ماذا يفعل السيتوبلازم في الخلية النباتية؟ ملامح هيكل السيتوبلازم في الخلايا النباتية. السيتوبلازم. تكوينها ووظائفها

يعتمد التركيب الكيميائي للسيتوبلازم على الماء - 60-90٪ من المركبات العضوية وغير العضوية. السيتوبلازم في تفاعل قلوي. ومن سمات هذه المادة الحركة المستمرة أو التدوير، والتي تصبح شرطا ضروريا لحياة الخلية. تحدث العمليات الأيضية في الهيالوبلازم، وهو مادة غروانية سميكة عديمة اللون. بفضل الهيالوبلازم، تتم العلاقة بين النواة والعضيات.

يشتمل الهيالوبلازم على الشبكة الإندوبلازمية أو الشبكة، وهي عبارة عن نظام متفرع من الأنابيب والقنوات والتجويفات التي يحدها غشاء واحد. الميتوكوندريا، محطات الطاقة الخاصة بالخلية، لها شكل البقوليات. الريبوسومات هي عضيات تحتوي على RNA. عضية سيتوبلازمية أخرى هي مجمع جولجي، الذي سمي على اسم جولجي الإيطالي. العضيات الصغيرة على شكل كرات هي الليزوزومات. تحتوي الخلايا النباتية. تسمى التجاويف التي تحتوي على عصارة الخلية بالفجوات. يوجد الكثير منها في خلايا الفواكه النباتية. إن نمو السيتوبلازم عبارة عن العديد من عضيات الحركة - الخيوط والأهداب والأرجل الكاذبة.

وظائف مكونات السيتوبلازم

توفر الشبكة إنشاء "إطار" للقوة الميكانيكية وتعطي شكل الخلية، أي أن لها وظيفة تشكيل الشكل. يوجد على جدرانه إنزيمات ومجمعات إنزيمية ركيزة يعتمد عليها تنفيذ التفاعل الكيميائي الحيوي. تنقل القنوات الشبكية المركبات الكيميائية، وبالتالي تؤدي وظيفة النقل.

تساعد الميتوكوندريا في تحطيم المواد العضوية المعقدة. وهذا يطلق الطاقة التي تحتاجها الخلية للحفاظ على العمليات الفسيولوجية.

الريبوسومات هي المسؤولة عن تخليق جزيئات البروتين.

يؤدي مجمع أو جهاز جولجي وظيفة إفرازية في الخلايا الحيوانية وينظم عملية التمثيل الغذائي. في النباتات، يلعب المجمع دور مركز تخليق السكريات الموجودة في جدران الخلايا.

يمكن أن تكون البلاستيدات من ثلاثة أنواع. تشارك البلاستيدات الخضراء أو البلاستيدات الخضراء في عملية التمثيل الضوئي. يمكن أن تحتوي الخلية النباتية على ما يصل إلى 50 بلاستيدات خضراء. تحتوي البلاستيدات الملونة على أصباغ - الأنثوسيانين والكاروتينويد. وهذه البلاستيدات هي المسؤولة عن لون النباتات من أجل جذب الحيوانات وحمايتها. توفر البلاستيدات البيضاء تراكم العناصر الغذائية، ويمكنها أيضًا تكوين البلاستيدات الخضراء والبلاستيدات الخضراء.

الفجوات هي الأماكن التي تتراكم فيها العناصر الغذائية. كما أنها توفر وظيفة تشكيل شكل الخلية، مما يخلق ضغطًا داخليًا.

تمثل الشوائب الصلبة والسائلة المختلفة مواد احتياطية ومواد للإفراز.

تضمن عضيات الحركة حركة الخلايا في الفضاء. وهي نتوءات من السيتوبلازم، توجد في الكائنات وحيدة الخلية، والخلايا الجرثومية، والخلايا البالعة.

هيكل السيتوبلازم

وتنقسم المحتويات الداخلية للخلية إلى السيتوبلازم والنواة. السيتوبلازم هو الجزء الأكبر من الخلية.

التعريف 1

السيتوبلازم- هذه هي البيئة الغروية الداخلية شبه السائلة للخلية، مفصولة عن البيئة الخارجية بغشاء الخلية، حيث توجد النواة وجميع العضيات ذات البنية الغشائية وغير الغشائية.

تمتلئ المساحة الكاملة بين العضيات في الخلية بمحتويات السيتوبلازم القابلة للذوبان ( العصارة الخلوية). يمكن أن تكون الحالة التجميعية للسيتوبلازم مختلفة: نادرة – سولولزج - هلام. التركيب الكيميائي للسيتوبلازم معقد للغاية. وهي عبارة عن كتلة شبه سائلة مخاطية عديمة اللون ذات بنية فيزيائية كيميائية معقدة (غروانية بيولوجية).

تمتلئ الخلايا الحيوانية والخلايا النباتية الصغيرة جدًا بالسيتوبلازم. في الخلايا النباتية، أثناء التمايز، تتشكل فجوات صغيرة، أثناء اندماجها تتشكل فجوة مركزية، وينتقل السيتوبلازم إلى الغشاء ويبطنه بطبقة متصلة.

يحتوي السيتوبلازم على:

• ملح (1%)،
• سكر (4-6%)،
• الأحماض الأمينية والبروتينات (10-12%)،
• الدهون والدهون (2-3٪) الإنزيمات،
• ما يصل إلى 80٪ ماء.

تشكل جميع هذه المواد محلولاً غروانياً لا يختلط بالماء أو محتويات الفراغ.

تكوين السيتوبلازم يشمل:

• مصفوفة (الهيالوبلازم) ،
• الهيكل الخلوي,
• العضيات,
• الادراج.

الهيالوبلازما– بنية الخلايا الغروية عديمة اللون. وهو يتألف من البروتينات القابلة للذوبان، والحمض النووي الريبي (RNA)، والسكريات، والدهون، والهياكل الخلوية مرتبة بطريقة معينة: الأغشية، والعضيات، والادراج.

الهيكل الخلوي، أو الهيكل العظمي داخل الخلايا، - نظام تكوينات البروتين، - الأنابيب الدقيقة والألياف الدقيقة - يؤدي وظيفة داعمة في الخلية، ويشارك في تغيير شكل الخلية وحركتها، ويضمن موقعًا معينًا للإنزيمات في الخلية.

العضيات- هذه هياكل خلوية مستقرة تؤدي وظائف معينة، وتضمن جميع العمليات الحيوية للخلية (الحركة، التنفس، التغذية، تخليق المركبات العضوية، نقلها، حفظها ونقل المعلومات الوراثية).

تنقسم عضيات حقيقيات النوى إلى:

1. غشاء مزدوج (الميتوكوندريا، البلاستيدات)؛
2. غشاء واحد (الشبكة الإندوبلازمية، جهاز جولجي (معقد)، الجسيمات الحالة، الفجوات)؛
3. غير غشائية (السوط، الأهداب، الأرجل الكاذبة، اللييفات العضلية).

الادراج– الهياكل المؤقتة للخلية. وتشمل هذه المركبات الاحتياطية والمنتجات النهائية لعملية التمثيل الغذائي: حبيبات النشا والجليكوجين وقطرات الدهون وبلورات الملح.

وظائف وخصائص السيتوبلازم

تكون محتويات السيتوبلازم في الخلية قادرة على التحرك، مما يعزز الوضع الأمثل للعضيات، ونتيجة لذلك، تتقدم التفاعلات الكيميائية الحيوية، وإطلاق المنتجات الأيضية، وما إلى ذلك بشكل أفضل.

في الكائنات الأولية (الأميبا)، تحدث الحركة الرئيسية للخلايا في الفضاء بسبب حركة السيتوبلازم.

يشكل السيتوبلازم هياكل خارجية مختلفة للخلية - السوط والأهداب والنمو السطحي، والتي تلعب دورًا مهمًا في حركة الخلية وتساهم في ربط الخلايا في الأنسجة.

السيتوبلازم هو المصفوفة لجميع العناصر الخلوية، مما يضمن تفاعل جميع الهياكل الخلوية، وتحدث فيه تفاعلات كيميائية مختلفة، وتنتقل المواد عبر السيتوبلازم في الخلية، وكذلك من خلية إلى أخرى.

السيتوبلازم(السيتوبلازما) هو نظام غرواني معقد يتكون من الهيالوبلازم والعضيات الغشائية وغير الغشائية والادراج.

الهيالوبلازما (من اليونانية زجاجي - شفاف) هو نظام غرواني معقد يتكون من بوليمرات حيوية مختلفة (البروتينات والأحماض النووية والسكريات)، وهو قادر على الانتقال من حالة تشبه السول (السائل) إلى مادة هلامية والعودة.

¨يتكون الهيالوبلازم من الماء والمركبات العضوية وغير العضوية المذابة فيه ومصفوفة خلوية ممثلة بشبكة تربيقية من الألياف البروتينية يبلغ سمكها 2-3 نانومتر.

¨وظيفة الهيالوبلازم هي أن هذا الوسط يوحد جميع الهياكل الخلوية ويضمن تفاعلها الكيميائي مع بعضها البعض.

تتم معظم عمليات النقل داخل الخلايا من خلال الهيالوبلازم: نقل الأحماض الأمينية والأحماض الدهنية والنيوكليوتيدات والسكريات. يوجد في الهيالوبلازم تدفق مستمر للأيونات من وإلى غشاء البلازما إلى الميتوكوندريا والنواة والفجوات. يشكل الهيالوبلازم حوالي 50% من الحجم الكلي للسيتوبلازم.

العضيات والادراج. العضيات هي هياكل مجهرية دائمة وإلزامية لجميع الخلايا التي تضمن أداء وظائف الخلية الحيوية.

تنقسم العضيات حسب حجمها إلى:

1) مجهري - مرئي تحت المجهر الضوئي؛

تحت المجهر - يمكن تمييزه باستخدام المجهر الإلكتروني.

بناءً على وجود غشاء في تركيبة العضيات، يتم تمييزها:

1) الغشاء.

غير الغشاء.

اعتمادا على الغرض منها، وتنقسم جميع العضيات إلى:

العضيات الغشائية

الميتوكوندريا

الميتوكوندريا هي عضيات غشائية مجهرية ذات أغراض عامة.

¨الأبعاد - السمك 0.5 ميكرون، الطول من 1 إلى 10 ميكرون.

¨الشكل - بيضاوي، ممدود، غير منتظم.

¨البنية - يحد الميتوكوندريا بغشاءين يبلغ سمكهما حوالي 7 نانومتر:

1)الغشاء الخارجي للميتوكوندريا أملس(غشاء الميتوكوندريا الخارجي)، الذي يفصل الميتوكوندريا عن الهيالوبلازم. لها خطوط متساوية ومغلقة بطريقة تمثل حقيبة.

الغشاء الداخلي للميتوكوندريا(memrana mitochondrialis interna)، الذي يشكل نتوءات، طيات (cristae) داخل الميتوكوندريا ويحد من المحتوى الداخلي للميتوكوندريا - المصفوفة. يمتلئ الجزء الداخلي من الميتوكوندريا بمادة كثيفة الإلكترونات تسمى مصفوفة

تحتوي المصفوفة على بنية دقيقة الحبيبات وتحتوي على خيوط رفيعة بسمك 2-3 نانومتر وحبيبات يبلغ حجمها حوالي 15-20 نانومتر. الخيوط هي جزيئات الحمض النووي، والحبيبات الصغيرة هي ريبوسومات الميتوكوندريا.

¨وظائف الميتوكوندريا

1. يحدث تخليق وتراكم الطاقة على شكل ATP نتيجة لعمليات أكسدة الركائز العضوية وفسفرة ATP. تحدث هذه التفاعلات بمشاركة إنزيمات دورة حمض الكربوكسيل المترجمة في المصفوفة. تحتوي أغشية العرف على أنظمة لمزيد من نقل الإلكترون وما يرتبط بها من الفسفرة التأكسدية (فسفرة ADP إلى ATP).

2. تخليق البروتين. تحتوي الميتوكوندريا الموجودة في مصفوفتها على نظام مستقل لتخليق البروتين. هذه هي العضيات الوحيدة التي تحتوي على جزيئات الحمض النووي الخاصة بها الخالية من بروتينات الهيستون. في مصفوفة الميتوكوندريا، يحدث أيضًا تكوين الريبوسومات، التي تقوم بتصنيع عدد من البروتينات غير المشفرة بواسطة النواة وتستخدم لبناء أنظمة الإنزيمات الخاصة بها.

3. تنظيم استقلاب الماء.

الجسيمات المحللة

الليزوزومات (الليسوسومات) هي عضيات غشائية تحت مجهرية ذات أغراض عامة.

¨الأبعاد - 0.2-0.4 ميكرون

¨الشكل - بيضاوي، صغير، كروي.

¨البنية - تحتوي الليزوزومات على إنزيمات محللة للبروتين (أكثر من 60 منها معروفة) قادرة على تحطيم البوليمرات الحيوية المختلفة. توجد الإنزيمات في كيس غشائي مغلق، مما يمنعها من دخول الهيالوبلازم.

هناك أربعة أنواع من الليزوزومات:

الليزوزومات الأولية؛

الثانوية (الجسيمات غير المتجانسة، البلعميات)؛

الجسيمات البلعمية الذاتية

الهيئات المتبقية.

الليزوزومات الأولية- هذه حويصلات غشائية صغيرة بحجم 0.2-0.5 ميكرومتر، مملوءة بمادة غير منظمة تحتوي على إنزيمات هيدروليتية في حالة غير نشطة (علامة - حمض الفوسفاتيز).

الليزوزومات الثانوية(الجسيمات غير المتجانسة) أو الفجوات الهضمية داخل الخلايا، والتي تتشكل عن طريق اندماج الجسيمات الحالة الأولية مع فجوات البلعمة. تبدأ إنزيمات الليزوزوم الأولي في الاتصال بالبوليمرات الحيوية وتقسيمها إلى مونومرات. يتم نقل الأخير من خلال الغشاء إلى الهيالوبلازم، حيث يتم إعادة استخدامها، أي يتم تضمينها في عمليات التمثيل الغذائي المختلفة.

الجسيمات الذاتية (الجسيمات الذاتية)- توجد باستمرار في خلايا الأوليات والنباتات والحيوانات. وفقًا لشكلها، يتم تصنيفها على أنها ليسوسومات ثانوية، ولكن مع اختلاف أن هذه الفجوات تحتوي على أجزاء أو حتى هياكل سيتوبلازمية كاملة، مثل الميتوكوندريا والبلاستيدات والريبوسومات وحبيبات الجليكوجين.

الهيئات المتبقية(telolysosome، corpusculum residuale) - عبارة عن بقايا غير مهضومة محاطة بغشاء بيولوجي، وتحتوي على كمية صغيرة من الإنزيمات المحللة، ويتم ضغط المحتويات وإعادة ترتيبها. في كثير من الأحيان في الأجسام المتبقية، يحدث هيكل ثانوي للدهون غير المهضومة وتشكل الأخيرة هياكل ذات طبقات. هناك أيضًا ترسب للمواد الصبغية - صبغة الشيخوخة التي تحتوي على الليبوفوسسين.

¨الوظيفة - هضم الجزيئات الحيوية الكبيرة، وتعديل المنتجات التي يتم تصنيعها بواسطة الخلية بمساعدة الهيدروليزات.

ربما يكون السيتوبلازم هو الجزء الأكثر أهمية في أي بنية خلوية، حيث يمثل نوعًا من "النسيج الضام" بين جميع مكونات الخلية.

وظائف وخصائص السيتوبلازم متنوعة، ودورها في ضمان حياة الخلية يصعب المبالغة في تقديره.

تصف هذه المقالة معظم العمليات التي تحدث في أصغر بنية حية على المستوى الكلي، حيث تلعب الكتلة الشبيهة بالهلام الدور الرئيسي والتي تملأ الحجم الداخلي للخلية وتعطيها مظهرها وشكلها.

في تواصل مع

السيتوبلازم عبارة عن مادة شفافة لزجة (تشبه الهلام) تملأ كل خلية ويحدها غشاء الخلية. يتكون من الماء والأملاح والبروتينات والجزيئات العضوية الأخرى.

تقع جميع عضيات حقيقيات النوى، مثل النواة والشبكة الإندوبلازمية والميتوكوندريا، في السيتوبلازم. الجزء الذي لا يحتوي على العضيات يسمى العصارة الخلوية. على الرغم من أنه قد يبدو أن السيتوبلازم ليس له شكل ولا بنية، إلا أنه في الواقع مادة شديدة التنظيم، يتم توفيرها بواسطة ما يسمى بالهيكل الخلوي (بنية البروتين). تم اكتشاف السيتوبلازم في عام 1835 من قبل روبرت براون وعلماء آخرين.

التركيب الكيميائي

بشكل رئيسي السيتوبلازم هو المادة التي تملأ الخلية. وهذه المادة لزجة، تشبه الهلام، وتتكون من 80٪ ماء، وعادة ما تكون شفافة وعديمة اللون.

السيتوبلازم هو مادة الحياة، ويسمى أيضًا حساء جزيئي، حيث تكون العضيات الخلوية معلقة ومتصلة ببعضها البعض بواسطة غشاء دهني ثنائي الطبقة. الهيكل الخلوي الموجود في السيتوبلازم يعطيه شكله. تضمن عملية التدفق السيتوبلازمي حركة المواد المفيدة بين العضيات وإزالة النفايات. تحتوي هذه المادة على أملاح كثيرة وهي موصلة جيدة للكهرباء.

وكما قيل الجوهر يتكون من 70-90% ماء وهو عديم اللون. تحدث فيه معظم العمليات الخلوية، على سبيل المثال، عمليات السكر، والتمثيل الغذائي، وانقسام الخلايا. الطبقة الزجاجية الشفافة الخارجية تسمى الإكتوبلازم أو قشرة الخلية، والجزء الداخلي من المادة يسمى الإندوبلازم. في الخلايا النباتية، تتم عملية التدفق السيتوبلازمي، وهو تدفق السيتوبلازم حول الفجوة.

الخصائص الرئيسية

يجب ذكر خصائص السيتوبلازم التالية:

الهيكل والمكونات

في بدائيات النوى (مثل البكتيريا)، التي لا تحتوي على نواة محاطة بغشاء، يمثل السيتوبلازم محتويات الخلية بأكملها داخل غشاء البلازما. في حقيقيات النوى (على سبيل المثال، الخلايا النباتية والحيوانية)، يتكون السيتوبلازم من ثلاثة مكونات متميزة: العصارة الخلوية، والعضيات، وجسيمات وحبيبات مختلفة تسمى شوائب السيتوبلازم.

العصارة الخلوية، العضيات، الادراج

العصارة الخلوية عبارة عن مكون شبه سائل يقع خارج النواة وداخل الغشاء البلازمي. يشكل العصارة الخلوية ما يقرب من 70٪ من حجم الخلية ويتكون من الماء والألياف الهيكلية الخلوية والأملاح والجزيئات العضوية وغير العضوية الذائبة في الماء. يحتوي أيضًا على بروتينات وهياكل قابلة للذوبان مثل الريبوسومات والبروتيزومات. الجزء الداخلي من العصارة الخلوية، وهو الأكثر سيولة وحبيبية، يسمى الإندوبلازم.

تؤدي شبكة الألياف والتركيزات العالية من الجزيئات الكبيرة الذائبة، مثل البروتينات، إلى تكوين تجمعات جزيئية كبيرة، والتي تؤثر بقوة على نقل المواد بين مكونات السيتوبلازم.

كلمة Organoid تعني "عضو صغير" مرتبط بغشاء. توجد العضيات داخل الخلية وتقوم بوظائف محددة ضرورية للحفاظ على حياة هذه الكتلة البنائية الأصغر من الحياة. العضيات هي هياكل خلوية صغيرة تؤدي وظائف متخصصة. ويمكن إعطاء الأمثلة التالية:

• الميتوكوندريا؛
• الريبوسومات.
• جوهر؛
• الجسيمات المحللة؛
• البلاستيدات الخضراء (في النباتات)؛
• الشبكة الأندوبلازمية؛
• جهاز جولجي.

يوجد داخل الخلية أيضًا هيكل خلوي، وهو عبارة عن شبكة من الألياف تساعدها في الحفاظ على شكلها.

شوائب السيتوبلازم هي جزيئات معلقة مؤقتًا في مادة تشبه الهلام وتتكون من جزيئات كبيرة وحبيبات. يمكن العثور على ثلاثة أنواع من هذه الادراج: إفرازية، مغذية، ومصطبغة. تشمل أمثلة الشوائب الإفرازية البروتينات والإنزيمات والأحماض. الجليكوجين (جزيء تخزين الجلوكوز) والدهون هي أمثلة رئيسية على شوائب المغذيات، والميلانين الموجود في خلايا الجلد هو مثال على شوائب الصباغ.

تمثل الشوائب السيتوبلازمية، وهي جزيئات صغيرة معلقة في العصارة الخلوية، مجموعة متنوعة من الشوائب الموجودة في أنواع مختلفة من الخلايا. يمكن أن تكون إما بلورات أكسالات الكالسيوم أو ثاني أكسيد السيليكون في النباتات، أو حبيبات النشا والجليكوجين. هناك مجموعة واسعة من الشوائب عبارة عن دهون ذات شكل كروي، وهي موجودة في كل من بدائيات النوى وحقيقيات النوى، وتعمل على تراكم الدهون والأحماض الدهنية. على سبيل المثال، تشغل هذه الادراج معظم حجم الخلايا الدهنية - خلايا التخزين المتخصصة.

وظائف السيتوبلازم في الخلية

ويمكن عرض أهم الوظائف في الجدول التالي:

• ضمان شكل الخلية.
• موطن العضيات.
• نقل المواد
• توريد المواد الغذائية.

يعمل السيتوبلازم على دعم العضيات والجزيئات الخلوية. تحدث العديد من العمليات الخلوية في السيتوبلازم. بعض هذه العمليات تشمل تخليق البروتين، المرحلة الأولى من التنفس الخلوي، من اتصل تحلل السكر, عمليات الانقسام والانقسام الاختزالي. بالإضافة إلى ذلك، يساعد السيتوبلازم الهرمونات على التحرك في جميع أنحاء الخلية، ويتم أيضًا إزالة النفايات من خلاله.

تتم معظم الإجراءات والأحداث المختلفة في هذا السائل الشبيه بالجيلاتين، والذي يحتوي على إنزيمات تعزز تحلل النفايات، كما تتم هنا أيضًا العديد من العمليات الأيضية. يزود السيتوبلازم الخلية بالشكل ويملأها ويساعد على الحفاظ على العضيات في أماكنها. وبدونها، تبدو الخلية "مفرغة" ولا يمكن للمواد المختلفة أن تنتقل بسهولة من عضية إلى أخرى.

نقل المواد

إن المادة السائلة الموجودة في محتويات الخلية مهمة جداً للحفاظ على نشاطها الحيوي، إذ أن يسمح بسهولة تبادل المواد الغذائية بين العضيات. ويرجع هذا التبادل إلى عملية التدفق السيتوبلازمي، وهو تدفق العصارة الخلوية (الجزء الأكثر حركة وسيولة في السيتوبلازم) الذي ينقل العناصر الغذائية والمعلومات الوراثية والمواد الأخرى من عضية إلى أخرى.

بعض العمليات التي تحدث في العصارة الخلوية تشمل أيضًا نقل الأيض. يمكن للعضية أن تنتج الأحماض الأمينية والأحماض الدهنية ومواد أخرى، والتي تنتقل عبر العصارة الخلوية إلى العضية التي تحتاج إلى هذه المواد.

تؤدي التدفقات السيتوبلازمية إلى الخلية نفسها يمكن أن تتحرك. تم تجهيز بعض أصغر هياكل الحياة بأهداب (هياكل صغيرة تشبه الشعر موجودة على السطح الخارجي للخلية والتي تسمح للخلية بالتحرك عبر الفضاء). بالنسبة للخلايا الأخرى، على سبيل المثال، الأميبا، الطريقة الوحيدة للتحرك هي حركة السوائل في العصارة الخلوية.

إمدادات المغذيات

بالإضافة إلى نقل المواد المختلفة، تعمل المساحة السائلة بين العضيات كنوع من غرفة تخزين هذه المواد حتى اللحظة التي تحتاج فيها هذه العضية فعليًا أو تلك. يتم تعليق البروتينات والأكسجين وكتل البناء المختلفة داخل العصارة الخلوية. بالإضافة إلى المواد المفيدة، يحتوي السيتوبلازم أيضًا على منتجات أيضية تنتظر دورها حتى تقوم عملية الإزالة بإزالتها من الخلية.

غشاء بلازمي

غشاء الخلية، أو البلازما، هو تكوين يمنع تدفق السيتوبلازم من الخلية. يتكون هذا الغشاء من الدهون الفوسفاتية التي تشكل طبقة دهنية ثنائية، وهي شبه منفذة: فقط جزيئات معينة يمكنها اختراق هذه الطبقة. يمكن للبروتينات والدهون والجزيئات الأخرى عبور غشاء الخلية من خلال عملية الالتقام الخلوي، والتي تنتج حويصلة تحتوي على هذه المواد.

تنفصل الحويصلة التي تحتوي على سائل وجزيئات عن الغشاء لتشكل الجسيم الداخلي. ينتقل الأخير داخل الخلية إلى متلقيها. يتم التخلص من منتجات النفايات من خلال عملية exocytosis. في هذه العملية، تتصل الحويصلات المتكونة في جهاز جولجي بغشاء، مما يدفع محتوياتها إلى البيئة. يوفر الغشاء أيضًا للخلية شكلًا ويعمل كمنصة داعمة للهيكل الخلوي وجدار الخلية (في النباتات).

الخلايا النباتية والحيوانية

إن تشابه المحتويات الداخلية للخلايا النباتية والحيوانية يدل على تشابه أصلهما. يوفر السيتوبلازم الدعم الميكانيكي للهياكل الداخلية للخلية المعلقة فيها.

يحافظ السيتوبلازم على شكل وتماسك الخلية ويحتوي أيضًا على العديد من المواد الكيميائية التي تعتبر أساسية للحفاظ على عمليات الحياة والتمثيل الغذائي.

تحدث التفاعلات الأيضية مثل الجلوكوز وتخليق البروتين في محتويات تشبه الهلام. في الخلايا النباتية، على عكس الخلايا الحيوانية، هناك حركة السيتوبلازم حول الفجوة، وهو ما يعرف بالتدفق السيتوبلازمي.

السيتوبلازم في الخلايا الحيوانية عبارة عن مادة تشبه الهلام المذاب في الماء، وهي تملأ كامل حجم الخلية وتحتوي على بروتينات وجزيئات مهمة أخرى ضرورية للحياة. تحتوي الكتلة الشبيهة بالهلام على البروتينات والهيدروكربونات والأملاح والسكريات والأحماض الأمينية والنيوكليوتيدات وجميع العضيات الخلوية والهيكل الخلوي.

السيتوبلازم- جزء إلزامي من الخلية، محصور بين غشاء البلازما والنواة؛ وينقسم إلى الهيالوبلازم (المادة الرئيسية للسيتوبلازم)، والعضيات (المكونات الدائمة للسيتوبلازم) والادراج (المكونات المؤقتة للسيتوبلازم). التركيب الكيميائي للسيتوبلازم: الأساس هو الماء (60-90٪ من الكتلة الكلية للسيتوبلازم)، والمركبات العضوية وغير العضوية المختلفة. السيتوبلازم لديه تفاعل قلوي. السمة المميزة لسيتوبلازم الخلية حقيقية النواة هي الحركة المستمرة ( التدوير). يتم اكتشافه في المقام الأول عن طريق حركة عضيات الخلية، مثل البلاستيدات الخضراء. إذا توقفت حركة السيتوبلازم، تموت الخلية، لأنها فقط في حالة حركة مستمرة يمكنها أداء وظائفها.

الهيالوبلازما ( العصارة الخلوية) هو محلول غرواني عديم اللون ولزج وسميك وشفاف. وفيه تتم جميع عمليات التمثيل الغذائي، فهو يضمن الترابط بين النواة وجميع العضيات. اعتمادا على غلبة الجزء السائل أو الجزيئات الكبيرة في الهيالوبلازم، يتم تمييز شكلين من الهيالوبلازم: سول- المزيد من الهيالوبلازم السائل و هلام- الهيالوبلازم السميك. التحولات المتبادلة ممكنة بينهما: يتحول الجل إلى محلول والعكس صحيح.

وظائف السيتوبلازم:

1. دمج جميع مكونات الخلية في نظام واحد،
2. بيئة لمرور العديد من العمليات البيوكيميائية والفسيولوجية ،
3. بيئة لوجود وعمل العضيات.

أغشية الخلايا

أغشية الخلاياالحد من الخلايا حقيقية النواة. في كل غشاء خلية، يمكن تمييز طبقتين على الأقل. الطبقة الداخلية مجاورة للسيتوبلازم ويمثلها غشاء بلازمي(مرادفات - البلازما، غشاء الخلية، الغشاء السيتوبلازمي)، والتي تتشكل عليها الطبقة الخارجية. وفي الخلية الحيوانية يكون رقيقا ويسمى مركب السكر(تتكون من البروتينات السكرية، والشحميات السكرية، والبروتينات الدهنية)، في الخلية النباتية - سميكة، وتسمى جدار الخلية(يتكون من السليلوز).

جميع الأغشية البيولوجية لها سمات وخصائص هيكلية مشتركة. وهو مقبول حاليا بشكل عام نموذج الفسيفساء السائلة لهيكل الغشاء. أساس الغشاء عبارة عن طبقة دهنية ثنائية تتكون أساسًا من الدهون الفوسفاتية. الفوسفوليبيدات عبارة عن دهون ثلاثية يتم فيها استبدال بقايا حمض دهني ببقايا حمض الفوسفوريك. يُطلق على جزء الجزيء الذي يحتوي على بقايا حمض الفوسفوريك اسم الرأس المحب للماء، وتسمى الأجزاء التي تحتوي على بقايا الأحماض الدهنية بالذيول الكارهة للماء. في الغشاء، يتم ترتيب الفسفوليبيدات بطريقة منظمة بشكل صارم: ذيول الجزيئات الكارهة للماء تواجه بعضها البعض، والرؤوس المحبة للماء تواجه الخارج، نحو الماء.

بالإضافة إلى الدهون، يحتوي الغشاء على بروتينات (في المتوسط ​​≈ 60٪). وهي تحدد معظم الوظائف المحددة للغشاء (نقل جزيئات معينة، وتحفيز التفاعلات، واستقبال وتحويل الإشارات من البيئة، وما إلى ذلك). هناك: 1) البروتينات الطرفية(تقع على السطح الخارجي أو الداخلي للطبقة الدهنية الثنائية)، 2) البروتينات شبه المتكاملة(مغمورة في طبقة ثنائية الدهون إلى أعماق متفاوتة)، 3) البروتينات المتكاملة أو الغشائية(اخترق الغشاء من خلال الاتصال بالبيئة الخارجية والداخلية للخلية). تسمى البروتينات المتكاملة في بعض الحالات بروتينات القناة أو بروتينات القناة، حيث يمكن اعتبارها قنوات محبة للماء تمر من خلالها الجزيئات القطبية إلى الخلية (لا يسمح لها المكون الدهني في الغشاء بالمرور).

أ - رأس الفسفوليبيد المحب للماء. ب - ذيول الفوسفوليبيد الكارهة للماء؛ 1 - مناطق مسعور من البروتينات E و F؛ 2 - مناطق محبة للماء من البروتين F؛ 3 - سلسلة سكريات قليلة السكاريد متفرعة مرتبطة بدهن في جزيء شحمي سكري (الشحوم السكرية أقل شيوعًا من البروتينات السكرية) ؛ 4 - سلسلة سكريات قليلة متفرعة متصلة ببروتين في جزيء بروتين سكري؛ 5 - قناة محبة للماء (تعمل كمسام يمكن أن تمر من خلاله الأيونات وبعض الجزيئات القطبية).

قد يحتوي الغشاء على كربوهيدرات (تصل إلى 10٪). يتم تمثيل مكون الكربوهيدرات في الأغشية بواسطة سلاسل قليلة السكاريد أو عديد السكاريد المرتبطة بجزيئات البروتين (البروتينات السكرية) أو الدهون (الجليكوليبيدات). توجد الكربوهيدرات بشكل رئيسي على السطح الخارجي للغشاء. توفر الكربوهيدرات وظائف مستقبلات الغشاء. في الخلايا الحيوانية، تشكل البروتينات السكرية مركبًا فوق الغشاء، يُسمى الكأس السكري، ويبلغ سمكه عدة عشرات من النانومترات. يحتوي على العديد من المستقبلات الخلوية، وبمساعدته يحدث التصاق الخلايا.

جزيئات البروتينات والكربوهيدرات والدهون متحركة وقادرة على التحرك في مستوى الغشاء. سمك غشاء البلازما حوالي 7.5 نانومتر.

وظائف الأغشية

تؤدي الأغشية الوظائف التالية:

1. فصل محتويات الخلية عن البيئة الخارجية،
2. تنظيم عملية التمثيل الغذائي بين الخلية والبيئة ،
3. تقسيم الخلية إلى مقصورات ("المقصورات")،
4. مكان توطين "الناقلات الأنزيمية" ،
5. ضمان التواصل بين الخلايا في أنسجة الكائنات متعددة الخلايا (الالتصاق)،
6. التعرف على الإشارة.

الأكثر أهمية خاصية الغشاء— نفاذية انتقائية، أي. تكون الأغشية ذات نفاذية عالية لبعض المواد أو الجزيئات ونفاذية ضعيفة (أو غير نفاذية تمامًا) للآخرين. تكمن هذه الخاصية في الوظيفة التنظيمية للأغشية، مما يضمن تبادل المواد بين الخلية والبيئة الخارجية. تسمى عملية مرور المواد عبر غشاء الخلية نقل المواد. هناك: 1) النقل السلبي- عملية تمرير المواد دون استهلاك الطاقة؛ 2) النقل النشط- عملية مرور المواد التي تحدث مع استهلاك الطاقة.

في النقل السلبيتنتقل المواد من منطقة ذات تركيز أعلى إلى منطقة أقل، أي. على طول تدرج التركيز. في أي محلول هناك جزيئات مذيبة ومذابة. وتسمى عملية تحريك جزيئات المذاب بالانتشار، وتسمى حركة جزيئات المذيبات بالتناضح. إذا كان الجزيء مشحونًا، فإن نقله يتأثر أيضًا بالتدرج الكهربائي. ولذلك، يتحدث الناس غالبًا عن التدرج الكهروكيميائي، الذي يجمع كلا التدرجين معًا. تعتمد سرعة النقل على حجم التدرج.

يمكن تمييز الأنواع التالية من النقل السلبي: 1) انتشار بسيط— نقل المواد مباشرة من خلال طبقة ثنائية الدهون (الأكسجين وثاني أكسيد الكربون)؛ 2) الانتشار عبر القنوات الغشائية- النقل من خلال البروتينات المكونة للقناة (Na +، K +، Ca 2+، Cl -)؛ 3) نشر الميسر- نقل المواد باستخدام بروتينات النقل الخاصة، كل منها مسؤول عن حركة جزيئات معينة أو مجموعات من الجزيئات ذات الصلة (الجلوكوز والأحماض الأمينية والنيوكليوتيدات)؛ 4) التنافذ— نقل جزيئات الماء (في جميع النظم البيولوجية المذيب هو الماء).

ضروري النقل النشطيحدث عندما يكون من الضروري ضمان نقل الجزيئات عبر الغشاء مقابل التدرج الكهروكيميائي. يتم تنفيذ هذا النقل بواسطة بروتينات حاملة خاصة، والتي يتطلب نشاطها إنفاق الطاقة. مصدر الطاقة هو جزيئات ATP. يشمل النقل النشط: 1) مضخة Na + /K + (مضخة الصوديوم والبوتاسيوم)، 2) الالتقام الخلوي، 3) طرد الخلايا.

تشغيل مضخة Na+/K+. لكي تعمل الخلية بشكل طبيعي، يجب أن تحافظ على نسبة معينة من أيونات K + و Na + في السيتوبلازم وفي البيئة الخارجية. يجب أن يكون تركيز K + داخل الخلية أعلى بكثير منه خارجها، و Na + - بالعكس. وتجدر الإشارة إلى أن Na+ وK+ يمكن أن ينتشرا بحرية عبر مسام الغشاء. تعمل مضخة Na + /K + على مقاومة معادلة تركيزات هذه الأيونات وتضخ بنشاط Na + خارج الخلية و K + إلى داخل الخلية. مضخة Na + /K + عبارة عن بروتين عبر الغشاء قادر على إجراء تغييرات تكوينية، ونتيجة لذلك يمكنه ربط كل من K + وNa +. يمكن تقسيم دورة مضخة Na + /K + إلى المراحل التالية: 1) إضافة Na + من داخل الغشاء، 2) فسفرة بروتين المضخة، 3) إطلاق Na + في الفضاء خارج الخلية، 4) إضافة K + من خارج الغشاء، 5) نزع فسفرة بروتين المضخة، 6) إطلاق K + في الفضاء داخل الخلايا. يتم إنفاق ما يقرب من ثلث الطاقة اللازمة لعمل الخلية على تشغيل مضخة الصوديوم والبوتاسيوم. في دورة تشغيل واحدة، تضخ المضخة 3Na+ من الخلية وتضخ 2K+.

الالتقام- عملية امتصاص الخلية للجزيئات الكبيرة والجزيئات الكبيرة. هناك نوعان من الالتقام: 1) البلعمة- التقاط وامتصاص الجزيئات الكبيرة (الخلايا وأجزاء الخلايا والجزيئات الكبيرة) و2) احتساء الخلايا— التقاط وامتصاص المواد السائلة (المحلول، المحلول الغروي، المعلق). تم اكتشاف ظاهرة البلعمة بواسطة I.I. ميتشنيكوف في عام 1882. أثناء الالتقام الخلوي، يشكل الغشاء البلازمي غزوًا، وتندمج حوافه، ويتم ربط الهياكل المحددة من السيتوبلازم بغشاء واحد في السيتوبلازم. العديد من الأوليات وبعض الكريات البيض قادرة على البلعمة. لوحظ كثرة الخلايا في الخلايا الظهارية المعوية وفي بطانة الشعيرات الدموية.

طرد خلوي- عملية عكسية للالتقام الخلوي: إزالة المواد المختلفة من الخلية. أثناء الاستئصال الخلوي، يندمج غشاء الحويصلة مع الغشاء السيتوبلازمي الخارجي، وتتم إزالة محتويات الحويصلة خارج الخلية، ويتم تضمين غشاءها في الغشاء السيتوبلازمي الخارجي. بهذه الطريقة تتم إزالة الهرمونات من خلايا الغدد الصماء، أما في الأوليات فتتم إزالة بقايا الطعام غير المهضومة.

اذهب إلى المحاضرات رقم 5"نظرية الخلية. أنواع التنظيم الخلوي"

اذهب إلى المحاضرات رقم 7"الخلية حقيقية النواة: بنية ووظائف العضيات"