Eine Zelle ist eine Organisationsebene lebender Materie, ein unabhängiges Biosystem, das die grundlegenden Eigenschaften aller Lebewesen besitzt. Es kann sich also entwickeln, vermehren, bewegen, anpassen und verändern. Darüber hinaus zeichnen sich alle Zellen durch Stoffwechsel, spezifische Struktur, Ordnung der Strukturen und Funktionen aus.
Die Wissenschaft, die Zellen untersucht, ist die Zytologie. Sein Thema sind die Struktureinheiten vielzelliger Tiere und Pflanzen, einzelliger Organismen - Bakterien, Protozoen und Algen, die nur aus einer Zelle bestehen.
Wenn wir über die allgemeine Organisation der strukturellen Einheiten lebender Organismen sprechen, bestehen sie aus einer Hülle und einem Kern mit einem Nukleolus. Dazu gehören auch Zellorganellen, Zytoplasma. Bis heute sind eine Vielzahl von Forschungsmethoden hoch entwickelt, aber die Mikroskopie nimmt eine führende Position ein, die es Ihnen ermöglicht, die Struktur von Zellen zu untersuchen und ihre wichtigsten Strukturelemente zu erforschen.
Was ist ein Organoid?
Organoide (sie werden auch Organellen genannt) sind permanente Bestandteile jeder Zelle, dievervollständigen und bestimmte Funktionen ausführen. Dies sind die Strukturen, die entscheidend sind, um es am Laufen zu h alten.
Organoide umfassen den Zellkern, Lysosomen, das endoplasmatische Retikulum und den Golgi-Komplex, Vakuolen und Vesikel, Mitochondrien, Ribosomen und das Zellzentrum (Zentrosom). Dazu gehören auch Strukturen, die das Zytoskelett der Zelle bilden (Mikrotubuli und Mikrofilamente), Melanosomen. Unabhängig davon müssen die Bewegungsorganellen herausgegriffen werden. Dies sind Zilien, Flagellen, Myofibrillen und Pseudopodien.
All diese Strukturen sind miteinander verbunden und sorgen für die koordinierte Aktivität der Zellen. Deshalb die Frage: "Was ist ein Organoid?" - Sie können antworten, dass dies ein Bestandteil ist, der mit einem Organ eines vielzelligen Organismus gleichgesetzt werden kann.
Klassifizierung von Organellen
Zellen unterscheiden sich in Größe und Form sowie in ihren Funktionen, haben aber gleichzeitig eine ähnliche chemische Struktur und ein einheitliches Organisationsprinzip. Gleichzeitig ist die Frage, was ein Organoid ist und welche Strukturen es sind, ziemlich umstritten. Beispielsweise werden Lysosomen oder Vakuolen manchmal nicht als Zellorganellen klassifiziert.
Wenn wir über die Klassifizierung dieser Zellbestandteile sprechen, werden Nicht-Membran- und Membranorganellen unterschieden. Nicht-Membran - das ist das Zellzentrum und die Ribosomen. Auch den Bewegungsorganellen (Mikrotubuli und Mikrofilamente) fehlen Membranen.
Die Struktur von Membranorganellen basiert auf dem Vorhandensein einer biologischen Membran. Einzelmembran- und Doppelmembranorganellen haben eine Hülle mit einer einzigen Struktur, die aus bestehtDoppelschicht aus Phospholipiden und Proteinmolekülen. Es trennt das Zytoplasma von der äußeren Umgebung und hilft der Zelle, ihre Form beizubeh alten. Es sei daran erinnert, dass es in Pflanzenzellen neben der Membran auch eine äußere Zellulosemembran gibt, die als Zellwand bezeichnet wird. Es erfüllt eine unterstützende Funktion.
Membranorganellen umfassen EPS, Lysosomen und Mitochondrien sowie Lysosomen und Plastiden. Ihre Membranen können sich nur in der Menge der Proteine unterscheiden.
Wenn wir über die Funktionsfähigkeit von Organellen sprechen, dann sind einige von ihnen in der Lage, bestimmte Substanzen zu synthetisieren. Wichtige Organellen der Synthese sind also Mitochondrien, in denen ATP gebildet wird. Ribosomen, Plastiden (Chloroplasten) und das raue endoplasmatische Retikulum sind für die Synthese von Proteinen verantwortlich, das glatte ER ist für die Synthese von Lipiden und Kohlenhydraten verantwortlich.
Lassen Sie uns die Struktur und Funktionen von Organellen genauer betrachten.
Core
Dieses Organell ist extrem wichtig, denn wenn es entfernt wird, hören die Zellen auf zu funktionieren und sterben ab.
Der Zellkern hat eine Doppelmembran, in der viele Poren sind. Mit ihrer Hilfe ist es eng mit dem endoplasmatischen Retikulum und Zytoplasma verbunden. Diese Organelle enthält Chromatin - Chromosomen, die ein Komplex aus Proteinen und DNA sind. Angesichts dessen können wir sagen, dass es der Kern ist, der die Organelle ist, die für die Aufrechterh altung des Großteils des Genoms verantwortlich ist.
Der flüssige Teil des Zellkerns wird als Karyoplasma bezeichnet. Es enthält die Produkte der lebenswichtigen Aktivität der Strukturen des Kerns. Die dichteste Zone ist der Nucleolus, der Ribosomen, komplexe Proteine und beherbergtRNA sowie Kalium-, Magnesium-, Zink-, Eisen- und Calciumphosphat. Der Nukleolus verschwindet vor der Zellteilung und wird in den letzten Stadien dieses Prozesses neu gebildet.
Endoplasmatisches Retikulum (Retikulum)
EPS ist eine Einmembran-Organelle. Es nimmt die Hälfte des Zellvolumens ein und besteht aus Tubuli und Zisternen, die miteinander sowie mit der Zytoplasmamembran und der äußeren Hülle des Zellkerns verbunden sind. Die Membran dieses Organoids hat die gleiche Struktur wie das Plasmalemma. Diese Struktur ist integral und mündet nicht in das Zytoplasma.
Das endoplasmatische Retikulum ist glatt und körnig (rau). Auf der inneren Hülle des granulären ER befinden sich Ribosomen, in denen die Proteinsynthese stattfindet. Auf der Oberfläche des glatten endoplasmatischen Retikulums befinden sich keine Ribosomen, aber hier findet die Kohlenhydrat- und Fettsynthese statt.
Alle Substanzen, die im endoplasmatischen Retikulum gebildet werden, werden durch das System aus Tubuli und Tubuli an ihren Bestimmungsort transportiert, wo sie angereichert und anschließend in verschiedenen biochemischen Prozessen verwendet werden.
Aufgrund der Synthesefähigkeit von EPS befindet sich das raue Retikulum in Zellen, deren Hauptfunktion die Bildung von Proteinen ist, und das glatte Retikulum befindet sich in Zellen, die Kohlenhydrate und Fette synthetisieren. Darüber hinaus reichern sich im glatten Retikulum Calciumionen an, die für das normale Funktionieren von Zellen oder des gesamten Körpers notwendig sind.
Es sollte auch beachtet werden, dass das ER der Ort der Bildung des Golgi-Apparats ist.
Lysosomen, ihre Funktionen
Lysosomen sind Zellorganellen,die durch runde Einzelmembransäcke mit hydrolytischen und Verdauungsenzymen (Proteasen, Lipasen und Nukleasen) dargestellt werden. Der Inh alt von Lysosomen ist durch ein saures Milieu gekennzeichnet. Die Membranen dieser Formationen isolieren sie vom Zytoplasma und verhindern die Zerstörung anderer struktureller Komponenten von Zellen. Wenn die Enzyme des Lysosoms in das Zytoplasma freigesetzt werden, zerstört sich die Zelle selbst – Autolyse.
Es sollte beachtet werden, dass Enzyme hauptsächlich auf einem rauen endoplasmatischen Retikulum synthetisiert werden, wonach sie zum Golgi-Apparat wandern. Hier werden sie modifiziert, in Membranvesikel verpackt und beginnen sich zu trennen und werden zu unabhängigen Bestandteilen der Zelle - Lysosomen, die primär und sekundär sind.
Primäre Lysosomen sind Strukturen, die sich vom Golgi-Apparat trennen, während sekundäre (Verdauungsvakuolen) solche sind, die sich als Ergebnis der Fusion von primären Lysosomen und endozytischen Vakuolen bilden.
Angesichts dieser Struktur und Organisation können wir die Hauptfunktionen von Lysosomen unterscheiden:
- Verdauung verschiedener Substanzen in der Zelle;
- Zerstörung nicht benötigter Zellstrukturen;
- Beteiligung an Zellreorganisationsprozessen.
Vakuolen
Vakuolen sind kugelförmige Organellen mit einer einzigen Membran, die Reservoire für Wasser und darin gelöste organische und anorganische Verbindungen sind. An der Bildung dieser Strukturen sind der Golgi-Apparat und EPS beteiligt.
Vakuolen in einer tierischen ZelleKleine. Sie sind klein und nehmen nicht mehr als 5% des Volumens ein. Ihre Hauptaufgabe besteht darin, den Stofftransport durch die Zelle zu gewährleisten.
Vakuolen einer Pflanzenzelle sind groß und nehmen bis zu 90% des Volumens ein. In einer reifen Zelle gibt es nur eine Vakuole, die eine zentrale Position einnimmt. Seine Membran wird Tonoplast genannt, und sein Inh alt wird als Zellsaft bezeichnet. Die Hauptfunktionen der Pflanzenvakuolen bestehen darin, die Spannung der Zellmembran, die Ansammlung verschiedener Verbindungen und Abfallprodukte der Zelle sicherzustellen. Außerdem liefern diese pflanzlichen Zellorganellen das für den Prozess der Photosynthese benötigte Wasser.
Wenn wir über die Zusammensetzung des Zellsaftes sprechen, dann beinh altet dieser folgende Substanzen:
- reserve - organische Säuren, Kohlenhydrate und Proteine, einzelne Aminosäuren;
- Verbindungen, die während des Lebens von Zellen gebildet werden und sich in ihnen anreichern (Alkaloide, Tannine und Phenole);
- Phytonzide und Phytohormone;
- Pigmente, durch die Früchte, Wurzeln und Blütenblätter in der entsprechenden Farbe gefärbt werden.
Golgi-Komplex
Die Struktur von Organoiden, die als "Golgi-Apparat" bezeichnet werden, ist ziemlich einfach. In Pflanzenzellen sehen sie aus wie separate Körper mit einer Membran, in tierischen Zellen werden sie durch Zisternen, Tubuli und Blasen dargestellt. Die strukturelle Einheit des Golgi-Komplexes ist das Dictyosom, das durch einen Stapel von 4-6 "Tanks" und kleinen Vesikeln dargestellt wird, die sich von ihnen trennen und ein intrazelluläres Transportsystem darstellen und auch als Quelle für Lysosomen dienen können. Die Anzahl der Dictyosomen kann von einem bis zu mehreren variierenhunderte.
Der Golgi-Komplex befindet sich normalerweise in der Nähe des Zellkerns. In tierischen Zellen - in der Nähe des Zellzentrums. Die Hauptfunktionen dieser Organellen sind wie folgt:
- Sekretion und Akkumulation von Proteinen, Lipiden und Sacchariden;
- Modifikation organischer Verbindungen, die in den Golgi-Komplex eintreten;
- dieses Organoid ist der Ort der Bildung von Lysosomen.
Es sei darauf hingewiesen, dass ER, Lysosomen, Vakuolen und der Golgi-Apparat zusammen ein tubuläres vakuoläres System bilden, das die Zelle in separate Abschnitte mit entsprechenden Funktionen unterteilt. Außerdem sorgt dieses System für eine ständige Erneuerung der Membranen.
Mitochondrien sind die Energiestationen der Zelle
Mitochondrien sind zweimembranige Organellen von stäbchen-, kugel- oder fadenförmiger Form, die ATP synthetisieren. Sie haben eine glatte Außenfläche und eine innere Membran mit zahlreichen F alten, Cristae genannt. Zu beachten ist, dass die Anzahl der Cristae in Mitochondrien je nach Energiebedarf der Zelle variieren kann. Auf der inneren Membran sind zahlreiche Enzymkomplexe konzentriert, die Adenosintriphosphat synthetisieren. Hier wird die Energie chemischer Bindungen in makroerge Bindungen von ATP umgewandelt. Darüber hinaus bauen Mitochondrien Fettsäuren und Kohlenhydrate unter Freisetzung von Energie ab, die angesammelt und für Wachstum und Synthese verwendet wird.
Die innere Umgebung dieser Organellen wird Matrix genannt. Sie istenthält ringförmige DNA und RNA, kleine Ribosomen. Interessanterweise sind Mitochondrien halbautonome Organellen, da sie von der Funktion der Zelle abhängig sind, aber gleichzeitig eine gewisse Unabhängigkeit bewahren können. Sie sind also in der Lage, ihre eigenen Proteine und Enzyme zu synthetisieren und sich selbst zu reproduzieren.
Es wird angenommen, dass Mitochondrien entstanden, als aerobe prokaryotische Organismen in die Wirtszelle eindrangen, was zur Bildung eines spezifischen symbiotischen Komplexes führte. Die mitochondriale DNA hat also dieselbe Struktur wie die DNA moderner Bakterien, und die Proteinsynthese in Mitochondrien und Bakterien wird durch dieselben Antibiotika gehemmt.
Plastiden - pflanzliche Zellorganellen
Plastiden sind ziemlich große Organellen. Sie sind nur in Pflanzenzellen vorhanden und werden aus Vorläufern gebildet - Proplastiden, enth alten DNA. Diese Organellen spielen eine wichtige Rolle im Stoffwechsel und sind durch eine Doppelmembran vom Zytoplasma getrennt. Außerdem können sie ein geordnetes System innerer Membranen bilden.
Es gibt drei Arten von Plastiden:
- Chloroplasten sind die zahlreichsten Plastiden, die für die Photosynthese verantwortlich sind, die organische Verbindungen und freien Sauerstoff produziert. Diese Strukturen sind komplex aufgebaut und können sich im Zytoplasma zur Lichtquelle bewegen. Der Hauptbestandteil der Chloroplasten ist das Chlorophyll, mit dem Pflanzen die Energie der Sonne nutzen können. Es sollte beachtet werden, dass Chloroplasten wie Mitochondrien halbautonome Strukturen sind, da sie dazu in der Lage sindunabhängige Teilung und Synthese ihrer eigenen Proteine.
- Leukoplasten sind farblose Plastiden, die sich bei Lichteinfall in Chloroplasten verwandeln. Diese Zellbestandteile enth alten Enzyme. Mit ihrer Hilfe wird Glukose umgewandelt und in Form von Stärkekörnern angereichert. In einigen Pflanzen sind diese Plastiden in der Lage, Lipide oder Proteine in Form von Kristallen und amorphen Körpern anzusammeln. Die meisten Leukoplasten sind in den Zellen der unterirdischen Pflanzenorgane konzentriert.
- Chromoplasten sind Abkömmlinge der beiden anderen Arten von Plastiden. Sie bilden Carotinoide (bei der Zerstörung von Chlorophyll), die rot, gelb oder orange sind. Chromoplasten sind das letzte Stadium der Plastidentransformation. Die meisten davon befinden sich in Früchten, Blütenblättern und Herbstblättern.
Ribosome
Was ist ein Organell, das Ribosom genannt wird? Ribosomen werden Nicht-Membran-Organellen genannt, die aus zwei Fragmenten (kleine und große Untereinheiten) bestehen. Ihr Durchmesser beträgt etwa 20 nm. Sie kommen in Zellen aller Art vor. Dies sind Organellen von tierischen und pflanzlichen Zellen, Bakterien. Diese Strukturen werden im Kern gebildet, danach gelangen sie in das Zytoplasma, wo sie frei platziert oder an das EPS gebunden werden. Abhängig von den synthetisierenden Eigenschaften funktionieren Ribosomen allein oder verbinden sich zu Komplexen, um Polyribosomen zu bilden. In diesem Fall werden diese Nicht-Membran-Organellen von einem Boten-RNA-Molekül gebunden.
Das Ribosom enthält 4 rRNA-Moleküle, die sein Gerüst bilden, sowie verschiedene Proteine. Die Hauptaufgabe dieses Organoids besteht darin, die Polypeptidkette zusammenzusetzen, was der erste Schritt in der Proteinsynthese ist. Jene Proteine, die von den Ribosomen des endoplasmatischen Retikulums gebildet werden, können vom gesamten Organismus verwendet werden. Proteine für die Bedürfnisse einer einzelnen Zelle werden von Ribosomen synthetisiert, die sich im Zytoplasma befinden. Zu beachten ist, dass Ribosomen auch in Mitochondrien und Plastiden vorkommen.
Zytoskelett einer Zelle
Zellzytoskelett besteht aus Mikrotubuli und Mikrofilamenten. Mikrotubuli sind zylindrische Gebilde mit einem Durchmesser von 24 nm. Ihre Länge beträgt 100 µm-1 mm. Der Hauptbestandteil ist ein Protein namens Tubulin. Es ist nicht kontraktionsfähig und kann durch Colchicin zerstört werden. Mikrotubuli befinden sich im Hyaloplasma und erfüllen die folgenden Funktionen:
- schaffen Sie einen elastischen, aber gleichzeitig starken Rahmen des Käfigs, der es ihm ermöglicht, seine Form zu beh alten;
- am Prozess der Verteilung von Zellchromosomen teilnehmen;
- sorgen für Bewegung von Organellen;
- in der Zellmitte sowie in Geißeln und Flimmerhärchen enth alten.
Mikrofilamente sind Filamente, die sich unter der Plasmamembran befinden und aus dem Protein Aktin oder Myosin bestehen. Sie können sich zusammenziehen, was zu einer Bewegung des Zytoplasmas oder einer Vorwölbung der Zellmembran führt. Außerdem sind diese Bestandteile an der Bildung von Engstellen während der Zellteilung beteiligt.
Zellzentrum (Zentrosom)
Diese Organelle besteht aus 2 Zentriolen und einer Zentrosphäre. Zylindrische Zentriole. Seine Wände werden von drei Mikrotubuli gebildet, die durch Querverbindungen miteinander verschmelzen. Zentriolen sind paarweise im rechten Winkel zueinander angeordnet. Zu beachten ist, dass den Zellen höherer Pflanzen diese Organellen fehlen.
Die Hauptaufgabe des Zellzentrums besteht darin, eine gleichmäßige Verteilung der Chromosomen während der Zellteilung sicherzustellen. Es ist auch das Organisationszentrum des Zytoskeletts.
Bewegungsorganellen
Zu den Organellen der Bewegung gehören Zilien sowie Flagellen. Dies sind winzige Wucherungen in Form von Haaren. Das Flagellum enthält 20 Mikrotubuli. Seine Basis befindet sich im Zytoplasma und wird als Basalkörper bezeichnet. Die Länge des Flagellums beträgt 100 µm oder mehr. Flagellen, die nur 10-20 Mikrometer groß sind, werden Zilien genannt. Wenn Mikrotubuli gleiten, können Zilien und Flagellen oszillieren, was eine Bewegung der Zelle selbst verursacht. Das Zytoplasma kann kontraktile Fibrillen enth alten, die Myofibrillen genannt werden – dies sind Organellen einer tierischen Zelle. Myofibrillen befinden sich in der Regel in Myozyten - Muskelgewebezellen sowie in Herzzellen. Sie bestehen aus kleineren Fasern (Protofibrillen).
Es sollte beachtet werden, dass Myofibrillenbündel aus dunklen Fasern bestehen - dies sind anisotrope Scheiben, sowie helle Bereiche - dies sind isotrope Scheiben. Die strukturelle Einheit der Myofibrille ist das Sarkomer. Dies ist der Bereich zwischen anisotroper und isotroper Scheibe, der Aktin- und Myosinfilamente aufweist. Wenn sie gleiten, zieht sich das Sarkomer zusammen, was zur Bewegung der gesamten Muskelfaser führt. Beimdies nutzt die Energie von ATP und Calciumionen.
Protozoen und Spermatozoen von Tieren bewegen sich mit Hilfe von Flagellen. Flimmerhärchen sind das Bewegungsorgan der Ciliaten-Schuhe. Bei Tieren und Menschen bedecken sie die Atemwege und helfen dabei, kleine feste Partikel wie Staub auszuscheiden. Darüber hinaus gibt es auch Pseudopodien, die für amöboide Bewegungen sorgen und Elemente vieler einzelliger und tierischer Zellen (z. B. Leukozyten) sind.
Die meisten Pflanzen können sich nicht im Raum bewegen. Ihre Bewegungen sind Wachstum, Blattbewegungen und Änderungen im Fluss des Zytoplasmas von Zellen.
Schlussfolgerung
Bei aller Vielf alt der Zellen haben sie alle eine ähnliche Struktur und Organisation. Struktur und Funktion der Organellen sind durch identische Eigenschaften gekennzeichnet, die das normale Funktionieren sowohl einer einzelnen Zelle als auch des gesamten Organismus gewährleisten.
Dieses Muster kann wie folgt ausgedrückt werden.
Tabelle "Organoide eukaryotischer Zellen"
Organoid |
Pflanzenzelle |
Tierkäfig |
Hauptfunktionen |
| Kern | ist | ist | DNA-Speicherung, RNA-Transkription und Proteinsynthese |
| Endoplasmatisches Retikulum | ist | ist | Synthese von Proteinen, Lipiden und Kohlenhydraten, Akkumulation von Calciumionen, Bildung des Golgi-Komplexes |
| Mitochondrien | ist | ist | Synthese von ATP, eigenen Enzymen und Proteinen |
| Plastiden | ist | nein | Beteiligung an der Photosynthese, Akkumulation von Stärke, Lipiden, Proteinen, Carotinoiden |
| Ribosomen | ist | ist | Erfassung der Polypeptidkette (Proteinsynthese) |
| Mikrotubuli und Mikrofilamente | ist | ist | ermöglichen der Zelle, eine bestimmte Form beizubeh alten, sind ein integraler Bestandteil des Zellzentrums, Zilien und Flagellen, sorgen für die Bewegung von Organellen |
| Lysosomen | ist | ist | Verdauung von Substanzen innerhalb der Zelle, Zerstörung ihrer unnötigen Strukturen, Beteiligung an der Zellreorganisation, verursacht Autolyse |
| große zentrale Vakuole | ist | nein | liefert Spannung in der Zellmembran, reichert Nähr- und Abfallstoffe der Zelle, Phytonzide und Phytohormone sowie Pigmente an, ist ein Wasserreservoir |
| Golgi-Komplex | ist | ist | sezerniert und akkumuliert Proteine, Lipide und Kohlenhydrate, modifiziert die Nährstoffe, die in die Zelle gelangen,verantwortlich für die Bildung von Lysosomen |
| Zentrale | gibt es, außer bei höheren Pflanzen | ist | ist das Zentrum der Organisation des Zytoskeletts, sorgt für eine gleichmäßige Divergenz der Chromosomen während der Zellteilung |
| Myofibrillen | nein | ist | Muskelkontraktion sicherstellen |
Wenn wir Schlussfolgerungen ziehen, können wir sagen, dass es geringfügige Unterschiede zwischen einer tierischen und einer pflanzlichen Zelle gibt. Gleichzeitig haben die funktionellen Merkmale und die Struktur der Organellen (die obige Tabelle bestätigt dies) ein allgemeines Organisationsprinzip. Die Zelle funktioniert als harmonisches und integrales System. Gleichzeitig sind die Funktionen der Organellen miteinander verbunden und zielen auf einen optimalen Betrieb und die Aufrechterh altung der vitalen Aktivität der Zelle ab.
