Zytoplasma und seine Strukturkomponenten

1. Das Konzept der Zytologie

2. Die Struktur des Plasmalemmas

3. Die Struktur interzellulärer Kontakte

4. Die Zusammensetzung des Hyaloplasmas

5. Klassifizierung von Organellen

6. Die Struktur gemeinsamer Organellen

7. Die Struktur von Nichtmembranorganellen

8. Klassifizierung von Einschlüssen

1. Zytologie ist die Wissenschaft vom Aufbau, der Entwicklung und der Lebensaktivität von Zellen. Folglich untersucht die Zytologie die Gesetzmäßigkeiten der strukturellen und funktionellen Organisation der ersten (zellulären) Organisationsebene lebender Materie. Eine Zelle ist die kleinste Einheit lebender Materie, die über eine eigenständige lebenswichtige Aktivität und die Fähigkeit verfügt, sich selbst zu reproduzieren. Subzelluläre Formationen (Kern, Mitochondrien und andere Organellen) verfügen zwar über lebende Strukturen, verfügen jedoch über keine eigenständige lebenswichtige Aktivität.

Zelle elementare Einheit der lebenden Materie, bestehend aus dem Zytoplasma und dem Zellkern, und die die Grundlage für den Aufbau, die Entwicklung und das Leben aller tierischen und pflanzlichen Organismen ist.

Die Hauptbestandteile der Zelle:

    Zytoplasma.

Entsprechend dem Verhältnis von Kern und Zytoplasma(Kern-Zytoplasma-Verhältnis) Zellen werden unterteilt in:

    Zellen vom Kerntyp, das Volumen des Kerns überwiegt das Volumen des Zytoplasmas;

    Bei Zellen vom zytoplasmatischen Typ überwiegt das Zytoplasma gegenüber dem Zellkern.

Entsprechend der Form der Zelle es gibt:

    rund (Blutzellen);

    Wohnung;

    kubisch oder zylindrisch (Zellen verschiedener Epithelien);

    spindelförmig;

    Prozess (Nervenzellen) und andere.

Die meisten Zellen enthalten einen Kern, es können jedoch auch 2, 3 oder mehr Kerne in einer Zelle vorhanden sein – mehrkernige Zellen. Im Körper gibt es Strukturen (Symplasten, Synthicium), die mehrere Dutzend oder sogar Hunderte von Kernen enthalten. Diese Strukturen entstehen jedoch entweder durch die Verschmelzung einzelner Zellen (Symplasten) oder durch unvollständige Zellteilung (Syncytium). Die Morphologie dieser Strukturen wird bei der Untersuchung von Geweben berücksichtigt.

Strukturbestandteile des Zytoplasmas einer tierischen Zelle:

    Plasmalemma (Zytolemma);

    Hyaloplasma;

    Organellen;

    Einschlüsse.

    Die das Zytoplasma umgebende Plasmamembran wird oft als eine der Organellen des Zytoplasmas betrachtet.

2. Aufbau und Funktionen des Plasmolemmas (Zytolemma)

Plasmalemma die Hülle einer tierischen Zelle, die ihre innere Umgebung begrenzt und die Interaktion der Zelle mit der extrazellulären Umgebung gewährleistet.

Die Plasmamembran hat eine Dicke von etwa 10 nm und besteht zu 40 % aus Lipiden, zu 5–10 % aus Kohlenhydraten (als Teil der Glykokalyx) und zu 50–55 % aus Proteinen.

Funktionen der Plasmamembran:

    abgrenzen (Barriere);

    Rezeptor oder Antigen;

    Transport;

    Bildung interzellulärer Kontakte.

Die Grundlage der Struktur des Plasmalemmas Die Bilipidmembran bildet eine Doppelschicht aus Lipidmolekülen, die Bilipidmembran, in der manchmal Proteinmoleküle enthalten sind. Außerdem gibt es eine Supramembranschicht der Glykokalyx, die strukturell mit Proteinen und Lipiden der Bilipidmembran verbunden ist, und in einigen Zellen gibt es eine Submembranschicht.

Die Struktur der Bilipidmembran

Jede Monoschicht besteht hauptsächlich aus Phospholipidmolekülen und teilweise aus Cholesterin. Gleichzeitig werden in jedem Lipidmolekül zwei Teile unterschieden: ein hydrophiler Kopf und hydrophobe Schwänze. Die hydrophoben Enden der Lipidmoleküle binden aneinander und bilden eine Lipidschicht. Die hydrophilen Köpfe der Bilipidschicht stehen in Kontakt mit der äußeren oder inneren Umgebung. Die Bilipidmembran bzw. ihre tiefe hydrophobe Schicht übernimmt eine Barrierefunktion und verhindert das Eindringen von Wasser und darin gelösten Substanzen sowie großen Molekülen und Partikeln.

Auf dem Elektronenbeugungsmuster im Plasmalemma sind drei Schichten klar definiert: äußere und innere elektronendichte, mittlere mit geringer Elektronendichte.

Proteinmoleküle werden lokal in die Bilipidschicht der Membran eingebaut und bilden keine durchgehende Schicht. Durch Lokalisierung in der Membran Proteine ​​werden unterteilt in:

    integral durchdringen die gesamte Dicke der Bilipidschicht;

    semi-integral, nur in der Lipidmonoschicht enthalten (extern oder intern);

    angrenzend an die Membran, aber nicht darin eingebettet.

Entsprechend der Funktion der Plasmamembranproteine Unterteilt in:

    Strukturproteine;

    Transportproteine;

    Rezeptorproteine;

    enzymatisch.

Die auf der äußeren Oberfläche des Plasmolemmas befindlichen Proteine ​​​​sowie die hydrophilen Lipidköpfe sind normalerweise durch Kohlenhydratketten verbunden und bilden komplexe Polymermoleküle aus Glykoproteinen und Glykolipiden. Es sind diese Makromoleküle, die die Supramembranschicht bilden – Glykokalyx. Eine sich nicht teilende Zelle hat eine Submembranschicht, die aus Mikrotubuli und Mikrofilamenten besteht.

Ein erheblicher Teil der Oberflächenglykoproteine ​​und Glykolipide erfüllt normalerweise Rezeptorfunktionen und nimmt Hormone und andere biologisch aktive Substanzen wahr. Solche zellulären Rezeptoren übermitteln wahrgenommene Signale an intrazelluläre Enzymsysteme, verstärken oder hemmen den Stoffwechsel und beeinflussen dadurch die Zellfunktion. Zelluläre Rezeptoren und möglicherweise auch andere Membranproteine ​​verleihen aufgrund ihrer chemischen und räumlichen Spezifität einem bestimmten Zelltyp eines bestimmten Organismus eine Spezifität und konstituieren ihn Transplantationsantigene oder Histokompatibilitätsantigene.

Neben der Barrierefunktion, die die innere Umgebung der Zelle schützt, übernimmt das Plasmolemma Transportfunktionen, die den Austausch der Zelle mit der Umgebung sicherstellen.

Es gibt folgende Transportarten für Stoffe:

    Passiver Transport ist eine Möglichkeit der Diffusion von Substanzen durch das Plasmalemma (Ionen, einige Substanzen mit niedrigem Molekulargewicht) ohne Energieverbrauch;

    aktiver Stofftransport mit Hilfe von Trägerproteinen mit Energieaufwand (Aminosäuren, Nukleotide ua);

    Vesikulärer Transport durch Vesikel (Vesikel), der in Endozytose-Transport von Stoffen in die Zelle und Exozytose-Transport von Stoffen aus der Zelle unterteilt wird.

Wiederum Die Endozytose ist unterteilt auf der:

    Phagozytose, Erfassung und Bewegung großer Partikel (Zellen oder Fragmente, Bakterien, Makromoleküle usw.) in die Zelle;

    Pinozytose-Transport von Wasser und kleinen Molekülen.

Der Prozess der Phagozytose ist unterteilt in mehrere Phasen:

    Adhäsion (Anhaften) des Objekts am Zytolemma der phagozytischen Zelle;

    die Absorption eines Objekts durch zunächst Bildung einer Vertiefung (Invagination) und dann die Bildung von Vesikeln – Phagosomen und deren Bewegung in das Hyaloplasma

3. Struktur und Funktionen interzellulärer Kontakte

In den Geweben, in denen Zellen oder ihre Fortsätze eng aneinander grenzen (Epithel, glatte Muskulatur und andere), bilden sich Verbindungen zwischen den Plasmamembranen sich berührender Zellen – interzelluläre Kontakte.

Arten von interzellulären Kontakten:

    einfacher Kontakt;

    desmosomaler Kontakt;

    enger Kontakt;

    schlitzartig oder nexusartig;

    synaptischer Kontakt oder Synapse.

Einfache Kontakte nehmen die größten Bereiche angrenzender Zellen ein. Der Abstand zwischen den Bilipidmembranen benachbarter Zellen beträgt 15–20 nm, und die Verbindung zwischen Zellen erfolgt durch die Wechselwirkung von Makromolekülen benachbarter Glykokalyxen. Durch einfache Kontakte entsteht eine schwache mechanische Bindung – Adhäsion, die den Stofftransport in den Interzellularräumen nicht beeinträchtigt. Eine Variante eines einfachen Kontakts ist ein „Lock-Typ“-Kontakt, bei dem sich die Plasmolemme benachbarter Zellen zusammen mit einem Teil des Zytoplasmas scheinbar ineinander wölben (Interdigitation), was zu einer größeren Kontaktfläche und einer stärkeren mechanischen Bindung führt.

Desmosomale Kontakte oder Adhäsionspunkte sind kleine Bereiche der Interaktion zwischen Zellen mit einem Durchmesser von etwa 0,5 µm. Jede dieser Stellen (Desmosom) hat eine dreischichtige Struktur und besteht aus zwei elektronendichten Stellen des Desmosoms, die sich im Zytoplasma an den Punkten des Zellkontakts und der Ansammlung von elektronendichtem Material im Intermembranraum (15–20 nm) befinden. Die Anzahl der Desmosomen auf einer Zelle kann bis zu 2.000 betragen. Die funktionelle Rolle von Desmosomen besteht darin, für die mechanische Kommunikation zwischen Zellen zu sorgen.

Enge Verbindungen oder Endplatten sind normalerweise zwischen Epithelzellen in jenen Organen (im Magen, Darm und anderen) lokalisiert, in denen das Epithel den aggressiven Inhalt dieser Organe (Magensaft, Darmsaft) abgrenzt. Tight Junctions befinden sich nur zwischen den apikalen Teilen der Epithelzellen und bedecken jede Zelle entlang des gesamten Umfangs. In diesen Bereichen gibt es keine Zwischenräume zwischen den Membranen, und die Bilipidschichten benachbarter Plasmoleme verschmelzen zu einer gemeinsamen Bilipidmembran. In den angrenzenden Bereichen des Zytoplasmas benachbarter Zellen wird eine Ansammlung von elektronendichtem Material festgestellt. Die funktionelle Rolle von Tight Junctions ist eine starke mechanische Verbindung von Zellen, ein Hindernis für den Transport von Substanzen durch Interzellularräume.

Lückenkontakte oder Nexus sind begrenzte Kontaktbereiche benachbarter Zytolemmas mit einem Durchmesser von 0,5–3,0 µm, in denen Bilipidmembranen in einem Abstand von 2–3 nm zusammengebracht werden und beide Membranen in Querrichtung von Connexon-Proteinmolekülen mit hydrophilen Kanälen durchbohrt werden. Über diese Kanäle erfolgt der Austausch von Ionen und Mikromolekülen benachbarter Zellen, was deren funktionelle Verbindung gewährleistet (z. B. die Ausbreitung von Biopotentialen zwischen Kardiomyozyten, deren freundliche Kontraktion im Myokard).

synaptische Kontakte oder Synapsen – spezifische Kontakte zwischen Nervenzellen (interneuronale Synapsen) oder zwischen Nerven und anderen Zellen (neuromuskuläre Synapsen und andere). Die funktionelle Rolle synaptischer Kontakte besteht darin, Erregung oder Hemmung von einer Nervenzelle auf eine andere oder von einer Nervenzelle auf eine innervierte Zelle zu übertragen.

4. Hyaloplasma

Das Hyaloplasma oder die zytoplasmatische Matrix bildet die innere Umgebung der Zelle. Es besteht aus Wasser (90 %) und verschiedenen Biopolymeren (7 %) von Proteinen, Nukleinsäuren, Polysacchariden und Lipiden, von denen der Hauptteil Proteine ​​​​mit verschiedenen chemischen und funktionellen Spezifitäten sind. Das Hyaloplasma enthält außerdem Aminosäuren, Monozucker, Nukleotide und andere niedermolekulare Substanzen. Biopolymerverbindungen bilden mit Wasser ein kolloidales System, das je nach Bedingungen sowohl im gesamten Zytoplasma als auch in seinen einzelnen Abschnitten dichter (in Form eines Gels) oder flüssiger (in Form eines Sols) sein kann. Im Hyaloplasma sind verschiedene Organellen und Einschlüsse lokalisiert und interagieren miteinander und mit der Umgebung des Hyaloplasmas. Darüber hinaus ist ihr Standort meist spezifisch für bestimmte Zelltypen. Über die Bilipidmembran interagiert das Hyaloplasma mit der extrazellulären Umgebung. Folglich ist Hyaloplasma eine sehr dynamische Umgebung und spielt eine wichtige Rolle für die Funktion einzelner Organellen und die lebenswichtige Aktivität der Zelle als Ganzes.

Organellen - permanente Strukturelemente des Zytoplasmas der Zelle, die eine spezifische Struktur haben und bestimmte Funktionen erfüllen.

5. Klassifizierung von Organellen:

gemeinsame Organellen, allen Zellen innewohnend und für verschiedene Aspekte des Zelllebens zuständig. Sie wiederum Aktie auf der:

    Membranorganellen: Mitochondrien, endoplasmatisches Retikulum, Lamellenkomplex, Lysosomen, Peroxisomen;

    Nichtmembranorganellen: Ribosomen, Zellzentrum, Mikrotubuli, Mikrofibrillen, Mikrofilamente.

Spezielle Organellen, die nur im Zytoplasma bestimmter Zellen vorhanden sind und bestimmte Funktionen dieser Zellen erfüllen. Spezielle Organellen Aktie auf der:

    zytoplasmatisch – Myofibrillen, Neurofibrillen, Tonofibrillen;

    Zelloberflächenorganellen - Zilien, Flagellen.

Allgemeine Eigenschaften von Membranorganellen

    Alle Arten von Membranorganellen haben ein gemeinsames Strukturprinzip:

    es handelt sich um geschlossene und isolierte Bereiche im Hyaloplasma (Kompartimente), die über eine eigene innere Umgebung verfügen;

    Ihre Wand besteht aus einer Bilipidmembran und Proteinen, ähnlich einem Plasmalemma.

    Bilipidmembranen von Organellen weisen jedoch auch einige Merkmale auf:

    die Dicke der Bilipidmembranen von Organellen ist geringer (7 nm) als im Plasmolemma (10 nm);

    Membranen unterscheiden sich in der Menge und Qualität der in die Membranen eingebauten Proteine.

Die Tatsache, dass die Membranen jedoch ein gemeinsames Strukturprinzip haben, ermöglicht es den Membranen von Organellen und Plasmamembranen, miteinander zu interagieren – sich zu integrieren, zu verschmelzen, zu trennen, zu lösen. Dies gelingt Recycling m Membranen. Das allgemeine Prinzip der Membranstruktur erklärt sich aus der Tatsache, dass sie alle im endoplasmatischen Retikulum gebildet werden und ihre strukturelle und funktionelle Spezialisierung hauptsächlich darin erfolgt Lamellenkomplex.

6. Struktur und Funktionen gemeinsamer Organellen

Mitochondrien die isoliertesten Strukturelemente des Zytoplasmas der Zelle, die eine weitgehend eigenständige lebenswichtige Aktivität aufweisen. Es gibt sogar die Ansicht, dass Mitochondrien in ihrer historischen Entwicklung zunächst eigenständige Organismen waren und dann in das Zytoplasma von Zellen eindrangen, wo sie eine saprophytische Existenz führten. Dies wird insbesondere dadurch belegt, dass Mitochondrien über einen eigenständigen genetischen Apparat (mitochondriale DNA) und einen synthetischen Apparat (mitochondriale Ribosomen) verfügen. Mittlerweile ist jedoch sicher nachgewiesen, dass ein Teil der mitochondrialen Proteine ​​in der Zelle synthetisiert wird.

Die Struktur der Mitochondrien

Die Form der Mitochondrien kann oval, rund, länglich und sogar verzweigt sein, wobei die oval-längliche Form vorherrscht. Die mitochondriale Wand besteht aus zwei Bilipidmembranen, die durch einen Abstand von 10–20 nm voneinander getrennt sind. Gleichzeitig umhüllt die äußere Membran das gesamte Mitochondrium peripher beutelförmig und grenzt es vom Hyaloplasma ab. Die innere Membran begrenzt die innere Umgebung der Mitochondrien, während sie innerhalb der Mitochondrien Falten aus Cristae bildet. Bei manchen Zellen (Zellen der Nebennierenrinde) bildet die innere Membran keine Falten, sondern Bläschen oder Röhrchen – röhrenförmige vesikuläre Cristae. Die innere Umgebung der Mitochondrien (mitochondrale Matrix) hat eine feinkörnige Struktur und enthält Granulat (mitochondriale DNA und Ribosomen).

Mitochondriale Funktionen Erzeugung von Energie in Form von ATP. Die Energiequelle in den Mitochondrien (ihr „Brennstoff“) ist Brenztraubensäure (Pyruvat), das im Hyaloplasma aus Kohlenhydraten, Proteinen und Lipiden gebildet wird. Die Pyruvatoxidation findet in der mitochondrialen Matrix im Tricarbonsäurezyklus statt, und an den mitochondrialen Cristae finden Elektronentransfer, ADP-Phosphorylierung und ATP-Bildung statt. ATP wird in den Mitochondrien und teilweise im Hyaloplasma gebildet und ist die einzige Energieform, die die Zelle für die Durchführung verschiedener Prozesse nutzt.

Endoplasmatisches Retikulum In verschiedenen Zellen kann es in Form abgeflachter Zisternen, Röhrchen oder einzelner Vesikel vorliegen. Die Wand dieser Formationen besteht aus einer Bilipidmembran und einigen darin enthaltenen Proteinen und grenzt die innere Umgebung des endoplasmatischen Retikulums vom Hyaloplasma ab. Es gibt zwei Arten von endoplasmatischem Retikulum:

    körnig (körnig oder rau);

    nicht körnig oder glatt.

Ribosomen sind an der Außenfläche der Membranen des granulären endoplasmatischen Retikulums befestigt. Im Zytoplasma können beide Arten des endoplasmatischen Retikulums vorkommen, meist überwiegt jedoch eine Form, die die funktionelle Spezifität der Zelle bestimmt. Es sollte daran erinnert werden, dass diese beiden Sorten keine unabhängigen Formen des endoplasmatischen Retikulums sind, da der Übergang von einem körnigen endoplasmatischen Retikulum zu einem glatten und umgekehrt verfolgt werden kann.

Funktionen des granulären endoplasmatischen Retikulums:

    Synthese von Proteinen, die zur Entfernung aus der Zelle („zum Export“) bestimmt sind;

    Trennung (Segregation) des synthetisierten Produkts vom Hyaloplasma;

    Kondensation und Modifikation des synthetisierten Proteins;

    Transport synthetisierter Produkte in Zisternen des Lamellenkomplexes oder direkt aus der Zelle;

    Synthese von Lipidmembranen.

Glattes Endoplasma Das Netzwerk wird durch Zisternen, breitere Kanäle und einzelne Vesikel dargestellt, auf deren Außenfläche sich keine Ribosomen befinden.

Funktionen des glatten endoplasmatischen Retikulums:

    Beteiligung an der Glykogensynthese;

    Lipidsynthese;

    Entgiftungsfunktion – Neutralisierung giftiger Substanzen durch Kombination mit anderen Substanzen.

Golgi-Lamellenkomplex(Netzapparat) wird durch eine Ansammlung abgeflachter Zisternen und kleiner Bläschen dargestellt, die von einer Bilipidmembran begrenzt werden. Der Lamellenkomplex ist in Untereinheiten unterteilt - Dictyosomen. Jedes Dictyosom ist ein Stapel abgeflachter Zisternen, an deren Rand sich kleine Vesikel befinden. Gleichzeitig wird in jedem abgeflachten Tank der periphere Teil etwas erweitert und der mittlere verengt. Im Dictyosome es gibt zwei Pole:

    cis-Pol – von der Basis zum Kern gerichtet;

    Transpol – auf das Zytolemma gerichtet.

Es wurde festgestellt, dass cis-Pol Geeignet sind Transportvakuolen, die im granulären endoplasmatischen Retikulum synthetisierte Produkte in den Lamellenkomplex transportieren. Aus Transpole Die Vesikel, die das Geheimnis zum Plasmalemma transportieren, um es aus der Zelle zu entfernen, werden abgeschnürt. Einige der kleinen, mit Enzymproteinen gefüllten Vesikel verbleiben jedoch im Zytoplasma und werden Lysosomen genannt.

Funktionen des Plattenkomplexes:

    Transport – entfernt die darin synthetisierten Produkte aus der Zelle;

    Kondensation und Modifikation von Substanzen, die im granulären endoplasmatischen Retikulum synthetisiert werden;

    die Bildung von Lysosomen (zusammen mit dem körnigen endoplasmatischen Retikulum);

    Beteiligung am Kohlenhydratstoffwechsel;

    Synthese von Molekülen, die die Glykokalyx des Zytolemmas bilden;

    Synthese, Akkumulation und Ausscheidung von Mucin (Schleim);

    Modifikation der im endoplasmatischen Retikulum synthetisierten Membranen und deren Umwandlung in Plasmalemma-Membranen.

Unter den zahlreichen Funktionen des Lamellenkomplexes steht die Transportfunktion an erster Stelle. Deshalb wird er auch oft als Transportapparat der Zelle bezeichnet.

Lysosomen die kleinsten Organellen des Zytoplasmas (0,2–0,4 Mikrometer) und daher nur mit entdeckt (de Duve, 1949). Elektronenmikroskop. Es handelt sich um Körper, die von einer Lipidmembran begrenzt sind und eine elektronendichte Matrix enthalten, die aus einer Reihe hydrolytischer Enzymproteine ​​(50 Hydrolasen) besteht, die in der Lage sind, alle Polymerverbindungen (Proteine, Lipide, Kohlenhydrate und ihre Komplexe) in Monomerfragmente aufzuspalten. Das Markerenzym der Lysosomen ist die saure Phosphatase.

Funktion von Lysosomen Gewährleistung der intrazellulären Verdauung, also des Abbaus sowohl exogener als auch endogener Substanzen.

Lysosomenklassifizierung:

    Primärlysosomen sind elektronendichte Körper;

    sekundäre Lysosomen, Phagolysosomen, einschließlich Autophagolysosomen;

    tertiäre Lysosomen oder Restkörper.

echte Lysosomen sind kleine elektronendichte Körper, die in einem lamellaren Komplex gebildet sind.

Verdauungsfunktion von Lysosomen beginnt erst nach der Verschmelzung des Lysosoms mit dem Phagosom, also der phagozytierten Substanz, die von der Bilipidmembran umgeben ist. Dabei entsteht ein einzelnes Vesikel des Phagolysosoms, in dem das phagozytierte Material und die Lysosomenenzyme vermischt werden. Danach beginnt die Aufspaltung (Hydrolyse) der Biopolymerverbindungen des phagozytierten Materials in Monomermoleküle (Aminosäuren, Monosaccharide usw.). Diese Moleküle dringen ungehindert durch die Phagolysosomenmembran in das Hyaloplasma ein und werden dann von der Zelle verwertet, das heißt, sie werden entweder zur Energiegewinnung oder zum Aufbau von Biopolymerstrukturen genutzt. Allerdings werden phagozytierte Substanzen nicht immer vollständig abgespalten.

Der weitere Verbleib der übrigen Stoffe kann unterschiedlich sein. Einige von ihnen können durch die Zelle aus der Zelle entfernt werden Exozytose, durch den umgekehrten Mechanismus Phagozytose. Einige Substanzen (hauptsächlich lipidischer Natur) werden von lysosomalen Hydrolasen nicht gespalten, sondern reichern sich im Phagolysosom an und kondensieren. Solche Formationen werden genannt tertiäre Lysosomen oder Restkörper. Bei der Phagozytose und Exozytose erfolgt die Regulierung von Membranen in der Zelle: Bei der Phagozytose wird ein Teil des Plasmolemmas abgetrennt und bildet eine Phagosomenhülle; bei der Exozytose wird diese Hülle wieder in das Plasmolemma eingebaut. Es wurde festgestellt, dass einige Zellen das Plasmalemma innerhalb einer Stunde vollständig erneuern.

Zusätzlich zu dem betrachteten Mechanismus der intrazellulären Spaltung phagozytierter exogener Substanzen werden auf die gleiche Weise endogene Biopolymere zerstört – beschädigte oder veraltete Strukturelemente des Zytoplasmas. Zunächst werden solche Organellen oder ganze Abschnitte des Zytoplasmas von einer Bilipidmembran umgeben und es bildet sich eine Vakuole. Autophagolysosom, bei dem wie beim Phagolysosom eine hydrolytische Spaltung biopolymerer Substanzen durchgeführt wird.

Es ist zu beachten, dass alle Zellen Lysosomen im Zytoplasma enthalten, jedoch in unterschiedlichen Mengen. Es gibt spezialisierte Zellen (Makrophagen), in dessen Zytoplasma sich viele primäre und sekundäre Lysosomen befinden. Solche Zellen üben Schutzfunktionen im Gewebe aus und werden als sauberere Zellen bezeichnet, da sie darauf spezialisiert sind, eine große Anzahl exogener Partikel (Bakterien, Viren) sowie verfallenes eigenes Gewebe aufzunehmen.

Peroxisomen- Mikrokörper des Zytoplasmas (0,1–1,5 Mikrometer), die in ihrer Struktur den Lysosomen ähneln, sich jedoch von ihnen dadurch unterscheiden, dass ihre Matrix kristallartige Strukturen enthält und unter den Enzymproteinen Katalase enthalten ist, die Wasserstoffperoxid zerstört, das bei der Oxidation von Aminosäuren entsteht.

7. Struktur und Funktionen von Nichtmembranorganellen

Ribosomenapparate Synthese von Protein- und Polypeptidmolekülen. Je nach Lokalisierung werden sie unterteilt in:

    frei sind im Hyaloplasma;

    unfrei oder gebunden, an die Membranen des endoplasmatischen Retikulums gebunden.

Jedes Ribosom besteht aus einem kleinen und einem großen Untereinheiten. Jede Untereinheit des Ribosoms besteht aus ribosomaler RNA und Protein. Ribonukleoprotein die im Nukleolus produziert werden. Die Untereinheiten werden im Zytoplasma zu einem einzigen Ribosom zusammengesetzt. Zur Proteinsynthese werden einzelne Ribosomen mithilfe von Messenger- oder Messenger-RNA zu Ribosomenketten zusammengefasst – Polysome. Freie und gebundene Ribosomen unterscheiden sich neben Unterschieden in ihrer Lokalisierung in einer gewissen funktionellen Spezifität: Freie Ribosomen synthetisieren Proteine ​​für den internen Bedarf der Zelle (Enzymproteine, Strukturproteine), gebundene Ribosomen synthetisieren Proteine ​​„für den Export“.

Zellzentrum- Zytozentrum, Zentrosom, Zentriolen. In einer sich nicht teilenden Zelle besteht das Zellzentrum aus zwei Hauptstrukturkomponenten:

    Diplomomen;

    Zentrosphäre.

Diplomom besteht aus zwei Zentriolen – Mutter und Tochter, die im rechten Winkel zueinander stehen. Jedes Zentriol besteht aus Mikrotubuli, die eine Struktur in Form eines Hohlzylinders (0,2 µm Durchmesser, 0,3–0,5 µm Länge) bilden. Mikrotubuli werden mit Hilfe von „Griffen“ zu Drillingen (jeweils drei Röhrchen) zusammengefasst und bilden 9 Drillinge.

Zentrosphäre ein strukturloser Bereich des Hyaloplasmas um das Diplosom, von dem sich Mikrotubuli radial erstrecken (strahlende Kugel).

Funktionen des Zytozentrums:

    die Bildung einer Spaltspindel in der Prophase der Mitose;

    die Position der Zentriolen in einigen Epithelzellen bestimmt deren polare Differenzierung;

    Beteiligung an der Bildung von Mikrotubuli des Zellgerüsts;

    In Flimmerepithelzellen sind die Zentriolen die Basalkörper der Zilien.

Mikrotubuli Hohlzylinder (Außendurchmesser - 24 nm, Innendurchmesser - 15 nm) sind unabhängige Organellen, die sich bilden Zytoskelett oder Teil anderer Organellen (Zentriolen, Zilien, Flagellen) sind. Die Wand der Mikrotubuli besteht aus einem kugelförmigen Protein Tubulin, das aus einzelnen abgerundeten Formationen besteht - Kügelchen, 5 nm im Durchmesser. Solche Kügelchen können im Hyaloplasma in freiem Zustand vorliegen oder sich unter dem Einfluss bestimmter Faktoren miteinander verbinden und Mikrotubuli bilden und dann wieder zerfallen. Auf diese Weise entstehen die Mikrotubuli der Spaltspindel und zerfallen dann in verschiedenen Phasen der Mitose. In der Zusammensetzung von Zentriolen, Zilien und Flagellen sind Mikrotubuli jedoch stabile Gebilde. An der Bildung sind die meisten Mikrotubuli beteiligt intrazelluläres Gerüst, das die Form der Zelle beibehält, eine bestimmte Position der Organellen im Zytoplasma bestimmt und auch die Richtung intrazellulärer Bewegungen vorgibt. Tubulin-Proteine haben nicht die Fähigkeit, sich zusammenzuziehen, und daher ziehen sich Mikrotubuli nicht zusammen. In der Zusammensetzung von Zilien und Flagellen gibt es jedoch eine Wechselwirkung zwischen Mikrotubuli und ihrer Verschiebung relativ zueinander, die die Bewegung von Zilien und Flagellen gewährleistet.

Mikrofibrillen oder Zwischenfilamente sind dünne (10 nm) nicht verzweigte Fäden, die hauptsächlich in der kortikalen (Submembran-)Schicht des Zytoplasmas lokalisiert sind. Sie bestehen aus Eiweiß, sind aber in verschiedenen Zellen (in Epithelzellen) unterschiedlich Keratin, in Fibroblasten vimentina, in Muskelzellen desmina und andere). Die funktionelle Rolle von Mikrofibrillen besteht darin, zusammen mit Mikrotubuli an der Bildung des Zellgerüsts beteiligt zu sein Unterstützungsfunktion. In einigen Zellen (Epidermozyten der Haut) bündeln sich Mikrofibrillen und bilden sich Tonofibrillen, die als spezielle Organellen gelten, die eine unterstützende Rolle spielen.

Mikrofilamente noch dünnere filamentöse Strukturen (5-7 nm), bestehend aus kontraktilen Proteinen (Aktin, Myosin, Tropomyosin), die in verschiedenen Zellen nicht gleich sind. Sie sind hauptsächlich in der kortikalen Schicht des Zytoplasmas lokalisiert. Zusammengenommen bilden Mikrofilamente kontraktiler Apparat der Zelle, Bereitstellung verschiedener Arten von Bewegungen:

    Bewegung von Organellen

    Hyaloplasmastrom,

    Veränderung der Zelloberfläche

    Pseudopodienbildung und Zellbewegung.

Durch die Ansammlung von Mikrofilamenten in Muskelfasern entstehen spezielle Organellen – Myofibrillen.

8. Einschlüsse – nicht permanente Strukturbestandteile des Zytoplasmas.

Klassifizierung der Einschlüsse:

    trophisch;

    sekretorisch;

    Ausscheidung;

    pigmentiert.

Im Prozess der lebenswichtigen Aktivität sammeln sich einige Zellen an zufällige Einschlüsse:

    medizinisch,

Trophische Einschlüsse - Lecithin in Eiern, Glykogen und Lipide sind in fast allen Zellen vorhanden. Sekretorische Einschlüsse- sekretorische Körnchen in sezernierenden Zellen (zymogene Körnchen in Azinuszellen der Bauchspeicheldrüse, sekretorische Körnchen in endokrinen Drüsen und andere). Ausscheidungseinschlüsse- Substanzen, die aus dem Körper entfernt werden sollen (z. B. Harnsäurekörnchen im Epithel der Nierentubuli). Pigmenteinschlüsse – Melanin, Hämoglobin, Lipofuscin, Bilirubin und andere. Diese Einschlüsse haben eine bestimmte Farbe und verleihen der gesamten Zelle Farbe (Melanin ist schwarz oder braun, Hämoglobin ist gelbrot usw.). Es ist zu beachten, dass Pigmenteinschlüsse nur für bestimmte Zelltypen charakteristisch sind (Melanin kommt in Melanozyten vor, Hämoglobin in Erythrozyten). Allerdings kann sich Lipofuscin in vielen Zelltypen ansammeln, meist mit zunehmendem Alter. Sein Vorhandensein in Zellen weist auf deren Alterung und funktionelle Minderwertigkeit hin.

IN eukaryotische Zellen ((zu denen auch Pflanzenzellen gehören) bildet im Gegensatz zu Prokaryoten die Kernmembran, die die DNA vom Rest des Zytoplasmas abgrenzt, einen sekundären Hohlraum. So haben Eukaryoten Kern vom Zytoplasma getrennt. Das Zytoplasma enthält verschiedene Organellen mit charakteristischer Struktur und Funktion. Eukaryontische Zellen unterscheiden sich in Größe, Form und Spezialisierung, sind größer und komplexer aufgebaut als prokaryontische Zellen.

Alle Pflanzenzellen lassen sich in zwei Gruppen einteilen: Die erste sorgt für die Durchführung aller Stoffwechselvorgänge in der Pflanze; Der zweite ist frei von Stoffwechselaktivität und dient entweder als mechanische Stütze oder sorgt für den Flüssigkeitstransport durch die Pflanze. Die Zellen der zweiten Gruppe wurden aus stoffwechselaktiven Zellen gebildet, die alle biochemisch wichtigen Organellen enthalten.

Molekulare Struktur und Funktionen der Hauptbestandteile einer eukaryontischen Zelle: Zellkern, Mitochondrien, Lysosomen

Mitochondrien. Das Zytoplasma der meisten tierischen und pflanzlichen Zellen enthält kleine Körper (0,2–7 Mikrometer) – Mitochondrien (griechisch „mitos“ – Faden, „chondrion“ – Korn, Körnchen).

Mitochondrien sind im Lichtmikroskop deutlich sichtbar, mit dem Sie ihre Form und Lage erkennen und die Anzahl zählen können. Interne Struktur Mitochondrien untersucht mit einem Elektronenmikroskop. Die Hülle der Mitochondrien besteht aus zwei Membranen – einer äußeren und einer inneren. Die äußere Membran ist glatt, sie bildet keine Falten und Auswüchse. Die innere Membran hingegen bildet zahlreiche Falten, die in die Höhle der Mitochondrien gerichtet sind. Die Falten der inneren Membran werden Cristae (lat. „crista“ – Kamm, Auswuchs) genannt. Die Anzahl der Cristae ist in den Mitochondrien verschiedener Zellen nicht gleich. Es können mehrere Dutzend bis mehrere Hundert sein, besonders viele Cristae gibt es in den Mitochondrien aktiv funktionierender Zellen, beispielsweise Muskelzellen.

Mitochondrien werden als „Kraftwerke“ der Zellen bezeichnet, da ihre Hauptfunktion die Synthese von Adenosintriphosphat (ATP) ist. Diese Säure wird in den Mitochondrien der Zellen aller Organismen synthetisiert und ist eine universelle Energiequelle, die für die Durchführung lebenswichtiger Prozesse der Zelle und des gesamten Organismus notwendig ist.

Neue Mitochondrien entstehen durch Teilung bereits vorhandener Mitochondrien in der Zelle.

Mitochondriale Funktionen: 1) ATP-Synthese, 2) Sauerstoffabbau organischer Substanzen.

Nach einer der Hypothesen (der Theorie der Symbiogenese) entstanden Mitochondrien aus alten, frei lebenden aeroben prokaryotischen Organismen, die, nachdem sie versehentlich in die Wirtszelle eingedrungen waren, mit dieser einen für beide Seiten vorteilhaften symbiotischen Komplex bildeten. Die folgenden Daten stützen diese Hypothese. Erstens weist mitochondriale DNA die gleichen Strukturmerkmale auf wie die DNA moderner Bakterien (in einem Ring geschlossen, nicht mit Proteinen verbunden). Zweitens gehören mitochondriale Ribosomen und bakterielle Ribosomen zum selben Typ, dem 70S-Typ. Drittens ähnelt der Mechanismus der mitochondrialen Teilung dem von Bakterien. Viertens wird die Synthese mitochondrialer und bakterieller Proteine ​​durch dieselben Antibiotika gehemmt.

Lysosomen. Es sind kleine runde Körper. Jedes Lysosom ist durch eine Membran vom Zytoplasma getrennt. Im Lysosom befinden sich Enzyme, die Proteine, Fette, Kohlenhydrate, Nukleinsäuren.

Lysosomen nähern sich dem Nahrungspartikel, das in das Zytoplasma gelangt ist, verschmelzen mit ihm und es bildet sich eine Verdauungsvakuole, in der sich ein von Lysosomenenzymen umgebenes Nahrungspartikel befindet. Stoffe, die bei der Verdauung eines Nahrungspartikels entstehen, gelangen in das Zytoplasma und werden von der Zelle genutzt.

Die Fähigkeit besitzen, aktiv zu verdauen Nährstoffe Lysosomen sind an der Entfernung absterbender Zellteile, ganzer Zellen und Organe im Prozess der lebenswichtigen Aktivität beteiligt. In der Zelle kommt es ständig zur Bildung neuer Lysosomen. In Lysosomen enthaltene Enzyme werden wie alle anderen Proteine ​​an den Ribosomen des Zytoplasmas synthetisiert. Dann gelangen diese Enzyme durch die Kanäle des endoplasmatischen Retikulums zum Golgi-Apparat, in dessen Hohlräumen Lysosomen gebildet werden. In dieser Form gelangen Lysosomen in das Zytoplasma.

Es gibt: 1) primäre Lysosomen, 2) sekundäre Lysosomen. Primäre Lysosomen werden Lysosomen genannt, die vom Golgi-Apparat getrennt sind. Primäre Lysosomen sind ein Faktor, der die Exozytose von Enzymen aus der Zelle gewährleistet.

Sekundäre Lysosomen werden Lysosomen genannt und entstehen durch die Fusion primärer Lysosomen mit endozytischen Vakuolen. In diesem Fall verdauen sie Stoffe, die durch Phagozytose oder Pinozytose in die Zelle gelangt sind, sodass man sie als Verdauungsvakuolen bezeichnen kann.

Kern ist der wichtigste Bestandteil eukaryontischer Zellen. Die meisten Zellen haben einen Einzelkern, es gibt aber auch mehrkernige Zellen (bei einigen Protozoen, in der Skelettmuskulatur von Wirbeltieren). Einige hochspezialisierte Zellen verlieren Kerne (z. B. Erythrozyten von Säugetieren).

Der Kern hat in der Regel eine kugelförmige oder ovale Form, seltener kann er segmentiert oder spindelförmig sein. Der Kern besteht aus der Kernmembran und dem Karyoplasma, das Chromatin (Chromosomen) und Nukleolen enthält.

Atomhülle Es besteht aus zwei Membranen (äußere und innere) und enthält zahlreiche Poren, durch die verschiedene Substanzen zwischen dem Zellkern und dem Zytoplasma ausgetauscht werden.

Karyoplasma (Nukleoplasma) ist eine geleeartige Lösung, die eine Vielzahl von Proteinen, Nukleotiden, Ionen sowie Chromosomen und den Nukleolus enthält.

Nukleolus- ein kleiner runder Körper, intensiv gefärbt und in den Kernen sich nicht teilender Zellen zu finden. Die Funktion des Nukleolus ist die Synthese von rRNA und deren Verbindung mit Proteinen, d.h. Zusammenbau von Ribosomen-Untereinheiten.

Chromatin – Klumpen, Körnchen und fadenförmige Strukturen, die durch bestimmte Farbstoffe spezifisch gefärbt werden und durch DNA-Moleküle in Kombination mit Proteinen gebildet werden. Verschiedene Teile von DNA-Molekülen in der Chromatinzusammensetzung weisen unterschiedliche Helizitätsgrade auf und unterscheiden sich daher in der Farbintensität und der Art der genetischen Aktivität. Chromatin ist eine Existenzform Genmaterial in sich nicht teilenden Zellen und bietet die Möglichkeit, die darin enthaltenen Informationen zu verdoppeln und zu realisieren. Bei der Zellteilung kommt es zu einer DNA-Spiralisierung und Chromatinstrukturen bilden Chromosomen.

53. Molekulare Struktur und Funktionen der Hauptbestandteile einer eukaryontischen Zelle: Kern, Zytoplasma, Zellmembran, Einschlüsse


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Zytoplasma

Zytoplasma- ein obligatorischer Teil der Zelle, eingeschlossen zwischen der Plasmamembran und dem Zellkern; Es wird in Hyaloplasma (die Hauptsubstanz des Zytoplasmas), Organellen (permanente Bestandteile des Zytoplasmas) und Einschlüsse (temporäre Bestandteile des Zytoplasmas) unterteilt. Chemische Zusammensetzung Zytoplasma: Die Basis ist Wasser (60–90 % der Gesamtmasse des Zytoplasmas), verschiedene organische und Anorganische Verbindungen. Das Zytoplasma ist alkalisch. Besonderheit Zytoplasma eukaryotischer Zellen – ständige Bewegung ( Zyklose). Der Nachweis erfolgt vor allem durch die Bewegung von Zellorganellen, beispielsweise Chloroplasten. Wenn die Bewegung des Zytoplasmas stoppt, stirbt die Zelle, da sie ihre Funktionen nur in ständiger Bewegung erfüllen kann.

Hyaloplasma ( Zytosol) ist farblos, schleimig, dick und transparent Kolloidlösung. Darin finden alle Stoffwechselvorgänge statt, es sorgt für die Verbindung des Zellkerns und aller Organellen. Abhängig vom Vorherrschen des flüssigen Anteils oder großer Moleküle im Hyaloplasma werden zwei Formen des Hyaloplasmas unterschieden: Sol- mehr flüssiges Hyaloplasma und Gel- dichteres Hyaloplasma. Zwischen ihnen sind gegenseitige Übergänge möglich: Das Gel wird zum Sol und umgekehrt.

Funktionen des Zytoplasmas:

1.Vereinigung aller Komponenten der Zelle zu einem einzigen System,

2.Umgebung für den Ablauf vieler biochemischer und physiologischer Prozesse,

3.Umgebung für die Existenz und Funktion von Organellen.


Zellwände

Zellwände begrenzen eukaryontische Zellen. In jedem Zellmembran Es können mindestens zwei Schichten unterschieden werden. Die innere Schicht grenzt an das Zytoplasma und wird durch dargestellt Plasma Membran(Synonyme - Plasmalemma, Zellmembran, Zytoplasmamembran), über der sich die äußere Schicht bildet. IN Tierkäfig es ist dünn und heißt Glykokalyx(gebildet durch Glykoproteine, Glykolipide, Lipoproteine), in einer Pflanzenzelle - dick, genannt Zellenwand (gebildet aus Zellulose).

Der Aufbau von Membranen

Alle biologischen Membranen haben gemeinsame Strukturmerkmale und Eigenschaften. Derzeit allgemein akzeptiert Fluidmosaikmodell der Membranstruktur. Die Basis der Membran ist eine Lipiddoppelschicht, die hauptsächlich aus Phospholipiden besteht. Phospholipide sind Triglyceride, bei denen ein Fettsäurerest durch einen Phosphorsäurerest ersetzt ist; Der Abschnitt des Moleküls, in dem sich der Rest der Phosphorsäure befindet, wird als hydrophiler Kopf bezeichnet, die Abschnitte, in denen sich Fettsäurereste befinden, werden als hydrophobe Schwänze bezeichnet. In der Membran sind Phospholipide streng geordnet angeordnet: Die hydrophoben Schwänze der Moleküle sind einander zugewandt und die hydrophilen Köpfe zeigen nach außen, zum Wasser hin.

Neben Lipiden enthält die Membran Proteine ​​(durchschnittlich ≈ 60 %). Sie bestimmen die meisten spezifischen Funktionen der Membran (Transport bestimmter Moleküle, Katalyse von Reaktionen, Empfang und Umwandlung von Signalen). Umfeld usw.). Unterscheiden: 1) Peripheren Proteinen(befindet sich auf der äußeren oder inneren Oberfläche der Lipiddoppelschicht), 2) semi-integrale Proteine(unterschiedliche Tiefen in die Lipiddoppelschicht eingetaucht), 3) Integrale oder Transmembranproteine(durchdringen die Membran durch und durch, während sie sowohl mit der äußeren als auch der inneren Umgebung der Zelle in Kontakt kommen). Integrale Proteine ​​werden in einigen Fällen als kanalbildend oder Kanal bezeichnet, da sie als hydrophile Kanäle betrachtet werden können, durch die polare Moleküle in die Zelle gelangen (die Lipidkomponente der Membran würde sie nicht durchlassen).

Einschlüsse sind vorübergehende Elemente, die in einer bestimmten Lebensphase einer Zelle aufgrund einer synthetischen Funktion auftreten. Sie werden entweder verwendet oder aus der Zelle entfernt. Einschlüsse sind auch Reservenährstoffe: in Pflanzenzellen - Stärke, Fetttröpfchen, Blöcke, ätherische Öle, viele organische Säuren, Salze organischer und anorganischer Säuren; in tierischen Zellen - Glykogen (in Leberzellen und Muskeln), Fetttropfen (im Unterhautgewebe); Einige Einschlüsse sammeln sich in Zellen als Abfall an – in Form von Kristallen, Pigmenten usw. Yandex.Direct 55. Molekulare Struktur und Funktionen der Hauptbestandteile einer eukaryotischen Zelle: Einschlüsse

Einschlüsse - temporäre Elemente, die in einer bestimmten Lebensphase einer Zelle aufgrund einer synthetischen Funktion entstehen. Sie werden entweder verwendet oder aus der Zelle entfernt. Einschlüsse sind auch Reservenährstoffe: in Pflanzenzellen - Stärke, Fetttröpfchen, Blöcke, ätherische Öle, viele organische Säuren, Salze organischer und anorganischer Säuren; in tierischen Zellen - Glykogen (in Leberzellen und Muskeln), Fetttropfen (im Unterhautgewebe); Einige Einschlüsse sammeln sich als Abfall in den Zellen an – in Form von Kristallen, Pigmenten usw.

54. Molekulare Struktur und Funktionen der Hauptkomponenten einer eukaryotischen Zelle: Golgi-Komplex, Zellzentrum, endoplasmatisches Retikulum, Zytoskelett

Golgi-Apparat. In vielen tierischen Zellen, beispielsweise Nervenzellen, liegt es in Form eines komplexen Netzwerks vor, das sich um den Zellkern herum befindet. In den Zellen von Pflanzen und Protozoen wird der Golgi-Apparat durch einzelne sichel- oder stäbchenförmige Körper dargestellt. Die Struktur dieses Organoids ist trotz der Vielfalt seiner Form in den Zellen pflanzlicher und tierischer Organismen ähnlich.

Die Zusammensetzung des Golgi-Apparats umfasst: durch Membranen begrenzte und in Gruppen (jeweils 5-10) angeordnete Hohlräume; große und kleine Blasen an den Enden der Hohlräume. Alle diese Elemente bilden einen einzigen Komplex.

Der Golgi-Apparat erfüllt viele wichtige Funktionen. Durch die Kanäle des endoplasmatischen Retikulums werden die Produkte der synthetischen Aktivität der Zelle – Proteine, Kohlenhydrate und Fette – dorthin transportiert. Alle diese Stoffe reichern sich zunächst an, gelangen dann in Form großer und kleiner Bläschen in das Zytoplasma und werden entweder in der Zelle selbst während ihrer Lebensaktivität genutzt oder aus ihr entfernt und im Körper verwendet. Beispielsweise werden in den Zellen der Bauchspeicheldrüse von Säugetieren Verdauungsenzyme synthetisiert, die sich in den Hohlräumen des Organoids ansammeln. Dann bilden sich mit Enzymen gefüllte Vesikel. Sie werden von den Zellen in den Pankreasgang ausgeschieden und fließen von dort in die Darmhöhle. Eine weitere wichtige Funktion dieses Organoids besteht darin, dass auf seinen Membranen Fette und Kohlenhydrate (Polysaccharide) synthetisiert werden, die in der Zelle verwendet werden und Teil der Membranen sind. Dank der Aktivität des Golgi-Apparats kommt es zur Erneuerung und zum Wachstum der Plasmamembran.

Zellzentrum Es enthält zwei Zentriolen und eine Zentrosphäre. Zentriol ist ein Zylinder, dessen Wand aus neun Gruppen von drei verschmolzenen Mikrotubuli (9 Tripletts) besteht, die in bestimmten Abständen durch Querverbindungen miteinander verbunden sind. Zentriolen sind paarweise angeordnet und stehen im rechten Winkel zueinander. Vor der Zellteilung divergieren die Zentriolen zu entgegengesetzten Polen, und in der Nähe jedes von ihnen erscheint ein Tochterzentriol. Sie bilden eine Teilungsspindel, die zur gleichmäßigen Verteilung des genetischen Materials zwischen den Tochterzellen beiträgt. In Käfigen große Pflanzen(Gymnospermen, Angiospermen) haben kein Zellzentrum aus Zentriolen. Zentriolen sind sich selbst reproduzierende Organellen des Zytoplasmas, sie entstehen durch Verdoppelung bereits vorhandener Zentriolen. Funktionen: 1) Gewährleistung der Divergenz der Chromosomen zu den Zellpolen während der Mitose oder Meiose, 2) das Organisationszentrum des Zytoskeletts.

Zytoskelett bestehend aus Mikrotubuli und Mikrofilamenten. Mikrotubuli sind zylindrische, unverzweigte Strukturen. Die Länge der Mikrotubuli liegt zwischen 100 µm und 1 mm, der Durchmesser beträgt etwa 24 nm und die Wandstärke beträgt 5 nm. Der wichtigste chemische Bestandteil ist das Protein Tubulin. Mikrotubuli werden durch Colchicin zerstört. Mikrofilamente – Fäden mit einem Durchmesser von 5–7 nm, bestehen aus Aktinprotein. Mikrotubuli und Mikrofilamente bilden komplexe Knäuel im Zytoplasma. Funktionen des Zytoskeletts: 1) Bestimmung der Zellform, 2) Unterstützung von Organellen, 3) Bildung einer Teilungsspindel, 4) Beteiligung an Zellbewegungen, 5) Organisation des Flusses des Zytoplasmas.

Im Zytoplasma werden Hauptsubstanz, Organellen und Einschlüsse unterschieden. Die Hauptsubstanz des Zytoplasmas füllt den Raum zwischen dem Plasmalemma, der Kernmembran und anderen intrazellulären Strukturen. Die Proteinzusammensetzung des Hyaloplasmas ist vielfältig. Die wichtigsten Proteine ​​sind die Enzyme der Glykolyse, des Zuckerstoffwechsels, stickstoffhaltiger Basen, Aminosäuren und Lipide. Eine Reihe hyaloplasmatischer Proteine ​​dienen als Untereinheiten, aus denen Strukturen wie Mikrotubuli zusammengesetzt werden.

Die Hauptsubstanz des Zytoplasmas bildet die wahre innere Umgebung der Zelle, die alle intrazellulären Strukturen vereint und für die Interaktion untereinander sorgt. Die Erfüllung der vereinheitlichenden sowie der Gerüstfunktion durch die Matrix kann mit Hilfe eines superstarken Elektronenmikroskops des aus dünnen Fibrillen gebildeten mikrotrabekulären Netzwerks in Verbindung gebracht werden. Auch funktionell ist die zytoplasmatische Matrix der Ort des intrazellulären Stoffwechsels. Durch das Hyaloplasma werden zahlreiche intrazelluläre Bewegungen von Substanzen und Strukturen durchgeführt. Hyaloplasma sollte als komplexes kolloidales System betrachtet werden, das sich bewegen kann flüssigen Zustand zu einem Gel verarbeiten.

7. Allzweckorganellen. Ihre Struktur und Funktionen .

Allzweckorganellen werden in Membran- und Nichtmembranorganellen unterteilt. Membranen werden wiederum in Einzelmembran- und Doppelmembranmembranen unterteilt.
Zu den einzelnen Membranen gehören:

Endoplasmatisches Retikulum (EPR)). Es handelt sich um ein System von Membranen, die Tanks und Kanäle bilden, die miteinander verbunden sind und einen einzigen Innenraum begrenzen – EPR-Hohlräume. Es gibt zwei Arten von EPR: rau, die Ribosomen auf ihrer Oberfläche enthalten, und glatt, deren Membranen keine Ribosomen tragen.
Funktion: Unterteilt das Zytoplasma der Zelle in isolierte Kompartimente und sorgt so für eine räumliche Abgrenzung vieler verschiedener parallel ablaufender Reaktionen. Führt die Synthese und den Abbau von Kohlenhydraten und Lipiden durch (glattes ER) und sorgt für die Proteinsynthese (raues ER), reichert sich in Kanälen und Hohlräumen an und transportiert dann Biosyntheseprodukte zu Zellorganellen.

Golgi-Apparat. Ein Organoid, das sich normalerweise in der Nähe des Zellkerns befindet (häufig in der Nähe des Zellzentrums bei tierischen Zellen). Es handelt sich um einen Stapel abgeflachter Tanks mit verbreiterten Kanten, bestehend aus 4-6 Tanks. Die Anzahl der Golgi-Stapel in einer Zelle liegt zwischen einem und mehreren Hundert.
Die wichtigste Funktion des Golgi-Komplexes ist die Entfernung verschiedener Geheimnisse (Enzyme, Hormone) aus der Zelle, daher ist er in sekretorischen Zellen gut entwickelt. Hier findet die Synthese komplexer Kohlenhydrate aus Einfachzuckern, die Reifung von Proteinen und die Bildung von Lysosomen statt.

Lysosomen. Die kleinsten Einzelmembran-Zellorganellen, bei denen es sich um Vesikel mit einem Durchmesser von 0,2–0,8 Mikrometern handelt, die bis zu 60 hydrolytische Enzyme enthalten. Lysosomen werden im Golgi-Apparat gebildet. Den Abbau von Stoffen mit Hilfe von Enzymen nennt man Lyse, daher der Name des Organoids.
Es gibt: primäre sekundäre Lysosomen – Lysosomen, die durch die Fusion primärer Lysosomen mit pinozytischen oder phagozytischen Vakuolen entstehen; In ihnen kommt es zur Verdauung und Lyse von in die Zelle gelangenden Stoffen (daher werden sie oft Verdauungsvakuolen genannt):
Manchmal kommt es unter Beteiligung von Lysosomen zur Selbstzerstörung der Zelle. Dieser Vorgang wird Autolyse genannt. Dies geschieht normalerweise während einiger Differenzierungsprozesse.
Vakuolen- große membranöse Vesikel oder Hohlräume im Zytoplasma, gefüllt mit Zellsaft. Vakuolen entstehen in den Zellen von Pflanzen und Pilzen aus vesikulären Ausläufern des endoplasmatischen Retikulums oder aus den Vesikeln des Golgi-Komplexes. In den meristematischen Zellen von Pflanzen treten zunächst viele kleine Vakuolen auf. Sie verschmelzen zunehmend zur zentralen Vakuole, die bis zu 70–90 % des Zellvolumens einnimmt und von Zytoplasmasträngen durchdrungen werden kann
Funktionen von Vakuolen. Vakuolen spielen eine wichtige Rolle bei der Wasseraufnahme pflanzlicher Zellen. Wasser gelangt durch Osmose durch die Membran in die Vakuole. Zellflüssigkeit Es ist konzentrierter als das Zytoplasma und übt Druck auf das Zytoplasma und damit auf die Zellmembran aus. Dadurch entsteht in der Zelle ein Turgordruck. Im Speichergewebe von Pflanzen gibt es oft statt einer zentralen Vakuolen mehrere Vakuolen, in denen sich Reservenährstoffe (Fette, Proteine) ansammeln. Kontraktile (pulsierende) Vakuolen dienen der osmotischen Regulierung, vor allem bei Süßwasser-Protozoen. kontraktile Vakuolen Nehmen Sie überschüssiges Wasser auf und leiten Sie es dann durch Kontraktionen ab.

Die Zweimembranorganellen sind

Plastiden- charakteristische Organellen von Zellen autotropher eukaryontischer Organismen. Ihre Farbe, Form und Größe sind sehr vielfältig. Es gibt Chloroplasten, Chromoplasten und Leukoplasten. Alle Arten von Plastiden sind genetisch miteinander verwandt und einige ihrer Arten können sich in andere verwandeln: Chloroplasten haben grüne Farbe aufgrund des Vorhandenseins des Hauptpigments Chlorophyll.
Chloroplasten werden durch zwei Membranen begrenzt – eine äußere und eine innere. Die äußere Membran begrenzt die flüssige innere homogene Umgebung des Chloroplasten – das Stroma (Matrix). Das Stroma enthält Proteine, Lipide, DNA (zirkuläres Molekül), RNA, Ribosomen und Speicherstoffe (Lipide, Stärke und Proteinkörner) sowie Enzyme, die an der Kohlendioxidfixierung beteiligt sind. Die innere Membran des Chloroplasten bildet Einstülpungen in das Stroma – Thylakoide. In den Thylakoidmembranen sind lichtempfindliche Pigmente sowie Elektronen- und Protonenträger lokalisiert, die an der Absorption und Umwandlung von Lichtenergie beteiligt sind.
Chloroplasten in der Zelle führen den Prozess der Photosynthese durch. Leukoplasten sind kleine farblose Plastiden unterschiedlicher Form. Leukoplasten kommen hauptsächlich in den Zellen von Organen vor, die vor dem Sonnenlicht geschützt sind (Wurzeln, Rhizome, Knollen, Samen). Sie führen die Sekundärsynthese und die Akkumulation von Ersatzteilen durch Nährstoffe- Stärke, seltener Fette und Proteine. Chromoplasten unterscheiden sich von anderen Plastiden durch ihre besondere Form und Farbe (orange, gelb, rot). Chromoplasten haben kein Chlorophyll und sind daher nicht zur Photosynthese fähig.
Mitochondrien sind integrale Bestandteile aller eukaryontischen Zellen. 0,5 µm dick und bis zu 7-10 µm lang. Mitochondrien werden durch zwei Membranen begrenzt – eine äußere und eine innere. Die äußere Membran trennt es vom Hyaloplasma. Die innere Membran bildet im Inneren der Mitochondrien viele Ausstülpungen – die sogenannten Cristae. Enzyme, die an der Sauerstoffatmung beteiligt sind, befinden sich auf der Membran der Cristae oder in ihr. Der dadurch begrenzte innere Inhalt der Mitochondrien (Matrix) kommt in seiner Zusammensetzung dem Zytoplasma nahe. Die Matrix enthält verschiedene Proteine, darunter Enzyme, DNA (zirkuläres Molekül), alle Arten von RNA, Aminosäuren, Ribosomen und eine Reihe von Vitaminen. Die DNA verleiht den Mitochondrien eine gewisse genetische Autonomie, obwohl ihre Arbeit im Allgemeinen durch die Kern-DNA koordiniert wird. Mitochondrien sind die Kraftwerke der Zelle.

Nichtmembranorganellen:

Zellzentrum. In den Zellen der meisten Tiere sowie einiger Pilze, Algen, Moose und Farne gibt es Zentriolen. Sie befinden sich normalerweise in der Mitte der Zelle, was ihren Namen bestimmt. Zentriolen sind Hohlzylinder mit einer Länge von maximal 0,5 µm. Sie sind paarweise senkrecht zueinander angeordnet. Jedes Zentriol besteht aus neun Mikrotubuli-Tripletts. Die Hauptfunktion von Zentriolen ist die Organisation der Mikrotubuli der Zellteilungsspindel.

Ribosomen- Dies sind die kleinsten kugelförmigen Körnchen, an denen die Proteinsynthese aus Aminosäuren stattfindet. Sie kommen in den Zellen aller Organismen vor. Ribosomen kommen in einer Zelle in großer Zahl vor: Etwa 10 Millionen von ihnen werden im Laufe des Zellzyklus gebildet. Ribosomen enthalten viele Moleküle verschiedener Proteine ​​und mehrere RNA-Moleküle. Ein vollständiges Arbeitsribosom besteht aus zwei ungleichen Untereinheiten. Bei der Vereinigung zu einem Ribosom liegt die kleine Untereinheit mit einem Ende auf einem der Vorsprünge der großen Untereinheit. Die kleine Untereinheit enthält ein RNA-Molekül, die große Untereinheit enthält drei

Zytoskelett. Einer von Unterscheidungsmerkmale Eine eukaryotische Zelle ist das Vorhandensein von Skelettformationen in Form von Mikrotubuli und Bündeln von Proteinfasern in ihrem Zytoplasma. Die Elemente des Zytoskeletts, die eng mit der äußeren Zytoplasmamembran und der Kernmembran verbunden sind, bilden komplexe Verflechtungen im Zytoplasma. Das Zytoskelett wird von Mikrotubuli und Mikrofilamenten gebildet, bestimmt die Form der Zelle, beteiligt sich an ihren Bewegungen, an der Teilung und Bewegung der Zelle selbst, am intrazellulären Transport von Organellen und einzelnen Verbindungen.

8. Organellen besonderer Zweck. Ihre Struktur und Funktionen.
Spezialorganellen sind in Zellen vorhanden, die auf eine bestimmte Funktion spezialisiert sind, können aber auch in geringer Zahl in anderen Zelltypen gefunden werden. Dazu gehören beispielsweise Mikrovilli der Saugfläche der Darmepithelzelle, Flimmerhärchen des Epithels der Luftröhre und der Bronchien, synaptische Vesikel, die Nervenerregungsträger von einer Nervenzelle zur anderen transportieren oder eine Zelle des Arbeitsorgans, Myofibrillen, von denen die Muskelkontraktion abhängt.

9. Chemische Zusammensetzung der Zelle, ihr physikalischer und chemischer Zustand und osmotische Eigenschaften des Zellprotoplasmas.
Von den 105, die der Wissenschaft derzeit bekannt sind chemische Elemente, mehr als 70 sind Teil von Organismen. Man kann davon ausgehen, dass es in der Natur keine Elemente gibt, die nicht in gewisser Menge in der Zusammensetzung bestimmter Organismen enthalten sind. Als biogen werden etwa 40 chemische Elemente bezeichnet, die an Stoffwechselprozessen beteiligt sind und eine ausgeprägte biologische Aktivität aufweisen. Die Elementaranalyse des Protoplasmas von Pflanzen und Tieren zeigt, dass es im Durchschnitt Folgendes enthält: O, etwa 70 % der Gesamtmasse, C, etwa 18 % und H, etwa 10 %.
Dann folgen Ca, N, K und Si, die zu Zehntelprozent Bestandteil lebender Organismen sind, sowie P, Mg, S, Cl, Na, Al und Fe, die Hundertstelprozent ausmachen. Diese Elemente machen zusammen mit O, H und C 99,99 % der Masse eines lebenden Organismus aus. Diese Elemente werden Makronährstoffe genannt.

Mn, B, Cu, Zi, Ba, Li, I, Co und Cr kommen in etwas geringeren Mengen vor. Sie machen Tausendstel, Zehntausendstel und Hunderttausendstel Prozent bezogen auf das Körpergewicht aus und werden Mikroelemente genannt. Darüber hinaus gibt es noch Ultramikroelemente: Hg, Au, Ra usw., die Millionen Prozent ausmachen. Die Bedeutung eines Elements wird nicht nur durch die Menge bestimmt. Viele Mikro- und Ultramikronährstoffe haben sich als notwendig erwiesen.

Zytoplasma- eine sich bewegende flüssigkeitsartige Struktur einer tierischen oder pflanzlichen Zelle, ihre innere Umgebung ohne Kern, in der sich Organellen (Organellen) befinden.

Äußerlich ist es begrenzt Zellmembran . Zytoplasma ist durch Zyklose gekennzeichnet – ständige Bewegung. Es kann strahlförmig, oszillierend und kreisförmig sein. Bei dieser Bewegung bewegen sich die Organellen und Einschlüsse mit.

Die Struktur des Zytoplasmas

Die Zusammensetzung des Zytoplasmas ist eine Proteinmischung in kolloidalem Zustand in Kombination mit Nukleinsäuren, Fetten und Kohlenhydraten, wobei Wasser als Dispersionsmedium fungiert. Zusätzlich zu diesen Hauptbestandteilen finden sich in der Struktur des Zytoplasmas Abfallprodukte von Stoffwechselprozessen und andere Einschlüsse.

In einer detaillierten Studie kann das Zytoplasma in zwei Plasmaumgebungen unterteilt werden – Endoplasma und Exoplasma.

Die erste nimmt das Zentrum der Zellsubstanz ein und hat eine flüssigere Konsistenz. Es enthält zytoplasmatische Einschlüsse.

Der zweite befindet sich entlang des Umfangs und weist eine hohe Dichte und Viskosität der Struktur ohne zusätzliche Einschlüsse auf. Seine periphere Oberflächenschicht dient als chemisches und physikalisches Bindeglied bei der Interaktion der Zelle mit der Umwelt.

Sie spielen auch eine wichtige funktionale Rolle. Zytoplasmatische Organellen:
Golgi-Komplex- Transport von Substanzen, die im endoplasmatischen Retikulum synthetisiert werden;
Mitochondrien– Oxidation organischer Verbindungen zur Energieerzeugung;
Lysosomen- intrazelluläre Verdauung von Makromolekülen;
Ribosomen- Proteinbiosynthese;
Endoplasmatisches Retikulum– Synthese und Transport von Proteinen, Lipiden und Steroiden;
Plastiden(nur charakteristisch Pflanzenzellen) - Photosynthese, Erhaltung und Anreicherung von Stärke und Eisen.

Funktionen des Zytoplasmas

1. Füllt den Zellhohlraum.

2. Ist ein Bindemittel für zelluläre Bestandteile, das diese zu einem zellulären Ganzen vereint.

3. Bestimmt die Position der Organellen.

4. Fungiert als Leiter chemischer, physikalischer Prozesse auf intrazellulärer und interzellulärer Ebene.

5. Unterstützt den Innendruck in der Zelle, ihr Volumen, ihre Elastizität und ihren Wassergehalt.

Im Zytoplasma finden eine Reihe wichtiger Stoffwechselprozesse statt, die die Lebensfähigkeit und Funktion der Zelle unterstützen: die Aufnahme von Ionen und verschiedenen Metaboliten aus der Zellumgebung, ihr Transport, die Verwendung grundlegender biologischer Verbindungen bei der Synthese von Proteinen und Nicht-Proteinprodukten, Energieerzeugung, Verdauung und mehr. Diese komplexen Stoffwechselumwandlungen werden durch geeignete Maßnahmen bereitgestellt strukturelle Organisation Zytoplasma.

Im Zytoplasma werden drei Hauptstruktur- und Funktionskomponenten unterschieden: Hyaloplasma, Organellen und Einschlüsse. Hyaloplasma (Zytosol oder Zytoplasmamatrix) ist eine flüssige kolloidale innere Umgebung einer Zelle, die keine Membranstrukturen und Ribosomen aufweist. Es besteht aus Wasser, globulären und fibrillären Proteinen, verschiedenen Enzymen, Aminosäuren, Zuckern, Fettsäuren, Nukleotiden, ATP usw. (siehe Intrazelluläre Flüssigkeit). Die chemische Zusammensetzung und die physikalisch-chemischen Eigenschaften des Hyaloplasmas bestimmen den morphofunktionellen Zustand vieler Strukturkomponenten der Zelle und ihre osmotischen Eigenschaften. Im Hyaloplasma wurde ein dreidimensionales Netzwerk von Mikrotrabekeln gefunden, das entlang der Zellperipherie in der kortikalen Schicht des Zytoplasmas besonders gut ausgeprägt ist. Dieses Netzwerk besteht aus 2–3 nm dicken Fibrillen, die ein feinfaseriges Stützgerüst bilden, das alle Strukturen des Zytoplasmas vereint. An den Schnittpunkten der Trabekel befinden sich Polysomen. Zusätzlich zur Gerüstfunktion kann ein solches Netzwerk für eine geordnete Organisation von Enzymen sorgen.

Zytoplasmatische Organellen werden in Membran- und Nichtmembranorganellen unterteilt. Membranorganellen sind geschlossene Hohlräume (Vakuolen, Zisternen, flache Säcke), deren Inhalt durch Lipoproteinmembranen vom Hyaloplasma getrennt ist. Indem sie das Zytoplasma in viele isolierte Kompartimente oder Kompartimente unterteilen, ermöglichen Membranen eine präzise Lokalisierung von Stoffwechselprozessen in einzelnen Organellen. Mit ihrer Hilfe werden das Zusammenspiel von Organellen und die Effizienz von Enzymsystemen koordiniert, Voraussetzungen für die strukturelle und funktionelle Integrität des Zytoplasmas und die Regulierung seines Stoffwechsels geschaffen. Es gibt Einmembran- und Zweimembranorganellen. Zu den Einzelmembranen gehören die Plasmamembran, das körnige (raue) und akörnige (glatte) endoplasmatische Retikulum, der Golgi-Komplex, Lysosomen, Peroxisomen und andere. Die Plasmamembran oder Plasmolemma begrenzt die Zelle von außen und übernimmt Barriere-, Transport- und Rezeptorfunktionen. Die verbleibenden Einzelmembranorganellen sind an der Synthese von Protein- und Nichtproteinprodukten beteiligt, sorgen für deren Reifung, den Transport innerhalb der Zelle, ihre weitere Nutzung durch die Zelle oder die Ausscheidung sekretorischer Produkte außerhalb der Zelle. Diese Organoide sind morphologisch und funktionell miteinander verbunden und voneinander abhängig; Sie bilden ein einziges Vakuolensystem im Zytoplasma. Zweimembranorganellen (Mitochondrien und Plastiden) sind komplexe Strukturen, deren innere Umgebung durch zwei Membranen – eine äußere und eine innere – vom Hyaloplasma isoliert ist. Sie enthalten Komplexe von Enzymen, die an Redoxreaktionen beteiligt sind, die mit der Energieumwandlung und der Bildung von ATP einhergehen, verfügen über Nukleinsäuren und ein eigenes Proteinsynthesesystem und verfügen über teilweise genetische Autonomie.

Zu den Nichtmembranorganellen des Zytoplasmas gehören fibrilläre Strukturen und Ribosomen. Zu den fibrillären Strukturen gehören Mikrofilamente, Mikrofibrillen und Mikrotubuli. Mikrofilamente sind dünne (4–5 nm dicke) Filamente aus kontraktilen Proteinen (Aktin, Myosin und andere), die in verschiedenen Teilen des Zytoplasmas vieler Zelltypen lokalisiert sind, hauptsächlich in der kortikalen Schicht, in den Pseudopodien beweglicher Zellen, Mikrovilli.