους. Οι συντιθέμενες πρωτεΐνες αρχικά συσσωρεύονται στα κανάλια και τις κοιλότητες του ενδοπλασματικού δικτύου και στη συνέχεια μεταφέρονται στα οργανίδια και τις κυτταρικές θέσεις όπου καταναλώνονται.

συσκευή golgi

Συσκευή Golgi (συγκρότημα Golgi)

είναι μια στοίβα από επίπεδους σάκους μεμβράνης, κάπως διευρυμένοι πιο κοντά στις άκρες. Στις δεξαμενές της συσκευής Golgi, μερικές πρωτεΐνες που συντίθενται στις μεμβράνες του κοκκώδους ER και προορίζονται για έκκριση ή σχηματισμό λυσοσωμάτων ωριμάζουν. Η συσκευή Golgi είναι ασύμμετρη - οι δεξαμενές που βρίσκονται πιο κοντά στον πυρήνα του κυττάρου (cis-Golgi) περιέχουν τις λιγότερο ώριμες πρωτεΐνες, μεμβρανικά κυστίδια, κυστίδια, που εκκολάπτονται από το ενδοπλασματικό δίκτυο, ενώνουν συνεχώς αυτές τις δεξαμενές. Προφανώς, με τη βοήθεια των ίδιων κυστιδίων, λαμβάνει χώρα η περαιτέρω μετακίνηση των πρωτεϊνών που ωριμάζουν από τη μια δεξαμενή στην άλλη. Τέλος από το αντίθετο άκρο του οργανιδίου

(trans-Golgi) κυστίδια που περιέχουν πλήρως ώριμες πρωτεΐνες εκπέμπουν.

Λυσοσώματα

Τα λυσοσώματα (ελληνικά "Liseo" - διαλύω, "Soma" - σώμα) είναι μικρά στρογγυλά σώματα. Αυτά τα μεμβρανώδη κυτταρικά οργανίδια έχουν ωοειδές σχήμα και διάμετρο 0,5 μm. Εκφύονται από τη συσκευή Golgi και πιθανώς από το ενδοπλασματικό δίκτυο. Τα λυσοσώματα περιέχουν μια ποικιλία ενζύμων που διασπούν μεγάλα μόρια: πρωτεΐνες, λίπη, υδατάνθρακες, νουκλεϊκά οξέα. Λόγω της καταστροφικής τους δράσης, αυτά τα ένζυμα είναι, λες, «κλειδωμένα» στα λυσοσώματα και απελευθερώνονται μόνο όπως χρειάζεται. Αν όμως το λυσόσωμα

κατεστραμμένο από τυχόν εξωτερικές επιρροές, τότε ολόκληρο το κύτταρο ή μέρος του καταστρέφεται.

Κατά την ενδοκυτταρική πέψη, τα ένζυμα απελευθερώνονται από τα λυσοσώματα στα πεπτικά κενοτόπια.

Κατά τη διάρκεια της ασιτίας, τα κύτταρα λυσοσωμάτων αφομοιώνουν ορισμένα οργανίδια χωρίς να σκοτώνουν το κύτταρο. Μια τέτοια μερική πέψη παρέχει στο κύτταρο το απαραίτητο ελάχιστο για κάποιο χρονικό διάστημα. ΘΡΕΠΤΙΚΕΣ ουσιες.

Διαθέτοντας την ικανότητα ενεργητικής πέψης θρεπτικών συστατικών, τα λυσοσώματα εμπλέκονται στην αφαίρεση τμημάτων κυττάρων, ολόκληρων κυττάρων και οργάνων που πεθαίνουν κατά τη διαδικασία της ζωτικής δραστηριότητας. Για παράδειγμα, η εξαφάνιση της ουράς ενός γυρίνου βατράχου συμβαίνει υπό τη δράση των ενζύμων του λυσοσώματος.Σε αυτή την περίπτωση, αυτό είναι φυσιολογικό και ωφέλιμο για τον οργανισμό, αλλά μερικές φορές μια τέτοια κυτταρική καταστροφή είναι παθολογική. Για παράδειγμα, όταν εισπνέεται η σκόνη αμιάντου, μπορεί να εισέλθει στα κύτταρα των πνευμόνων και στη συνέχεια τα λυσοσώματα να σπάσουν, τα κύτταρα καταστρέφονται και να αναπτυχθεί πνευμονική νόσος.

Το κέντρο πληροφοριών του κυττάρου, ο τόπος αποθήκευσης και αναπαραγωγής κληρονομικών πληροφοριών που καθορίζει όλα τα σημάδια ενός δεδομένου κυττάρου και του οργανισμού συνολικά, είναι ο πυρήνας. Η αφαίρεση του πυρήνα από το κύτταρο, κατά κανόνα, οδηγεί στον γρήγορο θάνατό του. Το σχήμα και το μέγεθος του πυρήνα του κυττάρου ποικίλλει πολύ ανάλογα με τον τύπο του οργανισμού, καθώς και με τον τύπο, την ηλικία και τη λειτουργική κατάσταση του κυττάρου. Συνολικό σχέδιο

Η δομή του πυρήνα είναι ίδια σε όλα τα ευκαρυωτικά κύτταρα. Ο κυτταρικός πυρήνας αποτελείται από την πυρηνική μεμβράνη, την πυρηνική μήτρα (νουκλεόπλασμα), τη χρωματίνη και τον πυρήνα (ένας ή περισσότεροι). Το περιεχόμενο του πυρήνα διαχωρίζεται από το κυτταρόπλασμα με διπλή μεμβράνη ή το λεγόμενο πυρηνικό περίβλημα. Η εξωτερική μεμβράνη σε ορισμένα σημεία περνά στα κανάλια του ενδοπλασματικού δικτύου. σε αυτό συνδέονται ριβοσώματα Ο πυρήνας του κυττάρου περιέχει μόρια DNA πάνω στα οποία καταγράφονται οι γενετικές πληροφορίες του οργανισμού. . Αυτό καθορίζει τον πρωταγωνιστικό ρόλο του κυτταρικού πυρήνα στην κληρονομικότητα. Στον πυρήνα, πραγματοποιείται αντιγραφή - ο διπλασιασμός των μορίων DNA, καθώς και η μεταγραφή - η σύνθεση μορίων RNA στο εκμαγείο DNA. Η συναρμολόγηση των καριβοσωμάτων γίνεται επίσης στον πυρήνα, σε ειδικούς σχηματισμούς που ονομάζονται πυρήνες. Το πυρηνικό περίβλημα διαποτίζεται από πολλούς πόρους, η διάμετρος των οποίων είναι περίπου 90 nm. Λόγω της παρουσίας πόρων που παρέχουν επιλεκτική διαπερατότητα, η πυρηνική μεμβράνη ελέγχει την ανταλλαγή ουσιών μεταξύ του πυρήνα και του κυτταροπλάσματος.

ινιδώδεις δομές που βρίσκονται στο κυτταρόπλασμα του κυττάρου: μικροσωληνίσκοι, ακτίνη και ενδιάμεσα νημάτια. Οι μικροσωληνίσκοι εμπλέκονται στη μεταφορά οργανιδίων, αποτελούν μέρος των μαστιγίων και η μιτωτική άτρακτος είναι κατασκευασμένη από μικροσωληνίσκους. Τα νήματα ακτίνης είναι απαραίτητα για τη διατήρηση

σχήμα κυττάρου, ψευδοποδικές αντιδράσεις. Ο ρόλος των ενδιάμεσων νηματίων φαίνεται επίσης να είναι η διατήρηση της δομής του κυττάρου. Οι πρωτεΐνες του κυτταροσκελετού αποτελούν αρκετές δεκάδες τοις εκατό της μάζας της κυτταρικής πρωτεΐνης.

Centrioles

Τα κεντριόλια είναι κυλινδρικές πρωτεϊνικές δομές που βρίσκονται κοντά στον πυρήνα των ζωικών κυττάρων (τα φυτά δεν έχουν κεντριόλια, με εξαίρεση τα κατώτερα φύκια). Το κεντριόλιο είναι ένας κύλινδρος, η πλευρική επιφάνεια του οποίου σχηματίζεται από εννέα σετ μικροσωληνίσκων. Ο αριθμός των μικροσωληνίσκων σε ένα σετ

κυμαίνονται για διαφορετικούς οργανισμούς από 1 έως 3.

Γύρω από τα κεντρόλια βρίσκεται το λεγόμενο κέντρο οργάνωσης του κυτταροσκελετού, η περιοχή στην οποία ομαδοποιούνται τα μείον άκρα των μικροσωληνίσκων του κυττάρου.

Πριν από τη διαίρεση, το κελί περιέχει δύο κεντρόλια που βρίσκονται σε ορθή γωνία μεταξύ τους. Κατά τη διάρκεια της μίτωσης, αποκλίνουν σε διαφορετικά άκρα του κυττάρου, σχηματίζοντας τους πόλους διαίρεσης της ατράκτου. Μετά την κυτταροκίνηση, κάθε θυγατρικό κύτταρο λαμβάνει ένα κεντριόλιο, το οποίο διπλασιάζεται για την επόμενη διαίρεση. Ο διπλασιασμός των κεντρολίων δεν συμβαίνει με διαίρεση, αλλά με τη σύνθεση μιας νέας δομής κάθετης στην υπάρχουσα.

Μιτοχόνδρια

Μιτοχόνδρια - ειδικά οργανίδια του κυττάρου, η κύρια λειτουργία των οποίων είναι η σύνθεση ATP - καθολικός φορέας ενέργειας. Στα μιτοχόνδρια, λαμβάνει χώρα η οξείδωση των οργανικών ουσιών, σε συνδυασμό με τη σύνθεση

τριφωσφορική αδενοσίνη (ATP). Η διάσπαση του ATP με το σχηματισμό διφωσφορικής αδενοσίνης (ADP) συνοδεύεται από την απελευθέρωση ενέργειας, η οποία δαπανάται για διάφορες διαδικασίεςζωτική δραστηριότητα, για παράδειγμα, για τη σύνθεση πρωτεϊνών και νουκλεϊκών οξέων, τη μεταφορά ουσιών μέσα και έξω από το κύτταρο, τη μετάδοση νευρικών ερεθισμάτων ή τη μυϊκή σύσπαση.

Τα μιτοχόνδρια, λοιπόν, είναι ενεργειακοί σταθμοί που επεξεργάζονται τα «καύσιμα» - λίπη και υδατάνθρακες - σε μια μορφή ενέργειας που μπορεί να χρησιμοποιηθεί από το κύτταρο, άρα και το σώμα ως σύνολο.

Το κύτταρο είναι η βασική μονάδα της ζωής. Το κύτταρο οριοθετείται από άλλα κύτταρα ή από το εξωτερικό περιβάλλον με ειδική μεμβράνη και έχει έναν πυρήνα ή ισοδύναμο του, στον οποίο συγκεντρώνεται το κύριο μέρος των χημικών πληροφοριών που ελέγχουν την κληρονομικότητα. Η κυτταρολογία ασχολείται με τη μελέτη της δομής του κυττάρου και η φυσιολογία ασχολείται με τη λειτουργία. Η επιστήμη που μελετά τα κύτταρα του ιστού ονομάζεται ιστολογία.

Υπάρχουν μονοκύτταροι οργανισμοί, το σώμα των οποίων αποτελείται εξ ολοκλήρου από ένα κύτταρο. Αυτή η ομάδα περιλαμβάνει βακτήρια και πρωτίστες (πρωτόζωα και μονοκύτταρα φύκια). Μερικές φορές ονομάζονται και ακυτταρικά, αλλά ο όρος μονοκύτταρος χρησιμοποιείται συχνότερα. Τα αληθινά πολυκύτταρα ζώα (Metazoa) και τα φυτά (Metaphyta) περιέχουν πολλά κύτταρα.

μονοκύτταρος οργανισμός

Η συντριπτική πλειοψηφία των ιστών αποτελείται από κύτταρα, αλλά υπάρχουν κάποιες εξαιρέσεις. Το σώμα των καλουπιών λάσπης (μυξομύκητες), για παράδειγμα, αποτελείται από μια ομοιογενή, μη κυτταρική ουσία με πολυάριθμους πυρήνες. Ορισμένοι ζωικοί ιστοί, ιδιαίτερα ο καρδιακός μυς, είναι οργανωμένοι με παρόμοιο τρόπο. Το βλαστικό σώμα (θάλλος) των μυκήτων σχηματίζεται από μικροσκοπικά νήματα - υφές, συχνά τμηματοποιημένες. κάθε τέτοιο νήμα μπορεί να θεωρηθεί ισοδύναμο ενός κλουβιού, αν και άτυπης μορφής.

Ορισμένες δομές του σώματος που δεν εμπλέκονται στο μεταβολισμό, όπως τα κοχύλια, τα μαργαριτάρια ή η ορυκτή βάση των οστών, δεν σχηματίζονται από κύτταρα, αλλά από τα προϊόντα έκκρισής τους. Άλλα, όπως το ξύλο, ο φλοιός, τα κέρατα, τα μαλλιά και το εξωτερικό στρώμα του δέρματος, δεν είναι εκκριτικής προέλευσης, αλλά σχηματίζονται από νεκρά κύτταρα.

Οι μικροί οργανισμοί, όπως τα rotifers, αποτελούνται μόνο από μερικές εκατοντάδες κύτταρα. Για σύγκριση: σε ανθρώπινο σώμαυπάρχουν περίπου. 1014 κύτταρα, σε αυτό κάθε δευτερόλεπτο πεθαίνουν 3 εκατομμύρια ερυθροκύτταρα και αντικαθίστανται από νέα, και αυτό είναι μόνο το ένα δέκατο εκατομμυριοστό του συνολικού αριθμού των κυττάρων του σώματος.

Συνήθως, τα μεγέθη των φυτικών και ζωικών κυττάρων κυμαίνονται από 5 έως 20 μικρά σε διάμετρο. Ένα τυπικό βακτηριακό κύτταρο είναι πολύ μικρότερο - περίπου. 2 μm και το μικρότερο γνωστό είναι 0,2 μm.

Μερικά κύτταρα που ζουν ελεύθερα, όπως τα πρωτόζωα όπως τα τρηματοφόρα, μπορεί να έχουν μήκος αρκετά εκατοστά. έχουν πάντα πολλούς πυρήνες. Τα κύτταρα των λεπτών φυτικών ινών φτάνουν σε μήκος το ένα μέτρο και οι διεργασίες των νευρικών κυττάρων φτάνουν αρκετά μέτρα στα μεγάλα ζώα. Με τέτοιο μήκος, ο όγκος αυτών των κυττάρων είναι μικρός και η επιφάνεια είναι πολύ μεγάλη.

Τα μεγαλύτερα κύτταρα είναι μη γονιμοποιημένα αυγά πτηνών γεμάτα με κρόκο. Το μεγαλύτερο αυγό (και, ως εκ τούτου, το μεγαλύτερο κύτταρο) ανήκε σε ένα εξαφανισμένο τεράστιο πουλί - epiornis (Aepyornis). Προφανώς ο κρόκος του ζύγιζε περίπου. 3,5 κιλά. Το μεγαλύτερο αυγό σε ζωντανά είδη ανήκει στη στρουθοκάμηλο, ο κρόκος της ζυγίζει περίπου. 0,5 κιλά.

Κατά κανόνα, τα κύτταρα μεγάλων ζώων και φυτών είναι μόνο λίγα περισσότερα κύτταραμικρούς οργανισμούς. Ένας ελέφαντας είναι μεγαλύτερος από ένα ποντίκι, όχι επειδή τα κύτταρα του είναι μεγαλύτερα, αλλά κυρίως επειδή τα ίδια τα κύτταρα είναι πολύ μεγαλύτερα. Υπάρχουν ομάδες ζώων, όπως τα rotifers και τα νηματώδη, στα οποία ο αριθμός των κυττάρων στο σώμα παραμένει σταθερός. Έτσι, αν και τα μεγάλα είδη νηματωδών έχουν μεγαλύτερο αριθμό κυττάρων από τα μικρά, η κύρια διαφορά στο μέγεθος οφείλεται σε αυτήν την περίπτωση μεγάλα μεγέθηκύτταρα.

Μέσα σε έναν δεδομένο τύπο κυττάρου, τα μεγέθη τους συνήθως εξαρτώνται από την πλοειδία, δηλ. σχετικά με τον αριθμό των σετ χρωμοσωμάτων που υπάρχουν στον πυρήνα. Τα τετραπλοειδή κύτταρα (με τέσσερα σετ χρωμοσωμάτων) είναι 2 φορές μεγαλύτερα σε όγκο από τα διπλοειδή κύτταρα (με διπλό σύνολο χρωμοσωμάτων). Η πλοειδία ενός φυτού μπορεί να αυξηθεί με έγχυση του φυτικού παρασκευάσματος κολχικίνη. Επειδή τα εκτεθειμένα φυτά έχουν μεγαλύτερα κύτταρα, είναι και μεγαλύτερα. Ωστόσο, αυτό το φαινόμενο μπορεί να παρατηρηθεί μόνο σε πολυπλοειδή πρόσφατης προέλευσης. Στα εξελικτικά αρχαία πολυπλοειδή φυτά, τα μεγέθη των κυττάρων υπόκεινται σε «αντίστροφη ρύθμιση» προς τις κανονικές τιμές, παρά την αύξηση του αριθμού των χρωμοσωμάτων.

Κυτταρική δομή.

Κάποτε, το κύτταρο θεωρούνταν ως ένα περισσότερο ή λιγότερο ομοιογενές σταγονίδιο οργανικής ύλης, το οποίο ονομαζόταν πρωτόπλασμα ή ζωντανή ουσία. Αυτός ο όρος έγινε παρωχημένος αφού κατέστη σαφές ότι το κύτταρο αποτελείται από πολλές σαφώς διαχωρισμένες δομές, που ονομάζονται κυτταρικά οργανίδια («μικρά όργανα»).

Χημική σύνθεση. Συνήθως το 70–80% της κυτταρικής μάζας είναι νερό, στο οποίο διαλύονται διάφορα άλατα και οργανικές ενώσεις χαμηλού μοριακού βάρους. Τα πιο χαρακτηριστικά συστατικά ενός κυττάρου είναι οι πρωτεΐνες και τα νουκλεϊκά οξέα. Μερικές πρωτεΐνες είναι δομικά συστατικά του κυττάρου, άλλες είναι ένζυμα, δηλ. καταλύτες που καθορίζουν την ταχύτητα και την κατεύθυνση της ροής στα κύτταρα χημικές αντιδράσεις. Τα νουκλεϊκά οξέα χρησιμεύουν ως φορείς κληρονομικών πληροφοριών, οι οποίες πραγματοποιούνται στη διαδικασία της ενδοκυτταρικής πρωτεϊνικής σύνθεσης.

Τα κύτταρα περιέχουν συχνά μια ορισμένη ποσότητα εφεδρικών ουσιών που χρησιμεύουν ως απόθεμα τροφής. Τα φυτικά κύτταρα αποθηκεύουν κυρίως άμυλο, την πολυμερή μορφή των υδατανθράκων. Στα κύτταρα του ήπατος και των μυών, αποθηκεύεται ένα άλλο πολυμερές υδατάνθρακα, το γλυκογόνο. Το λίπος συγκαταλέγεται επίσης μεταξύ των συνηθισμένων τροφίμων, αν και ορισμένα λίπη επιτελούν διαφορετική λειτουργία, δηλαδή, χρησιμεύουν ως τα πιο σημαντικά δομικά συστατικά. Οι πρωτεΐνες στα κύτταρα (με εξαίρεση τα κύτταρα των σπόρων) συνήθως δεν αποθηκεύονται.

Δεν είναι δυνατό να περιγραφεί η τυπική σύνθεση ενός κυττάρου, κυρίως επειδή υπάρχουν μεγάλες διαφορές στην ποσότητα της αποθηκευμένης τροφής και νερού. Τα ηπατικά κύτταρα περιέχουν, για παράδειγμα, 70% νερό, 17% πρωτεΐνες, 5% λίπη, 2% υδατάνθρακες και 0,1% νουκλεϊκά οξέα. Το υπόλοιπο 6% είναι άλατα και οργανικές ενώσεις χαμηλού μοριακού βάρους, ιδιαίτερα αμινοξέα. Τα φυτικά κύτταρα περιέχουν συνήθως λιγότερη πρωτεΐνη, σημαντικά περισσότερους υδατάνθρακες και λίγο περισσότερο νερό. η εξαίρεση είναι τα κύτταρα που βρίσκονται σε κατάσταση ηρεμίας. Ένα κύτταρο ηρεμίας ενός κόκκου σιταριού, που είναι πηγή θρεπτικών συστατικών για το έμβρυο, περιέχει περίπου. 12% πρωτεΐνη (κυρίως αποθηκευμένη πρωτεΐνη), 2% λίπος και 72% υδατάνθρακες. Η ποσότητα του νερού φτάνει κανονικό επίπεδο(70–80%) μόνο στην αρχή της βλάστησης των κόκκων.

«ΤΥΠΙΚΟ» ΖΩΙΚΟ ΚΥΤΤΑΡΟ - απεικονίζει σχηματικά τις κύριες κυτταρικές δομές.

«ΤΥΠΙΚΟ» ΦΥΤΙΚΟ ΚΥΤΤΑΡΟ - απεικονίζει σχηματικά τις κύριες κυτταρικές δομές.

Ορισμένα κύτταρα, κυρίως φυτικά και βακτηριακά, έχουν εξωτερικό κυτταρικό τοίχωμα. Στα ανώτερα φυτά, αποτελείται από κυτταρίνη. Το τοίχωμα περιβάλλει το ίδιο το κύτταρο, προστατεύοντάς το από μηχανικές επιδράσεις. Τα κύτταρα, ειδικά τα βακτηριακά, μπορούν επίσης να εκκρίνουν βλεννώδεις ουσίες, σχηματίζοντας έτσι μια κάψουλα γύρω τους, η οποία, όπως και το κυτταρικό τοίχωμα, εκτελεί προστατευτική λειτουργία.

Είναι με την καταστροφή των κυτταρικών τοιχωμάτων που συνδέεται ο θάνατος πολλών βακτηρίων υπό τη δράση της πενικιλίνης. Το γεγονός είναι ότι μέσα στο βακτηριακό κύτταρο η συγκέντρωση αλάτων και χαμηλών μοριακών ενώσεων είναι πολύ υψηλή και επομένως, ελλείψει ενισχυτικού τοιχώματος, η εισροή νερού στο κύτταρο που προκαλείται από οσμωτική πίεση μπορεί να οδηγήσει σε ρήξη του. Η πενικιλίνη, η οποία εμποδίζει το σχηματισμό του τοιχώματος της κατά την κυτταρική ανάπτυξη, απλώς οδηγεί σε ρήξη (λύση) του κυττάρου.

Τα κυτταρικά τοιχώματα και οι κάψουλες δεν εμπλέκονται στο μεταβολισμό και συχνά μπορούν να αποκολληθούν χωρίς να σκοτώσουν το κύτταρο. Έτσι, μπορούν να θεωρηθούν ως εξωτερικά βοηθητικά μέρη του κυττάρου. Στα ζωικά κύτταρα, τα κυτταρικά τοιχώματα και οι κάψουλες συνήθως απουσιάζουν.

Το ίδιο το κύτταρο αποτελείται από τρία κύρια μέρη. Κάτω από το κυτταρικό τοίχωμα, εάν υπάρχει, βρίσκεται η κυτταρική μεμβράνη. Η μεμβράνη περιβάλλει ένα ετερογενές υλικό που ονομάζεται κυτταρόπλασμα. Ένας στρογγυλός ή οβάλ πυρήνας βυθίζεται στο κυτταρόπλασμα. Παρακάτω εξετάζουμε λεπτομερέστερα τη δομή και τις λειτουργίες αυτών των τμημάτων του κυττάρου.

κυτταρική μεμβράνη

Η κυτταρική μεμβράνη είναι ένα πολύ σημαντικό μέρος του κυττάρου. Συγκρατεί όλα τα κυτταρικά συστατικά και οριοθετεί το εσωτερικό και το εξωτερικό περιβάλλον. Επιπλέον, τροποποιημένες πτυχές της κυτταρικής μεμβράνης σχηματίζουν πολλά από τα οργανίδια του κυττάρου.

Η κυτταρική μεμβράνη είναι ένα διπλό στρώμα μορίων (διμοριακό στρώμα ή διπλοστιβάδα). Βασικά, πρόκειται για μόρια φωσφολιπιδίων και άλλων ουσιών κοντά σε αυτά. Τα μόρια λιπιδίων έχουν διπλή φύση, που εκδηλώνεται στον τρόπο που συμπεριφέρονται σε σχέση με το νερό. Οι κεφαλές των μορίων είναι υδρόφιλες, δηλ. έχουν συγγένεια με το νερό και οι υδρογονανθρακικές ουρές τους είναι υδρόφοβες. Επομένως, όταν αναμιγνύονται με νερό, τα λιπίδια σχηματίζουν μια μεμβράνη στην επιφάνειά τους, παρόμοια με μια μεμβράνη λαδιού. Ταυτόχρονα, όλα τα μόριά τους είναι προσανατολισμένα με τον ίδιο τρόπο: οι κεφαλές των μορίων βρίσκονται στο νερό και οι ουρές υδρογονανθράκων είναι πάνω από την επιφάνειά του.

Υπάρχουν δύο τέτοιες στιβάδες στην κυτταρική μεμβράνη και σε καθεμία από αυτές οι κεφαλές των μορίων είναι στραμμένες προς τα έξω και οι ουρές στρέφονται μέσα στη μεμβράνη, η μία στην άλλη, με αποτέλεσμα να μην αγγίζουν το νερό. Το πάχος αυτής της μεμβράνης είναι περίπου. 7 nm. Εκτός από τα κύρια λιπιδικά συστατικά, περιέχει μεγάλα μόρια πρωτεΐνης που μπορούν να «επιπλέουν» στη λιπιδική διπλοστοιβάδα και βρίσκονται έτσι ώστε η μία πλευρά τους να γυρίζει μέσα στο κύτταρο και η άλλη να έρχεται σε επαφή με το εξωτερικό περιβάλλον. Ορισμένες πρωτεΐνες βρίσκονται μόνο στην εξωτερική ή μόνο στην εσωτερική επιφάνεια της μεμβράνης ή είναι μόνο εν μέρει βυθισμένες στη λιπιδική διπλοστοιβάδα.

Η κύρια λειτουργία της κυτταρικής μεμβράνης είναι να ρυθμίζει τη μεταφορά ουσιών μέσα και έξω από το κύτταρο. Δεδομένου ότι η μεμβράνη είναι φυσικά παρόμοια με το λάδι σε κάποιο βαθμό, ουσίες διαλυτές σε λάδι ή οργανικούς διαλύτες, όπως ο αιθέρας, περνούν εύκολα μέσα από αυτήν. Το ίδιο ισχύει και για αέρια όπως το οξυγόνο και το διοξείδιο του άνθρακα. Ταυτόχρονα, η μεμβράνη είναι πρακτικά αδιαπέραστη από τις περισσότερες υδατοδιαλυτές ουσίες, ιδιαίτερα από τα σάκχαρα και τα άλατα. Λόγω αυτών των ιδιοτήτων, είναι σε θέση να διατηρήσει ένα χημικό περιβάλλον μέσα στο κύτταρο που διαφέρει από το εξωτερικό. Για παράδειγμα, στο αίμα, η συγκέντρωση των ιόντων νατρίου είναι υψηλή και τα ιόντα καλίου είναι χαμηλά, ενώ στο ενδοκυτταρικό υγρό, αυτά τα ιόντα υπάρχουν σε αντίθετη αναλογία. Μια παρόμοια κατάσταση είναι χαρακτηριστική για πολλές άλλες χημικές ενώσεις.

Προφανώς, το κύτταρο, ωστόσο, δεν μπορεί να απομονωθεί πλήρως από περιβάλλον, καθώς πρέπει να λαμβάνει τις απαραίτητες για το μεταβολισμό ουσίες, και να απαλλαγεί από τα τελικά προϊόντα του. Επιπλέον, η διπλοστοιβάδα λιπιδίων δεν είναι εντελώς αδιαπέραστη ακόμη και για υδατοδιαλυτές ουσίες, αλλά τα λεγόμενα «στρώματα» που τη διαπερνούν. Οι πρωτεΐνες που σχηματίζουν κανάλι δημιουργούν πόρους, ή κανάλια, τα οποία μπορούν να ανοίγουν και να κλείνουν (ανάλογα με την αλλαγή στη διαμόρφωση της πρωτεΐνης) και σε ανοιχτή κατάσταση να μεταφέρουν ορισμένα ιόντα (Na+, K+, Ca2+) κατά μήκος της βαθμίδας συγκέντρωσης. Κατά συνέπεια, η διαφορά στις συγκεντρώσεις εντός και εκτός κυττάρου δεν μπορεί να διατηρηθεί αποκλειστικά και μόνο λόγω της χαμηλής διαπερατότητας της μεμβράνης. Στην πραγματικότητα, περιέχει πρωτεΐνες που εκτελούν τη λειτουργία μιας μοριακής «αντλίας»: μεταφέρουν ορισμένες ουσίες τόσο μέσα στο κύτταρο όσο και έξω από αυτό, λειτουργώντας ενάντια στη βαθμίδα συγκέντρωσης. Ως αποτέλεσμα, όταν η συγκέντρωση, για παράδειγμα, των αμινοξέων είναι υψηλή μέσα στο κύτταρο και χαμηλή έξω, τα αμινοξέα μπορούν ακόμα να μεταφερθούν από το εξωτερικό στο εσωτερικό. Αυτή η μεταφορά ονομάζεται ενεργή μεταφορά και η ενέργεια που παρέχεται από το μεταβολισμό ξοδεύεται σε αυτήν. Οι μεμβρανικές αντλίες είναι πολύ συγκεκριμένες: καθεμία από αυτές είναι σε θέση να μεταφέρει είτε μόνο ιόντα ενός συγκεκριμένου μετάλλου, είτε ένα αμινοξύ ή ζάχαρη. Τα κανάλια ιόντων μεμβράνης είναι επίσης συγκεκριμένα.

Αυτή η επιλεκτική διαπερατότητα είναι φυσιολογικά πολύ σημαντική και η απουσία της είναι η πρώτη ένδειξη κυτταρικού θανάτου. Αυτό μπορεί εύκολα να απεικονιστεί με το παράδειγμα των τεύτλων. Εάν μια ζωντανή ρίζα τεύτλων βυθιστεί σε κρύο νερό, διατηρεί τη χρωστική της. αν τα παντζάρια βράσουν, τότε τα κύτταρα πεθαίνουν, γίνονται εύκολα διαπερατά και χάνουν τη χρωστική ουσία, που κάνει το νερό κόκκινο.

Μεγάλα μόρια όπως τα πρωτεϊνικά κύτταρα μπορούν να «καταπιούν». Υπό την επίδραση ορισμένων πρωτεϊνών, εάν υπάρχουν στο υγρό που περιβάλλει το κύτταρο, εμφανίζεται μια διήθηση στην κυτταρική μεμβράνη, η οποία στη συνέχεια κλείνει, σχηματίζοντας μια φυσαλίδα - ένα μικρό κενό που περιέχει νερό και μόρια πρωτεΐνης. Μετά από αυτό, η μεμβράνη γύρω από το κενοτόπιο σπάει και το περιεχόμενο εισέρχεται στο κύτταρο. Αυτή η διαδικασία ονομάζεται πινοκυττάρωση (κυριολεκτικά «πίεση κυττάρων») ή ενδοκυττάρωση.

Τα μεγαλύτερα σωματίδια, όπως τα σωματίδια τροφής, μπορούν να απορροφηθούν με παρόμοιο τρόπο κατά τη λεγόμενη. φαγοκυττάρωση. Κατά κανόνα, το κενοτόπιο που σχηματίζεται κατά τη φαγοκυττάρωση είναι μεγαλύτερο και η τροφή χωνεύεται από τα ένζυμα των λυσοσωμάτων μέσα στο κενοτόπιο μέχρι να σπάσει η μεμβράνη που το περιβάλλει. Αυτός ο τύπος διατροφής είναι χαρακτηριστικός για τα πρωτόζωα, για παράδειγμα, για τις αμοιβάδες που τρώνε βακτήρια. Ωστόσο, η ικανότητα φαγοκυττάρωσης είναι χαρακτηριστική τόσο των εντερικών κυττάρων των κατώτερων ζώων όσο και των φαγοκυττάρων, ενός από τους τύπους λευκών αιμοσφαιρίων (λευκοκύτταρα) των σπονδυλωτών. Στην τελευταία περίπτωση, το νόημα αυτής της διαδικασίας δεν έγκειται στη διατροφή των ίδιων των φαγοκυττάρων, αλλά στην καταστροφή βακτηρίων, ιών και άλλων ξένων υλικών επιβλαβών για το σώμα.

Οι λειτουργίες των κενοτοπίων μπορεί να είναι διαφορετικές. Για παράδειγμα, τα πρωτόζωα που ζουν σε γλυκό νερό βιώνουν μια συνεχή οσμωτική εισροή νερού, καθώς η συγκέντρωση των αλάτων μέσα στο κύτταρο είναι πολύ μεγαλύτερη από ό,τι έξω. Είναι σε θέση να εκκρίνουν νερό σε ένα ειδικό εκκρινόμενο (συστελλόμενο) κενοτόπιο, το οποίο περιοδικά σπρώχνει το περιεχόμενό του προς τα έξω.

Στα φυτικά κύτταρα, υπάρχει συχνά ένα μεγάλο κεντρικό κενό που καταλαμβάνει σχεδόν ολόκληρο το κύτταρο. το κυτταρόπλασμα σχηματίζει μόνο ένα πολύ λεπτό στρώμα μεταξύ του κυτταρικού τοιχώματος και του κενοτοπίου. Μία από τις λειτουργίες ενός τέτοιου κενοτόπου είναι η συσσώρευση νερού, η οποία επιτρέπει στο κύτταρο να αυξηθεί γρήγορα σε μέγεθος. Αυτή η ικανότητα είναι ιδιαίτερα απαραίτητη σε μια εποχή που οι φυτικοί ιστοί αναπτύσσονται και σχηματίζουν ινώδεις δομές.

Στους ιστούς, σε σημεία στενής σύνδεσης κυττάρων, οι μεμβράνες τους περιέχουν πολυάριθμους πόρους που σχηματίζονται από πρωτεΐνες που διεισδύουν στη μεμβράνη - τα λεγόμενα. συνδέσεις. Οι πόροι των γειτονικών κυττάρων είναι διατεταγμένοι ο ένας απέναντι από τον άλλο, έτσι ώστε ουσίες χαμηλού μοριακού βάρους να μπορούν να μετακινούνται από κύτταρο σε κύτταρο - αυτό το χημικό σύστημα επικοινωνίας συντονίζει τη ζωτική τους δραστηριότητα. Ένα παράδειγμα τέτοιου συντονισμού είναι η περισσότερο ή λιγότερο σύγχρονη διαίρεση γειτονικών κυττάρων που παρατηρείται σε πολλούς ιστούς.

ΜΟΝΤΕΛΟ ΚΥΤΤΑΡΙΚΗΣ ΜΕΜΒΡΑΝΗΣ που δείχνει τη θέση των μορίων πρωτεΐνης σε σχέση με το διπλό στρώμα των μορίων λιπιδίου. Οι πρωτεΐνες των περισσότερων κυττάρων που βρίσκονται στην επιφάνεια της λιπιδικής διπλοστιβάδας ή βυθισμένες σε αυτήν μπορούν να μετατοπιστούν κάπως προς την πλάγια κατεύθυνση. Η χοληστερόλη υπάρχει επίσης στην κυτταρική μεμβράνη ανώτερων οργανισμών.

Κυτόπλασμα

Στο κυτταρόπλασμα υπάρχουν εσωτερικές μεμβράνες παρόμοιες με τις εξωτερικές και σχηματίζουν οργανίδια διαφόρων τύπων. Αυτές οι μεμβράνες μπορούν να θεωρηθούν ως πτυχές της εξωτερικής μεμβράνης. Μερικές φορές οι εσωτερικές μεμβράνες σχηματίζουν ένα ενιαίο σύνολο με την εξωτερική, αλλά συχνά η εσωτερική πτυχή είναι δεμένη και η επαφή με την εξωτερική μεμβράνη διακόπτεται. Ωστόσο, ακόμη και αν διατηρείται η επαφή, η εσωτερική και η εξωτερική μεμβράνη δεν είναι πάντα χημικά πανομοιότυπες. Συγκεκριμένα, η σύνθεση των μεμβρανικών πρωτεϊνών σε διαφορετικά κυτταρικά οργανίδια διαφέρει.

Ενδοπλασματικό δίκτυο. Ένα δίκτυο σωληναρίων και κυστιδίων εκτείνεται από την επιφάνεια του κυττάρου μέχρι τον πυρήνα. Αυτό το δίκτυο ονομάζεται ενδοπλασματικό δίκτυο. Έχει συχνά παρατηρηθεί ότι τα σωληνάρια ανοίγουν στην επιφάνεια του κυττάρου και το ενδοπλασματικό δίκτυο παίζει έτσι το ρόλο μιας συσκευής μικροκυκλοφορίας μέσω της οποίας το εξωτερικό περιβάλλον μπορεί να αλληλεπιδράσει άμεσα με όλα τα περιεχόμενα του κυττάρου. Μια τέτοια αλληλεπίδραση έχει βρεθεί σε ορισμένα κύτταρα, ιδιαίτερα σε μυϊκά κύτταρα, αλλά δεν είναι ακόμη σαφές εάν είναι καθολική. Σε κάθε περίπτωση, η μεταφορά ενός αριθμού ουσιών μέσω αυτών των σωληναρίων από το ένα μέρος του κυττάρου σε ένα άλλο συμβαίνει στην πραγματικότητα.

Τα μικροσκοπικά σώματα που ονομάζονται ριβοσώματα καλύπτουν την επιφάνεια του ενδοπλασματικού δικτύου, ειδικά κοντά στον πυρήνα. Διάμετρος ριβοσώματος περίπου. 15 nm, είναι μισές πρωτεΐνες, μισές ριβονουκλεϊκά οξέα. Η κύρια λειτουργία τους είναι η σύνθεση πρωτεϊνών. μήτρα (πληροφορίες) RNA και αμινοξέα που σχετίζονται με το RNA μεταφοράς συνδέονται στην επιφάνειά τους. Οι περιοχές του δικτύου που καλύπτονται από ριβοσώματα ονομάζονται τραχύ ενδοπλασματικό δίκτυο και εκείνες χωρίς αυτά ονομάζονται λείες. Εκτός από τα ριβοσώματα, διάφορα ένζυμα απορροφώνται ή συνδέονται με άλλο τρόπο στο ενδοπλασματικό δίκτυο, συμπεριλαμβανομένων συστημάτων ενζύμων που διασφαλίζουν τη χρήση οξυγόνου για το σχηματισμό στερολών και για την εξουδετέρωση ορισμένων δηλητηρίων. Κάτω από δυσμενείς συνθήκες, το ενδοπλασματικό δίκτυο εκφυλίζεται γρήγορα, και ως εκ τούτου η κατάστασή του χρησιμεύει ως ευαίσθητος δείκτης της υγείας των κυττάρων.

Συσκευή Golgi. Η συσκευή Golgi (σύμπλεγμα Golgi) είναι ένα εξειδικευμένο τμήμα του ενδοπλασματικού δικτύου, που αποτελείται από στοιβαγμένους επίπεδους μεμβρανικούς σάκους. Συμμετέχει στην έκκριση πρωτεϊνών από το κύτταρο (η συσκευασία των εκκρινόμενων πρωτεϊνών σε κόκκους συμβαίνει σε αυτό) και ως εκ τούτου αναπτύσσεται ιδιαίτερα σε κύτταρα που εκτελούν εκκριτική λειτουργία. Οι σημαντικές λειτουργίες της συσκευής Golgi περιλαμβάνουν επίσης τη σύνδεση ομάδων υδατανθράκων σε πρωτεΐνες και τη χρήση αυτών των πρωτεϊνών για την κατασκευή της κυτταρικής μεμβράνης και της μεμβράνης του λυσοσώματος. Σε ορισμένα φύκια, οι ίνες κυτταρίνης συντίθενται στη συσκευή Golgi.

Τα λυσοσώματα είναι μικρά κυστίδια που περιβάλλονται από μία μόνο μεμβράνη. Εκφύονται από τη συσκευή Golgi και πιθανώς από το ενδοπλασματικό δίκτυο. Τα λυσοσώματα περιέχουν μια ποικιλία ενζύμων που διασπούν μεγάλα μόρια, ιδιαίτερα πρωτεΐνες. Λόγω της καταστροφικής τους δράσης, αυτά τα ένζυμα είναι, λες, «κλειδωμένα» στα λυσοσώματα και απελευθερώνονται μόνο όπως χρειάζεται. Έτσι, κατά την ενδοκυτταρική πέψη, τα ένζυμα απελευθερώνονται από τα λυσοσώματα στα πεπτικά κενοτόπια. Τα λυσοσώματα είναι επίσης απαραίτητα για την καταστροφή των κυττάρων. για παράδειγμα, κατά τη μετατροπή ενός γυρίνου σε ενήλικο βάτραχο, η απελευθέρωση λυσοσωμικών ενζύμων εξασφαλίζει την καταστροφή των κυττάρων της ουράς. Σε αυτή την περίπτωση, αυτό είναι φυσιολογικό και ωφέλιμο για τον οργανισμό, αλλά μερικές φορές μια τέτοια καταστροφή κυττάρων είναι παθολογική. Για παράδειγμα, όταν εισπνέεται η σκόνη αμιάντου, μπορεί να εισέλθει στα κύτταρα των πνευμόνων και στη συνέχεια τα λυσοσώματα να σπάσουν, τα κύτταρα καταστρέφονται και να αναπτυχθεί πνευμονική νόσος.

Μιτοχόνδρια και χλωροπλάστες. Τα μιτοχόνδρια είναι σχετικά μεγάλοι σχηματισμοί που μοιάζουν με σάκο με αρκετά πολύπλοκη δομή. Αποτελούνται από μια μήτρα που περιβάλλεται από μια εσωτερική μεμβράνη, έναν ενδιάμεσο χώρο και μια εξωτερική μεμβράνη. Η εσωτερική μεμβράνη διπλώνεται σε πτυχές που ονομάζονται cristae. Οι συσσωρεύσεις πρωτεϊνών εντοπίζονται στα cristae. Πολλά από αυτά είναι ένζυμα που καταλύουν την οξείδωση των προϊόντων διάσπασης των υδατανθράκων. άλλα καταλύουν τις αντιδράσεις σύνθεσης και οξείδωσης των λιπών. Τα βοηθητικά ένζυμα που εμπλέκονται σε αυτές τις διεργασίες διαλύονται στη μιτοχονδριακή μήτρα.

Στα μιτοχόνδρια, λαμβάνει χώρα η οξείδωση οργανικών ουσιών, σε συνδυασμό με τη σύνθεση της τριφωσφορικής αδενοσίνης (ATP). Η διάσπαση του ATP με το σχηματισμό διφωσφορικής αδενοσίνης (ADP) συνοδεύεται από την απελευθέρωση ενέργειας, η οποία δαπανάται σε διάφορες διαδικασίες ζωής, όπως η σύνθεση πρωτεϊνών και νουκλεϊκών οξέων, η μεταφορά ουσιών μέσα και έξω από το κύτταρο, η μετάδοση των νευρικών ερεθισμάτων ή η μυϊκή σύσπαση. Τα μιτοχόνδρια, λοιπόν, είναι ενεργειακοί σταθμοί που επεξεργάζονται τα «καύσιμα» - λίπη και υδατάνθρακες - σε μια μορφή ενέργειας που μπορεί να χρησιμοποιηθεί από το κύτταρο, άρα και το σώμα ως σύνολο.

Τα φυτικά κύτταρα περιέχουν επίσης μιτοχόνδρια, αλλά η κύρια πηγή ενέργειας για τα κύτταρα τους είναι το φως. Η φωτεινή ενέργεια χρησιμοποιείται από αυτά τα κύτταρα για να σχηματίσουν ATP και να συνθέσουν υδατάνθρακες από διοξείδιο του άνθρακα και νερό.

Η χλωροφύλλη, μια χρωστική ουσία που συσσωρεύει φωτεινή ενέργεια, βρίσκεται στους χλωροπλάστες. Οι χλωροπλάστες, όπως και τα μιτοχόνδρια, έχουν εσωτερική και εξωτερική μεμβράνη. Από τις αποφύσεις της εσωτερικής μεμβράνης στη διαδικασία ανάπτυξης των χλωροπλαστών, τα λεγόμενα. Θυλακοειδής μεμβράνες; Τα τελευταία σχηματίζουν πεπλατυσμένους σάκους, συλλεγμένους σε σωρούς σαν στήλη νομισμάτων. Αυτές οι στοίβες, που ονομάζονται grana, περιέχουν χλωροφύλλη. Εκτός από τη χλωροφύλλη, οι χλωροπλάστες περιέχουν όλα τα άλλα συστατικά που είναι απαραίτητα για τη φωτοσύνθεση.

Ορισμένοι εξειδικευμένοι χλωροπλάστες δεν πραγματοποιούν φωτοσύνθεση, αλλά επιτελούν άλλες λειτουργίες, για παράδειγμα, παρέχουν αποθήκευση αμύλου ή χρωστικών.

σχετική αυτονομία. Από ορισμένες απόψεις, τα μιτοχόνδρια και οι χλωροπλάστες συμπεριφέρονται σαν αυτόνομοι οργανισμοί. Για παράδειγμα, όπως τα ίδια τα κύτταρα, που προκύπτουν μόνο από κύτταρα, τα μιτοχόνδρια και οι χλωροπλάστες σχηματίζονται μόνο από προϋπάρχοντα μιτοχόνδρια και χλωροπλάστες. Αυτό αποδείχθηκε σε πειράματα σε φυτικά κύτταρα, στα οποία ο σχηματισμός χλωροπλαστών αναστέλλεται από το αντιβιοτικό στρεπτομυκίνη, και σε κύτταρα ζυμομύκητα, όπου ο σχηματισμός μιτοχονδρίων αναστέλλεται από άλλα φάρμακα. Μετά από τέτοιες επιρροές, τα κύτταρα δεν αποκατέστησαν ποτέ τα οργανίδια που έλειπαν. Ο λόγος είναι ότι τα μιτοχόνδρια και οι χλωροπλάστες περιέχουν μια ορισμένη ποσότητα του δικού τους γενετικού υλικού (DNA) που κωδικοποιεί μέρος της δομής τους. Εάν αυτό το DNA χαθεί, κάτι που συμβαίνει όταν καταστέλλεται ο σχηματισμός οργανιδίων, τότε η δομή δεν μπορεί να αναδημιουργηθεί. Και οι δύο τύποι οργανιδίων έχουν το δικό τους σύστημα πρωτεϊνοσύνθεσης (ριβοσώματα και RNA μεταφοράς), το οποίο είναι κάπως διαφορετικό από το κύριο σύστημα πρωτεϊνοσύνθεσης του κυττάρου. Είναι γνωστό, για παράδειγμα, ότι το σύστημα πρωτεϊνοσύνθεσης των οργανιδίων μπορεί να κατασταλεί από τα αντιβιοτικά, ενώ δεν επηρεάζουν το κύριο σύστημα.

Το οργανικό DNA είναι υπεύθυνο για το μεγαλύτερο μέρος της εξωχρωμοσωμικής ή κυτταροπλασματικής κληρονομικότητας. Η εξωχρωμοσωμική κληρονομικότητα δεν υπακούει στους νόμους του Μεντελιανού, αφού κατά τη διαίρεση των κυττάρων, το DNA των οργανιδίων μεταδίδεται στα θυγατρικά κύτταρα με διαφορετικό τρόπο από τα χρωμοσώματα. Η μελέτη των μεταλλάξεων που συμβαίνουν στο DNA των οργανιδίων και στο DNA των χρωμοσωμάτων έδειξε ότι το DNA των οργανιδίων είναι υπεύθυνο μόνο για ένα μικρό μέρος της δομής των οργανιδίων. Οι περισσότερες από τις πρωτεΐνες τους κωδικοποιούνται σε γονίδια που βρίσκονται στα χρωμοσώματα.

Η μερική γενετική αυτονομία των υπό εξέταση οργανιδίων και τα χαρακτηριστικά των συστημάτων πρωτεϊνοσύνθεσής τους χρησίμευσαν ως βάση για την υπόθεση ότι τα μιτοχόνδρια και οι χλωροπλάστες προέρχονται από συμβιωτικά βακτήρια που εγκαταστάθηκαν στα κύτταρα πριν από 1-2 δισεκατομμύρια χρόνια. Ένα σύγχρονο παράδειγμα τέτοιας συμβίωσης είναι τα μικρά φωτοσυνθετικά φύκια που ζουν μέσα στα κύτταρα ορισμένων κοραλλιών και μαλακίων. Τα φύκια παρέχουν στους ξενιστές τους οξυγόνο και από αυτούς λαμβάνουν θρεπτικά συστατικά.

ινιδώδεις δομές. Το κυτταρόπλασμα του κυττάρου είναι ένα παχύρρευστο υγρό, επομένως μπορεί να αναμένεται ότι λόγω επιφανειακή τάσητο κελί πρέπει να είναι σφαιρικό εκτός εάν τα κύτταρα είναι σφιχτά συσκευασμένα. Ωστόσο, αυτό συνήθως δεν παρατηρείται. Πολλά πρωτόζωα έχουν πυκνά περιβλήματα ή μεμβράνες που δίνουν στο κύτταρο ένα συγκεκριμένο, μη σφαιρικό σχήμα. Ωστόσο, ακόμη και χωρίς μεμβράνη, τα κύτταρα μπορούν να διατηρήσουν ένα μη σφαιρικό σχήμα λόγω του γεγονότος ότι το κυτταρόπλασμα είναι δομημένο με πολυάριθμες, μάλλον άκαμπτες, παράλληλες ίνες. Οι τελευταίοι σχηματίζονται από κοίλους μικροσωληνίσκους, οι οποίοι αποτελούνται από μονάδες πρωτεΐνης οργανωμένες σε σπείρα.

Μερικά πρωτόζωα σχηματίζουν ψευδοπόδια - μακριές λεπτές κυτταροπλασματικές εκβολές με τις οποίες συλλαμβάνουν την τροφή. Τα ψευδοπόδια διατηρούν το σχήμα τους λόγω της ακαμψίας των μικροσωληνίσκων. Αν ένα υδροστατική πίεσηαυξάνεται σε περίπου 100 ατμόσφαιρες, οι μικροσωληνίσκοι αποσυντίθενται και το κύτταρο παίρνει τη μορφή σταγόνας. Όταν η πίεση επανέλθει στο φυσιολογικό, οι μικροσωληνίσκοι επανασυναρμολογούνται και το κύτταρο σχηματίζει ψευδοπόδια. Πολλά άλλα κύτταρα αντιδρούν παρόμοια στις αλλαγές της πίεσης, γεγονός που επιβεβαιώνει τη συμμετοχή των μικροσωληνίσκων στη διατήρηση του σχήματος του κυττάρου. Η συναρμολόγηση και η αποσύνθεση των μικροσωληνίσκων, που είναι απαραίτητες για να αλλάξει γρήγορα το σχήμα του κυττάρου, συμβαίνει επίσης απουσία αλλαγών πίεσης.

Οι μικροσωληνίσκοι σχηματίζουν επίσης ινιδώδεις δομές που χρησιμεύουν ως όργανα κίνησης των κυττάρων. Ορισμένα κύτταρα έχουν εκφύσεις σαν μαστίγιο που ονομάζονται μαστίγια ή βλεφαρίδες - το χτύπημα τους εξασφαλίζει την κίνηση του κυττάρου στο νερό. Εάν το κύτταρο είναι ακίνητο, αυτές οι δομές οδηγούν νερό, σωματίδια τροφής και άλλα σωματίδια προς ή μακριά από το κύτταρο. Τα μαστίγια είναι σχετικά μεγάλα και συνήθως το κύτταρο έχει μόνο ένα, περιστασιακά πολλά μαστίγια. Τα κολλοειδή είναι πολύ μικρότερα και καλύπτουν όλη την επιφάνεια του κυττάρου. Αν και αυτές οι δομές είναι χαρακτηριστικές κυρίως για πρωτόζωα, μπορεί επίσης να υπάρχουν σε εξαιρετικά οργανωμένες μορφές. Στο ανθρώπινο σώμα, τα πάντα είναι επενδεδυμένα με βλεφαρίδες. Αεραγωγοί. Τα μικρά σωματίδια που εισέρχονται σε αυτά συνήθως συλλαμβάνονται από τη βλέννα στην επιφάνεια του κυττάρου και οι βλεφαρίδες τα απομακρύνουν μαζί με τη βλέννα, προστατεύοντας έτσι τους πνεύμονες. Τα αρσενικά γεννητικά κύτταρα των περισσότερων ζώων και ορισμένων κατώτερων φυτών κινούνται με τη βοήθεια ενός μαστιγίου.

Υπάρχουν και άλλοι τύποι κυτταρικής κίνησης. Ένα από αυτά είναι η κίνηση των αμοιβάδων. Η αμοιβάδα, όπως και κάποια κύτταρα πολυκύτταρων οργανισμών, «ρέουν» από τόπο σε τόπο, δηλ. μετακινούνται λόγω του ρεύματος των περιεχομένων του κελιού. Ένα σταθερό ρεύμα ύλης υπάρχει επίσης μέσα στα φυτικά κύτταρα, αλλά δεν συνεπάγεται την κίνηση του κυττάρου στο σύνολό του. Ο πιο μελετημένος τύπος κυτταρικής κίνησης είναι η συστολή των μυϊκών κυττάρων. πραγματοποιείται με ολίσθηση ινιδίων (πρωτεϊνικά νήματα) μεταξύ τους, γεγονός που οδηγεί σε βράχυνση του κυττάρου.

Πυρήνας

Ο πυρήνας περιβάλλεται από διπλή μεμβράνη. Ένας πολύ στενός (περίπου 40 nm) χώρος μεταξύ δύο μεμβρανών ονομάζεται περιπυρηνικός. Οι μεμβράνες του πυρήνα περνούν στις μεμβράνες του ενδοπλασματικού δικτύου και ο περιπυρηνικός χώρος ανοίγει στο δικτυωτό. Τυπικά, η πυρηνική μεμβράνη έχει πολύ στενούς πόρους. Προφανώς, μέσω αυτών μεταφέρονται μεγάλα μόρια, όπως το αγγελιοφόρο RNA, το οποίο συντίθεται στο DNA και στη συνέχεια εισέρχεται στο κυτταρόπλασμα.

Το κύριο μέρος του γενετικού υλικού βρίσκεται στα χρωμοσώματα του κυτταρικού πυρήνα. Τα χρωμοσώματα αποτελούνται από μακριές αλυσίδες δίκλωνου DNA, στο οποίο συνδέονται βασικές (δηλαδή αλκαλικές) πρωτεΐνες. Μερικές φορές τα χρωμοσώματα έχουν πολλές πανομοιότυπες έλικες DNA που βρίσκονται το ένα δίπλα στο άλλο - τέτοια χρωμοσώματα ονομάζονται πολυτένιο (πολυνηματώδη). Ο αριθμός των χρωμοσωμάτων μέσα ΔΙΑΦΟΡΕΤΙΚΟΙ ΤΥΠΟΙάνισα. Τα διπλοειδή κύτταρα του ανθρώπινου σώματος περιέχουν 46 χρωμοσώματα, ή 23 ζεύγη.

Σε ένα μη διαιρούμενο κύτταρο, τα χρωμοσώματα συνδέονται σε ένα ή περισσότερα σημεία στην πυρηνική μεμβράνη. Στην κανονική μη σπειροειδή κατάσταση, τα χρωμοσώματα είναι τόσο λεπτά που δεν είναι ορατά κάτω από ένα μικροσκόπιο φωτός. Σε ορισμένους τόπους (περιοχές) ενός ή περισσότερων χρωμοσωμάτων, σχηματίζεται ένα πυκνό σώμα που υπάρχει στους πυρήνες των περισσότερων κυττάρων - το λεγόμενο. πυρήνας. Στον πυρήνα συντίθεται και συσσωρεύεται RNA, το οποίο χρησιμοποιείται για την κατασκευή ριβοσωμάτων, καθώς και ορισμένων άλλων τύπων RNA.

κυτταρική διαίρεση

Αν και όλα τα κύτταρα προέρχονται από τη διαίρεση του προηγούμενου κελιού, δεν συνεχίζουν να διαιρούνται όλα. Για παράδειγμα, νευρικά κύτταραΟ εγκέφαλος, αφού προέκυψε, δεν διαιρείται πλέον. Ο αριθμός τους σταδιακά μειώνεται. Ο κατεστραμμένος εγκεφαλικός ιστός δεν είναι σε θέση να ανακάμψει με την αναγέννηση. Εάν τα κύτταρα συνεχίσουν να διαιρούνται, τότε τείνουν να κυτταρικός κύκλος, που αποτελείται από δύο κύρια στάδια: τη μεσοφάση και τη μίτωση.

Η ίδια η ενδιάμεση φάση αποτελείται από τρεις φάσεις: G1, S και G2. Παρακάτω είναι η διάρκειά τους, τυπική για φυτικά και ζωικά κύτταρα.

G1 (4–8 ώρες). Αυτή η φάση ξεκινά αμέσως μετά τη γέννηση του κυττάρου. Κατά τη φάση G1, το κύτταρο, με εξαίρεση τα χρωμοσώματα (τα οποία δεν αλλάζουν), αυξάνει τη μάζα του. Εάν το κύτταρο δεν διαιρεθεί περαιτέρω, παραμένει σε αυτή τη φάση.

S (6–9 ώρες). Η μάζα του κυττάρου συνεχίζει να αυξάνεται και συμβαίνει διπλασιασμός (διπλασιασμός) του χρωμοσωμικού DNA. Ωστόσο, τα χρωμοσώματα παραμένουν ενιαία στη δομή, αν και διπλασιασμένα σε μάζα, αφού τα δύο αντίγραφα κάθε χρωμοσώματος (χρωματίδες) εξακολουθούν να συνδέονται μεταξύ τους σε όλο το μήκος τους.

G2. Η μάζα του κυττάρου συνεχίζει να αυξάνεται έως ότου διπλασιάσει περίπου την αρχική μάζα και στη συνέχεια εμφανίζεται μίτωση.

Μίτωσις

Αφού διπλασιαστούν τα χρωμοσώματα, κάθε θυγατρικό κύτταρο πρέπει να λάβει ένα πλήρες σύνολο χρωμοσωμάτων. Η απλή κυτταρική διαίρεση δεν μπορεί να το πετύχει - αυτό το αποτέλεσμα επιτυγχάνεται μέσω μιας διαδικασίας που ονομάζεται μίτωση. Χωρίς να υπεισέλθουμε σε λεπτομέρειες, η αρχή αυτής της διαδικασίας θα πρέπει να θεωρηθεί η ευθυγράμμιση των χρωμοσωμάτων στο ισημερινό επίπεδο του κυττάρου. Στη συνέχεια, κάθε χρωμόσωμα χωρίζεται κατά μήκος σε δύο χρωματίδες, οι οποίες αρχίζουν να αποκλίνουν σε αντίθετες κατευθύνσεις, μετατρέποντας σε ανεξάρτητα χρωμοσώματα. Ως αποτέλεσμα, στα δύο άκρα του κυττάρου βρίσκεται το πλήρες σύνολο των χρωμοσωμάτων. Στη συνέχεια το κύτταρο διαιρείται στα δύο και κάθε θυγατρικό κύτταρο λαμβάνει ένα πλήρες σύνολο χρωμοσωμάτων.

Ακολουθεί μια περιγραφή της μίτωσης σε ένα τυπικό ζωικό κύτταρο. Συνήθως χωρίζεται σε τέσσερα στάδια.

Ι. Πρόφαση. Μια ειδική κυτταρική δομή - το κεντριόλιο - διπλασιάζεται (μερικές φορές αυτός ο διπλασιασμός συμβαίνει στην περίοδο S της μεσόφασης) και τα δύο κεντρόλια αρχίζουν να αποκλίνουν προς αντίθετους πόλους του πυρήνα. Η πυρηνική μεμβράνη καταστρέφεται. Ταυτόχρονα, ειδικές πρωτεΐνες συνδυάζονται (συσσωματώνονται), σχηματίζοντας μικροσωληνίσκους με τη μορφή νηματίων. Τα κεντρόλια, που βρίσκονται τώρα σε αντίθετους πόλους του κυττάρου, έχουν οργανωτική επίδραση στους μικροσωληνίσκους, οι οποίοι ως αποτέλεσμα ευθυγραμμίζονται ακτινικά, σχηματίζοντας μια δομή που μοιάζει με εμφάνισηλουλούδι αστέρα ("αστέρι"). Άλλα νήματα μικροσωληνίσκων εκτείνονται από το ένα κεντρόλιο στο άλλο, σχηματίζοντας το λεγόμενο. διαίρεση άξονα. Αυτή τη στιγμή, τα χρωμοσώματα βρίσκονται σε σπειροειδή κατάσταση, που μοιάζει με ελατήριο. Είναι καθαρά ορατά κάτω από ένα μικροσκόπιο φωτός, ειδικά μετά τη χρώση. Στην προφάση, τα χρωμοσώματα χωρίζονται, αλλά οι χρωματίδες παραμένουν συνδεδεμένες σε ζεύγη στη ζώνη του κεντρομερούς, ενός χρωμοσωμικού οργανιδίου παρόμοιου σε λειτουργία με το κεντριόλιο. Τα κεντρομερή έχουν επίσης οργανωτική επίδραση στα νήματα της ατράκτου, τα οποία τώρα εκτείνονται από κεντρόλιο σε κεντρομερές και από αυτό σε άλλο κεντριόλιο.

II. Μεταφάση. Τα χρωμοσώματα, μέχρι αυτό το σημείο τυχαία διατεταγμένα, αρχίζουν να κινούνται, σαν να σύρονται από νήματα ατράκτου που συνδέονται με τα κεντρομερή τους, και σταδιακά παρατάσσονται σε ένα επίπεδο σε μια ορισμένη θέση και σε ίση απόσταση και από τους δύο πόλους. Ξαπλωμένοι στο ίδιο επίπεδο, τα κεντρομερή μαζί με τα χρωμοσώματα σχηματίζουν το λεγόμενο. ισημερινή πλάκα. Τα κεντρομερή που συνδέουν τα ζεύγη των χρωματιδίων διαιρούνται, μετά από τα οποία τα αδελφά χρωμοσώματα διαχωρίζονται πλήρως.

III. Ανάφαση. Τα χρωμοσώματα κάθε ζεύγους κινούνται σε αντίθετες κατευθύνσεις προς τους πόλους, σαν να σύρονται από νήματα ατράκτου. Σε αυτή την περίπτωση, σχηματίζονται επίσης νήματα μεταξύ των κεντρομερών των ζευγαρωμένων χρωμοσωμάτων.

IV. Τελόφαση. Μόλις τα χρωμοσώματα πλησιάζουν σε αντίθετους πόλους, το ίδιο το κύτταρο αρχίζει να διαιρείται κατά μήκος του επιπέδου στο οποίο βρισκόταν η ισημερινή πλάκα. Ως αποτέλεσμα, σχηματίζονται δύο κύτταρα. Οι ίνες της ατράκτου διασπώνται, τα χρωμοσώματα ξετυλίγονται και γίνονται αόρατα και γύρω τους σχηματίζεται μια πυρηνική μεμβράνη. Τα κύτταρα επιστρέφουν στη φάση G1 της ενδιάμεσης φάσης. Η όλη διαδικασία της μίτωσης διαρκεί περίπου μία ώρα.

Οι λεπτομέρειες της μίτωσης ποικίλλουν κάπως σε διαφορετικούς τύπους κυττάρων. Σε ένα τυπικό φυτικό κύτταρο, σχηματίζεται μια άτρακτος, αλλά δεν υπάρχουν κεντρόλες. Στους μύκητες, η μίτωση εμφανίζεται εντός του πυρήνα, χωρίς προηγούμενη αποσύνθεση της πυρηνικής μεμβράνης.

Η διαίρεση του ίδιου του κυττάρου, που ονομάζεται κυτταροκίνηση, δεν σχετίζεται αυστηρά με τη μίτωση. Μερικές φορές μία ή περισσότερες μιτώσεις περνούν χωρίς κυτταρική διαίρεση. ως αποτέλεσμα, σχηματίζονται πολυπύρηνα κύτταρα, που συχνά βρίσκονται στα φύκια. Αν από το αυγό αχινόςαφαιρέστε τον πυρήνα με μικροχειρισμό, στη συνέχεια η άτρακτος συνεχίζει να σχηματίζεται και το αυγό συνεχίζει να διαιρείται. Αυτό δείχνει ότι η παρουσία χρωμοσωμάτων δεν είναι απαραίτητη προϋπόθεσηγια κυτταρική διαίρεση.

Η αναπαραγωγή με μίτωση ονομάζεται ασεξουαλική αναπαραγωγή, αγενής πολλαπλασιασμός ή κλωνοποίηση. Τα περισσότερα του σημαντική πτυχή- γενετική: με τέτοια αναπαραγωγή, δεν υπάρχει απόκλιση κληρονομικούς παράγοντεςσε απογόνους. Τα θυγατρικά κύτταρα που προκύπτουν είναι γενετικά ακριβώς τα ίδια με τα γονικά. Η μίτωση είναι ο μόνος τρόπος αυτο-αναπαραγωγής σε είδη που δεν έχουν σεξουαλική αναπαραγωγή, όπως πολλοί μονοκύτταροι οργανισμοί. Ωστόσο, ακόμη και στα σεξουαλικά αναπαραγόμενα είδη, τα κύτταρα του σώματος διαιρούνται με μίτωση και προέρχονται από ένα μόνο κύτταρο, το γονιμοποιημένο ωάριο, και επομένως είναι όλα γενετικά πανομοιότυπα. ανώτερα φυτάμπορεί να αναπαραχθεί ασεξουαλικά (με χρήση μίτωσης) με σπορόφυτα και μουστάκια (διάσημο παράδειγμα είναι οι φράουλες).

Η ΜΙΤΩΣΗ, η διαδικασία της κυτταρικής διαίρεσης, χωρίζεται σε τέσσερα στάδια. Μεταξύ των μιτωτικών διαιρέσεων, το κύτταρο βρίσκεται στο στάδιο της μεσοφάσεως.

Μείωση

Η σεξουαλική αναπαραγωγή των οργανισμών πραγματοποιείται με τη βοήθεια εξειδικευμένων κυττάρων, τα λεγόμενα. γαμετές - ωάρια (ωάρια) και σπέρμα (σπερματοζωάρια). Οι γαμέτες συντήκονται για να σχηματίσουν ένα κύτταρο, τον ζυγώτη. Κάθε γαμετής είναι απλοειδής, δηλ. έχει ένα σύνολο χρωμοσωμάτων. Μέσα στο σύνολο, όλα τα χρωμοσώματα είναι διαφορετικά, αλλά κάθε χρωμόσωμα του ωαρίου αντιστοιχεί σε ένα από τα χρωμοσώματα του σπέρματος. Ο ζυγώτης, λοιπόν, περιέχει ήδη ένα ζευγάρι τέτοιων χρωμοσωμάτων που αντιστοιχούν μεταξύ τους, τα οποία ονομάζονται ομόλογα. Τα ομόλογα χρωμοσώματα είναι παρόμοια επειδή έχουν τα ίδια γονίδια ή τις παραλλαγές τους (αλληλόμορφα) που καθορίζουν συγκεκριμένα σημάδια. Για παράδειγμα, ένα από τα ζευγαρωμένα χρωμοσώματα μπορεί να έχει ένα γονίδιο που κωδικοποιεί την ομάδα αίματος Α και το άλλο μια παραλλαγή του που κωδικοποιεί την ομάδα αίματος Β. Τα χρωμοσώματα του ζυγωτού που προέρχονται από το ωάριο είναι μητρικά και αυτά που προέρχονται από το σπέρμα είναι πατρικός.

Ως αποτέλεσμα πολλαπλών μιτωτικών διαιρέσεων, είτε ένας πολυκύτταρος οργανισμός είτε πολλά ελεύθερα ζωντανά κύτταρα προκύπτουν από τον σχηματισμένο ζυγώτη, όπως συμβαίνει στα πρωτόζωα που αναπαράγονται σεξουαλικά και στα μονοκύτταρα φύκια.

Κατά τον σχηματισμό των γαμετών, το διπλοειδές σύνολο χρωμοσωμάτων που είχε ο ζυγώτης θα πρέπει να μειωθεί στο μισό (μειωμένο). Αν αυτό δεν συνέβαινε, τότε σε κάθε γενιά η σύντηξη των γαμετών θα οδηγούσε σε διπλασιασμό του συνόλου των χρωμοσωμάτων. Η μείωση του απλοειδούς αριθμού των χρωμοσωμάτων συμβαίνει ως αποτέλεσμα της διαίρεσης μείωσης - το λεγόμενο. μείωση, η οποία είναι μια παραλλαγή της μίτωσης.

Το MEIOSIS προβλέπει το σχηματισμό αρσενικών και θηλυκών γαμετών. Είναι κοινό σε όλα τα φυτά και τα ζώα που αναπαράγονται σεξουαλικά.

διάσπαση και ανασυνδυασμός. Ένα χαρακτηριστικό της μείωσης είναι ότι κατά τη διαίρεση των κυττάρων, η ισημερινή πλάκα σχηματίζεται από ζεύγη ομόλογων χρωμοσωμάτων και όχι από διπλά μεμονωμένα χρωμοσώματα, όπως στη μίτωση. Τα ζευγαρωμένα χρωμοσώματα, καθένα από τα οποία παρέμεινε ενιαίο, αποκλίνουν σε αντίθετους πόλους του κυττάρου, το κύτταρο διαιρείται και ως αποτέλεσμα, τα θυγατρικά κύτταρα λαμβάνουν μισό σύνολο χρωμοσωμάτων σε σύγκριση με το ζυγώτη.

Για παράδειγμα, ας υποθέσουμε ότι το απλοειδές σύνολο αποτελείται από δύο χρωμοσώματα. Στο ζυγώτη (και, κατά συνέπεια, σε όλα τα κύτταρα του οργανισμού που παράγει γαμέτες), υπάρχουν τα μητρικά χρωμοσώματα Α και Β και το πατρικό Α «και Β». Κατά τη διάρκεια της μείωσης, μπορούν να διαχωριστούν ως εξής:

Το πιο σημαντικό σε αυτό το παράδειγμα είναι το γεγονός ότι όταν τα χρωμοσώματα αποκλίνουν, δεν σχηματίζεται απαραίτητα το αρχικό μητρικό και πατρικό σύνολο, αλλά είναι δυνατός ο ανασυνδυασμός γονιδίων, όπως στους γαμέτες AB "και Α" Β στο παραπάνω διάγραμμα.

Τώρα ας υποθέσουμε ότι το ζεύγος των χρωμοσωμάτων AA" περιέχει δύο αλληλόμορφα - a και b - του γονιδίου που καθορίζει τους τύπους αίματος Α και Β. Ομοίως, το ζεύγος χρωμοσωμάτων ΒΒ" περιέχει αλληλόμορφα m και n ενός άλλου γονιδίου που καθορίζει τους τύπους αίματος M και n. Ν. Ο διαχωρισμός αυτών των αλληλόμορφων μπορεί να γίνει ως εξής:

Προφανώς, οι προκύπτοντες γαμέτες μπορούν να περιέχουν οποιονδήποτε από τους ακόλουθους συνδυασμούς αλληλόμορφων δύο γονιδίων: am, bn, bm ή an.

Εάν υπάρχουν περισσότερα χρωμοσώματα, τότε τα ζεύγη αλληλόμορφων θα χωριστούν ανεξάρτητα με τον ίδιο τρόπο. Αυτό σημαίνει ότι οι ίδιοι ζυγώτες μπορούν να παράγουν γαμέτες με διαφορετικούς συνδυασμούς αλληλόμορφων γονιδίων και να δημιουργήσουν διαφορετικούς γονότυπους στους απογόνους.

μειοτική διαίρεση. Και τα δύο αυτά παραδείγματα επεξηγούν την αρχή της μείωσης. Στην πραγματικότητα, η μείωση είναι μια πολύ πιο περίπλοκη διαδικασία, καθώς περιλαμβάνει δύο διαδοχικές διαιρέσεις. Το κύριο πράγμα στη μείωση είναι ότι τα χρωμοσώματα διπλασιάζονται μόνο μία φορά, ενώ το κύτταρο διαιρείται δύο φορές, με αποτέλεσμα τη μείωση του αριθμού των χρωμοσωμάτων και το διπλοειδές σύνολο γίνεται απλοειδές.

Κατά την πρόφαση της πρώτης διαίρεσης, τα ομόλογα χρωμοσώματα συζευγνύονται, δηλαδή ενώνονται σε ζεύγη. Ως αποτέλεσμα αυτής της πολύ ακριβούς διαδικασίας, κάθε γονίδιο βρίσκεται απέναντι από το ομόλογό του στο άλλο χρωμόσωμα. Και τα δύο χρωμοσώματα στη συνέχεια διπλασιάζονται, αλλά οι χρωματίδες παραμένουν συνδεδεμένες μεταξύ τους με ένα κοινό κεντρομερίδιο.

Στη μετάφαση, οι τέσσερις ενωμένες χρωματίδες παρατάσσονται για να σχηματίσουν την ισημερινή πλάκα, σαν να ήταν ένα διπλό χρωμόσωμα. Σε αντίθεση με αυτό που συμβαίνει κατά τη μίτωση, τα κεντρομερή δεν διαιρούνται. Ως αποτέλεσμα, κάθε θυγατρικό κύτταρο λαμβάνει ένα ζεύγος χρωματιδών που εξακολουθούν να συνδέονται με το κετρομερές. Κατά τη δεύτερη διαίρεση, τα χρωμοσώματα, ήδη μεμονωμένα, ευθυγραμμίζονται ξανά, σχηματίζοντας, όπως στη μίτωση, μια ισημερινή πλάκα, αλλά ο διπλασιασμός τους δεν συμβαίνει κατά τη διαίρεση αυτή. Τα κεντρομερή στη συνέχεια διαιρούνται και κάθε θυγατρικό κύτταρο λαμβάνει μία χρωματίδα.

διαίρεση του κυτταροπλάσματος. Ως αποτέλεσμα δύο μειοτικών διαιρέσεων ενός διπλοειδούς κυττάρου, σχηματίζονται τέσσερα κύτταρα. Κατά τον σχηματισμό των ανδρικών γεννητικών κυττάρων, λαμβάνονται τέσσερα σπερματοζωάρια περίπου ίδιου μεγέθους. Κατά τον σχηματισμό των ωαρίων, η διαίρεση του κυτταροπλάσματος συμβαίνει πολύ άνισα: ένα κύτταρο παραμένει μεγάλο, ενώ τα άλλα τρία είναι τόσο μικρά που καταλαμβάνονται σχεδόν εξ ολοκλήρου από τον πυρήνα. Αυτά τα μικρά κύτταρα, τα λεγόμενα. πολικά σώματα, χρησιμεύουν μόνο για να φιλοξενήσουν την περίσσεια των χρωμοσωμάτων που σχηματίζονται ως αποτέλεσμα της μείωσης. Το κύριο μέρος του κυτταροπλάσματος που είναι απαραίτητο για το ζυγώτη παραμένει σε ένα κύτταρο - το ωάριο.

Εναλλαγή γενεών

Πρωτόγονα κύτταρα: προκαρυώτες

Όλα τα παραπάνω ισχύουν για κύτταρα φυτών, ζώων, πρωτόζωων και μονοκύτταρων φυκών, που συλλογικά ονομάζονται ευκαρυώτες. Οι ευκαρυώτες εξελίχθηκαν από μια απλούστερη μορφή, τους προκαρυώτες, τα οποία είναι τώρα βακτήρια, συμπεριλαμβανομένων των αρχαιβακτηρίων και των κυανοβακτηρίων (τα τελευταία ονομάζονταν παλαιότερα γαλαζοπράσινα φύκια). Σε σύγκριση με τα ευκαρυωτικά κύτταρα, τα προκαρυωτικά κύτταρα είναι μικρότερα και έχουν λιγότερα κυτταρικά οργανίδια. Έχουν κυτταρική μεμβράνη αλλά όχι ενδοπλασματικό δίκτυο και τα ριβοσώματα επιπλέουν ελεύθερα στο κυτταρόπλασμα. Τα μιτοχόνδρια απουσιάζουν, αλλά τα οξειδωτικά ένζυμα συνδέονται συνήθως με την κυτταρική μεμβράνη, η οποία γίνεται έτσι το ισοδύναμο των μιτοχονδρίων. Οι προκαρυώτες στερούνται επίσης χλωροπλάστες και η χλωροφύλλη, εάν υπάρχει, υπάρχει με τη μορφή πολύ μικρών κόκκων.

Οι προκαρυώτες δεν έχουν πυρήνα που περικλείεται από μεμβράνη, αν και η θέση του DNA μπορεί να αναγνωριστεί από την οπτική του πυκνότητα. Το ισοδύναμο ενός χρωμοσώματος είναι ένας κλώνος DNA, συνήθως κυκλικός, με πολύ μικρότερο αριθμό συνδεδεμένων πρωτεϊνών. Μια αλυσίδα DNA σε ένα σημείο συνδέεται με την κυτταρική μεμβράνη. Η μίτωση απουσιάζει στα προκαρυωτικά. Αντικαθίσταται από την ακόλουθη διαδικασία: Το DNA διπλασιάζεται, μετά την οποία η κυτταρική μεμβράνη αρχίζει να αναπτύσσεται μεταξύ γειτονικών σημείων σύνδεσης δύο αντιγράφων του μορίου DNA, τα οποία ως αποτέλεσμα σταδιακά αποκλίνουν. Το κύτταρο τελικά διαιρείται μεταξύ των σημείων σύνδεσης των μορίων DNA, σχηματίζοντας δύο κύτταρα, το καθένα με το δικό του αντίγραφο του DNA.

διαφοροποίηση των κυττάρων

Τα πολυκύτταρα φυτά και ζώα εξελίχθηκαν από μονοκύτταρους οργανισμούς των οποίων τα κύτταρα παρέμειναν μαζί μετά τη διαίρεση, σχηματίζοντας μια αποικία. Αρχικά, όλα τα κύτταρα ήταν πανομοιότυπα, αλλά η περαιτέρω εξέλιξη οδήγησε σε διαφοροποίηση. Πρώτα απ 'όλα, τα σωματικά κύτταρα (δηλαδή τα κύτταρα του σώματος) και τα γεννητικά κύτταρα διαφοροποιήθηκαν. Περαιτέρω, η διαφοροποίηση έγινε πιο περίπλοκη - εμφανίστηκαν όλο και περισσότεροι διαφορετικοί τύποι κυττάρων. Η οντογένεση - η ατομική ανάπτυξη ενός πολυκύτταρου οργανισμού - επαναλαμβάνει με γενικούς όρους αυτήν την εξελικτική διαδικασία (φυλογένεση).

Φυσιολογικά, τα κύτταρα διαφοροποιούνται εν μέρει ενισχύοντας το ένα ή το άλλο χαρακτηριστικό κοινό σε όλα τα κύτταρα. Για παράδειγμα, η συσταλτική λειτουργία αυξάνεται στα μυϊκά κύτταρα, η οποία μπορεί να είναι αποτέλεσμα βελτίωσης του μηχανισμού που εκτελεί αμοιβοειδή ή άλλους τύπους κίνησης σε λιγότερο εξειδικευμένα κύτταρα. Παρόμοιο παράδειγμα είναι τα ριζικά κύτταρα με λεπτό τοίχωμα με τις διεργασίες τους, τα λεγόμενα. τρίχες ρίζας, που χρησιμεύουν για την απορρόφηση αλάτων και νερού. σε έναν ή τον άλλο βαθμό, αυτή η λειτουργία είναι εγγενής σε οποιοδήποτε κελί. Μερικές φορές η εξειδίκευση συνδέεται με την απόκτηση νέων δομών και λειτουργιών - ένα παράδειγμα είναι η ανάπτυξη ενός κινητικού οργάνου (μαστίγιο) στα σπερματοζωάρια.

Η διαφοροποίηση σε κυτταρικό ή ιστικό επίπεδο έχει μελετηθεί με κάποια λεπτομέρεια. Γνωρίζουμε, για παράδειγμα, ότι μερικές φορές προχωρά αυτόνομα, δηλ. ένας τύπος κελιών μπορεί να μετατραπεί σε άλλο, ανεξάρτητα από τον τύπο κελιών σε ποιον τύπο ανήκουν οι γείτονες. Ωστόσο, το λεγόμενο. Η εμβρυϊκή επαγωγή είναι ένα φαινόμενο κατά το οποίο ένας τύπος ιστού διεγείρει κύτταρα άλλου τύπου να διαφοροποιηθούν προς μια δεδομένη κατεύθυνση.

Στη γενική περίπτωση, η διαφοροποίηση είναι μη αναστρέψιμη, δηλ. Τα πολύ διαφοροποιημένα κύτταρα δεν μπορούν να μετατραπούν σε άλλο τύπο κυττάρου. Ωστόσο, αυτό δεν συμβαίνει πάντα, ειδικά στα φυτικά κύτταρα.

Οι διαφορές στη δομή και τη λειτουργία καθορίζονται τελικά από τους τύπους πρωτεϊνών που συντίθενται στο κύτταρο. Δεδομένου ότι η σύνθεση των πρωτεϊνών ελέγχεται από γονίδια και το σύνολο των γονιδίων σε όλα τα κύτταρα του σώματος είναι το ίδιο, η διαφοροποίηση θα πρέπει να εξαρτάται από την ενεργοποίηση ή απενεργοποίηση ορισμένων γονιδίων σε διάφοροι τύποικύτταρα. Η ρύθμιση της γονιδιακής δραστηριότητας λαμβάνει χώρα στο επίπεδο της μεταγραφής, δηλ. σχηματισμός αγγελιοφόρου RNA χρησιμοποιώντας το DNA ως πρότυπο. Μόνο τα μεταγραφέντα γονίδια παράγουν πρωτεΐνες. Οι συντιθέμενες πρωτεΐνες μπορούν να εμποδίσουν τη μεταγραφή, αλλά μερικές φορές την ενεργοποιούν. Επίσης, επειδή οι πρωτεΐνες είναι προϊόντα γονιδίων, ορισμένα γονίδια μπορούν να ελέγξουν τη μεταγραφή άλλων γονιδίων. Οι ορμόνες, ιδιαίτερα οι στεροειδείς ορμόνες, εμπλέκονται επίσης στη ρύθμιση της μεταγραφής. Τα πολύ ενεργά γονίδια μπορούν να διπλασιαστούν (διπλασιαστούν) πολλές φορές για να παράγουν περισσότερο αγγελιοφόρο RNA.

Η ανάπτυξη κακοηθειών έχει συχνά θεωρηθεί ως ειδική περίπτωσηδιαφοροποίηση των κυττάρων. Ωστόσο, η εμφάνιση κακοήθων κυττάρων είναι αποτέλεσμα μιας αλλαγής στη δομή του DNA (μετάλλαξη), και όχι των διαδικασιών μεταγραφής και μετάφρασης σε φυσιολογική πρωτεΐνη DNA.

Μέθοδοι για τη μελέτη του κυττάρου

Μικροσκόπιο φωτός. Στη μελέτη του σχήματος και της δομής των κυττάρων, το πρώτο όργανο ήταν το μικροσκόπιο φωτός. Η ανάλυσή του περιορίζεται σε διαστάσεις συγκρίσιμες με το μήκος κύματος του φωτός (0,4–0,7 μm για ορατό φως). Ωστόσο, πολλά στοιχεία της κυτταρικής δομής είναι πολύ μικρότερα σε μέγεθος.

Μια άλλη δυσκολία είναι ότι τα περισσότερα κυτταρικά συστατικά είναι διαφανή και ο δείκτης διάθλασής τους είναι σχεδόν ίδιος με αυτόν του νερού. Για να βελτιωθεί η ορατότητα, χρησιμοποιούνται συχνά βαφές που έχουν διαφορετικές συγγένειες για διαφορετικά κυτταρικά συστατικά. Η χρώση χρησιμοποιείται επίσης για τη μελέτη της χημείας του κυττάρου. Για παράδειγμα, ορισμένες βαφές συνδέονται κυρίως με νουκλεϊκά οξέα και έτσι αποκαλύπτουν τον εντοπισμό τους στο κύτταρο. Ένα μικρό μέρος των χρωστικών - ονομάζονται intravital - μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τη χρώση ζωντανών κυττάρων, αλλά συνήθως τα κύτταρα πρέπει να είναι προκαθορισμένα (με τη χρήση ουσιών που πήζουν την πρωτεΐνη) και μόνο τότε μπορούν να χρωματιστούν.

Πριν από τη δοκιμή, κύτταρα ή κομμάτια ιστού συνήθως ενσωματώνονται σε παραφίνη ή πλαστικό και στη συνέχεια κόβονται σε πολύ λεπτές τομές χρησιμοποιώντας μικροτόμο. Αυτή η μέθοδος χρησιμοποιείται ευρέως σε κλινικά εργαστήρια για την ανίχνευση κυττάρων όγκου. Εκτός από τη συμβατική μικροσκοπία φωτός, έχουν αναπτυχθεί και άλλες οπτικές μέθοδοι για τη μελέτη των κυττάρων: μικροσκοπία φθορισμού, μικροσκοπία αντίθεσης φάσης, φασματοσκοπία και ανάλυση περίθλασης ακτίνων Χ.

Ηλεκτρονικό μικροσκόπιο. Το ηλεκτρονικό μικροσκόπιο έχει ανάλυση περίπου. 1–2 nm. Αυτό είναι αρκετό για τη μελέτη μεγάλων πρωτεϊνικών μορίων. Συνήθως είναι απαραίτητο να λεκιαστεί και να γίνει αντίθεση του αντικειμένου με μεταλλικά άλατα ή μέταλλα. Για το λόγο αυτό, και επίσης επειδή τα αντικείμενα εξετάζονται στο κενό, μόνο τα νεκρά κύτταρα μπορούν να μελετηθούν με ηλεκτρονικό μικροσκόπιο.

Αυτοραδιογραφία. Εάν ένα ραδιενεργό ισότοπο που απορροφάται από τα κύτταρα κατά τον μεταβολισμό προστεθεί στο μέσο, ​​τότε ο ενδοκυτταρικός εντοπισμός του μπορεί να ανιχνευθεί χρησιμοποιώντας αυτοραδιογραφία. Σε αυτή τη μέθοδο, λεπτές τομές κυττάρων τοποθετούνται σε φιλμ. Το φιλμ σκουραίνει κάτω από εκείνα τα μέρη όπου υπάρχουν ραδιενεργά ισότοπα.

Φυγοκέντρηση. Για τη βιοχημική μελέτη των κυτταρικών συστατικών, τα κύτταρα πρέπει να καταστραφούν - μηχανικά, χημικά ή με υπερήχους. Τα συστατικά που απελευθερώνονται βρίσκονται σε εναιώρημα στο υγρό και μπορούν να απομονωθούν και να καθαριστούν με φυγοκέντρηση (τις περισσότερες φορές σε βαθμίδα πυκνότητας). Τυπικά, τέτοια καθαρισμένα συστατικά διατηρούν υψηλή βιοχημική δράση.

Κυτταρικές καλλιέργειες. Μερικοί ιστοί μπορούν να χωριστούν σε μεμονωμένα κύτταρα με τέτοιο τρόπο ώστε τα κύτταρα να παραμένουν ζωντανά και συχνά να είναι σε θέση να αναπαραχθούν. Αυτό το γεγονός επιβεβαιώνει τελικά την ιδέα ενός κυττάρου ως μονάδας ζωής. Ένα σφουγγάρι, ένας πρωτόγονος πολυκύτταρος οργανισμός, μπορεί να χωριστεί σε κύτταρα τρίβοντας μέσα από ένα κόσκινο. Μετά από λίγο, αυτά τα κύτταρα ανασυνδυάζονται και σχηματίζουν ένα σφουγγάρι. Οι εμβρυϊκοί ιστοί των ζώων μπορούν να διασπαστούν χρησιμοποιώντας ένζυμα ή άλλα μέσα που αποδυναμώνουν τους δεσμούς μεταξύ των κυττάρων.

Ο Αμερικανός εμβρυολόγος R. Harrison (1879–1959) ήταν ο πρώτος που έδειξε ότι τα εμβρυϊκά και ακόμη και μερικά ώριμα κύτταρα μπορούν να αναπτυχθούν και να πολλαπλασιαστούν έξω από το σώμα σε κατάλληλο περιβάλλον. Αυτή η τεχνική, που ονομάζεται κυτταρική καλλιέργεια, τελειοποιήθηκε από τον Γάλλο βιολόγο A. Carrel (1873-1959). Τα φυτικά κύτταρα μπορούν επίσης να αναπτυχθούν σε καλλιέργεια, αλλά σε σύγκριση με τα ζωικά κύτταρα, σχηματίζουν μεγαλύτερες ομάδες και συνδέονται πιο ισχυρά μεταξύ τους, επομένως σχηματίζεται ιστός κατά την ανάπτυξη της καλλιέργειας, παρά μεμονωμένα κύτταρα. Στην κυτταροκαλλιέργεια, ένα ολόκληρο ενήλικο φυτό, όπως ένα καρότο, μπορεί να αναπτυχθεί από ένα μόνο κύτταρο.

Μικροχειρουργική. Με τη βοήθεια ενός μικροχειριστή, μεμονωμένα μέρη του κυττάρου μπορούν να αφαιρεθούν, να προστεθούν ή να τροποποιηθούν με κάποιο τρόπο. Ένα μεγάλο κύτταρο αμοιβάδας μπορεί να χωριστεί σε τρία κύρια συστατικά - την κυτταρική μεμβράνη, το κυτταρόπλασμα και τον πυρήνα, και στη συνέχεια αυτά τα συστατικά μπορούν να επανασυναρμολογηθούν και να ληφθούν ζωντανό κύτταρο. Με αυτόν τον τρόπο μπορούν να ληφθούν τεχνητά κύτταρα που αποτελούνται από συστατικά διαφορετικών τύπων αμοιβάδων.

Λαμβάνοντας υπόψη ότι είναι δυνατή η τεχνητή σύνθεση ορισμένων κυτταρικών συστατικών, τα πειράματα για τη συναρμολόγηση τεχνητών κυττάρων μπορεί να είναι το πρώτο βήμα προς τη δημιουργία νέων μορφών ζωής στο εργαστήριο. Δεδομένου ότι κάθε οργανισμός αναπτύσσεται από ένα μόνο κύτταρο, η μέθοδος λήψης τεχνητών κυττάρων επιτρέπει κατ' αρχήν την κατασκευή οργανισμών ενός δεδομένου τύπου, εάν ταυτόχρονα χρησιμοποιούνται συστατικά που είναι ελαφρώς διαφορετικά από εκείνα που βρίσκονται στα υπάρχοντα κύτταρα. Στην πραγματικότητα, ωστόσο, δεν απαιτείται πλήρης σύνθεση όλων των κυτταρικών συστατικών. Η δομή των περισσότερων, αν όχι όλων, συστατικών ενός κυττάρου καθορίζεται από τα νουκλεϊκά οξέα. Έτσι, το πρόβλημα της δημιουργίας νέων οργανισμών περιορίζεται στη σύνθεση νέων τύπων νουκλεϊκών οξέων και στην αντικατάστασή τους από φυσικά νουκλεϊκά οξέα σε ορισμένα κύτταρα.

Σύντηξη κυττάρων. Ένας άλλος τύπος τεχνητών κυττάρων μπορεί να ληφθεί με σύντηξη κυττάρων ίδιου ή διαφορετικών τύπων. Για να επιτευχθεί σύντηξη, τα κύτταρα εκτίθενται σε ιικά ένζυμα. Σε αυτή την περίπτωση, οι εξωτερικές επιφάνειες δύο κυττάρων κολλάνε μεταξύ τους και η μεμβράνη μεταξύ τους καταρρέει και σχηματίζεται ένα κύτταρο στο οποίο δύο σετ χρωμοσωμάτων περικλείονται σε έναν πυρήνα. Τα κύτταρα διαφορετικών τύπων μπορούν να συντηχθούν ή διαφορετικά στάδιαδιαίρεση. Χρησιμοποιώντας αυτή τη μέθοδο, κατέστη δυνατό να ληφθούν υβριδικά κύτταρα ενός ποντικού και ενός κοτόπουλου, ενός ανθρώπου και ενός ποντικιού, ενός ανθρώπου και ενός φρύνου. Τέτοια κύτταρα είναι υβριδικά μόνο αρχικά και μετά από πολυάριθμες κυτταρικές διαιρέσεις χάνουν τα περισσότερα από τα χρωμοσώματα είτε του ενός είτε του άλλου τύπου. Το τελικό προϊόν γίνεται, για παράδειγμα, ουσιαστικά ένα κύτταρο ποντικού, όπου τα ανθρώπινα γονίδια απουσιάζουν ή υπάρχουν μόνο σε μικρές ποσότητες. Ιδιαίτερο ενδιαφέρον παρουσιάζει η σύντηξη φυσιολογικών και κακοήθων κυττάρων. Σε ορισμένες περιπτώσεις, τα υβρίδια γίνονται κακοήθη, σε άλλες όχι. Και οι δύο ιδιότητες μπορούν να εμφανίζονται τόσο ως κυρίαρχες όσο και ως υπολειπόμενες. Το αποτέλεσμα αυτό δεν είναι απροσδόκητο, αφού η κακοήθεια μπορεί να προκληθεί από διάφορους παράγοντες και έχει πολύπλοκο μηχανισμό.

Όλα τα έμβια όντα και οι οργανισμοί δεν αποτελούνται από κύτταρα: φυτά, μύκητες, βακτήρια, ζώα, ανθρώπους. Παρά το ελάχιστο μέγεθος, όλες οι λειτουργίες ολόκληρου του οργανισμού εκτελούνται από το κύτταρο. Στο εσωτερικό του λαμβάνουν χώρα σύνθετες διεργασίες, από τις οποίες εξαρτάται η βιωσιμότητα του σώματος και το έργο των οργάνων του.

Σε επαφή με

Δομικά χαρακτηριστικά

Οι επιστήμονες μελετούν δομικά χαρακτηριστικά του κυττάρουκαι τις αρχές του έργου του. Είναι δυνατό να εξεταστούν λεπτομερώς τα χαρακτηριστικά της κυτταρικής δομής μόνο με τη βοήθεια ενός ισχυρού μικροσκοπίου.

Όλοι οι ιστοί μας - δέρμα, οστά, εσωτερικά όργανααποτελούνται από κύτταρα που είναι ΥΛΙΚΟ ΚΑΤΑΣΚΕΥΗΣ, υπάρχουν διαφορετικές μορφέςκαι μέγεθος, κάθε ποικιλία εκτελεί μια συγκεκριμένη λειτουργία, αλλά τα κύρια χαρακτηριστικά της δομής τους είναι παρόμοια.

Αρχικά, ας μάθουμε τι κρύβεται δομική οργάνωσηκύτταρα. Κατά τη διάρκεια της έρευνας, οι επιστήμονες ανακάλυψαν ότι το κυτταρικό θεμέλιο είναι αρχή της μεμβράνης.Αποδεικνύεται ότι όλα τα κύτταρα σχηματίζονται από μεμβράνες, οι οποίες αποτελούνται από ένα διπλό στρώμα φωσφολιπιδίων, όπου από το εξωτερικό και μέσαβυθισμένα μόρια πρωτεΐνης.

Ποια ιδιότητα είναι χαρακτηριστική για όλους τους τύπους κυττάρων: η ίδια δομή, καθώς και η λειτουργικότητα - ρύθμιση της μεταβολικής διαδικασίας, η χρήση του δικού του γενετικού υλικού (η παρουσία και RNA), την παραγωγή και κατανάλωση ενέργειας.

Στη βάση της δομικής οργάνωσης του κυττάρου, διακρίνονται τα ακόλουθα στοιχεία που εκτελούν μια συγκεκριμένη λειτουργία:

• μεμβράνηΤο κυτταρικό τοίχωμα αποτελείται από λίπη και πρωτεΐνες. Το κύριο καθήκον του είναι να διαχωρίζει τις ουσίες στο εσωτερικό από το εξωτερικό περιβάλλον. Η δομή είναι ημι-διαπερατή: είναι σε θέση να περάσει μονοξείδιο του άνθρακα.
• πυρήνας- η κεντρική περιοχή και το κύριο συστατικό, χωρίζονται από άλλα στοιχεία με μεμβράνη. Μέσα στον πυρήνα βρίσκονται οι πληροφορίες για την ανάπτυξη και την ανάπτυξη, το γενετικό υλικό, που παρουσιάζεται με τη μορφή μορίων DNA που αποτελούν.
• κυτόπλασμαείναι υγρή ουσία εσωτερικό περιβάλλονόπου μια ποικιλία από ζωτικής σημασίας σημαντικές διαδικασίες, περιέχει πολλά σημαντικά συστατικά.

Από τι αποτελείται το κυτταρικό περιεχόμενο, ποιες είναι οι λειτουργίες του κυτταροπλάσματος και των κύριων συστατικών του:

1. Ριβόσωμα- το πιο σημαντικό οργανίδιο, το οποίο είναι απαραίτητο για τις διαδικασίες βιοσύνθεσης πρωτεϊνών από αμινοξέα, οι πρωτεΐνες εκτελούν έναν τεράστιο αριθμό ζωτικών εργασιών.
2. Μιτοχόνδρια- ένα άλλο συστατικό που βρίσκεται μέσα στο κυτταρόπλασμα. Μπορεί να περιγραφεί με μια φράση - μια πηγή ενέργειας. Η λειτουργία τους είναι να παρέχουν στα εξαρτήματα ισχύ για περαιτέρω παραγωγή ενέργειας.
3. συσκευή golgiαποτελείται από 5 - 8 θήκες, οι οποίες συνδέονται μεταξύ τους. Το κύριο καθήκον αυτής της συσκευής είναι η μεταφορά πρωτεϊνών σε άλλα μέρη του κυττάρου για να παρέχει ενεργειακό δυναμικό.
4. Πραγματοποιείται καθαρισμός κατεστραμμένων στοιχείων λυσοσώματα.
5. Ασχολείται με τις μεταφορές ενδοπλασματικό δίκτυο,μέσω των οποίων οι πρωτεΐνες μετακινούν μόρια χρήσιμων ουσιών.
6. Centriolesυπεύθυνος για την αναπαραγωγή.

Πυρήνας

Δεδομένου ότι είναι ένα κυτταρικό κέντρο, επομένως, θα πρέπει να δοθεί ιδιαίτερη προσοχή στη δομή και τις λειτουργίες του. Αυτό το συστατικό είναι απαραίτητο στοιχείο για όλα τα κύτταρα: περιέχει κληρονομικά χαρακτηριστικά. Χωρίς τον πυρήνα, οι διαδικασίες αναπαραγωγής και μετάδοσης γενετικών πληροφοριών θα ήταν αδύνατες. Κοιτάξτε την εικόνα που απεικονίζει τη δομή του πυρήνα.

• Η πυρηνική μεμβράνη, που τονίζεται με λιλά, αφήνει τις απαραίτητες ουσίες και τις απελευθερώνει πίσω μέσα από τους πόρους - μικρές τρύπες.
• Το πλάσμα είναι μια παχύρρευστη ουσία, περιέχει όλα τα άλλα πυρηνικά συστατικά.
• ο πυρήνας βρίσκεται στο κέντρο, έχει σχήμα σφαίρας. Η κύρια λειτουργία του είναι ο σχηματισμός νέων ριβοσωμάτων.
• Αν κοιτάξετε το κεντρικό τμήμα του κυττάρου σε ένα τμήμα, μπορείτε να δείτε λεπτές μπλε πλέξεις - τη χρωματίνη, την κύρια ουσία που αποτελείται από ένα σύμπλεγμα πρωτεϊνών και μακριές κλώνες DNA που φέρουν τις απαραίτητες πληροφορίες.

κυτταρική μεμβράνη

Ας ρίξουμε μια πιο προσεκτική ματιά στο έργο, τη δομή και τις λειτουργίες αυτού του στοιχείου. Παρακάτω είναι ένας πίνακας που δείχνει ξεκάθαρα τη σημασία του εξωτερικού κελύφους.

Χλωροπλάστες

Αυτό είναι ένα άλλο πολύ σημαντικό συστατικό. Αλλά γιατί δεν αναφέρθηκε νωρίτερα ο χλωροπλάστης, ρωτάτε. Ναι, γιατί αυτό το συστατικό βρίσκεται μόνο στα φυτικά κύτταρα.Η κύρια διαφορά μεταξύ ζώων και φυτών έγκειται στον τρόπο διατροφής: στα ζώα είναι ετερότροφος, ενώ στα φυτά είναι αυτότροφος. Αυτό σημαίνει ότι τα ζώα δεν είναι σε θέση να δημιουργήσουν, δηλαδή να συνθέσουν οργανικές ουσίες από ανόργανες - τρέφονται με έτοιμες οργανικές ουσίες. Τα φυτά, αντίθετα, είναι ικανά να πραγματοποιήσουν τη διαδικασία της φωτοσύνθεσης και περιέχουν ειδικά συστατικά - χλωροπλάστες. Αυτά είναι πράσινα πλαστίδια που περιέχουν χλωροφύλλη. Με τη συμμετοχή του, η ενέργεια του φωτός μετατρέπεται σε ενέργεια χημικών δεσμών οργανικών ουσιών.

Ενδιαφέρων!Οι χλωροπλάστες συγκεντρώνονται σε μεγάλους όγκους κυρίως στα εναέρια μέρη των φυτών - πράσινους καρπούς και φύλλα.

Εάν σας κάνουν μια ερώτηση: αναφέρετε ένα σημαντικό δομικό χαρακτηριστικό των οργανικών ενώσεων ενός κυττάρου, τότε η απάντηση μπορεί να δοθεί ως εξής.

• πολλά από αυτά περιέχουν άτομα άνθρακα, τα οποία έχουν διαφορετικές χημικές και φυσικές ιδιότητες, και είναι επίσης σε θέση να συνδεθούν μεταξύ τους.
• είναι φορείς, ενεργοί συμμετέχοντες σε διάφορες διεργασίες που συμβαίνουν στους οργανισμούς ή είναι προϊόντα τους. Αυτό αναφέρεται σε ορμόνες, διάφορα ένζυμα, βιταμίνες.
• μπορεί να σχηματίσει αλυσίδες και δακτυλίους, που παρέχει μια ποικιλία συνδέσεων.
• καταστρέφονται από τη θέρμανση και την αλληλεπίδραση με το οξυγόνο.
• Τα άτομα στη σύνθεση των μορίων συνδυάζονται μεταξύ τους χρησιμοποιώντας ομοιοπολικούς δεσμούς, δεν αποσυντίθενται σε ιόντα και επομένως αλληλεπιδρούν αργά, οι αντιδράσεις μεταξύ των ουσιών διαρκούν πολύ - για αρκετές ώρες ή ακόμη και ημέρες.

Η δομή του χλωροπλάστη

υφάσματα

Τα κύτταρα μπορούν να υπάρχουν ένα κάθε φορά, όπως στους μονοκύτταρους οργανισμούς, αλλά τις περισσότερες φορές συνδυάζονται σε ομάδες του δικού τους είδους και σχηματίζουν διάφορες δομές ιστών που αποτελούν το σώμα. Υπάρχουν διάφοροι τύποι ιστών στο ανθρώπινο σώμα:

• επιθηλιακό- επικεντρώνεται στην επιφάνεια του δέρματος, των οργάνων, των στοιχείων του πεπτικού συστήματος και του αναπνευστικού συστήματος.
• μυώδης- κινούμαστε χάρη στη σύσπαση των μυών του σώματός μας, πραγματοποιούμε ποικίλες κινήσεις: από την πιο απλή κίνηση του μικρού δαχτύλου μέχρι το τρέξιμο υψηλής ταχύτητας. Παρεμπιπτόντως, ο καρδιακός παλμός εμφανίζεται επίσης λόγω της συστολής του μυϊκού ιστού.
• συνδετικού ιστούαποτελεί έως και το 80 τοις εκατό της μάζας όλων των οργάνων και παίζει προστατευτικό και υποστηρικτικό ρόλο.
• νευρικός- έντυπα νευρικές ίνες. Χάρη σε αυτό, διάφορες παρορμήσεις περνούν από το σώμα.

διαδικασία αναπαραγωγής

Καθ 'όλη τη διάρκεια της ζωής ενός οργανισμού, εμφανίζεται μίτωση - αυτό είναι το όνομα για τη διαδικασία διαίρεσης,που αποτελείται από τέσσερα στάδια:

1. Προφάση. Τα δύο κεντρόλια του κυττάρου διαιρούνται και κινούνται σε αντίθετες κατευθύνσεις. Ταυτόχρονα, τα χρωμοσώματα σχηματίζουν ζεύγη και το κέλυφος του πυρήνα αρχίζει να διασπάται.
2. Το δεύτερο στάδιο ονομάζεται μετάφαση. Τα χρωμοσώματα βρίσκονται μεταξύ των κεντρολίων, σταδιακά το εξωτερικό κέλυφος του πυρήνα εξαφανίζεται εντελώς.
3. Ανάφασηείναι το τρίτο στάδιο, κατά το οποίο η κίνηση των κεντρολίων συνεχίζεται προς την αντίθετη κατεύθυνση το ένα από το άλλο, και μεμονωμένα χρωμοσώματα ακολουθούν επίσης τα κεντρόλια και απομακρύνονται το ένα από το άλλο. Το κυτταρόπλασμα και ολόκληρο το κύτταρο αρχίζουν να συρρικνώνονται.
4. Τελοφάση- το τελικό στάδιο. Το κυτταρόπλασμα συρρικνώνεται μέχρι να εμφανιστούν δύο πανομοιότυπα νέα κύτταρα. Μια νέα μεμβράνη σχηματίζεται γύρω από τα χρωμοσώματα και ένα ζεύγος κεντρολίων εμφανίζεται σε κάθε νέο κύτταρο.

Ενδιαφέρων!Τα επιθηλιακά κύτταρα διαιρούνται ταχύτερα από οστικό ιστό. Όλα εξαρτώνται από την πυκνότητα των υφασμάτων και άλλα χαρακτηριστικά. Ο μέσος όρος ζωής των κύριων δομικών μονάδων είναι 10 ημέρες.

Κυτταρική δομή. Η δομή και οι λειτουργίες του κυττάρου. Κυτταρική ζωή.

συμπέρασμα

Μάθατε ποια είναι η δομή του κυττάρου το πιο σημαντικό συστατικό του σώματος. Δισεκατομμύρια κύτταρα συνθέτουν ένα εκπληκτικά σοφά οργανωμένο σύστημα που εξασφαλίζει την αποτελεσματικότητα και τη ζωτικότητα όλων των εκπροσώπων του ζωικού και φυτικού κόσμου.

Το κύτταρο είναι η βασική στοιχειώδης μονάδα όλων των έμβιων όντων, επομένως, έχει όλες τις ιδιότητες των ζωντανών οργανισμών: μια εξαιρετικά διατεταγμένη δομή, που λαμβάνει ενέργεια από το εξωτερικό και τη χρησιμοποιεί για να εκτελέσει εργασία και να διατηρήσει την τάξη, μεταβολισμό, ενεργή αντίδραση σε ερεθισμούς, ανάπτυξη, ανάπτυξη, αναπαραγωγή, διπλασιασμός και μεταφορά βιολογικών πληροφοριών στους απογόνους, αναγέννηση (αποκατάσταση κατεστραμμένων δομών), προσαρμογή στο περιβάλλον.

Ο Γερμανός επιστήμονας T. Schwann στα μέσα του 19ου αιώνα δημιούργησε μια κυτταρική θεωρία, οι κύριες διατάξεις της οποίας έδειχναν ότι όλοι οι ιστοί και τα όργανα αποτελούνται από κύτταρα. Τα φυτικά και ζωικά κύτταρα είναι θεμελιωδώς παρόμοια μεταξύ τους, όλα προκύπτουν με τον ίδιο τρόπο. η δραστηριότητα των οργανισμών είναι το άθροισμα της ζωτικής δραστηριότητας των μεμονωμένων κυττάρων. Μεγάλη επιρροή στο περαιτέρω ανάπτυξηΟ μεγάλος Γερμανός επιστήμονας R. Virchow είχε μεγάλη επιρροή στη θεωρία των κυττάρων και στη θεωρία του κυττάρου γενικότερα. Όχι μόνο συγκέντρωσε όλα τα πολυάριθμα ανόμοια γεγονότα, αλλά έδειξε επίσης πειστικά ότι τα κύτταρα είναι μια μόνιμη δομή και προκύπτουν μόνο μέσω της αναπαραγωγής.

Η κυτταρική θεωρία στη σύγχρονη ερμηνεία περιλαμβάνει τις ακόλουθες κύριες διατάξεις: το κύτταρο είναι η καθολική στοιχειώδης μονάδα του ζωντανού. Τα κύτταρα όλων των οργανισμών είναι θεμελιωδώς παρόμοια σε δομή, λειτουργία και χημική σύνθεση; Τα κύτταρα αναπαράγονται μόνο με διαίρεση του αρχικού κυττάρου. Οι πολυκύτταροι οργανισμοί είναι πολύπλοκα κυτταρικά σύνολα που σχηματίζουν ολοκληρωμένα συστήματα.

Χάρη σε σύγχρονες μεθόδουςέχουν εντοπιστεί μελέτες δύο κύριοι τύποι κυττάρων: πιο πολύπλοκα οργανωμένα, πολύ διαφοροποιημένα ευκαρυωτικά κύτταρα (φυτά, ζώα και ορισμένα πρωτόζωα, φύκια, μύκητες και λειχήνες) και λιγότερο πολύπλοκα οργανωμένα προκαρυωτικά κύτταρα (γαλαζοπράσινα φύκια, ακτινομύκητες, βακτήρια, σπειροχαίτες, μυκοπλάσματα, ρικέτσια, χλαμύδια).

Σε αντίθεση με το προκαρυωτικό κύτταρο, το ευκαρυωτικό κύτταρο έχει έναν πυρήνα που οριοθετείται από μια διπλή πυρηνική μεμβράνη και ένα μεγάλο αριθμό μεμβρανικών οργανιδίων.

ΠΡΟΣΟΧΗ!

Το κύτταρο είναι το κύριο δομικό και λειτουργική μονάδαζωντανούς οργανισμούς, που πραγματοποιούν ανάπτυξη, ανάπτυξη, μεταβολισμό και ενέργεια, αποθήκευση, επεξεργασία και εφαρμογή γενετικών πληροφοριών. Από την άποψη της μορφολογίας, ένα κύτταρο είναι ένα σύνθετο σύστημα βιοπολυμερών, που διαχωρίζεται από το εξωτερικό περιβάλλον από μια πλασματική μεμβράνη (πλασμόλεμμα) και αποτελείται από έναν πυρήνα και ένα κυτταρόπλασμα, στο οποίο βρίσκονται οργανίδια και εγκλείσματα (κόκκοι).

Τι είναι τα κύτταρα;

Τα κύτταρα διαφέρουν ως προς το σχήμα, τη δομή, τη χημική σύσταση και τη φύση του μεταβολισμού τους.

Όλα τα κύτταρα είναι ομόλογα, δηλ. έχουν μια σειρά από κοινά δομικά χαρακτηριστικά από τα οποία εξαρτάται η απόδοση βασικών λειτουργιών. Τα κύτταρα είναι εγγενή στην ενότητα της δομής, του μεταβολισμού (μεταβολισμός) και της χημικής σύνθεσης.

Ωστόσο, διαφορετικά κύτταρα έχουν επίσης συγκεκριμένες δομές. Αυτό οφείλεται στην εκτέλεση των ειδικών λειτουργιών τους.

Κυτταρική δομή

Υπερμικροσκοπική δομή του κυττάρου:

1 - κυτταρόλημμα (πλασματική μεμβράνη). 2 - πινοκυτταρικά κυστίδια. 3 - κέντρο κυττάρων κεντροσώματος (κυτταρόκεντρο). 4 - υαλόπλασμα; 5 - ενδοπλασματικό δίκτυο: α - μεμβράνη του κοκκώδους δικτύου. β - ριβοσώματα. 6 - σύνδεση του περιπυρηνικού χώρου με τις κοιλότητες του ενδοπλασματικού δικτύου. 7 - πυρήνας? 8 - πυρηνικοί πόροι. 9 - μη κοκκώδες (λείο) ενδοπλασματικό δίκτυο. 10 - πυρήνας; 11 - συσκευή εσωτερικού πλέγματος (σύμπλεγμα Golgi). 12 - εκκριτικά κενοτόπια. 13 - μιτοχόνδρια; 14 - λιποσώματα; 15 - τρία διαδοχικά στάδια φαγοκυττάρωσης. 16 - σύνδεση της κυτταρικής μεμβράνης (κυτταρολέμμα) με τις μεμβράνες του ενδοπλασματικού δικτύου.

Η χημική σύνθεση του κυττάρου

Το κελί περιέχει περισσότερα από 100 χημικά στοιχεία, τέσσερα από αυτά αντιπροσωπεύουν περίπου το 98% της μάζας, αυτά είναι οργανογόνα: οξυγόνο (65–75%), άνθρακας (15–18%), υδρογόνο (8–10%) και άζωτο (1,5–3,0%). Τα υπόλοιπα στοιχεία χωρίζονται σε τρεις ομάδες: μακροθρεπτικά συστατικά - η περιεκτικότητά τους στο σώμα υπερβαίνει το 0,01%). μικροστοιχεία (0,00001–0,01%) και υπερμικροστοιχεία (λιγότερο από 0,00001).

Τα μακροστοιχεία περιλαμβάνουν θείο, φώσφορο, χλώριο, κάλιο, νάτριο, μαγνήσιο, ασβέστιο.

Τα μικροστοιχεία περιλαμβάνουν σίδηρο, ψευδάργυρο, χαλκό, ιώδιο, φθόριο, αλουμίνιο, χαλκό, μαγγάνιο, κοβάλτιο κ.λπ.

Σε υπερμικροστοιχεία - σελήνιο, βανάδιο, πυρίτιο, νικέλιο, λίθιο, ασήμι και πάνω. Παρά την πολύ χαμηλή περιεκτικότητα, τα μικροστοιχεία και τα υπερμικροστοιχεία παίζουν πολύ σημαντικό ρόλο. Επηρεάζουν κυρίως τον μεταβολισμό. Χωρίς αυτά, η κανονική λειτουργία κάθε κυττάρου και του οργανισμού συνολικά είναι αδύνατη.

Το κύτταρο αποτελείται από ανόργανες και οργανικές ουσίες. Μεταξύ των ανόργανων, η μεγαλύτερη ποσότητα είναι το νερό. Η σχετική ποσότητα νερού στο κελί είναι από 70 έως 80%. Το νερό είναι ένας παγκόσμιος διαλύτης· όλες οι βιοχημικές αντιδράσεις στο κύτταρο λαμβάνουν χώρα σε αυτό. Με τη συμμετοχή νερού πραγματοποιείται ρύθμιση θερμότητας. Οι ουσίες που διαλύονται στο νερό (άλατα, βάσεις, οξέα, πρωτεΐνες, υδατάνθρακες, αλκοόλες κ.λπ.) ονομάζονται υδρόφιλες. Οι υδρόφοβες ουσίες (λίπη και λίπος) δεν διαλύονται στο νερό. Άλλες ανόργανες ουσίες (άλατα, οξέα, βάσεις, θετικά και αρνητικά ιόντα) είναι από 1,0 έως 1,5%.

Οι οργανικές ουσίες κυριαρχούνται από πρωτεΐνες (10-20%), λίπη ή λιπίδια (1-5%), υδατάνθρακες (0,2-2,0%) και νουκλεϊκά οξέα (1-2%). Η περιεκτικότητα σε ουσίες χαμηλού μοριακού βάρους δεν υπερβαίνει το 0,5%.

Ένα μόριο πρωτεΐνης είναι ένα πολυμερές που αποτελείται από μεγάλο αριθμό επαναλαμβανόμενων μονάδων μονομερών. Τα μονομερή πρωτεΐνης αμινοξέων (υπάρχουν 20 από αυτά) διασυνδέονται με πεπτιδικούς δεσμούς, σχηματίζοντας μια πολυπεπτιδική αλυσίδα (την πρωτογενή δομή μιας πρωτεΐνης). Στρίβει σε μια σπείρα, σχηματίζοντας, με τη σειρά της, τη δευτερογενή δομή της πρωτεΐνης. Λόγω ενός συγκεκριμένου χωρικού προσανατολισμού της πολυπεπτιδικής αλυσίδας, προκύπτει μια τριτοταγής πρωτεϊνική δομή, η οποία καθορίζει την ειδικότητα και τη βιολογική δραστηριότητα του μορίου πρωτεΐνης. Αρκετές τριτογενείς δομές συνδυάζονται για να σχηματίσουν μια τεταρτοταγή δομή.

Οι πρωτεΐνες εκτελούν βασικές λειτουργίες. Τα ένζυμα - βιολογικοί καταλύτες που αυξάνουν τον ρυθμό των χημικών αντιδράσεων στο κύτταρο εκατοντάδες χιλιάδες εκατομμύρια φορές, είναι πρωτεΐνες. Πρωτεΐνες, που είναι μέρος όλων κυτταρικές δομές, εκτελέστε μια πλαστική (κατασκευαστική) λειτουργία. Οι κινήσεις των κυττάρων πραγματοποιούνται επίσης από πρωτεΐνες. Παρέχουν μεταφορά ουσιών μέσα στο κύτταρο, έξω από το κύτταρο και μέσα στο κύτταρο. Η προστατευτική λειτουργία των πρωτεϊνών (αντισώματα) είναι σημαντική. Οι πρωτεΐνες είναι μια από τις πηγές ενέργειας.Οι υδατάνθρακες χωρίζονται σε μονοσακχαρίτες και πολυσακχαρίτες. Οι τελευταίοι κατασκευάζονται από μονοσακχαρίτες, οι οποίοι, όπως και τα αμινοξέα, είναι μονομερή. Μεταξύ των μονοσακχαριτών στο κύτταρο, οι πιο σημαντικοί είναι η γλυκόζη, η φρουκτόζη (που περιέχει έξι άτομα άνθρακα) και η πεντόζη (πέντε άτομα άνθρακα). Οι πεντόζες είναι μέρος των νουκλεϊκών οξέων. Οι μονοσακχαρίτες είναι πολύ διαλυτοί στο νερό. Οι πολυσακχαρίτες είναι ελάχιστα διαλυτοί στο νερό (γλυκογόνο στα ζωικά κύτταρα, άμυλο και κυτταρίνη στα φυτικά κύτταρα. Οι υδατάνθρακες είναι πηγή ενέργειας, οι σύνθετοι υδατάνθρακες σε συνδυασμό με πρωτεΐνες (γλυκοπρωτεΐνες), τα λίπη (γλυκολιπίδια) συμμετέχουν στο σχηματισμό κυτταρικών επιφανειών και κυτταρικές αλληλεπιδράσεις.

Τα λιπίδια περιλαμβάνουν λίπη και ουσίες που μοιάζουν με λίπος. Τα μόρια λίπους είναι κατασκευασμένα από γλυκερίνη και λιπαρά οξέα. Οι ουσίες που μοιάζουν με λίπος περιλαμβάνουν τη χοληστερόλη, ορισμένες ορμόνες και τη λεκιθίνη. Τα λιπίδια, τα οποία είναι το κύριο συστατικό των κυτταρικών μεμβρανών, επιτελούν έτσι μια δομική λειτουργία. Τα λιπίδια είναι οι πιο σημαντικές πηγές ενέργειας. Έτσι, εάν με την πλήρη οξείδωση 1 g πρωτεΐνης ή υδατανθράκων, απελευθερώνονται 17,6 kJ ενέργειας, τότε με την πλήρη οξείδωση 1 g λίπους - 38,9 kJ. Τα λιπίδια πραγματοποιούν θερμορύθμιση, προστατεύουν τα όργανα (κάψουλες λίπους).

DNA και RNA

Τα νουκλεϊκά οξέα είναι πολυμερή μόρια που σχηματίζονται από μονομερή νουκλεοτιδίων. Ένα νουκλεοτίδιο αποτελείται από μια βάση πουρίνης ή πυριμιδίνης, ένα σάκχαρο (πεντόζη) και ένα υπόλειμμα φωσφορικού οξέος. Σε όλα τα κύτταρα, υπάρχουν δύο τύποι νουκλεϊκών οξέων: το δεοξυριβονουκλεϊκό (DNA) και το ριβονουκλεϊκό (RNA), τα οποία διαφέρουν ως προς τη σύνθεση των βάσεων και των σακχάρων.

Χωρική δομή νουκλεϊκών οξέων:

(σύμφωνα με τους B. Alberts et al., τροποποιημένο) I - RNA; II - DNA; κορδέλες - σάκχαρο-φωσφορικό σκελετό? A, C, G, T, U - αζωτούχες βάσεις, τα πλέγματα μεταξύ τους είναι δεσμοί υδρογόνου.

μόριο DNA

Το μόριο DNA αποτελείται από δύο πολυνουκλεοτιδικές αλυσίδες στριμμένες η μία γύρω από την άλλη με τη μορφή διπλής έλικας. Οι αζωτούχες βάσεις και των δύο αλυσίδων διασυνδέονται με συμπληρωματικούς δεσμούς υδρογόνου. Η αδενίνη συνδυάζεται μόνο με τη θυμίνη και η κυτοσίνη με τη γουανίνη (A - T, G - C). Το DNA περιέχει γενετικές πληροφορίες που καθορίζουν την ειδικότητα των πρωτεϊνών που συντίθενται από το κύτταρο, δηλαδή την αλληλουχία των αμινοξέων στην πολυπεπτιδική αλυσίδα. Το DNA κληρονομεί όλες τις ιδιότητες ενός κυττάρου. Το DNA βρίσκεται στον πυρήνα και στα μιτοχόνδρια.

μόριο RNA

Ένα μόριο RNA σχηματίζεται από μία πολυνουκλεοτιδική αλυσίδα. Υπάρχουν τρεις τύποι RNA στα κύτταρα. Πληροφορίες, ή αγγελιαφόρο RNA tRNA (από τον αγγλικό αγγελιοφόρος - «ενδιάμεσος»), το οποίο μεταφέρει πληροφορίες σχετικά με την αλληλουχία νουκλεοτιδίων DNA στα ριβοσώματα (βλ. παρακάτω). Μεταφορά RNA (tRNA), το οποίο μεταφέρει αμινοξέα στα ριβοσώματα. Ριβοσωμικό RNA (rRNA), το οποίο εμπλέκεται στο σχηματισμό ριβοσωμάτων. Το RNA βρίσκεται στον πυρήνα, στα ριβοσώματα, στο κυτταρόπλασμα, στα μιτοχόνδρια, στους χλωροπλάστες.

Σύνθεση νουκλεϊκών οξέων:

Όλα τα έμβια όντα αποτελούνται από κύτταρα - μικρές, κλειστές με μεμβράνη κοιλότητες γεμάτες με συμπυκνωμένα υδατικό διάλυμα ΧΗΜΙΚΕΣ ΟΥΣΙΕΣ. Κύτταρο- μια στοιχειώδης μονάδα της δομής και της ζωτικής δραστηριότητας όλων των ζωντανών οργανισμών (εκτός από τους ιούς, που συχνά αναφέρονται ως μη κυτταρικές μορφές ζωής), με δικό της μεταβολισμό, ικανό για ανεξάρτητη ύπαρξη, αυτοαναπαραγωγή και ανάπτυξη. Όλοι οι ζωντανοί οργανισμοί είτε, όπως τα πολυκύτταρα ζώα, τα φυτά και οι μύκητες, αποτελούνται από πολλά κύτταρα, είτε, όπως πολλά πρωτόζωα και βακτήρια, είναι μονοκύτταροι οργανισμοί. Ο κλάδος της βιολογίας που ασχολείται με τη μελέτη της δομής και της δραστηριότητας των κυττάρων ονομάζεται κυτταρολογία. Πιστεύεται ότι όλοι οι οργανισμοί και όλα τα συστατικά τους κύτταρα εξελίχθηκαν από ένα κοινό κύτταρο προ-DNA.

Κατά προσέγγιση ιστορικό του κυττάρου

Αρχικά, υπό την επίδραση διαφόρων φυσικούς παράγοντες(ζεστός, υπεριωδης ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑ, ηλεκτρικές εκκενώσεις), εμφανίστηκαν οι πρώτες οργανικές ενώσεις, οι οποίες χρησίμευσαν ως υλικό για την κατασκευή ζωντανών κυττάρων.

Η εμφάνιση των πρώτων μορίων αντιγραφέα φαίνεται να ήταν μια βασική στιγμή στην ιστορία της ανάπτυξης της ζωής. Ο αντιγραφέας είναι ένα είδος μορίου που είναι καταλύτης για τη σύνθεση των δικών του αντιγράφων ή προτύπων, το οποίο είναι ένα πρωτόγονο ανάλογο της αναπαραγωγής στον κόσμο των ζώων. Από τα πιο κοινά μόρια επί του παρόντος, το DNA και το RNA είναι αντιγραφείς. Για παράδειγμα, ένα μόριο DNA που τοποθετείται σε ένα ποτήρι με τα απαραίτητα συστατικά αρχίζει αυθόρμητα να δημιουργεί τα δικά του αντίγραφα (αν και πολύ πιο αργά από ότι σε ένα κύτταρο υπό τη δράση ειδικών ενζύμων).

Η εμφάνιση των μορίων του αντιγραφέα ξεκίνησε τον μηχανισμό της χημικής (προβιολογικής) εξέλιξης. Το πρώτο θέμα της εξέλιξης ήταν πιθανότατα πρωτόγονο, αποτελούμενο από λίγα μόνο νουκλεοτίδια, μόρια RNA. Αυτό το στάδιο χαρακτηρίζεται (αν και σε πολύ πρωτόγονη μορφή) από όλα τα κύρια χαρακτηριστικά της βιολογικής εξέλιξης: αναπαραγωγή, μετάλλαξη, θάνατος, αγώνας για επιβίωση και φυσική επιλογή.

Η χημική εξέλιξη διευκολύνθηκε από το γεγονός ότι το RNA είναι ένα παγκόσμιο μόριο. Εκτός από το ότι είναι αντιγραφέας (δηλαδή φορέας κληρονομικών πληροφοριών), μπορεί να λειτουργήσει ως ένζυμα (για παράδειγμα, ένζυμα που επιταχύνουν την αντιγραφή ή ένζυμα που αποσυνθέτουν ανταγωνιστικά μόρια).

Σε κάποιο σημείο της εξέλιξης, εμφανίστηκαν ένζυμα RNA που καταλύουν τη σύνθεση μορίων λιπιδίων (δηλαδή λιπών). Τα μόρια λιπιδίων έχουν μια αξιοσημείωτη ιδιότητα: είναι πολικά και έχουν γραμμική δομή και το πάχος του ενός από τα άκρα του μορίου είναι μεγαλύτερο από αυτό του άλλου. Επομένως, τα μόρια λιπιδίων σε εναιώρημα συναρμολογούνται αυθόρμητα σε κελύφη που έχουν σχήμα κοντά στο σφαιρικό. Έτσι, τα RNA που συνθέτουν λιπίδια μπόρεσαν να περιβληθούν με ένα λιπιδικό κέλυφος, το οποίο βελτίωσε σημαντικά την αντίσταση του RNA σε εξωτερικούς παράγοντες.

Η σταδιακή αύξηση του μήκους του RNA οδήγησε στην εμφάνιση πολυλειτουργικών RNA, μεμονωμένα θραύσματα των οποίων εκτελούσαν διάφορες λειτουργίες.

Οι πρώτες κυτταρικές διαιρέσεις προφανώς έγιναν υπό τη δράση του εξωτερικοί παράγοντες. Η σύνθεση λιπιδίων μέσα στο κύτταρο οδήγησε σε αύξηση του μεγέθους του και σε απώλεια αντοχής, έτσι ώστε ένα μεγάλο άμορφο κέλυφος χωρίστηκε σε μέρη υπό την επίδραση μηχανικών επιδράσεων. Στη συνέχεια, εμφανίστηκε ένα ένζυμο που ρυθμίζει αυτή τη διαδικασία.

Όλες οι κυτταρικές μορφές ζωής στη γη μπορούν να χωριστούν σε δύο βασίλεια με βάση τη δομή των συστατικών τους κυττάρων - προκαρυωτικούς (προ-πυρηνικούς) και ευκαρυωτικούς (πυρηνικούς). Τα προκαρυωτικά κύτταρα είναι πιο απλά στη δομή, προφανώς, προέκυψαν νωρίτερα στη διαδικασία της εξέλιξης. Τα ευκαρυωτικά κύτταρα - πιο περίπλοκα, προέκυψαν αργότερα. Τα κύτταρα που απαρτίζουν το ανθρώπινο σώμα είναι ευκαρυωτικά. Παρά την ποικιλία των μορφών, η οργάνωση των κυττάρων όλων των ζωντανών οργανισμών υπόκειται σε ομοιόμορφες δομικές αρχές.

Το ζωντανό περιεχόμενο του κυττάρου - ο πρωτοπλάστης - διαχωρίζεται από το περιβάλλον από την πλασματική μεμβράνη ή πλασμάλεμα. Το εσωτερικό του κυττάρου είναι γεμάτο με κυτταρόπλασμα, το οποίο περιέχει διάφορα οργανίδια και κυτταρικά εγκλείσματα, καθώς και γενετικό υλικό με τη μορφή μορίου DNA. Κάθε ένα από τα οργανίδια του κυττάρου εκτελεί τη δική του ειδική λειτουργία και όλα μαζί καθορίζουν τη ζωτική δραστηριότητα του κυττάρου στο σύνολό του.

προκαρυωτικό κύτταρο

προκαρυώτες(από τα λατινικά προ - πριν, έως και ελληνικά κάρῠον - πυρήνας, καρύδι) - οργανισμοί που, σε αντίθεση με τους ευκαρυώτες, δεν έχουν σχηματισμένο κυτταρικό πυρήνα και άλλα οργανίδια εσωτερικής μεμβράνης (με εξαίρεση τις επίπεδες δεξαμενές σε φωτοσυνθετικά είδη, για παράδειγμα, σε κυανοβακτήρια). Το μόνο μεγάλο κυκλικό (σε ορισμένα είδη - γραμμικό) μόριο DNA διπλής έλικας, που περιέχει το κύριο μέρος του γενετικού υλικού του κυττάρου (το λεγόμενο νουκλεοειδές) δεν σχηματίζει σύμπλοκο με πρωτεΐνες ιστόνης (τη λεγόμενη χρωματίνη). Τα προκαρυωτικά περιλαμβάνουν βακτήρια, συμπεριλαμβανομένων των κυανοβακτηρίων (γαλαζοπράσινα φύκια) και των αρχαίων. Οι απόγονοι των προκαρυωτικών κυττάρων είναι τα οργανίδια των ευκαρυωτικών κυττάρων - μιτοχόνδρια και πλαστίδια.

Τα προκαρυωτικά κύτταρα έχουν κυτταροπλασματική μεμβράνη, όπως και τα ευκαρυωτικά κύτταρα. Στα βακτήρια, η μεμβράνη είναι διπλής στοιβάδας (λιπιδική διπλή στιβάδα), στα αρχαία, η μεμβράνη είναι αρκετά συχνά μονοστρωματική. Η αρχαϊκή μεμβράνη αποτελείται από ουσίες διαφορετικές από αυτές που αποτελούν τη βακτηριακή μεμβράνη. Η επιφάνεια των κυττάρων μπορεί να καλύπτεται με κάψουλα, θήκη ή βλέννα. Μπορεί να έχουν μαστίγια και λάχνες.

Εικ.1. Η δομή ενός τυπικού προκαρυωτικού κυττάρου

Ο κυτταρικός πυρήνας, όπως στους ευκαρυώτες, απουσιάζει στα προκαρυωτικά. Το DNA βρίσκεται μέσα στο κύτταρο, ταξινομημένο και διπλωμένο και υποστηρίζεται από πρωτεΐνες. Αυτό το σύμπλεγμα DNA-πρωτεΐνης ονομάζεται νουκλεοειδές. Στα ευβακτήρια, οι πρωτεΐνες που υποστηρίζουν το DNA είναι διαφορετικές από τις ιστόνες που σχηματίζουν νουκλεοσώματα (στα ευκαρυωτικά). Και τα αρχιβακτήρια έχουν ιστόνες, και σε αυτό είναι παρόμοια με τους ευκαρυώτες. Οι ενεργειακές διεργασίες στα προκαρυωτικά λαμβάνουν χώρα στο κυτταρόπλασμα και σε ειδικές δομές - μεσοσώματα (αυξήσεις της κυτταρικής μεμβράνης που συστρέφονται σε μια σπείρα για να αυξήσουν την επιφάνεια στην οποία λαμβάνει χώρα η σύνθεση ATP). Μέσα στην κυψέλη μπορεί να υπάρχουν φυσαλίδες αερίου, εφεδρικές ουσίες με τη μορφή κόκκων πολυφωσφορικών, κόκκων υδατανθράκων, σταγόνες λίπους. Μπορεί να υπάρχουν εγκλείσματα θείου (που σχηματίζονται, για παράδειγμα, ως αποτέλεσμα ανοξικής φωτοσύνθεσης). Τα φωτοσυνθετικά βακτήρια έχουν διπλωμένες δομές που ονομάζονται θυλακοειδή πάνω στις οποίες λαμβάνει χώρα η φωτοσύνθεση. Έτσι, κατ' αρχήν, οι προκαρυώτες έχουν τα ίδια στοιχεία, αλλά χωρίς χωρίσματα, χωρίς εσωτερικές μεμβράνες. Αυτά τα χωρίσματα που υπάρχουν είναι αποφύσεις της κυτταρικής μεμβράνης.

Το σχήμα των προκαρυωτικών κυττάρων δεν είναι τόσο διαφορετικό. Τα στρογγυλά κύτταρα ονομάζονται κόκκοι. Τόσο τα αρχαία όσο και τα ευβακτήρια μπορούν να έχουν αυτή τη μορφή. Οι στρεπτόκοκκοι είναι κόκκοι διατεταγμένοι σε μια αλυσίδα. Οι σταφυλόκοκκοι είναι συστάδες κόκκων, οι διπλόκοκκοι είναι κόκκοι ενωμένοι σε δύο κύτταρα, οι τετράδες είναι τέσσερα και οι σαρκίνες είναι οκτώ. Τα βακτήρια σε σχήμα ράβδου ονομάζονται βάκιλοι. Δύο ραβδιά - διπλοβάκιλλοι, τεντωμένα σε μια αλυσίδα - στρεπτόβακιλλοι. Υπάρχουν επίσης κορυνεόμορφα βακτήρια (με προέκταση στα άκρα, παρόμοια με ρόπαλο), σπιρίλα (μακριά κατσαρά κύτταρα), vibrios (κοντά καμπύλα κύτταρα) και σπειροχαίτες (σπειροχαίτες (που κουλουριάζουν διαφορετικά από τη σπιρίλια). Όλα τα παραπάνω παρουσιάζονται παρακάτω και δίνονται δύο εκπρόσωποι των αρχαιβακτηρίων. Αν και τόσο τα αρχαία όσο και τα βακτήρια είναι προκαρυωτικοί (μη πυρηνικοί) οργανισμοί, η δομή των κυττάρων τους έχει κάποιες σημαντικές διαφορές. Όπως σημειώθηκε παραπάνω, τα βακτήρια έχουν λιπιδική διπλή στιβάδα (όταν τα υδρόφοβα άκρα βυθίζονται στη μεμβράνη και οι φορτισμένες κεφαλές προεξέχουν και από τις δύο πλευρές), ενώ τα αρχαία μπορεί να έχουν μια μονοστρωματική μεμβράνη (υπάρχουν φορτισμένες κεφαλές και στις δύο πλευρές και μέσα εκεί είναι ένα ενιαίο ολόκληρο μόριο· αυτή η δομή μπορεί να είναι πιο άκαμπτη από τη διπλή στιβάδα). Παρακάτω είναι η δομή της κυτταρικής μεμβράνης των αρχαιβακτηρίων.

ευκαρυωτες(ευκαρυώτες) (από το ελληνικό ευ - καλό, πλήρως και κάρῠον - πυρήνας, καρύδι) - οργανισμοί που, σε αντίθεση με τους προκαρυώτες, έχουν έναν καλοσχηματισμένο κυτταρικό πυρήνα, οριοθετημένο από το κυτταρόπλασμα από την πυρηνική μεμβράνη. Το γενετικό υλικό περικλείεται σε πολλά γραμμικά δίκλωνα μόρια DNA (ανάλογα με τον τύπο των οργανισμών, ο αριθμός τους ανά πυρήνα μπορεί να κυμαίνεται από δύο έως αρκετές εκατοντάδες), προσκολλώνται από το εσωτερικό στη μεμβράνη του κυτταρικού πυρήνα και σχηματίζονται στο απέραντο πλειοψηφία (εκτός από τα δινομαστιγώματα) ένα σύμπλοκο με πρωτεΐνες ιστόνης, που ονομάζεται χρωματίνη. Τα ευκαρυωτικά κύτταρα έχουν ένα σύστημα εσωτερικών μεμβρανών που σχηματίζουν, εκτός από τον πυρήνα, μια σειρά από άλλα οργανίδια (ενδοπλασματικό δίκτυο, συσκευή Golgi κ.λπ.). Επιπλέον, η συντριπτική πλειονότητα έχει μόνιμους ενδοκυτταρικούς συμβιούχους - προκαρυώτες - μιτοχόνδρια, και τα φύκια και τα φυτά έχουν επίσης πλαστίδια.

κλουβί ζώων

Η δομή ενός ζωικού κυττάρου βασίζεται σε τρία κύρια συστατικά - τον πυρήνα, το κυτταρόπλασμα και το κυτταρικό τοίχωμα. Μαζί με τον πυρήνα, το κυτταρόπλασμα σχηματίζει πρωτόπλασμα. Το κυτταρικό τοίχωμα είναι μια βιολογική μεμβράνη (χώρισμα) που χωρίζει το κύτταρο από το εξωτερικό περιβάλλον, χρησιμεύει ως κέλυφος για τα κυτταρικά οργανίδια και τον πυρήνα και σχηματίζει κυτταροπλασματικά διαμερίσματα. Εάν τοποθετήσετε το σκεύασμα σε μικροσκόπιο, τότε η δομή του ζωικού κυττάρου μπορεί εύκολα να φανεί. Το κυτταρικό τοίχωμα περιέχει τρία στρώματα. Το εξωτερικό και το εσωτερικό στρώμα είναι πρωτεΐνη και το ενδιάμεσο στρώμα είναι λιπίδιο. Σε αυτή την περίπτωση, το στρώμα λιπιδίων χωρίζεται σε δύο ακόμη στρώματα - ένα στρώμα υδρόφοβων μορίων και ένα στρώμα υδρόφιλων μορίων, τα οποία είναι διατεταγμένα με μια ορισμένη σειρά. Στην επιφάνεια της κυτταρικής μεμβράνης υπάρχει μια ειδική δομή - ο γλυκοκάλυκας, ο οποίος παρέχει την επιλεκτική ικανότητα της μεμβράνης. Το κέλυφος περνά τις απαραίτητες ουσίες και καθυστερεί αυτές που είναι επιβλαβείς.

Εικ.2. Η δομή ενός ζωικού κυττάρου

Η δομή ενός ζωικού κυττάρου αποσκοπεί στην παροχή προστατευτική λειτουργίαήδη σε αυτό το επίπεδο. Η διείσδυση ουσιών μέσω της μεμβράνης συμβαίνει με την άμεση συμμετοχή της κυτταροπλασματικής μεμβράνης. Η επιφάνεια αυτής της μεμβράνης είναι αρκετά σημαντική λόγω κάμψεων, εκφύσεων, πτυχώσεων και λαχνών. Η κυτταροπλασματική μεμβράνη διέρχεται τόσο από τα μικρότερα όσο και τα μεγαλύτερα σωματίδια. Η δομή ενός ζωικού κυττάρου χαρακτηρίζεται από την παρουσία κυτταροπλάσματος, που αποτελείται κυρίως από νερό. Το κυτταρόπλασμα είναι ένα δοχείο για οργανίδια και εγκλείσματα.

Επιπλέον, το κυτταρόπλασμα περιέχει επίσης τον κυτταροσκελετό - νημάτια πρωτεΐνης που εμπλέκονται στη διαδικασία της κυτταρικής διαίρεσης, οριοθετούν τον ενδοκυτταρικό χώρο και διατηρούν το κυτταρικό σχήμα, την ικανότητα να συστέλλονται. Ένα σημαντικό συστατικό του κυτταροπλάσματος είναι το υαλόπλασμα, το οποίο καθορίζει το ιξώδες και την ελαστικότητα της κυτταρικής δομής. Ανάλογα με εξωτερικούς και εσωτερικούς παράγοντες, το υαλόπλασμα μπορεί να αλλάξει το ιξώδες του - να γίνει υγρό ή σαν gel. Μελετώντας τη δομή ενός ζωικού κυττάρου, κανείς δεν μπορεί παρά να δώσει προσοχή στην κυτταρική συσκευή - τα οργανίδια που βρίσκονται στο κύτταρο. Όλα τα οργανίδια έχουν τη δική τους ειδική δομή, η οποία καθορίζεται από τις λειτουργίες που εκτελούνται.

Ο πυρήνας είναι η κεντρική κυτταρική μονάδα που περιέχει κληρονομικές πληροφορίες και εμπλέκεται στον μεταβολισμό στο ίδιο το κύτταρο. Τα κυτταρικά οργανίδια περιλαμβάνουν το ενδοπλασματικό δίκτυο, το κυτταρικό κέντρο, τα μιτοχόνδρια, τα ριβοσώματα, το σύμπλεγμα Golgi, τα πλαστίδια, τα λυσοσώματα και τα κενοτόπια. Υπάρχουν παρόμοια οργανίδια σε οποιοδήποτε κύτταρο, αλλά, ανάλογα με τη λειτουργία, η δομή ενός ζωικού κυττάρου μπορεί να διαφέρει παρουσία συγκεκριμένων δομών.

Λειτουργίες των κυτταρικών οργανιδίων: - τα μιτοχόνδρια οξειδώνουν οργανικές ενώσεις και συσσωρεύουν χημική ενέργεια. - το ενδοπλασματικό δίκτυο, λόγω της παρουσίας ειδικών ενζύμων, συνθέτει λίπη και υδατάνθρακες, τα κανάλια του συμβάλλουν στη μεταφορά ουσιών εντός του κυττάρου. - τα ριβοσώματα συνθέτουν πρωτεΐνες. - το σύμπλεγμα Golgi συμπυκνώνει την πρωτεΐνη, συμπυκνώνει τα συντιθέμενα λίπη, πολυσακχαρίτες, σχηματίζει λυσοσώματα και προετοιμάζει ουσίες για την απομάκρυνσή τους από το κύτταρο ή την άμεση χρήση μέσα σε αυτό. - τα λυσοσώματα διασπούν τους υδατάνθρακες, τις πρωτεΐνες, τα νουκλεϊκά οξέα και τα λίπη, στην πραγματικότητα, αφομοιώνουν τα θρεπτικά συστατικά που εισέρχονται στο κύτταρο. - το κυτταρικό κέντρο εμπλέκεται στη διαδικασία της κυτταρικής διαίρεσης. - τα κενοτόπια, λόγω της περιεκτικότητας σε κυτταρικό χυμό, υποστηρίζουν την ώθηση των κυττάρων (εσωτερική πίεση).

Η δομή ενός ζωντανού κυττάρου είναι εξαιρετικά περίπλοκη κυτταρικό επίπεδολαμβάνουν χώρα πολλές βιοχημικές διεργασίες, οι οποίες μαζί παρέχουν τη ζωτική δραστηριότητα του οργανισμού.