Gyvosios ląstelės komponentai ir jų funkcijos

Perskaitykite šį straipsnį, kad sužinotumėte apie gyvosios ląstelės komponentus ir jų funkcijas!

Struktūrinė ląstelės struktūra:

Ląstelė yra biologinės struktūros ir aktyvumo vienetas. Jis susideda iš organizuotos protoplazmos masės, apsuptos apsauginės ir selektyviai pralaidžios dangos, vadinamos plazmos membrana.

Ląstelės protoplazma vadinama protoplastu (Hanstein, 1880). Jis gaminamas iš plazmos lemmos, citoplazmos, vakuolių ir branduolio. Augalų ląstelėse, grybuose, bakterijose ir cianobakterijose ląstelė taip pat yra apsupta ląstelės sienelės.

Ląstelė yra biologinės struktūros ir aktyvumo vienetas. Jis susideda iš organizuotos protoplazmos masės, apsuptos apsauginės ir selektyviai pralaidžios dangos, vadinamos plazmos membrana. Ląstelės protoplazma vadinama protoplastu (Hanstein, 1880). Jis gaminamas iš plazmos lemmos, citoplazmos, vakuolių ir branduolio. Augalų ląstelėse, grybuose, bakterijose ir cianobakterijose ląstelė taip pat yra apsupta ląstelės sienelės.

[I] Protoplazma:

Protoplazmą Thomas Huxley (1868) apibūdino kaip „gyvą fizinį gyvenimo pagrindą“, nes visa gyvų būtybių veikla yra pati protoplazmos veikla. Tai yra vienintelė medžiaga, kuri yra aprūpinta gyvenimu, todėl augalai ir gyvūnai, kurių sudėtyje yra šios medžiagos, yra laikomi gyvais. Kai protoplazma miršta, ląstelė nustoja atlikti bet kokią augalų ar gyvūno funkciją, kuri apskritai tampa inertiška ir mirusi.

Protoplazmos fizinės savybės:

Remiantis mikroskopiniais tyrimais, protoplazmas pasirodo kaip skaidrus, bespalvis, želė panašus želatinis produktas. Tai vandeninis tirpalas, kuriame yra labai mažos skirtingų granulių ir granulių (dėl to jos atsiranda kaip klampios, elastingos ir granuliuotos).

Aktyvioje būsenoje protoplazma lieka prisotinta vandeniu, kuris sudaro 75-90 proc. Protoplazma koaguliuojasi šildant, o žudant praranda skaidrumą. Jis reaguoja į įvairius išorinius stimulus, pvz., Elektros smūgį ir chemines medžiagas.

Protoplazma yra pusiau pralaidi gamtoje, ir ši savybė prarandama žudant protoplazmą. Normaliomis sąlygomis gyvos ląstelės protoplazma yra lėtai, bet pastoviai. Tačiau daugeliu atvejų jis rodo skirtingus skirtingų judesių judesius.

Nuostabios protoplazmos masės rodo dviejų rūšių judesius - ciliulinį (laisvos, minutės, protoplazminių kūnų plaukimo judėjimą, pavyzdžiui, daugelio dumblių ir grybų zoosporus, padedant blakstienų ar vėliavomis) ir amooboidą (šliaužiantis judėjimas pseudopodijos pagalba Amoeboje). Protoplazma, uždengta ląstelių sienelėmis, rodo srautinį judėjimą joje, kuri vadinama ciklosiu.

Cyclosis yra dviejų rūšių - rotacija (protoplazmas juda vakuume vienoje ląstelės pusėje, laikrodžio arba prieš laikrodžio rodyklę, pvz., Hydrilla arba Vallisneria lapų ląstelės ir cirkuliacija (protoplazma juda skirtingomis kryptimis aplink skirtingas vakuoles viduje ląstelė, kaip ir Tradescantia plaukuotuose plaukuose).

Protoplazma yra kompleksinė polifazinė koloidinė sistema. Svarbiausia protoplazmos fizinė savybė yra jos koloidinis pobūdis, dėl kurio ji turi didžiausią jo savybių savybę.

Cheminė protoplazmos sudėtis:

Aktyviosios protoplazmos sudėtyje yra didelis vandens kiekis (75-90%) ir išlieka prisotintas. Nepaisant šio vandens, protoplazmos kietosios medžiagos yra tokios: baltymai - 40-60%.

Riebalinės medžiagos (tikrieji riebalai ir lipidai, ypač lecitinas) -12-14%; angliavandeniai-12-14% ir neorganinės druskos 5-7%. Negyvosios protoplazmos analizė atskleidžia ilgą jame esančių elementų sąrašą.

Iš šių deguonies (O) apie 65%, anglies (C) apie 18, 3%, vandenilio (H) apie 11% ir azoto (N) apie 2, 5%, yra labiausiai pastebimi. Kiti likusius 3% elementus sudaro chloras (CI), siera (S), fosforas (P), silicis (Si), kalcis (Ca), manganas (Mn) ir kt.

Be pirmiau minėtų cheminių medžiagų, protoplazmoje taip pat randama įvairių tipų pigmentų, latekso, vitaminų, augimo reguliatorių, fermentų ir alkaloidų, kurie vaidina specifinius vaidmenis ląstelėje.

Protoplazmoje yra dvi pagrindinės dalys

1. Citoplazma

2. Nucleus

Atokiausią citoplazmos dalį sudaro vieneto membrana, vadinama plazmos lemma arba plazmos membrana gyvūnų ir augalų ląstelėse. Augalų ląstelėse plazmos membrana yra apsaugota nuo išorės storos ląstelės sienelės.

[II] Ląstelių sienelės:

Ląstelių sienelė yra ne gyva sistema, būdinga tik augalų ląstelėms. Išimtiniais atvejais tam tikrų žemesnių augalų lytinės ląstelės ir tam tikrų grybų plazminis neturi ląstelių sienelių. Tik tada, kai ląstelių sienelė yra sąlytyje su gyvuoju protoplastu, kuris jį suformavo, jis gali augti ir todėl negali būti laikomas nepriklausomu nuo protoplasto.

Ląstelių sienelė susideda iš trijų dalių:

1. Vidutinės lamelės:

Tai plonas, amorfinis, sudaro tarpląstelinę medžiagą ir padeda išlaikyti gretimų ląstelių pirmines sienas. Vidutinės plokštės nėra ant išorinių paviršinių ląstelių pusių. Jį sudaro kalcio ir magnio pektatai. Vidutines lameles galima ištirpinti įvairiomis medžiagomis, įskaitant pektinazę ir Jeffery skystį. Jis yra optiškai izotropinis.

2. Pirminė siena:

Tai yra pirmasis, kurį suformuoja ląstelė ir kuri yra kaupiama abiejose vidurinėse plokštėse pusėje esančiose ląstelėse. Jis yra optiškai anizotropinis ir chemiškai susideda iš celiuliozės, pektino medžiagų, hemiceliuliozės ir kitų polisacharidų. Visos gyvos ląstelės turi pirmines sienas. Kadangi pirminė sienelė yra labai anksti ląstelės ontogeniškoje vietoje, vėlesniam ląstelės augimui ji yra labai įtempta.

Jis ne tik auga tiesiniu, bet ir storio. Taigi, pirminės ląstelės siena turi tiek plastiškumą, tiek elastingumą. Kai kuriais atvejais pirminės sienelės storio augimas yra grįžtamasis, palyginti su negrįžtamu antrinės sienos pobūdžiu.

Pirminę sieną sudaro daugybė mikrofibrilių, įterptų į amorfinę gelio tipo matricą arba grunto medžiagą. Daugumoje augalų mikrofibriliai susidaro iš celiuliozės. Jie yra ¹ pagaminti iš acetilgliukozamino arba grybelio celiuliozės polimero daugelyje grybų. Mikrofibriliai įvairiai orientuojami pagal sienos formą ir sutirštėjimą. Paprastai jie yra išdėstyti laisvu tinklu.

3. Antrinė siena:

Jis gaminamas kai kuriose brandžiose ląstelėse, kai vėlesnis sustojo, pvz., Tracheidai, indų elementai, skaidulos, kolenchija. Antrinė sienelė dengiama į pirminę sieną, pasitelkiant arba nusodinant medžiagas per esamos struktūros paviršių. Jis yra storas (3–10 μm) ir sudarytas iš mažiausiai trijų sluoksnių, kartais daugiau (pvz., Latekso vamzdelis iš Euphorbia milli).

Jie vadinami S ₁, S ₂, S ₃, S _x ir tt Vidinis antrinės sienelės sluoksnis kartais skiriasi tiek cheminiu, tiek dažymo savybėmis dėl ksilanų. Tada ji vadinama tretine siena, pvz., Įtempimo mediena gimnazijos. Antrinė sienelė gali būti nebuvusi, netaisyklingai nusodinama arba vienodai susidaro ląstelėse. Tai lemia ląstelių diferenciaciją - parenchiją, kolenchimą, sklerenchiją, tracheidus ir indus.

Antrinės sienelės sudėtis iš esmės yra panaši į pirminę sienelę, turinčią celiuliozės mikrofibrilius, įmontuotus į pektino ir hemiceliuliozės matricą. Antrinės sienos celiuliozės mikrofibrilės yra artimos, lygiagrečios ir kampo atžvilgiu išilginės ląstelės ašies.

Į sieną gali būti įdėta daug skirtingų medžiagų, pvz., Lignino, suberino ir cutino. Kitos medžiagos, kurios gali būti kaupiamos ląstelės sienelėje, yra silicio dioksidas (pvz., Žolės), mineralai, vaškai, taninai, dervos, dantenos ir kt.

Cheminė ląstelių sienelės sudėtis:

Kitų augalų, išskyrus grybus, ląstelių sienelę sudaro celiuliozė - polisacharidas. Jo formulė yra (C ₆ H _{J0 O5} ) n. Be celiuliozės gali būti ir kai kurių pektinų, hemiceliuliozės ir kitų polisacharidų. Vidutinės lamelės yra pagamintos iš kalcio pektato ir magnio pektato. Pirminės ir antrinės sienos paprastai yra pagamintos iš celiuliozės, nors gali būti ir kitų medžiagų.

Celiuliozės molekulinis ir makromolekulinis išdėstymas ląstelių sienelėje:

Celiuliozė, ilgas tiesios grandinės polimeras iš gliukozės, sudaro gerą ląstelės sienelės dalį. Maždaug 100 ilgų celiuliozės grandinių sudaro elementarius fibrilius arba micelius. Maždaug 20 elementarių fibrilių sudaro mikrofibrilį.

Tarpinių sienelių tarpai tarp mikrofibrilių yra užpildyti vandeniu, pektino medžiagomis, hemiceliuliozėmis pirminėse sienose ir ligninu, cutinu, suberinu ir pan. Maždaug 250 mikrofibrilių sudaro fibrilę.

Plamodesmata:

Plasmodesmata (vienaskaita - plazmodma; Tangl, 1879; Strasburger, 1901) yra citoplazminiai tiltai tarp gretimų augalų ląstelių, kurios išsivysto savo sienų porose. Jie sudaro protoplazminį kontinuumą, vadinamą simplastu.

Įvairios medžiagos gali perėti iš vienos ląstelės į kitą per plazmodeziją. Plazmodeziją sudaro plazmos membrana išklotas kanalas, turintis paprastą arba šakotą kanalėlį, vadinamą desmotubule. Desmotubule yra endoplazminio retikuliaus išplėtimas.

Pits:

Karpiai yra nesubrendusios augalų ląstelių antrinių sienų sritys. Todėl jie pasirodo kaip depresija. Paprastai du du gretimų ląstelių sienelės susidaro poromis. Duobėje yra ertmės arba duobės kamera ir duobės membrana. Duobės membraną sudaro pirminė sienelė ir vidurinės plokštės.

Dėžės yra dviejų tipų: paprastos ir ribotos. Paprasta duobė turi vienodą duobės kameros plotį. Sienoje yra duobės kamera, nes antrinė sienelė viršija burną.

Plyšių membrana yra laidi. Jis gali turėti porą submikroskopinių porų. Todėl duobės padeda greitai perkelti tarp dviejų gretimų ląstelių.

Ląstelės sienos funkcijos:

Ji atlieka keletą funkcijų:

(i) Apsaugo protoplazmą nuo mechaninio sužalojimo.

(ii) saugo ląstelę nuo patogenų atakos.

(iii) užtikrina ląstelės standumą.

(iv) suteikia kamerai formą ir neutralizuoja osmosinį spaudimą

(v) suteikia jėgą žemės augalams atlaikyti gravitacines jėgas.

(vi) Dėl savo augimo siena padeda plėtoti ląsteles.

(vii) Priklausomai nuo ląstelės tipo, jo siena gali būti pralaidi arba nepralaidi. Net pralaidžia sienelė daro tam tikrą reguliavimo poveikį medžiagų pervežimui į ir iš jo.

(viii) Sienose esančios duobės padeda sukurti protoplazminį kontinuumą ar simplastą tarp ląstelių.

(ix) Ląstelės sienelės ir suberinas mažina vandens praradimą per perpylimą.

(x) Sietų vamzdžių, tracheidų ir laivų sienos specializuojasi tolimojo susisiekimo transportui.

[III] citoplazma:

Citoplazma yra želė panašus pusiau skysčio bendras protoplazmos masė, išskyrus branduolį, bet įskaitant visus kitus komponentus - citoplazminę matricą, ląstelių organeles ir ląstelių inkliuzus.

A. Citoplazminė matrica arba citozolis (hialoplazma):

Tai yra skaidraus skysčio dalis citoplazmoje, kuri gali egzistuoti dviejose būsenose: sol ir gelis. Abi yra atitinkamai vadinamos plazmasoliu ir plazmageliu. Plasmagel paprastai yra po plazmos membrana. Tai vadinama ektoplastu.

Plasmasolis yra vidinis ir žinomas kaip endoplastas. Vanduo sudaro 90% matricos. Matrica iš tikrųjų yra kristalų koloidinis kompleksas vandenyje, kuriame kai kurios cheminės medžiagos yra tikro tirpalo pavidalo, o kitos yra koloidinis tirpalas.

Citoplazminė matrica atlieka keletą funkcijų. Svarbūs yra:

1. Ląstelių organeliai keičia medžiagą per citoplazminę matricą.

2. Matricoje yra žaliavų ir jų funkcionavimui užtikrinamas tas pats.

3. Matrica yra daugelio biocheminių medžiagų, pvz., Riebalų, nukleotidų, kai kurių angliavandenių, baltymų, koenzimų ir kt., Sintezės vieta.

4. citoplazmos matricos dalyje atsiranda glikolizė, anaerobinis kvėpavimas ir pentozės kelio tipas.

5. Jis padeda paskirstyti įvairias medžiagas ląstelėje.

B. Ląstelių organeliai:

Tai yra subkūninės struktūros, turinčios būdingų morfologinių formų, savitąsias chemines konstitucijas ir apibrėžtas funkcijas. Ląstelėje yra daug organelių, tokių kaip mitochondrija, plastidai, endoplazminis tinklas, Golgi kompleksas, ribosomos, mikroorganizmai, lizosomos ir kt.

1. Mitochondrijos (Mito = siūlai, chondrioninės granulės) - pirmą kartą Kolliker atrado 1880 m. Ir aprašė kaip „bioplastai“, kurią 1888 m. Altmann pateikė „Organa“ (1897).

Apskritai mitochondrijos yra lazdelės formos, tačiau daugelio organizmų spermos ir kiaušiniai turi daugiau sferinių formų. Mitochondrijose yra lipoproteinų sistema, turinti daug fermentų ir koenzimų, reikalingų energijos apykaitai. Jie taip pat turi specifinę DNR, skirtą citoplazminiam paveldėjimui ir ribosomai baltymų sintezei.

Forma, dydis ir skaičius priklauso nuo organizmo audinio, organizmo ir fiziologinės būklės. Ląstelės aktyvumas yra pagrindinis kriterijus, pagal kurį ląstelių mitochondrijos gali būti pasiskirstę, pvz., Kepenų ląstelėse jie sudaro apie 30-35% ląstelių baltymo, o inkstų ląstelėse jie sudaro apie 20%.

Augalų ląstelių skaičius yra mažesnis, palyginti su gyvūnų ląstelėmis. Nors jie yra tolygiai paskirstyti citoplazmoje, jie gali apsiriboti tam tikra sritimi, kurioje reikia patenkinti didelį ATP poreikį, pvz., Raumenų ląstelėse, spermatozoiduose, strypuose ir akių spurguose. Mitochondrijos nėra prokariotuose ir anaerobiniuose eukariotuose.

Mitochondrijos Ultrastruktūra:

Viena mitochondrijų skersmuo svyruoja nuo 0, 5 iki 1, 0 μm ir 7 μm. Mitochondrijus uždengia dvi skirtingos membranos, vadinamos išorinėmis ir vidinėmis membranomis; pastarasis atskiria organelio matricą, panašų į gelį.

Taigi vidinė membrana atskiria matricą nuo skysčio užpildytos vidinės membranos erdvės. Tiek išorinėje, tiek vidinėje membranoje yra įvairių fermentų. Daugelis fermentų, naudojamų Krebso ciklo metu, yra prijungti prie matricos su DNR sritimis, kurios yra suspenduotos į jį ir ribosomos išsklaidytos visame.

Vidinės ir išorinės membranos yra aiškiai skirtingos chemiškai ir struktūriškai viena nuo kitos, taip pat ir pralaidumo. Vidinė membrana turi didesnį paviršiaus plotą dėl to, kad ji yra išplėsta į matricą „cristae“ forma, kuri skiriasi savo forma ir skaičiumi, priklausomai nuo ląstelių topografijos, pradedant lygiagrečiai viena kitai ir sudarant anastomavimo tinklą.

Cristae skaičius didėja arba mažėja, priklausomai nuo mitochondrijų aerobinio aktyvumo, nes aerobinio aktyvumo metu reikia gaminti daugiau ATP, taigi, daugiau cristae, kad būtų galima naudoti fermentų sistemas. Vidinė membrana yra daug baltymų ir kardiolipino, o išorinė yra daug fosfoloidų. Abi membranos atrodo ant trilamelio modelio, aprašyto Robertsono (1967).

Vidinė membrana ir jos krista turi mažas teniso raketės, kaip dalelės, vadinamos elementariosiomis dalelėmis, F-F ₁ dalelėmis arba oksisomomis (= oksisomomis). Mitochondrijoje yra lx 10 ⁴ lx 10 ⁵ elementarių dalelių. Kiekvienoje elementarinėje dalelėje arba oksisome yra galvos, kotelio ir pagrindo. Bazė (F0 subvienetas) yra apie 11 nm ilgio ir 1, 5 nm storio.

Stiebas yra 5nm ilgio ir 3, 5 nm pločio. Galvos (F ₁ subvienetas) skersmuo yra 9–10 nm. Elementinėse dalelėse yra ATP-ase. Todėl jie yra ATP sintezės centrai oksidacinio fosforilinimo metu. Elektronų transportavimo fermentai yra vidinėje membranoje, liečiantys elementarias daleles.

Vietose susiduria išorinės ir vidinės mitochondrijų membranos. Jie vadinami sukibimo vietomis. Lipniosios vietos yra specialūs mitochondrijų pralaidumo regionai, skirti medžiagoms perduoti iš išorės į vidų ir atvirkščiai.

Išorinė kamera arba peri-mitochondrijų erdvė yra erdvė, esanti tarp mitochondrijų apvalkalo išorinės ir vidinės membranos. Paprastai jis yra 60-100 ° pločio ir tęsiasi į kristaus erdves. Kameroje yra skystis, turintis keletą fermentų.

Vidinė kamera sudaro mitochondrijų šerdį ir turi pusiau skysčio matricą. Matricoje yra baltymų dalelių, ribosomų, RNR, mitochondrijų DNR, Krebso ciklo fermentai, amino rūgščių sintezė ir riebalų rūgščių metabolizmas. Mitochondrijų ribosomos yra 55 S iki 70 S. DNR yra nuogas. Paprastai jis yra apvalus, bet gali būti tiesinis. DNR daro mitochondrioną pusiau autonomišką.

Pusiau autonominis Mitochondrijos statusas:

Yra žinoma, kad mitochondrijos yra DNR ir RNR, ir yra įrodymų, kad jie turi savo baltymų sintezę. Tačiau branduolinė DNR taip pat atlieka vaidmenį mitochondrijos baltymų sintezėje.

Dėl šios priežasties mitochondrijos laikomos savarankiškomis autonominėmis dalelėmis. Manoma, kad mitochondrijų struktūriniai baltymai surenkami in situ, o tirpūs baltymai surenkami ne mitochondrijų ribosomose. Funkcijos:

1. Mitochondrijos yra miniatiūrinės biocheminės gamyklos, kuriose maisto produktai arba kvėpavimo substratai yra visiškai oksiduojami į anglies dioksidą ir vandenį. Proceso metu išlaisvinta energija iš pradžių laikoma sumažintų koenzimų ir sumažintų protezų grupių pavidalu.

Pastarasis greitai oksiduojasi ir formuoja energiją turinčią ATP. ATP išeina iš mitochondrijų ir padeda atlikti įvairią energiją, kuri reikalauja ląstelių procesų, pvz., Raumenų susitraukimo, nervų impulsų laidumo, biosintezės, membranų transportavimo, ląstelių dalijimosi, judėjimo ir tt Dėl ATP formavimosi mitochondrijos vadinamos galios namais. ląstelę.

2. Mitochondrijos suteikia svarbias tarpines chemines medžiagas, pavyzdžiui, chlorofilo, citochromo, pirimidinų, steroidų, alkaloidų ir pan.

3. Mitochondrijų matricoje arba vidinėje kameroje yra fermentų riebalų rūgščių sintezei. Riebalų rūgščių pailgėjimui reikalingi fermentai buvo pateikti išorinėje mitochondrijų kameroje.

4. Mitochondrijų daugelio amino rūgščių sintezė. Pirmosios suformuotos aminorūgštys yra glutamo rūgštis ir asparto rūgštis. Jie sintezuojami iš ∞-ketoglutarūgšties ir oksaloacto rūgšties. Kitos aminorūgštys gaminamos transformuojant ir transaminuojant arba perduodant amino grupę (-NH2) iš glutamo rūgšties ir asparto rūgšties.

5. Organas paprastai gauna mitochondrijas iš motinos, nes jis yra kiaušiniuose.

2. Plastidai:

E. Haeckel 1866 m. Įvedė terminą plastid. Plastidai yra pusiau autonominiai organeliai, turintys DNR ir dvigubos membranos apvalkalą, kuriame saugomi arba sintezuojami įvairių tipų organiniai junginiai. Išskyrus kai kuriuos protestantus, plastidai yra tik augalai. Plastidai susidaro iš bespalvių pirmtakų, vadinamų proplastidais.

Proplastidai gali atskirti ir diferencijuoti į įvairių tipų plastidus. Priklausomai nuo jų spalvos, jie susideda iš trijų pagrindinių tipų: leukoplastų, chromoplastų ir chloroplastų (Schimper, 1883).

(i) Leukoplastai (baltos, baltos, baltos, formuotos):

Jie yra bespalviai plastidai, kurie paprastai būna šalia branduolio ne žaliosiose ląstelėse ir turi vidines lameles. Granos ir fotosintetinių pigmentų nėra. Leucoplastai turi įvairaus dydžio ir formos, pvz., Apvalius, ovalus, cilindrinius, gijinius ir pan.

Yra trijų tipų specialių leukoplastų. a) amiloplastai. Jie yra krakmolas, turintis leukoplastų. Jame yra paprastas arba sudėtinis krakmolo grūdas, padengtas specialiu baltymų apvalkalu, pvz., Bulvių gumbavaisiai, ryžiai, kviečiai, b) elaioplastai (lipidoplastai, Oleoplastai). Bespalviai plastidai saugo riebalus, pvz., Tube Rose, (c) Aleuroplastus, Proteoplastus arba Proteinoplastus. Plastiduose yra baltymų amorfinėje, kristaloidinėje arba kristalinio globoido būsenoje (pvz., Kukurūzų grūdų aleurono ląstelės, Castor endosperminės ląstelės).

ii) Chromoplastai (Gk. chroma - spalvos, plastos):

Plastidai yra geltonos arba rausvos spalvos dėl karotinoidinių pigmentų. Chlorofilai nėra. Chromoplastai susidaro iš leukoplastų arba chloroplastų. Spalvos pasikeitimas nuo žalios iki rausvos per pomidorų ir paprikos brandinimą yra susijęs su chloroplastų transformavimu į chromoplastus. Burokėlių šaknų oranžinė spalva yra dėl chromoplastų.

(iii) chloroplastai (Gk. chloros = žolė, suformuota iš plastos):

Jie yra žalieji plastidai, turintys fotosintetinių pigmentų, chlorofilų ir karotinoidų, ir dalyvauja maisto produktų iš neorganinių žaliavų sintezėje esant radiacinei energijai. Augalų, išskyrus žaliąsias, chloroplastai vadinami chromatoforais (pvz., Raudonųjų dumblių rodoplastai, rudųjų dumblių phaeoplasts).

Kai yra chloroplastų, jų skaičius, forma ir dydis skiriasi. Žemutiniuose augaluose jie yra per daug per ląstelę ir yra įvairių formų: Chlamydomonas puodelio formos, Ulothrix formos diržo formos, Spirogyros juostelės formos ir pan.

Žaliųjų dumblių chloroplastas yra susijęs su maistu ir saugo baltyminį kūną, vadinamą pirenoidu. Tačiau daugelyje žaliųjų augalų jis yra mažas, abipus išgaubtas, atskiras kūnas, paprastai svyruoja nuo 4 iki 6 μm.

Chloroplastų Ultrastruktūra:

Žaliųjų augalų chloroplastai turi panašų membraninį sluoksnį, lyginant su mitochondrais, kurių kiekvienas yra apie 50A storis, o tarp membranos - 70-100A pločio. Išorinė ribinė membrana, užtikrinanti aiškią chloroplasto formą, taip pat padeda reguliuoti medžiagų judėjimą tarp chloroplasto ir aplinkinės citoplazmos.

Vidinė membrana sutampa su išorine membrana ir yra išmestos į lygiagrečiai viena kitai besisukančias įdubas ir vadinama lamelėmis. Didžioji dalis aukštųjų augalų chloroplastų plokštelių yra suskirstytos į disko formos maišelius, vadinamus tylakoidu. Thylakoids yra struktūriniai chloroplasto elementai, kai jie dalyvauja fotosintezėje.

Vienas stulpelis tylakoidų vadinamas granumu. Chloroplastas gali atsirasti 40-100 granų. Kiekviename granate yra 20-50 tylakoidų. Granoje nėra dumblių chloroplastų. Pastarieji yra agranaliai. Granos membranose yra baltymų, kurių skersmuo yra 105 ir 140 μm.

Didesnės dalelės yra susietos su fotosistemos I fotosistemomis ir mažesnės fotosistemos fotosistemomis. Dėl granos buvimo, tylakoidai diferencijuojami į dviejų granulių tylakoidus ir stromą arba intergranalinius tylakoidus.

Granuliuotą stromą sudaro krakmolo grūdai ir stromos centrai; DNR ir ribosomų (70 S) juostos taip pat yra išsklaidytos per stromą. Chloroplastas arba ct DNR yra plika, apykaitinė arba kartais linijinė. Aukštesnio augalo chloroplastų matrica laikinai gali laikyti krakmolo grūdus, vadinamus asimiliacijos krakmolu.

Granos lamelių membraną sudaro baltymai ir fosfolipidai, jame yra chlorofilo ir karotinoidų, kurie yra pagrindiniai fotosintetiniai pigmentai.

Chloroplastų plėtra:

Nauji chloroplastai gaminami dalijant brandžius chloroplastus arba atsirandantys de novo iš ląstelių proplastidų. Be kloroplastų, proplastidai gali sukelti kitų plastidinių tipų. Genetiška informacija, esanti ląstelių branduolyje ir chloroplastuose, sąveikauja diferencijuojant naujus organelius.

Pati chloroplasto esanti DNR transkribuojama ir išversta, kad susidarytų kai kurie chloroplastų baltymai, o likusi chloroplasto baltymų gaunama branduolinėje DNR po transliacijos.

Chloroplasto funkcijos:

1. Eukariotinių augalų fotosintezė vyksta chloroplastuose esant saulės šviesai. Fotocheminės fotosintezės reakcijos (šviesos reakcijos) atsiranda granos thylakoid membranoje, o biocheminės reakcijos (tamsios reakcijos) atsiranda stromos.

2. Chloroplastai yra natūralios energijos turinčių organinių junginių sintezės mašinos, kurios suteikia maistą ne tik augalams, bet ir visoms gyvoms būtybėms.

3. Fotosintezės metu chloroplastai absorbuoja anglies dioksidą (CO ₂ ) iš aplinkos ir išskiria deguonį (O ₂ ), kuris naudojamas visų gyvų būtybių ląstelių kvėpavimui. Taigi jis palaiko CO ₂ ir O ₂ pusiausvyrą aplinkoje.

3. Endoplazminis retikulitas (ER):

Jį savarankiškai atrado Porter (1945) ir Thompson (1945). Pavadinimas buvo suteiktas Porterio 1953 m. Endoplazminis retikulas yra trijų dimensijų, sudėtinga ir tarpusavyje susijusi membraninių linijų sistema, kuri teka per citoplazmą. Vietose jis yra susijęs su plazmos lemma ir branduoliniu voku. Labai išsivysčiusi raumenų ląstelių ER yra vadinama „sarkoplazminiu tinklu“.

Endoplazminis tinklas skirstomas į:

a) šiurkštus arba granuliuotas endoplazminis tinklelis; šiurkštumas atsiranda dėl ribosomų arba RNP (ribonukleoproteino) dalelių ir

b) lygus arba agranulinis endoplazminis tinklelis; ji yra lygi, nes nėra ribosomų.

Grubus endoplazminis tinklas yra gerai išvystytas ląstelėse, ypač baltymų sintezėje, pvz., Fermentų gamybos ląstelėse. Jis taip pat padeda gaminti lizosomas. Jų membrana pridedama ribosomo plote, kad perduotų sintezuotą polipeptidą į endoplazminio retikuliaus kanalą transportavimui.

Rough endoplasmic reticulum yra dviejų tipų glikoproteinai (riboforinas I ir riboforinas II), skirti prijungti prie ribosomų. Grubus endoplazminis tinklas dažniausiai yra pagamintas iš cisternae. Vamzdžiai yra labai nedaug.

Sklandus endoplazminis tinklas yra gausu ląstelių, sintezuojančių lipidus, ir tose, kurios gamina steroidinį hormoną, pvz., Cholesterolį, gliceridus, testosteroną ir progesteroną, arba tose, kurios dalyvauja vitaminų metabolizme, pvz., Tinklainės pigmentinės epitelio ląstelės. Jis daugiausia gaminamas iš pūslelių ir vamzdelių. Manoma, kad spererozomai yra kilę iš SER.

ER gali veikti kaip tam tikra laidumo sistema, o tam tikrais atvejais tarp ER ir branduolinio apvalkalo pastebėtas tęstinumas rodo, kad ši savybė yra įmanoma ir tai gali būti vienas iš RNR ir nukleorūgščių iš branduolio transportavimo būdų į branduolį. citoplazma.

Struktūra:

Endoplazminį tinklelį sudaro membranos iškloti kanalai arba erdvės, kuriose yra endoplazminės matricos. ER vieneto membrana yra panaši į plazmos membranos cheminę sudėtį ir yra 50-60A ⁰ storio. Endoplazminis tinklas gali egzistuoti trimis formomis - cisternae, vezikulėmis ir tubulais. Trys ER formos gali atsirasti toje pačioje ląstelėje, bet skirtingais ląstelių vystymosi laikais.

i) Cisternae:

Jie yra plokščios tarpusavyje susietos endoplazminio tinklelio dalys, kurių skersmuo yra 40–50 nm. Cisternae randama ryšuliuose, kur jie yra lygiagrečiai vienas kitam. Jie atsiranda ląstelėse, aktyviai dalyvaujančiose sintetiniame aktyvume.

ii) sėklidės:

Jie yra ovalūs arba suapvalinti maišeliai, kurių skersmuo yra 25-500 nm. Pūslelės atsiranda kaip mažos vakuolės. Jie lieka izoliuoti citoplazmoje. Pūslelės taip pat vadinamos mikrosomomis.

iii) Vamzdžiai:

Jie yra panašūs į vamzdžius, kurie gali būti sujungti su cisternae arba pūslelėmis, kad sudarytų tinklinę sistemą. Vamzdžiai gali būti netaisyklingi arba reguliarūs, šakoti arba nešakuoti, kurių skersmuo yra 50-100 nm.

Funkcijos:

Endoplazminis tinklelis padeda didinti medžiagų apykaitos veikimo plotą, leidžiantį fermentui aktyviau veikti su substratu.

Jis veikia kaip citoskeletinis ar intracelulinis ir ultra-struktūrinis skeleto pagrindas, suteikiant mechaninę paramą koloidinei citoplazminiai matricai.

Didelės ertmės, susidarančios išsiliejus ER, užtikrina produktų surinkimo vietas prieš jas transportuojant iš ląstelės. Tai padeda išsaugoti medžiagų apykaitos produktus.

Endoplazminio tinklelio membranoje yra daug fermentų (pvz., ATP-ase, reduktazės, dehidrogenazės, fosfatazės) įvairioms metabolinėms veikloms ir citochromams, kurie dalyvauja elektronų transporte.

4. „Golgi“ kompleksas:

Kompleksas „Golgi“ yra kompleksinė citoplazminė struktūra, sudaryta iš sklandžių membranų kalkių arba cisternae, tubulų su pūslelėmis ir vakuolais tinklas, dalyvaujantis membranos transformavime, sekrecijoje ir kompleksinių biocheminių medžiagų gamyboje.

Ją supa organinė laisvoji citoplazma, vadinama išskyrimo zona arba „Golgi“ grunto medžiaga. Jį pirmą kartą matė Džordžas (1867 m.), Tačiau jį pavadino italų mokslininkas Camillo Golgi, kuris 1898 m. Pripažino aparatą pelkių ir katės nervų ląstelėse.

Golgi aparatas arba kompleksas nėra prokariotinėse ląstelėse (PPLO, bakterijose ir mėlynažolėse). Gyvūnų ląstelėse jis yra vienas arba susideda iš vieno sujungto komplekso. Šios dvi sąlygos vadinamos lokalizuotomis (stuburinių ląstelių) ir išsklaidytos (daugelis bestuburių ląstelių, stuburinių kepenų ir nervų ląstelių). Augalų ląstelėse jis susideda iš daugelio nesusijusių vienetų, vadinamų dictyosomes.

Struktūra:

Golgi komplekso forma ir dydis nėra fiksuoti. Jie priklauso nuo ląstelių fiziologinės būklės. Paprastai „Golgi“ kompleksą sudaro keturios dalys: cisterna, tubulai, pūslelės ir vakuolai.

Cisternae kraštai yra švelniai išlenkti ir tai suteikia visai Golgi kūnui išlenktą ar lanko išvaizdą; taigi, išgaubtas cisternae veidas turi „cis veidą“ arba „formavimo veidą“, o įgaubta pusė - „trans veidas“ arba „brandos veidas“.

Cisternae yra panašus į sklandų endoplazminį retikululį ir sudaro 60-90 ° Lumeną, kuriame yra skysčio arba matricos. Golgi korpuso trans-paviršiaus padėtis yra specialiai išdėstyta priklausomai nuo ląstelės tipo.

Dėl jų glaudaus morfologinio ir fiziologinio ryšio su endoplazminiu tinklu ir lizosomomis jie kartais vadinami endomembraninių arba vakuolinių sistemų elementais.

Kartais cisternae maržos perforuotos ir sudaro „fenestrae“. Golgi kūno skaičius ir dydis priklauso nuo ląstelės metabolizmo. Ląstelių dalijimosi metu Golgi kūnų skaičius padidėja, nes šios medžiagos išskiria ląstelių plokštelę.

Funkcijos:

1. Keletas neapdorotų endoplazminio tinklelio sintezuotų baltymų perduodami Golgi įstaigoms galutiniam jų apdorojimui prieš juos eksportuojant į galutinę paskirties vietą. Baltymai, skirti sekrecijai, plazmos membranos remontui arba jų nusėdimui, pasiekia Golgi aparato cis paviršių.

Kai cisternae šie baltymai yra fosforilinti, glikolizuoti, sulfonuoti arba tiesiog apdorojami. Glikolizacija vyksta trans-paviršiuje, todėl čia baltymai surūšiuoti pagal jų paskirties vietą.

Golgi aparato veikimas ir efektyvumas priklauso nuo fermentų grupės, vadinamos Nucleoside difosfataze, kuri hidrolizuoja uridino, guanozino ir inozino difosfatus.

2. Gyvūnų oocituose Golgi aparatas veikia kaip centras, aplink kurį yra deponuotas trynys, o procesas vadinamas vitellogeneze.

3. Dauguma kompleksinių angliavandenių, išskyrus glikogeną ir krakmolą, yra sintezuojami Golgi komplekso viduje, pvz., Mukopolisacharidai, hialurono rūgštis, hemiceliuliozė ir kt.

Lizosomos:

Christian de Duve 1955 m. Jie atsitiktinai atrado. Organikai buvo stebimi elektronų mikroskopu Novikoff (1956). Jis taip pat sukūrė terminą „lizosomos“ (Gk. Lysis-virškinamasis arba laisvas, soma-kūnas) yra mažos pūslelės, kurias riboja viena membrana ir kurių sudėtyje yra hidrolizinių fermentų minutės kristalinių arba pusiau kristalinių 5-8 nm granulių pavidalu. .

Vienkartinė membrana yra sudaryta iš lipoproteino ir sunku nustatyti lizosomas pagal morfologinį pobūdį. Juose buvo užregistruota apie 40 fermentų. Visi fermentai nevyksta toje pačioje lizosomoje, tačiau skirtingų lizosomų tipų fermentų rinkiniai yra skirtingi.

Šios membranomis susietos maišeliai turi daug fermentų koncentracijos, hidrolizuojančios baltymų ir kitų biocheminių junginių skilimą, ir jos yra atpalaiduotos po išorinės membranos plyšimo. Fermentai yra rūgšties fosfatazė, ribonukleazė, B-gliukoronidazė ir proteazės. Dėl šių virškinimo fermentų buvimo lizosomos vadinamos „savižudžių maišeliais“.

Kita įdomi lizosomų savybė, išskirta iš inkstų ląstelių, yra jų gebėjimas gaudyti ir koncentruoti įšvirkštus užsienio baltymus, o tai rodo, kad jie gali padėti virškinti ar detoksikuoti svetimas medžiagas pinocitoze.

Įvykis:

Lizosomos atsiranda visose gyvūnų ląstelėse, išskyrus raudonuosius kraujo kūnelius. Jie buvo užregistruoti grybeliuose, Euglena, kukurūzų, medvilnės ir žirnių sėklų šaknų galuose. Gyvūnams lizosomos yra gausios leukocitų, makrofagų, Kupfero ląstelių ir panašių fagocitų ląstelių.

Lizosomų formavimasis:

Manoma, kad lizosomas susidaro dėl endoplazminio retikuliaus ir Golgi komplekso bendros veiklos. The precursors of hydrolytic enzymes are mostly synthesised at the rough endoplasmic reticulum which transfers them to the forming face of Golgi complex through its vesicles. In Golgi complex the precursors are changed to enzymes. They are then packed in larger vesicles which are pinched off as lysosomes from the maturing face.

Lysosomes pass through various stages in the same cell. The phenomenon is called polymorphism or existence of more than one morphological form. Four most distinct form of lysosomes are observed viz.,

1. Primary or protolysosomes believed to be derived from the trans face of the Golgi complex.

2. Secondary lysosomes, heterolysosomes and autolysosomes: The former are formed after the primary lysosomes merge with the cytoplasmic vacuoles containing extracellular substances obtained by any form of endocytosis. Once fusion is over, the enzymes of the primary lysosomes are released into these vacuoles called 'phagosomes or endosomes'.

Once the formation of either heterolysosomes or autolysosomes is over, the enzymatic digestion of the vacuolar contents starts and as the process continues it becomes difficult to identify the nature of the secondary lysosomes and they are called digestive vacuoles.

3. Residual bodies are also called 'teloly ^: osomes' or 'dense bodies'. These represent the final stages of breakdown of foreign material or cellular organelles by the lysosome. At this point there is an accumulation of poorly digested material associated with the membrane.

Autolysis or Autophagy:

It is self destruction of a cell, tissue or organ with the help of lysosomes. Lysosomes performing autolysis do not enclose the structures to be broken down. Instead they themselves burst to release the digestive enzymes. Autolysis occurs in tissues undergoing degeneration or necrosis.

6. Sphaerosomes:

Sphaerosomes (= spherosomes) are small cell organelles bounded by single membrane which take part in storage and synthesis of fats. They were discovered by Perner in 1953. Sphaerosomes are small spherical and refractile vesicles which are 0.5—1.0 nm in diameter. They arise from endoplasmic reticulum and are surrounded by a single membrane. 98% of a sphaerosome is fat.

Proteins constitute the remaining 2%. Some proteins are probably enzymatic and take part in the synthesis of fats. Because of the presence of fat, sphaerosomes can be seen under light microscope after staining the cells with Sudan dyes and osmium tetraoxide.

Sphaerosomes occur abundantly in the endosperm cells of oil seeds. Sphaerosomes of some tissues (eg, tobacco endosperm, maize root tip) contain hydrolytic enzymes. Therefore, they are considered to have lysosomic activity.

7. Micro-bodies or Microsomes:

These denote a variety of small cellular components bounded by single membrane and the name is generally restricted to organelles possessing flavin oxidase and catalase. An important difference between the microbodies of animals and those of plants is that the microbodies of animals contain urease, while the plant microbodies do not have this enzyme. Microbodies are of two types—peroxisomes and glyoxysomes.

(i) Peroxisomes (Rhodin, 1954):

Peroxisomes are found in both plant and animal cells, generally in close association with endoplasmic reticulum, mitochondria and chloroplasts. Commonly they have a diameter of 0.5-1.0 μm. It contains a variety of enzymes to oxidise various substrates to produce hydrogen peroxide and contain high concentration of catalase to remove the toxic H ₂ O ₂ . The peroxisomes can oxidise substrates such as urate, amino acids or glyoxylate to produce H, O ₂, which is immediately acted upon by catalase to be reduced to oxygen and water. In green leaves the peroxisomes carry out photorespiration.

(ii) Glyoxysomes (Briedenbach, 1967):

These microbodies of fat storing cells in the germinating oilseeds contain enzymes of the Glyoxylate cycle eg malate synthetase and isocitrate lyase; they also contain several essential enzymes of the Krebs cycle. Glyoxysomes are generally involved in triglyceride metabolism.

Like other microbodies, glyoxysomes have a single covering membrane and an enzyme rich matrix with a crystalloid core. Both the phospholipid components and enzymes of this organelle originate from the ER. β-oxidation of fatty acids produces acetyl CoA which these bodies convert into succinic acid, which in turn, by a reversed glycolytic pathway produces glucose. This capacity of fat carbohydrate interconversion is peculiar to plants only and is not reported in animals.

8. Ribosomes (Palade Particles):

Ribosomes were discovered by Robinson and Brown (1953) in plant cell and Palade (1955) in animal cell. Palade also coined the term Ribosome. They are naked ribonucleoprotein protoplasmic particles (RNP) with a length of 200-340A ⁰ and diameter of 170-240 A ⁰ which function as the sites for protein or polypeptide synthesis.

Ribosomes are popularly known as protein factories. Ribosomes often form spiral or rosette arrangements with the endoplasmic reticulum and are not only found associated with the ER, but are also found scattered in the cytoplasm, both types varying in their roles in the cell.

The former is in abundance when the protein synthesis is active for the use of the cell itself (eg, haemoglobin, enzymes, etc.) and the latter when the proteins are exported out of the cell (eg digestive enzymes, antibodies, etc.)

Structure of Ribosome:

Each ribosome consists of two unequal sub- units, larger dome shaped and smaller ovoid. The large subunit has a protuberance, a ridge and a stalk. The smaller subunit possesses a platform, cleft, head and base. It is about half the size of larger subunit. The smaller subunit fits over the larger one at one end like a cap. Mg ²⁺ is required for binding the two subunits.

Ribosomes may occur in rosettes or helical groups called polyribosomes or polysomes (Gk. poly—many, soma-body). The different ribosomes of a polyribosome are connected with a 10-20A ⁰ thick strand of mRNA and are formed during periods of active protein synthesis.

Depending upon the place of their occurrence, ribosomes are of two types, cytoplasmic and organelle. The organelle ribosomes are found in may remain free in the cytoplasmic matrix or attached to the endoplasmic reticulum. Only the free cytoplasmic ribosomes occur in prokaryotic cells. Bound and organelle ribosomes are absent.

The size of the ribosomes is determined by sedimentation coefficient Fig. 2.28 Polyribosome in the centrifuge. It is measured as Svedberg unit called S (S = 1×10 ¹³ sec). The cytoplasmic ribosomes of prokaryotes are 70 S. The two subunits of 70 S ribosomes are 50 S (molecular weight – 1.8 x 10 ⁶ dalton) and 30 S (molecular weight – 0.6 x 10 ⁶ dalton). The cytoplasmic ribosomes of eukaryotes are 80 S with the two subunits of 60 S and 40 S. A tunnel occurs between the two subunits for passage of mRNA.

The larger subunit has a groove for pushing out the newly synthesised polypeptide. There are two reactive sites in the larger subunit called P-site (peptidyl or donor site) and A-site (aminoacyl or acceptor site). Most probably the aminoacyl-tRNA complex is attached to the acceptor site and the tRNA carrying peptide chain is attached to the peptidyl or donor site.

80 S ribosomes are synthesised inside the nucleolus. 70 S ribosomes of prokaryotes are formed in the cytoplasm while those of semi-autonomous cell organelles are formed in their matrix.

Cheminė sudėtis:

Chemically a ribosome is made up of two parts, proteins and RNA (rRNA). Usually more rRNA is present in 70 S ribosomes as compared to protein (60-65: 35-40) while the reverse is true for 80S ribosomes (40-44: 56-60). The protein and RNA molecules are presumed to be held together either by electrostatic forces forming salt bond between the phosphates groups of RNA and amino groups of proteins or by forming magnesium complex or a combination of both.

9. Cytoskeletal Structures:

They are extremely minute, fibrous and tubular structures which form the structural framework inside the cell. They occur only in eukaryotic cells. Cytoskeletal structures maintain shape of the cell and its extensions regulate orientation and distribution of cell organelles. They are of three types—microfilaments, intermediate filaments and microtubules.

(a) Microfilaments:

They are ultramicroscopic long, narrow cylindrical rods or protein filaments which occur in eukaryotic plant and animal cells. Microfilaments are made up of actin constituting 10-15% of total cell protein.

They are 6 nm in thickness and show periodic beaded appearance due to close helical arrangement of otherwise globular actin molecules. They may also occur in parallel bundles or loose network and generally lie at sol-gel interphase as well as below plasma membrane. Microfilaments are also connected with spindle fibres, endoplasmic reticulum, chloroplast etc.

Microfilaments are contractile. Association with myosin protein seems to be essential for contraction of micro-filaments. Myofibrils of muscle fibres also represent microfilaments. Microfilaments form the contractile machinery of the cell, like formation and retraction of pseudopodia, plasma membrane undulations, microvilli, endocytosis, cytoplasmic streaming and movement of other cell organelles.

(b) Intermediate filaments:

They are hollow filaments of 10 nm thickness which often form a network. They are of four types—-Keratin filaments—which form tonofibrils and keratin of skin; Neurofilaments which form a lattice with bundles of microtubules in axons and dendrons of nerve cells; Glial filaments are intermediate filaments found in astrocytes, and Heterogenous filaments which are intermediate filaments found in muscles and connected to nuclear envelope and centriole, etc.

(c) Microtubules:

These highly versatile organelles are not only involved in the maintenance of the cell, but also in providing a directional guidance to the chromosome movement during cell division. Found in all the eukaryotic cells, these are mainly associated with cilia, flagella and other whip-like organs involved in locomotion.

These hollow unbranched proteinaceous cylinders are 200-700 A ⁰ in diameter and are made up of 13 microfilaments running across the entire length of the microtubule that encloses a lumen. The main constituent of the microtubule is a glycoprotein called tubulin which occurs in two forms, α-Tubulin and β-Tubulin. There are other commonly found proteins called MAPS (Microtubule Associated Protein) whose function is supposed to form stabilising bridges between laterally arranged microtubules as in spindles.

10. Flagella and Cilia:

They are fine hair movable protoplasm processes of the cells which are capable of producing a current in the fluid medium for locomotion and passage of substances. Flagella are longer but fewer. Only 1-4 flagella occur per cell, eg, many protists, motile algae, spermatozoa of animals, bryophytes and pteriodophytes, etc.

Cilia are smaller but are numerous. They occur in group ciliata of protista, flame cells of worms, etc. Both cilia and flagella are structurally similar and possess similar parts—basal body, rootlets, basal plate and shaft.

(i) Basal Body or Kinetosome:

It is also called basal granule or blepharoplast and occurs embedded in the outer part of the cytoplasm below the plasma membrane. It is like a micro-cylinder which has a structure similar to a centriole with triplet fibrils present on the periphery without a central fibril, though a hub of protein is present here.

(ii) Rootlets:

They are striated fibrillar outgrowths which develop from the outer lower part of the basal body and are meant for providing support to the basal body. The rootlets are made of bundles of microfilaments.

(iii) Basal Plate:

It is an area of high density which lies above the basal body at the level of plasma membrane. In the region of basal plate, one sub-fibre of each peripheral fibril disappears. The central fibrils develop in this area.

(iv) Shaft:

It is the hair-like projecting part of flagellum or cilium. The length is 5—10 fim in case of cilium and 150nm in case of flagellum. The shaft is covered on the outside by a sheath which is the extension of plasma membrane. Internally, it contains a semi-fluid matrix having an axoneme of 9 peripheral doublet fibrils and 2 central singlet fibrils.

This arrangement is called 9+2 or 11- stranded in comparison to 9+0 arrangement of the centriole or basal body. The two central singlet fibres are covered by a proteinaceous central sheath. They are connected by a double bridge. Each peripheral fibril consists of two microtubules or sub-fibres B and A.

It bears two bent arms, the outer one having a hook. The side arms of the A sub-fibre are made up of the protein dynein with ATP-ase activity. Such activity is also present in central fibrils. The peripheral doublet fibrils as well as central singlet fibrils are made up of tubulin. Each sub-fibre or central singlet fibril contains thirteen protofilaments.

The peripheral doublet fibrils are interconnected by AB linkers of protein nexin between B-subfibre of one and inner side arm of A-subfibre of adjacent fibril. Each of their A sub-fibres sends a radial proteinaceous column to the centre called spoke. The spokes are broader internally to form heads which is connected to central proteinaceous sheath.

Funkcijos:

1. They help in locomotion in flagellate and ciliated organisms.

2. In aquatic organisms cilia and flagella create current for obtaining food called as food current.

3. In land animals, the cilia of the respiratory tract help in eliminating dust particles in the inhaled air.

11. Centrioles:

Centrioles are minute submicroscopic microtubular subcylinders with a configuration of nine triplet fibrils and ability to form their own duplicates, astral poles and basal bodies, without having DNA and a membranous covering. They are approximately 0.3 – 0.5 μm in length and 0.15 μm in diameter.

Usually two centrioles are found associated together and the pair is often called diplosome which lies in a common specialized part of cytoplasm called centrosphere. Centrosphere is devoid of any other ceil organelle. It, however, contains a fine fibrous material. The complex formed of centrioles and centrosphere is called centrosome or central apparatus.

Struktūra:

A centriole is formed of nine triplet sets of microtubules or fibres arranged equidistantly in a circle around an imaginary central axis known as hub. From outside to inside the three sub- fibres of a triplet fibril are named C, B and A.

The adjacent triplet fibrils are connected by C—A proteinaceous linkers. The centre of centriole possesses a rod-shaped proteinaceous mass known as hub. The hub has a diameter of 2.5 nm. From the hub, develops 9 proteinaceous strands towards the peripheral triplet fibrils.

They are called spokes. Each spoke has a thickening called X before uniting with A sub-fibre. Another thickening known as Y is present nearby. It is attached both to X thickening as well as C—A linkers by connectives. Due to the presence of radial spokes and peripheral fibrils, the centriole gives a cart wheel appearance in TS

On the outside of centriole are present dense, amorphous, protoplasmic plaques in one or more series. They are called massules or pericentriolar satellites. Their position is found to change with the different states of the cell. Massules function as nucleating centres for the growth of microtubules during aster formation and production of more centrioles.

Funkcijos:

1. Centrioles play an important role in the formation of spindle and, therefore in cell division.

2. They form basal bodies of cilia and flagella.

12. Vacuoles:

Vacuoles are non-cytoplasmic areas present inside the cytoplasm which are separated from the latter by specific membranes. Depending upon the contents and functions, vacuoles are of four types-sap vacuoles, contractile vacuoles, food vacuoles and air vacuoles.

(a) Sap Vacuoles:

They are fluid filled (sap or vacuolar sap) vacuoles which are separated from the cytoplasm by a selectively permeable membrane called tonoplast. A number of small sap vacuoles occur in animal cells and young plant cells. In mature plant cells, the small vacuoles fuse to form a single large central vacuole. The large central vacuole facilitates rapid exchange between cytoplasm and the surrounding medium.

The vacuolar sap contains mineral salts, sugars, amino acids, proteins, waste products and water soluble pigments called anthocyanins. Solutes present in cell sap maintain a proper osmotic pressure in the cell for its turgidity and water absorption.

(b) Contractile Vacuoles:

They occur in some protistan and algal cells found mostly in fresh water. A contractile vacuole has a highly extensible and collapsible membrane. It is also connected to a few feeding canals (eg Paramecium). Contractile vacuoles take part in osmoregulation and excretion.

(c) Food vacuoles:

They occur in the cells of protozoan protists, several lower animals and phagocytes of higher animals. It is formed by fusion of phagosome and a lysosome. The food vacuole contains digestive enzymes with the help of which nutrients are digested. The digested materials pass out into the surrounding cytoplasm.

(d) Air Vacuoles:

(Pseudovacuoles, Gas vacuoles)—They have been reported only in prokaryotes. An air vacuole is not a single entity neither it is surrounded by a common membrane. It consists of a number of small submicroscopic vesicles each surrounded by a protein membrane. Air vacuoles not only store metabolic gases but provide buoyancy, mechanical strength and protection from harmful radiations.

13. Cell Inclusions:

Cell inclusions are non-living substances present in the cells. They are also called ergastic bodies. They may be present in soluble or insoluble state and can be organic or inorganic in nature. The cell inclusions belong to three categories—reserve food, excretory or secretory products and mineral matter.

(a) Reserve Food:

They are of four main types—starch, glycogen, fat droplets and aleurone grains. Starch grains occur in plant cells, eg, Rice, Oat. Glycogen granules are minute granules of storage carbohydrate which occur in animal cells, especially near the smooth endoplasmic reticulum inside the liver and muscle cells.

Fat droplets occur in both plant and animal cells. Animal cells specialized to store fats are called adipocytes. Aleurone grains represent the storage proteins which occur inside special leucoplasts called aleuroplasts.

(b) Excretory or Secretory Products:

They are of several types like mucus in several animal cells, essential oils, alkaloids, resins, gums, latex, tannins, etc.

(c) Mineral Matter (crystals):

It occurs as crystals or incrustations of silica, calcium carbonate, calcium sulphate and calcium oxalate. Silica is generally deposited on the outer side of epidermal cells in several plants, especially grasses.

Calcium carbonate is deposited in the form of a mass of crystals called cystolith, eg, in hypodermal cells of Banyan. Calcium oxalate occurs in several forms—crystal sand, star shaped aggregate of crystals sphaeraphide, prismatic crystals and raphides.

14. Nucleus:

Discovered by Robert Brown (1831) the nucleus is the most important part of the cell, since it controls various metabolic activities, and also is the seat of heredity.

Commonly eukaryotic cells are uninucleate, though there are instances of bi-and multinucleate cells also. The protistan Paramecium caudatum has two nuclei (binucleate). Multinucleate or polynucleate condition is found in some cells of bone marrow, striated muscles, latex vessels, several fungi and algae.

Multinucleate animal or protistan cells are called syncytial cells (eg, epidermis of Ascaris) while in plants and fungi, they are known as coenocytic cells (eg, Rhizopus, Vaucheria).

Ultrastructure:

A typical interphase (non-dividing or metabolic phase) nucleus is 5-25 (im in diameter. It is differentiated into five parts—nuclear envelope, nucleoplasm, nuclear matrix, chromatin and nucleolus.

1. Nuclear Envelope (Karyotheca):

It bounds the nucleus on the outside and separates the nucleus from the cytoplasm. It is made up of two lipoprotein and trilaminar membranes concentrically arranged, each of which is 60-90 A° thick. The inner membrane is smooth whereas the outer membrane may be smooth or its cytoplasmic surface may bear ribosomes. The two membranes are separated by an electron transparent perinuclear space, 100-700 A° in width. The outer membrane is often connected to endoplasmic reticulum.

Nuclear envelope is perforated by nuclear pores which help in transport of material between nucleus and cytoplasm. The two membrane of the envelope become continuous in the region of pores. Nuclear pores have complex structure. They may have diaphragm, septum, and plug of electron dense material or nucleoplasmin, annuli.

An annulated nuclear pore may possess 9 cylinders, one central and eight peripheral. The nuclear pores allow selective passage of materials between nucleus and cytoplasm, eg K ⁺, Na ⁺ . Cl ^– and ribosomal sub-units assembled in the nucleolus. In the same way RNA polymerase and DNA polymerase though synthesised in the cytoplasm are subsequently transferred to the nucleus through these pores.

2. Nucleoplasm or Nuclear Sap or Karyolymph:

It is a transparent, semi-fluid and colloidal substance which fills the nucleus. It contains nucleosides and a number of enzymes, (eg DNA polymerase, RNA polymerase, nucleoside phosphorylase) which are required for the synthesis and functioning of DNA, RNA, nucleoproteins, etc.

3. Nuclear Matrix:

It is a network of fine fibrils of acid proteins that function as scaffold for chromatin. On the periphery, below the nuclear envelope, nuclear matrix forms a dense fibrous layer called nuclear lamina in which the terminal ends of chromatin fibres or telomeres are embedded.

4. Chromatin:

It is hereditary DNA-protein fibrillar complex which is named so because of its ability to get stained with certain basic dyes (Gk. Chroma-colour; Flemming, 1879). Chromatin occurs in the form of fine overlapping and coiled fibres which appear to produce a network called chromatin reticulum. They are distributed throughout the nucleoplasm.

Chromatin fibres are differentiated into two regions—euchromatin and heterochromatin. Euchromatin is narrow (30-80A ⁰ thick) lightly stained and diffused fibrous part which forms the bulk of chromatin. Heterochromatin is wider (250 A ⁰ thick) darkly stained and condensed granular part which is attached here and there on the euchromatin. Depending upon the size of granules formed by heterochromatin they are called chromocentres, karyosome or false nucleoli.

The whole of chromatin is not functional. Generally only a portion of euchromatin which is associated with acid proteins takes part in transcription or formation of RNAs. During prophase of nuclear division, the chromatin fibres condense to form a definite number of thread—like structures called chromosomes.

5. Nucleolus:

The nucleolus was first discovered by Fontana in 1781, described by Wagner in 1840 and provided with its present name by Bowman in 1840. Nucleolus is naked, round or slightly irregular structure which is attached to the chromatin at a specific region called nucleolar organiser region (NOR).

Being contained within the nucleus its size depends on the synthetic activity of the cell especially in cells not important for protein synthesis, for example, sperm cells and blastomeres. Four major types of components can be seen inside the nucleolus, viz:

a. Particulate:

Consisting mainly of ribonucleoprotein in the form of small particles 150- 200A° in diameter, and structurally and chemically similar to cytoplasmic ribosomes, these are slightly smaller than their cytoplasmic counterparts. This zone is at the periphery of the nucleolus.

b. Fibrillar portion:

This is made up of ribonucleo-protein fibrils 50-150A ⁰ in diameter. perinocleolar material. The fibril sometimes are as long as 500A°. The particulate and fibrillar portion constitutes the nucleolonema.

c. Amorphous part consists of protem fibrils and granules. The amorphous part is often referred to as pars amorpha. In animals, the nucleolonema may appear embedded in the pars amorpha, whereas the pars amorpha usually central to the nucleolus tends to be associated with the chromosomal heterochromatin.

d. Chromatin part is a tangled network penetrating the body of the nucleolus but it is attached to nucleolar organizers of the chromosomes. Depending upon its position nucleolar chromatin is of two types perinucleolar and intranucleolar.

Though nucleoli are rich in protein (69-70%) RNA is also present in significant amounts (20-25%), indicating that a major portion of RNA is produced in the nucleolus. Several fractions of ribosomes synthesised in the cytoplasm migrate to nucleolus before they take on their final form. Thus nucleolus plays an important role in biogenesis of RNA.

Chemistry of the nucleus:

The two chief important chemical constituents of the nucleus are the nucleic acids, DNA and RNA and the proteins both, basic and acidic. The basic proteins include histones and protamine, the amino acids of lysine, histidine and arginine figuring in both.

The acidic proteins of the nuclei include the residual proteins of chromosomes. The acidic proteins contain tryptophan but histones do not have this amino acid. Histones seem to be associated with the chromosomes while the acidic proteins are found in the nucleolus and karyolymph.

The nucleic acids constitute 20-40% of the nuclear material, with DNA primarily in the chromatin and RNA distributed throughout the nucleus.

Functions of the Nucleus:

1. Nucleus is an integral and essential part of the eukaryotic cells and contains hereditary material called chromatin, a DNA-protein complex. Chromatin part of nucleus possesses all the genetic information that is required for growth and development of the organism, its reproduction, metabolism and behaviour.

2. Nucleus controls cell metabolism and other activities through the formation of RNAs (mRNA, rRNA, tRNA) which controls synthesis of particular types of enzymes. With the help of RNAs, nucleus directs the synthesis of specific structural proteins and other chemicals required for cell growth and cell maintenance.

3. Ribosomes are formed in nucleolus part of the nucleus.

4. Nucleus directs cell differentiation by allowing certain particular sets of genes to operate.