Was macht das Zytoplasma in einer Pflanzenzelle? Zellorganellen: ihre Struktur und Funktionen. Funktionen von Zellorganellen

Zytoplasma- Dies ist die innere Umgebung der Zelle, begrenzt durch die Zellmembran, mit Ausnahme des Zellkerns und der Vakuole. Früher hieß es, die Zelle bestehe zu 80 % aus Wasser. Ein Merkmal der Struktur des Zellzytoplasmas besteht darin, dass sich der größte Teil der Wasserstruktur der Zelle im Zytoplasma befindet. Der feste Teil des Zytoplasmas umfasst Proteine, Kohlenhydrate, Phospholipide, Cholesterin und andere stickstoffhaltige organische Verbindungen, Mineralsalze, Einschlüsse in Form von Glykogentröpfchen (in tierischen Zellen) und andere Substanzen. Fast alle Prozesse des Zellstoffwechsels finden im Zytoplasma statt. Das Zytoplasma enthält außerdem Reservenährstoffe und unlösliche Abfallprodukte aus Stoffwechselprozessen.

Funktionen des Zytoplasmas oder die Rolle des Zytoplasmas in der Zelle

Funktionen des Zytoplasmas oder Rolle des Zytoplasmas:
1. Verbinden Sie alle Teile der Zelle zu einem Ganzen;
2. In ihm finden chemische Prozesse statt;
3. Transportiert Stoffe;
4. Führt eine unterstützende Funktion aus.

ZU Strukturmerkmale des Zytoplasmas Folgendes kann zugeschrieben werden:
1. Farblose viskose Substanz;
2. Ist in ständiger Bewegung;
3. Enthält Organellen (permanente Strukturkomponenten und zelluläre Einschlüsse sowie nicht permanente Strukturzellen);
4. Einschlüsse können in Form von Tropfen (Fette) und Körnern (Proteine ​​und Kohlenhydrate) vorliegen.

Wie das Zytoplasma aussieht, können Sie am Beispiel der Struktur einer Pflanzen- oder Tierzelle sehen.

Bewegung des Zytoplasmas

Die Bewegung des Zytoplasmas in der Zelle ist praktisch kontinuierlich. Die Bewegung des Zytoplasmas selbst erfolgt durch das Zytoskelett, genauer gesagt durch Veränderungen in der Form des Zytoskeletts.

Zytoplasmatische Organoide

Zu den Organoiden des Zellzytoplasmas zählen alle in der Zelle befindlichen Organoide, da sie sich alle im Zytoplasma befinden. Alle Organellen im Zytoplasma befinden sich in einem mobilen Zustand und können sich aufgrund des Zytoskeletts bewegen.

Zusammensetzung des Zytoplasmas

Die Zusammensetzung des Zytoplasmas umfasst:
1. Wasser etwa 80 %;
2. Protein etwa 10 %;
3. Lipide etwa 2 %;
4. Organische Salze etwa 1 %;
5. Anorganische Salze 1 %;
6. RNA etwa 0,7 %;
7. DNA etwa 0,4 %.
Die obige Zusammensetzung des Zytoplasmas gilt für eukaryotische Zellen.

Der von einer Membran begrenzte gelartige Inhalt der Zelle wird als Zytoplasma einer lebenden Zelle bezeichnet. Das Konzept wurde 1882 vom deutschen Botaniker Eduard Strassburger eingeführt.

Struktur

Zytoplasma ist die innere Umgebung jeder Zelle und charakteristisch für Zellen von Bakterien, Pflanzen, Pilzen und Tieren.
Zytoplasma besteht aus folgenden Komponenten:

• Hyaloplasma (Zytosole) – flüssige Substanz;
• zelluläre Einschlüsse – optionale Bestandteile der Zelle;
• Organellen – dauerhafte Bestandteile der Zelle;
• Zytoskelett – Zellgerüst.

Die chemische Zusammensetzung des Zytosols umfasst folgende Stoffe:

• Wasser - 85 %;
• Proteine ​​– 10 %
• organische Verbindungen - 5 %.

Zu den organischen Verbindungen gehören:

• Mineralsalze;
• Kohlenhydrate;
• Lipide;
• stickstoffhaltige Verbindungen;
• eine kleine Menge DNA und RNA;
• Glykogen (charakteristisch für tierische Zellen).

Reis. 1. Zusammensetzung des Zytoplasmas.

Das Zytoplasma enthält einen Vorrat an Nährstoffen (Fetttropfen, Polysaccharidkörner) sowie unlösliche Abfallprodukte der Zelle.

Das Zytoplasma ist farblos und bewegt und fließt ständig. Es enthält alle Organellen der Zelle und vermittelt deren Verbindung. Bei teilweiser Entfernung wird das Zytoplasma wiederhergestellt. Wenn das Zytoplasma vollständig entfernt ist, stirbt die Zelle.

Die Struktur des Zytoplasmas ist heterogen. Bedingt zuweisen zwei Schichten Zytoplasma:

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• Ektoplasma (Plasmagel) – eine äußere dichte Schicht, die keine Organellen enthält;
• Endoplasma (Plasmasol) – eine innere, flüssigere Schicht, die Organellen enthält.

Die Aufteilung in Ektoplasma und Endoplasma kommt bei Protozoen deutlich zum Ausdruck. Ektoplasma hilft der Zelle, sich zu bewegen.

Außen ist das Zytoplasma von einer Zytoplasmamembran oder einem Plasmalemma umgeben. Es schützt die Zelle vor Schäden, führt einen selektiven Stofftransport durch und sorgt für Zellreizbarkeit. Die Membran besteht aus Lipiden und Proteinen.

Lebensaktivität

Zytoplasma ist eine lebenswichtige Substanz, die an den Hauptprozessen der Zelle beteiligt ist:

• Stoffwechsel;
• Wachstum;
• Aufteilung.

Die Bewegung des Zytoplasmas wird Zyklose oder zytoplasmatischer Fluss genannt. Es kommt in eukaryontischen Zellen vor, auch beim Menschen. Während der Zyklose liefert das Zytoplasma Substanzen an alle Organellen der Zelle und führt so den Zellstoffwechsel durch. Das Zytoplasma bewegt sich unter Verbrauch von ATP durch das Zytoskelett.

Mit zunehmendem Zytoplasmavolumen wächst die Zelle. Der Vorgang der Teilung des Körpers einer eukaryotischen Zelle nach der Kernteilung (Karyokinese) wird Zytokinese genannt. Durch die Teilung des Körpers wird das Zytoplasma samt Organellen auf zwei Tochterzellen verteilt.

Reis. 2. Zytokinese.

Funktionen

Die Hauptfunktionen des Zytoplasmas in einer Zelle sind in der Tabelle beschrieben.

Die Trennung des Zytoplasmas von der Membran durch Osmose des austretenden Wassers wird Plasmolyse genannt. Der umgekehrte Prozess – die Deplasmolyse – findet statt, wenn ausreichend Wasser in die Zelle gelangt. Die Prozesse sind für jede Zelle außer tierischen Zellen charakteristisch.

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Zytoplasma wird als innere Umgebung des Körpers bezeichnet, da es ständig in Bewegung ist und alle Zellbestandteile bewegt. Das Zytoplasma unterliegt ständig Stoffwechselprozessen und enthält alle organischen und anorganischen Substanzen.

Struktur

Zytoplasma besteht aus einem permanenten flüssigen Teil – Hyaloplasma und sich verändernden Elementen – Organellen und Einschlüssen.

Organellen des Zytoplasmas werden in Membran- und Nichtmembranorganellen unterteilt, wobei letztere wiederum Doppelmembran- und Einzelmembranorganellen sein können.

1. Nichtmembranorganellen: Ribosomen, Vakuolen, Zentrosom, Flagellen.
2. Doppelmembranorganellen: Mitochondrien, Plastiden, Zellkern.
3. Einzelmembranorganellen: Golgi-Apparat, Lysosomen, Vakuolen, endoplasmatisches Retikulum.

Zu den Bestandteilen des Zytoplasmas gehören auch zelluläre Einschlüsse, die in Form von Lipidtröpfchen oder Glykogenkörnern vorliegen.

Die Hauptmerkmale des Zytoplasmas:

• Farblos;
• elastisch;
• schleimig-viskos;
• strukturiert;
• beweglich.

Der flüssige Teil des Zytoplasmas unterscheidet sich in seiner chemischen Zusammensetzung in Zellen unterschiedlicher Spezialisierung. Die Hauptsubstanz besteht zu 70 bis 90 % aus Wasser; es enthält außerdem Proteine, Kohlenhydrate, Phospholipide, Spurenelemente und Salze.

Das Säure-Basen-Gleichgewicht wird bei 7,1–8,5 pH (leicht alkalisch) gehalten.

Zytoplasma ist bei der Untersuchung bei starker Vergrößerung eines Mikroskops kein homogenes Medium. Es gibt zwei Teile – einer befindet sich an der Peripherie im Bereich des Plasmalemmas (Ektoplasma), der andere befindet sich in der Nähe des Kerns (Endoplasma).

Ektoplasma dient als Verbindung zur Umwelt, zur Interzellularflüssigkeit und zu benachbarten Zellen. Endoplasma- Hier befinden sich alle Organellen.

Die Struktur des Zytoplasmas enthält spezielle Elemente – Mikrotubuli und Mikrofilamente.

Mikrotubuli– Nichtmembranorganellen, die für die Bewegung von Organellen innerhalb der Zelle und die Bildung des Zytoskeletts notwendig sind. Das globuläre Protein Tubulin ist der Hauptbaustein für Mikrotubuli. Ein Tubulinmolekül hat einen Durchmesser von maximal 5 nm. In diesem Fall können sich die Moleküle miteinander verbinden und gemeinsam eine Kette bilden. 13 solcher Ketten bilden einen Mikrotubulus mit einem Durchmesser von 25 nm.

Tubulinmoleküle sind ständig in Bewegung, um Mikrotubuli zu bilden; wenn die Zelle ungünstigen Faktoren ausgesetzt wird, wird der Prozess gestört. Mikrotubuli sind verkürzt oder vollständig denaturiert. Diese Elemente des Zytoplasmas sind für das Leben von Pflanzen- und Bakterienzellen sehr wichtig, da sie an der Struktur ihrer Membranen beteiligt sind.

Mikrofilamente- Dabei handelt es sich um submikroskopische Nichtmembranorganellen, die das Zytoskelett bilden. Sie sind auch Teil des kontraktilen Apparats der Zelle. Mikrofilamente bestehen aus zwei Arten von Proteinen – Aktin und Myosin. Aktinfasern haben einen Durchmesser von bis zu 5 nm und Myosinfasern einen Durchmesser von bis zu 25 nm. Mikrofilamente sind hauptsächlich im Ektoplasma konzentriert. Es gibt auch spezifische Filamente, die für einen bestimmten Zelltyp charakteristisch sind.

Mikrotubuli und Mikrofilamente bilden zusammen das Zytoskelett der Zelle, das die Verbindung aller Organellen und den intrazellulären Stoffwechsel gewährleistet.

Im Zytoplasma werden auch hochmolekulare Biopolymere isoliert. Sie sind zu Membrankomplexen zusammengefasst, die den gesamten Zellinnenraum durchdringen, den Standort von Organellen bestimmen und das Zytoplasma von der Zellwand abgrenzen.

Die strukturellen Merkmale des Zytoplasmas liegen in der Fähigkeit, seine innere Umgebung zu verändern. Es kann in zwei Zuständen vorliegen: halbflüssig ( Sol) und viskos ( Gel). Abhängig vom Einfluss äußerer Faktoren (Temperatur, Strahlung, chemische Lösungen) geht das Zytoplasma also von einem Zustand in einen anderen über.

Funktionen

• Füllt den intrazellulären Raum;
• verbindet alle Strukturelemente der Zelle miteinander;
• transportiert synthetisierte Substanzen zwischen Organellen und außerhalb der Zelle;
• stellt den Standort von Organellen fest;
• ist ein Medium für physikalische und chemische Reaktionen;
• verantwortlich für den Zellturgor, die Konstanz der inneren Umgebung der Zelle.

Die Funktionen des Zytoplasmas in einer Zelle hängen auch von der Art der Zelle selbst ab: pflanzlich, tierisch, eukaryotisch oder prokaryotisch. Aber in allen lebenden Zellen findet im Zytoplasma ein wichtiges physiologisches Phänomen statt – die Glykolyse. Der Prozess der Glukoseoxidation, der unter aeroben Bedingungen abläuft und mit der Freisetzung von Energie endet.

Bewegung des Zytoplasmas

Das Zytoplasma ist in ständiger Bewegung; diese Eigenschaft ist für das Leben der Zelle von großer Bedeutung. Dank der Bewegung sind Stoffwechselprozesse innerhalb der Zelle und die Verteilung synthetisierter Elemente zwischen Organellen möglich.

Biologen beobachteten die Bewegung des Zytoplasmas in großen Zellen und überwachten gleichzeitig die Bewegung von Vakuolen. Für die Bewegung des Zytoplasmas sind Mikrofilamente und Mikrotubuli verantwortlich, die in Gegenwart von ATP-Molekülen aktiviert werden.

Die Bewegung des Zytoplasmas zeigt, wie aktiv die Zellen sind und wie überlebensfähig sie sind. Dieser Prozess ist von äußeren Einflüssen abhängig, sodass kleinste Veränderungen der Umweltfaktoren ihn stoppen oder beschleunigen.

Die Rolle des Zytoplasmas bei der Proteinbiosynthese. Die Proteinbiosynthese erfolgt unter Beteiligung von Ribosomen, die sich direkt im Zytoplasma oder auf dem körnigen ER befinden. Außerdem gelangt mRNA durch Kernporen in das Zytoplasma, das von der DNA kopierte Informationen trägt. Das Exoplasma enthält die notwendigen Aminosäuren für die Proteinsynthese und Enzyme, die diese Reaktionen katalysieren.

Übersichtstabelle zur Struktur und Funktion des Zytoplasmas

Der Aufbau von Tieren basiert wie bei allen anderen Organismen auf der Zelle. Es handelt sich um ein komplexes System, dessen Komponenten durch verschiedene biochemische Reaktionen miteinander verbunden sind. Die genaue Struktur einer bestimmten Zelle hängt von den Funktionen ab, die sie im Körper ausführt.

Die Zellen von Pflanzen, Tieren und Pilzen (alle Eukaryoten) haben einen allgemeinen Strukturplan. Sie verfügen über eine Zellmembran, einen Zellkern mit Nukleolus, Mitochondrien, Ribosomen, ein endoplasmatisches Retikulum und eine Reihe weiterer Organellen und anderer Strukturen. Trotz ihrer Ähnlichkeiten weisen tierische Zellen jedoch ihre eigenen charakteristischen Merkmale auf, die sie sowohl von Pflanzenzellen als auch von Pilzen unterscheiden.

Es werden nur tierische Zellen abgedeckt Zellmembran. Sie haben weder eine Zellwand aus Zellulose (wie Pflanzen) noch eine Zellwand aus Chitin (wie Pilze). Die Zellwand ist starr. Daher stellt es einerseits eine Art äußeres Skelett (Stütze) für die Zelle dar, andererseits verhindert es jedoch, dass Pflanzen- und Pilzzellen Stoffe durch Einfangen (Phagozytose und Pinozytose) aufnehmen können. Sie saugen sie auf. Tierische Zellen sind zu dieser Ernährungsweise fähig. Die Zellmembran ist elastisch, wodurch es möglich ist, die Form der Zelle bis zu einem gewissen Grad zu verändern.

Tierische Zellen sind im Allgemeinen kleiner als Pflanzen- und Pilzzellen.

Zytoplasma- Dies ist der innere Flüssigkeitsinhalt der Zelle. Es ist viskos, weil es eine Lösung von Stoffen ist. Die ständige Bewegung des Zytoplasmas sorgt für die Bewegung von Stoffen und Zellbestandteilen. Dies fördert das Auftreten verschiedener chemischer Reaktionen.

Den zentralen Platz in der Tierzelle nimmt ein großer ein Kern. Der Kern hat eine eigene Membran (Kernhülle), die seinen Inhalt vom Inhalt des Zytoplasmas trennt. Die Kernmembran verfügt über Poren, durch die der Transport von Stoffen und Zellstrukturen erfolgt. Im Kern befindet sich Kernsaft (seine Zusammensetzung unterscheidet sich etwas vom Zytoplasma), Nukleolus Und Chromosomen. Wenn sich eine Zelle teilt, rollen sich die Chromosomen zusammen und können unter einem Lichtmikroskop gesehen werden. In einer sich nicht teilenden Zelle sind die Chromosomen fadenförmig. Sie sind in „funktionsfähigem Zustand“. Zu diesem Zeitpunkt synthetisieren sie verschiedene Arten von RNA, die anschließend für die Synthese von Proteinen sorgen. Chromosomen speichern genetische Informationen. Dabei handelt es sich um einen Code, dessen Umsetzung die Lebensaktivität der Zelle bestimmt; er wird auch an Tochterzellen weitergegeben, wenn sich die Elternzelle teilt.

Mitochondrien, das endoplasmatische Retikulum (ER) und der Golgi-Komplex verfügen ebenfalls über eine Membranhülle. IN Mitochondrien Es findet eine ATP-Synthese (Adenosintriphosphorsäure) statt. In ihren Verbindungen ist eine große Menge Energie gespeichert. Wenn diese Energie für das Leben der Zelle benötigt wird, wird ATP nach und nach abgebaut, um Energie freizusetzen. An EPS werden oft gefunden Ribosomen Auf ihnen findet die Proteinsynthese statt. Durch die EPS-Kanäle erfolgt ein Abfluss von Proteinen, Fetten und Kohlenhydraten Golgi-Komplex Dort reichern sich diese Stoffe an und werden bei Bedarf in Form von von einer Membran umgebenen Tröpfchen freigesetzt.

Ribosomen haben keine Membranen. Ribosomen sind einer der ältesten Bestandteile der Zelle, da Bakterien über sie verfügen. Im Gegensatz zu Eukaryoten verfügen Bakterienzellen nicht über echte Membranstrukturen.

In einer Tierzelle gibt es Lysosomen, die Substanzen enthalten, die von der Zelle aufgenommene organische Stoffe abbauen.

Im Gegensatz zu einer Pflanzenzelle besitzt eine tierische Zelle keine Plastiden, einschließlich Chloroplasten. Dadurch ist die tierische Zelle nicht zur autotrophen Ernährung fähig, sondern ernährt sich heterotroph.

In einer tierischen Zelle gibt es Zentriolen (Zellzentrum), die bei der Zellteilung für die Bildung der Spindel und die Divergenz der Chromosomen sorgen. Eine Pflanzenzelle verfügt nicht über eine solche Zellstruktur.

Die Zelle ist die kleinste Struktur der gesamten Pflanzen- und Tierwelt – das geheimnisvollste Phänomen der Natur. Selbst auf ihrer eigenen Ebene ist die Zelle äußerst komplex und enthält viele Strukturen, die bestimmte Funktionen erfüllen. Im Körper bildet eine Ansammlung bestimmter Zellen Gewebe, Gewebe bilden Organe und diese bilden Organsysteme. Der Aufbau des Tieres ist in vielerlei Hinsicht ähnlich, weist aber gleichzeitig grundlegende Unterschiede auf. Beispielsweise ist die chemische Zusammensetzung der Zellen ähnlich, die Prinzipien der Struktur und Lebenstätigkeit sind ähnlich, aber in Pflanzenzellen gibt es keine Zentriolen (außer bei Algen) und Stärke dient als Nahrungsreservebasis.

Ein Tier besteht aus drei Hauptkomponenten – Zellkern, Zytoplasma und Zellmembran. Zusammen mit dem Zellkern bildet das Zytoplasma Protoplasma. Die Zellmembran ist eine biologische Membran (Septum), die die Zelle von der äußeren Umgebung trennt, als Hülle für Zellorganellen und den Zellkern dient und zytoplasmatische Kompartimente bildet. Legt man das Präparat unter das Mikroskop, erkennt man gut den Aufbau einer tierischen Zelle. Die Zellmembran besteht aus drei Schichten. Die äußere und innere Schicht besteht aus Proteinen und die Zwischenschicht besteht aus Lipiden. In diesem Fall ist die Lipidschicht in zwei weitere Schichten unterteilt – eine Schicht aus hydrophoben Molekülen und eine Schicht aus hydrophilen Molekülen, die in einer bestimmten Reihenfolge angeordnet sind. Auf der Oberfläche der Zellmembran befindet sich eine spezielle Struktur – die Glykokalyx, die für die selektive Fähigkeit der Membran sorgt. Die Hülle lässt notwendige Substanzen durch und hält diejenigen zurück, die Schaden verursachen. Der Aufbau einer tierischen Zelle ist darauf ausgerichtet, bereits auf dieser Ebene eine Schutzfunktion sicherzustellen. Das Eindringen von Substanzen durch die Membran erfolgt unter direkter Beteiligung der Zytoplasmamembran. Die Oberfläche dieser Membran ist aufgrund von Biegungen, Auswüchsen, Falten und Zotten recht bedeutend. Die Zytoplasmamembran lässt sowohl kleine als auch größere Partikel passieren.

Die Struktur einer tierischen Zelle ist durch das Vorhandensein von Zytoplasma gekennzeichnet, das größtenteils aus Wasser besteht. Zytoplasma ist ein Behälter für Organellen und Einschlüsse. Darüber hinaus enthält das Zytoplasma auch ein Zytoskelett – Proteinfäden, die an der Abgrenzung des intrazellulären Raums und der Aufrechterhaltung der Zellform und der Kontraktionsfähigkeit beteiligt sind. Ein wichtiger Bestandteil des Zytoplasmas ist das Hyaloplasma, das die Viskosität und Elastizität der Zellstruktur bestimmt. Abhängig von äußeren und inneren Faktoren kann Hyaloplasma seine Viskosität verändern – flüssig oder gelartig werden.

Bei der Untersuchung der Struktur einer tierischen Zelle kann man nicht umhin, auf den Zellapparat zu achten – die Organellen, die sich in der Zelle befinden. Alle Organellen haben ihre eigene spezifische Struktur, die durch die von ihnen ausgeführten Funktionen bestimmt wird. Der Zellkern ist die zentrale Zelleinheit, die Erbinformationen enthält und am Stoffwechsel in der Zelle selbst beteiligt ist. Zu den Zellorganellen gehören das endoplasmatische Retikulum, das Zellzentrum, Mitochondrien, Ribosomen, der Golgi-Komplex, Plastiden, Lysosomen und Vakuolen. Ähnliche Organellen kommen in jeder Zelle vor, aber je nach Funktion kann sich die Struktur einer tierischen Zelle durch das Vorhandensein spezifischer Strukturen unterscheiden.

Organoide:

Mitochondrien oxidieren und sammeln chemische Energie;

Dank der Anwesenheit spezieller Enzyme synthetisiert es Fette und Kohlenhydrate; seine Kanäle erleichtern den Stofftransport innerhalb der Zelle;

Ribosomen synthetisieren Protein;

Der Golgi-Komplex konzentriert Proteine, verdichtet synthetisierte Fette und Polysaccharide, bildet Lysosomen und bereitet Substanzen für deren Entfernung aus der Zelle oder die direkte Verwendung in der Zelle vor;

Lysosomen zersetzen Kohlenhydrate, Proteine, Nukleinsäuren und Fette und verdauen im Wesentlichen die in die Zelle gelangenden Nährstoffe.

Das Zellzentrum ist am Prozess der Zellteilung beteiligt;

Vakuolen halten aufgrund des Zellsaftgehalts den Zellturgor (Innendruck) aufrecht.

Der Aufbau einer lebenden Zelle ist äußerst komplex – auf zellulärer Ebene laufen viele biochemische Prozesse ab, die gemeinsam die lebenswichtigen Funktionen des Organismus sicherstellen.