Šūnām, kas veido floras un faunas pārstāvju audus, ir būtiskas atšķirības pēc izmēra, formas un sastāva elementiem. Tomēr tie visi uzrāda līdzības galvenajās augšanas, vielmaiņas, dzīvības aktivitātes, aizkaitināmības, spējas mainīties un attīstības pazīmēs. Tālāk apskatīsim rūpīgāk augu šūnas uzbūvi (raksta beigās tiks dota galveno komponentu tabula).
Īss vēsturiskais fons
Ar osmotiskā šoka palīdzību 1925. gadā Grendels un Gorters ieguva tukšas eritrocītu čaulas, to tā sauktās "ēnas". Tie tika sakrauti kaudzē, nosakot to virsmas laukumu. Lipīdi tika izolēti, izmantojot acetonu. Tika noteikts arī to skaits uz eritrocītu laukuma vienību. Neskatoties uz kļūdām aprēķinos, tika izsecināts nejauši pareizs rezultāts un atklāts lipīdu divslānis.
Vispārīga informācija
Bioloģija ir zinātne par floras un faunas pārstāvju audu elementu attīstību un augšanu. Augu šūnas struktūra ir sarežģītatrīs nesaraujami saistīti komponenti:
- Kodols. To no citoplazmas atdala poraina membrāna. Tas satur kodolu, kodolu sulu un hromatīnu.
- Citoplazma un specializētu struktūru komplekss - organellas. Pēdējie jo īpaši ietver plastidus, mitohondrijus, lizosomas un Golgi kompleksu, šūnu centru. Organelli vienmēr ir klāt. Papildus tiem ir arī pagaidu veidojumi, ko sauc par ieslēgumiem.
- Struktūra, kas veido virsmu, ir augu šūnas apvalks.
Virsmas aparāta īpašības
Leikocītos un vienšūnu organismos šūnu membrāna nodrošina ūdens, jonu, citu savienojumu mazo molekulu iekļūšanu. Procesu, kura laikā notiek cieto daļiņu iekļūšana, sauc par fagocitozi. Ja šķidru savienojumu pilieni nokrīt, tie runā par pinocitozi.
Organoīdi
Tie atrodas eikariotu šūnās. Bioloģiskās transformācijas, kas notiek šūnā, ir saistītas ar organellām. Tos klāj dubultā membrāna – plastidi un mitohondriji. Tie satur savu DNS, kā arī proteīnu sintezēšanas aparātu. Pavairošana notiek ar dalīšanu. Mitohondrijās papildus ATP nelielā daudzumā tiek sintezēts proteīns. Plastīdi atrodas augu šūnās. To pavairošana tiek veikta sadalot.
Membrāna
Ir kļūda pieņemt, ka šūnas ārējais slānis ir citoplazma. Membrāna ir molekulāri elastīga struktūra. Šūnas ārējo slāni saucvirsmas aparāts, caur kuru tiek veikta satura atdalīšana no ārējās vides. Šūnu membrānai ir dažādas funkcijas. Viens no galvenajiem uzdevumiem ir nodrošināt visa elementa integritāti. Iekšpusē ir arī struktūras, kas sadala šūnu tā sauktajos nodalījumos. Šīs slēgtās zonas sauc par organellām vai nodalījumiem. To ietvaros tiek saglabāti noteikti nosacījumi. Šūnas membrānas funkcija ir regulēt apmaiņu starp vidi un šūnu.
Membrāna
Kāda ir šūnu membrānas struktūra? Šūnu membrāna ir lipīdu klases molekulu divslāņu (dubultslāņu). Lielākā daļa no tiem ir kompleksa tipa lipīdi - fosfolipīdi. Molekulas satur hidrofobas (aste) un hidrofilas (galvas) daļas. Kad veidojas šūnu siena, astes pagriežas uz iekšu, un galvas pagriežas pretējā virzienā. Membrānas ir nemainīgas struktūras. Dzīvnieka šūnas apvalkam ir daudz līdzību ar floras pārstāvja elementu. Membrānas biezums ir aptuveni 7-8 nm. Šūnas bioloģiskais ārējais slānis ietver dažādus proteīnu savienojumus: pusintegrālo (vienā galā iegremdēts ārējā vai iekšējā lipīdu slānī), integrālo (iekļūst cauri), virsmas (blakus iekšējām malām vai atrodas ārējā pusē). Vairāki proteīni ir membrānas un citoskeleta savienojuma punkti šūnā un ārējā sienā (ja tāda ir). Daži neatņemami savienojumi darbojas kā jonu kanāli, dažādi receptori un transportētāji.
Aizsardzības uzdevums
Šūnas membrānas struktūra lielā mērā nosaka tās aktivitāti. Jo īpaši membrānai ir selektīva caurlaidība. Tas nozīmē, ka molekulu caurlaidības pakāpe caur membrānu ir atkarīga no to lieluma, ķīmiskajām īpašībām un elektriskā lādiņa. Galvenā funkcija, ko veic šūnas ārējais slānis, tiek saukta par barjeru. Pateicoties tam, tiek nodrošināta selektīva, regulēta, aktīva un pasīva savienojumu apmaiņa ar vidi. Piemēram, peroksisomu membrāna aizsargā citoplazmu no bīstamiem peroksīdiem.
Transports
Caur šūnas ārējo slāni notiek vielu pāreja. Pateicoties transportēšanai, tiek nodrošināta uztura komponentu piegāde, vielmaiņas procesa galaproduktu izvadīšana, dažādu vielu sekrēcija, jonu sastāvdaļu veidošanās. Turklāt šūnā tiek uzturēts optimālais pH un enzīmu darbībai nepieciešamā jonu koncentrācija. Ja kāda iemesla dēļ nepieciešamās daļiņas nevar iziet cauri fosfolipīdu divslānim, piemēram, hidrofilo īpašību dēļ, jo membrāna iekšpusē ir hidrofoba vai to lielā izmēra dēļ, tās var šķērsot membrānu caur īpašiem transportieriem (nesējproteīniem), endocitoze vai proteīna kanāli. Pasīvās transportēšanas procesā savienojumi iziet cauri šūnas ārējam slānim bez enerģijas izmaksām difūzijas ceļā pa koncentrācijas gradientu. Viegla ieviešana tiek uzskatīta par vienu no šī procesa iespējām. Šajā gadījumā konkrēta molekula palīdz vielai šķērsot šūnas ārējo slāni. Viņa varir kanāls, kas spēj nodot tikai 1. tipa vielas. Aktīvajam transportam ir nepieciešama enerģija. Tas ir saistīts ar faktu, ka kustība šajā gadījumā notiek apgriezti koncentrācijas gradientam. Šajā gadījumā membrāna satur īpašus sūkņa proteīnus, tostarp ATPāzi, kas diezgan aktīvi sūknē kālija jonus šūnā un izsūknē nātrija jonus.
Citi uzdevumi
Šūnas ārējais slānis veic matricas funkciju. Tas nodrošina membrānas proteīnu savienojumu noteiktu savstarpēju izvietojumu un orientāciju, kā arī to optimālo mijiedarbību. Pateicoties mehāniskajai funkcijai, tiek nodrošināta šūnas un iekšējo struktūru autonomija, kā arī savienojums ar citām šūnām. Šajā gadījumā konstrukciju sienām ir liela nozīme floras pārstāvjiem. Dzīvniekiem mehāniskās funkcijas nodrošināšana ir atkarīga no starpšūnu vielas. Membrānas veic arī enerģijas uzdevumus. Fotosintēzes procesā hloroplastos un šūnu elpošanā mitohondrijās to sieniņās tiek aktivizētas enerģijas pārneses sistēmas. Tajos, tāpat kā daudzos citos gadījumos, piedalās olb altumvielas. Viena no vissvarīgākajām ir receptoru funkcija. Daži proteīni, kas atrodas membrānā, ir receptori. Pateicoties šīm molekulām, šūna var uztvert noteiktus signālus. Piemēram, steroīdi, kas cirkulē asinsritē, ietekmē tikai tās mērķa šūnas, kurām ir noteiktiem hormoniem atbilstoši receptori. Ir arī neirotransmiteri. Šīs ķīmiskās vielassavienojumi nodrošina impulsu pārraidi. Viņiem ir arī saistība ar specifiskiem mērķa proteīniem. Membrānas sastāvdaļas bieži ir fermenti. Līdz ar to šūnu membrānas fermentatīvā funkcija. Gremošanas savienojumi atrodas zarnu epitēlija elementu plazmas membrānās. Biopotenciāli tiek ģenerēti un vadīti šūnas ārējā slānī.
Jonu koncentrācija
Ar membrānas palīdzību iekšējais K+ jona saturs tiek uzturēts augstākā līmenī nekā ārpusē. Tajā pašā laikā Na+ koncentrācija ir ievērojami zemāka nekā ārpusē. Tas ir īpaši svarīgi, jo tas nodrošina potenciālu starpību pāri sienai un nervu impulsa ģenerēšanu.
Marķējums
Uz membrānas ir antigēni, kas darbojas kā sava veida "etiķetes". Marķējums ļauj identificēt šūnu. "Antenu" lomu spēlē glikoproteīni - proteīni, kuriem pievienotas oligosaharīdu sazarotās sānu ķēdes. Tā kā ir neskaitāmas sānu ķēžu konfigurācijas, katrai šūnu grupai ir iespējams izveidot marķieri. Ar to palīdzību dažus elementus atpazīst citi, kas, savukārt, ļauj darboties saskaņoti. Tas notiek, piemēram, audu un orgānu veidošanās laikā. Saskaņā ar to pašu mehānismu imūnsistēma darbojas, lai atpazītu svešus antigēnus.
Sastāvs un struktūra
Kā minēts iepriekš, šūnu membrānas sastāv no fosfolipīdiem. Tomēr papildus tiem struktūra saturholesterīns un glikolipīdi. Pēdējie ir lipīdi ar pievienotiem ogļhidrātiem. Gliko- un fosfolipīdi, kas galvenokārt veido šūnu membrānas, sastāv no 2 garām hidrofobām ogļhidrātu "astēm". Tie ir saistīti ar hidrofilu, uzlādētu "galvu". Pateicoties holesterīna klātbūtnei, membrānai ir nepieciešamais stingrības līmenis. Savienojums aizņem brīvo vietu starp lipīdu hidrofobajām astēm, tādējādi novēršot to saliekšanos. Šajā sakarā tās membrānas, kurās ir mazāk holesterīna, ir elastīgākas un mīkstākas, un tur, kur tā ir vairāk, sienās ir vairāk stingrības un trausluma. Turklāt savienojums darbojas kā aizbāznis, kas novērš polāro molekulu pārvietošanos no šūnas uz šūnu. Īpaši svarīgi ir proteīni, kas iekļūst membrānā un ir atbildīgi par tās dažādajām īpašībām. Vienam vai otram augu šūnas apvalkam ir proteīni, kas noteikti pēc sastāva un orientācijas.
Gredzenveida lipīdi
Šie savienojumi atrodas blakus olb altumvielām. Tomēr gredzenveida lipīdi ir sakārtotāki un mazāk mobili. Tie satur taukskābes ar lielāku piesātinājumu. Lipīdi atstāj membrānas kopā ar olb altumvielu savienojumu. Bez gredzenveida elementiem membrānas proteīni nedarbosies. Bieži čaumalas ir asimetriskas. Citiem vārdiem sakot, tas nozīmē, ka slāņiem ir atšķirīgs lipīdu sastāvs. Ārējā sastāvā galvenokārt ir glikolipīdi, sfingomielīni, fosfatidilholīns, fosfatidilnozitols. Iekšējais slānis satur fosfatidilnositolu,fosfatidiletanolamīns un fosfatidilserīns. Pāreja no viena līmeņa uz citu konkrētu molekulu ir nedaudz sarežģīta. Tomēr tas var notikt spontāni. Tas notiek apmēram reizi sešos mēnešos. Pāreju var veikt arī ar flipāzes un scramblase proteīnu palīdzību. Kad ārējā slānī parādās fosfatidilserils, makrofāgi ieņem aizsardzības pozīciju un virza savu darbību, lai iznīcinātu šūnu.
Organelles
Šīs zonas var būt atsevišķas un slēgtas vai savienotas viena ar otru, atdalītas ar membrānām no hialoplazmas. Periksisomas, vakuoli, lizosomas, Golgi aparāts un endoplazmatiskais tīkls tiek uzskatīti par vienas membrānas organellām. Dubultās membrānas ietver plastidus, mitohondrijus un kodolu. Runājot par membrānu struktūru, dažādu organellu sieniņas atšķiras pēc olb altumvielu un lipīdu sastāva.
Selektīva caurlaidība
Caur šūnu membrānām lēnām izkliedē taukskābes un aminoskābes, jonus un glicerīnu, glikozi. Tajā pašā laikā pašas sienas aktīvi regulē šo procesu, izlaižot dažas un saglabājot citas vielas. Ir četri galvenie mehānismi savienojuma iekļūšanai šūnā. Tie ietver endo- vai eksocitozi, aktīvo transportu, osmozi un difūziju. Pēdējie divi ir pasīvi un neprasa enerģijas izmaksas. Bet pirmie divi ir aktīvi. Viņiem ir vajadzīga enerģija. Ar pasīvo transportu selektīvo caurlaidību nosaka integrētie proteīni - īpaši kanāli. Caur tiem ir caurstrāvo membrāna. Šie kanāli veido sava veida eju. Elementiem ir savi proteīniCl, Na, K. Kas attiecas uz koncentrācijas gradientu, tad elementu molekulas no tā pārvietojas šūnā. Uz kairinājuma fona atveras nātrija jonu kanāli. Viņi, savukārt, sāk pēkšņi iekļūt šūnā. To papildina membrānas potenciāla nelīdzsvarotība. Tomēr pēc tam viņš atveseļojas. Kālija kanāli vienmēr paliek atvērti. Caur tiem joni lēnām iekļūst šūnā.
Nobeigumā
Augu šūnas uzdevumi un struktūra ir īsi parādīti zemāk. Tabulā ir arī informācija par bioloģiskā elementa sastāvu.
| Elementu veidi | Sastāvs un funkcijas |
| Augu šūnas | Izgatavots no šķiedras. Nodrošina sastatnes un aizsardzību. |
| Bioelementi | Ļoti plāns un elastīgs slānis - glikokaliksā ietilpst olb altumvielas un polisaharīdi. Nodrošina aizsardzību. |
