2.3. Sejtalkotók (az eukarióta sejtben)

Sejthártya (plazmamembrán): Membrán szerkezetű sejtalkotó szerepe: Elválasztja, de egyben össze is köti a sejtet a környezetével Biztosítja az anyagforgalmat a sejt és a külső környezet között Membránfehérjéivel és glikolipidjeivel: – az azonos szöveti sejtek felismerik egymást és kapcsolatba kerülnek egymással – megkötnek különféle, a sejtanyagcserét befolyásoló anyagokat, pl. hormonokat – megjelölik a sejteket

Sejtfal: Nem membrán szerkezetű sejtalkotó A sejthártyán kívül helyezkedik el Szilárd képződmény A növényeknél cellulóz, a gombáknál kitin anyagú A cellulóz és a kitin rostok között nagy méretű terek vannak, ezért a sejtfal a vizes oldatok számára szabadon átjárható

Sejtplazma (citoplazma): A sejt alapállománya Felépítése: Kolloid oldat: víz + ionok, szénhidrátok, lipidek, nukleinsavak, fehérjék fehérjék: 1. enzimfehérjék pl. a glikolízis enzimjei 2. vázfehérjék: összekapcsolódnak és egy dinamikus fehérje hálózatot alkotnak

Szerepe: Sejtalkotók ágyazódnak bele Biokémiai folyamatok színhelye Fehérje hálózata – Befolyásolja a sejt alakját – Segíti a sejtalkotók mozgását

Sejtközpont (citocentrum): Elhelyezkedése: a sejtmag közelében Felépítése: Két kicsiny, egymásra merőleges henger alakú test Az egyes testek 9 db csövecske hármasból állnak, melyek hengerpalást szerűen helyezkednek el Szerepe: Sejtosztódás és a sejten belüli mozgások irányítása A növények állandósult szöveti sejtjeiből hiányoznak

Csillók és ostorok: Felépítésük: Azonos Állandósult plazmanyúlványok két részük az alapi test és fonál Alapi test: a sejthártya belső oldalán a citoplazmában van, felépítése a sejtközponthoz hasonló Fonál: a sejt felszínén van, kívülről sejthártya borítja, belül egy központi helyzetű fehérje csövecske pár van, körülötte, hengerpalást szerűen 9 csövecske páros helyezkedik el

Működésük: A perifériás csövecske párok egymáson történő elcsúszása eredményezi a fonál mozgását Előfordulásuk: Csilló: papucsállatka, állatok (ember) csillós hámszöveti sejtjei Ostor: ostoros egysejtűek, hímivarsejtek Csilló: rövid és nagy számú Ostor: hosszú és kevés van belőle

Csilló

Riboszóma: Felépítése: Két alegység Fehérje és rRNS Elhelyezkedése: Sejtplazmában szabadon, vagy Sejtplazmában levő membránhoz (endoplazmatikus retikulum, sejtmag) kötődve Szerepe: Felületén polipeptidlánc szintetizálódik

Az eukarióta sejt sejtplazmában levő membrán szerkezetű sejtalkotók: Membránjai tereket határolnak el, melyekben különböző biokémiai reakciók mennek végbe Fajtái: endoplazmatikus hálózat (retikulum) Golgi- készülék lizoszóma mitokondrium zöld színtest sejtmag

Endoplazmatikus hálózat (e. retikulum) Felépítése: Lapos zsákokból és csövekből álló membránrendszer Összefüggő, egységes üregrendszere van Fajtái: Durva felszínű ER (DER) membránjának citoplazma felőli felszínéhez riboszómák kapcsolódnak – működése: a felületéhez kötődött riboszómákon képződő polipeptidek tárolása, átalakítása és a sejten belüli szállítása

Sima felszínű ER (SER) membránján nincsenek riboszómák – működése: szteroidok és szénhidrátok szintézise

DER

Golgi- készülék Felépítése: 6- 8 egymással párhuzamosan elhelyezkedő, lapos zsákocskákból (Golgi egységekből) áll, melyekről membránnal határolt hólyagok fűződnek le Működése: Enzimek ill. a sejtből kikerülő összetett fehérjék szintézisében valórészvétel (lizoszóma emésztő enzimek, fehérje hormonok) Sejthártya és a sejtalkotók membránjának a képzése Sejten belüli anyagszállítás

Mitokondrium Alakja: hengerszerű Felépítése: Két membránja van A membránok két teret határolnak körül, a külső tér a két membrán között van a belső tér a belső membránon belül A belső teret a plazmaállomány (alapállomány) tölti ki A belső membrán betüremkedik a belső tér felé, így nagyobb a felülete, mint a külső membránnak A betüremkedések csőszerűek vagy lemezszerűek, ezért a mitokondriumok két félék: csöves, ill. lemezes mitokondriumok

Mitokondrium

Működése: A lebontó anyagcsere központja, a biológiai oxidáció két folyamatának a színhelye A citromsav ciklus a belsőtérben, a plazmaállományban zajlik A terminális oxidáció színhelye a belső membrán A sejt számára szükséges ATP túlnyomó része itt képződik, a mitokondrium a sejt erőműve Száma: A sejt típusától függően változik (1-től több ezerig) a feladatuk ellátásához sok energiát igénylő sejtek nagyszámú mitokondriumot tartalmaznak

Zöldszíntest (kloroplasztisz) Alakja: zárvatermőknél diszkosz alakú Felépítése: Hasonlít a mitokondriuméhoz, külső- és belső membrán, külső- és belső tér, a belső térben plazmaállomány belső membrán nagyobb felületű, betüremkedik a belső térbe Különbség: a betüremkedések gránumokat képeznek gránum: pénzérmeszerűen egymásra helyezett membránkorongokból álló egység a gránumokat membránlemezek kapcsolják össze

Működése: A felépítő anyagcsere központja, a fotoszintézis két szakaszának a színhelye A fényreakció a pigmentrendszereket tartalmazó gránummembránban (tilakoidmembr.) megy végbe A sötét reakció színhelye a plazmaállomány A zöld színtest csak az eukarióta fotoautotróf (fotoszintetizáló) növényi sejtekre jellemző Pl. a zárvatermő növényeknél a táplálékkészítő alapszöveti sejtekre

A mitokondrium és a színtest plazmaállományában DNS (prokarióta DNS) RNS Riboszómák (prokarióta riboszómák) Nukleinsav- és fehérjeszintézis enzimei vannak Nukleinsav szintézis Fehérjeszintézis is történik (ezen tényeket veszi figyelembe az endoszimbionta elmélet, ami magyarázza a két sejtalkotó származását) Mitokondrium, színtest osztódásra is képesek a sejten belül

Sejtmag (nukleusz, karion) Mérete: mikrométeres nagyságrendű Alakja: változatos (gömbölyű, ovális, karéjos stb.) Elhelyezkedése: ált. középen a sejtplazmában Száma: általában egy (kettő: papucsállatka, sok: harántcsíkolt izomrost nulla: érett emlős vörösvérsejt)

Felépítése: Maghártya (magmembrán): kettős membrán: a külső membrán, felszínén riboszómák vannak a DER membránjában folytatódik a két membrán közötti tér a DER üregében folytatódik fehérje molekulákból felépülő pórusai vannak

szerepe: elhatárolás kapcsolat biztosítása a pórusokon keresztül anyagkicserélődés sejtplazmából a sejtmag belsejébe: fehérjék, nukleotidok sejtmag belsejéből a sejtplazmába: tRNS, mRNS, riboszóma alegységek

Magplazma: összetétele: víz, ionok, nukleotidok, fehérjék, nukleinsavak: RNS- ek, DNS- ek (fehérjék: enzimfehérjék, kromatidák fehérjéi, riboszóma alegységek fehérjéi) kromatidák

kromoszómák: a kromatidákból képződnek a sejtosztódáskor a sejtosztódás kezdetén két kromatidásak a sejtosztódás végén egy kromatidából állnak számuk a fajra jellemző Magvacska: rRNS- t kódoló DNS szakaszokat tartalmazó kromatida részletek építik fel

Működése: DNS és RNS szintézis Riboszóma alegységek képződése A genetikai információt hordozó anyag (DNS molekulák) tárolása A fehérjeszintézis és egyéb sejtanyagcsere folyamatok irányítása A genetikai információtartalom utódsejtekbe való átkerülésének a biztosítása a sejtosztódáskor (a kromoszómák révén)

Zárvány: idősebb növényi sejtekben alakul ki Fajtái: – Tartalék tápanyag zárvány (ideiglenes zárvány) pl. keményítő zárvány = színtelen színtest (a burgonya gumó raktározó alapszöveti sejtjeiben) fehérje zárvány ( a kukorica szemben) – Anyagcsere végtermék zárvány (végleges zárvány) pl. kalcium- karbonát zárvány a fikusz levél bőrszöveti sejtjeiben

A sejt működése: elhatárolás A biológiai membránok (hártyák) Felépítésük: – Felépítő molekuláik: lipidek (foszfatidok, szteroidok), fehérjék, szénhidrátok Foszfatidok: A membránok alapszerkezetét alkotják Kettős foszfatid réteget képeznek, mert a membrán két oldalán vizes közeg van, a poláris részeik kifelé hidrofil réteget, az apoláris részeik befelé, egymással szemben hidrofób réteget képeznek

Szteroidok (koleszterinek): beépülnek a foszfatidok kettős rétegébe és szilárdabbá teszik a membránt Fehérjék: fajtái: perifériás fehérjék: lazán kötődnek a membránhoz integráns fehérjék (membránba beépülő fehérjék): poláris oldalláncaik a hidrofil rétegben, apoláris oldalláncaik a hidrofób rétegben vannak fajtái: membránba merülő fehérjék membránt átérő fehérjék

Szénhidrátok: rövid szénhidrát láncok, amelyek a membrán külső oldala felől kapcsolódnak a fehérjékhez vagy a fosztatidokhoz A membránok különbözőségét a fehérje molekulák és a szénhidrát láncok adják

Singer- Nicolson féle félfolyékony mozaik membrán szerkezet

A biológiai membránok szerepe: Elhatárolás – Sejthártya a sejt belsejét a sejt környezetétől – Membrán szerkezetű sejtalkotók membránja a sejtalkotó belsejét a sejtplazmától Összeköttetés biztosítása A sejthártya külső oldalánál levő fehérjék egy részének (és glikolipideknek) a feladata az azonos szöveti sejtek felismerése és velük való kapcsolattartás Anyagforgalom biztosítása

Jelölés A sejthártya külső oldalánál levő fehérjék (és glikolipidek) egy része jelölő anyag (marker, antigén) Fajra jellemző jelölő anyagok: pl. az ABO vércsoport rendszer antigénjei, vagy egyedre jellemző markerek Jelfogás A sejthártya külső oldalánál levő fehérjék egy része jelfogó fehérje vagy receptorfehérje pl. hormon receptorfehérjéje, hormon kapcsolódik hozzá

Anyagforgalom= transzportfolyamatok: – Az anyagok áthaladása a biológiai membránokon Fajtái: – Passzív transzport A sejtnek nem kell energiát befektetni a folyamathoz A transzportálódó anyag a nagyobb koncentrációjú hely felől a kisebb koncentrációjú hely felé áramlik, a membrán két oldala között csökken a koncentráció különbség

fajtái: – Szabad diffúzió: a membrán fehérje csatornáin a kisebb ionok és molekulák mozgása pl. Na +, K +, H +, H 2 O, a H 2 O szabad diffúziója az ozmózis – Membránon keresztüli „átoldódás”: apoláris anyagok átjutása a kettős lipidrétegen pl. szteroidok, CO 2, O 2

– Aktív transzport A sejtnek energiát kell befektetni a folyamathoz a folyamat energia szükségletét az ATP hidrolízise fedezi A részecskék a kisebb koncentrációjú hely felől a nagyobb felé mozognak, a membrán két oldala között nő a koncentráció különbség A szállítódó részecske a membránt átérő hordozó (szállító) fehérjéhez kapcsolódik, amelynek megváltozik a térbeli szerkezete és így átjut a részecske a membránon Pl. Na +, K +, Ca 2+, glükóz, aminosavak a Na + és K + aktív transzportnak közös a hordozó fehérjéje, pumpafehérje, az idegsejt plazmamebránjában, kifelé Na + - t, befelé K + szállít

Citózis = membránáthelyezéses transzport Kolloidális méretű (vízoldékony) makromolekulák, folyadékcseppek átjutása a membránon keresztül Fajtái: endocitózis (bekebelezés), exocitózis A két folyamat azonos módon valósul meg, de ellentétes irányú az anyagmozgás endocitózissal bekerül az anyag a sejtbe exocitózissal kikerül a sejtből A folyamat energiaigényes (ATP hidrolízis), az energia a membrán átrendeződéshez szükséges

Endocitózis folyamata: A sejten kívüli anyag kötődik a sejthátya felszínéhez A sejthártya egy részlete körbe veszi az anyagot, majd lefűződik, az anyag egy membránnal határolt hólyagocskába zárva (fagoszóma) bekerül a sejtplazmába. (A fagoszóma emésztőenzimeket tartalmazó, membránnal határolt hólyagocskával, lizoszómával egyesül. Az emésztőenzimek lebontják a felvett makromolekulákat.) Példa: eukarióta egysejtűek táplálékfelvétele, egyes fehérvérsejteknek a kórokozók közömbösítése

Exocitózis folyamata: Az endocitózishoz képest ellentétes folyamat Pl.: A lizoszómában levő emészthetetlen anyagok kikerülése a sejtből A mirigysejtek által termelt váladékokok kikerülése a sejtből Az idegsejtek ingerületátvivő anyagainak kiürülése a sejtből

Megfigyelések: Sejtfal, színtest, sejtmag, zárvány felismerése és vizsgálata mikroszkópban

A sejtfal és a sejtmag megfigyelése Bőrszöveti nyúzatot készítünk vöröshagyma hagymájának húsos alleveléből. 5 percig metilénkék oldatban festjük meg, majd vizes glicerinnel lecseppentve figyeljük meg mikroszkóp alatt. Megállapítjuk, hogy hány szoros a nagyítás. Lerajzoljuk a látott képet. A sejtfalat és a sejtmagot a metilénkék oldat sötétkékre festi.

Sejtfal megfigyelése Az átokhínár levélkéjét tárgylemezen, vízcseppben lefedve vizsgáljuk mikroszkóp alatt Jól látható a növényi sejtek sejtfala, cellulóz építi fel. Megállapítjuk, hogy hány szoros a nagyítás. Lerajzoljuk a látott képet. A növények, gombák, baktériumok jellemző sejtalkotója a sejtfal.

Színtestek megfigyelése A csavarhínár levél és a Spirogyra zöldmoszat néhány fonalát tárgyle- mezre tesszük, és vízben lefedve vizsgáljuk mikroszkóp alatt. Megállapítjuk a mikroszkóp nagyítását. Lerajzoljuk a látott kép jellemző részletét. A csavarhínár színtestei korong alakúak,a Spirogyráé szalag alakúak. A zöldszíntestek színét a fotoszintetikus anyagok okozzák az eukarióta zöld növényekre jellemző sejtalkotó a zöldszíntest.

A zárványok megfigyelése A vöröshagyma hártyás allevelének darabját tárgylemezre tesszük, majd vízzel lefedve vizsgáljuk mikroszkóp alatt Rajzoljuk le a mikroszkópban látott sejteket! Ca-oxalát anyagú zárvány figyelhető meg a sejtekben. A zárványok szilárd anyagok, anyagcsere-termékek, amelyekre átmenetileg vagy egyáltalán nincs szüksége a növénynek.

Mozgás A sejtmozgás és a sejtváz kapcsolata: Sejtváz (citoszkeleton): az eukarióta sejtek citoplazmájában levő, fehérjefonalakból felépülő dinamikus hálózat Feladata: Szerkezeti vázat alkotva meghatározza a sejt alakját Egyes elemei biztosítják a sejt aktív mozgását, illetve a sejtplazmában levő sejtalkotók mozgatását A sejtosztódással kapcsolatos mozgások és alakváltozások biztosítása

Szerkezete: A fehérje molekulákból felépülő hálózatot - a mikrofilamentumok - az átmeneti filamentumok és - a mikrotubulusok alkotják Mikrofilamentumok: vékony fonalak – Aktin fehérjékből állnak – Nagy tömegben a sejthártya alatt helyezkednek el Szerepük: – Sejt alakjának a meghatározása – Sejtosztódáskor a húzófonalak képzése, a kromoszómák mozgatása, illetve az osztódás végén a sejt befűződésének a kialakítása – Állábas mozgás létrehozása (aktinfilamentumok vannak az állábban)

Átmeneti filamentumok: nem vesznek részt a sejt mozgásaiban, hanem mechanikai vázat biztosítanak a sejtnek Mikrotubulusok (csövecskék): pálcika alakú üreges képződmények, tubulinfehérjék képezik szerepük: – Sejt alakjának a meghatározása – Csillók, ostorok felépítése (9+1 dupla csövecske) – Sejtközpont (centriólum) felépítése (9+1 csövecske hármas) – Sejtszervecskék sejten belüli mozgatása

Az emberi szervezetben: - állábas mozgás: pl. granulocita, monocita mozgása - ostoros mozgás: pl. hímivarsejtek mozgása - csillós mozgás: légutak- vagy a petevezeték falának legbelső rétegét képező hengerhámsejtek csillói- nak a mozgása, nyálkaréteget mozgatnak Anyagcsere A sejt belső hártyarendszere: endoplazmatikus hálózat (ER: DER, SER) funkciója Golgi- membrán funkciói lásd az összeállítás es diák

Lizoszóma Felépítése: Membránnal határolt hólyag, amely makromolekulák lebontására képes enzimeket tartalmaz Belsejében erősen savas közeg van Működése: Sejten belüli lebontás (emésztés) » Elöregedett vagy feleslegessé vált sejtalkotók anyagainak lebontása » Kívülről felvett makromolekulák lebontása

Fajtái: Elsődleges-, másodlagos- és harmadlagos lizoszóma A növényi sejtekben több lizoszóma összeolvadásával alakul ki a sejtnedvvel telt sejtüreg

GERL- rendszer A Golgi- készülék, a DER és a lizoszóma működési együttese

ER, Golgi- készülék, lizoszóma

Mitokondrium és a színtest szerepe: lásd az összeállítás as diáit szerkezet és a működés kapcsolata a citromsavcik- lus és a végoxidáció esetében lásd a összeállítás as diáit Glikolízis és az erjedés helye a sejtben lásd az összeállítás részénél