Komponenter av Living Cell og deres funksjoner
Les denne artikkelen for å lære om komponentene til levende cell og deres funksjoner!
Strukturell organisasjon av cellen:
Cell er en enhet med biologisk struktur og aktivitet. Den består av en organisert masse protoplasma omgitt av en beskyttende og selektivt gjennomtrengelig dekning som kalles plasmamembran.
Protoplasma av en celle kalles protoplast (Hanstein, 1880). Den er laget av plasma-lemma, cytoplasma, vakuoler og kjerner. I planteceller, sopp, bakterier og cyanobakterier, er en celle også omgitt av en cellevegg.
Cell er en enhet med biologisk struktur og aktivitet. Den består av en organisert masse protoplasma omgitt av en beskyttende og selektivt gjennomtrengelig dekning som kalles plasmamembran. Protoplasma av en celle kalles protoplast (Hanstein, 1880). Den er laget av plasma-lemma, cytoplasma, vakuoler og kjerner. I planteceller, sopp, bakterier og cyanobakterier, er en celle også omgitt av en cellevegg.
[I] Protoplasm:
Protoplasma ble beskrevet som "levende fysisk grunnlag for livet" av Thomas Huxley (1868), siden alle levende aktiviteters aktiviteter er selve protoplasmens aktiviteter. Det er det eneste stoffet som er utstyrt med livet, og derfor er planter og dyr som inneholder dette stoffet i kroppen, ansett som levende. Når protoplasmaen dør, slutter cellen å utføre noen funksjon for plantene eller dyret, som da som helhet blir inert og dødt.
Fysiske egenskaper av protoplasma:
På grunnlag av mikroskopiske studier fremkommer protoplasma som en klar, fargeløs, geléaktig gelatinøs substans. Det er en vannaktig løsning av svært små granuler og forskjellige globuler (stoffer på grunn av dette virker som viskøs, elastisk og granulær).
I sin aktive tilstand forblir protoplasma mettet med vann som utgjør 75-90 prosent av innholdet. Protoplasma koagulerer ved oppvarming, og når den blir drept, mister den gjennomsiktigheten. Den reagerer på ulike eksterne stimuli, for eksempel elektrisk støt og kjemikalier.
Protoplasma er delvis gjennomtrengelig i naturen, og denne egenskapen går tapt når protoplasmaet blir drept. Under normale forhold er protoplasmen til en levende celle i en tilstand av langsom men konstant bevegelse. I mange tilfeller viser det imidlertid forskjellige bevegelser av forskjellige slag.
Naken masser av protoplasma, viser to slags bevegelse-ciliary (svømmebevegelse av gratis, minutt, protoplasmiske legemer som zoosporene til mange alger og sopp med hjelp av cilia eller flagella) og amoeboid (krypende bevegelse ved hjelp av pseudopodia som i Amoeba). Protoplasmaet, omsluttet av en cellevegg, viser en bevegelsesbevegelse i den, som kalles cyclosis.
Cyclosis er av to slags rotasjon (protoplasma beveger seg rundt en vakuole inne i en celle i en retning, enten klokvis eller mot urvisen, for eksempel bladceller av Hydrilla eller Vallisneria og sirkulasjon (protoplasma beveger seg i forskjellige retninger rundt forskjellige vakuoler inne en celle som i stammehår av Tradescantia).
Protoplasma er et komplekst polyphasisk kolloidalt system. Den viktigste fysiske egenskapen til protoplasma er dens kolloidale natur som den skylder de fleste av egenskapene.
Kjemisk sammensetning av protoplasma:
Aktiv protoplasma inneholder en høy prosentandel vann (75-90%) og er fortsatt mettet med den. Ved å forlate dette vannet inneholder det faste stoffet til protoplasma følgende: proteiner-40-60%.
Fettstoffer (ekte fett og lipider, spesielt lecitin) -12-14%; karbohydrater-12-14% og uorganiske salter 5-7%. Analyse av den døde protoplasma avslører en lang liste over elementer som er tilstede i den.
Av disse oksygen (O) ca. 65%, karbon (C) ca. 18, 3%, hydrogen (H) ca. 11% og nitrogen (N) ca. 2, 5%, er mest iøynefallende. Andre elementer som utgjør de resterende 3% inkluderer klor (CI), svovel (S), fosfor (P), silisium (Si), kalsium (Ca), mangan (Mn) osv.
I tillegg til de ovennevnte kjemikaliene finnes også ulike typer pigmenter, latex, vitaminer, vekstregulatorer, enzymer og alkaloider i protoplasma og spiller bestemte roller i cellen.
Protoplasma har to hoveddeler
1. Cytoplasma
2. Nucleus
Den ytre delen av cytoplasma består av en enhetsmembran som kalles plasma-lemma eller plasmamembran i dyre- og planteceller. I planteceller er plasmamembranen beskyttet fra utsiden av en tykk cellevegg.
[II] Cellvegg:
Cellevegget er et ikke-levende systemkarakteristisk for planteceller. Unntatt har gameter av visse lavere planter og plasmodium av visse sopp ikke cellevegger. Først når celleveggen er i kontakt med den levende protoplast som dannet den, er den i stand til vekst, og det kan derfor ikke sies å være uavhengig av protoplasten.
Cell Wall består av tre deler:
1. Mellomlamell:
Det er et tynt, amorft, danner det intercellulære stoffet og bidrar til å holde sammen de primære veggene til tilstøtende celler. Midt lamell er fraværende på ytre side av overflateceller. Den består av kalsium og magnesium pektater. Middle lamella kan oppløses av forskjellige stoffer, inkludert pektinase og Jeffery's væske. Det er optisk isotropisk.
2. Den primære veggen:
Det er den første som blir dannet av cellen og er avsatt på hver side av midtre lamellen i sammenhengende celler. Det er optisk anisotropisk og består kjemisk av cellulose, pektiske stoffer, hemicellulose og noe annet polysakkarid. Alle levende celler har primære vegger. Siden primærveggen er avsatt veldig tidlig i cellenes ontogeni, blir den lagt til betydelig stress under den etterfølgende veksten av cellen.
Det vokser ikke bare i lineær dimensjon, men også i tykkelse. Således har den primære cellevegg både plastisitet og elastisitet. I noen tilfeller er veksten av tykkelsen av primærveggen reversibel i motsetning til den sekundære veggens irreversible karakter.
Primærvegg består av et antall mikrofibriller som er innebygd i den amorfe gelignende matrisen eller bakken. I flertallet av planter er mikrofibriller dannet av cellulose. De er 1 laget av en polymer av acetylglukosamin eller soppcellulose i mange sopp. Mikrofibriller er orientert forskjellige etter formen og fortykkingen av veggen. Vanligvis er de ordnet i et løs nettverk.
3. Secondary Wall:
Den er produsert i noen modne celler når den senere har stoppet vekst, f.eks. Trakeider, fartøyselementer, fibre, collenchyma. Sekundær veggen legges innvendig til primærveggen ved tilførsel eller avsetning av materialer over overflaten av eksisterende struktur. Den er tykk (3-10 μm) og består av minst tre lag, noen ganger mer (f.eks. Latexrør av Euphorbia milli).
De er betegnet som S1, S2, S3, Sx osv. Det innerste laget av sekundærveggen er noen ganger forskjellig både kjemisk og i fargeregenskaper på grunn av tilstedeværelsen av xylaner. Det kalles så tertiær veggen, for eksempel spenne ved i gymnospermer. Sekundær veggen kan være fraværende, uregelmessig avsatt eller dannet jevnt i cellene. Dette resulterer i differensiering av celler-parenchyma, collenchyma, sclerenchyma, trakeider og kar.
Sammensetningen av sekundærvegg er i utgangspunktet lik den primære veggen ved å ha cellulose-mikrofibriller innebygd i en matrise av pektin og hemicellulose. Cellulose-mikrofibriller i sekundærveggen ligger nær, parallelle og i vinkel mot cellens lengdeakse.
Et antall forskjellige materialer kan bli avsatt i veggen, slik som lignin, suberin og cutin. Andre stoffer som kan deponeres i cellevegget er silika (f.eks. Gress), mineraler, voks, tanniner, harpiks, tannkjøtt etc.
Kjemisk sammensetning av cellevegg:
Cellvegg av andre planter enn sopp er laget av cellulose-et polysakkarid. Formelen er ( C6HJ0O5 ) n. I tillegg til cellulose kan noen pektiske stoffer, hemicellulose og andre polysakkarider også være til stede. Middle lamella er laget av kalsiumpektat og magnesium pektat. Primær- og sekundærvegger består vanligvis av cellulose, selv om noen andre stoffer også kan være tilstede.
Molekylær og makromolekylær anordning av cellulose i cellevegg:
Cellulose, en lang rettkjedet polymer av d-glukose, danner en god del av skjelettet til cellevegget. Omtrent 100 lange kjeder av cellulose utgjør en elementær fibril eller micelle. Omtrent 20 elementære fibriller utgjør en mikrofibril.
Mellomrummene mellom mikrofibrillene er fylt med vann, pektiske stoffer, hemicelluloser i primærveggene og lignin, cutin, suberin etc. i sekundærveggene. Omtrent 250 mikrofibriller gjør en fibril.
Plamodesmata:
Plasmodesmata (singular-plasmodesma; Tangl, 1879; Strasburger, 1901) er cytoplasmiske broer mellom tilstøtende planteceller som utvikler seg i minuttporene av deres vegger. De danner et protoplasmisk kontinuum kalt symplast.
Ulike stoffer kan passere fra en celle til en annen gjennom plasmodesmata. Et plasmodesma består av en kanal foret med plasmamembran og har et enkelt eller forgrenet rør som kalles desmotubule. Desmotubule er en forlengelse av endoplasmatisk retikulum.
pits:
Pits er usjiktede områder i sekundære vegger av planteceller. De ser derfor ut som depressioner. Pits forekommer vanligvis i par på veggen av to tilstøtende celler. En grop har et hulrom eller gropkammer og en pitmembran. Pitmembranet består av primærvegg og midtre lamell.
Pits er av to typer, enkle og grenser. Enkel grop har jevn bredde på gropenkammeret. I grensehull er pitkammeret flaskformet fordi den sekundære veggen overskrider munnen.
Pits membran er gjennomtrengelig. Det kan ha små submikroskopiske porer. Derfor hjelper groper i rask translokasjon mellom to tilstøtende celler.
Funksjoner av Cell Wall:
Den utfører en rekke funksjoner:
(i) Beskytter protoplasmaet mot mekanisk skade.
(ii) Beskytter cellen mot angrep av patogener.
(iii) Gir stivhet til cellen.
(iv) Gir form til cellen og motvirker osmotisk trykk
(v) Gir styrke til landplanter for å motstå gravitasjonskrefter.
(vi) Ved veksten hjelper veggen i celleutvidelse.
(vii) Avhengig av typen celle, kan veggen være permeabel eller ugjennomtrengelig. Selv den permeable veggen utøver noen regulatorisk effekt på transport av stoffer inn i og ut av cellen.
(viii) Pits tilstede i veggen bidrar til å produsere et protoplasmisk kontinuum eller symplast blant cellene.
(ix) Cutin og suberin i cellevegget reduserer tapet av vann gjennom transpirasjon.
(x) Vegg av siktrør, tracheider og fartøy er spesialisert på langtransport.
[III] Cytoplasma:
Cytoplasma er gelé-lignende semi-væske generell protoplasmmasse eksklusiv kjernen, men inkludert alle andre komponenter-cytoplasmatisk matrise, celleorganeller og celleinneslutninger.
A. Cytoplasmatisk matrise eller cytosol (hyaloplasma):
Det er den klare væskedelen av cytoplasma som kan eksistere i to tilstander, sol og gel. De to er henholdsvis kalt plasmasol og plasmagel. Plasmagel er vanligvis tilstede under plasmamembranen. Det kalles ectoplast.
Plasmasol er intern og er kjent som endoplast. Vann utgjør 90% av matrisen. Matrix er faktisk et krystallkolloidalt kompleks i vann der noen kjemikalier er tilstede i form av en sann løsning, mens andre er tilstede som kolloidal løsning.
Cytoplasmatisk matrise utfører en rekke funksjoner. Viktige er:
1. Cellorganeller bytter materiale gjennom cytoplasmatisk matrise.
2. Matrisen inneholder råvarer og gir det samme til celleorganeller for deres funksjon.
3. Matrisen er syntesesetet av en rekke biokjemikalier som fett, nukleotider, noen karbohydrater, proteiner, koenzymer etc.
4. Glykolyse, anaerob respirasjon og pentosevei type aerob respirasjon forekommer i matriksdelen av cytoplasma.
5. Det hjelper i fordelingen av ulike materialer inne i cellen.
B. Cell Organelles:
De er subcellulære strukturer med karakteristiske morfologiske former, karakteristiske kjemiske grunnlover og bestemte funksjoner. En celle inneholder et antall organeller som mitokondrier, plastider, endoplasmatisk retikulum, Golgi-kompleks, ribosomer, mikrolegemer, lysosomer etc.
1. Mitokondrier (Mito = tråd, chondrion-granulat) - Først oppdaget av Kolliker i 1880 og beskrevet som "bioplaster" av Altmann i 1894, ble disse organeller rechristened mitokondrier av Benda (1897).
Generelt er mitokondriene stangformede, men sæd og egg av en rekke organismer har mer sfæriske former. Mitokondrier har lipoproteinrammer som inneholder mange enzymer og koenzymer som kreves for energi metabolisme. De inneholder også et spesifikt DNA for cytoplasmatisk arv og ribosom for proteinsyntesen.
Formen, størrelsen og tallet varierer avhengig av organismenes vev, organisme og fysiologiske tilstand. Aktiviteten til cellen er hovedkriteriet for at mitokondriene skal distribueres i en celle, for eksempel i leverenceller danner de ca. 30-35% av celleproteinet mens de danner ca. 20% i nyreceller.
I planteceller er antallet mindre sammenlignet med dyrceller. Selv om de distribueres jevnt i cytoplasma, kan de være begrenset til et bestemt område der stor etterspørsel etter ATP må oppfylles, for eksempel i muskelceller, spermatozoer, stenger og kjegler i øynene. Mitokondrier er fraværende i prokaryoter og anaerobe eukaryoter.
Ultrastruktur av mitokondrier:
Enkel mitokondrion varierer i diameter mellom 0, 5 og 1, 0 μm og 7 μm lang. Mitokondrion er omsluttet av to forskjellige membraner kalt ytre og indre membraner; sistnevnte skiller organellens matrise, en gelignende væske.
Derved separerer den indre membranen matrisen fra det væskefylte indre membranrom. Både ytre og indre membraner inneholder en rekke enzymer. En rekke enzymer brukt under Krebs syklus er festet til matrise med DNA-strenger suspendert i det og ribosomer spredt over alt.
De indre og ytre membranene er tydelig forskjellig kjemisk og strukturelt fra hverandre og også i permeabilitet. Den indre membranen har et større overflateareal på grunn av sin forlengelse i matrisen i form av "cristae" som varierer i form og tall, avhengig av celletopografi, som strekker seg fra å ligge parallelt med hverandre for å danne et anastomoserende nettverk.
Antallet cristae øker eller avtar avhengig av den aerobiske aktiviteten til mitokondrionen som under aerob aktivitet. Flere antall ATP skal produseres og dermed større antall cristae for å imøtekomme enzymsystemer. Den indre membranen er rik på proteiner og kardiolipin, mens ytre er rik på fosfosider. Begge membranene ser ut til å være på trilamellarmønsteret, beskrevet av Robertson (1967).
Den indre membranen samt cristae har liten tennisracket som partikler kalt elementærpartikkel, F 0 - F 1 partikler eller oksysomer (= oksisomer). En mitokondrion inneholder lx 10 4 - lx 10 5 elementære partikler. Hver elementær partikkel eller oksysom har et hode, en stilk og en base. Basen (FO-underenhet) er ca. 11 nm lang og 1, 5 nm i tykkelse.
Stengelen er 5 nm lang og 3, 5 nm bred. Hodet (F 1 underenhet) har en diameter på 9-10 nm. Elementære partikler inneholder ATP-ase. De er derfor sentrene for ATP-syntese under oksidativ fosforylering. Enzymer av elektrontransport befinner seg i den indre membran i kontakt med elementære partikler.
På steder kommer ytre og indre mitokondriske membraner i kontakt. De kalles adhesjonssteder. Adhesionssteder er spesielle permeasjonsregioner av mitokondrion for overføring av materialer fra utsiden til innsiden og omvendt.
Ytre kammer eller peri-mitokondriell plass er plassen som ligger mellom den ytre og indre membran i mitokondrialkuvertet. Vanligvis er det 60-100 A ° bredt og strekker seg inn i mellomromene til cristae. Kammeret inneholder et fluid med noen få enzymer.
Det indre kammeret danner kjerne av mitokondrionen og inneholder en halvfluidmatrise. Matrisen har proteinpartikler, ribosomer, RNA, mitokondrialt DNA, Krebs-syklusenzymer, aminosyresyntese og fettsyremetabolisme. Mitokondriale ribosomer er 55 S til 70 S i naturen. DNA er naken. Det er vanligvis sirkulært, men kan være lineært. DNA gjør mitokondrionen halvautonomisk.
Semi-autonom status for mitokondrier:
Mitokondriene er kjent for å inneholde DNA og RNA, og det er bevis for at de har egen proteinsyntese. Kjernefysisk DNA spiller imidlertid også en rolle i proteinsyntesen av mitokondriene.
Av denne grunn betraktes mitokondriene selvforplantende autonome partikler. Det antas at de strukturelle proteiner av mitokondrier samles in situ mens oppløselige proteiner samles på ikke-mitokondriale ribosomer. funksjoner:
1. Mitokondrier er miniatyr biokjemiske fabrikker hvor matvarer eller respiratoriske substrat er fullstendig oksidert til karbondioksid og vann. Energien frigjort i prosessen er opprinnelig lagret i form av reduserte koenzymer og reduserte protesgrupper.
Sistnevnte gjennomgår snart oksidasjon og danner energirik ATP. ATP kommer ut av mitokondrier og bidrar til å utføre ulike energikrevende prosesser i cellen som muskelkontraksjon, nerveimpulsgirigering, biosyntese, membrantransport, cellefordeling, bevegelse etc. På grunn av dannelsen av ATP kalles mitokondriene krafthusene til celle.
2. Mitokondrier gir viktige mellomprodukter for syntese av flere biokjemikalier som klorofyll, cytokromer, pyrimidiner, steroider, alkaloider etc.
3. Mitokondriens matriks eller indre kammer har enzymer til syntese av fettsyrer. Enzymer som kreves for forlengelse av fettsyrer, er rapportert i ytre mitokondriske kammer.
4. Syntese av mange aminosyrer forekommer i mitokondriene. De første dannede aminosyrene er glutaminsyre og asparaginsyre. De syntetiseres fra henholdsvis ∞-ketoglutarsyre og oksaloeddikesyre. Andre aminosyrer produseres ved transformasjon og transaminering eller overføring av aminogruppe (-NH2) fra glutaminsyre og asparaginsyre.
5. En organisme mottar generelt mitokondrier fra sin mor, siden den er tilstede i egg.
2. Plastids:
Begrepet plastid ble introdusert av E. Haeckel i 1866. Plastider er semi-autonome organeller som har DNA- og doble membranhylster som lagrer eller syntetiserer ulike typer organiske forbindelser. Med unntak av noen protistanter, er plastider bare begrenset til planter. Plastider utvikles fra fargeløse forløpere som kalles proplastider.
Proplastider har evnen til å dele seg og skille seg inn i ulike typer plastider. Avhengig av deres farge er de av tre hovedtyper-leukoplaster, kromoplaster og kloroplaster (Schimper, 1883).
(i) Leukoplaster (Gk. leucos-hvitt, plast-støpt):
De er fargeløse plastider som vanligvis forekommer nær kjernen i ikke-grønne celler og har interne lameller. Grana og fotosyntetiske pigmenter er fraværende. Leukoplaster har variabel størrelse og form, f.eks. Avrundet, oval, sylindrisk, trådformet, etc.
Det finnes tre typer spesielle leukoplaster. (a) amyloplaster De er stivelsen som inneholder leukoplaster. Den inneholder et enkelt eller sammensatt stivelseskorn som dekkes av en spesiell proteinkappe, f.eks. Potetknoller, ris, hvete, (b) Elaioplasts (lipidoplaster, oleoplaster). De fargeløse plastidene lagrer fett, f.eks. Tube Rose, (c) Aleuroplast, Proteoplast eller Proteinoplast. Plastidene inneholder protein i den amorfe, krystalloid eller crystallo-globoid-tilstanden (f.eks. Aleuronceller av maiskorn, endospermceller av Castor).
(ii) Kromoplaster (Gk. kromfarget, plastformet):
Plastidene er gule eller rødaktige i farge på grunn av tilstedeværelsen av karotenoidpigmenter. Klorofyll er fraværende. Kromoplastene dannes enten fra leukoplaster eller kloroplaster. Endring av farge fra grønn til rødlig under modningen av tomat og chili skyldes omdannelse av kloroplaster til kromoplast. Den oransje fargen på gulrotrøtter skyldes kromoplast.
(iii) Kloroplaster (Gk. chloros = gressgrønn, plastformet):
De er de grønne plastidene som har fotosyntetiske pigmenter, klorofyller og karotenoider, og deltar i syntesen av mat fra uorganiske råstoffer i nærvær av strålingsenergi. Kloroplaster av andre alger enn grønne kalles kromatoforer (f.eks. Rhodoplaster av røde alger, faeoplast av brune alger).
Der kloroplaster er til stede, varierer antall, form og størrelse. I de nedre plantene er de en for mange per celle og har forskjellige former: koppformet i Chlamydomonas, belteformet i Ulothrix, båndformet i Spirogyra, etc.
I grønne alger er kloroplast forbundet med mat og lagring av proteinholdig kropp, kalt pyrenoid. Men i et flertall av grønne planter er det små, bikonvekse, diskrete legemer, vanligvis i området fra 4 til 6 μm.
Ultrastruktur av kloroplaster:
Kloroplaster av grønne planter har lignende membranlag som for mitokondrier, hver ca. 50A tykke og mellommembranplassen er 70-100A bred. Den ytre begrensende membranen som gir en klar form til kloroplast hjelper også til å regulere bevegelse av materialer, mellom kloroplast og den omkringliggende cytoplasma.
Den indre membranen paralleller den ytre membranen og kastes i infoldings som går parallelt med hverandre og kalles lameller. De fleste lamellene i kloroplaster av høyere plante er organisert i skiveformede sacs kalt thylakoid. Thylakoider er kloroplastens strukturelle elementer da de deltar i fotosyntese.
En stabel med thylakoider kalles granum. 40-100 grana kan forekomme i en kloroplast. Hver grann har 20-50 thylakoider. Grana er fraværende i algkloroplaster. Sistnevnte er derfor agranale. Grana membraner inneholder proteinholdige partikler med to grunnstørrelser, 105 og 140 μ diameter.
De større partiklene er forbundet med fotosystem I av fotosyntese og det minste med fotosystem II av fotosyntese. På grunn av tilstedeværelsen av grana, differensieres thylakoider i to-granaltyakoider og stroma eller intergranal-tylakoider.
Den granulære stroma består av stivelseskorn og stroma-sentre; Strikker av DNA og ribosomer (70 S) er også spredt gjennom stroma. Kloroplast eller ct DNA er naken, sirkulær eller sporadisk lineær. Kloroplastmatrisen av høyere plante kan midlertidig lagre stivelse, som stivelsekorn, kjent som assimileringsstivelse.
Membran av grana lamellene består av proteiner og fosfolipider og inneholder klorofyll og karotenoider som er de grunnleggende fotosyntetiske pigmentene.
Utvikling av kloroplaster:
Nye kloroplaster produseres ved oppdeling av modne kloroplaster eller de utvikler de novo fra proplastider i cellen. Proplastider kan gi opphav til andre plastidtyper også i tillegg til kloroplaster. Den genetiske informasjonen som er tilstede i cellekjernen og kloroplastenes interaksjon, påvirker seg under differensieringen av nye organeller.
DNA inneholdt i kloroplastet selv transkriberes og translateres for å danne noen av kloroplastproteinene, og resten av kloroplastproteinene oppnås ved atomen DNA etter oversettelse.
Funksjoner av kloroplast:
1. I eukaryotiske planter forekommer fotosyntese i kloroplaster i nærvær av sollys. Fotokjemiske reaksjoner (lette reaksjoner) av fotosyntese forekommer på granaens tylakoidmembran, mens de biokjemiske reaksjonene (mørke reaksjoner) forekommer i stroma.
2. Kloroplaster er de naturlige maskiner for syntese av energirekst organiske forbindelser som gir mat ikke bare for planter, men også for alle levende vesener.
3. Under prosessen med fotosyntese absorberer kloroplaster karbondioksid (CO 2 ) fra miljøet og frigjør oksygen (O 2 ) som brukes ved cellulær respirasjon av alle levende vesener. Derved opprettholder balansen mellom CO 2 og O 2 i miljøet.
3. Endoplasmisk Retikulum (ER):
Det ble oppdaget uavhengig av Porter (1945) og Thompson (1945). Navnet ble gitt av Porter i 1953. Endoplasmisk retikulum er et tredimensjonalt, komplisert og sammenkoblet system av membranforede kanaler som går gjennom cytoplasma. På steder er det forbundet med plasma-lemma samt kjernefysisk konvolutt. Den høyt utviklede ER av muskelcelle kalles sarkoplasmisk retikulum.
Endoplasmisk retikulum er differensiert til:
(a) Groft eller granulært endoplasmatisk retikulum; ujevnheten skyldes tilstedeværelsen av ribosomer eller RNP (ribonukleoprotein) partikler og
(b) Glatt eller agranulært endoplasmisk retikulum; det er glatt på grunn av fravær av ribosomer.
Det grove endoplasmatiske retikulumet er godt utviklet i celler involvert spesielt i proteinsyntese, slik som enzymfremstillende celler. Det bidrar også til å produsere lysosomer. Membranen har en fin pore i området med festet ribosom for å passere det syntetiserte polypeptidet inn i kanalen av endoplasmatisk retikulum for transport.
Groft endoplasmisk retikulum inneholder to typer glykoproteiner (ribophorin I og ribophorin II) for binding til ribosomer. Groft endoplasmisk retikulum er hovedsakelig laget av cisternae. Tubules er svært få.
Det glatte endoplasmatiske retikulum finnes i overflod i celler som syntetiserer lipider og hos de som produserer steroidhormon som kolesterol, glyserider, testosteron og progesteron, eller i de som er involvert i metabolisme av vitaminer som pigmenterte epitelceller av retina. Det er for det meste laget av vesikler og tubuli. Sphaerosomer antas å stamme fra SER.
ER, kan fungere som en slags ledende system, og kontinuiteten observert i noen tilfeller mellom ER og kjernekuvertet antyder at denne egenskapen er mulig, og dette kan være en av modusene for å transportere RNA og nukleoproteiner fra kjernen til cytoplasma.
Struktur:
Endoplasmisk retikulum består av membranforede kanaler eller mellomrom som inneholder en fluidkalt endoplasmatisk matrise. Enhetsmembranen til ER er lik den for plasmamembran i kjemisk sammensetning og er 50-60A 0 tykk. Endoplasmatisk retikulum kan eksistere i tre former-cisternae, vesikler og tubuli. De tre former for ER kan forekomme i samme celle, men på forskjellige tider av celleutvikling.
(i) Cisternae:
De er flate sammenkoblede sac-like deler av endoplasmatisk retikulum som er 40-50 nm i diameter. Cisternae finnes i bunter der de ligger parallelt med hverandre. De forekommer i cellene som er aktivt involvert i syntetisk aktivitet.
(ii) vesikler:
De er ovale eller avrundede sekker med en diameter på 25-500 nm. Vesiklene vises som små vakuoler. De forblir isolert i cytoplasma. Vesiklene kalles også mikrosomer.
(iii) Tubuler:
De er rørlignende forlengelser som kan være forbundet med cisternae eller vesikler for å danne et retikulært system. Tubulene kan være uregelmessige eller vanlige, forgrenede eller uforgrenede med en diameter på 50-100 nm.
funksjoner:
Endoplasmisk retikulum bidrar mye til å øke overflaten for metabolske aktiviteter, slik at enzymet i større grad kan virke med substratet.
Den fungerer som cytoskelet eller intracellulær og ultrastrukturell skjelettramme ved å gi mekanisk støtte til kolloidal cytoplasmatisk matrise.
Store hulrom som produseres ved utbulning av ER, gir innsamlingssteder for produktene, før disse transporteres ut av cellen. Dette gir bevaring av metabolske produkter.
Membranen til endoplasmisk retikulum inneholder et antall enzymer (f.eks. ATP-ase, reduktaser, dehydrogenaser, fosfataser) for ulike metabolske aktiviteter og cytokromer som deltar i elektrontransport.
4. Golgi-komplekset:
Golgi-komplekset er en kompleks cytoplasmatisk struktur bestående av glatte membransaksler eller cisternae, et nettverk av tubuli med vesikler og vakuoler, som deltar i membrantransformasjon, sekresjon og produksjon av komplekse biokjemikalier.
Det er omgitt av en organell fri cytoplasma som kalles utelukkelsesområdet eller Golgi-jordstoff. Det ble først sett av George (1867), men er oppkalt etter italiensk forsker Camillo Golgi, som i 1898 gjenkjente apparatet i nerveceller av låveugle og katt.
Golgi-apparatet eller komplekset er fraværende i prokaryotiske celler (PPLO, bakterier og blågrønne alger). I dyreceller er det enten enkelt eller består av et enkeltforbundet kompleks. De to forholdene kalles henholdsvis lokalisert (de fleste vertebratceller) og diffunderte (de fleste hvirvelløse celler, lever og nerveceller fra vertebrater). I planteceller er det dannet av en rekke sammenhengende enheter kalt diktyosomer.
Struktur:
Formen og størrelsen på Golgi-komplekset er ikke løst. De er avhengige av cellens fysiologiske tilstand. Vanligvis består Golgi-komplekset av fire deler-cisternae, tubuli, vesikler og vacuoler.
Marginalene på cisternaen er forsiktig buede og dette gir hele Golgi-kroppen et buet eller bue-lignende utseende; Således har det cisternes konvekse flate "cis-ansiktet" eller "formasjonsflaten", og den konkave siden omfatter "transfaget" eller "modenhetens overflate".
Cisternae ligner det glatte endoplasmatiske retikulum i utseende og innesluter et lumen på 60-90 A ° som inneholder en flytende substans eller matrise. Plasseringen av overflaten av Golgi-kroppen er spesielt arrangert avhengig av celletypen.
På grunn av deres nærme morfologiske og fysiologiske forening med endoplasmatiske retikulum og lysosomer, blir disse noen ganger referert til som elementene i endomembran eller vakuolære systemer.
Til tider blir kantene av cisternae perforert og danner "fenestrae". Antallet og størrelsen på Golgi-kroppen varierer med cellens metabolske aktivitet. Under celledeling øker antall Golgi-legemer ettersom disse utskiller materialene for å danne celleplaten.
funksjoner:
1. En rekke proteiner syntetisert av det grove endoplasmatiske retikulum sendes videre til Golgi-legemene for sluttbehandling før de blir eksportert til deres endelige destinasjon. Proteiner bestemt for sekresjon, plasmamembranreparasjoner eller deres avsetning, når cis-ansiktet på Golgi-apparatet.
Når i cisternae blir disse proteinene fosforylert, glykolert, sulfatert eller enkelt behandlet. Glykolysering finner sted i Trans-ansiktet, og det er her at proteinene sorteres ut i henhold til bestemmelsesstedet.
Funksjonen og effektiviteten til Golgi-apparatet skyldes enzymgruppen kalt nukleosiddifosfatase som hydrolyserer difosfater av uridin, guanosin og inosin.
2. I oocytter av dyr fungerer Golgi-apparatet som senteret rundt hvilket eggeplomme er avsatt, prosessen kalles vitellogenese.
3. Det meste av det komplekse karbohydratet, unntatt glykogen og stivelse, syntetiseres inne i Golgi-komplekset, for eksempel mucopolysakkarider, hyaluronsyre, hemicellulose, etc.
lysosomer:
De ble oppdaget ved et uhell av Christian de Duve i 1955. Organeller ble observert under elektronmikroskop av Novikoff (1956). Han har også laget termen, lysosomer (Gk. Lysis-fordøyende eller løs, soma-kropp) er små vesikler som er begrenset av en enkelt membran og inneholder hydrolyse enzymer i form av små krystallinske eller halvkrystallinske granuler med 5-8 nm .
Den enkeltlagede membranen består av lipoprotein, og det er vanskelig å identifisere lysosomer basert på morfologisk karakter. Om lag 40 enzymer har blitt registrert å forekomme i dem. Alle enzymer forekommer ikke i samme lysosom, men det finnes forskjellige sett med enzymer i forskjellige typer lysosomer.
Disse membranbundne sacs er rike på høy konsentrasjon av enzymer som hydrolyserer nedbrytningen av proteiner og andre biokjemiske forbindelser, og disse frigjøres ved brudd på den ytre membran. Enzymer er sur fosfatase, ribonuklease, B-glukoronidase og proteaser. På grunn av nærværet av disse fordøyelsesenzymer, kalles lysosomer "selvmordsposer".
En annen interessant egenskap av lysosomer, isolert fra nyreceller, er deres evne til å fange og konsentrere de fremmede proteiner som injiseres, noe som tyder på at disse kan bidra til fordøyelse eller avgiftning av fremmede materialer ved pinocytose.
Hendelse:
Lysosomer forekommer i alle dyrceller med unntak av røde blodlegemer. De har blitt registrert i sopp, Euglena, rottepsceller av mais, bomull og ertfrø. I dyr er lysosomer rikelig i leukocytter, makrofager, Kupffer-celler og lignende celler med fagocytisk aktivitet.
Dannelse av lysosomer:
Lysosomer antas å være dannet av den felles aktivitet av endoplasmatisk retikulum og Golgi-kompleks. Forløpene til hydrolytiske enzymer syntetiseres for det meste på det grove endoplasmatiske retikulumet som overfører dem til Golgi-kompleksets formningsflate gjennom dets vesikler. I Golgi-komplekset forandres forløperne til enzymer. De pakkes deretter i større vesikler som blir klemt av som lysosomer fra modningsfaget.
Lysosomer passerer gjennom ulike stadier i samme celle. Fenomenet kalles polymorfisme eller eksistens av mer enn en morfologisk form. Fire mest distinkte form av lysosomer er observert viz.
1. Primær eller protolysosomer antatt å være avledet fra overflaten av Golgi-komplekset.
2. Sekundære lysosomer, heterolysosomer og autolysosomer: De førstnevnte dannes etter at de primære lysosomer smelter sammen med de cytoplasmatiske vakuolene som inneholder ekstracellulære substanser oppnådd ved hvilken som helst form for endocytose. Når fusjonen er over, frigjøres enzymene til de primære lysosomer i disse vakuolene kalt "fagosomer eller endosomer".
Når dannelsen av enten heterolysosomer eller autolysosomer er over, starter den enzymatiske fordøyelsen av vakuolære innhold, og etter hvert som prosessen fortsetter blir det vanskelig å identifisere naturen av sekundære lysosomer og de kalles fordøyelsesvakuuber.
3. Resterende kropper kalles også 'teloly : osomes' eller 'tette kropper'. Disse representerer de endelige stadier av nedbrytning av fremmedlegemer eller cellulære organeller av lysosomet. På dette tidspunktet er det opphopning av dårlig fordøyd materiale forbundet med membranen.
Autolyse eller Autophagy:
Det er selvdestruksjon av en celle, vev eller organ ved hjelp av lysosomer. Lysosomer som utfører autolyse, innbefatter ikke strukturer som skal brytes ned. I stedet brøt de seg selv for å frigjøre fordøyelsesenzymer. Autolyse forekommer i vev som gjennomgår degenerasjon eller nekrose.
6. Sphaerosomer:
Sphaerosomer (= sfærosomer) er småcellede organeller begrenset av enkeltmembran som deltar i lagring og syntese av fett. De ble oppdaget av Perner i 1953. Sphaerosomer er små sfæriske og refraktile vesikler som er 0, 5-1, 0 nm i diameter. De oppstår fra endoplasmatisk retikulum og er omgitt av en enkelt membran. 98% av et sphaerosom er fett.
Proteiner utgjør de resterende 2%. Noen proteiner er sannsynligvis enzymatiske og deltar i syntese av fett. På grunn av nærvær av fett kan sphaerosomer ses under lysmikroskop etter farging av cellene med Sudan-fargestoffer og osmiumtetraoksyd.
Sphaerosomer forekommer rikelig i endosperm-cellene av oljefrø. Sphaerosomer av enkelte vev (f.eks. Tobaksendosperm, maisrotspets) inneholder hydrolytiske enzymer. Derfor anses de å ha lysosomisk aktivitet.
7. Mikrolegemer eller mikrosomer:
Disse betegner en rekke småcellede komponenter begrenset av enkeltmembran, og navnet er generelt begrenset til organeller som har flavinoksidase og katalase. En viktig forskjell mellom dyrenees mikroorganismer og planter er at dyrenees mikroorganismer inneholder urease, mens plantemikrogenene ikke har dette enzymet. Mikrokarboner er av to typer peroksisomer og glyoksysomer.
(i) Peroksisomer (Rhodin, 1954):
Peroksisomer finnes i både plante- og dyreceller, generelt i nær tilknytning til endoplasmatisk retikulum, mitokondrier og kloroplaster. Vanligvis har de en diameter på 0, 5-1, 0 μm. Den inneholder en rekke enzymer for å oksidere forskjellige underlag for å produsere hydrogenperoksid og inneholde høy konsentrasjon av katalase for å fjerne giftig H 2 O 2 . Peroksisomer kan oksidere substrater som urat, aminosyrer eller glyoksylat for å produsere H, 02, som umiddelbart opptrer ved katalase å bli redusert til oksygen og vann. I grønne blader utfører peroxisomer fotorespirasjon.
(ii) Glyoksysomer (Briedenbach, 1967):
Disse mikrokroppene av fettlagringsceller i de spirende oljefrøene inneholder enzymer av gly-oxylat-syklusen, f.eks. Malatsyntetase og isocitrat-lyase; de inneholder også flere essensielle enzymer av Krebs syklusen. Glyoksysomer er generelt involvert i triglyseridmetabolismen.
Som andre mikroorganismer har glyoksysomer en enkelt dekkemembran og en enzymrik matrise med en krystalloidkjerne. Både fosfolipidkomponentene og enzymer av denne organellen stammer fra ER. β-oksydasjon av fettsyrer produserer acetyl CoA som disse legemene omdanner til ravsyre, som i sin tur gir en reversert glykolytisk vei glukose. Denne kapasiteten av fett karbohydrat interkonversjon er bare kjent for planter og rapporteres ikke hos dyr.
8. Ribosomer (Palade Partikler):
Ribosomer ble oppdaget av Robinson og Brown (1953) i plantecelle og Palade (1955) i dyrecelle. Palade mente også begrepet Ribosome. De er nakne ribonukleoprotein protoplasmiske partikler (RNP) med en lengde på 200-340A 0 og diameter på 170-240 A 0 som fungerer som steder for protein eller polypeptidsyntese.
Ribosomer er populært kjent som proteinfabrikker. Ribosomer danner ofte spiral- eller rosettarrangementer med endoplasmatisk retikulum og er ikke bare funnet assosiert med ER, men er også funnet spredt i cytoplasma, begge typer varierer i deres roller i cellen.
Den førstnevnte er i overflod når proteinsyntesen er aktiv for bruk av selve cellen (f.eks. Hemoglobin, enzymer, etc.) og sistnevnte når proteinene eksporteres ut av cellen (f.eks. Fordøyelsesenzymer, antistoffer, etc.)
Struktur av ribosom:
Hver ribosom består av to ulige underenheter, større kuppelformede og mindre ovoide. Den store underenheten har en fremspring, en ås og en stengel. Den mindre underenheten har en plattform, spalt, hode og base. Det er omtrent halvparten av størrelsen på større underenhet. Den mindre underenheten passer over den større i den ene enden som en hette. Mg 2+ er nødvendig for binding av de to underenheter.
Ribosomer kan forekomme i rosetter eller spiralformede grupper som kalles polyribosomer eller polysomer (Gk. Poly-mange, soma-kropp). De forskjellige ribosomer av et polyribosom er forbundet med en 10-20A O tykk streng av mRNA og dannes under perioder med aktiv proteinsyntese.
Avhengig av stedet for deres forekomst er ribosomer av to typer, cytoplasmatiske og organelle. Organelle ribosomer er funnet i kan forbli fri i den cytoplasmatiske matriksen eller festet til endoplasmatisk retikulum. Bare de frie cytoplasmatiske ribosomer forekommer i prokaryote celler. Bundet og organelle ribosomer er fraværende.
Størrelsen på ribosomer bestemmes av sedimentasjonskoeffisienten Fig. 2.28 Polyribosome i sentrifugen. Det måles som Svedberg enhet kalt S (S = 1 × 10 13 sek). The cytoplasmic ribosomes of prokaryotes are 70 S. The two subunits of 70 S ribosomes are 50 S (molecular weight – 1.8 x 10 6 dalton) and 30 S (molecular weight – 0.6 x 10 6 dalton). The cytoplasmic ribosomes of eukaryotes are 80 S with the two subunits of 60 S and 40 S. A tunnel occurs between the two subunits for passage of mRNA.
The larger subunit has a groove for pushing out the newly synthesised polypeptide. There are two reactive sites in the larger subunit called P-site (peptidyl or donor site) and A-site (aminoacyl or acceptor site). Most probably the aminoacyl-tRNA complex is attached to the acceptor site and the tRNA carrying peptide chain is attached to the peptidyl or donor site.
80 S ribosomes are synthesised inside the nucleolus. 70 S ribosomes of prokaryotes are formed in the cytoplasm while those of semi-autonomous cell organelles are formed in their matrix.
Kjemisk oppbygning:
Chemically a ribosome is made up of two parts, proteins and RNA (rRNA). Usually more rRNA is present in 70 S ribosomes as compared to protein (60-65: 35-40) while the reverse is true for 80S ribosomes (40-44: 56-60). The protein and RNA molecules are presumed to be held together either by electrostatic forces forming salt bond between the phosphates groups of RNA and amino groups of proteins or by forming magnesium complex or a combination of both.
9. Cytoskeletal Structures:
They are extremely minute, fibrous and tubular structures which form the structural framework inside the cell. They occur only in eukaryotic cells. Cytoskeletal structures maintain shape of the cell and its extensions regulate orientation and distribution of cell organelles. They are of three types—microfilaments, intermediate filaments and microtubules.
(a) Microfilaments:
They are ultramicroscopic long, narrow cylindrical rods or protein filaments which occur in eukaryotic plant and animal cells. Microfilaments are made up of actin constituting 10-15% of total cell protein.
They are 6 nm in thickness and show periodic beaded appearance due to close helical arrangement of otherwise globular actin molecules. They may also occur in parallel bundles or loose network and generally lie at sol-gel interphase as well as below plasma membrane. Microfilaments are also connected with spindle fibres, endoplasmic reticulum, chloroplast etc.
Microfilaments are contractile. Association with myosin protein seems to be essential for contraction of micro-filaments. Myofibrils of muscle fibres also represent microfilaments. Microfilaments form the contractile machinery of the cell, like formation and retraction of pseudopodia, plasma membrane undulations, microvilli, endocytosis, cytoplasmic streaming and movement of other cell organelles.
(b) Intermediate filaments:
They are hollow filaments of 10 nm thickness which often form a network. They are of four types—-Keratin filaments—which form tonofibrils and keratin of skin; Neurofilaments which form a lattice with bundles of microtubules in axons and dendrons of nerve cells; Glial filaments are intermediate filaments found in astrocytes, and Heterogenous filaments which are intermediate filaments found in muscles and connected to nuclear envelope and centriole, etc.
(c) Microtubules:
These highly versatile organelles are not only involved in the maintenance of the cell, but also in providing a directional guidance to the chromosome movement during cell division. Found in all the eukaryotic cells, these are mainly associated with cilia, flagella and other whip-like organs involved in locomotion.
These hollow unbranched proteinaceous cylinders are 200-700 A 0 in diameter and are made up of 13 microfilaments running across the entire length of the microtubule that encloses a lumen. The main constituent of the microtubule is a glycoprotein called tubulin which occurs in two forms, α-Tubulin and β-Tubulin. There are other commonly found proteins called MAPS (Microtubule Associated Protein) whose function is supposed to form stabilising bridges between laterally arranged microtubules as in spindles.
10. Flagella and Cilia:
They are fine hair movable protoplasm processes of the cells which are capable of producing a current in the fluid medium for locomotion and passage of substances. Flagella are longer but fewer. Only 1-4 flagella occur per cell, eg, many protists, motile algae, spermatozoa of animals, bryophytes and pteriodophytes, etc.
Cilia are smaller but are numerous. They occur in group ciliata of protista, flame cells of worms, etc. Both cilia and flagella are structurally similar and possess similar parts—basal body, rootlets, basal plate and shaft.
(i) Basal Body or Kinetosome:
It is also called basal granule or blepharoplast and occurs embedded in the outer part of the cytoplasm below the plasma membrane. It is like a micro-cylinder which has a structure similar to a centriole with triplet fibrils present on the periphery without a central fibril, though a hub of protein is present here.
(ii) Rootlets:
They are striated fibrillar outgrowths which develop from the outer lower part of the basal body and are meant for providing support to the basal body. The rootlets are made of bundles of microfilaments.
(iii) Basal Plate:
It is an area of high density which lies above the basal body at the level of plasma membrane. In the region of basal plate, one sub-fibre of each peripheral fibril disappears. The central fibrils develop in this area.
(iv) Shaft:
It is the hair-like projecting part of flagellum or cilium. The length is 5—10 fim in case of cilium and 150nm in case of flagellum. The shaft is covered on the outside by a sheath which is the extension of plasma membrane. Internally, it contains a semi-fluid matrix having an axoneme of 9 peripheral doublet fibrils and 2 central singlet fibrils.
This arrangement is called 9+2 or 11- stranded in comparison to 9+0 arrangement of the centriole or basal body. The two central singlet fibres are covered by a proteinaceous central sheath. They are connected by a double bridge. Each peripheral fibril consists of two microtubules or sub-fibres B and A.
It bears two bent arms, the outer one having a hook. The side arms of the A sub-fibre are made up of the protein dynein with ATP-ase activity. Such activity is also present in central fibrils. The peripheral doublet fibrils as well as central singlet fibrils are made up of tubulin. Each sub-fibre or central singlet fibril contains thirteen protofilaments.
The peripheral doublet fibrils are interconnected by AB linkers of protein nexin between B-subfibre of one and inner side arm of A-subfibre of adjacent fibril. Each of their A sub-fibres sends a radial proteinaceous column to the centre called spoke. The spokes are broader internally to form heads which is connected to central proteinaceous sheath.
funksjoner:
1. They help in locomotion in flagellate and ciliated organisms.
2. In aquatic organisms cilia and flagella create current for obtaining food called as food current.
3. In land animals, the cilia of the respiratory tract help in eliminating dust particles in the inhaled air.
11. Centrioles:
Centrioles are minute submicroscopic microtubular subcylinders with a configuration of nine triplet fibrils and ability to form their own duplicates, astral poles and basal bodies, without having DNA and a membranous covering. They are approximately 0.3 – 0.5 μm in length and 0.15 μm in diameter.
Usually two centrioles are found associated together and the pair is often called diplosome which lies in a common specialized part of cytoplasm called centrosphere. Centrosphere is devoid of any other ceil organelle. It, however, contains a fine fibrous material. The complex formed of centrioles and centrosphere is called centrosome or central apparatus.
Struktur:
A centriole is formed of nine triplet sets of microtubules or fibres arranged equidistantly in a circle around an imaginary central axis known as hub. From outside to inside the three sub- fibres of a triplet fibril are named C, B and A.
The adjacent triplet fibrils are connected by C—A proteinaceous linkers. The centre of centriole possesses a rod-shaped proteinaceous mass known as hub. The hub has a diameter of 2.5 nm. From the hub, develops 9 proteinaceous strands towards the peripheral triplet fibrils.
They are called spokes. Each spoke has a thickening called X before uniting with A sub-fibre. Another thickening known as Y is present nearby. It is attached both to X thickening as well as C—A linkers by connectives. Due to the presence of radial spokes and peripheral fibrils, the centriole gives a cart wheel appearance in TS
On the outside of centriole are present dense, amorphous, protoplasmic plaques in one or more series. They are called massules or pericentriolar satellites. Their position is found to change with the different states of the cell. Massules function as nucleating centres for the growth of microtubules during aster formation and production of more centrioles.
funksjoner:
1. Centrioles play an important role in the formation of spindle and, therefore in cell division.
2. They form basal bodies of cilia and flagella.
12. Vacuoles:
Vacuoles are non-cytoplasmic areas present inside the cytoplasm which are separated from the latter by specific membranes. Depending upon the contents and functions, vacuoles are of four types-sap vacuoles, contractile vacuoles, food vacuoles and air vacuoles.
(a) Sap Vacuoles:
They are fluid filled (sap or vacuolar sap) vacuoles which are separated from the cytoplasm by a selectively permeable membrane called tonoplast. A number of small sap vacuoles occur in animal cells and young plant cells. In mature plant cells, the small vacuoles fuse to form a single large central vacuole. The large central vacuole facilitates rapid exchange between cytoplasm and the surrounding medium.
The vacuolar sap contains mineral salts, sugars, amino acids, proteins, waste products and water soluble pigments called anthocyanins. Solutes present in cell sap maintain a proper osmotic pressure in the cell for its turgidity and water absorption.
(b) Contractile Vacuoles:
They occur in some protistan and algal cells found mostly in fresh water. A contractile vacuole has a highly extensible and collapsible membrane. It is also connected to a few feeding canals (eg Paramecium). Contractile vacuoles take part in osmoregulation and excretion.
(c) Food vacuoles:
They occur in the cells of protozoan protists, several lower animals and phagocytes of higher animals. It is formed by fusion of phagosome and a lysosome. The food vacuole contains digestive enzymes with the help of which nutrients are digested. The digested materials pass out into the surrounding cytoplasm.
(d) Air Vacuoles:
(Pseudovacuoles, Gas vacuoles)—They have been reported only in prokaryotes. An air vacuole is not a single entity neither it is surrounded by a common membrane. It consists of a number of small submicroscopic vesicles each surrounded by a protein membrane. Air vacuoles not only store metabolic gases but provide buoyancy, mechanical strength and protection from harmful radiations.
13. Cell Inclusions:
Cell inclusions are non-living substances present in the cells. They are also called ergastic bodies. They may be present in soluble or insoluble state and can be organic or inorganic in nature. The cell inclusions belong to three categories—reserve food, excretory or secretory products and mineral matter.
(a) Reserve Food:
They are of four main types—starch, glycogen, fat droplets and aleurone grains. Starch grains occur in plant cells, eg, Rice, Oat. Glycogen granules are minute granules of storage carbohydrate which occur in animal cells, especially near the smooth endoplasmic reticulum inside the liver and muscle cells.
Fat droplets occur in both plant and animal cells. Animal cells specialized to store fats are called adipocytes. Aleurone grains represent the storage proteins which occur inside special leucoplasts called aleuroplasts.
(b) Excretory or Secretory Products:
They are of several types like mucus in several animal cells, essential oils, alkaloids, resins, gums, latex, tannins, etc.
(c) Mineral Matter (crystals):
It occurs as crystals or incrustations of silica, calcium carbonate, calcium sulphate and calcium oxalate. Silica is generally deposited on the outer side of epidermal cells in several plants, especially grasses.
Calcium carbonate is deposited in the form of a mass of crystals called cystolith, eg, in hypodermal cells of Banyan. Calcium oxalate occurs in several forms—crystal sand, star shaped aggregate of crystals sphaeraphide, prismatic crystals and raphides.
14. Nucleus:
Discovered by Robert Brown (1831) the nucleus is the most important part of the cell, since it controls various metabolic activities, and also is the seat of heredity.
Commonly eukaryotic cells are uninucleate, though there are instances of bi-and multinucleate cells also. The protistan Paramecium caudatum has two nuclei (binucleate). Multinucleate or polynucleate condition is found in some cells of bone marrow, striated muscles, latex vessels, several fungi and algae.
Multinucleate animal or protistan cells are called syncytial cells (eg, epidermis of Ascaris) while in plants and fungi, they are known as coenocytic cells (eg, Rhizopus, Vaucheria).
Ultrastructure:
A typical interphase (non-dividing or metabolic phase) nucleus is 5-25 (im in diameter. It is differentiated into five parts—nuclear envelope, nucleoplasm, nuclear matrix, chromatin and nucleolus.
1. Nuclear Envelope (Karyotheca):
It bounds the nucleus on the outside and separates the nucleus from the cytoplasm. It is made up of two lipoprotein and trilaminar membranes concentrically arranged, each of which is 60-90 A° thick. The inner membrane is smooth whereas the outer membrane may be smooth or its cytoplasmic surface may bear ribosomes. The two membranes are separated by an electron transparent perinuclear space, 100-700 A° in width. The outer membrane is often connected to endoplasmic reticulum.
Kjernekuvert er perforert av atomporer som hjelper til med transport av materiale mellom kjernen og cytoplasma. De to membranene til konvolutten blir kontinuerlige i porene. Kjerneporer har kompleks struktur. De kan ha membran, septum og plug av elektron tett materiale eller nukleoplasmin, annuli.
En annullert atompor kan ha 9 sylindere, en sentral og åtte perifer. Kjerneporene tillater selektiv passasje av materialer mellom kjernen og cytoplasma, f.eks. K +, Na + . Cl - og ribosomale underenheter montert i nukleolus. På samme måte overføres RNA-polymerase og DNA-polymerase, selv om de syntetiseres i cytoplasma, videre til kjernen gjennom disse porene.
2. Nukleoplasma eller Nuclear Sap eller Karyolymph:
Det er et gjennomsiktig, semi-fluid og kolloidalt stoff som fyller kjernen. Den inneholder nukleosider og en rekke enzymer, (f.eks. DNA-polymerase, RNA-polymerase, nukleosidfosforylase) som kreves for syntese og funksjon av DNA, RNA, nukleoproteiner etc.
3. Nuclear Matrix:
Det er et nettverk av fine fibriller av syreproteiner som fungerer som stillas for kromatin. I periferien, under kjernefysisk kuvert, danner kjernefysisk matrise et tett fibrøst lag kalt nukleart lamina hvor de endelige endene av kromatinfibre eller telomerer er innebygd.
4. Kromatin:
Det er arvelig DNA-proteinfibrillerkompleks som heter det på grunn av dets evne til å bli farget med visse grunnleggende fargestoffer (Gk. Chroma-color, Flemming, 1879). Kromatin oppstår i form av fine overlappende og spolede fibre som synes å frembringe et nettverk kalt kromatin-retikulum. De distribueres gjennom nukleoplasmaet.
Kromatinfibrene er differensiert i to regioner-eukromatin og heterochromatin. Eukromatin er smal (30-80A 0 tykk) lettfarget og diffus fibrøs del som danner størstedelen av kromatin. Heterokromatin er bredere (250 A 0 tykk) mørkfarget og kondensert granulær del som er festet her og der på eukromatinet. Avhengig av størrelsen på granulene dannet av heterochromatin kalles de kromocenter, karyosom eller falske nukleoler.
Hele kromatinet er ikke funksjonelt. Vanligvis deles bare en del av eukromatin som er assosiert med syreproteiner i transkripsjon eller dannelse av RNAer. Under profase av atomavdeling kondenserer kromatinfibrene til å danne et bestemt antall trådlignende strukturer kalt kromosomer.
5. Nucleolus:
Nukleolus ble først oppdaget av Fontana i 1781, beskrevet av Wagner i 1840 og forsynt med sitt nåværende navn av Bowman i 1840. Nucleolus er naken, rund eller litt uregelmessig struktur som er festet til kromatinet i en spesifikk region kalt nukleolarorganiseringsregion ( ELLER).
Å være inneholdt i kjernen avhenger størrelsen av den syntetiske aktiviteten til cellen, særlig i celler som ikke er viktige for proteinsyntese, for eksempel spermaceller og blastomerer. Fire hovedtyper av komponenter kan ses i nukleolus, nemlig:
en. partikkel~~POS=TRUNC:
Består hovedsakelig av ribonukleoprotein i form av små partikler med en diameter på 150-200A og strukturelt og kjemisk lik cytoplasmatiske ribosomer, disse er litt mindre enn deres cytoplasmatiske motstykker. Denne sonen er ved periferien av nukleolusen.
b. Fibrillar del:
Dette består av ribonukleo-proteinfibriller 50-150A 0 i diameter. perinokleolært materiale. Fibrilen er noen ganger så lang som 500A °. Det partikulære og fibrillære partiet utgjør nukleolonemet.
c. Amorfe delen består av protemfibriller og granulater. Den amorfe delen er ofte referert til som parsamorpha. Hos dyr kan nukleolonemet virke innebygd i parsamorpha, mens parsamorfa som vanligvis er sentral for nukleolus, har en tendens til å være forbundet med kromosomal heterochromatin.
d. Kromatindelen er et sammenflettet nettverk som penetrerer kroppen av nukleolusen, men det er festet til nukleolarorganiserere av kromosomene. Avhengig av sin posisjon er nukleolærkromatin av to typer perinucleolær og intranukleolær.
Selv om nukleolene er rike på protein (69-70%), er RNA også tilstede i signifikante mengder (20-25%), hvilket indikerer at en stor del av RNA produseres i nukleolus. Flere fraksjoner av ribosomer syntetisert i cytoplasma migrere til nukleolus før de tar på sin endelige form. Dermed spiller nukleolus en viktig rolle i biogenese av RNA.
Kjemi av kjernen:
De to viktigste kjemiske bestanddelene i kjernen er nukleinsyrene, DNA og RNA og proteinene, både basiske og sure. De grunnleggende proteiner inkluderer histoner og protamin, aminosyrene av lysin, histidin og arginin som regnes i begge deler.
De sure proteiner i kjernene inkluderer de resterende proteiner av kromosomer. De sure proteiner inneholder tryptofan, men histoner har ikke denne aminosyren. Histoner ser ut til å være forbundet med kromosomene mens de sure proteiner er funnet i nukleolus og karyolymf.
Nukleinsyrene utgjør 20-40% av kjernematerialet, med DNA primært i kromatinet og RNA fordelt gjennom kjernen.
Funksjoner av Nucleus:
1. Nucleus er en integrert og viktig del av eukaryotiske celler og inneholder arvelig materiale kalt kromatin, et DNA-proteinkompleks. Kromatin-delen av kjernen besitter all den genetiske informasjonen som kreves for vekst og utvikling av organismen, dens reproduksjon, metabolisme og atferd.
2. Nucleus kontrollerer cellemetabolisme og andre aktiviteter gjennom dannelsen av RNA (mRNA, rRNA, tRNA) som kontrollerer syntese av bestemte typer enzymer. Ved hjelp av RNAer styrer kjernen syntesen av spesifikke strukturelle proteiner og andre kjemikalier som kreves for cellevekst og cellevedlikehold.
3. Ribosomer dannes i nukleolus-delen av kjernen.
4. Nucleus styrer celledifferensiering ved å tillate at visse bestemte sett med gener kan operere.
