Solu on elävän aineen organisoitumistaso, itsenäinen biosysteemi, jolla on kaikkien elävien olentojen perusominaisuudet. Joten se voi kehittyä, lisääntyä, liikkua, mukautua ja muuttua. Lisäksi kaikille soluille on ominaista aineenvaihdunta, erityinen rakenne, rakenteiden ja toimintojen järjestys.
Soluja tutkiva tiede on sytologia. Sen aiheena ovat monisoluisten eläinten ja kasvien, yksisoluisten organismien - bakteerit, alkueläimet ja levät - rakenneyksiköt, jotka koostuvat vain yhdestä solusta.
Jos puhumme elävien organismien rakenneyksiköiden yleisestä järjestyksestä, ne koostuvat kuoresta ja ytimestä, jossa on ydin. Niihin kuuluvat myös soluorganellit, sytoplasma. Tähän mennessä monet tutkimusmenetelmät ovat pitkälle kehittyneitä, mutta mikroskoopilla on johtava asema, jonka avulla voit tutkia solujen rakennetta ja sen tärkeimpiä rakenneosia.
Mikä on organoidi?
Organoidit (niitä kutsutaan myös organelleiksi) ovat pysyviä elementtejä kaikissa soluissa, jotkatehdä siitä täydellinen ja suorittaa tiettyjä toimintoja. Nämä ovat rakenteet, jotka ovat elintärkeitä sen ylläpitämiseksi.
Organoideja ovat ydin, lysosomit, endoplasminen verkkokalvo ja Golgi-kompleksi, vakuolit ja rakkulat, mitokondriot, ribosomit ja solukeskus (keskosomi). Tämä sisältää myös rakenteet, jotka muodostavat solun sytoskeleton (mikrotubulukset ja mikrofilamentit), melanosomit. Erikseen on tarpeen erottaa liikeorganellit. Näitä ovat värekärpät, siimot, myofibrillit ja pseudopods.
Kaikki nämä rakenteet ovat yhteydessä toisiinsa ja varmistavat solujen koordinoidun toiminnan. Tästä syystä kysymys: "Mikä on organoidi?" - voit vastata, että tämä on komponentti, joka voidaan rinnastaa monisoluisen organismin elimeen.
Organelien luokitus
Solut eroavat kooltaan ja muodoltaan sekä tehtävistään, mutta samalla niillä on samanlainen kemiallinen rakenne ja yksi organisaatioperiaate. Samaan aikaan kysymys siitä, mikä organoidi on ja mitä rakenteita se on, on melko kiistanalainen. Esimerkiksi lysosomeja tai vakuoleja ei joskus luokitella soluorganelleiksi.
Jos puhumme näiden solukomponenttien luokittelusta, erotetaan ei-kalvo- ja kalvoorganellit. Ei-kalvo - tämä on solukeskus ja ribosomit. Myös liikeorganelleista (mikrotubuluksista ja mikrofilamenteista) puuttuu kalvo.
Membraaniorganellien rakenne perustuu biologisen kalvon olemassaoloon. Yksikalvoisilla ja kaksikalvoisilla organelleilla on yksittäinen rakenne, joka koostuukaksinkertainen kerros fosfolipidejä ja proteiinimolekyylejä. Se erottaa sytoplasman ulkoisesta ympäristöstä, auttaa solua säilyttämään muotonsa. On syytä muistaa, että kalvon lisäksi kasvisoluissa on myös ulompi selluloosakalvo, jota kutsutaan soluseinämäksi. Se suorittaa tukitoiminnon.
Kalvoorganelleja ovat EPS, lysosomit ja mitokondriot sekä lysosomit ja plastidit. Niiden kalvot voivat erota vain proteiinien joukosta.
Jos puhumme organellien toiminnallisesta kyvystä, niin jotkut niistä pystyvät syntetisoimaan tiettyjä aineita. Joten tärkeitä synteesin organelleja ovat mitokondriot, joissa muodostuu ATP:tä. Ribosomit, plastidit (kloroplastit) ja karkea endoplasminen retikulumi vastaavat proteiinien synteesistä, sileä ER vastaa lipidien ja hiilihydraattien synteesistä.
Katsotaanpa tarkemmin organellien rakennetta ja toimintoja.
Ydin
Tämä organelli on erittäin tärkeä, koska kun se poistetaan, solut lakkaavat toimimasta ja kuolevat.
Ytimessä on kaksoiskalvo, jossa on monia huokosia. Niiden avulla se liittyy läheisesti endoplasmiseen retikulumiin ja sytoplasmaan. Tämä organelli sisältää kromatiinia - kromosomeja, jotka ovat proteiinien ja DNA:n kompleksi. Tämän perusteella voimme sanoa, että ydin, joka on organelli, on vastuussa suurimman osan genomista ylläpitämisestä.
Ytimen nestemäistä osaa kutsutaan karyoplasmaksi. Se sisältää ytimen rakenteiden elintärkeän toiminnan tuotteita. Tihein vyöhyke on nukleolus, jossa on ribosomeja, monimutkaisia proteiineja jaRNA:ta sekä kalium-, magnesium-, sinkki-, rauta- ja kalsiumfosfaatteja. Tuma katoaa ennen solun jakautumista ja muodostuu uudelleen tämän prosessin viimeisissä vaiheissa.
Endoplasminen verkkokalvo (verkkokalvo)
EPS on yksikalvoinen organelli. Se vie puolet solun tilavuudesta ja koostuu tubuluksista ja säiliöistä, jotka ovat yhteydessä toisiinsa sekä sytoplasmiseen kalvoon ja ytimen ulkokuoreen. Tämän organoidin kalvolla on sama rakenne kuin plasmalemmalla. Tämä rakenne on kiinteä eikä avaudu sytoplasmaan.
Endoplasminen verkkokalvo on sileä ja rakeinen (karkea). Ribosomit sijaitsevat rakeisen ER:n sisäkuoressa, jossa proteiinisynteesi tapahtuu. Sileän endoplasmisen retikulumin pinnalla ei ole ribosomeja, mutta hiilihydraatti- ja rasvasynteesi tapahtuu täällä.
Kaikki endoplasmisessa retikulumissa muodostuvat aineet kuljetetaan tubulusten ja tubulusten kautta määränpäähänsä, jossa ne kerääntyvät ja käytetään myöhemmin erilaisissa biokemiallisissa prosesseissa.
EPS:n syntetisointikyvyn vuoksi karkea verkkokalvo sijaitsee soluissa, joiden päätehtävä on proteiinien muodostus, ja sileä verkkokalvo sijaitsee soluissa, jotka syntetisoivat hiilihydraatteja ja rasvoja. Lisäksi sileään verkkokalvoon kertyy kalsiumioneja, jotka ovat välttämättömiä solujen tai koko kehon normaalille toiminnalle.
On myös huomattava, että hätäkeskus on Golgi-laitteen muodostumispaikka.
Lysosomit, niiden tehtävät
Lysosomit ovat soluorganelleja,joita edustavat yksikalvoiset pyöreät pussit, joissa on hydrolyyttisiä ja ruoansulatusentsyymejä (proteaasit, lipaasit ja nukleaasit). Lysosomien sisällölle on ominaista hapan ympäristö. Näiden muodostumien kalvot eristävät ne sytoplasmasta, mikä estää solujen muiden rakenneosien tuhoutumisen. Kun lysosomin entsyymejä vapautuu sytoplasmaan, solu tuhoutuu itsestään - autolyysi.
On huomattava, että entsyymit syntetisoidaan ensisijaisesti karkealla endoplasmisella retikulumilla, minkä jälkeen ne siirtyvät Golgin laitteeseen. Täällä ne muuntuvat, pakautuvat kalvorakkuloihin ja alkavat erottua, jolloin niistä tulee solun itsenäisiä komponentteja - lysosomeja, jotka ovat primäärisiä ja sekundaarisia.
Primääriset lysosomit ovat rakenteita, jotka eroavat Golgin laitteesta, kun taas sekundaariset (sulatusvakuolit) ovat rakenteita, jotka muodostuvat primääristen lysosomien ja endosyyttisten vakuolien fuusion seurauksena.
Tämän rakenteen ja organisaation perusteella voimme erottaa lysosomien päätoiminnot:
- erilaisten aineiden sulaminen solun sisällä;
- tarpeettomien solurakenteiden tuhoaminen;
- osallistuminen solujen uudelleenjärjestelyprosesseihin.
Vacuoles
Vakuolit ovat yksikalvoisia pallomaisia organelleja, jotka ovat veden ja siihen liuenneiden orgaanisten ja epäorgaanisten yhdisteiden varastoja. Golgi-laitteisto ja EPS ovat mukana näiden rakenteiden muodostumisessa.
Eläimen solun tyhjiöissäVähän. Ne ovat pieniä ja vievät enintään 5 % tilavuudesta. Niiden päätehtävänä on varmistaa aineiden kulkeutuminen läpi solun.
Kasvisolun tyhjiöt ovat suuria ja vievät jopa 90 % tilavuudesta. Kypsässä solussa on vain yksi tyhjiö, joka sijaitsee keskeisellä paikalla. Sen kalvoa kutsutaan tonoplastiksi ja sen sisältöä kutsutaan solumehuksi. Kasvivakuolien päätehtävänä on varmistaa solukalvon jännitys, erilaisten yhdisteiden ja solun jätetuotteiden kerääntyminen. Lisäksi nämä kasvisoluorganellit toimittavat vettä, jota tarvitaan fotosynteesiprosessiin.
Jos puhumme solumehlan koostumuksesta, se sisältää seuraavat aineet:
- varasto - orgaaniset hapot, hiilihydraatit ja proteiinit, yksittäiset aminohapot;
- yhdisteet, jotka muodostuvat solujen elinkaaren aikana ja kerääntyvät niihin (alkaloidit, tanniinit ja fenolit);
- fytonsidit ja kasvihormonit;
- pigmentit, joiden ansiosta hedelmät, juuret ja terälehdet värjäytyvät vastaavaan väriin.
Golgi-kompleksi
Golgi-laitteistoksi kutsuttujen organoidien rakenne on melko yksinkertainen. Kasvisoluissa ne näyttävät erillisiltä kappaleilta, joissa on kalvo; eläinsoluissa niitä edustavat vesisäiliöt, tubulukset ja rakot. Golgi-kompleksin rakenneyksikkö on diktyosomi, jota edustaa 4-6 "säiliön" pino ja niistä erottuva pieni rakkula, jotka ovat solunsisäinen kuljetusjärjestelmä ja voivat toimia myös lysosomien lähteenä. Diktyosomien määrä voi vaihdella yhdestä useaansatoja.
Golgi-kompleksi sijaitsee yleensä lähellä ydintä. Eläinsoluissa - lähellä solukeskusta. Näiden organellien päätoiminnot ovat seuraavat:
- proteiinien, lipidien ja sakkaridien erittyminen ja kertyminen;
- Golgi-kompleksiin joutuvien orgaanisten yhdisteiden modifiointi;
- tämä organoidi on lysosomien muodostumispaikka.
On huomattava, että ER, lysosomit, vakuolit ja Golgi-laitteisto muodostavat yhdessä putkimaisen tyhjiön järjestelmän, joka jakaa solun erillisiin osiin, joilla on vastaavat toiminnot. Lisäksi tämä järjestelmä varmistaa kalvojen jatkuvan uusiutumisen.
Mitokondriot ovat solun energiaasemia
Mitokondriot ovat sauvan muotoisia, pallomaisia tai rihmamaisia kaksikalvoisia organelleja, jotka syntetisoivat ATP:tä. Niissä on sileä ulkopinta ja sisäkalvo, jossa on lukuisia poimuja, joita kutsutaan cristaeiksi. On huomattava, että mitokondrioiden cristae-määrä voi vaihdella solun energiantarpeen mukaan. Sisäkalvolle on keskittynyt lukuisia adenosiinitrifosfaattia syntetisoivia entsyymikomplekseja. Tässä kemiallisten sidosten energia muunnetaan ATP:n makroergisiksi sidoksiksi. Lisäksi mitokondriot hajottavat rasvahappoja ja hiilihydraatteja vapauttamalla energiaa, joka kertyy ja käytetään kasvuun ja synteesiin.
Näiden organellien sisäistä ympäristöä kutsutaan matriisiksi. Hän onsisältää pyöreän DNA:n ja RNA:n, pieniä ribosomeja. Mielenkiintoista on, että mitokondriot ovat puoliautonomisia organelleja, koska ne riippuvat solun toiminnasta, mutta samalla ne voivat säilyttää tietyn riippumattomuuden. Joten he pystyvät syntetisoimaan omia proteiinejaan ja entsyymejä sekä lisääntymään itsestään.
Uskotaan, että mitokondriot syntyivät, kun aerobisia prokaryoottisia organismeja saapui isäntäsoluun, mikä johti spesifisen symbioottisen kompleksin muodostumiseen. Joten mitokondrioiden DNA:lla on sama rakenne kuin nykyaikaisten bakteerien DNA:lla, ja samat antibiootit estävät proteiinisynteesiä sekä mitokondrioissa että bakteereissa.
Plastidit - kasvisoluorganellit
Plastidit ovat melko suuria organelleja. Ne ovat läsnä vain kasvisoluissa ja muodostuvat esiasteista - proplastideista, sisältävät DNA:ta. Näillä organelleilla on tärkeä rooli aineenvaihdunnassa, ja ne erotetaan sytoplasmasta kaksoiskalvolla. Lisäksi ne voivat muodostaa järjestetyn sisäkalvojärjestelmän.
Plastideja on kolmea tyyppiä:
- Kloroplastit ovat lukuisimpia plastideja, jotka vastaavat fotosynteesistä, joka tuottaa orgaanisia yhdisteitä ja vapaata happea. Näillä rakenteilla on monimutkainen rakenne ja ne pystyvät liikkumaan sytoplasmassa valonlähdettä kohti. Kloroplastien pääaine on klorofylli, jonka kanssa kasvit voivat hyödyntää auringon energiaa. On huomattava, että kloroplastit, kuten mitokondriot, ovat puoliautonomisia rakenteita, koska ne pystyvätomien proteiiniensa riippumaton jakautuminen ja synteesi.
- Leukoplastit ovat värittömiä plastideja, jotka muuttuvat kloroplasteiksi joutuessaan alttiiksi valolle. Nämä solukomponentit sisältävät entsyymejä. Niiden avulla glukoosi muuntuu ja kertyy tärkkelysjyvien muodossa. Joissakin kasveissa nämä plastidit pystyvät keräämään lipidejä tai proteiineja kiteiden ja amorfisten kappaleiden muodossa. Suurin määrä leukoplasteja on keskittynyt kasvien maanalaisten elinten soluihin.
- Kromoplastit ovat johdannaisia kahdesta muusta plastidityypistä. Ne muodostavat karotenoideja (klorofyllin tuhoutumisen aikana), jotka ovat punaisia, keltaisia tai oransseja. Kromoplastit ovat plastidin transformaation viimeinen vaihe. Suurin osa niistä on hedelmissä, terälehdissä ja syyslehdissä.
Ribosomi
Mikä on organelli, jota kutsutaan ribosomiksi? Ribosomeja kutsutaan ei-kalvoorganelleiksi, jotka koostuvat kahdesta fragmentista (pienistä ja suurista alayksiköistä). Niiden halkaisija on noin 20 nm. Niitä löytyy kaikentyyppisistä soluista. Nämä ovat eläin- ja kasvisolujen, bakteerien organelleja. Nämä rakenteet muodostuvat ytimessä, minkä jälkeen ne siirtyvät sytoplasmaan, jossa ne asettuvat vapaasti tai kiinnittyvät EPS:ään. Syntetisointiominaisuuksista riippuen ribosomit toimivat yksinään tai yhdistyvät komplekseiksi muodostaen polyribosomeja. Tässä tapauksessa nämä ei-membraaniorganellit ovat sitoutuneet lähetti-RNA-molekyyliin.
Ribosomi sisältää 4 rRNA-molekyyliä, jotka muodostavat sen rungon, sekä erilaisia proteiineja. Tämän organoidin päätehtävänä on koota polypeptidiketju, joka on proteiinisynteesin ensimmäinen vaihe. Endoplasmisen retikulumin ribosomien muodostamia proteiineja voi käyttää koko organismi. Proteiineja yksittäisen solun tarpeisiin syntetisoivat ribosomit, jotka sijaitsevat sytoplasmassa. On huomattava, että ribosomeja löytyy myös mitokondrioista ja plastideista.
Solun sytoskeleto
Solujen sytoskeleton muodostavat mikrotubulukset ja mikrofilamentit. Mikrotubulukset ovat sylinterimäisiä muodostelmia, joiden halkaisija on 24 nm. Niiden pituus on 100 µm-1 mm. Pääkomponentti on proteiini nimeltä tubuliini. Se ei pysty supistumaan ja kolkisiini voi tuhota sen. Mikrotubulukset sijaitsevat hyaloplasmassa ja suorittavat seuraavat toiminnot:
- luoda häkin joustava, mutta samalla vahva runko, jonka avulla se säilyttää muotonsa;
- osallistu solukromosomien jakautumisprosessiin;
- tarjoaa organellien liikkumista;
- sisältyy solukeskukseen, samoin kuin siimoihin ja värekarvoihin.
Mikrofilamentit ovat filamentteja, jotka sijaitsevat plasmakalvon alla ja koostuvat aktiini- tai myosiiniproteiinista. Ne voivat supistua, mikä johtaa sytoplasman liikkumiseen tai solukalvon ulkonemiseen. Lisäksi nämä komponentit osallistuvat supistumisen muodostumiseen solunjakautumisen aikana.
Solukeskus (keskosomi)
Tämä organelli koostuu kahdesta sentriolista ja sentrosfääristä. Sylinterimäinen sentrioli. Sen seinät muodostuvat kolmesta mikrotubuluksesta, jotka sulautuvat toisiinsa ristisidoksilla. Centriolit on järjestetty pareittain suorassa kulmassa toisiinsa nähden. On huomattava, että korkeampien kasvien soluista puuttuvat nämä organellit.
Solukeskuksen päätehtävänä on varmistaa kromosomien tasainen jakautuminen solun jakautumisen aikana. Se on myös sytoskeleton organisoitumisen keskus.
Liikeorganisaatiot
Liikeorganelleja ovat värekarvet sekä siimot. Nämä ovat pieniä kasvaimia karvojen muodossa. Siima sisältää 20 mikrotubulusta. Sen perusta sijaitsee sytoplasmassa ja sitä kutsutaan perusrungoksi. Siiman pituus on 100 µm tai enemmän. Vain 10-20 mikronia kooltaan lippuja kutsutaan väreiksi. Kun mikrotubulukset liukuvat, värekarvot ja flagellat pystyvät värähtelemään aiheuttaen itse solun liikettä. Sytoplasma voi sisältää supistuvia fibrillejä, joita kutsutaan myofibrilleiksi - nämä ovat eläinsolun organelleja. Myofibrillit sijaitsevat pääsääntöisesti myosyyteissä - lihaskudossoluissa sekä sydänsoluissa. Ne koostuvat pienemmistä kuiduista (protofibrilleistä).
On huomattava, että myofibrilliniput koostuvat tummista kuiduista - nämä ovat anisotrooppisia levyjä sekä vaaleita alueita - nämä ovat isotrooppisia kiekkoja. Myofibrillien rakenneyksikkö on sarkomeeri. Tämä on anisotrooppisen ja isotrooppisen levyn välinen alue, jossa on aktiini- ja myosiinifilamentteja. Kun ne liukuvat, sarkomeeri supistuu, mikä johtaa koko lihaskuidun liikkumiseen. klotämä käyttää ATP:n ja kalsiumionien energiaa.
Eläinten alkueläimet ja siittiöt liikkuvat siimojen avulla. Särmät ovat kenkien liikeelin. Eläimillä ja ihmisillä ne peittävät hengitystiet ja auttavat pääsemään eroon pienistä kiinteistä hiukkasista, kuten pölystä. Lisäksi on olemassa myös pseudopodeja, jotka tarjoavat ameboidista liikettä ja ovat monien yksisoluisten ja eläinsolujen (esimerkiksi leukosyyttien) elementtejä.
Useimmat kasvit eivät voi liikkua avaruudessa. Niiden liikkeet ovat kasvua, lehtien liikkeitä ja muutoksia solujen sytoplasman virtauksessa.
Johtopäätös
Solujen moninaisuudesta huolimatta niillä kaikilla on samanlainen rakenne ja organisaatio. Organellien rakenteelle ja toiminnalle on tunnusomaista identtiset ominaisuudet, jotka varmistavat sekä yksittäisen solun että koko organismin normaalin toiminnan.
Tämä kuvio voidaan ilmaista seuraavasti.
Taulukko "Eukaryoottisten solujen organoidit"
Organoidi |
Kasvisolu |
Eläimen häkki |
Päätoiminnot |
| ydin | on | on | DNA:n varastointi, RNA:n transkriptio ja proteiinisynteesi |
| endoplasminen verkkokalvo | on | on | proteiinien, lipidien ja hiilihydraattien synteesi, kalsiumionien kertyminen, Golgi-kompleksin muodostuminen |
| mitokondriot | on | on | ATP:n, omien entsyymien ja proteiinien synteesi |
| plastids | on | ei | osallistuminen fotosynteesiin, tärkkelyksen, lipidien, proteiinien, karotenoidien kerääntyminen |
| ribosomit | on | on | polypeptidiketjun kerääminen (proteiinisynteesi) |
| mikrotubulukset ja mikrofilamentit | on | on | antaa solun säilyttää tietyn muodon, ovat olennainen osa solun keskustaa, värekarvoja ja siimoja, tarjoavat organellien liikkeen |
| lysosomit | on | on | solun sisällä olevien aineiden sulaminen, sen tarpeettomien rakenteiden tuhoutuminen, osallistuminen solujen uudelleenjärjestelyyn, aiheuttaa autolyysiä |
| suuri keskusvakuoli | on | ei | tarjoaa jännitystä solukalvoon, kerää solun ravinteita ja kuonatuotteita, fytonsideja ja fytohormoneja sekä pigmenttejä, on vesivarasto |
| Golgi-kompleksi | on | on | erittää ja kerää proteiineja, lipidejä ja hiilihydraatteja, muokkaa soluun tulevia ravintoaineita,vastuussa lysosomien muodostumisesta |
| solukeskus | on, paitsi korkeammat kasvit | on | on sytoskeleton organisoitumisen keskus, varmistaa kromosomien tasaisen eron solunjakautumisen aikana |
| myofibrillit | ei | on | varmista lihasten supistuminen |
Jos teemme johtopäätökset, voimme sanoa, että eläin- ja kasvisolujen välillä on pieniä eroja. Samaan aikaan organellien toiminnallisilla ominaisuuksilla ja rakenteella (yllä oleva taulukko vahvistaa tämän) on yleinen järjestäytymisperiaate. Solu toimii harmonisena ja yhtenäisenä järjestelmänä. Samalla organellien toiminnot ovat yhteydessä toisiinsa ja tähtäävät optimaaliseen toimintaan ja solun elintärkeän toiminnan ylläpitämiseen.
