Apakah tumbuhan memiliki sitoplasma? Fungsi utama dan peran sitoplasma dalam sel. vakuola sel tumbuhan

Sitoplasma - bagian wajib dari sel, tertutup antara membran plasma dan nukleus dan mewakili hialoplasma - substansi dasar sitoplasma organel- komponen konstan sitoplasma dan penyertaan- komponen sementara sitoplasma. Komposisi kimia sitoplasma beragam. Dasarnya adalah air (60-90% dari total massa sitoplasma). Sitoplasma kaya akan protein, mungkin termasuk lemak dan zat seperti lemak, berbagai senyawa organik dan anorganik. Sitoplasma bersifat basa. Salah satu ciri khas sitoplasma adalah gerakan konstan (siklosis). Ini dideteksi terutama oleh pergerakan organel sel, seperti kloroplas. Jika pergerakan sitoplasma berhenti, sel mati, karena hanya dalam gerakan konstan yang dapat menjalankan fungsinya.

Substansi utama sitoplasma adalah hialoplasma (sitosol)- adalah larutan koloid tidak berwarna, berlendir, kental dan transparan. Di sanalah semua proses metabolisme terjadi, ia menyediakan interkoneksi nukleus dan semua organel. Tergantung pada dominasi bagian cair atau molekul besar dalam hyaloplasma, dua bentuk hyaloplasma dibedakan: sol - hyaloplasma lebih cair dan gel- hialoplasma lebih padat. Transisi timbal balik dimungkinkan di antara mereka: gel dengan mudah berubah menjadi sol dan sebaliknya.

Dinding sel organisme eukariotik memiliki struktur yang berbeda, tetapi membran plasma selalu berdampingan dengan sitoplasma, lapisan luar terbentuk di permukaannya. Pada hewan disebut glikokaliks(dibentuk oleh glikoprotein, glikolipid, lipoprotein), pada tumbuhan - dinding sel dari lapisan serat serat yang kuat.

Struktur membran. Semua membran biologis memiliki fitur dan sifat struktural yang sama. Saat ini diterima secara umum model mosaik cair struktur membran (model sandwich). Dasar membran adalah lapisan ganda lipid, terutama terbentuk fosfolipid. Di lapisan ganda, ekor molekul dalam membran saling berhadapan, dan kepala kutub menghadap ke luar, ke arah air. Selain lipid, membran mengandung protein (rata-rata 60%). Mereka menentukan sebagian besar fungsi spesifik membran. Molekul protein tidak membentuk lapisan kontinu, mereka membedakan protein perifer- protein yang terletak di permukaan luar atau dalam lapisan ganda lipid, protein semi integral- protein direndam dalam lapisan ganda lipid ke kedalaman yang berbeda, integral, atau protein transmembran- protein menembus membran, saat bersentuhan dengan lingkungan eksternal dan internal sel.

Protein membran dapat melakukan berbagai fungsi: transportasi molekul tertentu, katalisis reaksi yang terjadi pada membran, pemeliharaan struktur membran, dan penerimaan dan konversi sinyal dari lingkungan.

Membran mungkin mengandung 2 sampai 10% karbohidrat. Komponen karbohidrat membran biasanya diwakili oleh rantai oligosakarida atau polisakarida yang terkait dengan molekul protein (glikoprotein) atau lipid (glikolipid). Pada dasarnya, karbohidrat terletak di permukaan luar membran. Karbohidrat menyediakan fungsi reseptor membran. Pada sel hewan, glikoprotein membentuk kompleks epimembran - glikokaliks, memiliki ketebalan beberapa puluh nanometer. Pencernaan ekstraseluler terjadi di dalamnya, banyak reseptor sel berada, dan dengan bantuannya, tampaknya, adhesi sel terjadi.

Molekul protein dan lipid bersifat mobile, dapat bergerak terutama pada bidang membran. Ketebalan membran plasma rata-rata 7,5 nm.

Fungsi membran.

1. Mereka memisahkan isi seluler dari lingkungan eksternal.

2. Mengatur metabolisme antara sel dan lingkungan.

3. Sel dibagi menjadi kompartemen yang dirancang untuk berbagai reaksi terjadi.

4. Banyak reaksi kimia terjadi pada konveyor enzim yang terletak di membran itu sendiri.

5. Menyediakan komunikasi antar sel dalam jaringan organisme multiseluler.

6. Ada situs reseptor pada membran untuk mengenali rangsangan eksternal.

Salah satu fungsi utama membran adalah transportasi, memastikan pertukaran zat antara sel dan lingkungan eksternal. Membran memiliki sifat permeabilitas selektif, yaitu, mereka permeabel dengan baik untuk beberapa zat atau molekul dan permeabel buruk (atau benar-benar kedap) untuk yang lain. Ada berbagai mekanisme untuk pengangkutan zat melintasi membran. Tergantung pada kebutuhan untuk menggunakan energi untuk pengangkutan zat, ada: : transpor pasif- pengangkutan zat tanpa konsumsi energi; transportasi aktif - transportasi yang menggunakan energi.

Transpor pasif didasarkan pada perbedaan konsentrasi dan muatan. Dalam transpor pasif, zat selalu berpindah dari area dengan konsentrasi lebih tinggi ke area dengan konsentrasi lebih rendah, yaitu sepanjang gradien konsentrasi.

Membedakan tiga mekanisme transpor pasif utama:difusi sederhana- transportasi zat langsung melalui bilayer lipid. Gas, molekul polar non-polar atau kecil yang tidak bermuatan dengan mudah melewatinya. Semakin kecil molekulnya dan semakin larut lemaknya, semakin cepat ia akan melewati membran. Menariknya, molekul air polar menembus lapisan ganda lipid dengan sangat cepat. Ini karena molekulnya kecil dan netral secara listrik. Difusi air melintasi membran disebut osmosa.

Difusi melalui saluran membran. Molekul dan ion bermuatan (Na +, K +, Ca 2+, C1~) tidak dapat melewati lapisan ganda lipid dengan difusi sederhana, namun, mereka menembus membran karena adanya protein pembentuk saluran khusus di dalamnya. membentuk pori-pori. Sebagian besar air melewati membran melalui saluran yang dibentuk oleh aquaporin.

Difusi yang terfasilitasi- pengangkutan zat dengan bantuan protein pengangkut khusus, yang masing-masing bertanggung jawab untuk pengangkutan molekul atau kelompok molekul terkait tertentu. Mereka berinteraksi dengan molekul zat yang ditransfer dan dengan cara tertentu memindahkannya melalui membran. Ini adalah bagaimana gula, asam amino, nukleotida dan banyak molekul polar lainnya diangkut ke dalam sel.

Membutuhkan transportasi aktif terjadi ketika diperlukan untuk memastikan transfer molekul melalui membran melawan gradien elektrokimia. Transportasi ini dilakukan oleh protein pembawa, yang aktivitasnya membutuhkan pengeluaran energi. Sumber energinya adalah molekul ATP. Salah satu sistem transpor aktif yang paling banyak dipelajari adalah pompa natrium-kalium. Konsentrasi K + di dalam sel jauh lebih tinggi daripada di luarnya, dan Na + - sebaliknya. Oleh karena itu, K+ secara pasif berdifusi keluar sel melalui pori-pori air membran, dan Na+ - masuk ke dalam sel. Pada saat yang sama, untuk fungsi normal sel, penting untuk mempertahankan rasio tertentu ion K + dan Na + dalam sitoplasma dan di lingkungan eksternal. Hal ini dimungkinkan karena membran, karena adanya pompa natrium-kalium, secara aktif memompa Na+ keluar sel, dan K+ ke dalam sel. Pompa natrium-kalium mengkonsumsi hampir sepertiga dari semua energi yang diperlukan untuk kehidupan sel. Untuk satu siklus operasi, pompa memompa keluar 3 ion Na + dari sel dan memompa 2 ion K +. K+ berdifusi secara pasif ke luar sel lebih cepat daripada Na+ ke dalam sel.

Sel memiliki mekanisme yang dapat mengangkut partikel besar dan makromolekul melintasi membran. Proses penyerapan makromolekul oleh sel disebut endositosis. Selama endositosis, membran plasma membentuk invaginasi, ujung-ujungnya menyatu, dan struktur yang dipisahkan dari sitoplasma oleh membran tunggal, yang merupakan bagian dari membran sitoplasma luar, menyatu ke dalam sitoplasma. Ada dua jenis endositosis: fagositosis- menangkap dan menyerap partikel besar (misalnya, fagositosis limfosit, protozoa, dll.) dan pinositosis - proses menangkap dan menyerap tetesan cairan dengan zat terlarut di dalamnya.

Eksositosis- proses mengeluarkan berbagai zat dari sel. Selama eksositosis, membran vesikel menyatu dengan membran sitoplasma luar, isi vesikel dikeluarkan di luar sel, dan membrannya termasuk dalam membran sitoplasma luar.

organel sel

Organel (organel)- struktur seluler permanen yang memastikan kinerja fungsi tertentu oleh sel. Setiap organel memiliki struktur tertentu dan melakukan fungsi tertentu.

Ada: organel membran - memiliki struktur membran, dan dapat berupa membran tunggal (retikulum endoplasma, aparatus Golgi, lisosom, vakuola sel tumbuhan) dan dua membran (mitokondria, plastida, nukleus).

Selain organel membran, ada juga organel non-membran - tidak memiliki struktur membran (kromosom, ribosom, pusat sel dan sentriol, silia dan flagela dengan badan basal, mikrotubulus, mikrofilamen).

Organel membran tunggal:

1. Retikulum Endoplasma (RE). Ini adalah sistem membran yang membentuk tangki dan saluran, terhubung satu sama lain dan membatasi satu ruang internal - rongga EPR. Di satu sisi, membran terhubung ke membran sitoplasma luar, di sisi lain, ke kulit terluar membran nuklir. Ada dua jenis EPR: kasar (butir), mengandung ribosom di permukaannya dan mewakili satu set kantung pipih, dan halus (agranular), yang membrannya tidak membawa ribosom.

Fungsi: membagi sitoplasma sel menjadi kompartemen yang terisolasi, sehingga memberikan demarkasi spasial satu sama lain dari banyak reaksi berbeda yang berjalan secara paralel, Melakukan sintesis dan pemecahan karbohidrat dan lipid (EPR halus) dan menyediakan sintesis protein (EPR kasar) , terakumulasi dalam saluran dan rongga, dan kemudian mengangkut produk biosintesis ke organel sel.

2. Aparatus Golgi. Organoid biasanya terletak di dekat inti sel (seringkali di dekat pusat sel pada sel hewan). Ini adalah tumpukan tangki pipih dengan tepi yang diperluas, yang dengannya sistem vesikel membran tunggal kecil (vesikel Golgi) terhubung. Setiap tumpukan biasanya terdiri dari 4-6 tangki. Jumlah tumpukan Golgi dalam sel berkisar dari satu hingga beberapa ratus.

Fungsi paling penting dari kompleks Golgi adalah menghilangkan berbagai rahasia (enzim, hormon) dari sel, oleh karena itu berkembang dengan baik dalam sel sekretori. Berikut adalah sintesis karbohidrat kompleks dari gula sederhana, pematangan protein, pembentukan lisosom.

3. Lisosom. Organel sel membran tunggal terkecil, yang merupakan vesikel dengan diameter 0,2-0,8 mikron, mengandung hingga 60 enzim hidrolitik yang aktif dalam lingkungan yang sedikit asam.

Pembentukan lisosom terjadi di aparatus Golgi, di mana enzim yang disintesis di dalamnya berasal dari EPR. Pemecahan zat dengan bantuan enzim disebut lisis, maka nama organoid.

Ada: lisosom primer - lisosom yang telah terlepas dari aparatus Golgi dan mengandung enzim dalam bentuk tidak aktif, dan lisosom sekunder - lisosom yang terbentuk sebagai hasil fusi lisosom primer dengan vakuola pinositik atau fagositik; pencernaan dan lisis zat yang memasuki sel terjadi di dalamnya (oleh karena itu, mereka sering disebut vakuola pencernaan).

Produk pencernaan diserap oleh sitoplasma sel, tetapi beberapa bahan tetap tidak tercerna. Lisosom sekunder yang mengandung bahan yang tidak tercerna ini disebut badan residu. Dengan eksositosis, partikel yang tidak tercerna dikeluarkan dari sel.

Terkadang dengan partisipasi lisosom, penghancuran sel sendiri terjadi. Proses ini disebut autolisis. Ini biasanya terjadi selama beberapa proses diferensiasi (misalnya, penggantian tulang rawan dengan jaringan tulang, hilangnya ekor pada kecebong katak).

4. Silia dan flagela. Dibentuk oleh sembilan mikrotubulus ganda yang membentuk dinding silinder yang dilapisi membran; di tengahnya ada dua mikrotubulus tunggal. Struktur tipe 9+2 ini merupakan ciri khas silia dan flagela dari hampir semua organisme eukariotik, dari protozoa hingga manusia.

Silia dan flagela diperkuat di sitoplasma oleh badan basal yang terletak di dasar organel ini. Setiap badan basal terdiri dari sembilan triplet mikrotubulus; tidak ada mikrotubulus di tengahnya.

5. Organel membran tunggal juga termasuk: vakuola, dikelilingi oleh membran - tonoplast. Dalam sel tumbuhan, mereka dapat menempati hingga 90% dari volume sel dan memastikan masuknya air ke dalam sel karena potensi osmotik dan turgor (tekanan intraseluler) yang tinggi. Dalam sel hewan, vakuola kecil, dibentuk oleh endositosis (fagositosis dan pinositosis), setelah fusi dengan lisosom primer, mereka disebut vakuola pencernaan.

Organel membran ganda:

1. Mitokondria. Organel dua membran sel eukariotik yang menyediakan energi bagi tubuh. Jumlah mitokondria dalam sel sangat bervariasi, dari 1 hingga 100 ribu, dan tergantung pada aktivitas metabolismenya. Jumlah mitokondria dapat meningkat dengan membagi, karena organel ini memiliki DNA sendiri.

Membran luar mitokondria halus, membran dalam membentuk banyak invaginasi atau pertumbuhan tubular - krista. Jumlah krista dapat bervariasi dari beberapa puluh hingga beberapa ratus bahkan ribuan, tergantung pada fungsi sel. Mereka meningkatkan permukaan membran bagian dalam, di mana sistem enzim yang terlibat dalam sintesis molekul ATP berada.

Ruang dalam mitokondria terisi matriks. Matriks berisi molekul melingkar DNA mitokondria, mRNA spesifik, tRNA dan ribosom (tipe prokariotik) yang melakukan biosintesis otonom bagian dari protein yang membentuk membran dalam. Fakta-fakta ini membuktikan bahwa mitokondria berasal dari bakteri pengoksidasi (menurut hipotesis simbiogenesis). Tetapi sebagian besar gen mitokondria telah pindah ke dalam nukleus, dan sintesis banyak protein mitokondria terjadi di sitoplasma. Selain itu, ada enzim yang membentuk molekul ATP. Mitokondria mampu bereproduksi dengan pembelahan.

Fungsi mitokondria adalah pemecahan oksigen karbohidrat, asam amino, gliserol dan asam lemak dengan pembentukan ATP, sintesis protein mitokondria.

2. Plastida. Ada tiga jenis utama plastida: leukoplas- plastida tidak berwarna dalam sel bagian tanaman yang tidak diwarnai, kromoplas- plastida berwarna, biasanya kuning, merah dan jingga, kloroplas- plastida hijau. Plastida terbentuk dari proplastid - vesikel dua membran berukuran hingga 1 mikron.

Karena plastida memiliki asal yang sama, interkonversi dimungkinkan di antara mereka. Transformasi leukoplas menjadi kloroplas paling sering terjadi (penghijauan umbi kentang dalam cahaya), proses sebaliknya terjadi dalam gelap. Ketika daun menguning dan buah menjadi merah, kloroplas berubah menjadi kromoplas. Hanya transformasi kromoplas menjadi leukoplas atau kloroplas yang dianggap tidak mungkin.

Kloroplas. Fungsi utamanya adalah fotosintesis, yaitu dalam kloroplas dalam cahaya, zat organik disintesis dari yang anorganik dengan mengubah energi matahari menjadi energi molekul ATP. Kloroplas tumbuhan tingkat tinggi berbentuk seperti lensa bikonveks. Membran luar halus, sedangkan membran dalam memiliki struktur terlipat. Sebagai hasil dari pembentukan tonjolan membran bagian dalam, sistem lamela dan tilakoid muncul. Lingkungan internal kloroplas - stroma mengandung DNA sirkular dan ribosom tipe prokariotik. Plastida mampu membelah secara otonom, seperti halnya mitokondria. Fakta-fakta, menurut hipotesis simbiogenesis, juga mendukung asal usul plastida dari cyanobacteria.

Beras. Skema modern (umum) dari struktur sel tumbuhan, disusun menurut data pemeriksaan mikroskopis elektron dari berbagai sel tumbuhan: 1 - aparatus Golgi; 2 - ribosom yang terletak bebas; 3 - kloroplas; 4 - ruang antar sel; 5 - poliribosom (beberapa ribosom yang saling berhubungan); 6 - mitokondria; 7 - lisosom; 8 - retikulum endoplasma granular; 9 - retikulum endoplasma halus; 10 - mikrotubulus; 11 - plastida; 12 - plasmodesmata melewati cangkang; 13 - membran sel; 14 - nukleolus; 15, 18 - amplop nuklir; 16 - pori-pori di selubung nuklir; 17 - plasmalemma; 19 - hyaloplasma; 20 - tonoplast; 21 - vakuola; 22 - inti.

Beras. Struktur membran

Beras. Struktur mitokondria. Di atas dan di tengah - pemandangan bagian memanjang melalui mitokondria (atas - mitokondria dari sel embrio ujung akar; di tengah - dari sel daun dewasa elodea). Di bawah ini adalah diagram tiga dimensi di mana bagian mitokondria dipotong, yang memungkinkan Anda untuk melihat struktur internalnya. 1 - membran luar; 2 - membran dalam; 3 - krista; 4 - matriks.

Beras. Struktur kloroplas. Bagian kiri - membujur melalui kloroplas: 1 - grana dibentuk oleh lamela bertumpuk; 2 - cangkang; 3 - stroma (matriks); 4 - lamela; 5 - tetes lemak yang terbentuk di kloroplas. Di sebelah kanan - diagram tiga dimensi dari lokasi dan hubungan lamella dan grana di dalam kloroplas: 1 - grana; 2 - lamela.

Sitoplasma - isi sel di luar nukleus, tertutup dalam membran plasma. Ini memiliki warna transparan dan konsistensi seperti gel. Sitoplasma sebagian besar terdiri dari air, dan juga mengandung enzim, garam, dan berbagai molekul organik.

Fungsi sitoplasma

Sitoplasma berfungsi untuk mendukung dan menahan organel dan molekul seluler. Banyak proses seluler juga terjadi di sitoplasma.

Beberapa dari proses ini termasuk sintesis protein, langkah pertama yang dikenal sebagai glikolisis, dan . Selain itu, sitoplasma membantu memindahkan zat-zat seperti hormon di sekitar sel dan juga melarutkan limbah seluler.

Komponen sitoplasma

Organel

Organel adalah struktur seluler kecil yang melakukan fungsi spesifik di dalam sel. Contoh organel antara lain: , dan .

Juga di dalam sitoplasma adalah jaringan serat yang membantu sel mempertahankan bentuknya dan memberikan dukungan untuk organel.

Inklusi sitoplasma

Inklusi sitoplasma adalah partikel yang tersuspensi sementara di sitoplasma. Inklusi terdiri dari makromolekul dan granula.

Tiga jenis inklusi yang ditemukan dalam sitoplasma adalah inklusi sekretori dan nutrisi, dan granula pigmen. Contoh inklusi sekretori adalah protein, enzim dan asam. Glikogen (penyimpanan molekul glukosa) dan lipid adalah contoh inklusi nutrisi. Melanin hadir dalam sel-sel kulit adalah contoh penggabungan butiran pigmen.

Pembelahan sitoplasma

Sitoplasma dapat dibagi menjadi dua bagian utama: endoplasma dan ektoplasma. Endoplasma adalah daerah pusat sitoplasma yang mengandung organel. Ektoplasma adalah bagian perifer yang lebih mirip gel dari sitoplasma sel.

membran sel

Sel atau membran plasma adalah struktur yang mencegah sitoplasma keluar dari sel. Membran ini terdiri dari fosfolipid yang membentuk lipid bilayer yang memisahkan isi sel dari cairan ekstraseluler. Lapisan ganda lipid bersifat semipermeabel, artinya hanya beberapa molekul yang dapat berdifusi melintasi membran untuk masuk atau keluar sel. Cairan ekstraseluler, protein, lipid, dan molekul lain dapat ditambahkan ke sitoplasma sel dengan bantuan. Dalam proses ini, molekul dan cairan ekstraseluler diinternalisasi saat membran membentuk vesikel.

Vesikel memisahkan cairan, molekul, dan ginjal dari membran sel, membentuk endosom. Endosom bergerak di dalam sel untuk mengirimkan isinya ke tujuan yang sesuai. Zat dikeluarkan dari sitoplasma oleh. Dalam proses ini, vesikel tunas dari badan Golgi menyatu dengan membran sel, memaksa isinya keluar dari sel. Membran plasma juga memberikan dukungan struktural ke sel, bertindak sebagai platform yang stabil untuk perlekatan sitoskeleton dan .

Struktur sitoplasma

Bagian dalam sel dibagi menjadi sitoplasma dan nukleus. Sitoplasma adalah bagian terbesar dari sel.

Definisi 1

sitoplasma- ini adalah lingkungan koloid semi-cair internal sel, dipisahkan dari lingkungan eksternal oleh membran sel, di mana nukleus, semua organel membran dan struktur non-membran berada.

Seluruh ruang antara organel dalam sel diisi dengan isi sitoplasma yang larut ( sitosol). Keadaan agregat sitoplasma bisa berbeda: jarang - sendirian dan kental gel. Komposisi kimia sitoplasma cukup kompleks. Ini adalah massa semi-cair lendir tidak berwarna dari struktur fisiko-kimia yang kompleks (koloid biologis).

Sel hewan dan sel tumbuhan yang sangat muda terisi penuh dengan sitoplasma. Dalam sel tumbuhan, selama diferensiasi, vakuola kecil terbentuk, dalam proses penggabungan yang membentuk vakuola pusat, dan sitoplasma bergerak ke membran dan melapisinya dengan lapisan kontinu.

Sitoplasma mengandung:

• garam (1%),
• gula (4-6%),
• asam amino dan protein (10-12%),
• lemak dan lipid (2-3%) enzim,
• air hingga 80%.

Semua zat ini membentuk larutan koloid yang tidak bercampur dengan air atau kandungan vakuolar.

Sitoplasma mengandung:

• matriks (hialoplasma),
• sitoskeleton,
• organel,
• inklusi.

Hyaloplasma- struktur sel koloid tidak berwarna. Ini terdiri dari protein larut, RNA, polisakarida, lipid dan struktur seluler yang diatur dengan cara tertentu: membran, organel, inklusi.

sitoskeleton, atau kerangka intraseluler, - sistem pembentukan protein, - mikrotubulus dan mikrofilamen - melakukan fungsi pendukung dalam sel, berpartisipasi dalam mengubah bentuk sel dan pergerakannya, menyediakan pengaturan enzim tertentu dalam sel.

Organel- ini adalah struktur seluler stabil yang melakukan fungsi tertentu yang memastikan semua proses aktivitas vital sel (pergerakan, respirasi, nutrisi, sintesis senyawa organik, pengangkutannya, pelestarian, dan transmisi informasi keturunan).

Organel eukariotik dibagi menjadi:

1. dua membran (mitokondria, plastida);
2. membran tunggal (retikulum endoplasma, aparatus Golgi (kompleks), lisosom, vakuola);
3. non-membran (flagella, silia, pseudopodia, miofibril).

Inklusi- struktur sementara sel. Ini termasuk senyawa cadangan dan produk akhir metabolisme: butiran pati dan glikogen, tetes lemak, kristal garam.

Fungsi dan sifat sitoplasma

Isi sitoplasma sel mampu bergerak, yang mendukung penempatan organel yang optimal dan, sebagai akibatnya, reaksi biokimia berlangsung lebih baik, pelepasan produk metabolisme, dll.

Pada protozoa (amuba), karena pergerakan sitoplasma, pergerakan utama sel di ruang angkasa dilakukan.

Sitoplasma membentuk berbagai formasi eksternal sel - flagela, silia, pertumbuhan permukaan, yang memainkan peran penting dalam pergerakan sel dan berkontribusi pada koneksi sel dalam jaringan.

Sitoplasma adalah matriks untuk semua elemen seluler, memastikan interaksi semua struktur seluler, berbagai reaksi kimia terjadi di dalamnya, zat bergerak melalui sitoplasma dalam sel, serta dari sel ke sel.

Hyaloplasma (matriks sitoplasma) adalah larutan koloid transparan organik dan anorganik
koneksi. Dari senyawa anorganik dalam hyaloplasma, air mendominasi (dari 50 hingga 90%),
terdapat kation Ca2+, K+, anion asam karbonat dan asam fosfat, oksigen terlarut,
karbon dioksida dan gas lainnya. Senyawa organik adalah protein, asam amino,
lipid, karbohidrat, berbagai jenis RNA, nukleotida individu. Di dalam sitoplasma terdapat substansi dasar, organel dan inklusi. Substansi utama sitoplasma adalah hialoplasma mengisi ruang antara plasmalemma, membran inti dan struktur intraseluler lainnya. Substansi utama sitoplasma membentuk lingkungan internal sel yang sebenarnya, yang menyatukan semua struktur intraseluler dan menyediakan interaksi satu sama lain. Pemenuhan matriks pemersatu, serta fungsi kerangka, dapat dikaitkan dengan bantuan mikroskop elektron super kuat dari jaringan mikrotrabekular yang dibentuk oleh fibril tipis. Juga secara fungsional, matriks sitoplasma adalah tempat metabolisme intraseluler. Melalui hialoplasma, sejumlah besar pergerakan zat dan struktur intraseluler dilakukan. Hyaloplasma harus dianggap sebagai sistem koloid kompleks yang mampu berubah dari cair menjadi gel.

Fungsi hialoplasma:
1. Ini adalah lingkungan internal di mana banyak proses kimia energi
dan pertukaran plastik, dan khususnya:
- proses metabolisme energi bebas oksigen dengan pembentukan sejumlah kecil
ATP;
- proses sintesis protein pada ribosom dengan partisipasi mRNA, tRNA.
2. Ini menyatukan semua struktur seluler dan menyediakan interaksi di antara mereka.
Sitoplasma sel hidup dicirikan oleh pergerakan konstan partikel koloidnya dan lainnya
komponen (siklosis). Cyclose menyediakan transportasi zat dan pergerakan organel
(misalnya, pergerakan kloroplas, vakuola pencernaan), optimalisasi proses metabolisme
zat, penghapusan produk metabolisme dari sel.
Organel adalah komponen khusus permanen dari sitoplasma yang memiliki
struktur tertentu dan melakukan fungsi tertentu di dalam sel.

7. Organel serba guna. Struktur dan fungsinya .

Organel serba guna dibagi menjadi: selaput dan non-membran. Membran, pada gilirannya, dibagi menjadi membran tunggal dan dua-membran.
Ke membran tunggal termasuk:

Retikulum Endoplasma (EPR)). Ini adalah sistem membran yang membentuk tangki dan saluran, terhubung satu sama lain dan membatasi satu ruang internal - rongga EPR. Ada dua jenis EPR: kasar mengandung ribosom pada permukaannya mulus, yang membrannya tidak membawa ribosom.
Fungsi: membagi sitoplasma sel menjadi kompartemen yang terisolasi, sehingga memberikan delimitasi spasial satu sama lain dari banyak reaksi berbeda yang berjalan secara paralel. Melakukan sintesis dan pemecahan karbohidrat dan lipid (RE halus) dan menyediakan sintesis protein (RE kasar), terakumulasi dalam saluran dan rongga, kemudian mengangkut produk biosintesis ke organel sel.

aparatus Golgi. Organoid biasanya terletak di dekat inti sel (seringkali di dekat pusat sel pada sel hewan). Ini adalah tumpukan tangki pipih dengan tepi melebar, terdiri dari 4-6 tangki. Jumlah tumpukan Golgi dalam sel berkisar dari satu hingga beberapa ratus.
Fungsi paling penting dari kompleks Golgi adalah menghilangkan berbagai rahasia (enzim, hormon) dari sel, oleh karena itu berkembang dengan baik dalam sel sekretori. Berikut adalah sintesis karbohidrat kompleks dari gula sederhana, pematangan protein, pembentukan lisosom.

Lisosom. Organel sel membran tunggal terkecil, yang merupakan vesikel dengan diameter 0,2-0,8 mikron, mengandung hingga 60 enzim hidrolitik. Lisosom terbentuk di aparatus Golgi. Pemecahan zat dengan bantuan enzim disebut lisis, maka nama organoid.
Ada: lisosom sekunder primer - lisosom terbentuk sebagai hasil fusi lisosom primer dengan vakuola pinositik atau fagosit; pencernaan dan lisis zat yang memasuki sel terjadi di dalamnya (oleh karena itu, mereka sering disebut vakuola pencernaan):
Terkadang dengan partisipasi lisosom, penghancuran sel sendiri terjadi. Proses ini disebut autolisis.

Vakuola- vesikel bermembran besar atau rongga dalam sitoplasma berisi getah sel. Vakuola terbentuk dalam sel tumbuhan dan jamur dari ekstensi vesikular retikulum endoplasma atau dari vesikel kompleks Golgi. vakuola menyerap kelebihan air dan kemudian membawanya keluar melalui kontraksi.

Untuk menggandakan membran organel antara lain:

plastida - plastida- ciri organel hanya untuk sel tumbuhan dan ditemukan di semua sel hidup tumbuhan hijau. Membran bagian dalam kloroplas membentuk invaginasi ke dalam stroma - tilakoid. Leukoplas- Plastida kecil tidak berwarna dengan berbagai bentuk terutama ditemukan di sel-sel organ yang tersembunyi dari sinar matahari (akar, rimpang, umbi, biji). Mereka melakukan sintesis sekunder dan akumulasi nutrisi cadangan.

Mitokondria merupakan komponen integral dari semua sel eukariotik. Tebal 0,5 m dan panjang hingga 7-10 m. Mitokondria dibatasi oleh dua membran - luar dan dalam. Membran luar memisahkannya dari hialoplasma. Membran bagian dalam membentuk banyak tonjolan di dalam mitokondria - yang disebut krista. Enzim terletak di membran krista atau di dalamnya, yang terlibat dalam respirasi oksigen. Kandungan internal mitokondria (matriks) dibatasi oleh komposisi yang dekat dengan sitoplasma. Matriks mengandung berbagai protein, termasuk enzim, DNA (molekul melingkar), semua jenis RNA, asam amino, ribosom, dan sejumlah vitamin. DNA memberikan beberapa otonomi genetik untuk mitokondria, meskipun secara umum pekerjaan mereka dikoordinasikan oleh DNA nuklir. Mitokondria adalah pembangkit tenaga sel.

Non-membran organel:

Pusat sel. Di sel sebagian besar hewan, serta beberapa jamur, ganggang, lumut, dan pakis, ada sentriol. Mereka biasanya terletak di tengah sel, yang menentukan nama mereka. Sentriol adalah silinder berongga yang panjangnya tidak lebih dari 0,5 m. Mereka disusun berpasangan tegak lurus satu sama lain. Setiap sentriol dibangun dari sembilan triplet mikrotubulus.Fungsi utama sentriol adalah organisasi mikrotubulus dari gelendong pembelahan sel.

Ribosom- ini adalah butiran bulat terkecil, yang merupakan tempat sintesis protein dari asam amino. Mereka ditemukan di sel semua organisme. 2 subunit- besar dan kecil, terbentuk dari
molekul RNA ribosom dan protein.

sitoskeleton-Elemen sitoskeleton, terkait erat dengan membran sitoplasma luar dan membran nukleus, membentuk anyaman kompleks di sitoplasma. Sitoskeleton terbentuk mikrotubulus dan mikrofilamen, menentukan bentuk sel, berpartisipasi dalam gerakannya, dalam pembelahan dan pergerakan sel itu sendiri, dalam transportasi intraseluler organel dan senyawa individu.

8. Organel untuk keperluan khusus. Struktur dan fungsinya.
Organel tujuan khusus hadir dalam sel yang khusus untuk fungsi tertentu, tetapi dapat ditemukan dalam jumlah kecil di jenis sel lain. Mereka termasuk, misalnya, mikrovili dari permukaan serap sel epitel usus, silia epitel trakea dan bronkus, vesikel sinaptik, mengangkut pembawa eksitasi saraf dari satu sel saraf ke sel saraf lain atau sel organ kerja, miofibril di mana kontraksi otot bergantung.

sitoplasma- bagian wajib sel, tertutup antara membran plasma dan nukleus; Ini dibagi menjadi hyaloplasma (zat utama sitoplasma), organel (komponen permanen sitoplasma) dan inklusi (komponen sementara sitoplasma). Komposisi kimia sitoplasma: dasarnya adalah air (60-90% dari total massa sitoplasma), berbagai senyawa organik dan anorganik. Sitoplasma bersifat basa. Ciri khas sitoplasma sel eukariotik adalah gerakan konstan ( siklosis). Ini dideteksi terutama oleh pergerakan organel sel, seperti kloroplas. Jika pergerakan sitoplasma berhenti, sel mati, karena hanya dalam gerakan konstan yang dapat menjalankan fungsinya.

Hialoplasma ( sitosol) adalah larutan koloid tidak berwarna, berlendir, kental dan transparan. Di sanalah semua proses metabolisme terjadi, ia menyediakan interkoneksi nukleus dan semua organel. Tergantung pada dominasi bagian cair atau molekul besar dalam hyaloplasma, dua bentuk hyaloplasma dibedakan: sendirian- hyaloplasma lebih cair dan gel- hialoplasma lebih padat. Transisi timbal balik dimungkinkan di antara mereka: gel berubah menjadi sol dan sebaliknya.

Fungsi sitoplasma :

1. integrasi semua komponen sel ke dalam satu sistem,
2. lingkungan untuk melewati banyak proses biokimia dan fisiologis,
3. lingkungan untuk keberadaan dan fungsi organel.

Dinding sel

Dinding sel membatasi sel eukariotik. Dalam setiap membran sel, setidaknya dua lapisan dapat dibedakan. Lapisan dalam berbatasan dengan sitoplasma dan diwakili oleh membran plasma(sinonim - plasmalemma, membran sel, membran sitoplasma), di mana lapisan luar terbentuk. Dalam sel hewan, itu tipis dan disebut glikokaliks(dibentuk oleh glikoprotein, glikolipid, lipoprotein), dalam sel tumbuhan - tebal, disebut dinding sel(dibentuk oleh selulosa).

Semua membran biologis memiliki fitur dan sifat struktural yang sama. Saat ini diterima secara umum model mosaik cair dari struktur membran. Dasar membran adalah bilayer lipid, dibentuk terutama oleh fosfolipid. Fosfolipid adalah trigliserida di mana satu residu asam lemak digantikan oleh residu asam fosfat; bagian molekul di mana residu asam fosfat berada disebut kepala hidrofilik, bagian di mana residu asam lemak berada disebut ekor hidrofobik. Di dalam membran, fosfolipid tersusun dalam urutan yang sangat ketat: ekor hidrofobik molekul saling berhadapan, dan kepala hidrofilik menghadap ke luar, ke arah air.

Selain lipid, membran mengandung protein (rata-rata 60%). Mereka menentukan sebagian besar fungsi spesifik membran (transportasi molekul tertentu, katalisis reaksi, menerima dan mengubah sinyal dari lingkungan, dll.). Bedakan: 1) protein perifer(terletak di permukaan luar atau dalam lapisan ganda lipid), 2) protein semi integral(dibenamkan dalam lapisan ganda lipid ke kedalaman yang berbeda), 3) protein integral atau transmembran(menembus membran melalui dan melalui, saat berhubungan dengan lingkungan eksternal dan internal sel). Protein integral dalam beberapa kasus disebut pembentuk saluran, atau saluran, karena mereka dapat dianggap sebagai saluran hidrofilik yang melaluinya molekul polar masuk ke dalam sel (komponen lipid membran tidak akan membiarkannya lewat).

A - kepala fosfolipid hidrofilik; C, ekor hidrofobik dari fosfolipid; 1 - daerah hidrofobik protein E dan F; 2, daerah hidrofilik protein F; 3 - rantai oligosakarida bercabang yang melekat pada lipid dalam molekul glikolipid (glikolipid lebih jarang daripada glikoprotein); 4 - rantai oligosakarida bercabang yang melekat pada protein dalam molekul glikoprotein; 5 - saluran hidrofilik (berfungsi sebagai pori tempat ion dan beberapa molekul polar dapat lewat).

Membran mungkin mengandung karbohidrat (hingga 10%). Komponen karbohidrat membran diwakili oleh rantai oligosakarida atau polisakarida yang berasosiasi dengan molekul protein (glikoprotein) atau lipid (glikolipid). Pada dasarnya, karbohidrat terletak di permukaan luar membran. Karbohidrat menyediakan fungsi reseptor membran. Dalam sel hewan, glikoprotein membentuk kompleks epimembran, glikokaliks, setebal beberapa puluh nanometer. Banyak reseptor sel terletak di dalamnya, dengan bantuannya terjadi adhesi sel.

Molekul protein, karbohidrat, dan lipid bersifat mobile, mampu bergerak dalam bidang membran. Ketebalan membran plasma kira-kira 7,5 nm.

Fungsi membran

Membran melakukan fungsi-fungsi berikut:

1. pemisahan isi seluler dari lingkungan eksternal,
2. pengaturan metabolisme antara sel dan lingkungan,
3. pembelahan sel menjadi kompartemen ("kompartemen"),
4. lokasi "konveyor enzimatik",
5. menyediakan komunikasi antar sel dalam jaringan organisme multiseluler (adhesi),
6. pengenalan sinyal.

Yang paling penting properti membran- permeabilitas selektif, mis. membran sangat permeabel terhadap beberapa zat atau molekul dan sangat permeabel (atau benar-benar kedap) untuk yang lain. Properti ini mendasari fungsi regulasi membran, yang memastikan pertukaran zat antara sel dan lingkungan eksternal. Proses masuknya zat melalui membran sel disebut... transportasi zat. Bedakan: 1) transportasi pasif- proses melewatkan zat, tanpa energi; 2) transportasi aktif- proses melewati zat, terjadi dengan biaya energi.

Pada transportasi pasif zat bergerak dari daerah dengan konsentrasi yang lebih tinggi ke daerah dengan konsentrasi yang lebih rendah, yaitu sepanjang gradien konsentrasi. Dalam setiap larutan ada molekul pelarut dan zat terlarut. Proses pergerakan molekul zat terlarut disebut difusi, pergerakan molekul pelarut disebut osmosis. Jika molekul bermuatan, maka transpornya dipengaruhi oleh gradien listrik. Oleh karena itu, orang sering berbicara tentang gradien elektrokimia, menggabungkan kedua gradien bersama-sama. Kecepatan transportasi tergantung pada besarnya gradien.

Jenis transpor pasif berikut dapat dibedakan: 1) difusi sederhana- transportasi zat langsung melalui lapisan ganda lipid (oksigen, karbon dioksida); 2) difusi melalui saluran membran- transpor melalui protein pembentuk saluran (Na +, K +, Ca 2+, Cl -); 3) difusi yang terfasilitasi- pengangkutan zat menggunakan protein transpor khusus, yang masing-masing bertanggung jawab atas pergerakan molekul atau kelompok molekul terkait tertentu (glukosa, asam amino, nukleotida); empat) osmosa- transportasi molekul air (dalam semua sistem biologis, air adalah pelarut).

Membutuhkan transportasi aktif terjadi ketika diperlukan untuk memastikan transfer molekul melalui membran melawan gradien elektrokimia. Transportasi ini dilakukan oleh protein pembawa khusus, yang aktivitasnya membutuhkan pengeluaran energi. Sumber energinya adalah molekul ATP. Transpor aktif meliputi: 1) Na + /K + -pompa (pompa natrium-kalium), 2) endositosis, 3) eksositosis.

Kerja Na + /K + -pompa. Agar berfungsi normal, sel harus mempertahankan rasio tertentu ion K+ dan Na+ di dalam sitoplasma dan di lingkungan eksternal. Konsentrasi K + di dalam sel harus jauh lebih tinggi daripada di luarnya, dan Na + - sebaliknya. Perlu dicatat bahwa Na + dan K + dapat dengan bebas berdifusi melalui pori-pori membran. Pompa Na+/K+ melawan pemerataan konsentrasi ion ini dan secara aktif memompa Na+ keluar sel dan K+ ke dalam sel. Pompa Na + /K + -merupakan protein transmembran yang mampu melakukan perubahan konformasi, sehingga dapat menempelkan K+ dan Na+ . Siklus kerja pompa Na + /K + dapat dibagi menjadi beberapa fase sebagai berikut: 1) penempelan Na + dari bagian dalam membran, 2) fosforilasi protein pompa, 3) pelepasan Na + di dalam ruang ekstraseluler, 4) perlekatan K+ dari luar membran, 5) defosforilasi protein pompa, 6) pelepasan K+ di ruang intraseluler. Pompa natrium-kalium mengkonsumsi hampir sepertiga dari semua energi yang diperlukan untuk kehidupan sel. Selama satu siklus operasi, pompa memompa keluar 3Na + dari sel dan memompa dalam 2K +.

Endositosis- proses penyerapan oleh sel partikel besar dan makromolekul. Ada dua jenis endositosis: 1) fagositosis- menangkap dan menyerap partikel besar (sel, bagian sel, makromolekul) dan 2) pinositosis- penangkapan dan penyerapan bahan cair (larutan, larutan koloid, suspensi). Fenomena fagositosis ditemukan oleh I.I. Mechnikov pada tahun 1882. Selama endositosis, membran plasma membentuk invaginasi, ujung-ujungnya bergabung, dan struktur yang dipisahkan dari sitoplasma oleh membran tunggal menyatu ke dalam sitoplasma. Banyak protozoa dan beberapa leukosit mampu melakukan fagositosis. Pinositosis diamati pada sel epitel usus, di endotel kapiler darah.

Eksositosis- proses kebalikan dari endositosis: penghapusan berbagai zat dari sel. Selama eksositosis, membran vesikel menyatu dengan membran sitoplasma luar, isi vesikel dikeluarkan di luar sel, dan membrannya termasuk dalam membran sitoplasma luar. Dengan cara ini, hormon dikeluarkan dari sel-sel kelenjar endokrin, dan pada protozoa, sisa makanan yang tidak tercerna.

Pergi ke kuliah nomor 5"Teori Sel. Jenis organisasi seluler»

Pergi ke kuliah nomor 7"Sel eukariotik: struktur dan fungsi organel"