چه موادی غشای سیتوپلاسمی را تشکیل می دهند. غشای سیتوپلاسمی

اساس پلاسمالما مانند سایر غشاهای سلولی (به عنوان مثال میتوکندری، پلاستیدها و غیره)، لایه ای از لیپیدها است که دارای دو ردیف مولکول است (شکل 1). از آنجایی که مولکول های چربی قطبی هستند (یک قطب آبدوست است، یعنی توسط آب جذب می شود و دیگری آبگریز است، یعنی توسط آب دفع می شود)، به ترتیب خاصی قرار گرفته اند. انتهای آبدوست مولکول های یک لایه به سمت محیط آبی - به داخل سیتوپلاسم سلول و لایه دیگر - به سمت خارج از سلول - به سمت ماده بین سلولی (در موجودات چند سلولی) یا محیط آبی (در موجودات تک سلولی) هدایت می شود. ).

برنج. 1. ساختار غشای سلولی با توجه به مایعمدل موزاییک. پروتئین ها و گلیکوپروتئین ها در یک دوتایی غوطه ور می شوندلایه ای از مولکول های لیپیدی که رو به آب دوست هستندانتهای (دایره ها) به سمت بیرون و آبگریز (خطوط مواج) -در اعماق غشاء

آنها پروتئین های محیطی ترشح می کنند (آنها فقط قرار دارند روی سطح داخلی یا خارجی غشا)، انتگرال nye (آنها به طور محکم در غشاء تعبیه شده اند، در آن غوطه ور هستند، بسته به حالت می توانند موقعیت خود را تغییر دهند. سلول ها). توابع پروتئین های غشایی: گیرنده، ساختاری(حمایت از شکل سلول)، آنزیمی، چسبنده، آنتی ژنی، انتقال.

مولکول های پروتئین به صورت موزاییکی در لایه دو مولکولی لیپیدها جاسازی شده اند. از بیرون سلول حیوانی، مولکول های پلی ساکارید به لیپیدها و مولکول های پروتئین غشای پلاسما متصل می شوند و گلیکولیپیدها و گلیکوپروتئین ها را تشکیل می دهند.

این سنگدانه لایه گلیکوکالیکس را تشکیل می دهد. عملکرد گیرنده پلاسمالما با آن مرتبط است (به زیر مراجعه کنید). همچنین می تواند مواد مختلف مورد استفاده سلول را جمع آوری کند. علاوه بر این، گلیکوکالیکس پایداری مکانیکی پلاسمالما را افزایش می دهد.

در سلول های گیاهان و قارچ ها نیز دیواره سلولی وجود دارد که نقش حمایتی و محافظتی دارد. در گیاهان از سلولز و در قارچ ها از کیتین تشکیل شده است.

طرح ساختاری غشای ابتدایی مایع موزاییک است: چربی ها یک قاب کریستالی مایع را تشکیل می دهند و پروتئین ها به صورت موزائیک در آن جاسازی می شوند و می توانند موقعیت خود را تغییر دهند.

مهمترین عملکرد غشاء: محفظه - زیر را ترویج می کندتقسیم محتویات سلول به سلول های جداگانه، که در جزئیات ترکیب شیمیایی یا آنزیمی متفاوت است. این امر به نظم بالایی در محتویات داخلی هر سلول یوکاریوتی دست می یابد. محفظه کمک می کند جداسازی فضایی فرآیندهای رخ داده در سلول ke. یک محفظه (سلول) جداگانه توسط برخی از اندامک های غشایی (مثلاً یک لیزوزوم) یا بخشی از آن نشان داده می شود. (کریستا توسط غشای داخلی میتوکندری مشخص می شود).

ویژگی های دیگر:

1) مانع (تحدید محتویات داخلی سلول)؛

2) ساختاری (شکل خاصی به سلول های داخل می دهدمسئولیت عملکردهای انجام شده)؛

3) محافظ (به دلیل نفوذپذیری انتخابی، دریافتو آنتی ژنی بودن غشاء)؛

4) تنظیمی (تنظیم نفوذپذیری انتخابی برای مواد مختلف (انتقال غیرفعال بدون مصرف انرژی طبق قوانین انتشار یا اسمز و انتقال فعال با مصرف انرژی توسط پینوسیتوز، اندو و اگزوسیتوز، عملکرد پمپ سدیم-پتاسیم، فاگوسیتوز)). سلول های کامل یا ذرات بزرگ توسط فاگوسیتوز غرق می شوند (به عنوان مثال، تغذیه در آمیب یا فاگوسیتوز توسط سلول های خونی محافظ باکتری ها را به یاد داشته باشید). در پینوسیتوز، ذرات کوچک یا قطرات یک ماده مایع جذب می شوند. مشترک هر دو فرآیند این است که مواد جذب شده توسط یک غشای بیرونی در حال فرورفتن با تشکیل یک واکوئل احاطه شده اند، که سپس به اعماق سیتوپلاسم سلولی حرکت می کند. اگزوسیتوز فرآیندی است (که همچنین انتقال فعال است) در جهت مخالف فاگوسیتوز و پینوسیتوز (شکل 13). با کمک آن می توان بقایای غذای هضم نشده در تک یاخته ها یا مواد فعال بیولوژیکی تشکیل شده در سلول ترشحی را حذف کرد.

5) عملکرد چسب (همه سلول ها از طریق تماس های خاص (سفت و شل) به هم متصل می شوند.

6) گیرنده (به دلیل کار پروتئین های غشای محیطی). گیرنده های غیر اختصاصی هستند که چندین محرک را درک می کنند (به عنوان مثال، گیرنده های حرارتی سرما و گرما)، و گیرنده های خاصی که فقط یک محرک را درک می کنند (گیرنده های سیستم درک نور چشم).

7) الکتروژنیک (تغییر پتانسیل الکتریکی سطح سلول به دلیل توزیع مجدد یون های پتاسیم و سدیم (پتانسیل غشایی سلول های عصبی 90 میلی ولت است)).

8) آنتی ژنی: مرتبط با گلیکوپروتئین ها و پلی ساکاریدهای غشایی. در سطح هر سلول، مولکول های پروتئینی وجود دارد که فقط مختص این نوع سلول است. با کمک آنها، سیستم ایمنی قادر است بین سلول های خود و سلول های خارجی تمایز قائل شود. تبادل مواد بین سلول و محیط به روش های مختلف - غیرفعال و فعال - انجام می شود.

غشای سلولی سیتوپلاسمی از سه لایه تشکیل شده است:

خارجی - پروتئین؛

لایه میانی - دو مولکولی لیپیدها؛

داخلی - پروتئین.

ضخامت غشاء 7.5-10 نانومتر است. لایه دو مولکولی لیپیدها ماتریکس غشا است. مولکول های چربی هر دو لایه آن با مولکول های پروتئین غوطه ور در آنها تعامل دارند. از 60 تا 75 درصد لیپیدهای غشاء فسفولیپیدها و 30-15 درصد کلسترول هستند. پروتئین ها عمدتاً توسط گلیکوپروتئین ها نشان داده می شوند. تمیز دادن پروتئین های انتگرالکه کل غشاء را پوشانده و پیرامونیدر سطح بیرونی یا داخلی قرار دارد.

پروتئین های انتگرالکانال های یونی را تشکیل می دهند که تبادل یون های خاصی را بین مایع خارج و داخل سلولی فراهم می کند. آنها همچنین آنزیم هایی هستند که انتقال ضد گرادیان یون ها را در سراسر غشاء انجام می دهند.

پروتئین های محیطیگیرنده های شیمیایی در سطح بیرونی غشاء هستند که می توانند با مواد مختلف فیزیولوژیکی فعال تعامل داشته باشند.

عملکرد غشاء:

1. یکپارچگی سلول را به عنوان یک واحد ساختاری بافت تضمین می کند.

تبادل یون بین سیتوپلاسم و مایع خارج سلولی را انجام می دهد.

انتقال فعال یون ها و سایر مواد به داخل و خارج سلول را فراهم می کند.

درک و پردازش اطلاعاتی را که به شکل سیگنال های شیمیایی و الکتریکی به سلول می رسد تولید می کند.

مکانیسم های تحریک پذیری سلول تاریخچه مطالعه پدیده های بیوالکتریک.

اساساً اطلاعات منتقل شده در بدن به صورت سیگنال های الکتریکی (مثلاً تکانه های عصبی) است. وجود الکتریسیته حیوانی برای اولین بار توسط طبیعت شناس (فیزیولوژیست) L. Galvani در سال 1786 ایجاد شد. به منظور مطالعه الکتریسیته جو، او آماده سازی عصبی عضلانی پاهای قورباغه را به قلاب مسی آویزان کرد. وقتی این پنجه ها به نرده آهنی بالکن برخورد کردند، ماهیچه ها منقبض شدند. این نشان دهنده تأثیر نوعی الکتریسیته بر روی عصب آماده سازی عصبی عضلانی است. گالوانی این را به دلیل وجود الکتریسیته در خود بافت های زنده می دانست. با این حال، A. Volta دریافت که منبع برق محل تماس دو فلز غیر مشابه - مس و آهن است. در فیزیولوژی اولین تجربه کلاسیک گالوانیدر نظر گرفته می شود که با موچین های دو فلزی ساخته شده از مس و آهن، عصب عصب عضلانی را لمس می کند. گالوانی برای اثبات ادعای خود تولید کرد تجربه دوم. او انتهای عصب عصب‌دهنده آماده‌سازی عصبی-عضلانی را روی بریدگی عضله‌اش انداخت. نتیجه یک انقباض بود. با این حال، این تجربه معاصران گالوانی را قانع نکرد. بنابراین، ماتئوچی ایتالیایی دیگری آزمایش زیر را انجام داد. او عصب یک آماده سازی عصبی عضلانی قورباغه را روی عضله دوم قرار داد که تحت تأثیر یک جریان تحریک کننده منقبض شد. در نتیجه، اولین دارو نیز شروع به کاهش کرد. این نشان دهنده انتقال الکتریسیته (پتانسیل عمل) از یک عضله به ماهیچه دیگر بود. وجود اختلاف پتانسیل بین بخش‌های آسیب‌دیده و آسیب‌دیده عضله برای اولین بار در قرن نوزدهم با استفاده از یک گالوانومتر رشته‌ای (آمپرمتر) توسط Matteuchi مشخص شد، علاوه بر این، برش بار منفی داشت و سطح عضله مثبت بود.

غشای سیتوپلاسمی جداکننده سیتوپلاسم از دیواره سلولی پلاسمالما (غشاء پلاسمایی) و غشایی که آن را از واکوئل جدا می کند تونوپلاست (غشاء اولیه) نامیده می شود.

در حال حاضر از مدل موزاییک سیال غشا استفاده می شود (شکل 1.9) که بر اساس آن غشا از یک لایه دولایه از مولکول های لیپیدی (فسفولیپیدها) با سرهای آبدوست و 2 دم آبگریز به سمت داخل لایه تشکیل شده است. غشاها علاوه بر لیپیدها حاوی پروتئین نیز هستند.

3 نوع پروتئین غشایی "شناور" در دولایه وجود دارد: پروتئین های انتگرال که در تمام ضخامت لایه دوگانه نفوذ می کنند. نیمه انتگرال، نفوذ ناقص به لایه دوتایی؛ محیطی، از سمت بیرونی یا داخلی غشا به سایر پروتئین های غشایی متصل می شود. پروتئین های غشایی عملکردهای مختلفی را انجام می دهند: برخی از آنها آنزیم هستند، برخی دیگر به عنوان حامل مولکول های خاص در سراسر غشاء عمل می کنند یا منافذ آبدوست را تشکیل می دهند که مولکول های قطبی می توانند از آن عبور کنند.

یکی از ویژگی های اصلی غشای سلولی نیمه تراوا بودن آنهاست: آنها آب را عبور می دهند، اما مواد محلول در آن را عبور نمی دهند، یعنی نفوذ پذیری انتخابی دارند.

برنج. 1.9. طرح ساختار یک غشای بیولوژیکی:

الف - فضای خارج سلولی؛ ب - سیتوپلاسم؛ 1 - لایه دو مولکولی لیپیدها. 2 - پروتئین محیطی; 3 - منطقه آبدوست پروتئین انتگرال. 4 - منطقه آبگریز پروتئین انتگرال. 5- زنجیره کربوهیدرات

انتقال از طریق غشاها

بسته به هزینه های انرژی، حمل و نقل مواد و یون ها از طریق غشاء به غیرفعال، که نیازی به انرژی ندارد، و فعال، مرتبط با مصرف انرژی تقسیم می شود. انتقال غیرفعال شامل فرآیندهایی مانند انتشار، انتشار تسهیل شده، اسمز است.

انتشار- این فرآیند نفوذ مولکول ها از طریق لایه دوتایی لیپیدی در امتداد گرادیان غلظت (از ناحیه ای با غلظت بالاتر به سطح پایین تر) است. هر چه مولکول کوچکتر و غیرقطبی تر باشد، سریعتر در غشاء پخش می شود.

با انتشار تسهیل شده، عبور یک ماده از غشاء توسط یک پروتئین انتقال کمک می کند. بنابراین مولکول های قطبی مختلفی مانند قندها، اسیدهای آمینه، نوکلئوتیدها و غیره وارد سلول می شوند.

اسمزانتشار آب از طریق غشاهای نیمه تراوا است. اسمز باعث می شود آب از محلول با پتانسیل آب بالا به محلول با پتانسیل کم آب حرکت کند.

حمل و نقل فعال- این انتقال مولکول ها و یون ها از طریق غشاء است که با هزینه های انرژی همراه است. انتقال فعال برخلاف گرادیان غلظت و گرادیان الکتروشیمیایی است و از انرژی ATP استفاده می کند. مکانیسم انتقال فعال مواد بر اساس کار پمپ پروتون (H + و K +) در گیاهان و قارچ ها است که غلظت بالایی از K + در داخل سلول و غلظت کم H + (Na + و Na + و H + و Na +) را حفظ می کند. K + - در حیوانات). انرژی مورد نیاز برای راه اندازی این پمپ به شکل ATP است که در طی تنفس سلولی سنتز می شود.

نوع دیگری از انتقال فعال شناخته شده است - اندو و اگزوسیتوز. اینها 2 فرآیند فعال هستند که توسط آنها مولکولهای مختلف در سراسر غشاء به داخل سلول منتقل می شوند. اندوسیتوز) یا از آن ( اگزوسیتوز).

در حین اندوسیتوز، مواد در نتیجه انواژیناسیون (تشویق) غشای پلاسمایی وارد سلول می شوند. وزیکول ها یا واکوئل های حاصل به همراه مواد موجود در آنها به سیتوپلاسم منتقل می شوند. بلع ذرات بزرگ مانند میکروارگانیسم ها یا بقایای سلولی، فاگوسیتوز نامیده می شود. در این حالت حباب های بزرگی تشکیل می شود که به آنها واکوئل می گویند. جذب مایعات (تعلیق، محلول های کلوئیدی) یا املاح با کمک حباب های کوچک نامیده می شود. پینوسیتوز

روند معکوس آندوسیتوز اگزوسیتوز نامیده می شود. بسیاری از مواد در وزیکول ها یا واکوئل های خاصی از سلول خارج می شوند. به عنوان مثال، خروج اسرار مایع آنها از سلول های ترشحی است. مثال دیگر مشارکت وزیکول های دیکتوزوم در تشکیل دیواره سلولی است.

مشتقات پروتوپلاست

واکوئل

واکوئلمخزنی است که توسط یک غشاء محدود شده است - تونوپلاست. واکوئل حاوی شیره سلولی است - محلول غلیظی از مواد مختلف مانند نمک های معدنی، قندها، رنگدانه ها، اسیدهای آلی، آنزیم ها. در سلول های بالغ، واکوئل ها در یک واکوئل مرکزی ادغام می شوند.

مواد مختلفی از جمله محصولات نهایی متابولیسم در واکوئل ها ذخیره می شوند. خواص اسمزی سلول تا حد زیادی به محتوای واکوئل بستگی دارد.

با توجه به اینکه واکوئل ها دارای محلول های قوی نمک ها و سایر مواد هستند، سلول های گیاهی به طور مداوم آب را به صورت اسمزی جذب می کنند و فشار هیدرواستاتیکی را بر روی دیواره سلولی ایجاد می کنند که به آن فشار تورگور می گویند. فشار تورگور با فشار مساوی دیواره سلولی که به داخل سلول هدایت می شود، مخالف است. اکثر سلول های گیاهی در یک محیط هیپوتونیک وجود دارند. اما اگر چنین سلولی در محلول هایپرتونیک قرار گیرد، آب طبق قوانین اسمز (برای یکسان سازی پتانسیل آب در دو طرف غشاء) شروع به خروج از سلول می کند. در همان زمان، حجم واکوئل کاهش می یابد، فشار آن بر روی پروتوپلاست کاهش می یابد و غشاء شروع به دور شدن از دیواره سلولی می کند. پدیده جدا شدن پروتوپلاست از دیواره سلولی را پلاسمولیز می گویند. در شرایط طبیعی، چنین از بین رفتن تورگ در سلول ها منجر به پژمرده شدن گیاه، پایین آمدن برگ ها و ساقه ها می شود. با این حال، این فرآیند برگشت پذیر است: اگر سلول در آب قرار گیرد (به عنوان مثال، هنگام آبیاری یک گیاه)، پدیده ای رخ می دهد که برعکس پلاسمولیز - دپلاسمولیز است (به شکل 1.10 مراجعه کنید).

برنج. 1.10. طرح پلاسمولیز:

A - سلول در حالت تورگر (در محلول ایزوتونیک). ب - شروع پلاسمولیز (سلول در محلول 6٪ KNO3 قرار داده می شود). ج - پلاسمولیز کامل (سلول در محلول KNO3 10٪ قرار داده شده است). 1 - کلروپلاست؛ 2 - هسته؛ 3 - دیواره سلولی 4 - پروتوپلاست; 5 - واکوئل مرکزی

شامل ها

ادخال های سلولی مواد ذخیره و دفعی هستند.

مواد یدکی (به طور موقت از متابولیسم حذف می شوند) و همراه با آنها مواد زائد (مواد دفعی) اغلب مواد ارگاستیک سلول نامیده می شوند. مواد ذخیره سازی شامل پروتئین های ذخیره سازی، چربی ها و کربوهیدرات ها می باشد. این مواد در طول فصل رشد در دانه ها، میوه ها، اندام های زیرزمینی گیاه و در هسته ساقه تجمع می یابند.

مواد یدکی

پروتئین های یدکی، مربوط به پروتئین های ساده - پروتئین ها، بیشتر در دانه ها رسوب می کنند. ته نشین شدن پروتئین ها در واکوئل ها دانه های گرد یا بیضی شکلی به نام آلورون را تشکیل می دهد. اگر دانه های آلورون ساختار داخلی قابل توجهی نداشته باشند و از یک پروتئین آمورف تشکیل شده باشند، ساده نامیده می شوند. اگر یک ساختار کریستال مانند (کریستالوئید) و اجسام بی رنگ براق با شکل گرد (گلوبوئیدها) در دانه های آلورون در بین پروتئین های آمورف یافت شود، چنین دانه های آلئورون پیچیده نامیده می شوند (شکل 1.11 را ببینید). پروتئین آمورف دانه آلورون با یک پروتئین همگن و مات مایل به زرد نشان داده می شود که در آب متورم می شود. کریستالوئیدها شکلی لوزی شکل دارند که مشخصه کریستال ها است، اما برخلاف کریستال های واقعی، پروتئین آنها در آب متورم می شود. گلوبوئیدها از نمک کلسیم منیزیم تشکیل شده اند، حاوی فسفر هستند، در آب نامحلول هستند و به پروتئین ها واکنش نشان نمی دهند.

برنج. 1.11. دانه های پیچیده آلورون:

1 - منافذ پوسته؛ 2 - گلوبوئیدها; 3 - توده پروتئین آمورف؛ 4- کریستالوئیدهای غوطه ور در توده پروتئین آمفورا

لیپیدهای یدکیمعمولاً به صورت قطرات در هیالوپلاسم قرار دارند و تقریباً در تمام سلول های گیاهی یافت می شوند. این نوع اصلی مواد مغذی ذخیره برای اکثر گیاهان است: دانه ها و میوه ها غنی ترین آنها هستند. چربی ها (لیپیدها) پرکالری ترین ماده ذخیره هستند. معرف مواد چربی مانند سودان III است که آنها را نارنجی می کند.

کربوهیدرات هابخشی از هر سلول به شکل قندهای محلول در آب (گلوکز، فروکتوز، ساکارز) و پلی ساکاریدهای نامحلول در آب (سلولز، نشاسته) هستند. در سلول، کربوهیدرات ها نقش منبع انرژی برای واکنش های متابولیک را ایفا می کنند. قندها با اتصال به سایر مواد بیولوژیکی سلول، گلیکوزیدها را تشکیل می دهند و پلی ساکاریدها با پروتئین ها گلیکوپروتئین ها را تشکیل می دهند. ترکیب کربوهیدرات‌های سلول گیاهی بسیار متنوع‌تر از سلول‌های حیوانی است که به دلیل ترکیبات متنوع پلی‌ساکاریدهای دیواره سلولی و قندهای شیره سلولی واکوئلی است.

اصلی ترین و رایج ترین کربوهیدرات ذخیره ای نشاسته پلی ساکارید است. نشاسته جذب اولیه در کلروپلاست ها تشکیل می شود. در شب، هنگامی که فتوسنتز متوقف می شود، نشاسته به قندها هیدرولیز می شود و به بافت های ذخیره سازی - غده ها، لامپ ها، ریزوم ها منتقل می شود. در آنجا در انواع خاصی از لکوپلاست ها – آمیلوپلاست ها – بخشی از قندها به صورت دانه های نشاسته ثانویه رسوب می کنند. برای دانه های نشاسته، لمینیت مشخصه است، که با محتوای آب متفاوت به دلیل عرضه ناهموار نشاسته در طول روز توضیح داده می شود. در لایه های تیره آب بیشتر از لایه های روشن وجود دارد. دانه ای با یک مرکز تشکیل نشاسته در مرکز آمیلوپلاست، متحدالمرکز ساده نامیده می شود، اگر مرکز جابجا شود - غیر عادی ساده. دانه با چندین مرکز نشاسته ساز پیچیده است. در دانه های نیمه پیچیده، لایه های جدیدی در اطراف چندین مرکز نشاسته رسوب می کنند و سپس لایه های مشترک تشکیل شده و مراکز نشاسته را می پوشانند (شکل 1.12 را ببینید). معرف نشاسته محلولی از ید است که رنگ آبی می دهد.

برنج. 1.12. دانه های نشاسته سیب زمینی (A):

1 - دانه ساده; 2 - نیمه پیچیده; 3 - مجتمع; گندم (B)، جو (C)

مواد دفعی (محصولات متابولیک ثانویه)

ادخال های سلولی همچنین شامل مواد دفعی مانند کریستال های اگزالات کلسیم است. تک کریستال، رافید -کریستال های سوزنی شکل، دروزها - رشد درونی کریستال ها، شن بلوری - تجمع بسیاری از کریستال های کوچک) (نگاه کنید به شکل 1.13). به ندرت، کریستال ها از کربنات کلسیم یا سیلیس تشکیل شده اند. سیستولیت ها; شکل را ببینید 1.14). سیستولیت ها روی دیواره سلولی رسوب می کنند و به شکل خوشه های انگور به داخل سلول بیرون زده اند و به عنوان مثال برای نمایندگان خانواده گزنه، برگ های فیکوس معمولی هستند.

بر خلاف حیواناتی که نمک های اضافی را با ادرار دفع می کنند، گیاهان اندام های دفعی ندارند. بنابراین اعتقاد بر این است که کریستال های اگزالات کلسیم محصول نهایی متابولیسم پروتوپلاست هستند که به عنوان وسیله ای برای حذف کلسیم اضافی از متابولیسم تشکیل می شود. به عنوان یک قاعده، این کریستال ها در اندام هایی که گیاه به طور دوره ای می ریزد (برگ ها، پوست درخت) تجمع می یابد.

برنج. 1.13. اشکال کریستال های اگزالات کلسیم در سلول ها:

1، 2 - رافیدا (لمسی؛ 1 - نمای جانبی، 2 - در مقطع). 3 - دروسه (opuntia); 4 - ماسه کریستالی (سیب زمینی)؛ 5- تک کریستال (وانیل)

برنج. 1.14. سیستولیت (روی مقطعی از برگ فیکوس):

1 - پوست برگ؛ 2- سیستولیت

روغن ضروریدر برگ ها (نعناع، ​​اسطوخودوس، مریم گلی)، گل ها (رز باسن)، میوه ها (مرکبات) و دانه های گیاهی (شوید، انیسون) جمع می شوند. روغن‌های ضروری در متابولیسم شرکت نمی‌کنند، اما به‌طور گسترده در عطرسازی (روغن‌های گل رز، یاسمن)، صنایع غذایی (انیسون، روغن شوید)، پزشکی (روغن‌های نعناع، ​​اکالیپتوس) استفاده می‌شوند. غدد (نعناع)، ظروف لیزیژنیک (مرکبات)، کرک های غده ای (شمعدانی) می توانند مخزنی برای تجمع اسانس ها باشند.

رزین ها- اینها ترکیبات پیچیده ای هستند که در جریان فعالیت طبیعی زندگی یا در نتیجه تخریب بافت ایجاد می شوند. آنها توسط سلول های اپیتلیال پوشش مجاری رزین به عنوان یک محصول جانبی متابولیک، اغلب با روغن های ضروری تشکیل می شوند. آنها می توانند در شیره سلولی، سیتوپلاسم به شکل قطره یا در ظروف انباشته شوند. آنها در آب نامحلول هستند، در برابر میکروارگانیسم ها نفوذ ناپذیرند و به دلیل خواص ضد عفونی کننده خود، مقاومت گیاهان را در برابر بیماری ها افزایش می دهند. رزین ها در پزشکی و همچنین در ساخت رنگ ها، لاک ها و روغن های روان کننده استفاده می شوند. در صنعت مدرن، آنها با مواد مصنوعی جایگزین می شوند.

دیواره سلولی

دیواره سلولی سفت و سخت احاطه کننده سلول از میکروفیبریل های سلولزی غوطه ور در ماتریکس است که شامل همی سلولزها و مواد پکتین است. دیواره سلولی پشتیبانی مکانیکی از سلول، محافظت از پروتوپلاست و حفظ شکل سلول را فراهم می کند. در این حالت دیواره سلولی قابلیت کشش را دارد. به عنوان محصول فعالیت حیاتی پروتوپلاست، دیوار تنها در تماس با آن می تواند رشد کند. آب و نمک های معدنی از طریق دیواره سلولی حرکت می کنند، اما برای مواد درشت مولکولی کاملاً یا تا حدی غیرقابل نفوذ است. هنگامی که پروتوپلاست می میرد، دیوار می تواند به عملکرد هدایت آب ادامه دهد. وجود دیواره سلولی بیش از هر ویژگی دیگری سلول های گیاهی را از حیوانات متمایز می کند. سلولز تا حد زیادی ساختار دیواره سلولی را تعیین می کند. مونومر سلولز گلوکز است. بسته‌های مولکول‌های سلولز، میسل‌هایی را تشکیل می‌دهند که به بسته‌های بزرگ‌تر - میکروفیبریل‌ها ترکیب می‌شوند. معرف سلولز کلر-روی-ید (Cl-Zn-I) است که رنگ آبی-بنفش می دهد.

داربست سلولزی دیواره سلولی با مولکول های ماتریکس غیر سلولزی پر شده است. ماتریکس حاوی پلی ساکاریدهایی به نام همی سلولز است. مواد پکتین (پکتین)، بسیار نزدیک به همی سلولزها و گلیکوپروتئین ها. مواد پکتیک، با ادغام بین سلول های همسایه، یک صفحه میانی را تشکیل می دهند که بین غشای اولیه سلول های همسایه قرار دارد. هنگامی که صفحه میانی حل یا از بین می رود (که در پالپ میوه های رسیده رخ می دهد) خیساندن اتفاق می افتد (از لاتین maceratio - نرم شدن). خیساندن طبیعی را می توان در بسیاری از میوه های رسیده (هندوانه، خربزه، هلو) مشاهده کرد. خیساندن مصنوعی (هنگام درمان بافت ها با قلیایی یا اسید) برای تهیه آماده سازی های مختلف تشریحی و بافت شناسی استفاده می شود.

دیواره سلولی در فرآیند زندگی می تواند دستخوش تغییرات مختلفی شود - lignification، corking، sliming، cutinization، mineralization (نگاه کنید به جدول 1.4).

جدول 1.4.

اطلاعات مشابه

سیتوپلاسم- قسمت اجباری سلول که بین غشای پلاسما و هسته محصور شده است. به هیالوپلاسم (ماده اصلی سیتوپلاسم)، اندامک ها (اجزای دائمی سیتوپلاسم) و آخال ها (اجزای موقت سیتوپلاسم) تقسیم می شود. ترکیب شیمیایی سیتوپلاسم: اساس آب (60-90٪ از کل جرم سیتوپلاسم)، ترکیبات آلی و معدنی مختلف است. سیتوپلاسم قلیایی است. یکی از ویژگی های سیتوپلاسم یک سلول یوکاریوتی حرکت ثابت است ( سیکلوز). در درجه اول با حرکت اندامک های سلولی مانند کلروپلاست تشخیص داده می شود. اگر حرکت سیتوپلاسم متوقف شود، سلول می میرد، زیرا تنها در حرکت ثابت می تواند وظایف خود را انجام دهد.

هیالوپلاسم ( سیتوزول) محلول کلوئیدی بی رنگ، لزج، غلیظ و شفاف است. در آن است که تمام فرآیندهای متابولیک انجام می شود، اتصال هسته و همه اندامک ها را فراهم می کند. بسته به غلبه قسمت مایع یا مولکول های بزرگ در هیالوپلاسم، دو شکل هیالوپلاسم متمایز می شود: سل- هیالوپلاسم مایع بیشتر و ژل- هیالوپلاسم متراکم تر انتقال متقابل بین آنها امکان پذیر است: ژل به سل تبدیل می شود و بالعکس.

وظایف سیتوپلاسم:

1. ادغام تمام اجزای سلول در یک سیستم واحد،
2. محیطی برای عبور بسیاری از فرآیندهای بیوشیمیایی و فیزیولوژیکی،
3. محیطی برای وجود و عملکرد اندامک ها.

دیواره های سلولی

دیواره های سلولیسلول های یوکاریوتی را محدود می کند. حداقل دو لایه در هر غشای سلولی قابل تشخیص است. لایه داخلی در مجاورت سیتوپلاسم قرار دارد و با نشان داده می شود غشای پلاسمایی(مترادف - پلاسمالما، غشای سلولی، غشای سیتوپلاسمی)، که بر روی آن لایه بیرونی تشکیل می شود. در سلول حیوانی نازک است و نامیده می شود گلیکوکالیکس(تشکیل شده توسط گلیکوپروتئین ها، گلیکولیپیدها، لیپوپروتئین ها)، در یک سلول گیاهی - ضخیم، به نام دیواره سلولی(تشکیل شده توسط سلولز).

همه غشاهای بیولوژیکی ویژگی ها و ویژگی های ساختاری مشترکی دارند. در حال حاضر به طور کلی پذیرفته شده است مدل موزاییک سیال ساختار غشایی. اساس غشاء یک دولایه لیپیدی است که عمدتاً توسط فسفولیپیدها تشکیل می شود. فسفولیپیدها تری گلیسیریدهایی هستند که در آنها یک باقی مانده اسید چرب با یک باقی مانده اسید فسفریک جایگزین می شود. قسمتی از مولکول که بقایای اسید فسفریک در آن قرار دارد سر آبدوست و بخشهایی که بقایای اسیدهای چرب در آن قرار دارند دم آبگریز نامیده می شوند. در غشاء، فسفولیپیدها به طور دقیق مرتب شده اند: دم های آبگریز مولکول ها رو به روی یکدیگر، و سرهای آبدوست رو به بیرون، به سمت آب هستند.

علاوه بر لیپیدها، غشاء حاوی پروتئین (به طور متوسط ​​≈ 60٪) است. آنها اکثر عملکردهای خاص غشاء (حمل و نقل مولکول های خاص، کاتالیز واکنش ها، دریافت و تبدیل سیگنال ها از محیط و غیره) را تعیین می کنند. تمایز: 1) پروتئین های محیطی(واقع در سطح بیرونی یا داخلی دولایه لیپیدی)، 2) پروتئین های نیمه انتگرال(غوطه ور در دولایه لیپیدی تا اعماق مختلف)، 3) پروتئین های انتگرال یا گذرنده(در حین تماس با محیط خارجی و داخلی سلول، از طریق و از طریق غشاء نفوذ کنید). پروتئین‌های انتگرال در برخی موارد کانال‌ساز یا کانال نامیده می‌شوند، زیرا می‌توان آن‌ها را به عنوان کانال‌های آبدوستی در نظر گرفت که مولکول‌های قطبی از طریق آن به داخل سلول می‌روند (جزء لیپیدی غشاء اجازه عبور آنها را نمی‌دهد).

الف - سر آبدوست فسفولیپید؛ C، دم آبگریز فسفولیپید. 1 - مناطق آبگریز پروتئین های E و F. 2، مناطق آبدوست پروتئین F. 3 - یک زنجیره الیگوساکارید منشعب متصل به یک لیپید در یک مولکول گلیکولیپید (گلیکولیپیدها کمتر از گلیکوپروتئین ها رایج هستند). 4 - زنجیره الیگوساکارید شاخه ای متصل به پروتئین در یک مولکول گلیکوپروتئین. 5- کانال آبدوست (به عنوان منافذی عمل می کند که یون ها و برخی مولکول های قطبی می توانند از آن عبور کنند).

غشاء ممکن است حاوی کربوهیدرات (تا 10٪) باشد. جزء کربوهیدرات غشاها با زنجیره های الیگوساکارید یا پلی ساکارید مرتبط با مولکول های پروتئین (گلیکوپروتئین ها) یا لیپیدها (گلیکولیپیدها) نشان داده می شود. اساساً کربوهیدرات ها در سطح بیرونی غشا قرار دارند. کربوهیدرات ها عملکردهای گیرنده غشاء را تامین می کنند. در سلول های حیوانی، گلیکوپروتئین ها یک مجتمع اپی غشایی به نام گلیکوکالیکس به ضخامت چند ده نانومتر تشکیل می دهند. بسیاری از گیرنده های سلولی در آن قرار دارند که به کمک آن چسبندگی سلولی رخ می دهد.

مولکول های پروتئین ها، کربوهیدرات ها و لیپیدها متحرک هستند و می توانند در صفحه غشاء حرکت کنند. ضخامت غشای پلاسمایی تقریباً 7.5 نانومتر است.

عملکرد غشاء

غشاها وظایف زیر را انجام می دهند:

1. جداسازی محتویات سلولی از محیط خارجی،
2. تنظیم متابولیسم بین سلول و محیط،
3. تقسیم سلول به محفظه ها ("محفظه")،
4. محل "نقاله های آنزیمی"،
5. ایجاد ارتباط بین سلول ها در بافت ارگانیسم های چند سلولی (چسبندگی)،
6. تشخیص سیگنال

مهم ترین خاصیت غشایی- نفوذپذیری انتخابی، یعنی غشاها نسبت به برخی مواد یا مولکول ها بسیار نفوذپذیر و برای برخی دیگر نفوذ ناپذیری ضعیف (یا کاملاً غیرقابل نفوذ) هستند. این ویژگی زیربنای عملکرد تنظیمی غشاها است که تبادل مواد بین سلول و محیط خارجی را تضمین می کند. فرآیند عبور مواد از غشای سلولی نامیده می شود حمل و نقل مواد. تمایز: 1) حمل و نقل غیرفعال- فرآیند عبور مواد بدون انرژی؛ 2) حمل و نقل فعال- فرآیند عبور مواد، همراه با هزینه انرژی.

در حمل و نقل غیرفعالمواد از ناحیه ای با غلظت بالاتر به ناحیه ای با غلظت کمتر حرکت می کنند، یعنی. در امتداد گرادیان غلظت در هر محلولی مولکول های حلال و املاح وجود دارد. فرآیند حرکت مولکول های املاح را انتشار و حرکت مولکول های حلال اسمز نامیده می شود. اگر مولکول باردار باشد، انتقال آن تحت تأثیر گرادیان الکتریکی قرار می گیرد. بنابراین، اغلب از یک گرادیان الکتروشیمیایی صحبت می شود که هر دو گرادیان را با هم ترکیب می کند. سرعت انتقال بستگی به بزرگی گرادیان دارد.

انواع زیر را می توان از حمل و نقل غیرفعال تشخیص داد: 1) انتشار ساده- انتقال مواد به طور مستقیم از طریق دو لایه لیپیدی (اکسیژن، دی اکسید کربن). 2) انتشار از طریق کانال های غشایی- انتقال از طریق پروتئین های سازنده کانال (Na +، K +، Ca2+، Cl -). 3) انتشار را تسهیل کرد- حمل و نقل مواد با استفاده از پروتئین های حمل و نقل ویژه، که هر کدام مسئول حرکت مولکول های خاص یا گروه هایی از مولکول های مرتبط (گلوکز، اسیدهای آمینه، نوکلئوتیدها) هستند. 4) اسمز- انتقال مولکول های آب (در تمام سیستم های بیولوژیکی، آب حلال است).

ضرورت حمل و نقل فعالزمانی اتفاق می‌افتد که لازم است از انتقال مولکول‌ها از طریق غشاء در برابر گرادیان الکتروشیمیایی اطمینان حاصل شود. این انتقال توسط پروتئین های حامل ویژه ای انجام می شود که فعالیت آنها مستلزم صرف انرژی است. منبع انرژی مولکول های ATP است. انتقال فعال شامل: 1) پمپ Na + / K + (پمپ سدیم پتاسیم)، 2) اندوسیتوز، 3) اگزوسیتوز.

کار Na + /K + -pump. برای عملکرد طبیعی، سلول باید نسبت مشخصی از یون های K + و Na + را در سیتوپلاسم و در محیط خارجی حفظ کند. غلظت K + در داخل سلول باید به طور قابل توجهی بیشتر از خارج از آن باشد و Na + - بالعکس. لازم به ذکر است که Na + و K + می توانند آزادانه از طریق منافذ غشایی پخش شوند. پمپ Na+/K+ با یکسان سازی این غلظت های یونی مقابله می کند و به طور فعال Na+ را از سلول و K+ را به داخل سلول پمپ می کند. پمپ Na + /K + یک پروتئین گذرنده است که قادر به تغییرات ساختاری است، به طوری که می تواند K + و Na + را به هم متصل کند. چرخه عملکرد پمپ Na + /K + را می توان به مراحل زیر تقسیم کرد: 1) اتصال Na + از داخل غشاء، 2) فسفوریلاسیون پروتئین پمپ، 3) انتشار Na + در خارج سلولی. فضا، 4) اتصال K + از خارج غشاء، 5) دفسفوریلاسیون پروتئین پمپ، 6) آزادسازی K + در فضای داخل سلولی. پمپ سدیم-پتاسیم تقریباً یک سوم انرژی لازم برای زندگی سلول را مصرف می کند. در طول یک چرخه کار، پمپ 3Na + را از سلول پمپ می کند و با 2K + پمپ می کند.

اندوسیتوز- فرآیند جذب ذرات بزرگ و ماکرومولکول ها توسط سلول. دو نوع اندوسیتوز وجود دارد: 1) فاگوسیتوز- جذب و جذب ذرات بزرگ (سلول ها، قطعات سلولی، ماکرومولکول ها) و 2) پینوسیتوز- جذب و جذب مواد مایع (محلول، محلول کلوئیدی، سوسپانسیون). پدیده فاگوسیتوز توسط I.I. Mechnikov در سال 1882. در طول اندوسیتوز، غشای پلاسمایی یک انواژیناسیون ایجاد می کند، لبه های آن با هم ادغام می شوند و ساختارهایی که با یک غشاء از سیتوپلاسم جدا شده اند به داخل سیتوپلاسم متصل می شوند. بسیاری از تک یاخته ها و برخی لکوسیت ها قادر به فاگوسیتوز هستند. پینوسیتوز در سلول های اپیتلیال روده، در اندوتلیوم مویرگ های خون مشاهده می شود.

اگزوسیتوز- فرآیند معکوس اندوسیتوز: حذف مواد مختلف از سلول. در طی اگزوسیتوز، غشای وزیکول با غشای سیتوپلاسمی خارجی ترکیب می شود، محتویات وزیکول از خارج سلول خارج می شود و غشای آن در غشای سیتوپلاسمی خارجی قرار می گیرد. به این ترتیب هورمون ها از سلول های غدد درون ریز دفع می شوند و در تک یاخته ها غذای هضم نشده باقی می ماند.

رفتن به سخنرانی شماره 5"نظریه سلولی. انواع سازمان سلولی»

رفتن به سخنرانی شماره 7"سلول یوکاریوتی: ساختار و عملکرد اندامک ها"

غشای سیتوپلاسمی یا پلاسمالما(lat. membrana - پوست، فیلم) - نازک ترین فیلم ( 7– 10 نانومتر)، که محتویات داخلی سلول را از محیط جدا می کند، تنها در یک میکروسکوپ الکترونی قابل مشاهده است.

توسط سازمان شیمیاییپلاسمالما یک مجموعه لیپوپروتئینی - مولکول است لیپیدهاو پروتئین ها.

این بر اساس یک دولایه لیپیدی متشکل از فسفولیپیدها است، علاوه بر این، گلیکولیپیدها و کلسترول در غشاها وجود دارد. همه آنها دارای خاصیت آمفی پاتریسیته هستند، یعنی. آنها دارای انتهای آبدوست ("آب دوست") و آبگریز ("آب ترسناک") هستند. "سر" های قطبی هیدروفیل مولکول های لیپیدی (گروه فسفات) به سمت بیرون غشاء قرار دارند و "دم" های غیرقطبی آبگریز (بقایای اسیدهای چرب) رو به روی یکدیگر قرار دارند که یک لایه چربی دوقطبی ایجاد می کند. مولکول های لیپید متحرک هستند و می توانند در تک لایه خود یا به ندرت - از یک تک لایه به لایه دیگر - حرکت کنند. تک‌لایه‌های لیپیدی نامتقارن هستند، یعنی از نظر ترکیب لیپیدی متفاوت هستند، که به غشاها حتی در یک سلول خاص می‌دهد. دولایه لیپیدی می تواند در حالت کریستال مایع یا جامد باشد.

پروتئین ها دومین جزء ضروری پلاسمالما هستند. بسیاری از پروتئین های غشایی می توانند در صفحه غشاء حرکت کنند یا حول محور خود بچرخند، اما نمی توانند از یک طرف دولایه لیپیدی به طرف دیگر حرکت کنند.

لیپیدها ویژگی های ساختاری اصلی غشاء را فراهم می کنند، در حالی که پروتئین ها عملکرد آن را فراهم می کنند.

عملکرد پروتئین های غشایی متفاوت است: حفظ ساختار غشاها، دریافت و تبدیل سیگنال ها از محیط، انتقال مواد خاص، کاتالیزور واکنش های روی غشاها.

چندین مدل از ساختار غشای سیتوپلاسمی وجود دارد.

①. مدل ساندویچ(سنجاب ها– لیپیدها– پروتئین ها)

که در 1935دانشمندان انگلیسی دانیالیو داوسونایده آرایش لایه به لایه در غشای مولکول های پروتئین (لایه های تاریک در میکروسکوپ الکترونی) که در خارج قرار دارند و مولکول های چربی (لایه نور) - در داخل غشاء بیان کرد. . برای مدت طولانی ایده یک ساختار سه لایه واحد از همه غشاهای بیولوژیکی وجود داشت.

مطالعه دقیق غشاء با استفاده از میکروسکوپ الکترونی نشان داد که لایه نور در واقع توسط دو لایه فسفولیپید نشان داده شده است - این لایه چربی، و قسمت های محلول در آب آن می باشد سرهای آب دوستبه لایه پروتئینی و نامحلول (باقی مانده اسیدهای چرب) - دم های آبگریزروبروی یکدیگر

②. مدل موزاییک مایع

که در 1972.خواننده و نیکلسون مدلی از غشا را توصیف کرد که مقبولیت گسترده ای به دست آورده است. طبق این مدل، مولکول های پروتئین یک لایه پیوسته تشکیل نمی دهند، بلکه به شکل موزاییک در لایه لیپیدی دوقطبی در اعماق مختلف غوطه ور می شوند. گلبول های مولکول های پروتئین، مانند کوه های یخ، در "اقیانوس" غوطه ور هستند.

لیپیدها: برخی از آنها در سطح لایه بیلیپیدی قرار دارند - پروتئین های محیطی، دیگران نیمی در آن غوطه ور هستند - پروتئین های نیمه انتگرال، سوم - پروتئین های انتگرال- از طریق و از طریق آن نفوذ کنید و منافذ آبدوست را تشکیل دهید. پروتئین های محیطی که در سطح لایه لیپیدی قرار دارند، با برهمکنش های الکترواستاتیکی با سر مولکول های لیپیدی مرتبط می شوند. اما آنها هرگز یک لایه پیوسته تشکیل نمی دهند و در واقع پروتئین های خود غشا نیستند، بلکه آن را با سیستم فوق غشایی یا زیر غشایی دستگاه سطح سلول متصل می کنند.

نقش اصلی در سازماندهی غشا توسط پروتئین های انتگرال و نیمه انتگرال (گذر غشایی) ایفا می شود که ساختار کروی دارند و با فعل و انفعالات آبدوست-آب گریز با فاز لیپیدی مرتبط هستند. مولکول‌های پروتئین، مانند لیپیدها، آمفی‌پاتریک هستند و نواحی آبگریز آن‌ها با دم‌های آبگریز لایه بی‌لیپیدی برهم‌کنش دارند، در حالی که نواحی آب‌دوست با محیط آبی روبرو هستند و پیوندهای هیدروژنی با آب تشکیل می‌دهند.

③. مدل پروتئینی-کریستالی(مدل تشک لیپوپروتئینی)

غشاها از درهم آمیختن مولکول های لیپید و پروتئین تشکیل می شوند که بر اساس هیدروفیل با یکدیگر ترکیب می شوند.

فعل و انفعالات آبگریز

مولکول های پروتئین مانند پین ها به لایه لیپیدی نفوذ می کنند و عملکرد یک چارچوب را در غشاء انجام می دهند. پس از درمان غشاء با مواد محلول در چربی، چارچوب پروتئین حفظ می شود که ارتباط بین مولکول های پروتئین در غشا را ثابت می کند. ظاهراً، این مدل فقط در مناطق خاصی از برخی غشاها، که در آن ساختار سفت و محکم و روابط پایدار نزدیک بین لیپیدها و پروتئین ها مورد نیاز است (به عنوان مثال، در منطقه ای که آنزیم وجود دارد) اجرا می شود. Na-K-ATP-ases).

جهانی ترین مدلی که اصول ترمودینامیکی (اصول برهمکنش های آب دوست-آب گریز)، مورفو-بیوشیمیایی و تجربی را برآورده می کند.
داده های آنتال سیتولوژیکی یک مدل مایع موزاییکی است. با این حال، هر سه مدل غشاها متقابل نیستند و بسته به ویژگی‌های عملکردی این ناحیه، می‌توانند در نواحی مختلف یک غشا رخ دهند.

ویژگی های غشاء

1. قابلیت خودآرایی.پس از تأثیرات مخرب، غشاء قادر به بازیابی ساختار خود است، زیرا. مولکول‌های لیپید بر اساس ویژگی‌های فیزیکوشیمیایی خود، در یک لایه دوقطبی جمع می‌شوند و سپس مولکول‌های پروتئین در آن جاسازی می‌شوند.

2. سیالیت.غشاء ساختار سفت و سختی نیست، بیشتر پروتئین ها و لیپیدهای آن می توانند در صفحه غشاء حرکت کنند، آنها دائماً به دلیل حرکات چرخشی و نوسانی در نوسان هستند. این امر نرخ بالای واکنش های شیمیایی روی غشا را تعیین می کند.

3. نیمه تراوا. غشای سلول های زنده، علاوه بر آب، فقط مولکول ها و یون های خاصی از مواد محلول را عبور می دهند. این امر حفظ ترکیب یونی و مولکولی سلول را تضمین می کند.

4. غشا هیچ انتهای شلی ندارد. همیشه در حباب بسته می شود.

5. عدم تقارن. ترکیب لایه های بیرونی و داخلی هر دو پروتئین و لیپید متفاوت است.

6. قطبیت. قسمت بیرونی غشاء دارای بار مثبت است، در حالی که قسمت داخلی دارای بار منفی است.

توابع غشاء

1) مانع -پلاسمالما سیتوپلاسم و هسته را از محیط خارجی جدا می کند. علاوه بر این، غشاء محتویات داخلی سلول را به بخش هایی (محفظه) تقسیم می کند، که در آن واکنش های بیوشیمیایی مخالف اغلب رخ می دهد.

2) گیرنده(سیگنال) - به دلیل خاصیت مهم مولکول های پروتئین - دناتوره شدن، غشاء قادر به گرفتن تغییرات مختلف در محیط است. بنابراین، هنگامی که یک غشای سلولی در معرض عوامل محیطی مختلف (فیزیکی، شیمیایی، بیولوژیکی) قرار می گیرد، پروتئین هایی که ترکیب آن را تشکیل می دهند، پیکربندی فضایی خود را تغییر می دهند، که به عنوان نوعی سیگنال برای سلول عمل می کند.

این ارتباط با محیط خارجی، تشخیص سلول و جهت گیری آنها در طول تشکیل بافت و غیره را فراهم می کند. این عملکرد با فعالیت سیستم های تنظیمی مختلف و تشکیل یک پاسخ ایمنی همراه است.

3) تبادل- غشاء نه تنها حاوی پروتئین های ساختاری است که آن را تشکیل می دهند، بلکه حاوی پروتئین های آنزیمی است که کاتالیزورهای بیولوژیکی هستند. آنها به شکل "نقاله کاتالیزوری" روی غشاء قرار دارند و شدت و جهت واکنش های متابولیکی را تعیین می کنند.

4) حمل و نقل- مولکول های موادی که قطر آنها بیش از 50 نانومتر نباشد می توانند از آن نفوذ کنند منفعل و فعالانتقال از طریق منافذ در ساختار غشا. مواد بزرگی وارد سلول می شوند اندوسیتوز(حمل و نقل در بسته بندی غشایی)، نیاز به مصرف انرژی دارد. انواع آن هستند فاژ و پینوسیتوز.

منفعل حمل و نقل - یک روش حمل و نقل که در آن انتقال مواد در امتداد شیب غلظت شیمیایی یا الکتروشیمیایی بدون صرف انرژی ATP انجام می شود. دو نوع انتقال غیرفعال وجود دارد: انتشار ساده و تسهیل شده. انتشار- این انتقال یون ها یا مولکول ها از ناحیه ای با غلظت بالاتر به ناحیه ای با غلظت کمتر است، یعنی. در امتداد شیب

انتشار ساده- یون های نمک و آب از طریق پروتئین های غشایی یا مواد محلول در چربی در طول گرادیان غلظت نفوذ می کنند.

انتشار تسهیل شده- پروتئین های حامل خاص ماده را متصل کرده و طبق اصل "پینگ پنگ" از طریق غشاء منتقل می کنند. به این ترتیب قندها و اسیدهای آمینه از غشاء عبور می کنند. سرعت چنین حمل و نقلی بسیار بیشتر از انتشار ساده است. علاوه بر پروتئین های حامل، برخی آنتی بیوتیک ها مانند گرامیتیدین و وانومایسین در انتشار تسهیل شده نقش دارند.

از آنجا که آنها انتقال یون را فراهم می کنند، نامیده می شوند یونوفورها.

فعال حمل و نقل یک روش حمل و نقل است که در آن انرژی ATP مصرف می شود، برخلاف گرادیان غلظت. آنزیم های ATPase را شامل می شود. غشای سلول خارجی حاوی ATPases است که یون‌ها را در برابر شیب غلظت، پدیده‌ای که پمپ یونی نامیده می‌شود، منتقل می‌کند. به عنوان مثال پمپ سدیم پتاسیم است. به طور معمول، یون های پتاسیم در سلول بیشتر و یون های سدیم در محیط خارجی وجود دارد. بنابراین، طبق قوانین انتشار ساده، پتاسیم تمایل به خروج از سلول دارد و سدیم وارد سلول می شود. در مقابل، پمپ سدیم پتاسیم، یون‌های پتاسیم را در برابر شیب غلظت به داخل سلول پمپ می‌کند و یون‌های سدیم را به محیط خارجی می‌برد. این اجازه می دهد تا ثبات ترکیب یونی در سلول و زنده ماندن آن حفظ شود. در یک سلول حیوانی، یک سوم ATP برای کارکرد پمپ سدیم-پتاسیم استفاده می شود.

یک نوع حمل و نقل فعال، حمل و نقل غشایی است. اندوسیتوز. مولکول های بزرگ بیوپلیمرها نمی توانند به غشاء نفوذ کنند، آنها در یک بسته غشایی وارد سلول می شوند. بین فاگوسیتوز و پینوسیتوز تمایز قائل شوید. فاگوسیتوز- جذب ذرات جامد توسط سلول، پینوسیتوز- ذرات مایع این فرآیندها به مراحل زیر تقسیم می شوند:

1) تشخیص یک ماده توسط گیرنده های غشایی. 2) انواژیناسیون (تشویق) غشاء با تشکیل وزیکول (وزیکول)؛ 3) جدا شدن وزیکول از غشاء، ادغام آن با لیزوزوم اولیه و بازیابی یکپارچگی غشاء. 4) آزادسازی مواد هضم نشده از سلول (اگزوسیتوز).

اندوسیتوز روشی برای تغذیه تک یاخته ها است. پستانداران و انسان ها دارای یک سیستم رتیکولو-هیستیو-اندوتلیال سلولی هستند که قادر به اندوسیتوز هستند - اینها لکوسیت ها، ماکروفاژها، سلول های کوپفر در کبد هستند.

خواص اسمزی سلول

اسمز- فرآیند یک طرفه نفوذ آب از طریق یک غشای نیمه تراوا از ناحیه ای با غلظت محلول کمتر به ناحیه ای با غلظت بالاتر. اسمز فشار اسمزی را تعیین می کند.

دیالیز- انتشار یک طرفه مواد محلول.

محلولی که در آن فشار اسمزی برابر با سلول ها باشد نامیده می شود ایزوتونیکهنگامی که یک سلول در محلول ایزوتونیک غوطه ور می شود، حجم آن تغییر نمی کند. محلول ایزوتونیک نامیده می شود فیزیولوژیکی- محلول 0.9% کلرید سدیم است که به طور گسترده در پزشکی برای کم آبی شدید و از دست دادن پلاسمای خون استفاده می شود.

محلولی که فشار اسمزی آن بیشتر از سلول ها باشد نامیده می شود هیپرتونیک.

سلول های موجود در محلول هایپرتونیک آب خود را از دست می دهند و چروک می شوند. محلول های هیپرتونیک به طور گسترده در پزشکی استفاده می شود. باند گازی آغشته به محلول هایپرتونیک چرک را به خوبی جذب می کند.

محلولی که غلظت نمک در آن کمتر از سلول باشد نامیده می شود هیپوتونیک. هنگامی که یک سلول در چنین محلولی غوطه ور می شود، آب به داخل آن سرازیر می شود. سلول متورم می شود، تورگر آن افزایش می یابد و می تواند فرو بریزد. همولیز- تخریب سلول های خونی در محلول هیپوتونیک.

فشار اسمزی در بدن انسان به طور کلی توسط سیستم اندام های دفعی تنظیم می شود.

قبلی123456789بعدی

بیشتر ببینید:

غشای سلولیغشای پلاسما (یا سیتوپلاسمی) و پلاسمالما نیز نامیده می شود. این ساختار نه تنها محتویات داخلی سلول را از محیط خارجی جدا می کند، بلکه وارد ترکیب اکثر اندامک های سلولی و هسته می شود و به نوبه خود آنها را از هیالوپلاسم (سیتوزول) - قسمت چسبناک- مایع سیتوپلاسم جدا می کند. بیا با هم تماس بگیریم غشای سیتوپلاسمییکی که محتویات سلول را از محیط خارجی جدا می کند. اصطلاحات باقی مانده به همه غشاها اشاره دارد.

ساختار غشای سلولی

اساس ساختار غشای سلولی (بیولوژیکی) یک لایه دوگانه از لیپیدها (چربی ها) است. تشکیل چنین لایه ای با ویژگی های مولکول های آنها همراه است. لیپیدها در آب حل نمی شوند، بلکه به روش خود در آن متراکم می شوند. یک بخش از یک مولکول لیپیدی منفرد یک سر قطبی است (با آب جذب می شود، یعنی آب دوست)، و دیگری یک جفت دم بلند غیر قطبی است (این قسمت از مولکول توسط آب دفع می شود، یعنی آبگریز). . این ساختار مولکول ها باعث می شود دم خود را از آب «پنهان» کرده و سر قطبی خود را به سمت آب بچرخانند.

در نتیجه یک دولایه لیپیدی تشکیل می شود که در آن دم های غیر قطبی در داخل (روبه روی هم) و سرهای قطبی رو به بیرون (به محیط خارجی و سیتوپلاسم) قرار دارند. سطح چنین غشایی آب دوست است، اما در داخل آن آبگریز است.

در غشای سلولی، فسفولیپیدها در بین لیپیدها غالب هستند (آنها لیپیدهای پیچیده هستند). سر آنها حاوی باقیمانده اسید فسفریک است. علاوه بر فسفولیپیدها، گلیکولیپیدها (لیپیدها + کربوهیدرات ها) و کلسترول (متعلق به استرول ها) وجود دارد. دومی به غشاء سفتی می بخشد و در ضخامت آن بین دم لیپیدهای باقی مانده قرار دارد (کلسترول کاملاً آبگریز است).

به دلیل تعامل الکترواستاتیکی، مولکول های پروتئین خاصی به سرهای باردار لیپیدها متصل می شوند که به پروتئین های غشای سطحی تبدیل می شوند. سایر پروتئین‌ها با دم‌های غیرقطبی تعامل دارند، تا حدی در لایه دوتایی فرو می‌روند یا از طریق و از طریق آن نفوذ می‌کنند.

بنابراین، غشای سلولی از یک لایه دولایه از لیپیدها، پروتئین های سطحی (محیطی)، غوطه ور (نیمه انتگرال) و نافذ (انتگرال) تشکیل شده است. علاوه بر این، برخی از پروتئین ها و لیپیدها در قسمت بیرونی غشا با زنجیره های کربوهیدراتی مرتبط هستند.

این مدل موزاییک سیال ساختار غشاییدر دهه 70 قرن بیستم مطرح شد. قبل از این، یک مدل ساندویچی از ساختار در نظر گرفته شده بود که بر اساس آن دو لایه لیپیدی در داخل قرار دارد و در داخل و خارج غشاء با لایه‌های پیوسته از پروتئین‌های سطحی پوشیده شده است. با این حال، انباشت داده های تجربی این فرضیه را رد کرد.

ضخامت غشاها در سلول های مختلف حدود 8 نانومتر است. غشاها (حتی اضلاع مختلف یک) از نظر درصد انواع لیپیدها، پروتئین ها، فعالیت آنزیمی و غیره با یکدیگر متفاوت هستند. برخی از غشاها مایع تر و نفوذپذیرتر هستند، برخی دیگر متراکم تر هستند.

شکستگی های غشای سلولی به دلیل ویژگی های فیزیکوشیمیایی دولایه لیپیدی به راحتی ادغام می شوند. در صفحه غشاء، لیپیدها و پروتئین ها (مگر اینکه توسط اسکلت سلولی ثابت شوند) حرکت می کنند.

وظایف غشای سلولی

بیشتر پروتئین های غوطه ور در غشای سلولی عملکرد آنزیمی دارند (آنزیم هستند). اغلب (به ویژه در غشای اندامک های سلولی) آنزیم ها در یک توالی مشخص قرار می گیرند به طوری که محصولات واکنش کاتالیز شده توسط یک آنزیم به آنزیم دوم و سپس سوم و غیره منتقل می شود. نوار نقاله ای تشکیل می شود که پروتئین های سطح را تثبیت می کند، زیرا آنها این کار را انجام نمی دهند. اجازه دهید آنزیم ها در امتداد دولایه لیپیدی شنا کنند.

غشای سلولی یک عملکرد محدودکننده (موانع) از محیط و در عین حال یک عملکرد انتقال را انجام می دهد. می توان گفت این مهم ترین هدف آن است. غشای سیتوپلاسمی با داشتن قدرت و نفوذپذیری انتخابی، ثبات ترکیب داخلی سلول (هموستاز و یکپارچگی آن) را حفظ می کند.

در این حالت حمل و نقل مواد به طرق مختلف صورت می گیرد. انتقال در امتداد گرادیان غلظت شامل جابجایی مواد از ناحیه ای با غلظت بالاتر به ناحیه ای با غلظت پایین تر (انتشار) است. بنابراین، به عنوان مثال، گازها منتشر می شوند (CO 2، O 2).

همچنین حمل و نقل بر خلاف گرادیان غلظت، اما با صرف انرژی وجود دارد.

حمل و نقل غیرفعال و سبک است (زمانی که نوعی انتقال به آن کمک می کند).
به). انتشار غیرفعال در غشای سلولی برای مواد محلول در چربی امکان پذیر است.

پروتئین های خاصی وجود دارند که غشاها را در برابر قندها و سایر مواد محلول در آب نفوذپذیر می کنند. این حامل ها به مولکول های منتقل شده متصل می شوند و آنها را در سراسر غشاء می کشانند.

3. وظایف و ساختار غشای سیتوپلاسمی

به این ترتیب گلوکز به گلبول های قرمز خون منتقل می شود.

پروتئین های پوشاننده، وقتی با هم ترکیب شوند، می توانند منافذی را برای حرکت برخی مواد از طریق غشاء ایجاد کنند. چنین حامل‌هایی حرکت نمی‌کنند، بلکه کانالی را در غشاء تشکیل می‌دهند و مشابه آنزیم‌ها عمل می‌کنند و ماده خاصی را به هم متصل می‌کنند. انتقال به دلیل تغییر در ساختار پروتئین انجام می شود که به دلیل آن کانال هایی در غشاء تشکیل می شود. به عنوان مثال پمپ سدیم پتاسیم است.

عملکرد انتقال غشای سلول یوکاریوتی نیز از طریق اندوسیتوز (و اگزوسیتوز) محقق می شود.از طریق این مکانیسم ها، مولکول های بزرگی از پلیمرهای زیستی، حتی سلول های کامل، وارد سلول (و خارج از آن) می شوند. اندوسیتوز و اگزوسیتوز مشخصه همه سلول های یوکاریوتی نیست (پروکاریوت ها اصلاً آن را ندارند). بنابراین اندوسیتوز در تک یاخته ها و بی مهرگان پایین مشاهده می شود. در پستانداران، لکوسیت ها و ماکروفاژها مواد و باکتری های مضر را جذب می کنند، به عنوان مثال، اندوسیتوز یک عملکرد محافظتی برای بدن انجام می دهد.

اندوسیتوز به دو دسته تقسیم می شود فاگوسیتوز(سیتوپلاسم ذرات بزرگ را در بر می گیرد) و پینوسیتوز(گرفتن قطرات مایع با مواد محلول در آن). مکانیسم این فرآیندها تقریباً یکسان است. مواد جذب شده در سطح سلول توسط یک غشاء احاطه شده اند. یک وزیکول (فاگوسیتیک یا پینوسیتیک) تشکیل می شود که سپس به داخل سلول حرکت می کند.

اگزوسیتوز حذف مواد از سلول توسط غشای سیتوپلاسمی (هورمون ها، پلی ساکاریدها، پروتئین ها، چربی ها و غیره) است. این مواد در وزیکول های غشایی که متناسب با غشای سلولی هستند محصور می شوند. هر دو غشا ادغام می شوند و محتویات آن خارج از سلول است.

غشای سیتوپلاسمی یک عملکرد گیرنده را انجام می دهد.برای انجام این کار، در قسمت بیرونی آن ساختارهایی وجود دارد که می توانند یک محرک شیمیایی یا فیزیکی را تشخیص دهند. برخی از پروتئین‌هایی که به پلاسمالما نفوذ می‌کنند از بیرون به زنجیره‌های پلی ساکارید متصل می‌شوند (گلیکوپروتئین‌ها را تشکیل می‌دهند). اینها گیرنده های مولکولی عجیبی هستند که هورمون ها را جذب می کنند. هنگامی که یک هورمون خاص به گیرنده خود متصل می شود، ساختار خود را تغییر می دهد. این به نوبه خود، مکانیسم پاسخ سلولی را تحریک می کند. در همان زمان، کانال ها می توانند باز شوند و مواد خاصی می توانند وارد سلول شوند یا از آن خارج شوند.

عملکرد گیرنده غشای سلولی بر اساس عملکرد هورمون انسولین به خوبی مورد مطالعه قرار گرفته است. هنگامی که انسولین به گیرنده گلیکوپروتئین خود متصل می شود، بخش کاتالیزوری درون سلولی این پروتئین (آنزیم آدنیلات سیکلاز) فعال می شود. این آنزیم AMP حلقوی را از ATP سنتز می کند. در حال حاضر آنزیم های مختلف متابولیسم سلولی را فعال یا مهار می کند.

عملکرد گیرنده غشای سیتوپلاسمی همچنین شامل شناسایی سلول های همسایه از همان نوع است. چنین سلول هایی توسط تماس های بین سلولی مختلف به یکدیگر متصل می شوند.

در بافت ها، با کمک تماس های بین سلولی، سلول ها می توانند با استفاده از مواد با وزن مولکولی کم سنتز شده، اطلاعات را با یکدیگر مبادله کنند. یکی از نمونه‌های چنین تعاملی، مهار تماس است، زمانی که سلول‌ها پس از دریافت اطلاعاتی مبنی بر اشغال فضای آزاد، رشد خود را متوقف می‌کنند.

تماس های بین سلولی ساده هستند (غشاهای سلول های مختلف در مجاورت یکدیگر قرار دارند)، قفل می شوند (تغذیه غشای یک سلول به سلول دیگر)، دسموزوم (زمانی که غشاها توسط دسته هایی از الیاف عرضی که به داخل سیتوپلاسم نفوذ می کنند) متصل می شوند. علاوه بر این، گونه ای از تماس های بین سلولی به دلیل واسطه ها (واسطه ها) - سیناپس ها وجود دارد. در آنها، سیگنال نه تنها به صورت شیمیایی، بلکه الکتریکی نیز منتقل می شود. سیناپس ها سیگنال ها را بین سلول های عصبی و همچنین از عصبی به عضله منتقل می کنند.

نظریه سلولی

در سال 1665، آر. هوک، با بررسی برش چوب پنبه درخت در زیر میکروسکوپ، سلول های خالی را پیدا کرد که آنها را "سلول" نامید. او فقط پوسته های سلول های گیاهی را می دید و برای مدت طولانی پوسته جزء ساختاری اصلی سلول به حساب می آمد. در سال 1825 J. Purkinė پروتوپلاسم سلولها را توصیف کرد و در سال 1831 R. Brown هسته را توصیف کرد. در سال 1837، M. Schleiden به این نتیجه رسید که موجودات گیاهی از سلول تشکیل شده اند و هر سلول حاوی یک هسته است.

1.1. با استفاده از داده های انباشته شده در آن زمان، T.

غشای سیتوپلاسمی، عملکرد و ساختار آن

شوان در سال 1839 مفاد اصلی نظریه سلولی را تدوین کرد:

1) سلول واحد ساختاری اساسی گیاهان و حیوانات است.

2) روند تشکیل سلول تعیین کننده رشد، توسعه و تمایز موجودات است.

در سال 1858، R. Virchow، بنیانگذار آناتومی پاتولوژیک، نظریه سلول را با این موضع مهم تکمیل کرد که یک سلول تنها می تواند از یک سلول (Omnis cellula e cellula) در نتیجه تقسیم آن ایجاد شود. او دریافت که اساس همه بیماری ها تغییر در ساختار و عملکرد سلول ها است.

1.2. نظریه سلولی مدرن شامل مفاد زیر است:

1) سلول - واحد اصلی ساختاری، عملکردی و ژنتیکی موجودات زنده، کوچکترین واحد موجودات زنده.

2) سلول های همه موجودات تک سلولی و چند سلولی از نظر ساختار، ترکیب شیمیایی و مهمترین تظاهرات فرآیندهای زندگی مشابه هستند.

3) هر سلول جدید در نتیجه تقسیم سلول اصلی (مادر) تشکیل می شود.

4) سلول های موجودات چند سلولی تخصصی هستند: آنها عملکردهای مختلفی را انجام می دهند و بافت ها را تشکیل می دهند.

5) سلول یک سیستم باز است که جریان های ماده، انرژی و اطلاعات از آن عبور می کنند و تبدیل می شوند

ساختار و عملکرد غشای سیتوپلاسمی

سلول یک سیستم باز خودتنظیمی است که از طریق آن جریان دائمی ماده، انرژی و اطلاعات وجود دارد. این جریان ها دریافت می شود دستگاه ویژهسلول هایی که شامل:

1) جزء فوق غشایی - گلیکوکالیکس.

2) غشای بیولوژیکی اولیه یا مجموعه آنها.

3) کمپلکس ساپورت انقباضی هیالوپلاسم زیر غشایی.

4) سیستم های آنابولیک و کاتابولیک.

جزء اصلی این دستگاه غشای ابتدایی است.

سلول حاوی انواع مختلفی از غشاها است، اما اصل ساختار آنها یکسان است.

در سال 1972، S. Singer و G. Nicholson یک مدل موزاییک سیال از ساختار غشای ابتدایی ارائه کردند. بر اساس این مدل، آن نیز بر اساس لایه bilipid است، اما پروتئین ها در رابطه با این لایه متفاوت قرار گرفته اند. برخی از مولکول های پروتئین روی سطح لایه های لیپیدی (پروتئین های محیطی)، برخی از آنها در یک لایه لیپیدی (پروتئین های نیمه انتگرال) و برخی نیز در هر دو لایه لیپیدی (پروتئین های انتگرال) نفوذ می کنند. لایه چربی در فاز مایع ("دریای لیپیدی") قرار دارد. در سطح بیرونی غشاها یک دستگاه گیرنده وجود دارد - گلیکوکالیکس که توسط مولکول های شاخه دار گلیکوپروتئین ها تشکیل شده است که مواد و ساختارهای خاصی را "شناسایی" می کند.

2.3. خواص غشا: 1) پلاستیسیته، 2) نیمه نفوذپذیری، 3) قابلیت خود بسته شدن.

2.4. عملکرد غشاها: 1) ساختاری - غشاء به عنوان یک جزء ساختاری بخشی از اکثر اندامک ها است (اصل غشایی ساختار اندامک ها). 2) مانع و تنظیم کننده - پایداری ترکیب شیمیایی را حفظ می کند و کلیه فرآیندهای متابولیک را تنظیم می کند (واکنش های متابولیک روی غشاها رخ می دهد). 3) محافظ؛ 4) گیرنده