Gyvūnų ląstelės: naudingos pastabos apie gyvūnų ląstelių struktūrą
Perskaitykite šį straipsnį, kad sužinotumėte apie gyvūnų ląstelių struktūrą!
Gyvūnų ląstelės iš visų kūno ir organų pagrindinių struktūrinių vienetų. Mūsų kūnas pradeda egzistuoti apvaisinimo metu iš vienos ląstelės - diploidinio zigoto. Pastarasis, iš eilės procesų prieš ir po gimdymo - ląstelių dalijimasis, augimas, diferenciacija, programuota ląstelių mirtis (apoptozė) ir brendimas - galiausiai paverčiamas subrendusiu žmogaus suaugusiu. Todėl iš pradžių labai svarbu apsvarstyti mikroskopinę ląstelių anatomiją.
Vaizdo mandagumo: cdn.theatlantic.com/newsroom/img/posts/cells.jpg
Apskritai, ląstelė yra protoplazmos masė, turinti branduolį. Žinduolių raudonieji kraujo kūneliai, priešingai, yra ne brandinami ir turi apie 120 dienų. Kai kurios raudonojo kaulų čiulpų ląstelės yra daugiasluoksnės. Ląstelės protoplazma yra nevienalytė emulsoidinė fazė, turinti kompleksines chemines medžiagas medžiagų apykaitos procesams ir paveldimų medžiagų saugojimui.
Žemesnėse gyvenimo formose, tokiose kaip bakterijos ir kai kurios dumbliai, ląstelėje nėra branduolio, o paveldimos ir medžiagų apykaitos medžiagos nėra atskirtos viena nuo kitos. Šios organizmų grupės, neturinčios branduolinių ląstelių, yra žinomos kaip prokariotai.
Sudėtingose gyvenimo formose (nuo amebos iki žmogaus) ląstelėse yra su membrana susietas branduolys, kuriame saugoma paveldima informacija chromosomų DNR, o likusios ląstelės komponentai, esantys ne branduolyje, yra žinomi kaip citoplazma. Tokie organizmai, turintys branduolines ląsteles, vadinami eukariotais. Todėl protoplazma naudojama platesne prasme ir apima branduolį ir citoplazmą.
Didelio dydžio gyvūnui ląstelių dydis nepadidėja, tačiau skaičius didėja. Kadangi citoplazma pakyla pakankamai daug, branduolinė DNR (genai) negali reguliuoti ląstelės metabolinių procesų, tuo pačiu metu ląstelės maitinimas per difuziją kenčia nuo periferijos iki centro. Taigi ląstelių dalijimasis yra geriausias gamtos pasirinkimas atkurti optimalų ryšį tarp branduolio ir citoplazmos. Normaliose ląstelėse branduolinis-citoplazminis santykis yra apie 1: 4 - 1: 6. Bet piktybinėse ląstelėse branduolys yra neproporcingai didelis ląstelei, o branduolinis-citoplazminis santykis gali artėti 1: 1
Gyvūnų ląstelių struktūra:
Kiekviena ląstelė susideda iš ląstelių membranos, branduolio ir citoplazmos. Ląstelė skiriasi nuo formos ir dydžio. Forma gali būti plokščia, kubinė, kolona, fusiform, stellatas, piramidė, kolba ir pan. Ląstelės dydis svyruoja nuo maždaug 5 µm iki 50 µm. Brandus žmogaus kiaušinėlis yra viena didžiausių ląstelių, matuojančių apie 130 val.
Ląstelių membrana:
Išorinė ląstelės riba yra žinoma kaip ląstelių membrana arba plazmos membrana. Tai pusiau laidus ir elektroninė mikroskopija rodo, kad jis susideda iš trijų sluoksnių: išorinis sluoksnis susideda iš baltymų, tarpinio sluoksnio bimolekulinių fosfolipidų ir vidinio baltymų sluoksnio. Bendras membranos storis yra apie 75A.
Baltymų sluoksnis suteikia ląstelės elastingumą ir santykinį mechaninį atsparumą, o fosfolipidinis sluoksnis suteikia pralaidumą toms medžiagoms, kurios tirpsta lipiduose. Išorinis baltymų sluoksnis yra apie 25A storio ir padengtas ląstelių sluoksniu, vadinamu glikokaliptu, kuris susideda iš glikoproteino pagrindo, palaikančio neigiamai įkrautą sialo rūgštį kaip galines šonines grandines. Daugelis audinių antigenų, įskaitant pagrindinius histocompatibilumo antigenus (MHC), yra ląstelių sluoksnyje.
Plazmos membraninių ląstelių sluoksnio kompleksas turi elektrostatinę jėgą, kad taptų identiškos ląstelės, kad susidarytų specifiniai audiniai, ir padeda aktyviai pernešti Na + ir K + jonus per membraną. Tarpinis lipidų sluoksnis, maždaug 25A - 35A storio, susideda iš dviejų fosfolipidų molekulių eilučių, kiekvienos molekulės galas yra tirpus vandenyje (hidrofilinis) ir susiduria su baltymų sluoksniu, o kitas molekulės galas netirpsta vandenyje (hidrofobinis ) ir susitinka tarpusavyje membranos viduryje.
Vidinis baltymų sluoksnis yra maždaug 25A storio ir šiek tiek skiriasi nuo išorinio baltymo sluoksnio, nes jis neturi ląstelių sluoksnio. Šis trilaminarinių ląstelių membranos modelis yra žinomas kaip vieneto membrana, nes ji randama daugumoje su ląstelėmis susietų organinių organelių. Naujausi duomenys rodo, kad plazminio membranos skystas mozaikos modelis, kuriame baltymai yra įterpti arba plaukti kintančiame gylyje lipidų dvisluoksnyje (2.1 pav.). Kai kurie baltymai kerta visą choredą iš ląstelės. Tai padeda paaiškinti, kad įvairūs receptorių paviršiaus baltymai aktyviai judinami ant ląstelės paviršiaus vidiniais citoskeletiniais elementais.
Plazmos membranos baltymų sluoksniai yra santykinai gausūs aminorūgščių, glutamo rūgšties. Kai kurios išorinės sluoksnio baltymų molekulės yra sujungtos su šakotais polisacharidais, kurių galinės liekanos yra neigiamo krūvio sialo rūgštis. Kompaktiško audinio gretimų ląstelių (pvz., Epitelio) plazmos membranos paprastai atskiriamos maždaug 20 nm tarpu; toks atstumas galbūt atsiranda dėl elektrostatinių repulsijų, tačiau ląstelių sluoksnis ir divalenčio Ca ++ buvimas padeda lipnioms jėgoms surišti ląsteles. Biomolekulinių lipidų hidrofobinėse zonose esantys baltymai yra gana daug amino rūgščių, leucino.
Kai kurios membranos vidinio storio baltymų molekulės yra trans-membraniniai baltymai, turintys difuzijos kanalus, o kiti - tik iš dalies. Fosfolipidinis dvigubas sluoksnis yra skystoje būsenoje ir leidžia judėti baltymus išilgai membranos plokštumos, nebent jie yra plazmos membranos sluoksnis, suteikiantys tvirtinimo prie mikrofilmų ir mikrotubulų, kurie veikia kaip citoskeletas, kad pakeistų ląstelių formą arba judėjimą langelį.
Įšaldymo-lūžio ėsdinimo (FFE) technika atskleidžia naujas membranos struktūros detales. (2.2 pav.)
1. Lūžio plokštuma eina tarp vidinės ir išorinės plazmos membranos lapelių per bimolekulinių fosfolipidų hidrofobinę zoną. Lipidų komponentai daugiausia sudaryti iš fosfatidilo cholino ir cholesterolio.
2. Informacinis lapelis, nukreiptas į išorinę aplinką, vadinamas „E-face“.
3. Informacinis lapelis, nukreiptas į protoplazmą, vadinamas „P-face“.
Kartais ląstelių membranos tarp gretimų ląstelių išnyksta ląstelių dalijimosi metu, ir susidaro daugiasluoksnė masė, žinoma apie sincitą. Pakaitiniai baltymai ir ląstelių membranos lipidiniai sluoksniai yra periferinių nervų mielino apvalkalą, atsirandantį dėl „Schwax“ ląstelių, atsiradusių aplink individualų nervų pluoštą, spiralės (iš ląstelės membranos).
Plazminės membranos funkcijos:
1. Jis palaiko ląstelės formą ir suteikia mikroelementą ląstelių funkcijai.
2. membranos pralaidumas
i. Tai leidžia laisvai praplaukti vandenį ir dujas, pvz., 0 2 ir C0 2, nes jie labai gerai tirpsta lipidiniame dvigubame sluoksnyje.
ii. Lipidų tirpios medžiagos, tokios kaip steroidiniai hormonai, gali patekti į citoplazmą per bimolekulinį lipidų sluoksnį, neperėję pro baltymų kanalus.
iii. Ląstelių membranos yra praktiškai nepralaidžios intraceluliniams baltymams ir kitiems organiniams anijonams.
iv. Daugybė transmembraninių baltymų kanalų leidžia selektyviai pralaidumą jonams, tokiems kaip natrio, kalio, kalcio, chlorido ir bikarbonato. Mažesnių molekulių, pvz., Gliukozės, aminorūgščių ir nukleorūgščių pirmtakų, pasiskirstymas taip pat vyksta per tokius maršrutus. Kiekvienas kanalas yra specifinis vienai jonų ar molekulių įvairovei.
Kai kurie kanalai yra nuolat atidaryti (nuotėkio kanalai), kiti gali atidaryti (uždaryti kanalus) [Fig. 2.3 (a)]. Gali būti atidaryti kanalai, atsirandantys dėl membraninės įtampos pakeitimo (įtampos), arba prijungus juos prie cheminių medžiagų (ligandų). Kai kurie kanalai atidaryti, kai membrana yra ištempta. Nuotėkio kanalus dažnai naudoja K + . Na + eina per įtampos kanalus, kai sumažinama membranos įtampa. Tipiškas ligandų kanalas yra acetilcholino nikotino receptorius.
Kai kurie membraniniai baltymai veikia kaip nešikliai, nes jie perneša medžiagas per plazmos membraną rišimo jonais ir kitomis molekulėmis ir keičia jų konfigūraciją transportavimui. Molekulės pereina iš didelės koncentracijos zonų į mažos koncentracijos sritis, nusileidžia cheminius gradientus, o katijonai pereina prie neigiamo krūvio zonų, o anijonai pereina prie teigiamai įkrautų zonų, žemyn jų elektros gradientais.
Kai nešiklio baltymai perkelia medžiagas į jų cheminius ar elektrinius gradientus, tai vadinama palengvinta difuzija, kurioje nereikia energijos. Gliukozės transportavimas žemiau jo koncentracijos gradiento nuo ekstra ląstelių skysčio (EcF) iki ląstelių citoplazmos yra tipiškas palengvintos difuzijos pavyzdys.
Kiti nešikliai transportuoja medžiagas nuo jų cheminių ir elektrinių gradientų. Ši transporto rūšis reikalauja energijos ir vadinama aktyviu transportu, o nešikliai vadinami siurbliais. Tokiu atveju energija gaunama hidrolizuojant ATP, o nešiklio molekulės perduoda fermentus, ATPazę. Vienas iš klasikinių pavyzdžių yra Na + K + - ATPazė (natrio-kalio aktyvuota adenozino trifosfatazė), kuri taip pat žinoma kaip Na + -K + -pumps (žr. Vėliau).
v. Vežėjų baltymai veikia trimis skirtingais būdais: uniports simports ir antiports [Fig. 2.3 (b)].
Uniports transportuoja tik vieną medžiagą žemyn koncentracijos gradientais; gliukozės transportuotojai veikia kaip uniportas.
Symports vienu metu gabena dvi medžiagas tuo pačiu kryptimi, sumažindamas vienos koncentracijos gradientą, pvz., Na + ir gliukozę. Tai yra palengvintos difuzijos pavyzdys, kai Na + ir gliukozė yra gabenamos iš žarnyno liumenų į gleivinės ląsteles.
Antiports leidžia dviejų medžiagų judėjimą priešinga kryptimi.
Na + -K + ATPazės aktyvumas yra klasikinis antiportas; jis perkelia 3Na + iš ląstelės mainais už kiekvieną 2K +, kuris juda į langelį “.
Na + -K + -ATPase-Tai fermento pavidalo baltymo forma ir įterpta į plazmos membraną. Jis susideda iš dviejų sub-vienetų, α ir β, kurie skiriasi jų aminorūgščių kompozicijoje. Abu sub-vienetai turi ląstelių ir nešiojamųjų dalių.
Intraceliulinė sub-vieneto dalis jungiasi prie 3 Na + ir pastaroji jungiasi prie ATP. Tai sukuria ATP hidrolizę į ADP, o gauto α pogrupio fosforilinimas sukelia pastarojo konformacinį pokytį; tai leidžia 3Na + išeiti iš ląstelės. Dabar 2K + prisijungia prie subvieneto ekstraląstelinės dalies, kuri tada defosforiliuojama ir grįžta į pradinę padėtį, tuo pačiu metu 2K + ląstelių viduje [2.3 pav.
Membranų potencialas - egzistuoja skirtumas tarp elektrinio potencialo tarp vidinės ir išorinės ląstelių membranos pusės, nes jonai yra įkrauti elektra. Membrana yra neigiama vidinėje pusėje, o išorinėje pusėje - teigiama. Pagal susitarimą parašytas minuso ženklas, rodantis poliškumą vidinėje membranos pusėje. Beveik visose gyvose ląstelėse ramybės membranos potencialas (RMP) svyruoja nuo -10mV iki -90mV. Jis gali būti matuojamas įdedant du mikroelektrinius, vieną viduje ir kitą už ląstelės membranos, o po to juos prijungiant prie katodinių spindulių osciloskopo.
Kai nervų ląstelių arba raumenų ląstelių plazminė membrana (su -70mV RMP) yra tinkamai stimuliuojama poilsio potencialas nukrenta iki maždaug -40mV iki -50mV (depolarizuotas), teigiamo krūvio viduje dėl pralaidumo Na + ir K + atžvilgiu .
Membranų potencialo genezė. Du ląstelių baltymai pirmiausia yra atsakingi už ilgo membranos potencialą.
a) K + koncentracijos gradientas palengvina jo sklaidą iš ląstelės per K + nuotėkio kanalą, tačiau jo elektrinis gradientas veikia priešinga kryptimi. Tačiau pasiekiama pusiausvyra, kai K + tendencija išeiti iš ląstelės yra subalansuota pagal savo polinkį judėti į ląstelę. Norint pasiekti tokią pusiausvyrą, išorėje yra nedidelis katijonų perteklius ir vidiniai anijonai.
b) Šią sąlygą palaiko Na + -K + - ATPazė, kuri iš kiekvienos 2K + siurblio, esančio ląstelėje, siurblį išpurškia 3Na + . Na + antplūdis nekompensuoja K + srauto dėl K + nuotėkio kanalo, dėl kurio membrana yra pralaidesnė K + nei Na + .
4. Plazmos membrana veikia jutimo paviršiuje ir turi įvairių receptorių molekulių, kurios sujungia su specifinėmis audinio skysčio molekulėmis ir stimuliuoja arba slopina ląstelių metabolinį aktyvumą.
5. Iš daugelio fermentų, kuriuos patiria ląstelių membrana, adenilato ciklazės buvimas iš esmės veikia ląstelių metabolizmą. Paviršiaus receptorių stimuliavimas aktyvuoja adenilo ciklazę, kuri veikia kaip antrasis pasiuntinys, ir padidina ciklinio AMP (adenozino monofosfato) koncentraciją ląstelėje; pastarasis lemia DNR sintezės, genų ekspresijos, baltymų sintezės ir kitų intracelulinių įvykių pokyčius. Panašus fermentas
sistema kontroliuoja ciklinį GMP (guanidino monofosfatą), kuris turi antagonistinį ciklinio AMP poveikį. Kai kurie hormonai ir neuro-siųstuvai veikia pagal antrąjį pasiuntinį.
Kai kurie ląstelių membranos fosfolipidų komponentai (fosfoinozitolis) padeda kalcio reguliavimui ląstelėje, aktyvuodami įvairių ląstelių komponentų fosfokinazę ir fosforilinimą.
6. Identiškų ląstelių ir jų surinkimo atpažinimas formuojant specifinius audinius yra palaikomas plazmos membraninių ląstelių sluoksnio kompleksu, kuris yra specifinis ląstelėje ir jungiasi su ląstelėmis lipniomis jėgomis.
7. Plazmos membrana turi du svarbius procesus - endocitozę ir extocitozę.
Endocitozė reiškia medžiagų įsisavinimą iš išorės į ląstelės vidų, lokalizuojant ląstelių membraną endocitinių pūslelių pavidalu. Skysčio suvartojimas šiuo metodu yra žinomas kaip pinocitozė, o kietosios medžiagos, tokios kaip mikroorganizmai, vadinamos fagocitoze. Endocitiniame pūslėje vidinis ląstelių membranos sluoksnis tampa išoriniu pūslelio sluoksniu.
Eksocitozė yra turinio išsiskyrimo per membraną susietas sekrecines vezikules iš ląstelės į išorę procesas, sulietas su plazmos membrana
„Nucleus“:
Tai daugiau ar mažiau sferinė masė, padengta apvalkalu ir yra citoplazmoje, esančioje netoli ląstelės centro. Kai kuriose ląstelėse branduoliai yra atviri ir pusiau permatomi, per kuriuos vizualizuojama branduolinė medžiaga, o kitose ląstelėse branduoliai yra uždaryti, nes jie yra kondensuojami chromatino medžiagomis.
Kai ląstelė miršta, branduolys susitraukia ir tampa homogeniškos hiperkromatino masės. Branduolys yra nudažyti baziniais dažais, nes jame yra gausios DNR ir nedidelio kiekio RNR. Branduolį sudaro: a) branduolinis vokas; (b) chromatino siūlai poilsio ląstelėje arba chromosomos dalijamoje ląstelėje; (c) nukleolus; d) branduolio sultys; e) lyties chromatinas arba Barr kūnai.
Branduolinis apvalkalas [2.4 (a), (b)]:
Jis apima branduolį ir susideda iš dviejų vieneto membranų (dvigubų membranų), atskirtų siauros perinukleáris cisternos. Išorinė membrana yra sujungta su ribosomomis ir iš tiesų yra kilusi iš apytiksliai citoplazmos retikuliaus.
Vidinė membrana yra atskiras subjektas ir be ribosomos. Jis suteikia prisijungimą prie chromosomų galų ir tankios chromatino dangos tarpfazių metu. Branduoliniame voke yra daug aštuoniakampės formos branduolių porų, kurias sudaro išorinės ir vidinės branduolinės membranos suliejimas.
Kiekviena apie 80 nm skersmens porcija yra piltuvo formos, kurio išorinis galas yra siauresnis nei vidinis galas ir veikia kaip diafragma branduolinei citoplazminei mainai. Per šias poras mRNR, rRNR, tRNR perduodamos iš branduolio į citoplazmą, bet destruktyvūs citoplazminiai organeliai, tokie kaip lizosomos, negali patekti į branduolį. Tipiškas branduolys yra apie 3000–4000 porų.
Chromatino siūlai ir chromosomos:
Gyvūninės ląstelės poilsio fazėje arba tarpfazėje [2.5 (a) ir (b)] branduolys turi chromatino siūlų ar granulių tinklą, kuris yra nudažytas baziniais dažais. Individualios chromosomos neįmanoma nustatyti, nes tarpfazės metu jis tampa nesusiliejamas ir atskiedžiamas. Kai kuriose vietose chromosoma vis dar išlieka susukta ir šios sritys yra vizualizuojamos kaip chromatino granulės arba taškai. Taigi, chromatino granulės arba siūlai nėra pažeisti chromosomų segmentai. Nesukilę chromosomų segmentai yra žinomi kaip euchromatinas, kuris yra genetiškai aktyvus. Chromuoti chromosomų segmentai vadinami heterochromatinais, kurie yra genetiškai inertiški [Fig. 2.5 (c)].
Ląstelių dalijimosi metu kiekviena chromosoma tampa storesnė, trumpesnė ir glaudžiai susukta per visą jo ilgį. Taigi individuali chromosoma yra vizualizuojama ir atpažįstama. Chromosomos yra labai dažytos siūlės, kurių rūšys yra pastovios. Žmogaus skaičius yra 46 (diploidai) visose somatinėse ląstelėse, bet 23 (haploidinis) brandžiųjų lytinių ląstelių.
46 chromosomos išdėstytos 23 porose; 22 poros vadinamos autosomomis, kurios reguliuoja kūno simbolius; likusi viena pora yra žinoma kaip lyties chromosomos arba gonosomos, kurios pirmiausia reguliuoja lyties simbolius. Vienas kiekvienos poros narys yra tėvas, o kitas - motinos kilmės. Suporavimas vyksta tarp identiškų chromosomų, kurios yra identiškos ilgio, centromero pozicijos ir genų pasiskirstymo.
Suporuotos chromosomos yra žinomos kaip homologinės chromosomos. Moterims lyties chromosomos ilgis yra lygios ir simbolizuojamos XX [2-6 (a)]. Vyrų lyties chromosomos ilgis yra nevienodas ir XY simbolizuojamas [Fig. 2-6 (b)]. Kuo ilgesnis yra X, o trumpesnis - Y. Poravimo metu abi dalys turi homologines ir homologines dalis.
Kiekvienoje chromosomoje yra susiaurėjimas, žinomas kaip centromeras arba kinetochore, kuris ląstelių dalijimosi metu yra prijungtas prie akromatinio veleno [Fig. 2-7 (a)]. Ląstelių dalijimosi propazėje kiekviena chromosoma išilgai išskaidoma į du chromatidus, išskyrus centrometrą. 2-7 (b)].
Genai yra linijinės serijos chromosomose. Genai yra specifinių DNR molekulių dalys ir perduoda paveldėtus simbolius iš vienos kartos į kitą. Genai taip pat yra atsakingi už ląstelės baltymų sintezę per pasiuntinio RNR, ribosomų RNR ir perdavimo RNR.
Nucleolus:
Tai labai lūžis sferinis korpusas be dengiamosios membranos ir yra šalia branduolinės membranos [žr. 2-4 (a) pav.]. Tai yra suspausto RNR (ribosomų) granulių ir baltymų mišinio masė. Nukleolinės RNR sintezę reguliuoja genai, esantys antraeilėse tų chromosomų konstrukcijose, turinčiose palydovinius organus jų trumpose rankose (chromosomų porų 13–15, 21 ir 22 nariai).
RNR išsiskiria iš branduolio ir atsiranda citoplazmoje per branduolines poras. Nukleolinas išnyksta propazės metu ir vėl pasirodo ląstelių dalijimo metu.
Branduolinė sula:
Tai skystis, turintis baltymų, kurie užpildo tarpas tarp chromatino siūlų ir branduolinės membranos. Jis tarnauja kaip terpė ribosominės RNR ir pasiuntinio RNR pervežimui į branduolines poras.
Seksualinis chromatinas arba Barr organai:
Tarpfazės metu heterochromatino planokonkoneksinis kūnas randamas po branduoline membrana normalioje moteryje [2-8 (b)], tai žinoma kaip „Sex chromatin“ arba „Barr“ kūnas. Ląstelių dalijimosi metu Barr kūnai išnyksta. Iš 2X chromosomų normaliose moteryse viena iš jų yra labai susukta, o kitas - labai nesukabintas [Fig. 2-8 (a)].
Labai susukta genetiškai neaktyvi X chromosoma sudaro Barr kūną. Šios įstaigos padeda brandinti audinius. Barr kūnų skaičius ląstelėje yra lygus bendram X chromosomų skaičiui, atėmus vieną. Taigi normalioje moteryje, turinčioje 2X chromosomas, Barr kūno skaičius yra vienas; Triple X sindrome (XXX) skaičius padidinamas iki dviejų.
Tarpfazės metu vyriškos Y chromosomos branduolyje yra intensyviai fluorescuojančioji masė, žinoma kaip F-kūnas, kai dažoma flurochromo dažais ir matoma fluorescencinėje mikroskopijoje.
Citoplazma:
Tai ta protoplazmos dalis, kuri įsikiša tarp ląstelių membranos ir branduolinio apvalkalo. Citoplazmą arba citozolį sudaro dvi dalys: organiniai ar aktyvūs elementai, paraplazmos arba inkliuzai, tokie kaip glikogenas, riebalų gumbai ir pigmentai. Organeliai yra tokie [Fig. 2-9].
1. Mitochondrijos;
2. Ribosomų granulės;
3. Endoplazminė
4. Golgi aparatai; retikulas;
5. Lizosomos;
6. Fagosomos;
7. Peroksisomai;
8. Centrioliai ir mikrotubulai;
9. siūlai ir fibriliai;
Mitochondrija:
Kiekvienoje aktyvioje ląstelėje yra daug mitochondrijų, kurios yra lazdelės ar vezikulinės membranos. Šiuos kūnus galima apžiūrėti šviesos mikroskopu po dažymo rūgšties fuksinu arba suprantuojančiu Janus žaliu. Elektroninė mikroskopija atskleidžia, kad kiekvienas mitochondrionas susideda iš dviejų membraninių sienų, išorinių ir vidinių, atskirtų tarpu tarpu. 2-9, 2-10]. Kiekviena membraninė sienelė yra vieneto membrana.
Vidinė membrana yra sulankstyta, kad susidarytų neišsamios pertvaros, vadinamos cristae mitochondrialis, kurios suteikia priedus prie fermentų, skirtų ADP fosforilinti į ATP, cilindriniais stiebais. Kiekvienos mitochondrijos interjeras yra užpildytas skysčiu, mitochondrijų matrica, kurioje yra apykaitinė DNR, RNR ir svarbių kvėpavimo fermentų, kaip antai bakterijų, forma. Todėl teigiama, kad evoliucijos eigoje mitochondrijų vidinės sienos yra gautos iš susilpnintų bakterijų, kurios patenka į gyvūnų ląstelių citoplazmą ir vyksta simbiotiniu gyvenimu, kad užbaigtų invazuoto gyvūnų ląstelės aerobinį kvėpavimą. Be to, mitochondrijos dalijasi iš panašių į bakterijų dalijimąsi.
Mitochondrijoje yra trys svarbūs fermentai: -
a) Kreb citrinos rūgšties ciklo fermentai;
b) flavo baltymai, dehidrogenazė ir citochromas, kurie yra kvėpavimo fermentai;
(c) Oksidencinė fosforilazė.
Funkcijos:
1. Mitochondrija užbaigia ląstelių kvėpavimą aerobiniu keliu ir susidaro didelė energija, formuodama ATP.
Citoplazminės matricos cukrus be deguonies (anaerobiškai) išsiskiria glikolizės būdu ir konvertuojamas į acetil-koenzimą A, kuris tada patenka į mitochondrijas, kur acetil-CoA jungiasi su oksalo-acetatu ir sudaro citrinos rūgštį. Citrinų rūgšties ciklo fermentai, kelios dekarboksilinimo reakcijos, gamina Co2 ir, naudojant specifines dehidrogenazes, išskiria keturias H + jonų poras. Kvėpavimo fermentai, flavo baltymai ir citochromas, tada vandenilio jonai perkeliami iš mitochondrijos, kol pastarasis sujungs su deguonimi ir formuoja vandenį.
2. Vandenilio jonų transportavimo metu išlaisvintą energiją naudoja oksidacinis fosforilatas ATP regeneravimui iš ADP ir neorganinio fosfato. Tokiu būdu mitochondrijose susidariusią energiją turinčią ATP aerobinėmis sąlygomis perima citoplazma, kad kiekvienai gliukozės molekulei susidarytų 36 ATP molekulės. Tai yra 18 kartų didesnė už energiją, gautą anaerobinėmis glikolitinio kelio aplinkybėmis. Taigi mitochondrijos veikia kaip ląstelės variklis.
3. Cirkulinė DNR forma gali būti citoplazminio paveldėjimo veiksnys. Visos mitochondrijos yra motinos kilmės. Nenormalus mitochondrijų DNR gali sukelti raumenų silpnumą ir degeneracinę CNS ligą dėl oksidacinio metabolizmo nesėkmės. Tai vadinama mitochondrijų citopatijos sindromu.
Ribosomos granulės:
Ribosomų granulės susideda iš ribosomų RNR ir baltymų. Ribosomos iš pradžių surenkamos į branduolį ir jas sintezuoja satolomosomų nukleoliniai organizatoriai (13, 14, 15, 21, 22 chromosomos, turinčios palydovinius organus). Iš branduolio citoplazmoje atsiranda ribosomų
per branduolines poras (2-9 pav., 2-11 pav.).
Citoplazmoje kai kurios ribosomos lieka laisvos, o kitos yra prijungtos prie endoplazminio tinklelio, todėl jų paviršius yra grubus. Laisvos ribosomos gamina citoplazmą bazofiliniu. Embrioninėse ląstelėse ir piktybinėse ląstelėse laisvos ribosomos yra gausios.
Eukariotuose kiekviena ribosomų granulė susideda iš dviejų posistemių: 40S ir 60S. S reiškia Svedbergo sedimentacijos greitį. Žiniasklaidos RNR polinukleotidų grandinė pereina per 40S ribosomos subvienetą, atskleidžiančią tripleto kodonus.
60S subvienetas yra vieta, kurioje baltymų sintezė vyksta per linijinį aminorūgščių sujungimą su perdavimo RNR antikodonais (2.12 pav.). Todėl laisvos ribosomos sintezuoja baltymus, kurie naudojami ląstelių metabolizmui ir savo augimui.
Kartais ribosomų skaičius yra prijungtas prie vienos RNS RNS grandinės. Toks reiškinys yra žinomas kaip poliribosomos arba polisomos.
Tai yra tarpusavyje sujungtų membraninių pūslelių arba tubulų sistema, kuri gali išplisti nuo branduolinės membranos iki ląstelės membranos. Endoplazminis retikulas arba ER turi dvi veisles - šiurkštus ir lygus (2-9 pav.).
Grubus paviršius, trumpai vadinamas rER, suteikia ribosomų granulių pritvirtinimą prie membraninių pūslelių išorinio paviršiaus ir sukelia tinklelio šiurkštumą. Didesni ribosomų (60S) daliniai yra prijungti prie ER paviršiaus, o mažesni subvienetai (40S) yra link citoplazminės matricos.
Polipeptidinės grandinės baltymams, susintetintiems didesniuose daliniuose, yra stumiamos į retikulą, kur baltymų makromolekulės yra saugomos ir vėliau tiekiamos už ląstelės kaip sekrecijos produktas (2-12 pav.). Todėl rER padeda baltymų sintezei ir saugojimui. RER yra visose sekrecinėse ląstelėse, pavyzdžiui, kasos acino ląstelėse.
Sklandžiai dengtas ER arba sER yra išdėstytas plexiforminiame vamzdelių tinkle, o jo išoriniai paviršiai neturi ribosomų granulių. Kai kurios ląstelės, pvz., Kepenų ląstelės, turi ir rER, ir sER. SER padeda lipidų ir steroidų sintezei. Sintetinti baltymai iš rER yra perkeliami į sER, kur susidaro lipo-baltymų kompleksas.
Tokios lipoproteinų medžiagos iš kepenų ląstelių tiekiamos per Golgi aparatą ir ląstelės paviršių į kraują. Kepenų ląstelės padeda detoksikuoti tam tikrus tirpius lipidinius vaistus sER hidroksilinimo fermentais. Manoma, kad iš pradžių susidaro rER, kuris vėliau paverčiamas sER prarandant ribosomų granules. Styginių raumenų ląstelių sarkoplazminis tinklas yra sER pavyzdys.
Goldžio kompleksas:
„Golgi“ aparatas (2.9, 2.13 pav.) - Jis sudarytas iš lygių paviršių ir glaudžiai supakuotų plokščių membraninių cisternaų, išdėstytų keturių iki šešių kaminų, kartu su mažų pūslelių grupėmis aplink jo paviršius. Aparatas yra daugelyje ląstelių, tačiau jis yra ryškus sekrecinėse ląstelėse, kur jis įsikiša tarp rER ir ląstelių membranos.
HE dėmėje aparatas turi aiškią erdvę; vadinasi neigiamas Golgi vaizdas. Elektroninės mikroskopijos metu klasikinis Golgi aparatas turi du veidus - nesubrendusį arba cis-veidą, išgaubtą paviršių, nukreiptą į RER, ir brandų arba trans-paviršių su įgaubtu paviršiumi, nukreiptu link ląstelės membranos. Be plokščiojo cisternae, mažos cis-Golgi ir trans-Golgi tinklų plytelės yra neatskiriama Golgi komplekso dalis.
Golgi cis-veidas gauna mažas transportines pūsleles su specialiais sluoksnių baltymais, kurie atsitraukia nuo rER. Transporto pūslelės perduoda sintezuotus baltymus iš RER ir perduoda jų turinį į pirmąjį cisterną membraninės sulietos būdu. Šio proceso metu transportavimo pūslelės yra perimamos iš cis-Golgi tinklo komunikacinių pūslelių, kurios pasirenka, ar baltymai yra tinkami pristatyti į Golgi kaminą; vis dėlto netinkami baltymai grįš atgal į rER.
Golgi aparate angliavandenių dalis pridedama prie baltymų medžiagų, panaudojant transferazes, ir susidaro glikoproteinas. Iš pirmųjų cisternos kraštų modifikuoti baltymai yra transportuojami vezikuliniu pumpuravimu ir tuomet susilieja su kitų cisternų kraštais tol, kol pasibaigs galutinis cisterna. Po serijos apdorojimo ir kondensacijos, glikoproteinai burbuliukai išsiskleidžia iš Golgi-aparato paviršiaus kaip distiliuotos pūslelės.
Trans-Golgi tinkle vyksta galutinis modifikuotų baltymų ir jų pakuotės rūšiavimas vandens pūslelėmis su pasirinkta aminorūgščių seka. Pastarasis sprendžia supakuotų pūslelių paskirties vietą; kai kurie iš jų lieka citoplazmoje kaip lizosomos, o kiti išeina iš ląstelės kaip sekrecinės pūslelės ir išleidžia jų turinį per ląstelių membraną eksocitoze. Be sekrecinių ląstelių, Golgi aparatas ne sekretorinėse ląstelėse išskiria ląstelių sluoksnį (glycocalyx) už plazmos membranos. Ląstelių sluoksnio plazmos membranos kompleksas turi elektrostatinių jėgų, kurios jungia identiškas ląsteles, kad susidarytų specifiniai audiniai.
Lizosomos:
Lizosomos yra storosios sienelės membraninės pūslelės, turinčios hidrolizinių fermentų, būtent proteazių, lipazių ir rūgščių fosfatazių. Šie fermentai, kai jie yra laisvi nuo lizosomų, gali virškinti tam tikras medžiagas, kurios yra citoplazmoje arba įvežamos į išorę. Prieš ląstelių mirtį dėl deguonies trūkumo arba dėl kitų priežasčių lizosomos veikia kaip autofaginės pūslelės ir sunaikina visus citoplazmos organelius. Vadinasi, jie yra žinomi kaip ląstelės „savižudiški maišai“.
Po mirties, nebent gyvūnas yra fiksuotas fiksatoriais, lizosomų plyšimas ir autolizė vyksta. Sveikose ląstelėse lizosomos apsaugo savo funkciją ir sunaikina tam tikrus bakterijų užpuolėjus (2-8 pav., 2-3 pav.), Veikiančius kaip heterofagines vezikules. Lizosomų fermentai ląstelėje suskaido įvairias žalingas medžiagas. Įgimtas tam tikrų lizosomų fermentų nebuvimas sukelia jų substratų kaupimąsi ląstelėse, sukeldamas saugojimo ligas, pvz., Tay-sachs liga, Gošė liga. Tokios lizosomos yra gausios makrofagų ląstelėse ir granuliuotuose leukocituose.
Lizosomos yra glikoproteinų turtingos ir yra gautos iš brandaus Golgi aparato, kaip pirminės lizosomos. Ląstelių nusidėvėjimo procese funkcionalūs mitochondrijos ir endoplazminio retikuliaus gabalai susilieja su lizosomomis ir virsta. Tokie kondensuoti kūnai sudaro antrines lizosomas ir yra žinomi kaip citolizosomos. Taigi lizosomoms suteikiama funkcija pašalinti citoplazminių organelių skilimo liekanas.
Kai kurie iš netirpių lizosomų liekanų po autofagijos ir heterofagijos sudaro liekamuosius kūnus, kurie išlieka nuolatiniai kaip senumo pigmentai, pagaminti iš lipidų turinčio lipofuscino (2-14 pav.). Šie pigmentai yra senatvėje nervų sistemoje.
Lizosomų genezei reikalingi specialūs baltymų modifikacijos Golgi-aparate (2-15 pav.). Tai apima manozės-6-fosfato prijungimą prie kai kurių iš gosacharidų šoninių grandinių. Lizosominiai fermentai jungia fosforilintus manozės likučius prie specifinių receptorių, kurie randami Golgi membranos vidiniame paviršiuje.
Vėliau receptorių surišti fermentai yra suspausti nuo Golgi ir pereiti prie lizosomų. Išleidus sekrecinius baltymus su pridedamu manozės-6 fosfatu į lizosomas, pūslelės, turinčios fermentų tarpininkaujančių specifinių receptorių, grįžta atgal į Golgi pakartotiniam naudojimui. Lizosomų turinio rūgštingumas (apie pH 5) palaikomas siurbiant protonų iš citoplazmos aktyviu transportavimu.
Phagosomes:
Kartais dalelė arba gyvas mikroorganizmas patenka į ląstelės citoplazmą iš išorės, padengtas ląstelių membranos įsiskverbimu. Toks membraninis pūslelis yra žinomas kaip fagosomas. Kadangi fagosomas liečiasi su lizosoma, bendra jų sienelė išnyksta ir lizosomo hidroliziniai fermentai gamina lizines medžiagas. Šis procesas vadinamas fagocitoze, kuri yra šiek tiek panaši į pinocitozę. Pinocitozės metu skystis patenka į citoplazmą, o fagocitozėje kietosios dalelės dalyvauja procese.
Peroksisomai:
Tai yra nedidelės membranomis susietos pūslės, kurių skersmuo yra apie 0, 5-1, 5 µm; vadinamas mikrobais. Peroksisomai yra daugelyje branduolinių ląstelių, ir jie yra daugiau hepatocitų ir inkstų kanalėlių ląstelių. Juose yra oksidacinių fermentų, kurie padeda detoksikuoti įvairias medžiagas ir generuoja vandenilio peroksidą; jie taip pat dalyvauja (riebalų rūgščių grandinės 3-oksidacijos procese. Perteklinis vandenilio peroksido kiekis suskaidomas pagal fermentą, katalazę.
Peroksisomų genezė yra ypatinga. Ląstelių membranos yra gautos iš dauginamos iš jau esančių peroksisomų, ir jų vidiniai baltymai tiesiogiai patenka iš citozolio per jų plazmos membranos porų kanalus, einant įprastines RER ir Golgi aparato pakuotes.
Centrioliai ir mikrotubulai:
Centrioles:
Kiekviena gyvulių ląstelė, kuri sugeba suskirstyti, citoplazmoje turi du centriolius ir artima branduolinei membranai. Tankus citoplazmos regionas, kuriame yra centriolių, yra žinomas kaip centrinis. Kiekviename centriole yra du cilindriniai korpusai, kurie yra išdėstyti stačiu kampu vienas su kitu. Baliono sienelėje yra devyni išilginiai ryšuliai, ir kiekviena pakuotė susideda iš trijų mikrotubulių, įterptų į fibrilines medžiagas (2-16 pav.).
Centrioliai padeda akromatinio veleno mikrotubulų sintezei ląstelių dalijimosi metu, tirpios citoplazminės baltymo, žinomo kaip tubulinas, ryšiu. Ląstelių dalijimosi metu du centioliai (kiekvienas su dviem cilindriniais korpusais) vienas nuo kito atskiriami augančiais akromatinio veleno mikrotubuliais ir užima priešingą poliaus polių (žr. 3-2 pav.). Šie mikrotubulai, besitęsiantys tarp priešingų centriolių, sudaro suklio nuolatinius mikrotubulus. Metafazėje branduolinė membrana išnyksta ir chromosomų mikrotubulai organizuojami iš tubulino baltymo kinetokorais, iš kurių du yra kiekvienos chromosomos centromero pusėje.
Chromosomų mikrotubulai tolesni centriolius tol, kol chromosomos su jų suporuotais chromatidais užima verpstės pusiaują. Taigi mitozinės ląstelės achromatinis velenas susideda iš nepertraukiamų mikrotubulų, kuriuos organizuoja kinetokorų organizuojami centrioliai ir chromosomų mikrotubulai. Kiekviena iš dviejų naujų ląstelių, gautų iš ląstelių dalijimosi, turi vieną centriolį su dviem cilindriniais korpusais, išdėstytais stačiu kampu vienas kito atžvilgiu.
Po to centriolis formuojamas šalia kiekvieno senojo, taip atkuriant normalius centriolių papildymus.
Be špindelio formavimosi, centrioliai padeda vystyti gumbas ir mikrotubulus kartu su besivystančių neuronų procesais.
Mikrotubulai:
Cilia, flagella ir centrioles sudaro mikrotubulai. Iš tiesų, visos gyvūnų ląstelės turi mikrotubulų, kurie gali būti organizuojami arba disperguoti. Jie yra gijinės struktūros, pagamintos iš tirpaus tubulino baltymo. The dispersed microtubules act as skeleton of the cell and help in the transport of various substances including the macromolecules throughout the cytoplasm. Since the microtubules are composed of contractile proteins, they are concerned with movements by means of cilia, flagella and by the achromatic spindle which pushes apart the centrioles during cell division.
At least three sites are available in the cytoplasm which act as microtubule organising centres (MTOC)-
(a) Centrioles for the continuous microtubules of the spindle;
(b) Kinetochore of the chromosome for chromosomal microtubules;
(c) Basal bodies of the cilia for the growth of ciliary microtubules. Colchicine, a chemical substance, arrests the cell division at metaphase by combining with tubulin protein and preventing the formation of the achromatic spindle.
Filaments and fibrils:
These are ultra-microscopic network of filamentous structures which are different from microtubules. Some of filaments are more dense beneath the cell membrane forming cell web. The filaments and their thicker components, the fibrils, act as internal support of the cell. Some filaments enter in the central core of the microvilli, while others form actin and myosin filaments of the contractile muscles.
