Ang cell membrane ay isang ultrathin film sa ibabaw ng isang cell o cellular organelle, na binubuo ng isang bimolecular layer ng mga lipid na may naka-embed na mga protina at polysaccharides.

Mga function ng lamad:

• · Barrier - nagbibigay ng regulated, selective, passive at active metabolism sa kapaligiran. Halimbawa, pinoprotektahan ng peroxisome membrane ang cytoplasm mula sa mga peroxide na mapanganib sa cell. Ang selective permeability ay nangangahulugan na ang pagkamatagusin ng lamad sa iba't ibang mga atomo o molekula ay nakasalalay sa kanilang laki, singil ng kuryente At mga katangian ng kemikal. Tinitiyak ng selective permeability na ang cell at cellular compartments ay hiwalay sa kapaligiran at binibigyan ng mga kinakailangang substance.
• · Transportasyon - ang pagdadala ng mga substance sa loob at labas ng cell ay nangyayari sa pamamagitan ng lamad. Tinitiyak ng transportasyon sa pamamagitan ng mga lamad: paghahatid ng mga sustansya, pag-alis ng mga produktong pangwakas na metabolic, pagtatago iba't ibang sangkap, lumilikha ng mga gradient ng ion, pinapanatili ang pinakamainam na pH at mga konsentrasyon ng ion sa cell, na kinakailangan para sa paggana ng mga cellular enzymes. Ang mga particle na sa anumang kadahilanan ay hindi makatawid sa phospholipid bilayer (halimbawa, dahil sa hydrophilic properties, dahil ang lamad sa loob ay hydrophobic at hindi pinapayagan ang hydrophilic substance na dumaan, o dahil sa kanilang malaking sukat), ngunit kinakailangan para sa cell , ay maaaring tumagos sa lamad sa pamamagitan ng mga espesyal na carrier protein (transporter) at channel protein o sa pamamagitan ng endocytosis. Sa passive transport, ang mga substance ay tumatawid sa lipid bilayer nang hindi gumagasta ng enerhiya kasama ang gradient ng konsentrasyon sa pamamagitan ng diffusion. Ang isang variant ng mekanismong ito ay pinadali ang pagsasabog, kung saan ang isang tiyak na molekula ay tumutulong sa isang sangkap na dumaan sa lamad. Maaaring may channel ang molekula na ito na nagpapahintulot lamang sa isang uri ng substance na dumaan. Ang aktibong transportasyon ay nangangailangan ng enerhiya habang ito ay nangyayari laban sa isang gradient ng konsentrasyon. May mga espesyal na pump protein sa lamad, kabilang ang ATPase, na aktibong nagbomba ng potassium ions (K +) sa cell at nagbomba ng sodium ions (Na +) palabas dito.
• · matrix - tinitiyak ang isang tiyak na kamag-anak na posisyon at oryentasyon ng mga protina ng lamad, ang kanilang pinakamainam na pakikipag-ugnayan.
• · mekanikal - tinitiyak ang awtonomiya ng cell, ang mga intracellular na istruktura nito, pati na rin ang koneksyon sa iba pang mga cell (sa mga tisyu). Ang mga pader ng cell ay may malaking papel sa pagtiyak ng mekanikal na paggana, at sa mga hayop, ang intercellular substance.
• · enerhiya - sa panahon ng photosynthesis sa mga chloroplast at cellular respiration sa mitochondria, ang mga sistema ng paglilipat ng enerhiya ay gumagana sa kanilang mga lamad, kung saan ang mga protina ay nakikilahok din;
• · receptor - ang ilang mga protina na matatagpuan sa lamad ay mga receptor (mga molekula sa tulong kung saan ang cell ay nakikita ang ilang mga signal). Halimbawa, ang mga hormone na umiikot sa dugo ay kumikilos lamang sa mga target na selula na may mga receptor na tumutugma sa mga hormone na ito. Mga Neurotransmitter ( mga kemikal na sangkap, tinitiyak ang pagpapadaloy ng mga nerve impulses) ay nagbubuklod din sa mga espesyal na protina ng receptor ng mga target na selula.
• · enzymatic - ang mga protina ng lamad ay kadalasang mga enzyme. Halimbawa, ang mga lamad ng plasma ng mga selulang epithelial ng bituka ay naglalaman ng mga digestive enzymes.
• · pagpapatupad ng henerasyon at pagpapadaloy ng mga biopotential. Sa tulong ng lamad, ang isang pare-parehong konsentrasyon ng mga ion ay pinananatili sa cell: ang konsentrasyon ng K + ion sa loob ng cell ay mas mataas kaysa sa labas, at ang konsentrasyon ng Na + ay mas mababa, na napakahalaga, dahil tinitiyak nito ang pagpapanatili ng potensyal na pagkakaiba sa lamad at ang pagbuo ng isang nerve impulse.
• · cell marking - may mga antigen sa lamad na nagsisilbing marker - "mga label" na nagpapahintulot sa cell na makilala. Ito ay mga glycoprotein (iyon ay, mga protina na may mga branched oligosaccharide side chain na nakakabit sa kanila) na gumaganap ng papel na "mga antena". Dahil sa napakaraming configuration ng mga side chain, posibleng gumawa ng partikular na marker para sa bawat uri ng cell. Sa tulong ng mga marker, maaaring makilala ng mga cell ang iba pang mga cell at kumilos kasabay ng mga ito, halimbawa, sa pagbuo ng mga organo at tisyu. Ito rin ay nagpapahintulot immune system makilala ang mga dayuhang antigens.

Ang ilang mga molekula ng protina ay malayang nagkakalat sa eroplano ng layer ng lipid; sa normal na estado, ang mga bahagi ng mga molekula ng protina na umuusbong sa iba't ibang panig ng lamad ng cell ay hindi nagbabago sa kanilang posisyon.

Tinutukoy ng espesyal na morpolohiya ng mga lamad ng cell ang kanilang mga katangian ng elektrikal, bukod sa kung saan ang pinakamahalaga ay ang capacitance at conductivity.

Ang mga capacitive na katangian ay pangunahing tinutukoy ng phospholipid bilayer, na hindi natatagusan ng mga hydrated ions at sa parehong oras ay sapat na manipis (mga 5 nm) upang payagan ang mahusay na paghihiwalay at imbakan ng singil, at electrostatic na pakikipag-ugnayan ng mga cation at anion. Bilang karagdagan, ang mga capacitive na katangian ng mga lamad ng cell ay isa sa mga dahilan na tumutukoy sa mga katangian ng oras mga prosesong elektrikal dumadaloy sa mga lamad ng cell.

Conductivity (g) -- reciprocal paglaban sa kuryente at katumbas ng ratio ng kabuuang transmembrane current para sa isang naibigay na ion sa halaga na nagpasiya sa potensyal na pagkakaiba ng transmembrane nito.

Ang iba't ibang mga sangkap ay maaaring magkalat sa pamamagitan ng phospholipid bilayer, at ang antas ng pagkamatagusin (P), i.e., ang kakayahan ng cell membrane na makapasa sa mga sangkap na ito, ay nakasalalay sa pagkakaiba sa mga konsentrasyon ng nagkakalat na sangkap sa magkabilang panig ng lamad, ang solubility nito. sa mga lipid at ang mga katangian ng lamad ng cell. Ang rate ng diffusion para sa mga naka-charge na ion sa ilalim ng pare-parehong mga kondisyon ng field sa isang lamad ay tinutukoy ng mobility ng mga ions, ang kapal ng lamad, at ang pamamahagi ng mga ion sa lamad. Para sa mga nonelectrolytes, ang pagkamatagusin ng lamad ay hindi nakakaapekto sa conductivity nito, dahil ang mga nonelectrolytes ay hindi nagdadala ng mga singil, ibig sabihin, hindi sila maaaring magdala ng electric current.

Ang conductivity ng isang lamad ay isang sukatan ng ionic permeability nito. Ang pagtaas sa conductivity ay nagpapahiwatig ng pagtaas sa bilang ng mga ions na dumadaan sa lamad.

Ang isang mahalagang pag-aari ng biological membranes ay pagkalikido. Ang lahat ng mga cell membrane ay mga mobile fluid structures: karamihan sa kanilang mga bumubuo ng lipid at mga molekula ng protina ay may kakayahang gumalaw nang mabilis sa eroplano ng lamad.

Hindi lihim na ang lahat ng nabubuhay na nilalang sa ating planeta ay binubuo ng mga selula, ang hindi mabilang na "" organikong bagay. Ang mga cell, naman, ay napapalibutan ng isang espesyal na proteksiyon na shell - isang lamad, na gumaganap ng isang napakahalagang papel sa buhay ng cell, at ang mga function ng cell lamad ay hindi limitado sa pagprotekta lamang sa cell, ngunit kumakatawan sobrang kumplikadong mekanismo, na kasangkot sa pagpaparami, nutrisyon, at pagbabagong-buhay ng cell.

Ano ang cell membrane

Ang salitang "membrane" mismo ay isinalin mula sa Latin bilang "pelikula," bagaman ang lamad ay hindi lamang isang uri ng pelikula kung saan ang cell ay nakabalot, ngunit isang koleksyon ng dalawang pelikula na konektado sa isa't isa at nagtataglay iba't ibang katangian. Sa katunayan, ang cell membrane ay isang tatlong-layer na lipoprotein (fat-protein) lamad na naghihiwalay sa bawat cell mula sa mga kalapit na selula at kapaligiran, at nagsasagawa ng kinokontrol na palitan sa pagitan ng mga cell at ng kapaligiran, ito ang akademikong kahulugan ng kung ano ang isang cell membrane ay.

Ang kahalagahan ng lamad ay napakalaki, dahil hindi lamang nito pinaghihiwalay ang isang cell mula sa isa pa, ngunit tinitiyak din ang pakikipag-ugnayan ng cell sa parehong iba pang mga cell at sa kapaligiran.

Kasaysayan ng pananaliksik sa lamad ng cell

Ang isang mahalagang kontribusyon sa pag-aaral ng cell membrane ay ginawa ng dalawang Aleman na siyentipiko na sina Gorter at Grendel noong 1925. Noon ay nagawa nilang magsagawa ng isang kumplikadong biological na eksperimento sa mga pulang selula ng dugo - mga erythrocytes, kung saan nakuha ng mga siyentipiko ang tinatawag na "mga anino", walang laman na mga shell ng erythrocytes, na kanilang nakasalansan sa isang stack at sinukat ang ibabaw na lugar, at kinakalkula din. ang dami ng mga lipid sa kanila. Batay sa dami ng mga lipid na nakuha, ang mga siyentipiko ay dumating sa konklusyon na sila ay tiyak na nakapaloob sa double layer ng cell membrane.

Noong 1935, isa pang pares ng mga mananaliksik ng cell membrane, sa pagkakataong ito ang mga Amerikanong sina Daniel at Dawson, pagkatapos ng isang serye ng mahabang eksperimento, ay nagtatag ng nilalaman ng protina sa lamad ng cell. Walang ibang paraan upang ipaliwanag kung bakit ang lamad ay may napakataas na pag-igting sa ibabaw. Ang mga siyentipiko ay matalinong nagpakita ng isang modelo ng isang lamad ng cell sa anyo ng isang sanwits, kung saan ang papel ng tinapay ay nilalaro ng mga homogenous na lipid-protein layer, at sa pagitan ng mga ito, sa halip na langis, mayroong kawalan ng laman.

Noong 1950, sa pagdating ng electronics, ang teorya nina Daniel at Dawson ay nakumpirma ng mga praktikal na obserbasyon - sa micrographs ng cell membrane, ang mga layer ng lipid at protina ulo at gayundin ang walang laman na espasyo sa pagitan nila ay malinaw na nakikita.

Noong 1960, ang Amerikanong biologist na si J. Robertson ay bumuo ng isang teorya tungkol sa tatlong-layer na istraktura ng mga lamad ng cell, na sa mahabang panahon ay itinuturing na ang tanging totoo, ngunit sa karagdagang pag-unlad ng agham, ang mga pagdududa ay nagsimulang lumitaw tungkol sa hindi pagkakamali nito. Kaya, halimbawa, mula sa punto ng view, magiging mahirap at labor-intensive para sa mga cell na dalhin ang mga kinakailangang nutrients sa buong "sandwich"

At noong 1972 lamang, naipaliwanag ng mga Amerikanong biologist na sina S. Singer at G. Nicholson ang mga hindi pagkakapare-pareho sa teorya ni Robertson gamit ang isang bagong fluid-mosaic na modelo ng cell membrane. Sa partikular, natagpuan nila na ang lamad ng cell ay hindi homogenous sa komposisyon nito, bukod dito, ito ay walang simetriko at puno ng likido. Bilang karagdagan, ang mga cell ay patuloy na gumagalaw. At ang mga kilalang protina na bahagi ng lamad ng cell ay may iba't ibang mga istraktura at pag-andar.

Mga katangian at pag-andar ng lamad ng cell

Ngayon tingnan natin kung anong mga function ang ginagawa ng cell membrane:

Ang pag-andar ng barrier ng cell membrane ay ang lamad bilang isang tunay na bantay sa hangganan, nakatayong nagbabantay sa mga hangganan ng cell, nagpapaantala at hindi pinapayagan ang mga nakakapinsala o simpleng hindi naaangkop na mga molekula na dumaan.

Transport function ng cell lamad - ang lamad ay hindi lamang isang border guard sa cell gate, ngunit din ng isang uri ng customs checkpoint na patuloy na dumadaan dito kapaki-pakinabang na mga sangkap kasama ng iba pang mga selula at kapaligiran.

Matrix function - ito ay ang cell lamad na tumutukoy sa lokasyon na may kaugnayan sa bawat isa at kinokontrol ang pakikipag-ugnayan sa pagitan nila.

Mechanical function - ay responsable para sa paglilimita ng isang cell mula sa isa pa at, sa parehong oras, para sa wastong pagkonekta ng mga cell sa bawat isa, para sa pagbuo ng mga ito sa isang homogenous tissue.

Ang proteksiyon na function ng cell membrane ay ang batayan para sa pagbuo ng proteksiyon na kalasag ng cell. Sa likas na katangian, ang isang halimbawa ng pagpapaandar na ito ay maaaring maging matigas na kahoy, isang siksik na alisan ng balat, isang proteksiyon na shell, lahat dahil sa proteksiyon na pag-andar ng lamad.

Enzymatic function ay isa pang mahalagang function na ginagampanan ng ilang mga protina sa cell. Halimbawa, salamat sa function na ito, ang synthesis ng digestive enzymes ay nangyayari sa epithelium ng bituka.

Gayundin, bilang karagdagan sa lahat ng ito, ang cellular exchange ay nangyayari sa pamamagitan ng cell membrane, na maaaring maganap sa tatlong magkakaibang mga reaksyon:

• Ang phagocytosis ay isang cellular exchange kung saan ang mga phagocyte cells na naka-embed sa lamad ay kumukuha at hinuhukay ang iba't ibang sustansya.
• Ang Pinocytosis ay ang proseso ng pagkuha ng cell membrane ng mga likidong molekula na nakikipag-ugnayan dito. Upang gawin ito, ang mga espesyal na tendrils ay nabuo sa ibabaw ng lamad, na tila pumapalibot sa isang patak ng likido, na bumubuo ng isang bula, na pagkatapos ay "nilamon" ng lamad.
• Ang Exocytosis ay baliktad na proseso kapag ang isang cell ay naglalabas ng isang secretory functional fluid sa pamamagitan ng isang lamad sa ibabaw.

Istraktura ng lamad ng cell

Mayroong tatlong klase ng mga lipid sa lamad ng cell:

• phospholipids (na isang kumbinasyon ng mga taba at posporus),
• glycolipids (isang kumbinasyon ng mga taba at carbohydrates),
• kolesterol

Phospholipids at glycolipids, sa turn, ay binubuo ng isang hydrophilic ulo, kung saan ang dalawang mahabang hydrophobic tails ay umaabot. Ang kolesterol ay sumasakop sa puwang sa pagitan ng mga buntot na ito, na pinipigilan ang lahat ng ito, sa ilang mga kaso, ay gumagawa ng lamad ng ilang mga selula na napakahigpit. Bilang karagdagan sa lahat ng ito, ang mga molekula ng kolesterol ay nag-aayos ng istraktura ng lamad ng cell.

Ngunit maging iyon man, ang pinakamahalagang bahagi ng istraktura ng lamad ng cell ay protina, o sa halip ay iba't ibang mga protina na gumaganap ng iba't ibang mahahalagang tungkulin. Sa kabila ng pagkakaiba-iba ng mga protina na nakapaloob sa lamad, mayroong isang bagay na nagkakaisa sa kanila - ang mga annular lipid ay matatagpuan sa paligid ng lahat ng mga protina ng lamad. Ang mga anular na lipid ay mga espesyal na nakabalangkas na taba na nagsisilbing isang uri ng proteksiyon na shell para sa mga protina, kung wala ito ay hindi ito gagana.

Ang istraktura ng cell lamad ay may tatlong mga layer: ang batayan ng cell lamad ay isang homogenous na likido bilipid layer. Tinatakpan ito ng mga protina sa magkabilang panig na parang mosaic. Ito ay mga protina, bilang karagdagan sa mga pag-andar na inilarawan sa itaas, na gumaganap din ng mga kakaibang channel kung saan ang mga sangkap na hindi nakapasok sa likidong layer ng lamad ay dumadaan sa lamad. Kabilang dito, halimbawa, ang mga potassium at sodium ions para sa kanilang pagtagos sa lamad, ang kalikasan ay nagbibigay ng mga espesyal na channel ng ion sa mga lamad ng cell. Sa madaling salita, tinitiyak ng mga protina ang pagkamatagusin ng mga lamad ng cell.

Kung titingnan natin ang cell membrane sa pamamagitan ng mikroskopyo, makikita natin ang isang layer ng lipid na nabuo ng maliliit na spherical molecule kung saan lumalangoy ang mga protina na parang nasa dagat. Ngayon alam mo na kung anong mga sangkap ang bumubuo sa lamad ng cell.

Video ng cell membrane

At sa wakas, isang pang-edukasyon na video tungkol sa cell membrane.

9.5.1. Ang isa sa mga pangunahing pag-andar ng mga lamad ay ang pakikilahok sa paglipat ng mga sangkap. Ang prosesong ito ay nakakamit sa pamamagitan ng tatlong pangunahing mekanismo: simpleng diffusion, facilitated diffusion at aktibong transportasyon (Larawan 9.10). Tandaan ang pinakamahalagang katangian ng mga mekanismong ito at mga halimbawa ng mga sangkap na dinadala sa bawat kaso.

Larawan 9.10. Mga mekanismo ng transportasyon ng mga molekula sa buong lamad

Simpleng pagsasabog- paglipat ng mga sangkap sa pamamagitan ng lamad nang walang pakikilahok mga espesyal na mekanismo. Ang transportasyon ay nangyayari sa isang gradient ng konsentrasyon nang walang pagkonsumo ng enerhiya. Sa pamamagitan ng simpleng pagsasabog, ang mga maliliit na biomolecules ay dinadala - H2O, CO2, O2, urea, hydrophobic low-molecular substance. Ang rate ng simpleng pagsasabog ay proporsyonal sa gradient ng konsentrasyon.

Pinadali ang pagsasabog- paglilipat ng mga sangkap sa buong lamad gamit ang mga channel ng protina o mga espesyal na protina ng carrier. Isinasagawa ito kasama ang gradient ng konsentrasyon nang walang pagkonsumo ng enerhiya. Ang mga monosaccharides, amino acid, nucleotides, glycerol, at ilang mga ion ay dinadala. Ang saturation kinetics ay katangian - sa isang tiyak (saturating) na konsentrasyon ng transported substance, ang lahat ng mga molekula ng carrier ay nakikibahagi sa paglipat at ang bilis ng transportasyon ay umabot sa isang maximum na halaga.

Aktibong transportasyon- nangangailangan din ng pakikilahok ng mga espesyal na protina ng transportasyon, ngunit ang transportasyon ay nangyayari laban sa gradient ng konsentrasyon at samakatuwid ay nangangailangan ng paggasta ng enerhiya. Gamit ang mekanismong ito, ang Na+, K+, Ca2+, Mg2+ ions ay dinadala sa pamamagitan ng cell membrane, at ang mga proton ay dinadala sa mitochondrial membrane. Ang aktibong transportasyon ng mga sangkap ay nailalarawan sa pamamagitan ng saturation kinetics.

9.5.2. Ang isang halimbawa ng isang sistema ng transportasyon na nagdadala ng aktibong transportasyon ng mga ion ay Na+,K+-adenosine triphosphatase (Na+,K+-ATPase o Na+,K+-pump). Ang protina na ito ay matatagpuan malalim sa lamad ng plasma at may kakayahang mag-catalyze ng reaksyon ng ATP hydrolysis. Ang enerhiya na inilabas sa panahon ng hydrolysis ng 1 ATP molecule ay ginagamit upang ilipat ang 3 Na+ ions mula sa cell patungo sa extracellular space at 2 K+ ions sa tapat na direksyon (Larawan 9.11). Bilang resulta ng pagkilos ng Na+,K+-ATPase, isang pagkakaiba sa konsentrasyon ang nalikha sa pagitan ng cell cytosol at ng extracellular fluid. Dahil ang paglipat ng mga ions ay hindi katumbas, isang pagkakaiba ang lumitaw mga potensyal na elektrikal. Kaya, lumitaw ang isang potensyal na electrochemical, na binubuo ng enerhiya ng pagkakaiba sa mga potensyal na elektrikal Δφ at ang enerhiya ng pagkakaiba sa mga konsentrasyon ng mga sangkap ΔC sa magkabilang panig ng lamad.

Larawan 9.11. Na+, K+ pump diagram.

9.5.3. Transport ng mga particle at mga compound na may mataas na molekular na timbang sa mga lamad

Kasama ng transportasyon ng mga organikong sangkap at ion na isinasagawa ng mga carrier, mayroong isang napaka-espesyal na mekanismo sa cell na idinisenyo upang sumipsip ng mga high-molecular compound sa cell at alisin ang mga high-molecular compound mula dito sa pamamagitan ng pagbabago ng hugis ng biomembrane. Ang mekanismong ito ay tinatawag transportasyon ng vesicular.

Larawan 9.12. Mga uri ng vesicular transport: 1 - endocytosis; 2 - exocytosis.

Sa panahon ng paglilipat ng mga macromolecule, nangyayari ang sunud-sunod na pagbuo at pagsasanib ng mga vesicle na napapalibutan ng lamad (vesicles). Batay sa direksyon ng transportasyon at likas na katangian ng mga sangkap na dinadala, ang mga sumusunod na uri ng vesicular transport ay nakikilala:

Endositosis(Larawan 9.12, 1) - paglipat ng mga sangkap sa cell. Depende sa laki ng mga nagresultang vesicle, sila ay nakikilala:

A) pinocytosis — pagsipsip ng likido at dissolved macromolecules (protina, polysaccharides, nucleic acid) gamit ang maliliit na bula (150 nm ang lapad);

b) phagocytosis — pagsipsip ng malalaking particle, tulad ng mga microorganism o cell debris. Sa kasong ito, ang mga malalaking vesicle ay nabuo, na tinatawag na mga phagosome, na may diameter na higit sa 250 nm.

Ang Pinocytosis ay katangian ng karamihan sa mga eukaryotic na selula, habang ang mga malalaking particle ay hinihigop ng mga dalubhasang selula - leukocytes at macrophage. Sa unang yugto ng endocytosis, ang mga sangkap o mga particle ay na-adsorbed sa ibabaw ng lamad ang prosesong ito ay nangyayari nang walang pagkonsumo ng enerhiya. Sa susunod na yugto, ang lamad na may adsorbed substance ay lumalalim sa cytoplasm; ang mga resultang lokal na invaginations ng plasma membrane ay hiwalay mula sa ibabaw ng cell, na bumubuo ng mga vesicle, na pagkatapos ay lumipat sa cell. Ang prosesong ito ay konektado sa pamamagitan ng isang sistema ng mga microfilament at umaasa sa enerhiya. Ang mga vesicle at phagosome na pumapasok sa cell ay maaaring sumanib sa mga lysosome. Ang mga enzyme na nakapaloob sa mga lysosome ay nagbabagsak ng mga sangkap na nasa mga vesicle at phagosome sa mga mababang molekular na timbang na mga produkto (amino acids, monosaccharides, nucleotides), na dinadala sa cytosol, kung saan maaari silang magamit ng cell.

Exocytosis(Figure 9.12, 2) - paglilipat ng mga particle at malalaking compound mula sa cell. Ang prosesong ito, tulad ng endocytosis, ay nangyayari sa pagsipsip ng enerhiya. Ang mga pangunahing uri ng exocytosis ay:

A) pagtatago - pag-alis mula sa cell ng mga compound na nalulusaw sa tubig na ginagamit o nakakaapekto sa iba pang mga selula ng katawan. Maaaring isagawa kapwa sa pamamagitan ng mga hindi espesyal na selula at ng mga selula ng mga glandula ng endocrine, mga mucous membrane gastrointestinal tract, inangkop para sa pagtatago ng mga sangkap na kanilang ginagawa (mga hormone, neurotransmitter, proenzymes) depende sa mga partikular na pangangailangan ng katawan.

Ang mga sikretong protina ay na-synthesize sa mga ribosom na nauugnay sa mga lamad ng magaspang na endoplasmic reticulum. Ang mga protina na ito ay dinadala sa Golgi apparatus, kung saan sila ay binago, puro, pinagsunod-sunod, at pagkatapos ay nakabalot sa mga vesicle, na inilabas sa cytosol at pagkatapos ay nagsasama sa lamad ng plasma upang ang mga nilalaman ng mga vesicle ay nasa labas ng cell.

Hindi tulad ng mga macromolecule, ang maliliit na sikretong particle, tulad ng mga proton, ay dinadala palabas ng cell gamit ang mga mekanismo ng pinadali na pagsasabog at aktibong transportasyon.

b) paglabas - pag-alis mula sa cell ng mga sangkap na hindi maaaring gamitin (halimbawa, sa panahon ng erythropoiesis, pag-alis mula sa reticulocytes ng mesh substance, na kung saan ay pinagsama-samang labi ng mga organelles). Ang mekanismo ng paglabas ay lumilitaw na ang mga excreted na particle ay unang nakulong sa isang cytoplasmic vesicle, na pagkatapos ay nagsasama sa lamad ng plasma.

Ang karamihan sa mga organismo na nabubuhay sa Earth ay binubuo ng mga selula na halos magkapareho sa kanilang kemikal na komposisyon, istraktura at mahahalagang tungkulin. Ang metabolismo at conversion ng enerhiya ay nangyayari sa bawat cell. Ang paghahati ng cell ay sumasailalim sa mga proseso ng paglaki at pagpaparami ng mga organismo. Kaya, ang cell ay isang yunit ng istraktura, pag-unlad at pagpaparami ng mga organismo.

Ang isang cell ay maaari lamang umiral bilang isang integral system, na hindi nahahati sa mga bahagi. Ang integridad ng cell ay sinisiguro ng mga biological membrane. Ang isang cell ay isang elemento ng isang sistema ng mas mataas na ranggo - isang organismo. Ang mga bahagi at organel ng isang cell, na binubuo ng mga kumplikadong molekula, ay kumpletong mga sistema mababang ranggo.

Cell - bukas na sistema, na nauugnay sa kapaligiran, metabolismo at enerhiya. Ito ay isang functional system kung saan ang bawat molekula ay gumaganap ng mga tiyak na function. Ang cell ay may katatagan, ang kakayahang mag-regulate ng sarili at magparami ng sarili.

Ang cell ay isang self-governing system. Ang control genetic system ng cell ay kinakatawan ng mga kumplikadong macromolecules - mga nucleic acid(DNA at RNA).

Noong 1838-1839 Ang mga biologist na Aleman na sina M. Schleiden at T. Schwann ay nagbubuod ng kaalaman tungkol sa selula at nagbalangkas ng pangunahing posisyon ng teorya ng selula, ang kakanyahan nito ay ang lahat ng mga organismo, parehong halaman at hayop, ay binubuo ng mga selula.

Noong 1859, inilarawan ni R. Virchow ang proseso ng paghahati ng selula at bumalangkas ng isa sa pinakamahalagang probisyon ng teorya ng selula: "Ang bawat selula ay nagmumula sa isa pang selula." Ang mga bagong cell ay nabuo bilang isang resulta ng paghahati ng mother cell, at hindi mula sa non-cellular substance, gaya ng naisip dati.

Ang pagtuklas ng mga mammalian egg ng Russian scientist na si K. Baer noong 1826 ay humantong sa konklusyon na ang cell ay sumasailalim sa pag-unlad ng mga multicellular na organismo.

Kasama sa modernong teorya ng cell ang mga sumusunod na probisyon:

1) cell - ang yunit ng istraktura at pag-unlad ng lahat ng mga organismo;

2) ang mga selula ng mga organismo mula sa iba't ibang kaharian ng buhay na kalikasan ay magkatulad sa istraktura, kemikal na komposisyon, metabolismo, at mga pangunahing pagpapakita ng aktibidad ng buhay;

3) nabuo ang mga bagong selula bilang resulta ng paghahati ng selula ng ina;

4) sa isang multicellular organism, ang mga cell ay bumubuo ng mga tisyu;

5) ang mga organo ay binubuo ng mga tisyu.

Sa pagpapakilala sa biology ng modernong biyolohikal, pisikal at mga pamamaraan ng kemikal Ginawang posible ng pananaliksik na pag-aralan ang istraktura at paggana ng iba't ibang bahagi ng cell. Ang isa sa mga pamamaraan para sa pag-aaral ng mga cell ay mikroskopya. Ang isang modernong light microscope ay nagpapalaki ng mga bagay nang 3000 beses at nagbibigay-daan sa iyong makita ang pinakamalaking organelle ng cell, obserbahan ang paggalaw ng cytoplasm, at cell division.

Naimbento noong 40s. XX siglo Ang isang electron microscope ay nagbibigay ng magnification ng sampu at daan-daang libong beses. Ang isang electron microscope ay gumagamit ng isang stream ng mga electron sa halip na liwanag, at sa halip na mga lente - mga electromagnetic field. Samakatuwid, ang isang electron microscope ay gumagawa ng malinaw na mga imahe sa mas mataas na mga magnification. Gamit ang gayong mikroskopyo, posible na pag-aralan ang istraktura ng mga organel ng cell.

Ang istraktura at komposisyon ng mga organel ng cell ay pinag-aralan gamit ang pamamaraan sentripugasyon. Ang mga tinadtad na tisyu na may nawasak na mga lamad ng cell ay inilalagay sa mga test tube at pinaikot sa isang centrifuge sa mataas na bilis. Ang pamamaraan ay batay sa katotohanan na ang iba't ibang mga cellular organoids ay may iba't ibang masa at density. Mas maraming siksik na organelles ang idineposito sa isang test tube sa mababang bilis ng centrifugation, mas mababa ang siksik - sa mataas na bilis. Ang mga layer na ito ay pinag-aaralan nang hiwalay.

Malawakang ginagamit pamamaraan ng cell at tissue culture, na binubuo sa katotohanan na mula sa isa o ilang mga cell sa isang espesyal na nutrient medium ay maaaring makakuha ng isang grupo ng parehong uri ng mga selula ng hayop o halaman at kahit na mapalago ang isang buong halaman. Gamit ang pamamaraang ito, makakakuha ka ng sagot sa tanong kung paano nabuo ang iba't ibang mga tisyu at organo ng katawan mula sa isang cell.

Ang mga pangunahing prinsipyo ng teorya ng cell ay unang binuo ni M. Schleiden at T. Schwann. Ang cell ay isang yunit ng istraktura, mahahalagang aktibidad, pagpaparami at pag-unlad ng lahat ng nabubuhay na organismo. Upang pag-aralan ang mga cell, ginagamit ang mga pamamaraan ng mikroskopya, centrifugation, cell at tissue culture, atbp.

Ang mga selula ng fungi, halaman at hayop ay magkapareho hindi lamang sa komposisyon ng kemikal, kundi pati na rin sa istraktura. Kapag sinusuri ang isang cell sa ilalim ng mikroskopyo, iba't ibang mga istraktura ang makikita dito - organoids. Ang bawat organelle ay gumaganap ng mga tiyak na function. Mayroong tatlong pangunahing bahagi sa isang cell: ang plasma membrane, ang nucleus at ang cytoplasm (Larawan 1).

Plasma lamad naghihiwalay sa cell at mga nilalaman nito mula sa kapaligiran. Sa Figure 2 makikita mo: ang lamad ay nabuo ng dalawang layer ng lipid, at ang mga molekula ng protina ay tumagos sa kapal ng lamad.

Pangunahing pag-andar ng lamad ng plasma transportasyon. Tinitiyak nito ang daloy ng mga sustansya sa selula at ang pag-alis ng mga produktong metabolic mula dito.

Ang isang mahalagang katangian ng lamad ay selective permeability, o semi-permeability, ay nagbibigay-daan sa cell na makipag-ugnayan sa kapaligiran: ilang substance lang ang pumapasok at inaalis dito. Ang maliliit na molekula ng tubig at ilang iba pang mga sangkap ay tumagos sa selula sa pamamagitan ng pagsasabog, na bahagyang sa pamamagitan ng mga pores sa lamad.

Ang mga asukal, mga organikong acid, at mga asin ay natutunaw sa cytoplasm, ang cell sap ng mga vacuoles ng isang cell ng halaman. Bukod dito, ang kanilang konsentrasyon sa cell ay mas mataas kaysa sa in kapaligiran. Kung mas mataas ang konsentrasyon ng mga sangkap na ito sa cell, mas maraming tubig ang sinisipsip nito. Ito ay kilala na ang tubig ay patuloy na natupok ng cell, dahil sa kung saan ang konsentrasyon ng cell sap ay tumataas at ang tubig ay muling pumapasok sa cell.

Ang pagpasok ng mas malalaking molekula (glucose, amino acid) sa cell ay sinisiguro ng mga protina ng transport ng lamad, na, kasama ang mga molekula ng mga transported substance, dinadala ang mga ito sa buong lamad. Ang prosesong ito ay nagsasangkot ng mga enzyme na sumisira sa ATP.

Figure 1. Pangkalahatang diagram ng istraktura ng isang eukaryotic cell.
(upang palakihin ang larawan, i-click ang larawan)

Figure 2. Istraktura ng lamad ng plasma.
1 - butas na protina, 2 - lubog na protina, 3 - panlabas na protina

Figure 3. Diagram ng pinocytosis at phagocytosis.

Kahit na ang mas malalaking molekula ng mga protina at polysaccharides ay pumapasok sa cell sa pamamagitan ng phagocytosis (mula sa Greek. phagos- lumalamon at kitos- sisidlan, cell), at mga patak ng likido - sa pamamagitan ng pinocytosis (mula sa Griyego. pinot- Uminom ako at kitos) (Larawan 3).

Ang mga selula ng hayop, hindi katulad ng mga selula ng halaman, ay napapaligiran ng malambot at nababaluktot na "balat" na pangunahing nabuo ng mga molekula ng polysaccharide, na, na sumasali sa ilang mga protina ng lamad at lipid, ay pumapalibot sa selula mula sa labas. Ang komposisyon ng polysaccharides ay tiyak sa iba't ibang mga tisyu, dahil kung saan ang mga cell ay "nakikilala" ang bawat isa at kumonekta sa bawat isa.

Ang mga cell ng halaman ay walang ganoong "coat". Mayroon silang pore-ridden plasma membrane sa itaas nila. lamad ng cell, na pangunahing binubuo ng selulusa. Sa pamamagitan ng mga pores, ang mga thread ng cytoplasm ay umaabot mula sa cell patungo sa cell, na nagkokonekta sa mga cell sa isa't isa. Ito ay kung paano nakakamit ang komunikasyon sa pagitan ng mga selula at ang integridad ng katawan ay nakakamit.

Ang cell membrane sa mga halaman ay gumaganap ng isang malakas na balangkas at pinoprotektahan ang cell mula sa pinsala.

Karamihan sa mga bacteria at lahat ng fungi ay may cell membrane, tanging ang kemikal na komposisyon nito ay naiiba. Sa fungi ito ay binubuo ng isang chitin-like substance.

Ang mga selula ng fungi, halaman at hayop ay may katulad na istraktura. Ang isang cell ay may tatlong pangunahing bahagi: ang nucleus, ang cytoplasm, at ang plasma membrane. Ang lamad ng plasma ay binubuo ng mga lipid at protina. Tinitiyak nito ang pagpasok ng mga sangkap sa cell at ang kanilang paglabas mula sa cell. Sa mga selula ng mga halaman, fungi at karamihan sa mga bakterya mayroong isang lamad ng cell sa itaas ng lamad ng plasma. Gumaganap ito ng proteksiyon na function at gumaganap ng papel ng isang balangkas. Sa mga halaman, ang cell wall ay binubuo ng cellulose, at sa fungi, ito ay gawa sa chitin-like substance. Ang mga selula ng hayop ay natatakpan ng mga polysaccharides na nagbibigay ng mga contact sa pagitan ng mga cell ng parehong tissue.

Alam mo ba na ang pangunahing bahagi ng cell ay cytoplasm. Binubuo ito ng tubig, amino acids, protina, carbohydrates, ATP, at mga ion ng mga inorganic na sangkap. Ang cytoplasm ay naglalaman ng nucleus at organelles ng cell. Sa loob nito, ang mga sangkap ay lumilipat mula sa isang bahagi ng cell patungo sa isa pa. Tinitiyak ng cytoplasm ang pakikipag-ugnayan ng lahat ng organelles. Ang mga reaksiyong kemikal ay nagaganap dito.

Ang buong cytoplasm ay natatakpan ng manipis na mga microtubule ng protina na nabuo cell cytoskeleton, salamat sa kung saan ito ay nagpapanatili ng isang pare-pareho ang hugis. Ang cell cytoskeleton ay nababaluktot, dahil ang mga microtubule ay maaaring baguhin ang kanilang posisyon, lumipat mula sa isang dulo at paikliin mula sa isa pa. Ang iba't ibang mga sangkap ay pumapasok sa cell. Ano ang mangyayari sa kanila sa hawla?

Sa lysosomes - maliit na bilog na mga vesicle ng lamad (tingnan ang Fig. 1) ang mga molekula ng kumplikadong mga organikong sangkap ay pinaghiwa-hiwalay sa mas simpleng mga molekula sa tulong ng mga hydrolytic enzymes. Halimbawa, ang mga protina ay pinaghiwa-hiwalay sa mga amino acid, polysaccharides sa monosaccharides, fats sa glycyrin at fatty acid. Para sa function na ito, ang mga lysosome ay madalas na tinatawag na "mga istasyon ng pagtunaw" ng cell.

Kung ang lamad ng mga lysosome ay nawasak, ang mga enzyme na nakapaloob sa kanila ay maaaring matunaw ang cell mismo. Samakatuwid, kung minsan ang mga lysosome ay tinatawag na "mga sandata sa pagpatay ng cell."

Enzymatic oxidation ng maliliit na molekula ng amino acids, monosaccharides na nabuo sa lysosomes, mga fatty acid at ang mga alkohol sa carbon, acid gas at tubig ay nagsisimula sa cytoplasm at nagtatapos sa iba pang organelles - mitochondria. Ang mitochondria ay mga hugis baras, parang thread o spherical na organelles, na tinatanggal mula sa cytoplasm ng dalawang lamad (Larawan 4). Ang panlabas na lamad ay makinis, at ang panloob ay bumubuo ng mga fold - mga crista, na nagpapataas ng ibabaw nito. Ang panloob na lamad ay naglalaman ng mga enzyme na lumalahok sa mga reaksyon ng oksihenasyon ng mga organikong sangkap sa carbon dioxide at tubig. Naglalabas ito ng enerhiya na iniimbak ng cell sa mga molekulang ATP. Samakatuwid, ang mitochondria ay tinatawag na "mga istasyon ng kuryente" ng cell.

Sa cell, ang mga organikong sangkap ay hindi lamang na-oxidized, ngunit na-synthesize din. Ang synthesis ng mga lipid at carbohydrates ay isinasagawa sa endoplasmic reticulum - EPS (Larawan 5), at mga protina - sa ribosomes. Ano ang EPS? Ito ay isang sistema ng mga tubules at cisterns, ang mga dingding nito ay nabuo sa pamamagitan ng isang lamad. Sila ay tumagos sa buong cytoplasm. Ang mga sangkap ay gumagalaw sa mga channel ng ER patungo sa iba't ibang bahagi ng cell.

May makinis at magaspang na EPS. Sa ibabaw ng makinis na ER, ang mga carbohydrate at lipid ay synthesized sa pakikilahok ng mga enzyme. Ang pagkamagaspang ng ER ay ibinibigay ng maliliit na bilog na katawan na matatagpuan dito - ribosom(tingnan ang Fig. 1), na kasangkot sa synthesis ng protina.

Nagaganap din ang synthesis ng mga organikong sangkap sa mga plastid, na matatagpuan lamang sa mga selula ng halaman.

kanin. 4. Scheme ng istraktura ng mitochondria.
1.- panlabas na lamad; 2.- panloob na lamad; 3.- tiklop ng panloob na lamad - cristae.

kanin. 5. Scheme ng istraktura ng magaspang na EPS.

kanin. 6. Diagram ng istraktura ng isang chloroplast.
1.- panlabas na lamad; 2.- panloob na lamad; 3.- panloob na nilalaman ng chloroplast; 4.- tiklop ng panloob na lamad, na nakolekta sa "mga stack" at bumubuo ng grana.

Sa walang kulay na mga plastid - mga leucoplast(mula sa Greek leukos- puti at plasto- nilikha) naipon ang almirol. Ang mga tubers ng patatas ay napakayaman sa leucoplasts. Ang dilaw, kahel, at pula na mga kulay ay ibinibigay sa mga prutas at bulaklak. mga chromoplast(mula sa Greek kromo- kulay at plasto). Nag-synthesize sila ng mga pigment na kasangkot sa photosynthesis - carotenoids. Sa buhay ng halaman, ito ay lalong mahalaga mga chloroplast(mula sa Greek chloros- maberde at plasto) - berdeng plastid. Sa Figure 6 makikita mo na ang mga chloroplast ay natatakpan ng dalawang lamad: isang panlabas at isang panloob. Ang panloob na lamad ay bumubuo ng mga fold; sa pagitan ng mga fold ay may mga bula na nakaayos sa mga stack - butil. Ang mga grana ay naglalaman ng mga molekula ng chlorophyll, na kasangkot sa photosynthesis. Ang bawat chloroplast ay may humigit-kumulang 50 butil na nakaayos sa pattern ng checkerboard. Tinitiyak ng kaayusan na ito ang maximum na pag-iilaw ng bawat mukha.

Sa cytoplasm, ang mga protina, lipid, at carbohydrates ay maaaring maipon sa anyo ng mga butil, kristal, at mga patak. Ang mga ito pagsasama- magreserba ng mga sustansya na kinakain ng cell kung kinakailangan.

Sa mga cell ng halaman, ang ilan sa mga reserbang nutrients, pati na rin ang mga produkto ng pagkasira, ay naipon sa cell sap ng mga vacuoles (tingnan ang Fig. 1). Maaari silang magbilang ng hanggang 90% ng dami ng isang cell ng halaman. Ang mga selula ng hayop ay may mga pansamantalang vacuole na sumasakop ng hindi hihigit sa 5% ng kanilang dami.

kanin. 7. Scheme ng istraktura ng Golgi complex.

Sa Figure 7 makikita mo ang isang sistema ng mga cavity na napapalibutan ng isang lamad. Ito Golgi complex, na gumaganap ng iba't ibang mga function sa cell: nakikilahok sa akumulasyon at transportasyon ng mga sangkap, ang kanilang pag-alis mula sa cell, ang pagbuo ng lysosomes at ang cell lamad. Halimbawa, ang mga molekula ng selulusa ay pumapasok sa lukab ng Golgi complex, na, gamit ang mga vesicle, lumipat sa ibabaw ng cell at kasama sa lamad ng cell.

Karamihan sa mga selula ay nagpaparami sa pamamagitan ng paghahati. Nakikilahok sa prosesong ito sentro ng cell. Binubuo ito ng dalawang centriole na napapalibutan ng siksik na cytoplasm (tingnan ang Fig. 1). Sa simula ng paghahati, ang mga centriole ay lumilipat patungo sa mga pole ng cell. Ang mga thread ng protina ay nagmumula sa kanila, na kumokonekta sa mga chromosome at tinitiyak ang kanilang pare-parehong pamamahagi sa pagitan ng dalawang anak na selula.

Ang lahat ng mga cell organelle ay malapit na magkakaugnay. Halimbawa, ang mga molekula ng protina ay na-synthesize sa mga ribosom, at dinadala sila sa mga channel ng ER patungo sa iba't ibang parte mga cell, at sa lysosomes ang mga protina ay nawasak. Ang mga bagong synthesize na molekula ay ginagamit upang bumuo ng mga istruktura ng cell o maipon sa cytoplasm at mga vacuole bilang reserbang nutrients.

Ang cell ay puno ng cytoplasm. Ang cytoplasm ay naglalaman ng nucleus at iba't ibang organelles: lysosomes, mitochondria, plastids, vacuoles, ER, cell center, Golgi complex. Magkaiba sila sa kanilang istraktura at pag-andar. Ang lahat ng organelles ng cytoplasm ay nakikipag-ugnayan sa isa't isa, na tinitiyak ang normal na paggana ng cell.

Talahanayan 1. ISTRUKTURA NG CELL

Ang pinakamahalagang papel sa aktibidad ng buhay at paghahati ng mga selula ng fungi, halaman at hayop ay kabilang sa nucleus at ang mga chromosome na matatagpuan dito. Karamihan sa mga selula ng mga organismong ito ay may iisang nucleus, ngunit mayroon ding mga multinucleated na selula, tulad ng mga selula ng kalamnan. Ang nucleus ay matatagpuan sa cytoplasm at may bilog o hugis-itlog na hugis. Ito ay natatakpan ng isang shell na binubuo ng dalawang lamad. Ang nuclear envelope ay may mga pores kung saan ang pagpapalitan ng mga sangkap ay nangyayari sa pagitan ng nucleus at ng cytoplasm. Ang nucleus ay puno ng nuclear juice, kung saan matatagpuan ang nucleoli at chromosome.

Nucleoli- ito ay "mga workshop para sa paggawa" ng mga ribosome, na nabuo mula sa ribosomal RNA na ginawa sa nucleus at mga protina na na-synthesize sa cytoplasm.

Ang pangunahing pag-andar ng nucleus - imbakan at paghahatid ng namamana na impormasyon - ay nauugnay sa mga chromosome. Ang bawat uri ng organismo ay may sariling hanay ng mga kromosom: isang tiyak na bilang, hugis at sukat.

Ang lahat ng mga cell ng katawan, maliban sa mga sex cell, ay tinatawag somatic(mula sa Greek soma- katawan). Ang mga cell ng isang organismo ng parehong species ay naglalaman ng parehong hanay ng mga chromosome. Halimbawa, sa mga tao, ang bawat cell ng katawan ay naglalaman ng 46 chromosome, sa fruit fly Drosophila - 8 chromosomes.

Ang mga somatic cell, bilang panuntunan, ay may dobleng hanay ng mga chromosome. Ito ay tinatawag na diploid at tinutukoy ng 2 n. Kaya, ang isang tao ay may 23 pares ng chromosome, iyon ay, 2 n= 46. Ang mga sex cell ay naglalaman ng kalahati ng dami ng chromosome. Single ba ito, o haploid, kit. Ang tao ay may 1 n = 23.

Ang lahat ng chromosome sa somatic cells, hindi tulad ng chromosome sa germ cells, ay ipinares. Ang mga chromosome na bumubuo sa isang pares ay magkapareho sa isa't isa. Ang mga ipinares na chromosome ay tinatawag homologo. Mga kromosom na kabilang sa magkaibang mag-asawa at iba-iba sa hugis at sukat, tinatawag hindi homologous(Larawan 8).

Sa ilang mga species, ang bilang ng mga chromosome ay maaaring pareho. Halimbawa, ang pulang klouber at mga gisantes ay may 2 n= 14. Gayunpaman, ang kanilang mga chromosome ay naiiba sa hugis, sukat, at komposisyon ng nucleotide ng mga molekula ng DNA.

kanin. 8. Set ng mga chromosome sa mga cell ng Drosophila.

kanin. 9. Estruktura ng kromosom.

Upang maunawaan ang papel ng mga chromosome sa paghahatid ng namamana na impormasyon, kinakailangan na maging pamilyar sa kanilang istraktura at komposisyon ng kemikal.

Ang mga chromosome ng isang hindi naghahati na selula ay mukhang mahahabang manipis na mga sinulid. Bago ang paghahati ng cell, ang bawat chromosome ay binubuo ng dalawang magkaparehong hibla - chromatid, na konektado sa pagitan ng mga baywang ng baywang - (Larawan 9).

Ang mga kromosom ay binubuo ng DNA at mga protina. Dahil ang komposisyon ng nucleotide ng DNA ay naiiba iba't ibang uri, ang komposisyon ng chromosome ay natatangi sa bawat species.

Ang bawat cell, maliban sa bacterial cells, ay may nucleus kung saan matatagpuan ang nucleoli at chromosome. Ang bawat species ay nailalarawan sa pamamagitan ng isang tiyak na hanay ng mga chromosome: numero, hugis at sukat. Sa mga somatic cells ng karamihan sa mga organismo ang hanay ng mga chromosome ay diploid, sa mga sex cell ito ay haploid. Ang magkapares na chromosome ay tinatawag na homologous. Ang mga kromosom ay binubuo ng DNA at mga protina. Tinitiyak ng mga molekula ng DNA ang pag-iimbak at paghahatid ng namamana na impormasyon mula sa cell patungo sa cell at mula sa organismo patungo sa organismo.

Matapos matugunan ang mga paksang ito, dapat ay magagawa mong:

1. Ipaliwanag sa kung anong mga kaso ang isang light microscope (structure) o isang transmission electron microscope ay dapat gamitin.
2. Ilarawan ang istraktura ng lamad ng cell at ipaliwanag ang kaugnayan sa pagitan ng istraktura ng lamad at ang kakayahang makipagpalitan ng mga sangkap sa pagitan ng cell at kapaligiran nito.
3. Tukuyin ang mga proseso: diffusion, facilitated diffusion, active transport, endocytosis, exocytosis at osmosis. Ipahiwatig ang mga pagkakaiba sa pagitan ng mga prosesong ito.
4. Pangalanan ang mga pag-andar ng mga istruktura at ipahiwatig kung aling mga cell (halaman, hayop o prokaryotic) sila matatagpuan: nucleus, nuclear membrane, nucleoplasm, chromosome, plasma membrane, ribosome, mitochondrion, cell wall, chloroplast, vacuole, lysosome, smooth endoplasmic reticulum (agranular) at magaspang (butil-butil), cell center, Golgi apparatus, cilium, flagellum, mesosoma, pili o fimbriae.
5. Pangalan ng hindi bababa sa tatlong mga palatandaan kung saan ang isang cell ng halaman ay maaaring makilala mula sa isang cell ng hayop.
6. Ilista ang pinakamahalagang pagkakaiba sa pagitan ng prokaryotic at eukaryotic cells.

Ivanova T.V., Kalinova G.S., Myagkova A.N. "Pangkalahatang Biology". Moscow, "Enlightenment", 2000

• Paksa 1. "Plasma membrane." §1, §8 p. 5;20
• Paksa 2. "Cage." §8-10 p. 20-30
• Paksa 3. "Prokaryotic cell. Viruses." §11 p. 31-34

Mga lamad ng cell

Ang istrukturang organisasyon ng isang cell ay batay sa prinsipyo ng lamad ng istraktura, iyon ay, ang cell ay pangunahing binuo ng mga lamad. Ang lahat ng biological membrane ay may pagkakatulad mga tampok na istruktura at mga ari-arian.

Sa kasalukuyan, ang liquid-mosaic na modelo ng istraktura ng lamad ay karaniwang tinatanggap.

Ang lamad ay batay sa isang lipid bilayer na pangunahing nabuo phospholipids. Ang mga lipid ay bumubuo sa average na ≈40% komposisyong kemikal mga lamad. Sa isang bilayer, ang mga buntot ng mga molekula sa lamad ay magkaharap sa isa't isa, at ang mga polar na ulo ay nakaharap palabas, kaya ang ibabaw ng lamad ay hydrophilic. Tinutukoy ng mga lipid ang mga pangunahing katangian ng mga lamad.

Bilang karagdagan sa mga lipid, ang lamad ay naglalaman ng mga protina (sa average ≈60%). Tinutukoy nila ang karamihan sa mga tiyak na pag-andar ng lamad. Ang mga molekula ng protina ay hindi bumubuo ng tuluy-tuloy na layer (Larawan 280). Depende sa lokasyon sa lamad, mayroong:

© mga peripheral na protina- mga protina na matatagpuan sa panlabas o loobang bahagi lipid bilayer;

© semi-integral na mga protina- mga protina na nahuhulog sa lipid bilayer sa iba't ibang lalim;

© integral, o mga protina ng transmembrane - mga protina na tumagos sa lamad sa pamamagitan ng, nakikipag-ugnayan sa parehong panlabas at panloob na kapaligiran ng cell.

Ang mga protina ng lamad ay maaaring magsagawa ng iba't ibang mga pag-andar:

© transportasyon ng ilang mga molekula;

© catalysis ng mga reaksyon na nagaganap sa mga lamad;

© pagpapanatili ng istraktura ng lamad;

© pagtanggap at pag-convert ng mga signal mula sa kapaligiran.

Ang lamad ay maaaring maglaman ng mula 2 hanggang 10% na carbohydrates. Ang carbohydrate component ng mga lamad ay karaniwang kinakatawan ng oligosaccharide o polysaccharide chain na nauugnay sa mga molekula ng protina (glycoproteins) o lipids (glycolipids). Ang mga karbohidrat ay pangunahing matatagpuan sa panlabas na ibabaw mga lamad. Ang mga pag-andar ng carbohydrates sa lamad ng cell ay hindi lubos na nauunawaan, ngunit maaari nating sabihin na nagbibigay sila ng mga function ng receptor ng lamad.

Sa mga selula ng hayop, ang mga glycoprotein ay bumubuo ng isang supra-membrane complex - glycocalyx, na may kapal na ilang sampu ng nanometer. Ang extracellular digestion ay nangyayari sa loob nito, maraming mga cell receptor ang matatagpuan, at ang cell adhesion ay tila nangyayari sa tulong nito.

Ang mga molekula ng mga protina at lipid ay mobile at nakakagalaw , higit sa lahat sa eroplano ng lamad. Ang mga lamad ay walang simetriko , ibig sabihin, iba ang komposisyon ng lipid at protina ng panlabas at panloob na ibabaw ng lamad.

Ang kapal ng lamad ng plasma ay nasa average na 7.5 nm.

Ang isa sa mga pangunahing pag-andar ng lamad ay transportasyon, tinitiyak ang pagpapalitan ng mga sangkap sa pagitan ng cell at ng panlabas na kapaligiran. Ang mga lamad ay may pag-aari ng pumipili na pagkamatagusin, iyon ay, ang mga ito ay mahusay na natatagusan sa ilang mga sangkap o molekula at hindi gaanong natatagusan (o ganap na hindi natatagusan) sa iba. Membrane permeability para sa iba't ibang mga sangkap depende pareho sa mga katangian ng kanilang mga molekula (polarity, laki, atbp.) At sa mga katangian ng mga lamad (ang panloob na bahagi ng lipid layer ay hydrophobic).

Mayroong iba't ibang mga mekanismo para sa transportasyon ng mga sangkap sa buong lamad (Larawan 281). Depende sa pangangailangang gumamit ng enerhiya sa transportasyon ng mga sangkap, mayroong:

© passive na transportasyon- transportasyon ng mga sangkap nang walang pagkonsumo ng enerhiya;

© aktibong transportasyon- transportasyon na kumukonsumo ng enerhiya.

Ang passive na transportasyon ay batay sa pagkakaiba sa mga konsentrasyon at singil. Sa passive na transportasyon, ang mga sangkap ay palaging lumilipat mula sa isang lugar na may mas mataas na konsentrasyon patungo sa isang lugar na may mas mababang konsentrasyon, iyon ay, kasama ang isang gradient ng konsentrasyon. Kung ang molekula ay sinisingil, kung gayon ang transportasyon nito ay apektado din ng electrical gradient. Samakatuwid, madalas na pinag-uusapan ng mga tao ang tungkol sa isang electrochemical gradient, pinagsasama ang parehong mga gradient. Ang bilis ng transportasyon ay depende sa magnitude ng gradient.

Mayroong tatlong pangunahing mekanismo ng passive transport:

© Simpleng pagsasabog- transportasyon ng mga sangkap nang direkta sa pamamagitan ng lipid bilayer. Ang mga gas, non-polar o maliliit na uncharged polar molecule ay madaling dumaan dito. Kung mas maliit ang molekula at mas nalulusaw sa taba, mas mabilis itong tumagos sa lamad. Kapansin-pansin, ang tubig, sa kabila ng pagiging medyo hindi matutunaw sa taba, ay tumagos sa lipid bilayer nang napakabilis. Ito ay ipinaliwanag sa pamamagitan ng katotohanan na ang molekula nito ay maliit at neutral sa kuryente. Ang pagsasabog ng tubig sa pamamagitan ng mga lamad ay tinatawag sa pamamagitan ng osmosis.

© Pinadali ang pagsasabog- transportasyon ng mga sangkap gamit ang espesyal

transport proteins, na ang bawat isa ay responsable para sa transportasyon ng mga partikular na molekula o grupo ng mga kaugnay na molekula. Nakikipag-ugnayan sila sa isang molecule ng transported substance at kahit papaano ay inililipat ito sa lamad. Sa ganitong paraan, ang mga asukal, amino acid, nucleotides at marami pang ibang polar molecule ay dinadala sa cell.

Ang pangangailangan para sa aktibong transportasyon ay lumitaw kapag kinakailangan upang matiyak ang transportasyon ng mga molekula sa buong lamad laban sa isang electrochemical gradient. Ang transportasyon na ito ay isinasagawa ng mga protina ng carrier, na ang aktibidad ay nangangailangan ng enerhiya. Ang pinagmumulan ng enerhiya ay mga molekulang ATP.

Ang isa sa mga pinaka-pinag-aralan na aktibong sistema ng transportasyon ay ang sodium-potassium pump. Ang konsentrasyon ng K sa loob ng cell ay mas mataas kaysa sa labas nito, at Na - vice versa. Samakatuwid, ang K ay passively diffuses palabas ng cell sa pamamagitan ng mga water pores ng lamad, at Na papunta sa cell. Kasabay nito, para sa normal na paggana ng cell mahalaga na mapanatili ang isang tiyak na ratio ng K at Na ions sa cytoplasm at sa panlabas na kapaligiran. Ito ay posible dahil ang lamad, salamat sa pagkakaroon ng isang (Na + K) pump, ay aktibong nagbomba ng Na palabas ng cell at K sa cell. Ang operasyon ng (Na + K) pump ay kumokonsumo ng halos isang-katlo ng lahat ng enerhiya na kailangan para sa buhay ng cell.

Ang bomba ay isang espesyal na protina ng transmembrane membrane na may kakayahang magbago ng conformational, dahil sa kung saan maaari itong ilakip ang parehong K at Na ions. Ang operating cycle ng isang (Na + K) pump ay binubuo ng ilang mga phase (Fig. 282):

© Na ions at isang ATP molecule ay pumapasok sa pump protein mula sa loob ng lamad, at K ions mula sa labas;

© Na ion ay pinagsama sa isang molekula ng protina, at ang protina ay nakakakuha ng aktibidad ng ATPase, iyon ay, nakakakuha ito ng kakayahang magdulot ng ATP hydrolysis, na sinamahan ng paglabas ng enerhiya na nagtutulak sa bomba;

© ang phosphate na inilabas sa panahon ng ATP hydrolysis ay nakakabit sa protina, iyon ay, nangyayari ang phosphorylation ng protina;

© phosphorylation ay nagiging sanhi ng mga pagbabago sa conformational sa protina, ito ay nagiging hindi mapanatili ang Na ions - sila ay inilabas at umalis sa cell;

© ang bagong conformation ng protina ay naging posible na ikabit ang mga K ions dito;

© ang pagdaragdag ng mga K ion ay nagiging sanhi ng dephosphorylation ng protina, bilang isang resulta kung saan muli nitong binabago ang conformation nito;

© ang pagbabago sa conformation ng protina ay humahantong sa paglabas ng mga K ions sa loob ng cell;

© ngayon ang protina ay handa na muli upang ikabit ang mga Na ions sa sarili nito.

Sa isang cycle ng operasyon, ang pump ay nagbobomba ng 3 Na ions mula sa cell at nagbomba sa 2 K ions Ang pagkakaiba sa bilang ng mga inilipat na ions ay dahil sa ang katunayan na ang permeability ng lamad para sa K ions ay mas mataas kaysa sa Na. mga ion. Alinsunod dito, ang K ay passive na lumalabas sa cell nang mas mabilis kaysa sa Na papunta sa cell.

© pinocytosis ay ang proseso ng pagkuha at pagsipsip ng mga droplet ng likido na may mga sangkap na natunaw dito.

Exocytosis- ang proseso ng pag-alis ng iba't ibang mga sangkap mula sa cell. Sa panahon ng exocytosis, ang lamad ng vesicle (o vacuole), sa pakikipag-ugnay sa panlabas na cytoplasmic membrane, ay sumasama dito. Ang mga nilalaman ng vesicle ay inalis sa labas ng butas, at ang lamad nito ay kasama sa panlabas na cytoplasmic membrane.