A sejt fogalma

Az élő szervezetek sejtből épülnek fel. A sejt az élő szervezetek legkisebb alaki és működési egysége, melyen minden fő életjelenség megfigyelhető.

 

A sejtplazma és a biológiai membránok

A sejtplazmában nagy mennyiségű víz található, ebben ionok, kisebb szerves molekulák vannak, például fehérjék.

A sejtben egy időben több ezer biokémiai folyamat is lejátszódhat, ezek egymástól való függetlenítésére alkalmasak a biológiai membránok, melyeknek alapja egy lipidmolekulákból, leggyakrabban foszfatidból álló kettős réteg. Kettős réteg: kifelé a poláris, hidrofil réteg, befelé a hidrofób réteg. A kettős rétegben a lipidmolekulák függőleges elmozdulása, a másik rétegbe való átkerülése igen ritkán fordul elő, de oldalirányú mozgás lehetséges – rugalmas. A biológiai membránok felépítésében fehérjék is részt vesznek. A membránfehérjék harmadlagos szerkezetüknek megfelelően helyezkednek el a kettős lipidrétegben. Apoláros részük befele, poláros részük kifele áll. Perifériás (csak a felszínen levő), belesüppedők (átmenet), csatornafehérjék (teljesen átérnek a membránon) lehetnek ezek. A membrán külső felszínén szénhidrátláncok is találhatóak – a specifitás fokozására, elősegíti a membrán felismerését.

Minden sejtplazmát a külvilág felé 5-10 nm vastagságú biológiai membrán, a sejthártya határol. Ez egy félig áteresztő (szemipermeábilis) membrán. Növényeknél, baktériumoknál és gombáknál ezt még poliszacharid sejtfal is borítja, ami áteresztő. A plazmán belül található biológiai membrán az endoplazmatikus membránrendszer – szinte az egész plazmát behálózza, lapított zsákokhoz hasonló üregek rendszere. Két altípusát különböztetjük meg, az alapján, hogy vannak-e felületén riboszómák. Ha igen, akkor durva felszínű endoplazmatikus retikulum, ha nincs, akkor sima felszínű endoplazmatikus retikulum a neve.

 

Anyagforgalom a membránon keresztül

Passzív transzport: azok az anyagok jutnak át, amik a koncentráció gradiensnek megfelelően szeretnének áramlani, tehát a nagyobb koncentrációjú helyről a kisebb felé.

Aktív transzport : hordozófehérjék kellenek, cukrok, ionok, aminosavak, nagyobb szerves molekulák. Energia befektetést is igényel.

 

A színtest és a mitokondrium

A színanyagok az eukarióta növényi sejtben membránok fehérjéihez kötődnek, és külön sejtszervecskét alkotnak amit színtestnek nevezünk. A magasabb rendű növények színtestjeit a sejtplazmától a külső membrán választja el. A belső teret plazmaállomány tölti ki, ezt a belső membrán lemezei hálózzák be, ez alkotja a gránumot (oszlopszerű). A fény megkötése a gránumokban történik – belsejükben felhalmozódik a hidrogénatom – koncentrációkülönbséget okoz, melynek energiája ATP-szintézisre fordítódik. A fotoszintézis további részei a színtestek plazmájában játszódnak le.

Eukarióta sejtekben a mitokondriumok biztosítanak helyet a szénhidrátok lebontásához. Baktérium méretűek. Számuk sejtenként változó, attól függően, hogy mekkora az energia igénye. A glikolízis a sejtplazmában, a citromsavciklus és a terminális oxidáció a mitokondriumban játszódik le. Külső-, belső membránja van (nagy felület), a kettő között és belül található a plazmaállomány. A mitokondriumok a sejtek energiatermelő központjai – a lebontási folyamatokból származó ATP 90%-a itt képződik.

 

A sejtmag és a sejtosztódás

Az eukarióta élőlények jellemző sejtalkotója a sejtmag. Alakja, száma változó. A sejtmagot a sejtmaghártya választja el a sejtplazmától. Pórusok találhatóak rajta, méretük 30-100 nm. A sejtmag belsejében jól elkülöníthető egységet képez a magvacska, ami rRNS-t és a hozzá kapcsolódó fehérjéket szintetizálja. A sejtmag belsejét jórészt a magplazma tölti ki, ami nukleinsavakat, fehérjék makromolekuláit és ezek építőegységeit, ionokat tartalmaz. Ebből a DNS-molekulának és a hozzájuk kapcsolódó fehérjéknek együttes állományát kromatinnak nevezzük. A kromatinállomány a sejt működésének egyes szakaszaiban jól elkülöníthető, tömör testekké, kromoszómává áll össze. Prokariótáknál nincs kromoszóma, mert a DNS-hez nem kapcsolódnak fehérjék. Az osztódó sejteknek azt a körfolyamatát, amely a sejtek DNS-szintézis előtti állapotából kiindulva, a DNS szintézisén és a sejtosztódáson keresztül visszatér a kiindulási szakaszba, sejtciklusnak nevezzük. Ennek első része egy nyugalmi szakasz – mRNS, enzimfehérjék szintézise. A második szakasz a DNS megkettőződése (hozzá tartozó fehérjék is keletkeznek), amely a sejtciklus időtartamának közel felét veszi igénybe. Eztán újabb nyugalmi szakasz következik. Végül a sejtosztódás szakasza, amely 1-2 óra hosszúságú. Ennek során ketté válnak a kromoszómák, majd kettéosztódik a sejt, a keletkezett két utódsejt nyugalmi szakaszba kerül. Ha a sejtosztódás során olyan sejtek keletkeznek, amelyekben ua. a kromoszómák száma, mint a kiindulási sejtben volt, akkor mitózisról beszélünk. A mitózis a sejtciklus befejező szakasza. A színtest és a mitokondrium is képes önálló osztódásra – van saját DNS-ük.

 

A növényi szövetek

A hasonló felépítésű és működésű sejtek összessége a szövet. A növények egész életük során növekednek – osztódószövet végig megtartja osztódó képességét. Hajtás, gyökér hosszirányú növekedését segítők. A növények vastagodását a kambium idézi elő. A hajtás szártagjainak megnyúlása, a köztes növekedés is osztódószövet működésének eredménye.

A növények bőrszövete beborítja az egész hajtásos növényt. A hajtás bőrszövetének védőszerepét a sejtek szoros összekapcsolódása és a sejtek külső falára kiválasztott kutikula erősíti. A növényi szőrök párologtatáscsökkentőek, például az árvácska papillái. Hosszabb fedőszőr a hideg ellen hasznos: kökörcsin, havasi gyopár. Lehet még csalánszőr, repítőszőr (gyapot). A hajtás bőrszövetében gázcserenyílások találhatók. A gyökér bőrszövetén nincsenek gázcserenyílások, sem kutikula, de sejtjeinek nyúlványai és nagy száma megnöveli a vízfelvevő felületet.

Az anyagokat nagyobb távolságra a szállítószövetek szállítják. Két fő alkotórészből állnak: egyik a vizet és a benne oldott sókat szállító farész. Ez elhalt vízszállító sejtekből (hosszú orsó alakúak, végeik lukacsos harántfallal kapcsolódnak) és csövekből áll. Az evolúció során a harántfalak eltűnésével vízszállító csövek is kifejlődtek. Mindkét típusra jellemző, hogy szilárdságukat elfásodott sejtfalvastagodások fokozzák, ezért nem nyomódnak össze. A szállítószövetek másik jellemző alkotója a háncsrész. Itt továbbítódnak a termelt szerves vegyületek. Fő szállítóelemei a rostacsövek – több sejt egyesüléséből keletkeznek, amelyek harántfalai lukacsos rostalemezek. Kísérősejtek kapcsolódnak a rendszerhez, amik élő sejtekből állnak. Ezek a szövetek szállítónyalábokba tömörülnek, mely gyakran tartalmaz kambiumot is, így lehetővé téve a vastagodást.

A növényi test legnagyobb részét alapszövetek alkotják. A táplálékkészítő alapszövetben sok a zöld színtest. Levelek belsejében. A raktározó alapszövet fénytől elsősorban elzárva (gyökér, gumó).

  • Víztartó alapszövet – vizes nyálka, például kaktusznál.
  • Levegőztető alapszövet – vízi növények.
  • Kiválasztó alapszövet – hasznosíthatatlan anyagokat tartalmazza pld. gyantát.
  • Szilárdító alapszövet – vastag sejtfal, többnyire elhalt sejtek, hosszú szilárdító rostokat alkotnak.

 

Az állati szövetek

Az állati szervezet elsődleges védelmét a külvilágtól a hámszövetek látják el. Sejtjei szorosan egymás mellett állnak. Erek nincsenek a hámban. A szomszédos sejtek több ponton is összeérnek, ahol általában keskeny fehérjecsatornák kötik össze őket – a hám egy összefüggő, élő szövetrendszer. A fedőhámok közül a legegyszerűbbek az egyrétegű hámszövetek (lap, köb, henger). Mikrobolyhok a sejtplazma kitüremkedései – felületnövelés. Csillók: például a légcsőben. A többrétegű hám sejtjei változatos alakúak, a felső réteg egyes esetekben elszarusodik – ellenállóbb például az emlősök bőre.

A mirigyhámok váladéktermelésre kifejlődött szövetek. Végkamra és kivezető cső. A termelt váladékot a test külső vagy belső felületére ürítik., például verejtékezéskor. A belső elválasztásúak váladékaikat közvetlenül a testfolyadékba juttatják, például a hormonok a vérbe.

Az állati test különböző szerveinek összekötésében, a váz kialakításában a kötő- és támasztószövetek vesznek részt. A sejtek egymástól távol vannak, fontos a sejtközötti állomány. A rostos kötőszövet sejtjei között lazább vagy tömöttebb szerkezetű hálózatot képeznek a kötőszöveti rostok. A sejtek és a rostok közötti részt szövetnedv tölti ki. A lazarostos kötőszövet szinte minden szerv felépítésében részt vesz, hézagokat tölt ki, vékony hártyákat, válaszfalakt alkot. A tömöttrostos kötőszövet rostjai szorosan egymás mellett helyezkednek el, rendkívül szívós szövetet alkotva például inak.

A zsírszövetben a szövet fő tömegét a nagy kerek zsírsejtek adják, amelyekben a plazma és a mag kis térbe szorul, a zsír kitölti majdnem az egész sejtet. Táplálékraktározás, hővédelem a feladatuk.

A vér is kötőszövet – nagy mennyiségű sejtközötti állománya folyékony.

A támasztószövetek felépítése a kötőszövetekéhez hasonló, de szilárdak, ugyanakkor rugalmasak. Egyik alapvető típusa a porcszövet, melyben a sejtek egyesével vagy kisebb csoportokban helyezkednek el a rugalmasan szilárd sejtközötti állományban. A csontszövet szerves (csontsejtek, rostok) és szervetlen részekből áll. A csontsejtek hosszú nyúlványokkal rendelkeznek. Csatornák találhatóak, bennük vérerekkel.

Az állati test mozgatásában alapvető szerepük van az izomszöveteknek. Rövid idő alatt nagymértékű összehúzódásra képesek – hosszanti irányban ható. Az izomszövet izomsejtekből áll, amelyek sejtplazmájában összhúzékony egységek, az izomfonalak (aktin, miozin fehérjék) találhatók. Tartósabb, de kisebb erőkifejtésre alkalmas a simaizomszövet. Hosszú, orsó alakú sejtjei egy magot tartalmaznak. Az izomfonalak sűrűn helyezkednek el a sejtplazmában, a sejt hosszanti tengelyével párhuzamosan. A sejteket lazarostos kötőszövet köti össze szövetté. Gerincesek számos belső szervében (bélcsatorna), gerinctelen állatokban található.

A harántcsíkolt izomszövet hosszú, többmagvú sejtjeit izomrostoknak nevezzük. Egy izomrostban több ezer izomfonal fut egymással párhuzamosan. A rostokat vékony kötőszöveti hártya fogja egybe. Gyors és nagy erőkifejtésre alkalmasak, de fáradékonyak. Vázizmokat alkotnak. A szívizomszövet is izomrostokból épül fel, de hosszan tartó, nagy erőkifejtésre képes, nem fárad el. Rostjai elágazóak. Ez is harántcsíkolt.