Az eukarióta sejt szerkezete

1. Sejthártya (bőven leirtuk a füzetbe).

2. Mitokondriumok: tojás formájú, belsejükben folyadékot tartalmazó sejtszervecskék. Dupla lipidhártyájuk van (vagyis két lipid kettős rétegük). A mitokondriumok külső és belső hártyája is egy-egy sejthártya szerkezetű lipid kettős réteg. A belső meggyűrt réteget krisztának (a lemezeit krisztáknak) hivják. Ennek nyilván a teljes felülete jóval nagyobb, mint a külső hártyáé. A sejt élete szempontjából ez a fontosabb, mivel a kriszták hártyájának anyagában vannak azok az enzimek, amelyek segitenek elbontani –vagyis atomokra szétszerelni- a táplálék molekuláit. Ezt a „szétszerelést” vagyis atomokra bontást nevezik mitokondriális oxidációnak (a kémiában az oxidáció általában lebontást, szétesést jelent, a redukció pedig egy molekula gyarapodását nagyobbodását).

A mitokondriális oxidáció lényege és szerepe a következő: ennivalót azért eszünk, hogy energiát vonjunk ki a megevett anyagokból, valamint testünket felépitő új anyaghoz jussunk. A megevett ennivalót az emésztőrendszerünk úgy „szétmarja” elemi alkotó molekulákra (vagyis: aminosavakra, zsirsavakra és monoszacharidokra) hogy azok a bélfalon keresztül át tudjanak hatolni a vérbe. A vér elviszi minden sejthez az emlitett molekulákat, azok pedig a sejthártyában lévő aktivan és passzivan szállitó fehérjéikkel beszállitják ezeket a citoplazmába. Ezután a sejt eldönti, hogy a felvett anyagok közül mit bont szét teljesen (vagyis mit éget – oxidál el) és mi az a molekula amit épitkezésre megtart. Amit oxidálni fog azokat a molekulákat atomokra kell szétszerelnie. A molekula energiatartalma a benne lévő kémiai kötések számától függ (minél nagyobb tehát egy molekula annál több energia van benne). A mitokondriumokba be fognak kerülni azok a molekulák amelyekrők a sejt úgy dönt, hogy elégeti őket. Elsősorban a cukrok ezek mert ők a sejtek fő energiaadói. A mitokondrium krisztáinak hártyájába ágyazva vannak azok a fehérjék (enzimek) amelyek katalizálják az oxidációt. Ehhez a folyamathoz oxigén is kell. A légzéskor felvett oxigén erre a folyamatra használódik.

A mitokondriumokban zajló bomlás ritmusa folyamatos és minden élő sejtben egész életen keresztül egyformán zajlik. Ebből az következik, hogy a molekulákból az energia felszabadulása állandó. A sejt energiaigénye – energiafelhasználása viszont nem állandó. Ez az oka annak, hogy a keletkező energiát a mitokondrium egy ATP-nek nevezett molekulában tárolja. Az ATP (Adenozin-Trifoszfát) egy olyan molekula amelybő rengeteg van a mitokondrium belsejében (csillagászati számu). Minden ATP molekula egy adott energiamennyiséget tud megkötni és gyakorlatilag korlátlan idei tárolni. A sejtekben az ATP az egyetlen olyan anyag amely közvetlenül mindenhez energiát adhat (ideinger vezetése, izomösszehúzódás, sejthártyán keresztüli aktiv szállitás, testhő).

A mitokondriumok száma egy sejtben attól függ, hogy az illető sejtnek általában mennyi energia kell. Egy izomsejtben amely összehúzódik néha nagy az energiaigény a mitokondriumok száma 8000-15000. Egy zsirsejtben, amely csak zsirt raktároz a számuk 1000 körüli.

A mitokondriumok, tehát kis kemencék amelyekben oxidációval (égéssel) elbomlanak az ennivaló molekulái. Az atomokat visszaadjuk a környezetnek (kiszuszogjuk, kivizeljük), a kötéseket pedig energiaként használják sejtjeink.

A mitokondriumokban az ATP molekulák állandóan újratöltődnek aztán kijönnek a citoplazmába ott valamire felhsználódik a raktározott energiájuk aztán visszamennek a mitokondriumba újratöltődni (erről szól az életük). Élettartamuk néhány hónap, aztán ujakkal cserélődnek ki.

 

3. Riboszómák: olyan gömb alaku, még a mitokondriumoknál is kisebb „sejtszervecskék” amelyekben a fehérjemolekulák keletkeznek. A sejtmag DNS molekulájának molekulaszerkezete alapján keletkeznek fehérjék egy sejtben. A sejtnek a DNS mondja meg hogy milyen aminosav sorrendeket (fehérjemolekulákat) állitson össze. Létezik egy másoló molekula, amely be képes menni a sejtmagba és lemásolni a DNS egy darabját. Ez a molekula azután kijön a magból a lemásolt információval és elmegy riboszómába. A lemásolt darabnak a szerkezete alapján, a riboszóma tudja hogy milyen aminosav sorrendet (vagyis fehérjét) kell éppen felépitenie. A riboszóma tehát egy összeszerelőcsarnok, a sejt belső fehérjetermelője.

 

4. Endoplazmatikus hálózat (endoplazmatikus retikulum): a citoplazmát behálózó csövekből áll. A csövek szerepe az, hogy sejten belül gyorsan és célirányosan, anyagokat juttasson egyik helyről a másikra (vagyis szállitó csőhálózat a citoplazmában). A csőhálózatnak két tipusa van a sima felszinű endoplazmatikus retikulum (ennek a külső oldalára nem tapadnak riboszómák) és a durva felszinű endoplazmatikus retikulum (a csövek külső falára riboszómák ragadnak).

 

5. Lizoszómák: nagyobb méretű, szabályos gömb alakú sejtszervecskék. Szerepük az, hogy a sejtben elromlott molekulákat szétszereljék és anyagaikat újra felhsználhatóvá tegyék, új molekulák termelésére (szétszerelőcsarnokok).

 

6. Golgi készülék: Lapos és egymással párhuzamos korongok alkotják őket. Egy Golgi készülékben 10-12 korong van. A korongokat diktioszómáknak nevezi. Minden diktioszóma olyan reakciót tud katalizálni amelyek pl. egy fehérje molekulára egy cukor molekulát köt (igy keletkezik a gliko-protein), vagy egy zsirmolekulát kapcsol egy fehérjére (igy születik a lipo-protein molekula). A Golgi-nak köszönhetően, a sejtben kevert vegyi jellegű anyagok is kialakulhatnak nem csak tisztán cukrok, zsirok, vagy fehérjék.

 

7. Sejtmag: a sejt információs központja. Itt van a program (a DNS) ami alapján egy sejt tudja, hogy mikor mit kell csinálnia. A DNS molekula szakaszai a gének. Egy gén az a DNS darab, amely egy adott fehérjemolekula kialakitásához szükséges információt tartalmaz. Mivel az információ is molekula (DNS), nyilvánvaló az a tény, hogy minél nagyobb egy fehérjemolekula, annál nagyobb az a gén is amely a termeléséhez szükséges információt tartalmazza. Van olyan sejt amelynek több magja is van (pl. izomsejt) és olyan is amelynek nincs magja (pl. vörösvérsejt). Általában a legtöbb sejtnek egy magja van.

8. Sejtközpont (centroszóma):a kromoszómáknak nevezett képződmények kialkitásában és elosztásában van szerepe (a sejtosztódásnál beszélünk róla)

 

Lipidmolekula a sejthártyában: http://bioweb.wku.edu/courses/biol115/wyatt/biochem/lipid/P-lipid.gif

Lipidkettősréteg (sejthártyarészlet): http://academic.brooklyn.cuny.edu/biology/bio4fv/page/lipos.gif

A sejthártya valójában a "zsirtengerben" úszkáló szabadon mozgó fehérjemolekulákat is tartalmaz. A sejthártya valódi reális képe ezért: http://micro.magnet.fsu.edu/cells/plasmamembrane/images/plasmamembranefigure1.jpg

http://www.tankonyvtar.hu/site/upload/2010/02/images_87e8d16d_e223_4a60_a12a_c01663988ad0.jpg

http://www.vilaglex.hu/Lexikon/Kepek/Lipidret.jpg

Mitokondrium: http://microbewiki.kenyon.edu/images/7/7b/Mito_pic_diagram.gif

Sejtmag és más sejtszervesckék az eukarióta sejtekben:  http://www.animalport.com/img/Animal-Cell.jpg

Sejtfal és vakuolum a növényi sejtekben: http://enfo.agt.bme.hu/drupal/sites/default/files/702px-Plant_cell_structure_svg_hu.svg_.png

ezen a rajzon a sejtfal a vastag réteg amely kivül van  http://www.profimedia.hu/photo/novenyi-sejt-rajz/profimedia-0041504441.jpg

Egy ember pajzsmirigyéből kivett sejt szerkezete: https://www.youtube.com/watch?v=fNyq4A08mTo&feature=related

 

Sajátos (csak növényi) eukariota sejtszervecskék

1. Sejtfal: a növények sejtjeit kivülről (tehát a sejthártyára fekve annak külső oldalán) egy merev doboz veszi körül. A dobozt sejtfalnak nevezik. A sejtfal poliszacharid molekulákból áll. A poliszacharidok óriási lánc formájú cukormolekulák. (poli = sok, szacharid = cukor). A legismertebb poliszacharidmolekulák a: cellulóz, lignin, kutin, keményitő. A sejtfal átereszti a vizet, nem szelektiv az anyagokkal szemben (mindent átenged). Tehát nincs táplálkozási szerepe, csak mechanikai szilárditó szerepe van.

A növényi sejtek genetikailag nincsenek arra beállitva, hogy meg tudják szabni maguknak, hogy mennyi vizet vegyenek fel, ezért addig szivják a vizet ameddig szétrepednek. A törzsfejlődés során azért alakult ki a sejt külső oldalán a fal hogy a maximálisan felvehető vizet megszabja és megóvja a sejtet a szétpukkanástól. Az állati sejteknek nincs szükségük „falra”, mivel genetikailag ellenőrzött a citoplazma koncentrációja (töménysége) és ha az rendben akkor a sejt nem sziv több vizet fel (ebből a szempontból az állati sejt „profibb”). A növényeken kivül, még a gombák sejtjeinek van sejtfala.

2. Vakuolum (viztér): olyan nagyméretű, hólyag alaku sejtszervecske a citoplazmában, amely a vizet raktórozza. Minden növényi sejtnek állandóan nagyobb mennyiségű vizre van szüksége mint az állati sejteknek. Ezért kell egy ilyen belső viztározó. 

3. Szintestek (plasztiszok): gömb alakú sejtszervecskék, melyek különféle szines anyagokat tartalmaznak meghatározott céllal:

- rhodoplasztisz:         vörös szinű anyagokat tartalmazó plasztisz, egyes piros virágú növények

szirmainak sejtjeiben.

- amiloplasztisz:          fehér szinű plasztisz, amely a keményitő raktározását végzi pl.

krumpligumóban, a kukorica, vagy a buzaszemben.

- kloroplasztisz:          zöld szinű anyagot (klorofillt) tartalmazó sejtszervecske, amely minden zöld

növényi testrész sejtjeiben megvan. A klorofill a természet egyetlen olyan molekulája, amely a nap megvilágitási energiáját át tudja alakitani kémiai kötésekké (a mitokondriummal éppen ellettétesen működő sejtszervecske). A zöld növényi sejtek ezért tudnak szerves anyagot termelni, előállitani vizből és szén-dioxidból (tehát szervetlen anyagokból) ha süt a nap. A kloroplasztisz belsejében kicsi korongok vannak amelyeket tilakoidoknak neveznek. A tilakoid korongok tulajdonképpen lipid-kettős rétegek. Ezeknek a korongoknak az anyagában vannak a klorofill molekulák (ahogyan a kriszták anyagában voltak az oxidációs enzimek)

 

Sejtosztódás

Órán bemutatott video a mitózisról: https://www.youtube.com/watch?v=cvlpmmvB_m4

Meiozist bemutato video: https://www.youtube.com/watch?v=XwJFM0cr6xA

 

Számfelező sejtosztódás (meiózis) 

Az osztódásnak ez a tipusa csak azokra a sejtekre jellemző amelyek osztódásukkal szaporitósejtket hoznak létre. Az ilyen sejtek „élete” azzal ér véget, hogy osztódva szaporitósejtek születnek belőlük. Ez értelemszerűen azt jelenti, hogy ezek a sejtek lassan elfogynak az élet alatt, miközben adott életszakaszban folyamatosan fenntartják a szaporitósejtek állandó termelődését.

A szaporitósejteket mejózissal termelő sejtek az úgynevezett ivarmirigyekben vannak. Az ivarmirigyek azok a szervek, amelyek nemi szervek alkotásában a szaporitósejtek folyamatos termelését biztositják: az ivarmirigyek a nőstényekben a petefészkek a himekben pedig herék.

A nemi szerveket tulajdonképpen két szerv alkotja mindkét nemnél: a párzószervek és a nemi mirigyek.

A szaporitósejteket termelő sejtek is a saját testünk sejtjei, vagyis genetikai szempontból anyai és apai DNS molekulát tartalmaznak. A mejózis folyamata is a mitózishoz hasonlóan szakaszokra tagolható, illetve a mejózissal osztódó sejteknek is van interfázisa. Ezen sejtek interfázisa embernél gyakorlatilag az egész gyermekkort és a serdülőkor elejét jelenti (ezután pedig „sorban” kezdenek osztódni és szaporitósejteket létrehozni) igy az interfázis egyeseknél 11 év mig másoknál akár 30 is lehet. Az interfázisban ezek a sejtek –a mitózishoz hasonlóan- megkettőzik DNS mennyiségüket: replikáció, igy ezekben a sejtekben is ezután dupla adag anyai és apai DNS lesz jelen.

Magának a mejózisnak két szakasza van: mejózis I és mejózis II.

Az interfázis I végén kezdődik el a tulajdonképpeni sejtosztódás a maga szakaszaival:

Profázis I: kialakulnak a kromoszómák, melyek két kromatidából állnak. A kromatidák a megkettőződött DNS darabok összecsomagolt (kondenzált) csomagjai. Kialakul az osztódási orsó a rá jellemző fonalrendszerrel.

Metafázis I: a kromoszómák az egyenlitő középvonalba rendeződnek, kromatidáikkal párhuzamosan elhelyezkedve. A mitózistól eltérően itt az anyai és apai eredetű kromoszómák egymással összekapcsolódnak, igy 4 kromatidából álló kromoszómaszerkezetek alakulnak ki. Ezeket hivják tetrádoknak (tetra = 4). A tetrádok kialakulásának van egy genetikai jelentősége. A tetrádok kromatida karjai között úgynevezett külcsönös génkicserélődés (crossing over) következhet be. Ez az anyai és apai kromatidák egyikének egyszerre bekövetkező letörését jelenti ugyanabban a magasságban, melyet a letört darabok (anyai és apai) kölcsönös kicserélődése követ. Igy olyan kromoszómák jelennek meg amelyekben nem a várt gének hanem a másik kromoszóma génjei jelennek meg. Ennek a jelenségnek a genetikai sokszinüség kialakitásában van szerepe. Ez a jelenség nem törvényszerű, nem mindig következik be feltétlenül, csak a valószinűsége nagy.

Anafázis I: a kétkromatidás kromoszómák a kettéváló sejt két végébe vándorolnak, vagyis szétválnak a tetrádok. A szétváló kromoszómapárok között az előbb elmondottaknak megfelelően több olyan kromoszóma is lehet, amelyben génkicserélődés történt.

Telofázis I: A sejt középen kettéválik és mindkét kialakult két új sejtben egyenlő számú kromoszóma lesz. A kromoszómák azonban össze vannak keverve, mert a tetrádok szétválásakor véletlenszerű az, hogy az anyától vagy az apától származó kromoszóma kerül be egy adott sejtbe.

A mejózis II mindkét előbb megjelent sejtben egyszerre egyidőben párhuzamosan történik. Ez azt jelenti, hogy a keletkezett két sejt ismét kettéosztódva négy sejtet eredményez.

Interfázis II:ez a szakasz igen rövid, csupán néhány óra. Fontos azonban hogy mejózis esetében ebben a szakaszban soha nincs replikáció (duplikáció). Az előbbi osztódás (mejózis I) végén megjelent két sejt ismét kettéosztódik anélkül azonban, hogy a bennük lévő DNS adag megkettőződne.

Profázis II: az osztódási orsó fonalaihoz kapcsolódnak az előbbi kromoszómák.

Metafázis II: a kétkromatidás kromoszómák a sejtek egyenlitői középvonalában párhuzamosan felsorakoznak

Anafázis II: a kromoszómák kromatidákra válnak szét és mind a 4 keletkező sejtbe egy-egy kromatida fog kerülni a kromoszómákból.

Telofázis II: az éppen osztódó 2 sejt mindegyike középen kettéválik és igy négy sejt keletkezik.

A folyamat vége 4 darab olyan sejt lesz amelyben egykromatidás kromoszómák vannak csupán, mivel az inetrfázis II-ben nem történt duplikáció. A szaporitósejtek tehát fele annyi DNS-t tartalmaznak mind az az egyetlen kiinduló sejt amelyből ők két lépésben (mejózis I és II) létrejöttek.

A szaporitósejtek fele annyi genetikai anyagot kell tartalmazzanak mint a test sejtjei általában. Megtermékenyitéskor, a szaporitósejtek egyesülnek és ismét kialakul a fajra jellemző teljes genetikai anyag mennyiség.