Inligting

2.3: Eukariotiese Sel: Struktuur en Funksie - Biologie

2.3: Eukariotiese Sel: Struktuur en Funksie - Biologie



We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Eukariotiese sel: struktuur en funksie

Inleiding tot eukariotiese selle

By definisie, eukariotiese selle is selle wat 'n membraangebonde kern bevat, 'n strukturele kenmerk wat nie in bakteriële of argeïese selle voorkom nie. Benewens die kern, eukariotiese selle word gekenmerk deur talle membraangebonde organelle soos die endoplasmiese retikulum, Golgi -apparaat, chloroplaste, mitochondria, en ander.

In vorige afdelings het ons begin kyk na die ontwerpuitdaging om selle groter as 'n klein bakterie te maak - meer presies, groeiende selle tot groottes, wat in die oë van natuurlike seleksie staatmaak op die verspreiding van stowwe vir vervoer deur 'n hoogs viskeuse sitosol. met inherente funksionele afwykings wat die meeste selektiewe voordele van groter word, verreken. In die lesings en lesings oor bakteriese selstruktuur het ons 'n paar morfologiese kenmerke van groot bakterieë ontdek wat hulle in staat stel om effektief hindernisse van diffusie-beperkte grootte te oorkom (bv. Deur die sitoplasma te vul met 'n groot stoorvakuol, behou 'n klein volume vir metaboliese aktiwiteit wat versoenbaar bly met diffusie-gedrewe vervoer).

Terwyl ons ons fokus oorskakel na eukariotiese selle, wil ons hê dat u die studie moet benader deur voortdurend terug te keer na die Design Challenge. Ons sal 'n groot aantal sub -sellulêre strukture dek wat uniek is vir eukariote, en daar sal beslis van u verwag word om die name van hierdie strukture of organelle te ken, dit met een of meer "funksies" te assosieer en dit op 'n kanoniese tekenprent te identifiseer voorstelling van 'n eukariotiese sel. Hierdie memoriseringsoefening is nodig, maar nie voldoende nie. Ons sal u ook vra om 'n bietjie dieper te begin dink oor sommige van die funksionele en evolusionêre koste en voordele (afwykings) van beide ontwikkelende eukariotiese selle en verskillende eukaryotiese organelle, sowel as hoe 'n eukariotiese sel die funksies van verskillende organelle kan koördineer. .

Jou instrukteurs sal natuurlik 'n paar funksionele hipoteses voorstel vir jou om te oorweeg wat hierdie breër punte aanspreek. Ons hipoteses kan soms kom in die vorm van stellings soos, "Ding A bestaan

want

van motivering B. "Om eerlik te wees, weet ons egter in baie gevalle nie eintlik al die selektiewe druk wat gelei het tot die skepping of instandhouding van sekere sellulêre strukture nie, en die waarskynlikheid dat een verduideliking in alle gevalle sal pas, is skraal in die biologie. Die oorsaaklike verband/verband wat geïmpliseer word deur die gebruik van terme soos "

want

" moet as goeie hipoteses behandel word eerder as objektiewe, konkrete, onbetwiste, feitelike kennis. Ons wil hê jy moet hierdie hipoteses verstaan ​​en in staat wees om die idees wat in die klas aangebied word te bespreek, maar ons wil ook hê dat jy jou eie nuuskierigheid moet toegee en begin dink self krities oor hierdie idees. Gebruik die rubriek Design Challenge om 'n paar van u idees te ondersoek. In die volgende sal ons probeer om vrae te saai om hierdie aktiwiteit aan te moedig.

Figuur 1. Hierdie figure toon die hooforganelle en ander selkomponente van (a) 'n tipiese diersel en (b) 'n tipiese eukariotiese plantsel. Die plantsel het 'n selwand, chloroplaste, plastiede en 'n sentrale vakuool - strukture wat nie in diereselle voorkom nie. Plantselle het nie lysosome of sentrosomes nie.

Die plasmamembraan

Net soos bakterieë en archaea, het eukariotiese selle 'n plasma membraan, 'n fosfolipied dubbellaag met ingebedde proteïene wat die interne inhoud van die sel van sy omliggende omgewing skei. Die plasmamembraan beheer die deurgang van organiese molekules, ione, water en suurstof in en uit die sel. Afval (soos koolstofdioksied en ammoniak) verlaat ook die sel deur deur die plasmamembraan te gaan, gewoonlik met behulp van proteïenvervoerders.

Figuur 2. Die eukariotiese plasmamembraan is 'n fosfolipied dubbellaag met proteïene en cholesterol daarin ingebed.

Soos bespreek in die konteks van bakteriële selmembrane, kan die plasmamembrane van eukariotiese selle ook unieke konformasies aanneem. Die plasmamembraan van selle wat in meersellige organismes spesialiseer in absorpsie, word byvoorbeeld dikwels gevou in vingeragtige uitsteeksels wat microvilli (enkelvoud = mikrovillus) genoem word; (sien figuur hieronder). Die "vou" van die membraan in mikrovilli verhoog effektief die oppervlakarea vir absorpsie terwyl dit die sitosoliese volume minimaal beïnvloed. Sulke selle kan gevind word in die dunderm, die orgaan wat voedingstowwe uit verteerde voedsel absorbeer.

'n Behalwe: Mense met coeliakie het 'n immuunreaksie op gluten, 'n proteïen wat in koring, gars en rog voorkom. Die immuunrespons beskadig mikrovilli. Gevolglik het aangetaste individue 'n verswakte vermoë om voedingstowwe te absorbeer. Dit kan lei tot wanvoeding, krampe en diarree.

Figuur 3. Microvilli, wat hier verskyn soos dit op selle in die dunderm voorkom, verhoog die oppervlakte wat beskikbaar is vir absorpsie. Hierdie mikrovilli word slegs aangetref op die gebied van die plasmamembraan wat na die holte kyk waaruit stowwe geabsorbeer sal word. Krediet: "mikrograaf", wysiging van werk deur Louisa Howard

Die sitoplasma

Die sitoplasma verwys na die hele gebied van 'n sel tussen die plasmamembraan en die kernomhulsel. Dit is saamgestel uit organelle wat in die jelagtige opgeskort is sitosol, die sitoskelet en verskillende chemikalieë (sien figuur hieronder). Al bestaan ​​die sitoplasma uit 70 tot 80 persent water, het dit nietemin 'n halfvaste konsekwentheid. Dit is stampvol daarbinne. Proteïene, eenvoudige suikers, polisakkariede, aminosure, nukleïensure, vetsure, ione en baie ander wateroplosbare molekules ding mee om ruimte en water.

Die kern

Tipies is die kern die mees prominente organel in 'n sel (sien figuur hieronder) wanneer dit deur 'n mikroskoop bekyk word. Die kern (meervoud = kerne) huisves die sel se DNA. Kom ons kyk meer breedvoerig daarna.

Figuur 4. Die kern stoor chromatien (DNS plus proteïene) in 'n jelagtige stof wat die nukleoplasma genoem word. Die nukleolus is 'n gekondenseerde gebied van chromatien waar ribosoomsintese plaasvind. Die grens van die kern word die kernomhulsel genoem. Dit bestaan ​​uit twee fosfolipied dubbellae: 'n buitenste membraan en 'n binnemembraan. Die kernmembraan is deurlopend met die endoplasmatiese retikulum. Kernporieë laat stowwe toe om die kern binne te gaan en te verlaat.

Die kernomhulsel

Die kernmembraan, 'n struktuur wat die buitenste grens van die kern uitmaak, is 'n dubbelmembraan—beide die binne- en buitenste membrane van die kernomhulsel is fosfolipied-dubbellae. Die kernomhulsel word ook gekenmerk deur proteïengebaseerde porieë wat die deurgang van ione, molekules en RNA tussen die nukleoplasma en sitoplasma beheer. Die nukleoplasma is die halfvaste vloeistof in die kern waar ons die chromatien en die nucleolus vind, 'n gekondenseerde gebied van chromatien waar ribosoom sintese plaasvind.

Chromatien en chromosome

Om chromatien te verstaan, is dit nuttig om eers chromosome te oorweeg. Chromosome is strukture binne die kern wat bestaan ​​uit DNA, die erflike materiaal. Jy kan onthou dat DNA in bakterieë en archaea tipies in een of meer sirkelvormige chromosoom(s) georganiseer is. In eukariote is chromosome lineêre strukture. Elke eukariotiese spesie het 'n spesifieke aantal chromosome in die kerne van sy selle. By mense is die chromosoomgetal byvoorbeeld 23, terwyl dit by vrugtevlieë 4 is.

Chromosome is slegs duidelik sigbaar en onderskeibaar van mekaar deur sigbare optiese mikroskopie wanneer die sel voorberei om te verdeel en die DNA styf gepak is deur proteïene in maklik onderskeibare vorms. Wanneer die sel in die groei- en instandhoudingsfases van sy lewensiklus is, word talle proteïene steeds met die nukleïensure geassosieer, maar die DNS-stringe lyk meer soos 'n afgewikkelde, deurmekaar klomp drade. Die term chromatien word gebruik om chromosome (die proteïen-DNA-komplekse) te beskryf wanneer hulle beide gekondenseer en gedekondenseer is.

Figuur 5. (a) Hierdie beeld toon verskeie vlakke van die organisasie van chromatien (DNS en proteïen). (b) Hierdie beeld toon gepaarde chromosome. Krediet (b): wysiging van werk deur NIH; skaalstaafdata van Matt Russell

Die nukleolus

Sommige chromosome het dele van DNA wat vir ribosomale RNA kodeer. 'n Donkerkleurige area binne die kern genoem die nukleolus (meervoud = nukleoli) aggregreer die ribosomale RNA met geassosieerde proteïene om die ribosomale subeenhede saam te stel wat dan deur die porieë in die kernomhulsel na die sitoplasma vervoer word.

Let wel: moontlike bespreking

Bespreek onder mekaar. Gebruik die Design Challenge-rubriek om die kern in meer besonderhede te oorweeg. Watter "probleme" los 'n organel soos die kern op? Wat is 'n paar van die eienskappe van 'n kern wat verantwoordelik is vir die versekering van sy evolusionêre sukses? Wat is 'n paar afwegings van die ontwikkeling en instandhouding van 'n kern? (Elke voordeel het 'n paar koste; kan u albei noem?) Onthou, daar is 'n paar gevestigde hipoteses (en dit is goed om dit te noem), maar die punt van die oefening hier is dat u krities moet dink en krities kan bespreek. hierdie idees met behulp van jou kollektiewe "slimme".

Ribosome

Ribosome is die sellulêre strukture wat verantwoordelik is vir proteïensintese. As dit deur 'n elektronmikroskoop gekyk word, verskyn ribosome óf as trosse (poliribosome) óf as klein, klein kolletjies wat vrylik in die sitoplasma dryf. Hulle kan aan die sitoplasmiese kant van die plasmamembraan of die sitoplasmiese kant van die endoplasmiese retikulum en die buitenste membraan van die kernomhulsel (spotprent van sel hierbo) geheg wees.

Elektronmikroskopie het ons gewys dat ribosome, wat groot komplekse van proteïen en RNA is, uit twee subeenhede bestaan, gepas groot en klein genoem (figuur hieronder). Ribosome ontvang hul "instruksies" vir proteïensintese vanaf die kern, waar die DNS in boodskapper-RNA (mRNA) getranskribeer word. Die mRNA beweeg na die ribosome, wat die kode wat deur die volgorde van die stikstofbase in die mRNA verskaf word, vertaal in 'n spesifieke volgorde van aminosure in 'n proteïen. Dit word in meer besonderhede behandel in die afdeling wat die proses van vertaling dek.

Figuur 6. Ribosome bestaan ​​uit 'n groot subeenheid (bo) en 'n klein subeenheid (onder). Tydens proteïensintese stel ribosome aminosure saam in proteïene.

Mitochondria

Mitochondria (enkelvoud = mitochondrion) word dikwels die 'kragstasies' of 'energiefabrieke' van 'n sel genoem omdat dit die primêre plek van metaboliese asemhaling in eukariote is. Afhangende van die spesie en die tipe mitochondria wat in daardie selle gevind word, kan die respiratoriese weë anaërobies of aërobies wees. Per definisie, as die asemhaling aërobies is, is die terminale elektron suurstof; wanneer respirasie anaërobies is, funksioneer 'n ander verbinding as suurstof as die terminale elektronontvanger. In beide gevalle is die resultaat van hierdie respiratoriese prosesse die produksie van ATP via oksidatiewe fosforilering, vandaar die gebruik van terme "kragstasie" en/of "energiefabriek" om hierdie organel te beskryf. Byna alle mitochondria beskik ook oor 'n klein genoom wat kodeer vir gene waarvan die funksies tipies beperk is tot die mitochondrie.

In sommige gevalle is die aantal mitochondria per sel afstembaar, afhangende van die energiebehoefte. Dit is byvoorbeeld moontlik dat spierselle wat gebruik word - wat by uitbreiding 'n groter vraag na ATP het - dikwels gevind kan word om 'n aansienlik hoër aantal mitochondria te hê as selle wat nie 'n hoë energielading het nie.

Die struktuur van die mitochondria kan aansienlik wissel, afhangende van die organisme en die toestand van die selsiklus wat 'n mens waarneem. Die tipiese handboekbeeld beeld mitochondria egter uit as ovaalvormige organelle met 'n dubbele binne- en buitemembraan (sien figuur hieronder); leer om hierdie generiese voorstelling te herken. Beide die binne- en buitemembrane is fosfolipied -dubbellae wat ingebed is met proteïene wat vervoer daardeur bemiddel en verskeie ander biochemiese reaksies kataliseer. Die binnemembraanlaag het voue genoem cristae Dit verhoog die oppervlakte waarin respiratoriese kettingproteïene ingebed kan word. Die gebied binne die cristae word die mitochondriale genoem matriks en bevat—onder andere—ensieme van die TCA-siklus. Tydens asemhaling word protone deur respiratoriese kettingkomplekse vanaf die matriks na 'n streek bekend as die intermembraan ruimte (tussen die binne- en buitemembrane).

Figuur 7. Hierdie elektronmikrograaf toon 'n mitochondrion soos gesien met 'n transmissie-elektronmikroskoop. Hierdie organel het 'n buitenste membraan en 'n binneste membraan. Die binnemembraan bevat voue, sogenaamde cristae, wat die oppervlakte daarvan vergroot. Die ruimte tussen die twee membrane word die intermembraanruimte genoem, en die ruimte binne die binnemembraan word die mitochondriale matriks genoem. ATP -sintese vind plaas op die binneste membraan. Krediet: wysiging van werk deur Matthew Britton; skaalstaafdata van Matt Russell

Let wel: moontlike bespreking

Bespreek: Prosesse soos glikolise, lipiedbiosintese en nukleotiedbiosintese het almal verbindings wat in die TCA -siklus invoer - waarvan sommige in die mitochondria voorkom. Wat is sommige van die funksionele uitdagings wat verband hou met koördinering van prosesse wat 'n gemeenskaplike stel molekules het as die ensieme in verskillende sellulêre kompartemente gesekwestreer word?

Peroksisome

Peroksisome is klein, ronde organelle omring deur enkele membrane. Hierdie organelle voer redoksreaksies uit wat vetsure en aminosure oksideer en afbreek. Hulle help ook om baie gifstowwe wat die liggaam kan binnedring, te ontgift. Baie van hierdie redoksreaksies stel waterstofperoksied, H, vry2O2, wat skadelik vir selle sal wees; As hierdie reaksies egter beperk is tot peroksisome, breek ensieme die H veilig af2O2 in suurstof en water. Byvoorbeeld, alkohol word ontgift deur peroksisome in lewerselle. Glyoksisome, wat gespesialiseerde peroksisome in plante is, is verantwoordelik vir die omskakeling van gestoorde vette in suikers.

Vesikels en vakuole

Vesikels en vakuole Dit is membraangebonde sakke wat funksioneer in berging en vervoer. Buiten die feit dat vakuole ietwat groter as vesikels is, is daar 'n baie subtiele onderskeid tussen hulle: die membrane van vesikels kan met óf die plasmamembraan óf ander membraanstelsels binne die sel versmelt. Daarbenewens breek sommige middels soos ensieme in plantvakuole makromolekules af. Die membraan van 'n vakuool smelt nie saam met die membrane van ander sellulêre komponente nie.

Diereselle teenoor plantselle

Op hierdie stadium weet jy dat elke eukariotiese sel 'n plasmamembraan, sitoplasma, 'n kern, ribosome, mitochondria, peroksisome en in sommige vakuole het. Daar is 'n paar opvallende verskille tussen dier- en plantselle wat die moeite werd is om op te let. Hier is 'n kort lys van die verskille waarmee u vertroud is en 'n effens uitgebreide beskrywing hieronder:

  1. Terwyl alle eukariotiese selle mikrotubuli en motorproteïen gebruik, die gebaseerde meganismes om chromosome te skei tydens seldeling, verskil die strukture wat gebruik word om hierdie mikrotubuli te organiseer in plante teenoor dier- en gisselle. Dier- en gisselle organiseer en anker hul mikrotubuli in strukture wat mikrotubuli-organiseringsentrums (MTOC's) genoem word. Hierdie strukture is saamgestel uit strukture genoem sentriole wat grootliks saamgestel is uit α-tubulien, β-tubulien en ander proteïene. Twee sentriole organiseer in 'n struktuur wat 'n sentrosoom genoem word. Daarenteen, in plante, terwyl mikrotubuli ook in diskrete bondels organiseer, is daar geen opvallende strukture soortgelyk aan die MTOC's wat in dier- en gisselle gesien word nie. Afhangende van die organisme, blyk dit dat daar verskeie plekke kan wees waar hierdie bondels mikrotubules kan nukleeer vanaf plekke wat as sentrale (sonder sentriole) mikrotubule -organiseringsentrums genoem word. 'n Derde tipe tubulien, γ-tubulien, blyk geïmpliseer te wees, maar ons kennis van die presiese meganismes wat deur plante gebruik word om mikrotubuli-spille te organiseer, is steeds vlekkeloos.
  2. Diereselle het tipies organelle wat lisosome genoem word wat verantwoordelik is vir die afbraak van biomolekules. Sommige plantselle bevat funksioneel soortgelyke afbrekende organelle, maar daar is 'n debat oor hoe hulle genoem moet word. Sommige plantbioloë noem hierdie organelle lisosome terwyl ander hulle in die algemene kategorie plastiede voeg en hulle nie 'n spesifieke naam gee nie.
  3. Plantselle het 'n selwand, chloroplaste en ander gespesialiseerde plastiede, en 'n groot sentrale vakuool, terwyl dierselle nie.

Die sentrosoom

Die sentrosoom is 'n mikrotubule-organiserende sentrum wat naby die kerne van diereselle voorkom. Dit bevat 'n paar sentriole, twee strukture wat loodreg op mekaar lê (sien figuur hieronder). Elke sentriool is 'n silinder van nege drieling mikrotubuli.

Figuur 8. Die sentrosoom bestaan ​​uit twee sentriole wat reghoekig op mekaar lê. Elke sentriool is 'n silinder wat bestaan ​​uit nege drieling mikrotubuli. Nietubulienproteïene (aangedui deur die groen lyne) hou die mikrotubuli-drieling bymekaar.

Die sentrosoom (die organel waar alle mikrotubuli in dier en gis ontstaan) repliseer homself voordat 'n sel verdeel, en die sentriole blyk 'n rol te speel om die gedupliseerde chromosome na teenoorgestelde punte van die sel te trek. Die presiese funksie van die sentriole in seldeling bly egter onduidelik, aangesien selle waarvan hul sentrosoom verwyder is, steeds kan verdeel, en plantselle, wat sentrosome het, is in staat tot seldeling.

Lysosome

Diereselle het nog 'n stel organelle wat nie in plantselle gevind word nie: lisosome. In die algemeen is die lisosome word soms die sel se "vullisverwydering" genoem. Ensieme in die lisosome help die afbreek van proteïene, polisakkariede, lipiede, nukleïensure en selfs 'verslete' organelle. Hierdie ensieme is aktief teen 'n baie laer pH as dié van die sitoplasma. Daarom is die pH binne lisosome suurder as die pH van die sitoplasma. In plantselle vind baie van dieselfde verteringsprosesse in vakuole plaas.

Die selwand

As jy die diagram hierbo ondersoek wat plant- en dierselle uitbeeld, sal jy in die diagram van 'n plantsel 'n struktuur buite die plasmamembraan sien wat die selwand. Die selwand is 'n rigiede bedekking wat die sel beskerm, strukturele ondersteuning bied en vorm aan die sel gee. Swam- en protistanselle het ook selwande. Terwyl die hoofkomponent van bakteriële selwande peptidoglikaan is, is die belangrikste organiese molekule in die plantselwand sellulose (sien struktuur hieronder), 'n polisakkaried wat uit glukose-subeenhede bestaan.

Figuur 9. Sellulose is 'n lang ketting van ß-glukose molekules wat verbind is deur 'n 1-4 koppeling. Die stippellyne aan elke kant van die figuur dui 'n reeks van baie meer glukose-eenhede aan. Die grootte van die bladsy maak dit onmoontlik om 'n hele sellulosemolekule uit te beeld.

Chloroplaste

Chloroplaste is plantselle -organelle wat fotosintese uitvoer. Net soos die mitochondria het chloroplaste hul eie DNA en ribosome, maar chloroplaste het 'n heeltemal ander funksie.

Net soos mitochondria het chloroplaste buitenste en innerlike membrane, maar binne die ruimte wat deur 'n chloroplast se binnemembraan omhul is, is 'n stel met mekaar verbind en gestapelde vloeistofgevulde membraansakke genoem thylakoids (figuur hieronder). Elke stapel tilakoïede word 'n granum (meervoud = grana) genoem. Die vloeistof wat omring word deur die binneste membraan wat die grana omring, word die stroma genoem.

Figuur 10. Die chloroplast het 'n buitenste membraan, 'n binneste membraan en membraanstrukture genoem thylakoïede wat in grana gestapel word. Die spasie binne die tilakoïedmembrane word die tilakoïedruimte genoem. Die lig-oesreaksies vind plaas in die tilakoïedmembrane, en die sintese van suiker vind plaas in die vloeistof binne die binneste membraan, wat die stroma genoem word. Chloroplaste het ook hul eie genoom, wat op 'n enkele sirkelvormige chromosoom voorkom.

Die chloroplaste bevat 'n groen pigment genoem chlorofil, wat die ligenergie vasvang wat die reaksies van fotosintese dryf. Soos plantselle, het fotosintetiese protiste ook chloroplaste. Sommige bakterieë voer fotosintese uit, maar die chlorofil word nie na 'n organel oorgedra nie.

Evolusieverbinding: Endosimbiose

Ons het genoem dat beide mitochondria en chloroplaste DNA en ribosome bevat. Het jy gewonder hoekom? Sterk bewyse dui op endosimbiose as die verduideliking.

Simbiose is 'n verhouding waarin organismes van twee afsonderlike spesies van mekaar afhanklik is vir hul oorlewing. Endosimbiose (endo- = "binne") is 'n wedersyds voordelige verhouding waarin een organisme binne die ander leef. Endosimbiotiese verhoudings is volop in die natuur. Byvoorbeeld, sommige mikrobes wat in ons spysverteringspore leef, produseer vitamien K. Daar word gesê dat die verhouding tussen hierdie mikrobes en ons (hul gashere) wedersyds voordelig of simbioties is. Die verhouding is voordelig vir ons omdat ons nie in staat is om vitamien K te sintetiseer nie; die mikrobes doen dit eerder vir ons. Die verhouding is ook voordelig vir die mikrobes omdat hulle oorvloedige voedsel uit die omgewing van die dikderm ontvang, en hulle word beskerm teen ander organismes en teen uitdroging.

Wetenskaplikes het lank opgemerk dat bakterieë, mitochondria en chloroplaste soortgelyk in grootte is. Ons weet ook dat bakterieë DNA en ribosome het, net soos mitochondria en chloroplaste het. Wetenskaplikes glo dat gasheerselle en bakterieë 'n endosimbiotiese verhouding gevorm het toe die gasheerselle beide aërobiese en outotrofiese bakterieë (sianobakterieë) ingeneem het, maar dit nie vernietig het nie. Deur baie miljoene jare van evolusie het hierdie ingeneemde bakterieë meer gespesialiseer in hul funksies, met die aërobiese bakterieë wat mitochondria geword het en die outotrofiese bakterieë het chloroplaste geword. Daar sal later in die leesstuk meer hieroor wees.

Die sentrale vakuum

Voorheen het ons vakuole genoem as noodsaaklike komponente van plantselle. As jy na die spotprentfiguur van die plantsel kyk, sal jy sien dat dit 'n groot sentrale vakuool uitbeeld wat die grootste deel van die area van die sel beslaan. Die sentrale vakuool speel 'n sleutelrol in die regulering van die sel se konsentrasie water in veranderende omgewingstoestande.

Dwaas vacuole factoid: Het jy al ooit opgemerk dat as jy vergeet om 'n plant vir 'n paar dae nat te maak, dit verlep? Dit is omdat as die waterkonsentrasie in die grond laer word as die waterkonsentrasie in die plant, beweeg water uit die sentrale vakuole en sitoplasma. Soos die sentrale vakuool krimp, laat dit die selwand ongesteun. Hierdie verlies aan ondersteuning aan die selwande van plantselle lei tot die verlepte voorkoms van die plant.

Die sentrale vakuool ondersteun ook die uitbreiding van die sel. As die sentrale vakuool meer water bevat, word die sel groter sonder om baie energie te belê in die sintetisering van nuwe sitoplasma.


1.3 – Eukariotiese selle

1.3 – Eukariotiese selle
Eukariotiese selle sal dikwels met ander selle verbind om meersellige organismes te vorm.

1.3.1 – Teken en benoem 'n diagram van die ultrastruktuur van 'n lewersel as 'n voorbeeld van 'n diersel

1.3.2 – Annoteer die diagram vanaf 2.3.1 met die funksies van elke benoemde struktuur

Kern – Bevat die DNA van die sel, met porieë in die kernmembraan om beweging van mRNA moontlik te maak.

Nukleolus – Die ligging van sintese van ribosome vir gebruik in die sel.

Growwe endoplasmiese retikulum – Ribosome sit op die oppervlak, sintetiseer proteïene vir gebruik buite die sel.

Gladde endoplasmiese retikulum – Sintetiseer lipiede en steroïedhormone, asook breek lipiedoplosbare gifstowwe af

Golgi-apparaat – Verander, verwerk en verpak makromolekules (veral proteïene) in vesikels vir vervoer binne die sel

Mitochondrion – Die ligging van die reaksies van aërobiese respirasie, wat energie vir die sel verskaf in die vorm van ATP.

Ribosome – Die vryswewende ribosome sintetiseer proteïene wat binne die sel gebruik word

Selmembraan – 'n Lipied dubbellaag wat dien as 'n beskermende versperring vir die sel. Dit bevat chemiese reseptore en porieë vir die beweging van ione en ander molekules.

Sitoplasma – Waar die chemiese reaksies van lewe, insluitend asemhaling, plaasvind. Dit bestaan ​​meestal uit water, maar ook sommige proteïene (d.w.s. ensieme vir metaboliese reaksies).

Lysosome – Membraangebonde vesikels wat ensieme vir intrasellulêre vertering bevat. Dit is belangrik vir selfverdediging, die vertering van skadelike organismes en chemikalieë.

Vakuole & # 8211 Stoor water om sel turgor te verhoog.

1.3.3 – Identifiseer strukture vanaf 2.3.1 in elektronmikrofoto's van 'n lewersel

1.3.4 – Vergelyk prokariotiese en eukariotiese selle
Albei het:

  • Selmembraan
  • Metabolisme
  • DNA
  • Vereis energie
  • Ribosome
  • Sitoplasma

Die verskille tussen hulle is:

1.3.5 – Noem die drie verskille tussen plant- en dierselle

1.3.6 – Skets twee rolle van ekstrasellulêre komponente

Selwand – Dit word gevind rondom alle plantselle, en is saamgestel uit sellulose. Dit behou die vorms van die sel en bied strukturele ondersteuning. Dit voorkom ook die oormatige opname van water.
Dier ekstrasellulêre matriks – dit is 'n afskeiding, soms van glikoproteïene. Dit sit tussen selle, en kan baie bykomende funksies verrig soos ondersteuning, adhesie, filtreer, sowel as 'n basis vir die vorming van weefsel.


Koolstof bevat vier elektrone in sy buitenste dop. Daarom kan dit vier kovalente bindings met ander atome of molekules vorm. Die eenvoudigste organiese koolstofmolekule is metaan (CH4), waarin vier waterstofatome aan 'n koolstofatoom bind.

Figuur 2.12 Koolstof kan vier kovalente bindings vorm om 'n organiese molekule te skep. Die eenvoudigste koolstofmolekule is metaan (CH4), wat hier uitgebeeld word.

Strukture wat meer kompleks is, word egter met behulp van koolstof gemaak. Enige van die waterstofatome kan vervang word met 'n ander koolstofatoom wat kovalent aan die eerste koolstofatoom gebind is. Op hierdie manier kan lang en vertakkende kettings van koolstofverbindings gemaak word (Figuur 2.13 a). Die koolstofatome kan met atome van ander elemente bind, soos stikstof, suurstof en fosfor (Figuur 2.13) b). Die molekules kan ook ringe vorm, wat self met ander ringe kan koppel (Figuur 2.13) c). Hierdie diversiteit van molekulêre vorms is verantwoordelik vir die diversiteit van funksies van die biologiese makromolekules en is in 'n groot mate gebaseer op die vermoë van koolstof om veelvuldige bindings met homself en ander atome te vorm.

Figuur 2.13 Hierdie voorbeelde toon drie molekules (gevind in lewende organismes) wat koolstofatome bevat wat op verskillende maniere aan ander koolstofatome en die atome van ander elemente gebind is. (a) Hierdie molekule steariensuur het 'n lang ketting van koolstofatome. (b) Glisien, 'n komponent van proteïene, bevat koolstof-, stikstof-, suurstof- en waterstofatome. (c) Glukose, 'n suiker, het 'n ring van koolstofatome en een suurstofatoom.


Die Plasma Membraan

Net soos prokariote, het eukariotiese selle 'n plasmamembraan ((Figuur)), 'n fosfolipied -tweelaag met ingebedde proteïene wat die interne inhoud van die sel van die omliggende omgewing skei. 'n Fosfolipied is 'n lipiedmolekule met twee vetsuurkettings en 'n fosfaatbevattende groep. Die plasmamembraan beheer die deurgang van organiese molekules, ione, water en suurstof in en uit die sel. Afvalstowwe (soos koolstofdioksied en ammoniak) verlaat ook die sel deur deur die plasmamembraan te gaan.


Die plasmamembrane van selle wat spesialiseer in absorpsie, vou in vingeragtige uitsteeksels wat ons microvilli noem (enkelvoud = microvillus) ((Figuur)). Sulke selle voer tipies die dunderm uit, die orgaan wat voedingstowwe uit verteerde voedsel absorbeer. Dit is 'n uitstekende voorbeeld van vormvolgende funksie.
Mense met coeliakie het 'n immuunrespons op gluten, wat 'n proteïen in koring, gars en rog is. Die immuunrespons beskadig mikrovilli, en dus kan aangetaste individue nie voedingstowwe opneem nie. Dit lei tot wanvoeding, krampe en diarree. Pasiënte wat aan coeliakie ly, moet 'n glutenvrye dieet volg.



Struktuur en funksie van die 26S Proteasome

As die eindpunt vir die ubikitien-proteasoomstelsel, is die 26S-proteasoom die belangrikste proteolitiese masjien wat verantwoordelik is vir gereguleerde proteïenafbraak in eukariotiese selle. Die proteasoom se sellulêre funksies wissel van algemene proteïenhomeostase en stresreaksie tot die beheer van lewensbelangrike prosesse soos seldeling en seintransduksie. Om al die proteïene betroubaar te verwerk in die komplekse sellulêre omgewing, moet die proteasoom hoë promiskuïteit kombineer met buitengewone substraatselektiwiteit. Onlangse strukturele en biochemiese studies het nuwe lig gewerp op die vele stappe betrokke by proteasomale substraatverwerking, insluitend herkenning, deubiquitinering en ATP-gedrewe translokasie en ontvouing. Boonop het hierdie studies 'n komplekse konformasielandskap aan die lig gebring wat behoorlike substraatseleksie verseker voordat die proteasoom tot prosessiewe degradasie verbind. Hierdie vooruitgang in ons begrip van die proteasoom se ingewikkelde masjinerie het die begin gemaak vir toekomstige studies oor hoe die proteasoom funksioneer as 'n belangrike reguleerder van die eukariotiese proteoom.

Sleutelwoorde: 26S proteasoom AAA+ ATPase deubiquitination energie-afhanklike proteïen degradasie ubiquitin kode ubiquitin reseptor.

Syfers

Struktuur en konformasie veranderinge van...

Struktuur en konformasie veranderinge van die proteasoom. ( a ) Die 26S-proteasoom...

30° relatief tot die Rpts. (c) Uitgesnyde voorstellings van die proteasoom in die konformasies s1–s4, wat verskille in die ligging van Rpn11, die breedte van die sentrale verwerkingskanaal en die koaksiale belyning van die N-ring, die AAA+ beklemtoon (A TPaseer a geassosieer met verskeie sellulêre aktiwiteite) ring, en die 20S-kern. Die sentrale kanale deur die N-ring en AAA+ ring word uitgelig deur 'n soliede swart lyn. Die koaksiale belyning is die meeste uitgespreek in die s3- en s4-konformeerders, wat lei tot die vorming van 'n wye aaneenlopende kanaal vir substraattranslokasie, met die Rpn11-aktiewe plek (rooi kol) direk bokant die ingang geleë. Ook getoon is bo-na-onder aansigte van die 20S-kerndeeltjie, wat die veranderinge in die 20S-hek beklemtoon, wat die meeste digtheid in die s1-toestand en die minste in die s4-toestand het.

Model vir substraatbetrokkenheid deur...

Model vir substraatbetrokkenheid deur die proteasoom. ( Links ) Proteasoom word gewys...

Konformasie landskap van die proteasoom.…

Konformasie landskap van die proteasoom. ( a ) Kwalitatiewe vergelyking van hoe die...

AAA+ motorargitektuur, nukleotiedbinding, ...

AAA+ motoriese argitektuur, nukleotiedbinding en konformasieveranderinge. ( a ) Kant (…

Ubiquitin-reseptore en DUB's (deubiquitinases) ...

Ubiquitin-reseptore en DUB's (deubiquitinases) by die proteasoom. ( a ) Krio-elektronmikroskopie...

Kristalstrukture van proteasomale DUB's.…

Kristalstrukture van proteasomale DUB's. ( a ) Kristalstruktuur van Saccharomyces cerevisiae...


Afdeling Opsomming

Soos 'n prokariotiese sel, het 'n eukariotiese sel 'n plasmamembraan, sitoplasma en ribosome, maar 'n eukariotiese sel is tipies groter as 'n prokariotiese sel, het 'n ware kern (wat beteken dat sy DNA omring is deur 'n membraan) en ander membraan- gebonde organelle wat ruimte vir funksionaliteit moontlik maak. Die plasmamembraan is 'n fosfolipied dubbellaag wat ingebed is met proteïene. Die nukleolus binne die kern is die plek vir ribosoomsamestelling. Ribosome word in die sitoplasma aangetref of is aan die sitoplasmiese kant van die plasmamembraan of endoplasmiese retikulum geheg. Hulle voer proteïensintese uit. Mitochondria voer sellulêre respirasie uit en produseer ATP. Peroksisome breek vetsure, aminosure en sommige gifstowwe af. Voertuie en vakuole is stoor- en vervoerkompartemente. In plantselle help vakuole ook om makromolekules af te breek.

Diereselle het ook 'n sentrosoom en lysosome. Die sentrosoom het twee liggame, die sentriole, met 'n onbekende rol in seldeling. Lysosome is die spysverteringsorganelle van diereselle.

Plantselle het 'n selwand, chloroplaste en 'n sentrale vakuool. Die plantselwand, waarvan die primêre komponent sellulose is, beskerm die sel, verskaf strukturele ondersteuning en gee vorm aan die sel. Fotosintese vind plaas in chloroplaste. Die sentrale vakuool brei uit, wat die sel vergroot sonder dat dit nodig is om meer sitoplasma te produseer.

Die endomembraanstelsel sluit die kernomhulsel, die endoplasmiese retikulum, Golgi-apparaat, lisosome, vesikels, sowel as die plasmamembraan in. Hierdie sellulêre komponente werk saam om membraanlipiede en proteïene te verander, te verpak, te merk en te vervoer.

Die sitoskelet het drie verskillende tipes proteïenelemente. Mikrofilamente verskaf rigiditeit en vorm aan die sel, en fasiliteer sellulêre bewegings. Intermediêre filamente dra spanning en anker die kern en ander organelle in plek. Mikrotubuli help die sel om kompressie te weerstaan, dien as spore vir motorproteïene wat vesikels deur die sel beweeg, en trek gerepliseerde chromosome na teenoorgestelde punte van 'n sel wat deel. Hulle is ook die strukturele elemente van sentriole, flagella en silia.

Diereselle kommunikeer deur hul ekstrasellulêre matrikse en is met mekaar verbind deur stywe aansluitings, desmosome en gaping aansluitings. Plantselle word verbind en kommunikeer met mekaar deur plasmodesmata.

Oefeninge

  1. Watter strukture het 'n plantsel wat 'n diersel nie het nie? Watter strukture het 'n diersel wat 'n plantsel nie het nie?
  2. Hoekom doen die cis gesig van die Golgi nie die plasmamembraan in die gesig staar nie?
  3. Watter van die volgende word in beide eukariotiese en prokariotiese selle aangetref?
    1. kern
    2. mitochondrion
    3. vakuool
    4. ribosoom
    1. mitochondrion
    2. Golgi-apparaat
    3. endoplasmiese retikulum
    4. lisosoom
    1. Plantselle het plasmodesmata, 'n selwand, 'n groot sentrale vakuool, chloroplaste en plastiede. Diereselle het lisosome en sentrosome.
    2. Omdat daardie gesig chemikalieë van die ER ontvang, wat na die middel van die sel is.
    3. D
    4. A
    5. "Vorm volg op funksie" verwys na die idee dat die funksie van 'n liggaamsdeel die vorm van daardie liggaamsdeel dikteer. Byvoorbeeld, organismes soos voëls of visse wat vinnig deur die lug of water vlieg of swem, het vaartbelynde liggame wat weerstand verminder. Op die vlak van die sel, in weefsels betrokke by sekretoriese funksies, soos die speekselkliere, het die selle volop Golgi.

    Woordelys

    selwand: 'n rigiede selbedekking gemaak van sellulose in plante, peptidoglikaan in bakterieë, nie-peptidoglikaanverbindings in Archaea, en chitien in swamme wat die sel beskerm, strukturele ondersteuning bied en vorm aan die sel gee

    sentrale vakuool: 'n groot plantsel-organel wat optree as 'n stoorkompartement, waterreservoir en plek van makromolekule-afbraak

    chloroplast: 'n plantsel-organel wat fotosintese uitvoer

    silium: (meervoud: silia) 'n kort, haaragtige struktuur wat in groot getalle vanaf die plasmamembraan strek en gebruik word om 'n hele sel te beweeg of stowwe langs die buitenste oppervlak van die sel te beweeg

    sitoplasma: die hele gebied tussen die plasmamembraan en die kernomhulsel, bestaande uit organelle wat in die jelagtige sitosol, die sitoskelet en verskeie chemikalieë gesuspendeer is

    sitoskelet: die netwerk van proteïenvesels wat gesamentlik die vorm van die sel handhaaf, sommige organelle in spesifieke posisies verseker, sitoplasma en vesikels binne die sel laat beweeg, en eensellige organismes in staat stel om te beweeg

    sitosol: die jelagtige materiaal van die sitoplasma waarin selstrukture gesuspendeer is

    desmosome: 'n koppeling tussen aangrensende epiteelselle wat gevorm word wanneer cadheriene in die plasmamembraan aan intermediêre filamente heg

    endomembraan sisteem: die groep organelle en membrane in eukariotiese selle wat saamwerk om lipiede en proteïene te modifiseer, te verpak en te vervoer

    endoplasmiese retikulum (ER): 'n reeks onderling gekoppelde membraanstrukture binne eukariotiese selle wat gesamentlik proteïene verander en lipiede sintetiseer

    Ekstrasellulêre matriks: die materiaal, hoofsaaklik kollageen, glikoproteïene en proteoglikane, afgeskei uit dierselle wat selle as 'n weefsel bymekaar hou, selle toelaat om met mekaar te kommunikeer en bied meganiese beskerming en verankering vir selle in die weefsel

    flagellum: (meervoud: flagella) die lang, haaragtige struktuur wat vanaf die plasmamembraan strek en gebruik word om die sel te beweeg

    gaping aansluiting: 'n kanaal tussen twee aangrensende dierselle wat ione, voedingstowwe en ander lae-molekulêre gewig stowwe tussen die selle laat beweeg, wat die selle in staat stel om te kommunikeer

    Golgi-apparaat: 'n eukariotiese organel wat bestaan ​​uit 'n reeks gestapelde membrane wat lipiede en proteïene sorteer, merk en verpak vir verspreiding

    lisosoom: 'n organel in 'n diersel wat funksioneer as die sel se spysverteringskomponent dit breek proteïene, polisakkariede, lipiede, nukleïensure en selfs verslete organelle af

    mitochondria: (enkelvoud: mitochondrion) die sellulêre organelle wat verantwoordelik is vir die uitvoering van sellulêre respirasie, wat lei tot die produksie van ATP, die sel se belangrikste energiedraende molekule

    kernmembraan: die dubbelmembraanstruktuur wat die buitenste gedeelte van die kern uitmaak

    nukleolus: die donkerkleurige liggaam binne die kern wat verantwoordelik is vir die samestelling van ribosomale subeenhede

    kern: die selorganel wat die sel se DNA huisves en die sintese van ribosome en proteïene rig

    peroksisoom: 'n klein, ronde organel wat waterstofperoksied bevat, vetsure en aminosure oksideer en baie gifstowwe detoksifiseer

    plasma membraan: 'n fosfolipied dubbellaag met ingebedde (integrale) of aangehegte (perifere) proteïene wat die interne inhoud van die sel van sy omringende omgewing skei

    Plasmodesma: (meervoud: plasmodesmata) 'n kanaal wat tussen die selwande van aangrensende plantselle beweeg, hul sitoplasma verbind en materiaal toelaat om van sel tot sel vervoer te word

    ribosoom: 'n sellulêre struktuur wat proteïensintese uitvoer

    growwe endoplasmiese retikulum (RER): die gebied van die endoplasmiese retikulum wat met ribosome besaai is en betrokke is by proteïenmodifikasie

    gladde endoplasmiese retikulum (SER): die gebied van die endoplasmiese retikulum wat min of geen ribosome op sy sitoplasmiese oppervlak het en koolhidrate, lipiede en steroïedhormone sintetiseer, ontgift chemikalieë soos plaagdoders, preserveermiddels, medikasie en omgewingsbesoedelende stowwe, en stoor kalsiumione

    stywe aansluiting: 'n stewige seël tussen twee aangrensende dierselle wat deur proteïenaanhegting geskep word

    vakuool: 'n membraangebonde sak, ietwat groter as 'n vesikel, wat funksioneer in sellulêre berging en vervoer

    vesikel: 'n klein, membraangebonde sakkie wat funksioneer in sellulêre berging en vervoer van sy membraan is in staat om te versmelt met die plasmamembraan en die membrane van die endoplasmiese retikulum en Golgi-apparaat