Elävän organismin perusrakenneyksikkö on solu, joka on solukalvon ympäröimä erilaistunut osa sytoplasmasta. Ottaen huomioon, että solu suorittaa monia tärkeitä toimintoja, kuten lisääntyminen, ravitsemus, liike, kuoren on oltava muovinen ja tiheä.

Solukalvon löytämisen ja tutkimuksen historia

Vuonna 1925 Grendel ja Gorder tekivät onnistuneen kokeen tunnistaakseen punasolujen "varjot" eli tyhjät kuoret. Useista tehdyistä törkeistä virheistä huolimatta tutkijat löysivät lipidikaksoiskerroksen. Heidän työtään jatkoivat Danielli, Dawson vuonna 1935, Robertson vuonna 1960. Monien vuosien työn ja väitteiden kertymisen tuloksena vuonna 1972 Singer ja Nicholson loivat nestemosaiikkimallin kalvon rakenteesta. Lisäkokeet ja -tutkimukset vahvistivat tutkijoiden teokset.

Merkitys

Mikä on solukalvo? Tätä sanaa alettiin käyttää yli sata vuotta sitten, latinasta käännettynä se tarkoittaa "kalvoa", "ihoa". Joten määritä solun raja, joka on luonnollinen este sisäisen sisällön ja ulkoisen ympäristön välillä. Solukalvon rakenne viittaa puoliläpäisevyyteen, jonka ansiosta kosteus ja ravinteet ja hajoamistuotteet voivat kulkea sen läpi vapaasti. Tätä kuorta voidaan kutsua solun organisaation päärakennekomponentiksi.

Harkitse solukalvon päätoimintoja

1. Erottelee solun sisäisen sisällön ja ulkoisen ympäristön komponentit.

2. Auttaa ylläpitämään solun jatkuvaa kemiallista koostumusta.

3. Säätelee oikeaa aineenvaihduntaa.

4. Tarjoaa solujen välisen yhteyden.

5. Tunnistaa signaalit.

6. Suojaustoiminto.

"Plasma Shell"

Ulompi solukalvo, jota kutsutaan myös plasmakalvoksi, on ultramikroskooppinen kalvo, joka on 5-7 nanometriä paksu. Se koostuu pääasiassa proteiiniyhdisteistä, fosfolidista, vedestä. Kalvo on elastinen, imee helposti vettä ja palauttaa nopeasti eheytensä vaurioiden jälkeen.

Poikkeaa yleismaailmallisesta rakenteesta. Tämä kalvo on raja-asemassa, osallistuu selektiivisen läpäisevyyden prosessiin, hajoamistuotteiden erittymiseen, syntetisoi niitä. Suhde "naapureihin" ja sisäisen sisällön luotettava suojaus vaurioilta tekee siitä tärkeän komponentin sellaisessa asiassa kuin solun rakenne. Eläinorganismien solukalvo osoittautuu joskus peittyneeksi ohuimmalla kerroksella - glykokaliksilla, joka sisältää proteiineja ja polysakkarideja. Kalvon ulkopuolella olevia kasvisoluja suojaa soluseinä, joka toimii tukena ja säilyttää muotonsa. Sen koostumuksen pääkomponentti on kuitu (selluloosa) - polysakkaridi, joka on veteen liukenematon.

Siten ulompi solukalvo suorittaa korjaus-, suoja- ja vuorovaikutusta muiden solujen kanssa.

Solukalvon rakenne

Tämän liikkuvan kuoren paksuus vaihtelee kuudesta kymmeneen nanometriin. Solun solukalvolla on erityinen koostumus, jonka perustana on lipidikaksoiskerros. Veden suhteen inertit hydrofobiset hännät sijaitsevat sisäpuolella, kun taas hydrofiiliset päät, jotka ovat vuorovaikutuksessa veden kanssa, on käännetty ulospäin. Jokainen lipidi on fosfolipidi, joka on seurausta aineiden, kuten glyserolin ja sfingosiinin, vuorovaikutuksesta. Lipiditelinettä ympäröivät tiiviisti proteiinit, jotka sijaitsevat epäjatkuvassa kerroksessa. Jotkut niistä upotetaan lipidikerrokseen, loput kulkevat sen läpi. Tämän seurauksena muodostuu vettä läpäiseviä alueita. Näiden proteiinien suorittamat toiminnot ovat erilaisia. Osa niistä on entsyymejä, loput kuljetusproteiineja, jotka kuljettavat erilaisia ​​aineita ulkoympäristöstä sytoplasmaan ja päinvastoin.

Solukalvo läpäisee integraalisten proteiinien ja liittyy läheisesti niihin, kun taas yhteys perifeerisiin proteiineihin on heikompi. Näillä proteiineilla on tärkeä tehtävä, joka on ylläpitää kalvon rakennetta, vastaanottaa ja muuntaa signaaleja ympäristöstä, kuljettaa aineita ja katalysoida kalvoilla tapahtuvia reaktioita.

Yhdiste

Solukalvon perusta on bimolekulaarinen kerros. Jatkuvuutensa ansiosta kennossa on sulku- ja mekaanisia ominaisuuksia. Eri elämänvaiheissa tämä kaksoiskerros voi hajota. Tämän seurauksena muodostuu hydrofiilisten huokosten rakenteellisia vikoja. Tässä tapauksessa täysin kaikki sellaisen komponentin, kuten solukalvon, toiminnot voivat muuttua. Tässä tapauksessa ydin voi kärsiä ulkoisista vaikutuksista.

Ominaisuudet

Solun solukalvolla on mielenkiintoisia piirteitä. Sujuvuuden vuoksi tämä kuori ei ole jäykkä rakenne, ja suurin osa sen koostumuksen muodostavista proteiineista ja lipideistä liikkuu vapaasti kalvon tasolla.

Yleensä solukalvo on epäsymmetrinen, joten proteiini- ja lipidikerrosten koostumus on erilainen. Eläinsolujen plasmakalvojen ulkopuolella on glykoproteiinikerros, joka suorittaa reseptori- ja signaalitoimintoja ja jolla on myös tärkeä rooli solujen yhdistämisprosessissa kudokseksi. Solukalvo on polaarinen, eli ulkoinen varaus on positiivinen ja sisäpuolella negatiivinen. Kaiken edellä mainitun lisäksi solukalvolla on selektiivinen näkemys.

Tämä tarkoittaa, että veden lisäksi soluun pääsee vain tietty ryhmä molekyylejä ja liuenneiden aineiden ioneja. Aineen, kuten natriumin, pitoisuus useimmissa soluissa on paljon pienempi kuin ulkoisessa ympäristössä. Kaliumioneille on ominaista erilainen suhde: niiden lukumäärä solussa on paljon suurempi kuin ympäristössä. Tässä suhteessa natriumioneilla on taipumus tunkeutua solukalvon läpi, ja kaliumioneja taipumus vapautua ulkopuolelle. Näissä olosuhteissa kalvo aktivoi erityisen järjestelmän, joka suorittaa "pumppaavan" roolin ja tasoittaa aineiden pitoisuutta: natriumioneja pumpataan ulos solun pinnalle ja kaliumioneja pumpataan sisäänpäin. Tämä ominaisuus sisältyy solukalvon tärkeimpiin toimintoihin.

Tällä natrium- ja kalium-ionien taipumuksella liikkua sisäänpäin pinnasta on suuri rooli sokerin ja aminohappojen kuljettamisessa soluun. Prosessissa, jossa natriumioneja poistetaan aktiivisesti solusta, kalvo luo olosuhteet uusille glukoosin ja aminohappojen sisäänvirtaukselle. Päinvastoin, prosessissa, jossa kaliumioneja siirretään soluun, hajoamistuotteiden "kuljettajien" lukumäärä solun sisältä ulkoiseen ympäristöön täydentyy.

Miten solu ravitsee solukalvon läpi?

Monet solut ottavat vastaan ​​aineita prosessien, kuten fagosytoosin ja pinosytoosin, kautta. Ensimmäisessä versiossa taipuisalla ulkokalvolla muodostetaan pieni syvennys, jossa siepattu hiukkanen sijaitsee. Sitten syvennyksen halkaisija kasvaa, kunnes ympäröity hiukkanen tulee solun sytoplasmaan. Fagosytoosin kautta ruokitaan joitain alkueläimiä, kuten amebaa, sekä verisoluja - leukosyytit ja fagosyytit. Samoin solut imevät nestettä, joka sisältää tarvittavat ravintoaineet. Tätä ilmiötä kutsutaan pinosytoosiksi.

Ulkokalvo on tiiviisti yhteydessä solun endoplasmiseen retikulumiin.

Monissa peruskudoskomponenteissa kalvon pinnalla on ulkonemia, taitoksia ja mikrovilloja. Tämän kuoren ulkopuolella olevat kasvisolut peitetään toisella, paksulla ja selvästi näkyvillä mikroskoopilla. Kuitu, josta ne on valmistettu, auttaa muodostamaan tukea kasvikudoksille, kuten puulle. Eläinsoluilla on myös useita ulkoisia rakenteita, jotka sijaitsevat solukalvon päällä. Ne ovat luonteeltaan yksinomaan suojaavia, esimerkkinä tästä on hyönteisten sisäsolujen sisältämä kitiini.

Solukalvon lisäksi on solunsisäinen kalvo. Sen tehtävänä on jakaa solu useisiin erikoistuneisiin suljettuihin osastoihin - osastoihin tai organelleihin, joissa on säilytettävä tietty ympäristö.

Siten on mahdotonta yliarvioida sellaisen elävän organismin perusyksikön komponentin roolia solukalvona. Rakenne ja toiminnot merkitsevät solun kokonaispinta-alan merkittävää laajentamista, aineenvaihduntaprosessien paranemista. Tämä molekyylirakenne koostuu proteiineista ja lipideistä. Kalvo erottaa solun ulkoisesta ympäristöstä ja varmistaa sen eheyden. Sen avulla solujen väliset sidokset säilyvät riittävän vahvalla tasolla muodostaen kudoksia. Tässä suhteessa voimme päätellä, että yksi tärkeimmistä rooleista solussa on solukalvolla. Sen rakenne ja sen suorittamat toiminnot ovat radikaalisti erilaisia ​​eri soluissa niiden tarkoituksesta riippuen. Näiden ominaisuuksien avulla saavutetaan monenlaisia ​​solukalvojen fysiologisia aktiivisuuksia ja niiden rooleja solujen ja kudosten olemassaolossa.

Suurin osa maapallolla elävistä organismeista koostuu soluista, jotka ovat suurelta osin samankaltaisia ​​kemialliselta koostumukseltaan, rakenteeltaan ja elinvoimaltaan. Jokaisessa solussa tapahtuu aineenvaihduntaa ja energian muuntamista. Solujen jakautuminen on organismien kasvu- ja lisääntymisprosessien taustalla. Siten solu on organismien rakenteen, kehityksen ja lisääntymisen yksikkö.

Solu voi olla olemassa vain yhtenäisenä järjestelmänä, joka on jakamaton osiin. Solujen eheys saadaan aikaan biologisilla kalvoilla. Solu on osa korkeamman tason järjestelmää - organismia. Solun osat ja organellit, jotka koostuvat monimutkaisista molekyyleistä, ovat alemman tason kokonaisia ​​järjestelmiä.

Solu on avoin järjestelmä, joka on yhteydessä ympäristöön aineen ja energian vaihdon kautta. Tämä on toiminnallinen järjestelmä, jossa jokainen molekyyli suorittaa tiettyjä toimintoja. Solulla on stabiilisuus, kyky itsesäätelyyn ja lisääntymiseen.

Solu on itseään hallitseva järjestelmä. Solun hallitsevaa geneettistä järjestelmää edustavat monimutkaiset makromolekyylit - nukleiinihapot (DNA ja RNA).

Vuosina 1838-1839. Saksalaiset biologit M. Schleiden ja T. Schwann tiivistivät solua koskevan tiedon ja muotoilivat pääasiallisen soluteorian, jonka ydin on, että kaikki organismit, sekä kasvi- että eläinorganismit, koostuvat soluista.

Vuonna 1859 R. Virchow kuvasi solujen jakautumisprosessia ja muotoili yhden soluteorian tärkeimmistä säännöksistä: "Jokainen solu tulee toisesta solusta." Uusia soluja muodostuu emosolun jakautumisen seurauksena, eikä ei-soluaineesta, kuten aiemmin ajateltiin.

Venäläisen tiedemiehen K. Baerin vuonna 1826 tekemä löytö nisäkkäiden munista johti johtopäätökseen, että solu on monisoluisten organismien kehityksen taustalla.

Nykyaikainen soluteoria sisältää seuraavat ehdot:

1) solu on kaikkien organismien rakenteen ja kehityksen yksikkö;

2) eri villieläinten valtakunnista peräisin olevien organismien solut ovat samanlaisia ​​rakenteeltaan, kemialliselta koostumukseltaan, aineenvaihdunnaltaan ja tärkeimmiltä elintärkeän toiminnan ilmenemismuodoilta;

3) uusia soluja muodostuu emosolun jakautumisen seurauksena;

4) monisoluisessa organismissa solut muodostavat kudoksia;

5) Elimet koostuvat kudoksista.

Nykyaikaisten biologisten, fysikaalisten ja kemiallisten tutkimusmenetelmien käyttöönotto biologiassa on mahdollistanut solun eri komponenttien rakenteen ja toiminnan tutkimisen. Yksi solujen tutkimisen menetelmistä on mikroskopia. Nykyaikainen valomikroskooppi suurentaa esineitä 3000 kertaa ja mahdollistaa solun suurimman organellin näkemisen, sytoplasman liikkeen ja solun jakautumisen.

Keksitty 40-luvulla. 20. vuosisata Elektronimikroskoopilla saa suurennoksen kymmeniä ja satoja tuhansia kertoja. Elektronimikroskoopissa käytetään elektronivirtaa valon sijasta ja sähkömagneettisia kenttiä linssien sijasta. Siksi elektronimikroskooppi antaa selkeän kuvan paljon suuremmilla suurennoksilla. Tällaisen mikroskoopin avulla oli mahdollista tutkia soluorganellien rakennetta.

Menetelmällä tutkitaan soluorganellien rakennetta ja koostumusta sentrifugointi. Murskatut kudokset, joissa on tuhoutuneet solukalvot, asetetaan koeputkiin ja pyöritetään sentrifugissa suurella nopeudella. Menetelmä perustuu siihen, että eri soluorganelleilla on erilaiset massat ja tiheydet. Tiheämmät organellit kerrostuvat koeputkeen pienillä sentrifugointinopeuksilla, vähemmän tiheät - korkeilla. Näitä kerroksia tutkitaan erikseen.

laajasti käytetty solu- ja kudosviljelymenetelmä, joka koostuu siitä, että yhdestä tai useammasta solusta erityisellä ravintoalustalla voit saada ryhmän samantyyppisiä eläin- tai kasvisoluja ja jopa kasvattaa kokonaisen kasvin. Tällä menetelmällä voit saada vastauksen kysymykseen, kuinka kehon eri kudokset ja elimet muodostuvat yhdestä solusta.

Soluteorian pääsäännöt muotoilivat ensin M. Schleiden ja T. Schwann. Solu on kaikkien elävien organismien rakenteen, elämän, lisääntymisen ja kehityksen yksikkö. Solujen tutkimiseen käytetään mikroskopia-, sentrifugointi-, solu- ja kudosviljelymenetelmiä jne.

Sienten, kasvien ja eläinten soluilla on paljon yhteistä kemiallisen koostumuksen lisäksi myös rakenteessa. Kun solua tutkitaan mikroskoopilla, siinä näkyy erilaisia ​​rakenteita - organellit. Jokainen organelli suorittaa tiettyjä tehtäviä. Solussa on kolme pääosaa: plasmakalvo, tuma ja sytoplasma (kuva 1).

plasmakalvo erottaa solun ja sen sisällön ympäristöstä. Kuvasta 2 näet: kalvo muodostuu kahdesta lipidikerroksesta ja proteiinimolekyylit tunkeutuvat kalvon paksuuden läpi.

Plasmakalvon päätehtävä kuljetus. Se varmistaa ravintoaineiden saannin soluun ja aineenvaihduntatuotteiden poistumisen siitä.

Kalvon tärkeä ominaisuus on valikoiva läpäisevyys, tai puoliläpäisevyys, mahdollistaa solun vuorovaikutuksen ympäristön kanssa: vain tietyt aineet tulevat sisään ja poistuvat siitä. Pienet molekyylit vettä ja eräitä muita aineita pääsevät soluun diffuusiona, osittain kalvon huokosten kautta.

Sokerit, orgaaniset hapot, suolat liukenevat sytoplasmaan, kasvisoluvakuolien solumehuun. Lisäksi niiden pitoisuus solussa on paljon korkeampi kuin ympäristössä. Mitä suurempi näiden aineiden pitoisuus solussa on, sitä enemmän se imee vettä. Tiedetään, että solu kuluttaa jatkuvasti vettä, minkä seurauksena solumehlan pitoisuus kasvaa ja vesi pääsee taas soluun.

Suurempien molekyylien (glukoosi, aminohapot) pääsyn soluun tarjoavat kalvon kuljetusproteiinit, jotka kuljetettavien aineiden molekyyleihin yhdistyessään kuljettavat ne kalvon läpi. Entsyymit, jotka hajottavat ATP:tä, ovat mukana tässä prosessissa.

Kuva 1. Yleinen kaavio eukaryoottisolun rakenteesta.
(klikkaa kuvaa suurentaaksesi kuvan)

Kuva 2. Plasmakalvon rakenne.
1 - lävistäviä oravia, 2 - upotettuja oravia, 3 - ulkoisia oravia

Kuva 3. Pinosytoosin ja fagosytoosin kaavio.

Jopa suuremmat proteiini- ja polysakkaridimolekyylit pääsevät soluun fagosytoosin kautta (kreikasta. fagos- syöminen ja kitos- astia, solu) ja nestepisarat - pinosytoosilla (kreikasta. pinot- juo ja kitos) (Kuva 3).

Eläinsoluja, toisin kuin kasvisoluja, ympäröi pehmeä ja joustava "turkki", jonka muodostavat pääasiassa polysakkaridimolekyylit, jotka kiinnittyessään joihinkin kalvon proteiineihin ja lipideihin ympäröivät solua ulkopuolelta. Polysakkaridien koostumus on spesifinen eri kudoksille, minkä vuoksi solut "tunnistavat" toisensa ja muodostavat yhteyden toisiinsa.

Kasvisoluilla ei ole sellaista "turkkia". Niissä on huokostäytetty kalvo plasmakalvon yläpuolella. soluseinän koostuu pääasiassa selluloosasta. Sytoplasman säikeet ulottuvat solusta soluun huokosten läpi yhdistäen solut toisiinsa. Näin solujen välinen yhteys toteutetaan ja kehon eheys saavutetaan.

Kasvien solukalvolla on vahva luuranko ja se suojaa solua vaurioilta.

Useimmilla bakteereilla ja kaikilla sienillä on solukalvo, vain sen kemiallinen koostumus on erilainen. Sienissä se koostuu kitiinin kaltaisesta aineesta.

Sienten, kasvien ja eläinten soluilla on samanlainen rakenne. Solussa on kolme pääosaa: ydin, sytoplasma ja plasmakalvo. Plasmakalvo koostuu lipideistä ja proteiineista. Se varmistaa aineiden pääsyn soluun ja niiden vapautumisen solusta. Kasvien, sienten ja useimpien bakteerien soluissa plasmakalvon yläpuolella on solukalvo. Se suorittaa suojaavan toiminnon ja näyttelee luurankoa. Kasveissa soluseinä koostuu selluloosasta, kun taas sienissä se koostuu kitiinin kaltaisesta aineesta. Eläinsolut on peitetty polysakkarideilla, jotka tarjoavat kontakteja saman kudoksen solujen välille.

Tiedätkö, että suurin osa solusta on sytoplasma. Se koostuu vedestä, aminohapoista, proteiineista, hiilihydraateista, ATP:stä, ei-orgaanisten aineiden ioneista. Sytoplasma sisältää solun ytimen ja organellit. Siinä aineet liikkuvat solun osasta toiseen. Sytoplasma varmistaa kaikkien organellien vuorovaikutuksen. Täällä tapahtuu kemiallisia reaktioita.

Koko sytoplasma läpäisee ohuita proteiinimikrotubuluksia, jolloin muodostuu solun sytoskeleton jonka ansiosta se säilyttää pysyvän muotonsa. Solun sytoskeleto on joustava, koska mikrotubulukset voivat muuttaa sijaintiaan, liikkua toisesta päästään ja lyhentyä toisesta. Erilaiset aineet pääsevät soluun. Mitä niille tapahtuu häkissä?

Lysosomeissa - pienissä pyöristetyissä kalvorakkuloissa (katso kuva 1) monimutkaisten orgaanisten aineiden molekyylit hajotetaan yksinkertaisemmiksi molekyyleiksi hydrolyyttisten entsyymien avulla. Esimerkiksi proteiinit hajotetaan aminohapoiksi, polysakkaridit monosakkarideiksi, rasvat glyseroliksi ja rasvahapoiksi. Tätä toimintoa varten lysosomeja kutsutaan usein solun "sulatusasemiksi".

Jos lysosomien kalvo tuhoutuu, niiden sisältämät entsyymit voivat sulattaa itse solun. Siksi joskus lysosomeja kutsutaan "työkaluiksi solun tappamiseen".

Lysosomeihin muodostuneiden pienten aminohappo-, monosakkaridien, rasvahappo- ja alkoholimolekyylien entsymaattinen hapetus hiilidioksidiksi ja vedeksi alkaa sytoplasmasta ja päättyy muihin organelleihin - mitokondriot. Mitokondriot ovat sauvan muotoisia, rihmamaisia ​​tai pallomaisia ​​organelleja, jotka on rajattu sytoplasmasta kahdella kalvolla (kuva 4). Ulkokalvo on sileä, kun taas sisäkalvo muodostaa taitoksia - cristae jotka lisäävät sen pintaa. Orgaanisten aineiden hapetusreaktioihin hiilidioksidiksi ja vedeksi osallistuvat entsyymit sijaitsevat sisäkalvolla. Tällöin vapautuu energiaa, jonka solu varastoi ATP-molekyyleihin. Siksi mitokondrioita kutsutaan solun "voimalaitoksiksi".

Solussa orgaaniset aineet eivät vain hapetu, vaan myös syntetisoituvat. Lipidien ja hiilihydraattien synteesi suoritetaan endoplasmisessa retikulumissa - EPS:ssä (kuva 5) ja proteiinien - ribosomeissa. Mikä on EPS? Tämä on putkien ja säiliöiden järjestelmä, jonka seinämät muodostuvat kalvosta. Ne läpäisevät koko sytoplasman. ER-kanavien kautta aineet siirtyvät solun eri osiin.

Siellä on tasainen ja karkea EPS. Hiilihydraatit ja lipidit syntetisoidaan sileän EPS:n pinnalle entsyymien osallistuessa. EPS:n karheuden antavat siinä sijaitsevat pienet pyöristetyt kappaleet - ribosomit(katso kuvio 1), jotka osallistuvat proteiinien synteesiin.

Orgaanisten aineiden synteesi tapahtuu plastidit löytyy vain kasvisoluista.

Riisi. 4. Kaavio mitokondrioiden rakenteesta.
1.- ulkokalvo; 2.- sisäkalvo; 3.- sisäkalvon taitokset - cristae.

Riisi. 5. Karkean EPS:n rakenteen kaavio.

Riisi. 6. Kloroplastin rakenteen kaavio.
1.- ulkokalvo; 2.- sisäkalvo; 3.- kloroplastin sisäinen sisältö; 4. - sisäkalvon taitokset, jotka kerätään "pinoihin" ja muodostavat granaa.

Värittömissä plastideissa - leukoplastit(kreikasta. leukos-valkoinen ja plastos- luotu) tärkkelys kerääntyy. Perunan mukulat ovat erittäin runsaasti leukoplasteja. Keltainen, oranssi, punainen väri annetaan hedelmille ja kukille kromoplastit(kreikasta. kromi- väri ja plastos). Ne syntetisoivat fotosynteesiin osallistuvia pigmenttejä, - karotenoidit. Kasvien elämässä merkitys kloroplastit(kreikasta. kloori- vihertävä ja plastos) - vihreät plastidit. Kuvasta 6 voit nähdä, että kloroplastit on peitetty kahdella kalvolla: ulko- ja sisäkalvolla. Sisäkalvo muodostaa taitoksia; taitteiden välissä on kuplia pinottuina pinoihin - jyviä. Jyvät sisältävät klorofyllimolekyylejä, jotka osallistuvat fotosynteesiin. Jokainen kloroplasti sisältää noin 50 jyvää, jotka on järjestetty shakkilautakuvioon. Tämä järjestely varmistaa jokaisen rakeen maksimaalisen valaistuksen.

Sytoplasmassa proteiinit, lipidit, hiilihydraatit voivat kertyä jyvien, kiteiden, pisaroiden muodossa. Nämä sisällyttäminen- Varaa ravintoaineita, joita solu kuluttaa tarpeen mukaan.

Kasvisoluissa osa vararavinteista sekä hajoamistuotteista kertyy tyhjiöiden solumahlaan (ks. kuva 1). Ne voivat muodostaa jopa 90 % kasvisolun tilavuudesta. Eläinsoluissa on tilapäisiä vakuoleja, jotka vievät enintään 5 % niiden tilavuudesta.

Riisi. 7. Golgi-kompleksin rakenteen kaavio.

Kuvassa 7 näet kalvon ympäröimän onteloiden järjestelmän. se golgi kompleksi, joka suorittaa solussa erilaisia ​​toimintoja: osallistuu aineiden kertymiseen ja kuljetukseen, niiden poistoon solusta, lysosomien muodostumiseen, solukalvoon. Esimerkiksi selluloosamolekyylit tulevat Golgi-kompleksin onteloon, jotka kuplien avulla siirtyvät solun pinnalle ja sisältyvät solukalvoon.

Useimmat solut lisääntyvät jakautumalla. Tämä prosessi sisältää solukeskus. Se koostuu kahdesta sentriolista, joita ympäröi tiheä sytoplasma (katso kuva 1). Jakautumisen alussa sentriolit hajoavat kohti solun napoja. Niistä eroavat proteiinifilamentit, jotka liittyvät kromosomeihin ja varmistavat niiden tasaisen jakautumisen kahden tytärsolun välillä.

Kaikki solun organellit ovat tiiviisti yhteydessä toisiinsa. Esimerkiksi proteiinimolekyylejä syntetisoidaan ribosomeissa, ne kuljetetaan EPS-kanavien kautta solun eri osiin ja proteiinit tuhoutuvat lysosomeissa. Äskettäin syntetisoituja molekyylejä käytetään solurakenteiden rakentamiseen tai ne kerääntyvät sytoplasmaan ja tyhjiöihin vararavinteina.

Solu on täynnä sytoplasmaa. Sytoplasma sisältää ytimen ja erilaisia ​​organelleja: lysosomit, mitokondriot, plastidit, vakuolit, ER, solukeskus, Golgi-kompleksi. Ne eroavat rakenteeltaan ja toiminnaltaan. Kaikki sytoplasman organellit ovat vuorovaikutuksessa toistensa kanssa, mikä varmistaa solun normaalin toiminnan.

Taulukko 1. SOLUN RAKENNE

Tärkein rooli sienten, kasvien ja eläinten elintoiminnassa ja solunjakautumisessa kuuluu ytimelle ja siinä sijaitseville kromosomeille. Suurimmalla osalla näiden organismien soluista on yksi ydin, mutta on myös monitumaisia ​​soluja, kuten lihassoluja. Ydin sijaitsee sytoplasmassa ja sen muoto on pyöreä tai soikea. Se on peitetty kahdesta kalvosta koostuvalla kuorella. Ydinkalvossa on huokoset, joiden kautta tapahtuu aineiden vaihto ytimen ja sytoplasman välillä. Ydin on täynnä ydinmehua, joka sisältää nukleolit ​​ja kromosomit.

Nucleoli ovat ribosomien "tuotantopajoja", jotka muodostuvat tumassa muodostuneesta ribosomaalisesta RNA:sta ja sytoplasmassa syntetisoiduista proteiineista.

Ytimen päätehtävä - perinnöllisen tiedon varastointi ja välittäminen - liittyy kromosomit. Jokaisella organismityypillä on oma sarjansa kromosomeja: tietty määrä, muoto ja koko.

Kaikkia kehon soluja paitsi sukupuolisoluja kutsutaan somaattinen(kreikasta. monni- vartalo). Saman lajin organismin solut sisältävät saman sarjan kromosomeja. Esimerkiksi ihmisillä jokainen kehon solu sisältää 46 kromosomia, hedelmäkärpäsessä Drosophilassa - 8 kromosomia.

Somaattisilla soluilla on yleensä kaksinkertainen kromosomisarja. Sitä kutsutaan diploidi ja merkitty numerolla 2 n. Joten ihmisellä on 23 paria kromosomeja, eli 2 n= 46. Sukupuolisoluissa on puolet vähemmän kromosomeja. Onko se sinkku vai haploidi, setti. Henkilö 1 n = 23.

Kaikki somaattisten solujen kromosomit, toisin kuin sukusolujen kromosomit, ovat parillisia. Yhden parin muodostavat kromosomit ovat identtisiä keskenään. Parillisia kromosomeja kutsutaan homologinen. Kromosomeja, jotka kuuluvat eri pareihin ja jotka eroavat muodoltaan ja kooltaan, kutsutaan ei-homologinen(Kuva 8).

Joissakin lajeissa kromosomien lukumäärä voi olla sama. Esimerkiksi puna-apilassa ja herneissä 2 n= 14. Niiden kromosomit eroavat kuitenkin muodoltaan, koosta ja DNA-molekyylien nukleotidikoostumuksesta.

Riisi. 8. Kromosomisarja Drosophila-soluissa.

Riisi. 9. Kromosomin rakenne.

Kromosomien roolin ymmärtämiseksi perinnöllisen tiedon välittämisessä on tarpeen tutustua niiden rakenteeseen ja kemialliseen koostumukseen.

Jakautumattoman solun kromosomit näyttävät pitkiltä ohuilta langoilta. Jokainen kromosomi ennen solun jakautumista koostuu kahdesta identtisestä langasta - kromatidit, jotka on liitetty puristusripojen väliin - (kuva 9).

Kromosomit koostuvat DNA:sta ja proteiineista. Koska DNA:n nukleotidikoostumus vaihtelee lajeittain, kromosomien koostumus on ainutlaatuinen jokaiselle lajille.

Jokaisessa solussa paitsi bakteereissa on ydin, joka sisältää nukleoleja ja kromosomeja. Jokaiselle lajille on ominaista tietty sarja kromosomeja: lukumäärä, muoto ja koko. Useimpien organismien somaattisissa soluissa kromosomijoukko on diploidinen, sukupuolisoluissa haploidinen. Parillisia kromosomeja kutsutaan homologisiksi. Kromosomit koostuvat DNA:sta ja proteiineista. DNA-molekyylit tallentavat ja välittävät perinnöllistä tietoa solusta soluun ja organismista organismiin.

Kun olet käsitellyt näitä aiheita, sinun pitäisi pystyä:

1. Kerro, missä tapauksissa on tarpeen käyttää valomikroskooppia (rakennetta),a.
2. Kuvaile solukalvon rakennetta ja selitä kalvon rakenteen suhde sen kykyyn vaihtaa aineita solun ja ympäristön välillä.
3. Määrittele prosessit: diffuusio, helpotettu diffuusio, aktiivinen kuljetus, endosytoosi, eksosytoosi ja osmoosi. Osoita näiden prosessien väliset erot.
4. Nimeä rakenteiden tehtävät ja osoita, missä soluissa (kasvi, eläin tai prokaryootti) ne sijaitsevat: ydin, tumakalvo, nukleoplasma, kromosomit, plasmakalvo, ribosomi, mitokondrio, soluseinä, kloroplasti, vakuoli, lysosomi, sileä endoplasminen retikulumi ( agranular) ja karkea (rakeinen), solukeskus, golgi-laitteisto, cilium, flagellum, mesosomi, pili tai fimbriae.
5. Nimeä vähintään kolme merkkiä, joiden avulla kasvisolu voidaan erottaa eläinsolusta.
6. Luettele tärkeimmät erot prokaryoottisten ja eukaryoottisten solujen välillä.

Ivanova T.V., Kalinova G.S., Myagkova A.N. "Yleinen biologia". Moskova, "Enlightenment", 2000

• Aihe 1. "Plasmakalvo." §1, §8 s. 5;20
• Aihe 2. "Cage". §8-10 s. 20-30
• Aihe 3. "Prokaryoottisolu. Virukset." §11 s. 31-34

Solukalvot: niiden rakenne ja tehtävät

Kalvot ovat äärimmäisen viskooseja ja samalla muovisia rakenteita, jotka ympäröivät kaikkia eläviä soluja. Solukalvojen tehtävät:

1. Plasmakalvo on este, joka ylläpitää solunulkoisen ja intrasellulaarisen ympäristön erilaista koostumusta.

2. Kalvot muodostavat solun sisälle erikoistuneita osastoja, ts. lukuisat organellit - mitokondriot, lysosomit, Golgi-kompleksi, endoplasminen verkkokalvo, ydinkalvot.

3. Entsyymit, jotka osallistuvat energian muuntamiseen prosesseissa, kuten oksidatiivisessa fosforylaatiossa ja fotosynteesissä, sijaitsevat kalvoissa.

Kalvorakenne

Vuonna 1972 Singer ja Nicholson ehdottivat nestemosaiikkimallia kalvorakenteesta. Tämän mallin mukaan toimivat kalvot ovat kaksiulotteinen liuos pallomaisista integraalisista proteiineista, jotka on liuotettu nestemäiseen fosfolipidimatriisiin. Siten kalvot perustuvat bimolekulaariseen lipidikerrokseen, jossa on järjestetty molekyylien järjestely.

Tässä tapauksessa hydrofiilisen kerroksen muodostavat fosfolipidien polaarinen pää (fosfaattijäännös, johon on kiinnittynyt koliinia, etanoliamiinia tai seriiniä) ja myös glykolipidien hiilihydraattiosa. Hydrofobinen kerros - rasvahappojen hiilivetyradikaalit ja sfingosiinifosfolipidit ja glykolipidit.

Kalvon ominaisuudet:

1. Valikoiva läpäisevyys. Suljettu kaksoiskerros tarjoaa yhden kalvon pääominaisuuksista: se on läpäisemätön useimmille vesiliukoisille molekyyleille, koska ne eivät liukene sen hydrofobiseen ytimeen. Kaasuilla, kuten happi, CO 2 ja typpi, on kyky tunkeutua helposti soluun johtuen molekyylien pienestä koosta ja heikosta vuorovaikutuksesta liuottimien kanssa. Myös lipidiluonteiset molekyylit, esimerkiksi steroidihormonit, tunkeutuvat helposti kaksoiskerroksen läpi.

2. Likviditeetti. Lipidikaksoiskerroksella on nestekiteinen rakenne, koska lipidikerros on yleensä nestemäinen, mutta siinä on kiteisrakenteiden kaltaisia ​​jähmettymisalueita. Vaikka lipidimolekyylien sijainti on järjestetty, ne säilyttävät kykynsä liikkua. Kahden tyyppisiä fosfolipidiliikkeitä on mahdollista: kuperkeikka (kutsutaan tieteellisessä kirjallisuudessa "flip-flopiksi") ja lateraalinen diffuusio. Ensimmäisessä tapauksessa kaksimolekyylisessä kerroksessa toisiaan vastakkaiset fosfolipidimolekyylit kääntyvät (tai kuperkeeraavat) toisiaan kohti ja vaihtavat paikkoja kalvossa, ts. ulkopuolelta tulee sisäpuoli ja päinvastoin. Tällaiset hyppyt liittyvät energiankulutukseen ja ovat erittäin harvinaisia. Useammin havaitaan pyörimistä akselin ympäri (kierto) ja lateraalista diffuusiota - liikettä kerroksen sisällä yhdensuuntaisesti kalvon pinnan kanssa.

3. Kalvojen epäsymmetria. Saman kalvon pinnat eroavat toisistaan ​​lipidien, proteiinien ja hiilihydraattien koostumukseltaan (poikittainen epäsymmetria). Esimerkiksi fosfatidyylikoliinit hallitsevat ulkokerroksessa, kun taas fosfatidyylietanoliamiinit ja fosfatidyyliseriinit hallitsevat sisäkerroksessa. Glykoproteiinien ja glykolipidien hiilihydraattikomponentit tulevat ulkopinnalle muodostaen jatkuvan pussin, jota kutsutaan glykokaliksiksi. Sisäpinnalla ei ole hiilihydraatteja. Proteiinit - hormonireseptorit sijaitsevat plasmakalvon ulkopinnalla ja niiden säätelemät entsyymit - adenylaattisyklaasi, fosfolipaasi C - sisäpuolella jne.

Kalvoproteiinit

Kalvofosfolipidit toimivat kalvoproteiinien liuottimena ja muodostavat mikroympäristön, jossa jälkimmäiset voivat toimia. Erilaisten proteiinien määrä kalvossa vaihtelee sarkoplasmisen retikulumin 6-8:sta plasmakalvon yli 100:aan. Nämä ovat entsyymejä, kuljetusproteiineja, rakenneproteiineja, antigeenejä, mukaan lukien päähistoyhteensopivuusjärjestelmän antigeenit, eri molekyylien reseptoreita.

Membraaniin lokalisoitumalla proteiinit jaetaan integraalisiin (osittain tai kokonaan kalvoon upotettuina) ja perifeerisiin (sijaitsevat sen pinnalla). Jotkut kiinteät proteiinit lävistävät kalvon toistuvasti. Esimerkiksi verkkokalvon fotoreseptori ja β2-adrenerginen reseptori läpäisevät kaksoiskerroksen 7 kertaa.

Aineen ja tiedon siirto kalvojen läpi

Solukalvot eivät ole tiiviisti suljettuja väliseiniä. Yksi kalvojen päätehtävistä on aineiden ja tiedon siirtymisen säätely. Pienten molekyylien kalvon läpi kulkeva liike suoritetaan 1) diffuusiolla, passiivisesti tai helpotettuna, ja 2) aktiivisella kuljetuksella. Suurten molekyylien transmembraaniliike suoritetaan 1) endosytoosin ja 2) eksosytoosin avulla. Signaalin siirto kalvojen läpi tapahtuu plasmakalvon ulkopinnalle sijoittuneiden reseptorien avulla. Tässä tapauksessa signaali joko muuttuu (esimerkiksi glukagoni cAMP) tai se sisältyy endosytoosiin (esimerkiksi LDL-LDL-reseptori).

Yksinkertainen diffuusio on aineiden tunkeutumista soluun sähkökemiallista gradienttia pitkin. Tässä tapauksessa energiakustannuksia ei vaadita. Yksinkertaisen diffuusionopeuden määrää 1) aineen transmembraaninen pitoisuusgradientti ja 2) sen liukoisuus kalvon hydrofobiseen kerrokseen.

Helpotetun diffuusion avulla aineet kuljetetaan myös kalvon läpi pitoisuusgradienttia pitkin ilman energiakustannuksia, mutta erityisten kalvon kantajaproteiinien avulla. Siksi helpotettu diffuusio eroaa passiivisesta diffuusiosta useiden parametrien osalta: 1) helpotettu diffuusio on ominaista korkealle selektiivisyydelle, koska kantajaproteiinilla on aktiivinen keskus, joka on komplementaarinen siirretylle aineelle; 2) helpotetun diffuusion nopeus pystyy saavuttamaan tasangon, koska kantajamolekyylien määrä on rajoitettu.

Jotkut kuljetusproteiinit yksinkertaisesti kuljettavat ainetta kalvon toiselta puolelta toiselle. Tällaista yksinkertaista siirtoa kutsutaan passiiviseksi uniportiksi. Esimerkki uniportista on GLUT, glukoosin kuljettaja, joka kuljettaa glukoosia solukalvojen läpi. Muut proteiinit toimivat yhteiskuljetusjärjestelminä, joissa yhden aineen kuljetus riippuu toisen aineen samanaikaisesta tai peräkkäisestä kuljetuksesta joko samaan suuntaan - tällaista siirtoa kutsutaan passiiviseksi symportiksi tai vastakkaiseen suuntaan - tällaista siirtoa kutsutaan ns. passiivinen antiportti. Mitokondrion sisäkalvon translokaasit, erityisesti ADP/ATP-translokaasi, toimivat passiivisen antiporttimekanismin mukaisesti.

Aktiivisessa kuljetuksessa aineen siirto tapahtuu pitoisuusgradienttia vasten ja siksi siihen liittyy energiakustannuksia. Jos ligandien siirtyminen kalvon läpi liittyy ATP-energian kulutukseen, tällaista siirtoa kutsutaan ensisijaiseksi aktiiviseksi kuljetukseksi. Esimerkkinä ovat Na + K + -ATPaasi ja Ca 2+ -ATPaasi, jotka sijaitsevat ihmisen solujen plasmakalvossa, ja H +,K + -ATPaasi mahalaukun limakalvossa.

toissijainen aktiivinen kuljetus. Joidenkin aineiden kulkeutuminen pitoisuusgradienttia vastaan ​​riippuu Na +:n (natrium-ionien) samanaikaisesta tai peräkkäisestä kuljetuksesta pitoisuusgradienttia pitkin. Tässä tapauksessa, jos ligandi siirtyy samaan suuntaan kuin Na +, prosessia kutsutaan aktiiviseksi symportiksi. Aktiivisen symportin mekanismin mukaan glukoosi imeytyy suolen luumenista, jossa sen pitoisuus on alhainen. Jos ligandi siirtyy vastakkaiseen suuntaan natriumioneille, tätä prosessia kutsutaan aktiiviseksi antiportiksi. Esimerkkinä on plasmakalvon Na +,Ca 2+ -vaihdin.

9.5.1. Yksi kalvojen päätehtävistä on osallistuminen aineiden kuljettamiseen. Tämä prosessi saadaan aikaan kolmella päämekanismilla: yksinkertainen diffuusio, helpotettu diffuusio ja aktiivinen kuljetus (kuva 9.10). Muista kussakin tapauksessa näiden mekanismien tärkeimmät ominaisuudet ja esimerkit kuljetettavista aineista.

Kuva 9.10. Molekyylien kuljetusmekanismit kalvon läpi

yksinkertainen diffuusio- aineiden siirto kalvon läpi ilman erityisten mekanismien osallistumista. Kuljetus tapahtuu pitoisuusgradienttia pitkin ilman energiankulutusta. Pienet biomolekyylit - H2O, CO2, O2, urea, hydrofobiset alhaisen molekyylipainon aineet kuljetetaan yksinkertaisella diffuusiolla. Yksinkertaisen diffuusion nopeus on verrannollinen pitoisuusgradienttiin.

Helpotettu diffuusio- aineiden siirto kalvon läpi proteiinikanavien tai erityisten kantajaproteiinien avulla. Se suoritetaan pitoisuusgradienttia pitkin ilman energiankulutusta. Monosakkarideja, aminohappoja, nukleotideja, glyserolia, joitain ioneja kuljetetaan. Kyllästyskinetiikka on ominaista - siirretyn aineen tietyllä (kyllästävällä) pitoisuudella kaikki kantajamolekyylit osallistuvat siirtoon ja kuljetusnopeus saavuttaa raja-arvon.

aktiivinen kuljetus- vaatii myös erityisten kantajaproteiinien osallistumista, mutta siirto tapahtuu pitoisuusgradienttia vastaan ​​ja vaatii siksi energiaa. Tämän mekanismin avulla Na+-, K+-, Ca2+-, Mg2+-ionit kulkeutuvat solukalvon läpi ja protonit mitokondriokalvon läpi. Aineiden aktiiviselle kuljetukselle on ominaista kyllästyskinetiikka.

9.5.2. Esimerkki kuljetusjärjestelmästä, joka suorittaa aktiivisen ionikuljetuksen, on Na+,K+-adenosiinitrifosfataasi (Na+,K+-ATPaasi tai Na+,K+-pumppu). Tämä proteiini sijaitsee plasmakalvon paksuudessa ja pystyy katalysoimaan ATP-hydrolyysin reaktiota. Yhden ATP-molekyylin hydrolyysin aikana vapautuvaa energiaa käytetään siirtämään 3 Na + -ionia solusta solunulkoiseen tilaan ja 2 K + -ionia vastakkaiseen suuntaan (kuva 9.11). Na +, K + -ATPaasin toiminnan seurauksena syntyy pitoisuusero solun sytosolin ja solunulkoisen nesteen välille. Koska ionien kuljetus ei ole ekvivalenttia, syntyy sähköpotentiaalien ero. Siten syntyy sähkökemiallinen potentiaali, joka on sähköpotentiaalieron Δφ energian ja kalvon molemmilla puolilla olevien aineiden pitoisuuksien eron energian ΔС summa.

Kuva 9.11. Kaavio Na+, K+ -pumpusta.

9.5.3. Siirtyy hiukkasten ja makromolekyyliyhdisteiden kalvojen läpi

Kantajien suorittaman orgaanisten aineiden ja ionien kuljetuksen ohella solussa on hyvin erityinen mekanismi, joka on suunniteltu absorboimaan ja poistamaan makromolekyyliyhdisteitä solusta muuttamalla biokalvon muotoa. Tällaista mekanismia kutsutaan vesikulaarinen kuljetus.

Kuva 9.12. Vesikulaarikuljetuksen tyypit: 1 - endosytoosi; 2 - eksosytoosi.

Makromolekyylien siirron aikana tapahtuu kalvon ympäröimien vesikkeleiden (vesikkelien) peräkkäistä muodostumista ja fuusiota. Kuljetussuunnan ja siirrettyjen aineiden luonteen mukaan erotetaan seuraavat vesikulaarikuljetukset:

Endosytoosi(Kuva 9.12, 1) - aineiden siirtyminen soluun. Saatujen vesikkelien koosta riippuen on:

a) pinosytoosi - nestemäisten ja liuenneiden makromolekyylien (proteiinit, polysakkaridit, nukleiinihapot) absorptio käyttämällä pieniä kuplia (halkaisijaltaan 150 nm);

b) fagosytoosi — suurten hiukkasten, kuten mikro-organismien tai solujätteen, imeytyminen. Tässä tapauksessa muodostuu suuria rakkuloita, joita kutsutaan fagosomeiksi, joiden halkaisija on yli 250 nm.

Pinosytoosi on ominaista useimmille eukaryoottisoluille, kun taas suuret hiukkaset absorboivat erikoistuneet solut - leukosyytit ja makrofagit. Endosytoosin ensimmäisessä vaiheessa aineet tai hiukkaset adsorboituvat kalvon pinnalle, tämä prosessi tapahtuu ilman energiankulutusta. Seuraavassa vaiheessa kalvo, jossa on adsorboitunut aine, syttyy sytoplasmaan; tuloksena olevat paikalliset plasmakalvon invaginaatiot sidotaan solun pinnalta muodostaen rakkuloita, jotka sitten kulkeutuvat soluun. Tämä prosessi on yhdistetty mikrofilamenttijärjestelmällä ja on energiariippuvainen. Soluun tulevat rakkulat ja fagosomit voivat sulautua lysosomien kanssa. Lysosomien sisältämät entsyymit hajottavat vesikkeleissä ja fagosomeissa olevat aineet pienimolekyylisiksi tuotteiksi (aminohapot, monosakkaridit, nukleotidit), jotka kuljetetaan sytosoliin, jossa solu voi käyttää niitä.

Eksosytoosi(Kuva 9.12, 2) - hiukkasten ja suurten yhdisteiden siirtyminen solusta. Tämä prosessi, kuten endosytoosi, etenee energian imeytymisen myötä. Eksosytoosin päätyypit ovat:

a) eritys - vesiliukoisten yhdisteiden poistaminen solusta, joita käytetään tai jotka vaikuttavat kehon muihin soluihin. Sen voivat suorittaa sekä erikoistumattomat solut että umpirauhasten solut, maha-suolikanavan limakalvot, jotka ovat mukautettuja erittämään niiden tuottamia aineita (hormonit, välittäjäaineet, proentsyymit) kehon erityistarpeista riippuen. .

Eritetyt proteiinit syntetisoidaan ribosomeissa, jotka liittyvät karkean endoplasmisen retikulumin kalvoihin. Nämä proteiinit kuljetetaan sitten Golgin laitteeseen, jossa ne modifioidaan, väkevöidään, lajitellaan ja pakataan sitten vesikkeleiksi, jotka pilkkoutuvat sytosoliin ja sulautuvat sen jälkeen plasmakalvoon niin, että rakkuloiden sisältö on solun ulkopuolella.

Toisin kuin makromolekyylit, pienet erittyneet hiukkaset, kuten protonit, kuljetetaan ulos solusta helpotetun diffuusion ja aktiivisten kuljetusmekanismien avulla.

b) erittyminen - sellaisten aineiden poistaminen solusta, joita ei voida käyttää (esimerkiksi verkkokalvon aineen poistaminen retikulosyyteistä erytropoieesin aikana, joka on organellien aggregoitunut jäännös). Erittymismekanismi ilmeisesti koostuu siitä, että aluksi erittyneet hiukkaset ovat sytoplasmisessa vesikkelissä, joka sitten sulautuu plasmakalvoon.

solukalvo

Kuva solukalvosta. Pienet siniset ja valkoiset pallot vastaavat fosfolipidien hydrofobisia "päitä" ja niihin kiinnitetyt linjat vastaavat hydrofiilisiä "häntiä". Kuvassa on vain integraaliset kalvoproteiinit (punaiset pallot ja keltaiset heliksit). Keltaiset soikeat täplät kalvon sisällä - kolesterolimolekyylit Keltaisen vihreät helmiketjut kalvon ulkopuolella - oligosakkaridiketjut, jotka muodostavat glykokalyksin

Biologinen kalvo sisältää myös erilaisia ​​proteiineja: integraali (tunkeutuu kalvon läpi), puoliintegraali (toisesta päästä upotettu ulompaan tai sisempään lipidikerrokseen), pinta (sijaitsee kalvon ulkopinnalla tai sisäsivujen vieressä). Jotkut proteiinit ovat solukalvon kosketuspisteitä solun sisällä olevan sytoskeleton kanssa ja soluseinän (jos sellaista on) ulkopuolella. Jotkut integraaliproteiineista toimivat ionikanavina, erilaisina kuljettajina ja reseptoreina.

Toiminnot

• este - tarjoaa säädellyn, selektiivisen, passiivisen ja aktiivisen aineenvaihdunnan ympäristön kanssa. Esimerkiksi peroksisomikalvo suojaa sytoplasmaa solulle vaarallisilta peroksideilta. Selektiivinen läpäisevyys tarkoittaa, että kalvon läpäisevyys eri atomeille tai molekyyleille riippuu niiden koosta, sähkövarauksesta ja kemiallisista ominaisuuksista. Selektiivinen läpäisevyys varmistaa solun ja soluosaston erottamisen ympäristöstä ja toimittaa niille tarvittavat aineet.
• kuljetus - kalvon läpi tapahtuu aineiden kuljetus soluun ja solusta ulos. Kuljetus kalvojen läpi mahdollistaa: ravinteiden toimittamisen, aineenvaihdunnan lopputuotteiden poistumisen, erilaisten aineiden erittymisen, ionigradienttien muodostumisen, optimaalisen ionien pitoisuuden ylläpitämisen solussa, jotka ovat välttämättömiä solujen toiminnan kannalta. soluentsyymit.
  Hiukkaset, jotka eivät jostain syystä pysty läpäisemään fosfolipidikaksoiskerrosta (esimerkiksi hydrofiilisten ominaisuuksien vuoksi, koska kalvo on sisältä hydrofobinen eikä päästä hydrofiilisiä aineita läpi, tai suuren koonsa vuoksi), mutta solulle välttämättömiä , voivat tunkeutua kalvon läpi erityisten kantajaproteiinien (kuljettajien) ja kanavaproteiinien kautta tai endosytoosin kautta.
  Passiivisessa kuljetuksessa aineet ylittävät lipidikaksoiskerroksen ilman energiankulutusta pitoisuusgradienttia pitkin diffuusion kautta. Tämän mekanismin muunnelma on helpotettu diffuusio, jossa tietty molekyyli auttaa ainetta kulkemaan kalvon läpi. Tällä molekyylillä voi olla kanava, joka päästää vain yhden tyyppisen aineen läpi.
  Aktiivinen kuljetus vaatii energiaa, koska se tapahtuu pitoisuusgradienttia vastaan. Kalvolla on erityisiä pumppuproteiineja, mukaan lukien ATPaasi, joka pumppaa aktiivisesti kaliumioneja (K +) soluun ja pumppaa natriumioneja (Na +) ulos siitä.
• matriisi - tarjoaa kalvoproteiinien tietyn suhteellisen sijainnin ja suunnan, niiden optimaalisen vuorovaikutuksen.
• mekaaninen - varmistaa solun autonomian, sen solunsisäiset rakenteet sekä yhteyden muihin soluihin (kudoksissa). Soluseinillä on tärkeä rooli mekaanisen toiminnan tarjoamisessa ja eläimissä - solujen välisessä aineessa.
• energia - fotosynteesin aikana kloroplasteissa ja soluhengityksen aikana mitokondrioissa niiden kalvoissa toimivat energiansiirtojärjestelmät, joihin myös proteiinit osallistuvat;
• reseptori - jotkut kalvossa sijaitsevat proteiinit ovat reseptoreita (molekyylejä, joiden avulla solu havaitsee tiettyjä signaaleja).
  Esimerkiksi veressä kiertävät hormonit vaikuttavat vain kohdesoluihin, joissa on näitä hormoneja vastaavat reseptorit. Välittäjäaineet (kemikaalit, jotka johtavat hermoimpulsseja) sitoutuvat myös kohdesolujen spesifisiin reseptoriproteiineihin.
• entsymaattinen - kalvoproteiinit ovat usein entsyymejä. Esimerkiksi suoliston epiteelisolujen plasmakalvot sisältävät ruoansulatusentsyymejä.
• biopotentiaalien synnyttämisen ja johtamisen toteuttaminen.
  Kalvon avulla ylläpidetään ionien vakiopitoisuutta solussa: K + -ionin pitoisuus solun sisällä on paljon suurempi kuin sen ulkopuolella ja Na + -pitoisuus on paljon pienempi, mikä on erittäin tärkeää, koska tämä säilyttää potentiaalieron kalvon poikki ja synnyttää hermoimpulssin.
• solumerkintä - kalvolla on antigeenejä, jotka toimivat markkereina - "leimat", jotka mahdollistavat solun tunnistamisen. Nämä ovat glykoproteiineja (eli proteiineja, joihin on kiinnitetty haarautuneita oligosakkaridisivuketjuja), joilla on "antennien" rooli. Lukuisten sivuketjukonfiguraatioiden ansiosta on mahdollista tehdä erityinen markkeri jokaiselle solutyypille. Markkerien avulla solut voivat tunnistaa muita soluja ja toimia yhdessä niiden kanssa esimerkiksi muodostaessaan elimiä ja kudoksia. Sen avulla immuunijärjestelmä pystyy myös tunnistamaan vieraita antigeenejä.

Biokalvojen rakenne ja koostumus

Kalvot koostuvat kolmesta lipidien luokasta: fosfolipideistä, glykolipideistä ja kolesterolista. Fosfolipidit ja glykolipidit (lipidit, joihin on kiinnittynyt hiilihydraatteja) koostuvat kahdesta pitkästä hydrofobisesta hiilivety "hännästä", jotka liittyvät varautuneeseen hydrofiiliseen "päähän". Kolesteroli jäykistää kalvoa täyttämällä vapaan tilan hydrofobisten lipidipyrstöjen välillä ja estämällä niitä taipumasta. Siksi kalvot, joiden kolesterolipitoisuus on alhainen, ovat joustavampia, kun taas korkean kolesterolipitoisuuden omaavat kalvot ovat jäykempiä ja hauraampia. Kolesteroli toimii myös "sulkejana", joka estää polaaristen molekyylien liikkumisen solusta ja soluun. Tärkeä osa kalvoa koostuu proteiineista, jotka läpäisevät sen ja vastaavat kalvojen erilaisista ominaisuuksista. Niiden koostumus ja suuntaus eri kalvoissa vaihtelee.

Solukalvot ovat usein epäsymmetrisiä, eli kerrokset eroavat lipidikoostumuksesta, yksittäisen molekyylin siirtymisestä kerroksesta toiseen (ns. varvastossu) on vaikea.

Kalvoorganellit

Nämä ovat suljettuja yksittäisiä tai toisiinsa liittyviä sytoplasman osia, jotka on erotettu hyaloplasmasta kalvoilla. Yksikalvoisia organelleja ovat endoplasminen verkkokalvo, Golgin laite, lysosomit, vakuolit, peroksisomit; kaksikalvoiseen - ydin, mitokondriot, plastidit. Erilaisten organellien kalvojen rakenne eroaa lipidien ja kalvoproteiinien koostumuksesta.

Valikoiva läpäisevyys

Solukalvoilla on selektiivinen läpäisevyys: glukoosi, aminohapot, rasvahapot, glyseroli ja ionit diffundoituvat hitaasti niiden läpi, ja kalvot itse säätelevät tätä prosessia aktiivisesti jossain määrin - jotkut aineet kulkevat läpi, kun taas toiset eivät. Aineiden pääsylle soluun tai niiden poistamiselle solusta ulos on neljä päämekanismia: diffuusio, osmoosi, aktiivinen kuljetus ja ekso- tai endosytoosi. Kaksi ensimmäistä prosessia ovat luonteeltaan passiivisia, eli ne eivät vaadi energiaa; kaksi viimeistä ovat aktiivisia energiankulutukseen liittyviä prosesseja.

Kalvon selektiivinen läpäisevyys passiivisen kuljetuksen aikana johtuu erityisistä kanavista - integraalisista proteiineista. Ne tunkeutuvat kalvon läpi ja läpi muodostaen eräänlaisen käytävän. Alkuaineilla K, Na ja Cl on omat kanavansa. Pitoisuusgradientin suhteen näiden alkuaineiden molekyylit liikkuvat soluun ja sieltä ulos. Ärsyttyessä natriumionikanavat avautuvat ja natriumioneja virtaa jyrkästi soluun. Tämä johtaa epätasapainoon kalvopotentiaalissa. Sen jälkeen kalvopotentiaali palautuu. Kaliumkanavat ovat aina auki, joiden kautta kaliumionit tulevat hitaasti soluun.

Katso myös

Kirjallisuus

• Antonov V. F., Smirnova E. N., Shevchenko E. V. Lipidikalvot faasimuutosten aikana. - M .: Nauka, 1994.
• Gennis R. Biokalvot. Molekyylirakenne ja toiminnot: käännös englannista. = Biokalvot. Molekyylirakenne ja toiminta (Robert B. Gennis). - 1. painos. - M .: Mir, 1997. - ISBN 5-03-002419-0
• Ivanov V. G., Berestovski T. N. biologisten kalvojen lipidikaksoiskerros. - M .: Nauka, 1982.
• Rubin A.B. Biofysiikka, oppikirja 2 osassa. - 3. painos, tarkistettu ja laajennettu. - M .: Moscow University Press, 2004. -