Τι είναι ένα κύτταρο και ποια είναι η δομή του. Σημαντικές διαφορές μεταξύ φυτικών και ζωικών κυττάρων

Το κύτταρο είναι η βασική στοιχειώδης μονάδα όλων των έμβιων οργανισμών, επομένως, έχει όλες τις ιδιότητες των ζωντανών οργανισμών: μια εξαιρετικά διατεταγμένη δομή, που παίρνει 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 επιρροήστο 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 στις σύγχρονες ερευνητικές μεθόδους, δύο κύριοι τύποι κυττάρων: πιο πολύπλοκα οργανωμένα, εξαιρετικά 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 η κύρια δομική και λειτουργική μονάδα των ζωντανών οργανισμών, η οποία πραγματοποιεί την ανάπτυξη, την ανάπτυξη, το μεταβολισμό και την ενέργεια, αποθηκεύει, επεξεργάζεται και υλοποιεί γενετικές πληροφορίες. Από την άποψη της μορφολογίας, το κύτταρο είναι ένα πολύπλοκο σύστημα βιοπολυμερών, που διαχωρίζεται από εξωτερικό περιβάλλονπλασματική μεμβράνη (πλασμόλεμμα) και αποτελείται από πυρήνα και 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 σημαντικός ρόλος. Επηρεάζουν κυρίως τον μεταβολισμό. Αδύνατον χωρίς αυτούς κανονική δραστηριότητα ζωήςκάθε κύτταρο και οργανισμός ως σύνολο.

Το κύτταρο αποτελείται από ανόργανο και οργανική ύλη. Μεταξύ ανόργανων ο μεγαλύτερος αριθμόςνερό. 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, θετικές και αρνητικά ιόντα) κυμαίνονται 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 πρωτεϊνών 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 είναι βιολογικοί καταλύτες που αυξάνουν την ταχύτητα χημικές αντιδράσειςσε ένα κύτταρο εκατοντάδες χιλιάδες εκατομμύρια φορές, είναι πρωτεΐνες. Οι πρωτεΐνες, που αποτελούν μέρος όλων των κυτταρικών δομών, εκτελούν μια πλαστική (δομική) 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, σύνθετοι υδατάνθρακες σε συνδυασμό με πρωτεΐνες (γλυκοπρωτεΐνες), λίπη (γλυκολιπίδια) συμμετέχουν στο σχηματισμό κυτταρικές επιφάνειεςκαι αλληλεπιδράσεις κυττάρων.

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. Λιπίδια - βασικές πηγέςενέργεια. 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 φωσφορικό οξύ. 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:

Όλες οι κυτταρικές μορφές ζωής στη γη μπορούν να χωριστούν σε δύο βασίλεια με βάση τη δομή των συστατικών τους κυττάρων - προκαρυώτες (προπυρηνικά) και ευκαρυώτες (πυρηνικά). 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.

προκαρυωτικό κύτταρο

ευκαρυωτικό κύτταρο

Η δομή ενός ευκαρυωτικού κυττάρου

Σύμπλεγμα επιφάνειας ζωικών κυττάρων

Περιλαμβάνει γλυκοκάλυκα, πλασμαλήμμακαι το υποκείμενο φλοιώδες στρώμα του κυτταροπλάσματος. Η πλασματική μεμβράνη ονομάζεται επίσης πλασμάλεμα, η εξωτερική κυτταρική μεμβράνη. Είναι μια βιολογική μεμβράνη, πάχους περίπου 10 νανόμετρων. Παρέχει κατά κύριο λόγο μια οριοθέτηση σε σχέση με το εξωτερικό περιβάλλον του κυττάρου. Επιπλέον, παίζει λειτουργία μεταφοράς. Το κύτταρο δεν σπαταλά ενέργεια για να διατηρήσει την ακεραιότητα της μεμβράνης του: τα μόρια συγκρατούνται σύμφωνα με την ίδια αρχή με την οποία τα μόρια του λίπους συγκρατούνται μαζί - είναι θερμοδυναμικά πιο πλεονεκτικό τα υδρόφοβα μέρη των μορίων να βρίσκονται σε κοντινή απόσταση από ο ένας τον άλλον. Ο γλυκοκάλυκας αποτελείται από μόρια ολιγοσακχαριτών, πολυσακχαριτών, γλυκοπρωτεϊνών και γλυκολιπιδίων «αγκυροβολημένα» στο πλάσμα. Ο γλυκοκάλυκας εκτελεί λειτουργίες υποδοχέα και δείκτη. Η πλασματική μεμβράνη των ζωικών κυττάρων αποτελείται κυρίως από φωσφολιπίδια και λιποπρωτεΐνες διεσπαρμένες με πρωτεϊνικά μόρια, ειδικότερα, επιφανειακά αντιγόνα και υποδοχείς. Στο φλοιώδες (παρακείμενο στην πλασματική μεμβράνη) στρώμα του κυτταροπλάσματος υπάρχουν συγκεκριμένα στοιχεία του κυτταροσκελετού - μικρονημάτια ακτίνης ταξινομημένα με συγκεκριμένο τρόπο. Η κύρια και πιο σημαντική λειτουργία της φλοιώδους στιβάδας (φλοιός) είναι οι ψευδοποδικές αντιδράσεις: εξώθηση, προσκόλληση και μείωση ψευδοπόδων. Σε αυτή την περίπτωση, τα μικρονήματα αναδιατάσσονται, επιμηκύνονται ή βραχύνονται. Το σχήμα του κυττάρου (για παράδειγμα, η παρουσία μικρολάχνων) εξαρτάται επίσης από τη δομή του κυτταροσκελετού της φλοιώδους στιβάδας.

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 dyneins και kinesins, που παίζουν το ρόλο των «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 οποίο ονομάζεται ενδοπλασματικό δίκτυο (ή ενδοπλασματικό δίκτυο, EPR ή EPS). Αυτό το τμήμα του ER, στις μεμβράνες του οποίου είναι συνδεδεμένα τα ριβοσώματα, αναφέρεται ως κοκκώδης(ή τραχύς) στο ενδοπλασματικό δίκτυο, γίνεται πρωτεϊνική σύνθεση στις μεμβράνες του. Αυτά τα διαμερίσματα που δεν έχουν ριβοσώματα στα τοιχώματά τους ταξινομούνται ως λείος(ή κοκκώδης) EPR, που εμπλέκεται στη σύνθεση λιπιδίων. Οι εσωτερικοί χώροι του λείου και κοκκώδους ER δεν είναι απομονωμένοι, αλλά περνούν ο ένας μέσα στον άλλο και επικοινωνούν με τον αυλό της πυρηνικής μεμβράνης.

συσκευή golgi

Πυρήνας

κυτταροσκελετός

Centrioles

Μιτοχόνδρια

Σύγκριση προ- και ευκαρυωτικών κυττάρων

Πλέον σημαντική διαφοράευκαρυώτες από προκαρυώτες για μεγάλο χρονικό διάστημα θεωρούνταν η παρουσία ενός καλά σχηματισμένου πυρήνα και μεμβρανών οργανιδίων. Ωστόσο, μέχρι τις δεκαετίες του 1970 και του 1980 έγινε σαφές ότι αυτό ήταν μόνο συνέπεια βαθύτερων διαφορών στην οργάνωση του κυτταροσκελετού. Για κάποιο διάστημα πιστευόταν ότι ο κυτταροσκελετός είναι χαρακτηριστικός μόνο των ευκαρυωτών, αλλά στα μέσα της δεκαετίας του 1990. πρωτεΐνες ομόλογες με τις κύριες πρωτεΐνες του ευκαρυωτικού κυτταροσκελετού έχουν επίσης βρεθεί σε βακτήρια.

Είναι η παρουσία ενός ειδικά διατεταγμένου κυτταροσκελετού που επιτρέπει στους ευκαρυώτες να δημιουργήσουν ένα σύστημα κινητών οργανιδίων εσωτερικής μεμβράνης. Επιπλέον, ο κυτταροσκελετός επιτρέπει την ενδο- και εξωκυττάρωση (υποτίθεται ότι οφείλεται στην ενδοκυττάρωση ότι ενδοκυττάρια συμβίωση, συμπεριλαμβανομένων των μιτοχονδρίων και των πλαστιδίων, εμφανίστηκαν στα ευκαρυωτικά κύτταρα). Μια άλλη σημαντική λειτουργία του ευκαρυωτικού κυτταροσκελετού είναι να εξασφαλίσει τη διαίρεση του πυρήνα (μίτωση και μείωση) και του σώματος (κυτταροτομή) του ευκαρυωτικού κυττάρου (η διαίρεση των προκαρυωτικών κυττάρων οργανώνεται πιο απλά). Οι διαφορές στη δομή του κυτταροσκελετού εξηγούν επίσης άλλες διαφορές μεταξύ προ- και ευκαρυωτικών - για παράδειγμα, τη σταθερότητα και την απλότητα των μορφών των προκαρυωτικών κυττάρων και τη σημαντική ποικιλομορφία της μορφής και την ικανότητα αλλαγής της σε ευκαρυωτικά, καθώς και σχετικά μεγάλο μέγεθος του τελευταίου. Έτσι, το μέγεθος των προκαρυωτικών κυττάρων είναι κατά μέσο όρο 0,5-5 μικρά, τα μεγέθη των ευκαρυωτικών κυττάρων - κατά μέσο όρο από 10 έως 50 μικρά. Επιπλέον, μόνο μεταξύ των ευκαρυωτών υπάρχουν πραγματικά γιγαντιαία κύτταρα, όπως τεράστια αυγά καρχαριών ή στρουθοκαμήλων (στο αυγό ενός πουλιού, ολόκληρος ο κρόκος είναι ένα τεράστιο αυγό), νευρώνες μεγάλων θηλαστικών, οι διαδικασίες των οποίων, ενισχύονται από τον κυτταροσκελετό, μπορεί να φτάσει τα δεκάδες εκατοστά σε μήκος.

Αναπλασία

Η καταστροφή της κυτταρικής δομής (για παράδειγμα, σε κακοήθεις όγκους) ονομάζεται αναπλασία.

Ιστορία της ανακάλυψης κυττάρων

Ο πρώτος άνθρωπος που είδε κύτταρα ήταν ο Άγγλος επιστήμονας Ρόμπερτ Χουκ (γνωστός σε εμάς χάρη στο νόμο του Χουκ). Κατά τη διάρκεια του έτους, προσπαθώντας να καταλάβει γιατί το δέντρο του φελλού κολυμπά τόσο καλά, ο Χουκ άρχισε να εξετάζει λεπτά τμήματα φελλού με τη βοήθεια ενός μικροσκοπίου που είχε βελτιώσει. Βρήκε ότι ο φελλός ήταν χωρισμένος σε πολλά μικροσκοπικά κελιά, που του θύμιζαν μοναστηριακά κελιά και τα ονόμασε αυτά τα κελιά (στα αγγλικά cell σημαίνει «κελί, κελί, κελί»). Τη χρονιά αυτή, ο Ολλανδός δάσκαλος Antony van Leeuwenhoek (Anton van Leeuwenhoek, -) χρησιμοποιώντας μικροσκόπιο για πρώτη φορά είδε "ζώα" σε μια σταγόνα νερού - κινούμενους ζωντανούς οργανισμούς. Έτσι, ήδη αρχές XVIIIΓια αιώνες, οι επιστήμονες γνώριζαν ότι τα φυτά υπό υψηλή μεγέθυνση έχουν κυτταρική δομή και έχουν δει ορισμένους οργανισμούς που αργότερα έγιναν γνωστοί ως μονοκύτταροι οργανισμοί. Ωστόσο, η κυτταρική θεωρία της δομής των οργανισμών διαμορφώθηκε μόλις στα μέσα του 19ου αιώνα, αφού εμφανίστηκαν ισχυρότερα μικροσκόπια και αναπτύχθηκαν μέθοδοι στερέωσης και χρώσης κυττάρων. Ένας από τους ιδρυτές του ήταν ο Rudolf Virchow, ωστόσο, υπήρχαν αρκετά λάθη στις ιδέες του: για παράδειγμα, υπέθεσε ότι τα κύτταρα συνδέονται ασθενώς μεταξύ τους και το καθένα υπάρχει «από μόνο του». Μόνο αργότερα κατέστη δυνατό να αποδειχθεί η ακεραιότητα του κυτταρικού συστήματος.

Τα κύτταρα είναι οι βασικές μονάδες από τις οποίες δομούνται όλοι οι ζωντανοί οργανισμοί. Σε έναν σύγχρονο αναγνώστη που θεωρεί μια τέτοια δήλωση ασήμαντη, μπορεί να φαίνεται περίεργο το γεγονός ότι η αναγνώριση της καθολικότητας της κυτταρικής δομής όλων των ζωντανών όντων συνέβη μόλις πριν από περίπου 100 χρόνια.

Πρώτα κυτταρική θεωρίαΔιατυπώθηκε το 1839 από τον βοτανολόγο Matthias Jakob Schleiden και τον ζωολόγο Theodor Schwann. Αυτοί οι ερευνητές ήρθαν σε αυτό ανεξάρτητα ο ένας από τον άλλον, ως αποτέλεσμα της μελέτης φυτικών και ζωικών ιστών. Λίγο αργότερα, το 1859, ο Rudolf Virchow επιβεβαίωσε τον αποκλειστικό ρόλο του κυττάρου ως υποδοχέα «ζωντανής ύλης», δείχνοντας ότι όλα τα κύτταρα προέρχονται μόνο από προϋπάρχοντα κύτταρα: «Omnis cellula e cellula» (κάθε κύτταρο από ένα κύτταρο). Δεδομένου ότι τα κύτταρα είναι πολύ συγκεκριμένα αντικείμενα που είναι εύκολο να παρατηρηθούν, μετά από όλες αυτές τις ανακαλύψεις, η πειραματική μελέτη του κυττάρου αντικατέστησε θεωρητικά επιχειρήματα για τη «ζωή» και αμφίβολα Επιστημονική έρευναβασίζεται σε τέτοιες ασαφείς έννοιες όπως η έννοια του «πρωτόπλασμα».

Τα επόμενα εκατό χρόνια, οι επιστήμονες κυττάρων προσέγγισαν αυτό το αντικείμενο από δύο εντελώς διαφορετικές θέσεις. Οι κυτταρολόγοι, χρησιμοποιώντας συνεχώς βελτιωμένα μικροσκόπια, συνέχισαν να αναπτύσσουν τη μικροσκοπική και υπομικροσκοπική ανατομία του ανέπαφου ολόκληρου κυττάρου. Ξεκινώντας με την έννοια του κυττάρου ως ένα κομμάτι ουσίας που μοιάζει με ζελέ στην οποία τίποτα δεν μπορούσε να διακριθεί,

εκτός από το ζελατινώδες κυτταρόπλασμα που το καλύπτει έξω από το κέλυφος και βρίσκεται στο κέντρο του πυρήνα, μπόρεσαν να δείξουν ότι το κύτταρο είναι μια σύνθετη δομή διαφοροποιημένη σε διάφορα οργανίδια, καθένα από τα οποία είναι προσαρμοσμένο να εκτελεί το ένα ή το άλλο ζωτική λειτουργία. Με βοήθεια ηλεκτρονικό μικροσκόπιοΟι κυτταρολόγοι άρχισαν να διακρίνουν μεταξύ των επιμέρους δομών που εμπλέκονται σε αυτές τις λειτουργίες μοριακό επίπεδο. Εξαιτίας αυτού, τον τελευταίο καιρό, η έρευνα των κυτταρολόγων έχει κλείσει με το έργο βιοχημικών, οι οποίοι ξεκίνησαν με την ανελέητη καταστροφή των ευαίσθητων δομών του κυττάρου. Μελετώντας τη χημική δραστηριότητα του υλικού που προέκυψε ως αποτέλεσμα μιας τέτοιας καταστροφής, οι βιοχημικοί μπόρεσαν να αποκρυπτογραφήσουν ορισμένες από τις βιοχημικές αντιδράσεις που συμβαίνουν στο κύτταρο, στις οποίες βασίζονται διαδικασίες ζωής, συμπεριλαμβανομένων των διαδικασιών δημιουργίας της ίδιας της ουσίας του κυττάρου.

Είναι η τρέχουσα διασταύρωση αυτών των δύο σκελών της κυτταρικής έρευνας που κατέστησε απαραίτητο να αφιερωθεί ένα ολόκληρο τεύχος του Scientific American στο ζωντανό κύτταρο. Τώρα ο κυτταρολόγος προσπαθεί να εξηγήσει σε μοριακό επίπεδο τι βλέπει με τα διάφορα μικροσκόπια του. Έτσι, ο κυτταρολόγος γίνεται «μοριακός βιολόγος». Ο βιοχημικός, από την άλλη, μετατρέπεται σε «βιοχημικό κυτταρολόγο» που μελετά εξίσουτόσο τη δομή όσο και τη βιοχημική δραστηριότητα του κυττάρου. Ο αναγνώστης θα μπορέσει να δει ότι μόνο μορφολογικές ή μόνο βιοχημικές μέθοδοι έρευνας δεν μας δίνουν την ευκαιρία να διεισδύσουμε στα μυστικά της δομής και της λειτουργίας του κυττάρου. Για να πετύχει, είναι απαραίτητο να συνδυαστούν και οι δύο μέθοδοι έρευνας. Ωστόσο, η κατανόηση των φαινομένων της ζωής, που επιτεύχθηκε μέσω της μελέτης του κυττάρου, επιβεβαίωσε πλήρως την άποψη των βιολόγων του 19ου αιώνα, οι οποίοι υποστήριξαν ότι ζωντανή ύληέχει κυτταρική δομή, όπως τα μόρια δομούνται από άτομα.

Συζήτηση λειτουργική ανατομίαενός ζωντανού κυττάρου, θα έπρεπε ίσως να ξεκινήσει κανείς από το γεγονός ότι δεν υπάρχει τυπικό κύτταρο στη φύση. Γνωρίζουμε μια μεγάλη ποικιλία μονοκύτταρων οργανισμών και τα εγκεφαλικά κύτταρα ή τα μυϊκά κύτταρα διαφέρουν τόσο μεταξύ τους στη δομή τους όσο και στις λειτουργίες τους. Ωστόσο, παρ' όλη την ποικιλομορφία τους, είναι όλα κύτταρα - όλα έχουν μια κυτταρική μεμβράνη, ένα κυτταρόπλασμα που περιέχει διάφορα οργανίδια και στο κέντρο καθενός από αυτά υπάρχει ένας πυρήνας. Εκτός από μια συγκεκριμένη δομή, όλα τα κύτταρα έχουν πολλά κοινά ενδιαφέροντα πράγματα. λειτουργικά χαρακτηριστικά. Πρώτα απ 'όλα, όλα τα κύτταρα είναι ικανά να χρησιμοποιούν και να μετατρέπουν ενέργεια, η οποία βασίζεται τελικά στη χρήση της ηλιακής ενέργειας από τα κύτταρα των πράσινων φυτών και στη μετατροπή της σε ενέργεια χημικών δεσμών. Διάφορα εξειδικευμένα κύτταρα είναι σε θέση να μετατρέψουν την ενέργεια που περιέχεται στους χημικούς δεσμούς σε ηλεκτρική και μηχανική ενέργεια, ακόμη και πίσω στην ενέργεια του ορατού φωτός. Η ικανότητα μετατροπής ενέργειας είναι πολύ σημασιαγια όλα τα κύτταρα, καθώς τους δίνει τη δυνατότητα να διατηρήσουν τη σταθερότητα του εσωτερικού τους περιβάλλοντος και την ακεραιότητα της δομής τους.

Ένα ζωντανό κύτταρο είναι διαφορετικό από το περιβάλλον του άψυχη φύσηγιατί περιέχει πολύ μεγάλα και εξαιρετικά πολύπλοκα μόρια. Αυτά τα μόρια είναι τόσο περίεργα που, έχοντας τα συναντήσει στον κόσμο των άψυχων, μπορούμε πάντα να είμαστε σίγουροι ότι πρόκειται για υπολείμματα νεκρών κυττάρων. ΣΤΟ πρώιμες περιόδουςΚατά την ανάπτυξη της Γης, όταν γεννήθηκε για πρώτη φορά η ζωή σε αυτήν, υπήρξε προφανώς μια αυθόρμητη σύνθεση πολύπλοκων μακρομορίων από μικρότερα μόρια. Στις σύγχρονες συνθήκες, η ικανότητα σύνθεσης μεγάλων μορίων από απλούστερες ουσίες είναι μία από τις κύριες χαρακτηριστικά γνωρίσματαζωντανά κύτταρα.

Οι πρωτεΐνες είναι μεταξύ τέτοιων μακρομορίων. Εκτός από το γεγονός ότι οι πρωτεΐνες αποτελούν το μεγαλύτερο μέρος της «στερεής» ουσίας του κυττάρου, πολλές από αυτές (ένζυμα) έχουν καταλυτικές ιδιότητες. Αυτό σημαίνει ότι είναι σε θέση να αυξήσουν σημαντικά τον ρυθμό των χημικών αντιδράσεων που συμβαίνουν στο κύτταρο, ιδιαίτερα τον ρυθμό των αντιδράσεων που σχετίζονται με τη μετατροπή της ενέργειας. Η σύνθεση πρωτεϊνών από απλούστερες μονάδες - αμινοξέα, τα οποία είναι περισσότερα από 20, ρυθμίζεται από δεοξυριβονουκλεϊκά και ριβονουκλεϊκά οξέα (DNA και RNA). Το DNA και το RNA είναι σχεδόν τα πιο πολύπλοκα από όλα τα κυτταρικά μακρομόρια. Ανά τα τελευταία χρόνιακαι ακόμη και μήνες έχει διαπιστωθεί ότι το DNA, που βρίσκεται στον πυρήνα του κυττάρου, κατευθύνει τη σύνθεση του RNA, το οποίο περιέχεται τόσο στον πυρήνα όσο και στο κυτταρόπλασμα. Το RNA, με τη σειρά του, παρέχει μια συγκεκριμένη αλληλουχία αμινοξέων σε μόρια πρωτεΐνης. Ο ρόλος του DNA και του RNA μπορεί να συγκριθεί με τον ρόλο ενός αρχιτέκτονα και ενός πολιτικού μηχανικού, ως αποτέλεσμα των κοινών προσπαθειών των οποίων ένα όμορφο σπίτι αναπτύσσεται μέσα από ένα σωρό από τούβλα, πέτρες και κεραμίδια.

Σε ένα ή το άλλο στάδιο της ζωής, κάθε κύτταρο διαιρείται: το μητρικό κύτταρο αναπτύσσεται και δημιουργεί δύο θυγατρικά κύτταρα, ως αποτέλεσμα μιας πολύ ωραία διαδικασίαπου περιγράφεται στο άρθρο του D. Maziy. Ακόμη και στο κατώφλι του 20ού αιώνα. Οι βιολόγοι κατάλαβαν ότι το πιο σημαντικό χαρακτηριστικό αυτής της διαδικασίας είναι η ομοιόμορφη κατανομή μεταξύ των θυγατρικών κυττάρων των ειδικών σωμάτων που περιέχονται στον πυρήνα του μητρικού κυττάρου. αυτά τα σώματα ονομάστηκαν χρωμοσώματα, καθώς αποδείχθηκε ότι είναι βαμμένα με ορισμένες βαφές. Έχει προταθεί ότι τα χρωμοσώματα χρησιμεύουν ως φορείς της κληρονομικότητας. λόγω της ακρίβειας με την οποία γίνεται η αυτοαναπαραγωγή και κατανομή τους, μεταφέρουν στα θυγατρικά κύτταρα όλες τις ιδιότητες του μητρικού κυττάρου. Η σύγχρονη βιοχημεία έχει δείξει ότι τα χρωμοσώματα αποτελούνται κυρίως από DNA, και ένα από σημαντικά καθήκονταΗ μοριακή βιολογία είναι να ανακαλύψει πώς οι γενετικές πληροφορίες κωδικοποιούνται στη δομή αυτού του μακρομορίου.

Εκτός από την ικανότητα μετατροπής ενέργειας, βιοσύνθεσης και αναπαραγωγής με αυτο-αναπαραγωγή και διαίρεση, τα κύτταρα των υψηλά οργανωμένων ζώων και φυτών έχουν άλλα χαρακτηριστικά λόγω των οποίων προσαρμόζονται σε αυτή τη σύνθετη και συντονισμένη δραστηριότητα που είναι η ζωή ενός οργανισμού. Ανάπτυξη από ένα γονιμοποιημένο ωάριο, το οποίο είναι ένα μόνο κύτταρο, πολυκύτταρος οργανισμόςεμφανίζεται όχι μόνο ως αποτέλεσμα της κυτταρικής διαίρεσης, αλλά και ως αποτέλεσμα της διαφοροποίησης των θυγατρικών κυττάρων σε διάφορους εξειδικευμένους τύπους, από τους οποίους σχηματίζονται διαφορετικοί ιστοί. Σε πολλές περιπτώσεις, μετά από διαφοροποίηση και εξειδίκευση, τα κύτταρα σταματούν να διαιρούνται. υπάρχει ένα είδος ανταγωνισμού μεταξύ διαφοροποίησης και ανάπτυξης με κυτταρική διαίρεση.

Σε έναν ενήλικο οργανισμό, η ικανότητα αναπαραγωγής και διατήρησης του πληθυσμού ενός είδους σε ένα ορισμένο επίπεδο εξαρτάται από το ωάριο και το σπέρμα. Αυτά τα κύτταρα, που ονομάζονται γαμέτες, προκύπτουν, όπως όλα τα άλλα κύτταρα του σώματος, κατά τη διαδικασία της σύνθλιψης ενός γονιμοποιημένου ωαρίου και της επακόλουθης διαφοροποίησης. Ωστόσο, σε όλα εκείνα τα μέρη του ενήλικου οργανισμού όπου εμφανίζεται συνεχώς η φθορά των κυττάρων (στο δέρμα, τα έντερα κ.λπ.) μυελός των οστώνόπου παράγονται διαμορφωμένα στοιχείααίμα), η κυτταρική διαίρεση παραμένει ένα πολύ κοινό γεγονός.

Στη διάρκεια εμβρυϊκή ανάπτυξησε διαφοροποιητικά κύτταρα του ίδιου τύπου, εκδηλώνεται η ικανότητα, όπως λέγαμε, να αναγνωρίζουν το ένα το άλλο. Κύτταρα που ανήκουν στον ίδιο τύπο και παρόμοια μεταξύ τους συνδυάζονται για να σχηματίσουν έναν ιστό που δεν είναι προσβάσιμος σε κύτταρα όλων των άλλων τύπων. Σε αυτή την αμοιβαία έλξη και απώθηση των κυττάρων, ο κύριος ρόλος, προφανώς, ανήκει στην κυτταρική μεμβράνη. Αυτή η μεμβράνη είναι, επιπλέον, ένα από τα κύρια κυτταρικά συστατικά, με τα οποία συνδέεται η λειτουργία των μυϊκών κυττάρων (παρέχοντας την ικανότητα του σώματος να κινείται), νευρικά κύτταρα(δημιουργώντας τις απαραίτητες συνδέσεις για τη συντονισμένη δραστηριότητα του σώματος) και τα αισθητήρια κύτταρα (αντίληψη ερεθισμών από έξω και από μέσα).

Αν και στη φύση δεν υπάρχει κύτταρο που θα μπορούσε; θεωρείται τυπικό, μας φαίνεται χρήσιμο να δημιουργήσουμε ένα συγκεκριμένο μοντέλο του, ας πούμε έτσι, ενός «συλλογικού» κυττάρου, το οποίο θα συνδύαζε μορφολογικά χαρακτηριστικά που εκφράζονται σε κάποιο βαθμό σε όλα τα κύτταρα.

Ακόμη και σε μια κυτταρική μεμβράνη πάχους περίπου 100 angstrom (1 angstrom ισούται με ένα δέκα εκατομμυριοστό του χιλιοστού), η οποία κάτω από ένα συνηθισμένο μικροσκόπιο μοιάζει με μια οριακή γραμμή, μια συγκεκριμένη δομή αποκαλύπτεται με ηλεκτρονική μικροσκοπία. Είναι αλήθεια ότι δεν γνωρίζουμε ακόμα σχεδόν τίποτα για αυτή τη δομή, αλλά την ίδια την παρουσία του κυτταρική μεμβράνη πολύπλοκη δομήσυμφωνεί καλά με όλα όσα γνωρίζουμε για τις λειτουργικές του ιδιότητες. Για παράδειγμα, οι μεμβράνες των ερυθροκυττάρων και των νευρικών κυττάρων είναι σε θέση να διακρίνουν τα ιόντα νατρίου από τα ιόντα καλίου, αν και αυτά τα ιόντα έχουν παρόμοια μεγέθη και τα ίδια ηλεκτρικό φορτίο. Η μεμβράνη αυτών των κυττάρων βοηθά τα ιόντα καλίου να διεισδύσουν στο κύτταρο, αλλά «αντιτίθεται» στα ιόντα νατρίου και αυτό δεν εξαρτάται μόνο από τη διαπερατότητα. με άλλα λόγια, η μεμβράνη έχει την ικανότητα να «μεταφέρει ενεργά ιόντα». Επιπλέον, η κυτταρική μεμβράνη έλκει μηχανικά μεγάλα μόρια και μακροσκοπικά σωματίδια μέσα στο κύτταρο. Το ηλεκτρονικό μικροσκόπιο κατέστησε επίσης δυνατή τη διείσδυση στη λεπτή δομή των οργανιδίων που βρίσκονται στο κυτταρόπλασμα, τα οποία σε ένα συμβατικό μικροσκόπιο μοιάζουν με κόκκους. Τα πιο σημαντικά οργανίδια είναι οι χλωροπλάστες των πράσινων φυτικών κυττάρων και των μιτοχονδρίων, που βρίσκονται τόσο στα ζωικά όσο και στα φυτικά κύτταρα. Αυτά τα οργανίδια είναι οι «σταθμοί ισχύος» όλης της ζωής στη Γη. Η λεπτή δομή τους είναι προσαρμοσμένη σε μια συγκεκριμένη λειτουργία: στους χλωροπλάστες, να δεσμεύουν την ενέργεια του ηλιακού φωτός στη διαδικασία της φωτοσύνθεσης, και στα μιτοχόνδρια, να εξάγουν ενέργεια (που περιέχεται στους χημικούς δεσμούς των θρεπτικών συστατικών που εισέρχονται στο κύτταρο) στη διαδικασία οξείδωσης και αναπνοή. Αυτοί οι "σταθμοί παραγωγής ενέργειας" παρέχουν την ενέργεια που απαιτείται για διάφορες διεργασίες που συμβαίνουν στο κύτταρο, ας πούμε έτσι, σε μια "βολική συσκευασία" - με τη μορφή της ενέργειας των φωσφορικών δεσμών ενός χημική ένωση, τριφωσφορική αδενοσίνη (ATP).

Ένα ηλεκτρονικό μικροσκόπιο καθιστά δυνατή τη σαφή διάκριση των μιτοχονδρίων με τη σύνθετη λεπτή δομή τους από άλλα σώματα περίπου ίδιου μεγέθους - από τα λυσοσώματα. Όπως έδειξε ο de Duve, τα λυσοσώματα περιέχουν πεπτικά ένζυμα που διασπούν μεγάλα μόρια, όπως λίπη, πρωτεΐνες και νουκλεϊκά οξέα, σε μικρότερα συστατικά που μπορούν να οξειδωθούν από τα μιτοχονδριακά ένζυμα. Η μεμβράνη των λυσοσωμάτων απομονώνει τα ένζυμα πέψης που περιέχονται σε αυτά τα σώματα από το υπόλοιπο κυτταρόπλασμα. Η ρήξη της μεμβράνης και η απελευθέρωση των ενζύμων που περιέχονται στα λυσοσώματα οδηγεί γρήγορα σε λύση (διάλυση) των κυττάρων.

Το κυτταρόπλασμα περιέχει πολλά άλλα εγκλείσματα που είναι λιγότερο ευρέως κατανεμημένα στα κύτταρα. διάφοροι τύποι. Μεταξύ αυτών, τα κεντροσώματα και τα κινετοσώματα παρουσιάζουν ιδιαίτερο ενδιαφέρον. Τα κεντροσώματα μπορούν να φανούν μόνο με ένα συμβατικό μικροσκόπιο τη στιγμή της κυτταρικής διαίρεσης. παίζουν πολύ σημαντικό ρόλο, σχηματίζοντας τους πόλους της ατράκτου - της συσκευής που τραβάει τα χρωμοσώματα σε δύο θυγατρικά κύτταρα. Όσο για τα κινετοσώματα, μπορούν να βρεθούν μόνο σε εκείνα τα κύτταρα που κινούνται με τη βοήθεια ειδικών βλεφαρίδων ή μαστιγίων. στη βάση κάθε βλεφαρίδας ή μαστιγίου βρίσκεται ένα κινετόσωμα. Τόσο τα κεντροσώματα όσο και τα κινετοσώματα είναι ικανά για αυτοαναπαραγωγή: κάθε ζεύγος κεντροσωμάτων, κατά την κυτταρική διαίρεση, δημιουργεί ένα άλλο ζεύγος αυτών των σωμάτων. κάθε φορά που ένα νέο βλεφαρίδιο εμφανίζεται στην επιφάνεια ενός κυττάρου, λαμβάνει ένα κινετόσωμα που προκύπτει από τον αυτοδιπλασιασμό ενός από τα ήδη υπάρχοντα κινετοσώματα. Στο παρελθόν, ορισμένοι κυτταρολόγοι είχαν προτείνει ότι η δομή αυτών των δύο οργανιδίων είναι σε μεγάλο βαθμό παρόμοια, παρά το γεγονός ότι οι λειτουργίες τους είναι εντελώς διαφορετικές. Ηλεκτρονικές μικροσκοπικές μελέτες επιβεβαίωσαν αυτή την υπόθεση. Κάθε οργανίδιο αποτελείται από 11 ίνες. δύο από αυτά βρίσκονται στο κέντρο, και τα υπόλοιπα εννέα - στην περιφέρεια. Έτσι είναι επίσης διατεταγμένα όλες οι βλεφαρίδες και όλα τα μαστίγια. Ο ακριβής σκοπός μιας τέτοιας δομής είναι άγνωστος, αλλά αναμφίβολα συνδέεται με τη συσταλτικότητα των βλεφαρίδων και των μαστιγίων. Είναι πιθανό η ίδια αρχή του «μονομοριακού μυός» να βασίζεται στη δράση του κινετοσώματος και του κεντροσώματος, τα οποία έχουν εντελώς διαφορετικές λειτουργίες.

Το ηλεκτρονικό μικροσκόπιο κατέστησε δυνατή την επιβεβαίωση μιας άλλης υπόθεσης κυτταρολόγων των περασμένων ετών, δηλαδή την υπόθεση της ύπαρξης ενός "κυτταροσκελετού" - μιας αόρατης δομής του κυτταροπλάσματος. Στα περισσότερα κύτταρα, χρησιμοποιώντας ηλεκτρονικό μικροσκόπιο, μπορείτε να ανιχνεύσετε ένα πολύπλοκο σύστημα εσωτερικών μεμβρανών που είναι αόρατο όταν παρατηρείται με ένα συμβατικό μικροσκόπιο. Μερικές από αυτές τις μεμβράνες έχουν λεία επιφάνεια, ενώ άλλες έχουν μια τραχιά επιφάνεια λόγω των μικροσκοπικών κόκκων που την καλύπτουν. ΣΤΟ διαφορετικά κύτταρααυτά τα συστήματα μεμβρανών αναπτύσσονται σε ποικίλους βαθμούς; στην αμοιβάδα, είναι πολύ απλά και σε εξειδικευμένα κύτταρα στα οποία υπάρχει εντατική σύνθεση πρωτεϊνών (για παράδειγμα, στα κύτταρα του ήπατος ή του παγκρέατος), είναι πολύ έντονα διακλαδισμένα και διαφέρουν σε σημαντική κοκκοποίηση.

Οι ειδικοί στην ηλεκτρονική μικροσκοπία αξιολογούν όλες αυτές τις παρατηρήσεις με διαφορετικούς τρόπους. Η άποψη του K. Porter, ο οποίος πρότεινε το όνομα "ενδοπλασματικό δίκτυο" για αυτό το σύστημα μεμβρανών, χρησιμοποιήθηκε ευρύτερα. κατά τη γνώμη του, η κίνηση συμβαίνει κατά μήκος του δικτύου των σωληναρίων που σχηματίζονται από μεμβράνες διάφορες ουσίεςαπό την εξωτερική κυτταρική μεμβράνη στην πυρηνική μεμβράνη. Μερικοί ερευνητές θεωρούν ότι η εσωτερική μεμβράνη είναι συνέχεια της εξωτερικής. Σύμφωνα με αυτούς τους συγγραφείς, λόγω των βαθιών κοιλοτήτων στην εσωτερική μεμβράνη, η επιφάνεια επαφής του κυττάρου με το υγρό που το περιβάλλει αυξάνεται πολύ. Εάν ο ρόλος της μεμβράνης είναι πράγματι τόσο σημαντικός, τότε θα πρέπει να περιμένουμε ότι το κύτταρο έχει έναν μηχανισμό που επιτρέπει τη συνεχή δημιουργία μιας νέας μεμβράνης. Ο J. Palad πρότεινε ότι η μυστηριώδης συσκευή Golgi, που ανακαλύφθηκε για πρώτη φορά από τον Ιταλό κυτταρολόγο K. Golgi στα τέλη του περασμένου αιώνα, χρησιμεύει ως ένας τέτοιος μηχανισμός. Ένα ηλεκτρονικό μικροσκόπιο κατέστησε δυνατό να διαπιστωθεί ότι η συσκευή Golgi αποτελείται από μια λεία μεμβράνη, η οποία συχνά χρησιμεύει ως συνέχεια του ενδοπλασματικού δικτύου.

Η φύση των κόκκων που καλύπτουν την «εσωτερική» επιφάνεια της μεμβράνης δεν αμφισβητείται. Αυτοί οι κόκκοι εκφράζονται ιδιαίτερα καλά σε κύτταρα που συνθέτουν μεγάλες ποσότητες πρωτεΐνης. Όπως έδειξαν πριν από 20 χρόνια ο T. Kaspersson και ο συγγραφέας αυτού του άρθρου, τέτοια κύτταρα διαφέρουν υψηλή περιεκτικότητα RNA. Πρόσφατες μελέτες έχουν δείξει ότι αυτοί οι κόκκοι είναι εξαιρετικά πλούσιοι σε RNA και ως εκ τούτου πολύ δραστικοί στη σύνθεση πρωτεϊνών. Ως εκ τούτου, ονομάζονται ριβοσώματα.

Το εσωτερικό όριο του κυτταροπλάσματος σχηματίζεται από μια μεμβράνη που περιβάλλει τον πυρήνα του κυττάρου. Μέχρι τώρα, πολλές διαφωνίες προκύπτουν ακόμη στο ερώτημα τι δομή έχει αυτή η μεμβράνη, την οποία παρατηρούμε σε ένα ηλεκτρονικό μικροσκόπιο. Μοιάζει με διπλό φιλμ, στο εξωτερικό στρώμα του οποίου υπάρχουν δακτύλιοι ή τρύπες που ανοίγουν προς το κυτταρόπλασμα. Μερικοί ερευνητές θεωρούν ότι αυτοί οι δακτύλιοι είναι πόροι μέσω των οποίων μεγάλα μόρια περνούν από το κυτταρόπλασμα στον πυρήνα ή από τον πυρήνα στο κυτταρόπλασμα. Δεδομένου ότι το εξωτερικό στρώμα της μεμβράνης είναι συχνά σε στενή επαφή με το ενδοπλασματικό δίκτυο, έχει επίσης προταθεί ότι το πυρηνικό περίβλημα εμπλέκεται στο σχηματισμό των μεμβρανών αυτού του δικτύου. Είναι επίσης πιθανό τα υγρά που ρέουν μέσα από τα σωληνάρια του ενδοπλασματικού δικτύου να συσσωρεύονται στο διάκενο μεταξύ των δύο στρωμάτων της πυρηνικής μεμβράνης.

Στον πυρήνα βρίσκονται οι πιο σημαντικές δομές του κυττάρου - νήματα χρωματίνης, που περιέχουν όλο το DNA που περιέχεται στο κύτταρο. Όταν το κύτταρο βρίσκεται σε κατάσταση «ηρεμίας» (δηλαδή, κατά την περίοδο ανάπτυξης μεταξύ δύο διαιρέσεων), η χρωματίνη διασκορπίζεται σε όλο τον πυρήνα. Εξαιτίας αυτού, το DNA αποκτά τη μέγιστη επιφάνεια επαφής με άλλες ουσίες του πυρήνα, οι οποίες, πιθανώς, χρησιμεύουν ως υλικό του για την κατασκευή μορίων RNA και για την αυτοαναπαραγωγή. Κατά τη διαδικασία προετοιμασίας ενός κυττάρου για διαίρεση, η χρωματίνη συλλέγεται και συμπιέζεται, σχηματίζοντας χρωμοσώματα, μετά τα οποία κατανέμεται ομοιόμορφα μεταξύ των δύο θυγατρικών κυττάρων.

Οι πυρήνες δεν είναι τόσο άπιαστοι όσο η χρωματίνη. Αυτά τα σφαιρικά σώματα είναι καθαρά ορατά στον πυρήνα όταν παρατηρούνται κάτω από ένα συμβατικό μικροσκόπιο. Ένα ηλεκτρονικό μικροσκόπιο σάς επιτρέπει να δείτε ότι ο πυρήνας είναι γεμάτος με μικρούς κόκκους παρόμοιους με τα ριβοσώματα του κυτταροπλάσματος. Οι πυρήνες είναι πλούσιοι σε RNA και φαίνεται να είναι ενεργές θέσεις για τη σύνθεση πρωτεϊνών και RNA. Για να ολοκληρώσουμε την περιγραφή της λειτουργικής ανατομίας του κυττάρου, σημειώνουμε ότι η χρωματίνη και οι πυρήνες επιπλέουν σε μια άμορφη ουσία που μοιάζει με πρωτεΐνη - τον πυρηνικό χυμό.

Η δημιουργία μιας σύγχρονης εικόνας της δομής του κυττάρου απαιτούσε την ανάπτυξη εξελιγμένου εξοπλισμού και πιο προηγμένων μεθόδων έρευνας. Το συνηθισμένο μικροσκόπιο φωτός εξακολουθεί να είναι ένα σημαντικό εργαλείο στην εποχή μας. Ωστόσο, για έρευνα εσωτερική δομήΤα κύτταρα που χρησιμοποιούν αυτό το μικροσκόπιο συνήθως πρέπει να σκοτώσουν το κύτταρο και να το χρωματίσουν με διάφορες βαφές που αποκαλύπτουν επιλεκτικά τις κύριες δομές του. Για να δούμε αυτές τις δομές σε ενεργή κατάσταση σε ένα ζωντανό κύτταρο, έχουν δημιουργηθεί διάφορα μικροσκόπια, συμπεριλαμβανομένης της αντίθεσης φάσης, της παρεμβολής, της πόλωσης και του φθορισμού. όλα αυτά τα μικροσκόπια βασίζονται στη χρήση φωτός. ΣΤΟ πρόσφατους χρόνουςΤο ηλεκτρονικό μικροσκόπιο γίνεται το κύριο ερευνητικό εργαλείο για τους κυτταρολόγους. Η χρήση ενός ηλεκτρονικού μικροσκοπίου "είναι περίπλοκη, ωστόσο, από την ανάγκη έκθεσης των υπό μελέτη αντικειμένων σύνθετες διαδικασίεςεπεξεργασία και στερέωση, η οποία συνεπάγεται αναπόφευκτα παραβίαση αυθεντικών έργων ζωγραφικής που σχετίζονται με διάφορες παραμορφώσεις και τεχνουργήματα. Ωστόσο, σημειώνουμε πρόοδο και πλησιάζουμε στην εξέταση του ζωντανού κυττάρου σε υψηλή μεγέθυνση.

Η ιστορία της ανάπτυξης του τεχνικού εξοπλισμού της βιοχημείας δεν είναι λιγότερο αξιοσημείωτη. Η ανάπτυξη φυγόκεντρων με συνεχώς αυξανόμενες ταχύτητες περιστροφής καθιστά δυνατό τον διαχωρισμό του περιεχομένου της κυψέλης σε όλο και μεγαλύτερες και περισσότερομεμονωμένες παρατάξεις. Αυτά τα κλάσματα διαχωρίζονται περαιτέρω και διαχωρίζονται με χρωματογραφία και ηλεκτροφόρηση. Κλασικές ΜέθοδοιΗ ανάλυση έχει πλέον προσαρμοστεί στη μελέτη ποσοτήτων και όγκων 1000 φορές μικρότερων από εκείνες που θα μπορούσαν να προσδιοριστούν προηγουμένως. Οι επιστήμονες έχουν αποκτήσει την ικανότητα να μετρούν τον ρυθμό αναπνοής πολλών αμοιβάδων ή πολλών αυγών αχινόςή να προσδιοριστεί η περιεκτικότητα σε ένζυμα σε αυτά. Τέλος, η αυτοραδιογραφία, μια μέθοδος που χρησιμοποιεί ραδιενεργούς ιχνηθέτες, καθιστά δυνατή την παρατήρηση, σε υποκυτταρικό επίπεδο, των δυναμικών διεργασιών που συμβαίνουν σε ένα άθικτο ζωντανό κύτταρο.

Όλα τα άλλα άρθρα αυτής της συλλογής είναι αφιερωμένα στις επιτυχίες που επιτεύχθηκαν λόγω της σύγκλισης αυτών των δύο πιο σημαντικών τομέων στη μελέτη του κυττάρου και στις περαιτέρω προοπτικές που ανοίγονται για τη βιολογία. Συμπερασματικά, θα μου φαινόταν χρήσιμο να δείξω πώς χρησιμοποιείται ένας συνδυασμός κυτταρολογικών και βιοχημικών προσεγγίσεων για την επίλυση ενός προβλήματος - του προβλήματος του ρόλου του πυρήνα στη ζωή του κυττάρου. Η αφαίρεση του πυρήνα από έναν μονοκύτταρο οργανισμό δεν συνεπάγεται τον άμεσο θάνατο του κυτταροπλάσματος. Εάν χωρίσετε μια αμοιβάδα σε δύο μισά, αφήνοντας τον πυρήνα σε ένα από αυτά, και υποβάλετε και τα δύο μισά σε λιμοκτονία, τότε και οι δύο θα ζήσουν περίπου δύο εβδομάδες. σε ένα μονοκύτταρο πρωτόζωο - παπούτσια - μπορεί κανείς να παρατηρήσει το χτύπημα των βλεφαρίδων για αρκετές ημέρες μετά την αφαίρεση του πυρήνα. Τα απαλλαγμένα από πυρήνες θραύσματα της γιγάντιας μονοκύτταρης άλγης κοτύλης ζουν για αρκετούς μήνες και είναι ακόμη ικανά για αρκετά αισθητή αναγέννηση. Έτσι, πολλές από τις βασικές διαδικασίες ζωής του κυττάρου, συμπεριλαμβανομένων (στην περίπτωση της κοτύλης) των διαδικασιών ανάπτυξης και διαφοροποίησης, μπορούν να συμβούν κατά τη διάρκεια ολική απουσίαγονίδια και DNA. Τα ελεύθερα πυρήνων θραύσματα της κοτύλης είναι ικανά, για παράδειγμα, να συνθέτουν πρωτεΐνες και ακόμη και συγκεκριμένα ένζυμα, αν και είναι γνωστό ότι η πρωτεϊνοσύνθεση ρυθμίζεται από γονίδια. Ωστόσο, η ικανότητα αυτών των θραυσμάτων να συνθέτουν σταδιακά εξασθενεί. Με βάση αυτά τα δεδομένα, μπορεί να συναχθεί το συμπέρασμα ότι κάποια ουσία σχηματίζεται στον πυρήνα υπό την επίδραση του DNA, η οποία απελευθερώνεται στο κυτταρόπλασμα, όπου σταδιακά χρησιμοποιείται. Από αυτά τα πειράματα, που πραγματοποιήθηκαν με την ταυτόχρονη χρήση κυτταρολογικών και βιοχημικών μεθόδων, προκύπτουν ορισμένα σημαντικά συμπεράσματα.

Πρώτον, ο πυρήνας πρέπει να θεωρείται το κύριο κέντρο για τη σύνθεση νουκλεϊκών οξέων (τόσο του DNA όσο και του RNA). Δεύτερον, το πυρηνικό RNA (ή μέρος του) εισέρχεται στο κυτταρόπλασμα, όπου παίζει το ρόλο ενός ενδιάμεσου που μεταφέρει γενετικές πληροφορίες από το DNA στο κυτταρόπλασμα. Τέλος, τα πειράματα δείχνουν ότι το κυτταρόπλασμα, και συγκεκριμένα τα ριβοσώματα, χρησιμεύουν ως η κύρια αρένα για τη σύνθεση τέτοιων ειδικών πρωτεϊνών όπως τα ένζυμα. Θα πρέπει να προστεθεί ότι η πιθανότητα ανεξάρτητης σύνθεσης RNA στο κυτταρόπλασμα δεν μπορεί να θεωρηθεί αποκλεισμένη και ότι τέτοια σύνθεση μπορεί να ανιχνευθεί σε θραύσματα κοτύλης χωρίς πυρήνα υπό κατάλληλες συνθήκες.

Αυτή η σύντομη περιγραφή των σύγχρονων δεδομένων δείχνει ξεκάθαρα ότι το κύτταρο δεν είναι μόνο μια μορφολογική αλλά και μια φυσιολογική μονάδα.

Το πολυτιμότερο πράγμα που έχει ένας άνθρωπος είναι το δικό του την ίδια τη ζωήκαι τις ζωές των αγαπημένων του προσώπων. Το πιο πολύτιμο πράγμα στη Γη είναι η ζωή γενικά. Και η βάση της ζωής, η βάση όλων των ζωντανών οργανισμών είναι τα κύτταρα. Μπορούμε να πούμε ότι η ζωή στη Γη έχει κυτταρική δομή. Γι' αυτό είναι τόσο σημαντικό να γνωρίζουμεπώς είναι διατεταγμένα τα κύτταρα. Η δομή των κυττάρων μελετάται από την κυτταρολογία - την επιστήμη των κυττάρων. Αλλά η έννοια των κυττάρων είναι απαραίτητη για όλους τους βιολογικούς κλάδους.

Τι είναι ένα κύτταρο;

Ορισμός έννοιας

Κύτταρο είναι μια δομική, λειτουργική και γενετική μονάδα όλων των έμβιων όντων, που περιέχει κληρονομικές πληροφορίες, που αποτελείται από μεμβρανική μεμβράνη, κυτταρόπλασμα και οργανίδια, ικανά να συντηρούν, να ανταλλάσσουν, να αναπαράγονται και να αναπτύσσονται. © Sazonov V.F., 2015. © kineziolog.bodhy.ru, 2015..

Αυτός ο ορισμός ενός κελιού, αν και σύντομος, είναι αρκετά πλήρης. Αντανακλά 3 πτυχές της καθολικότητας των κυττάρων: 1) δομική, δηλ. ως μονάδα δομής, 2) λειτουργική, δηλ. ως μονάδα δραστηριότητας, 3) γενετική, δηλ. ως μονάδα κληρονομικότητας και γενεαλογικής αλλαγής. Ένα σημαντικό χαρακτηριστικό ενός κυττάρου είναι η παρουσία σε αυτό κληρονομικών πληροφοριών με τη μορφή νουκλεϊκού οξέος - DNA. Ο ορισμός αντικατοπτρίζει επίσης το πιο σημαντικό χαρακτηριστικό της κυτταρικής δομής: την παρουσία μιας εξωτερικής μεμβράνης (πλασμολήμμα), η οποία οριοθετεί το κύτταρο και το περιβάλλον του. ΚΑΙ,τέλος, 4 πιο σημαντικά σημάδια ζωής: 1) διατήρηση της ομοιόστασης, δηλ. η σταθερότητα του εσωτερικού περιβάλλοντος στις συνθήκες της συνεχούς ανανέωσής του, 2) η ανταλλαγή ύλης, ενέργειας και πληροφοριών με το εξωτερικό περιβάλλον, 3) η ικανότητα αναπαραγωγής, δηλ. στην αυτοαναπαραγωγή, την αναπαραγωγή, 4) την ικανότητα ανάπτυξης, δηλ. στην ανάπτυξη, τη διαφοροποίηση και τη διαμόρφωση.

Ένας συντομότερος αλλά ελλιπής ορισμός: Κύτταρο είναι η στοιχειώδης (μικρότερη και πιο απλή) μονάδα της ζωής.

Ένας πιο πλήρης ορισμός ενός κελιού:

Κύτταρο - είναι ένα διατεταγμένο, δομημένο σύστημα βιοπολυμερών που περιορίζεται από μια ενεργή μεμβράνη που σχηματίζει το κυτταρόπλασμα, τον πυρήνα και τα οργανίδια. Αυτό το σύστημα βιοπολυμερούς εμπλέκεται σε ένα ενιαίο σύνολο μεταβολικών, ενεργειακών και πληροφοριών διεργασιών που διατηρούν και αναπαράγουν ολόκληρο το σύστημα ως σύνολο.

Υφασμα είναι μια συλλογή κυττάρων που έχουν παρόμοια δομή, λειτουργία και προέλευση, που εκτελούν από κοινού κοινές λειτουργίες. Στον άνθρωπο, ως μέρος των τεσσάρων κύριων ομάδων ιστών (επιθηλιακό, συνδετικό, μυϊκό και νευρικό), υπάρχουν περίπου 200 διάφορα είδηεξειδικευμένα κύτταρα [Faler DM, Shields D. Molecular cell biology: A guide for physicians. / Περ. από τα Αγγλικά. - Μ.: BINOM-Press, 2004. - 272 σελ.].

Οι ιστοί, με τη σειρά τους, σχηματίζουν όργανα και τα όργανα σχηματίζουν συστήματα οργάνων.

Ένας ζωντανός οργανισμός ξεκινά από ένα κύτταρο. Δεν υπάρχει ζωή έξω από το κύτταρο, μόνο η προσωρινή ύπαρξη μορίων ζωής, για παράδειγμα, με τη μορφή ιών, είναι δυνατή έξω από το κύτταρο. Αλλά για ενεργό ύπαρξη και αναπαραγωγή, ακόμη και οι ιοί χρειάζονται κύτταρα, ακόμα και αγνώστους.

Κυτταρική δομή

Το παρακάτω σχήμα δείχνει τα δομικά διαγράμματα 6 βιολογικών αντικειμένων. Αναλύστε ποια από αυτά μπορούν να θεωρηθούν κελιά και ποια όχι, σύμφωνα με δύο επιλογές για τον ορισμό της έννοιας "κελί". Παρουσιάστε την απάντησή σας με τη μορφή πίνακα:

Η δομή του κυττάρου κάτω από το ηλεκτρονικό μικροσκόπιο

Μεμβράνη

Η πιο σημαντική καθολική δομή του κυττάρου είναι κυτταρική μεμβράνη (συνώνυμο: πλασματική μεμβράνη), καλύπτοντας το κελί με τη μορφή λεπτής μεμβράνης. Η μεμβράνη ρυθμίζει τη σχέση μεταξύ του κυττάρου και του περιβάλλοντος του, δηλαδή: 1) διαχωρίζει εν μέρει τα περιεχόμενα του κυττάρου από το εξωτερικό περιβάλλον, 2) συνδέει τα περιεχόμενα του κυττάρου με το εξωτερικό περιβάλλον.

Πυρήνας

Η δεύτερη πιο σημαντική και καθολική κυτταρική δομή είναι ο πυρήνας. Δεν βρίσκεται σε όλα τα κύτταρα, σε αντίθεση με την κυτταρική μεμβράνη, γι' αυτό και τη βάζουμε σε δεύτερη μοίρα. Ο πυρήνας περιέχει χρωμοσώματα που περιέχουν διπλούς κλώνους DNA (δεοξυριβονουκλεϊκό οξύ). Τα τμήματα του DNA είναι πρότυπα για την κατασκευή αγγελιαφόρου RNA, τα οποία με τη σειρά τους χρησιμεύουν ως πρότυπα για την κατασκευή όλων των κυτταρικών πρωτεϊνών στο κυτταρόπλασμα. Έτσι, ο πυρήνας περιέχει, σαν να λέγαμε, «σχέδια» της δομής όλων των κυτταρικών πρωτεϊνών.

Κυτόπλασμα

Είναι ημι-υγρό εσωτερικό περιβάλλονκύτταρα χωρισμένα σε διαμερίσματα με ενδοκυτταρικές μεμβράνες. Συνήθως έχει κυτταροσκελετό για να διατηρεί ένα συγκεκριμένο σχήμα και βρίσκεται σε συνεχή κίνηση. Το κυτταρόπλασμα περιέχει οργανίδια και εγκλείσματα.

Στην τρίτη θέση, μπορείτε να βάλετε όλες τις άλλες κυτταρικές δομές που μπορούν να έχουν τη δική τους μεμβράνη και ονομάζονται οργανίδια.

Τα οργανίδια είναι μόνιμες, αναγκαστικά παρούσες κυτταρικές δομές που εκτελούν συγκεκριμένες λειτουργίες και έχουν μια ορισμένη δομή. Από τη δομή, τα οργανίδια μπορούν να χωριστούν σε δύο ομάδες: μεμβρανώδη, που περιλαμβάνουν απαραίτητα μεμβράνες και μη μεμβράνη. Με τη σειρά τους, τα οργανίδια της μεμβράνης μπορεί να είναι μονομεμβρανικά - εάν σχηματίζονται από μια μεμβράνη και δύο μεμβράνη - εάν το κέλυφος των οργανιδίων είναι διπλό και αποτελείται από δύο μεμβράνες.

εγκλείσματα

Τα εγκλείσματα είναι μη μόνιμες κυτταρικές δομές που εμφανίζονται σε αυτό και εξαφανίζονται κατά τη διαδικασία του μεταβολισμού. Υπάρχουν 4 τύποι εγκλεισμάτων: τροφικά (με παροχή θρεπτικών συστατικών), εκκριτική (που περιέχει μυστικό), εκκριτική (περιέχει ουσίες "για απελευθέρωση") και χρωστική (που περιέχει χρωστικές - χρωστικές ουσίες).

Κυτταρικές δομές, συμπεριλαμβανομένων των οργανιδίων ( )

εγκλείσματα . Δεν είναι οργανίδια. Τα εγκλείσματα είναι μη μόνιμες κυτταρικές δομές που εμφανίζονται σε αυτό και εξαφανίζονται κατά τη διαδικασία του μεταβολισμού. Υπάρχουν 4 τύποι εγκλεισμάτων: τροφικά (με παροχή θρεπτικών συστατικών), εκκριτική (που περιέχει μυστικό), εκκριτική (περιέχει ουσίες "για απελευθέρωση") και χρωστική (που περιέχει χρωστικές - χρωστικές ουσίες).

1. (πλασμόλεμμα).
2. Πυρήνας με πυρήνα .
3. Ενδοπλασματικό δίκτυο : τραχύ (κοκκώδες) και λείο (κοκκώδες).
4. Συγκρότημα Golgi (συσκευή) .
5. Μιτοχόνδρια .
6. Ριβοσώματα .
7. Λυσοσώματα . Τα λυσοσώματα (από το γρ. lysis - «αποσύνθεση, διάλυση, αποσύνθεση» και soma - «σώμα») είναι κυστίδια με διάμετρο 200-400 μικρά.
8. Υπεροξισώματα . Τα υπεροξισώματα είναι μικροσώματα (κυστίδια) διαμέτρου 0,1-1,5 microns, που περιβάλλονται από μια μεμβράνη.
9. Πρωτεασώματα . Τα πρωτεοσώματα είναι εξειδικευμένα οργανίδια για τη διάσπαση των πρωτεϊνών.
10. φαγοσώματα .
11. Μικρονημάτια . Κάθε μικρονήμα είναι μια διπλή έλικα σφαιρικών μορίων πρωτεΐνης ακτίνης. Επομένως, η περιεκτικότητα σε ακτίνη ακόμη και σε μη μυϊκά κύτταρα φτάνει το 10% όλων των πρωτεϊνών.
12. Ενδιάμεσα νημάτια . Αποτελούν συστατικό του κυτταροσκελετού. Είναι παχύτερα από τα μικρονημάτια και έχουν ειδική φύση του ιστού:
13. μικροσωληνίσκους . Οι μικροσωληνίσκοι σχηματίζουν ένα πυκνό δίκτυο στο κύτταρο. Το τοίχωμα του μικροσωληνίσκου αποτελείται από ένα μόνο στρώμα σφαιρικών υπομονάδων της πρωτεΐνης τουμπουλίνης. Μια διατομή δείχνει 13 τέτοιες υπομονάδες που σχηματίζουν έναν δακτύλιο.
14. Κέντρο κυττάρων .
15. πλαστίδια .
16. κενοτόπια . Τα κενοτόπια είναι οργανίδια μιας μεμβράνης. Είναι μεμβρανικές «δεξαμενές», φυσαλίδες γεμάτες με υδατικά διαλύματα οργανικών και ανόργανων ουσιών.
17. Μαστίγια και μαστίγια (ειδικά οργανίδια) . Αποτελούνται από 2 μέρη: ένα βασικό σώμα που βρίσκεται στο κυτταρόπλασμα και μια αξόνημα - μια έκφυση πάνω από την επιφάνεια του κυττάρου, η οποία καλύπτεται με μια μεμβράνη στο εξωτερικό. Παρέχουν την κίνηση του κυττάρου ή την κίνηση του μέσου πάνω από το κελί.

Το κύτταρο είναι η βασική δομική και λειτουργική μονάδα όλων των ζωντανών οργανισμών, εκτός από τους ιούς. Έχει μια συγκεκριμένη δομή, συμπεριλαμβανομένων πολλών στοιχείων που εκτελούν ορισμένες λειτουργίες.

Ποια επιστήμη μελετά το κύτταρο;

Όλοι γνωρίζουν ότι η επιστήμη των ζωντανών οργανισμών είναι η βιολογία. Η δομή του κυττάρου μελετάται από τον κλάδο του - κυτταρολογία.

Από τι αποτελείται ένα κύτταρο;

Αυτή η δομή αποτελείται από μια μεμβράνη, κυτταρόπλασμα, οργανίδια ή οργανίδια και έναν πυρήνα (που απουσιάζει στα προκαρυωτικά κύτταρα). Η δομή των κυττάρων των οργανισμών που ανήκουν σε διαφορετικές κατηγορίες είναι ελαφρώς διαφορετική. Σημαντικές διαφορές παρατηρούνται μεταξύ της δομής των ευκαρυωτικών και των προκαρυωτικών κυττάρων.

μεμβράνη πλάσματος

Η μεμβράνη παίζει πολύ σημαντικό ρόλο - διαχωρίζει και προστατεύει το περιεχόμενο του κυττάρου από το εξωτερικό περιβάλλον. Αποτελείται από τρία στρώματα: δύο πρωτεΐνες και μεσαίο φωσφολιπίδιο.

κυτταρικό τοίχωμα

Μια άλλη δομή που προστατεύει το κύτταρο από την έκθεση εξωτερικοί παράγοντες, που βρίσκεται στην κορυφή μεμβράνη πλάσματος. Υπάρχει στα κύτταρα των φυτών, των βακτηρίων και των μυκήτων. Στην πρώτη αποτελείται από κυτταρίνη, στη δεύτερη από μουρεΐνη, στην τρίτη από χιτίνη. Στα ζωικά κύτταρα, ένας γλυκοκάλυκας βρίσκεται στην κορυφή της μεμβράνης, ο οποίος αποτελείται από γλυκοπρωτεΐνες και πολυσακχαρίτες.

Κυτόπλασμα

Αντιπροσωπεύει ολόκληρο τον χώρο του κυττάρου, οριοθετημένος από τη μεμβράνη, με εξαίρεση τον πυρήνα. Το κυτταρόπλασμα περιλαμβάνει οργανίδια που εκτελούν τις κύριες λειτουργίες που είναι υπεύθυνες για τη ζωή του κυττάρου.

Τα οργανίδια και οι λειτουργίες τους

Η δομή ενός κυττάρου ενός ζωντανού οργανισμού συνεπάγεται έναν αριθμό δομών, καθεμία από τις οποίες εκτελεί μια συγκεκριμένη λειτουργία. Ονομάζονται οργανίδια, ή οργανίδια.

Μιτοχόνδρια

Μπορούν να ονομαστούν ένα από τα πιο σημαντικά οργανίδια. Τα μιτοχόνδρια είναι υπεύθυνα για τη σύνθεση της ενέργειας που είναι απαραίτητη για τη ζωή. Επιπλέον, συμμετέχουν στη σύνθεση ορισμένων ορμονών και αμινοξέων.

Η ενέργεια στα μιτοχόνδρια παράγεται λόγω της οξείδωσης των μορίων του ATP, η οποία συμβαίνει με τη βοήθεια ενός ειδικού ενζύμου που ονομάζεται συνθάση ATP. Τα μιτοχόνδρια είναι στρογγυλές ή ραβδοειδείς δομές. Ο αριθμός τους σε ένα ζωικό κύτταρο, κατά μέσο όρο, είναι 150-1500 τεμάχια (ανάλογα με τον σκοπό του). Αποτελούνται από δύο μεμβράνες και μια μήτρα, μια ημι-υγρή μάζα που γεμίζει το εσωτερικό του οργανιδίου. Το κύριο συστατικό των κελυφών είναι οι πρωτεΐνες και στη δομή τους υπάρχουν επίσης φωσφολιπίδια. Ο χώρος μεταξύ των μεμβρανών είναι γεμάτος με υγρό. Μέσα στη μιτοχονδριακή μήτρα υπάρχουν κόκκοι που αποθηκεύουν ορισμένες ουσίες, όπως ιόντα μαγνησίου και ασβεστίου που χρειάζονται για την παραγωγή ενέργειας και πολυσακχαρίτες. Επίσης, αυτά τα οργανίδια έχουν τη δική τους συσκευή βιοσύνθεσης πρωτεϊνών, παρόμοια με αυτή των προκαρυωτικών. Αποτελείται από μιτοχονδριακό DNA, ένα σύνολο ενζύμων, ριβοσωμάτων και RNA. Η δομή ενός προκαρυωτικού κυττάρου έχει τα δικά της χαρακτηριστικά: δεν υπάρχουν μιτοχόνδρια σε αυτό.

Ριβοσώματα

Αυτά τα οργανίδια αποτελούνται από ριβοσωμικό RNA (rRNA) και πρωτεΐνες. Χάρη σε αυτά, πραγματοποιείται μετάφραση - η διαδικασία της πρωτεϊνικής σύνθεσης στη μήτρα mRNA (αγγελιοφόρος RNA). Ένα κύτταρο μπορεί να περιέχει έως και δέκα χιλιάδες από αυτά τα οργανίδια. Τα ριβοσώματα αποτελούνται από δύο μέρη: τα μικρά και τα μεγάλα, τα οποία ενώνονται απευθείας παρουσία mRNA.

Τα ριβοσώματα, τα οποία εμπλέκονται στη σύνθεση πρωτεϊνών απαραίτητων για το ίδιο το κύτταρο, συγκεντρώνονται στο κυτταρόπλασμα. Και εκείνες με τη βοήθεια των οποίων παράγονται πρωτεΐνες που μεταφέρονται έξω από το κύτταρο βρίσκονται στην πλασματική μεμβράνη.

συγκρότημα Golgi

Υπάρχει μόνο στα ευκαρυωτικά κύτταρα. Αυτό το οργανίδιο αποτελείται από δικτοσώματα, τα οποία συνήθως αριθμούν περίπου 20, αλλά μπορούν να φτάσουν και αρκετές εκατοντάδες. Η συσκευή Golgi περιλαμβάνεται στη δομή του κυττάρου μόνο στους ευκαρυωτικούς οργανισμούς. Βρίσκεται κοντά στον πυρήνα και εκτελεί τη λειτουργία της σύνθεσης και αποθήκευσης ορισμένων ουσιών, για παράδειγμα, πολυσακχαριτών. Σε αυτό σχηματίζονται λυσοσώματα, τα οποία θα συζητηθούν παρακάτω. Αυτό το οργανίδιο είναι επίσης μέρος του απεκκριτικό σύστημακύτταρα. Τα δικτοσώματα παρουσιάζονται με τη μορφή στοίβων από πεπλατυσμένες στέρνες σε σχήμα δίσκου. Στα άκρα αυτών των δομών σχηματίζονται φυσαλίδες, όπου βρίσκονται ουσίες που πρέπει να αφαιρεθούν από το κύτταρο.

Λυσοσώματα

Αυτά τα οργανίδια είναι μικρά κυστίδια με ένα σύνολο ενζύμων. Η δομή τους έχει μια ενιαία μεμβράνη που καλύπτεται με ένα στρώμα πρωτεΐνης. Η λειτουργία που επιτελούν τα λυσοσώματα είναι η ενδοκυτταρική πέψη των ουσιών. Χάρη στο ένζυμο υδρολάση, τα λίπη, οι πρωτεΐνες, οι υδατάνθρακες και τα νουκλεϊκά οξέα διασπώνται με τη βοήθεια αυτών των οργανιδίων.

Ενδοπλασματικό δίκτυο (δίκτυο)

Η κυτταρική δομή όλων των ευκαρυωτικών κυττάρων υποδηλώνει επίσης την παρουσία EPS (ενδοπλασματικό δίκτυο). Το ενδοπλασματικό δίκτυο αποτελείται από σωληνάρια και πεπλατυσμένες κοιλότητες που έχουν μεμβράνη. Αυτό το οργανοειδές είναι δύο τύπων: τραχύ και λείο δίκτυο. Το πρώτο διαφέρει στο ότι τα ριβοσώματα συνδέονται με τη μεμβράνη του, το δεύτερο δεν έχει τέτοιο χαρακτηριστικό. Το τραχύ ενδοπλασματικό δίκτυο εκτελεί τη λειτουργία της σύνθεσης πρωτεϊνών και λιπιδίων που απαιτούνται για το σχηματισμό της κυτταρικής μεμβράνης ή για άλλους σκοπούς. Το Smooth συμμετέχει στην παραγωγή λιπών, υδατανθράκων, ορμονών και άλλων ουσιών, εκτός από τις πρωτεΐνες. Επίσης, το ενδοπλασματικό δίκτυο εκτελεί τη λειτουργία μεταφοράς ουσιών μέσω του κυττάρου.

κυτταροσκελετός

Αποτελείται από μικροσωληνίσκους και μικρονημάτια (ακτίνη και ενδιάμεσα). Τα συστατικά του κυτταροσκελετού είναι πολυμερή πρωτεϊνών, κυρίως ακτίνης, τουμπουλίνης ή κερατίνης. Οι μικροσωληνίσκοι χρησιμεύουν για τη διατήρηση του σχήματος του κυττάρου, σχηματίζουν τα όργανα κίνησης στους απλούστερους οργανισμούς, όπως βλεφαρίδες, χλαμυδομόνα, ευγλένα κ.λπ. Τα μικρονήματα ακτίνης παίζουν επίσης το ρόλο του ικριώματος. Επιπλέον, εμπλέκονται στη διαδικασία της κίνησης των οργανιδίων. Τα ενδιάμεσα σε διαφορετικά κύτταρα κατασκευάζονται από διαφορετικές πρωτεΐνες. Διατηρούν το σχήμα του κυττάρου και επίσης στερεώνουν τον πυρήνα και άλλα οργανίδια σε μόνιμη θέση.

Κέντρο κυττάρων

Αποτελείται από κεντρόλες, οι οποίες έχουν σχήμα κοίλου κυλίνδρου. Τα τοιχώματά του αποτελούνται από μικροσωληνίσκους. Αυτή η δομή εμπλέκεται στη διαδικασία διαίρεσης, διασφαλίζοντας την κατανομή των χρωμοσωμάτων μεταξύ των θυγατρικών κυττάρων.

Πυρήνας

Στα ευκαρυωτικά κύτταρα, είναι ένα από τα πιο σημαντικά οργανίδια. Αποθηκεύει DNA, το οποίο κωδικοποιεί πληροφορίες για ολόκληρο τον οργανισμό, για τις ιδιότητές του, για πρωτεΐνες που πρέπει να συντεθούν από το κύτταρο κ.λπ. Αποτελείται από ένα κέλυφος που προστατεύει το γενετικό υλικό, τον πυρηνικό χυμό (μήτρα), τη χρωματίνη και τον πυρήνα. Το κέλυφος σχηματίζεται από δύο πορώδεις μεμβράνες που βρίσκονται σε κάποια απόσταση η μία από την άλλη. Η μήτρα αντιπροσωπεύεται από πρωτεΐνες· σχηματίζει ένα ευνοϊκό περιβάλλον μέσα στον πυρήνα για την αποθήκευση κληρονομικών πληροφοριών. Ο πυρηνικός χυμός περιέχει νηματοειδείς πρωτεΐνες που χρησιμεύουν ως στήριγμα, καθώς και RNA. Η χρωματίνη είναι επίσης παρούσα εδώ - η μεσοφασική μορφή της ύπαρξης χρωμοσωμάτων. Κατά τη διάρκεια της κυτταρικής διαίρεσης, μετατρέπεται από σβώλους σε ράβδους δομές.

πυρήνας

Αυτό είναι ένα ξεχωριστό τμήμα του πυρήνα που είναι υπεύθυνο για το σχηματισμό του ριβοσωμικού RNA.

Οργανίδια βρίσκονται μόνο στα φυτικά κύτταρα

Τα φυτικά κύτταρα έχουν κάποια οργανίδια που δεν είναι πλέον χαρακτηριστικά για κανέναν οργανισμό. Αυτά περιλαμβάνουν κενοτόπια και πλαστίδια.

Κυτταρικό κενό

Πρόκειται για ένα είδος δεξαμενής όπου αποθηκεύονται τα εφεδρικά θρεπτικά συστατικά, καθώς και τα απόβλητα που δεν μπορούν να εξαχθούν λόγω του πυκνού κυτταρικού τοιχώματος. Διαχωρίζεται από το κυτταρόπλασμα με μια συγκεκριμένη μεμβράνη που ονομάζεται τονοπλαστή. Καθώς το κύτταρο λειτουργεί, μεμονωμένα μικρά κενοτόπια συγχωνεύονται σε ένα μεγάλο - το κεντρικό.

πλαστίδια

Αυτά τα οργανίδια χωρίζονται σε τρεις ομάδες: χλωροπλάστες, λευκοπλάστες και χρωμοπλάστες.

Χλωροπλάστες

Αυτά είναι τα πιο σημαντικά οργανίδια του φυτικού κυττάρου. Χάρη σε αυτά, πραγματοποιείται φωτοσύνθεση, κατά την οποία το κύτταρο λαμβάνει τα θρεπτικά συστατικά που χρειάζεται. ΘΡΕΠΤΙΚΕΣ ουσιες. Οι χλωροπλάστες έχουν δύο μεμβράνες: εξωτερική και εσωτερική. μήτρα - μια ουσία που γεμίζει τον εσωτερικό χώρο. δικό του DNA και ριβοσώματα. κόκκοι αμύλου? δημητριακά. Τα τελευταία αποτελούνται από στοίβες θυλακοειδών με χλωροφύλλη που περιβάλλονται από μια μεμβράνη. Σε αυτά λαμβάνει χώρα η διαδικασία της φωτοσύνθεσης.

Λευκοπλάστες

Αυτές οι δομές αποτελούνται από δύο μεμβράνες, μια μήτρα, DNA, ριβοσώματα και θυλακοειδή, αλλά τα τελευταία δεν περιέχουν χλωροφύλλη. Οι λευκοπλάστες εκτελούν μια λειτουργία αποθήκευσης, συσσωρεύοντας θρεπτικά συστατικά. Περιέχουν ειδικά ένζυμα που καθιστούν δυνατή τη λήψη αμύλου από γλυκόζη, η οποία, στην πραγματικότητα, χρησιμεύει ως εφεδρική ουσία.

Χρωμοπλάστες

Αυτά τα οργανίδια έχουν την ίδια δομή με αυτά που περιγράφηκαν παραπάνω, ωστόσο, δεν περιέχουν θυλακοειδή, αλλά υπάρχουν καροτενοειδή που έχουν συγκεκριμένο χρώμα και βρίσκονται ακριβώς κοντά στη μεμβράνη. Χάρη σε αυτές τις δομές, τα πέταλα των λουλουδιών χρωματίζονται σε ένα συγκεκριμένο χρώμα, γεγονός που τους επιτρέπει να προσελκύουν έντομα επικονίασης.