Ugrás a tartalomhoz

Növénytan

A növényi sejt alapplazmája és a biológiai membránok

A növényi sejt alapplazmája és a biológiai membránok

A sejt alapanyaga a citoplazma. Döntő részben vizet tartalmaz, amelyben egyszerűbb szervetlen és szerves ionok, valamivel bonyolultabb (makromolekuláris) fehérjék és lipidcseppek alkotnak elegyeket. A citoplazma tulajdonságainak meghatározásában döntő fontosságúak a fehérjék, amelyek egyrészt a biokémiai reakciókat katalizáló enzimek alkotói, másrészt fonalakat képezve struktúra-kialakító szerepet töltenek be . A fehérjefonalakból álló szövedék a citoplazma határolóhártyája és a sejtmaghártya közötti területet sűrűn behálózza. Korántsem állandó struktúra, alkotó molekulái a sejt igényeinek megfelelően folyamatosan átrendeződnek. Biztosítják a sejt alakjának megtartását, illetve megváltoztatását, valamint a sejten belüli szállítási és anyagcsere-folyamatok összerendezettségét. Ez a szerepük mindenekelőtt a sejtorganellumok citoplazmán belüli mozgásának és egymással való kapcsolódásának befolyásolásában merül ki.

Osztódó szövet 3 sejtjének részlete membránokkal (Fridvalszky Lóránt felvétele)
Osztódó szövet 3 sejtjének részlete membránokkal (Fridvalszky Lóránt felvétele)

A citoplazma finom vázát (cytosceleton) alkotó fehérjefonalak (Fridvalszky Lóránt felvétele)
A citoplazma finom vázát (cytosceleton) alkotó fehérjefonalak (Fridvalszky Lóránt felvétele)

Ahhoz, hogy a sejtek finom anyagcsere-folyamatai rendezetten menjenek végbe, nem elegendő a fehérjeszálak által alkotott struktúra, hiszen az többnyire csak a sejtalkotók helyváltoztatását és egymással való kapcsolódását szabályozza. Az anyagcsere-folyamatokhoz szükséges oldatkoncentrációk fenntartása és az enzimek[65] helybentartása csak féligáteresztő határoló hártyák, ún. biológiai membránok jelenlétével biztosítható. Magának a sejtnek is szüksége van egy ilyen külső határolóhártyára, hogy a sejt külső környezetétől többé-kevésbé független belső állapotát fenntarthassa. A prokarióta sejt viszonylag kis térfogata - amely egy-egy nagyobb méretű eukarióta sejtorganellumnak felel meg - még nem tette szükségessé a sejt kisebb "fülkékre" való tagolódását. A jóval nagyobb méretű eukarióta sejtben viszont biológiai membránokkal határolt sejtorganellumok jelentek meg, amelyekben a sejt egyes életfolyamatai a számukra legmegfelelőbb közegben elkülönülten, de mégis a sejt örökítő anyaga által szabályozottan, összerendezetten és a megfelelő lépéseknél egymáshoz kapcsolódva végbemehetnek.

Osztódó szövet 3 sejtjének részlete membránokkal (Fridvalszky Lóránt felvétele)
Osztódó szövet 3 sejtjének részlete membránokkal (Fridvalszky Lóránt felvétele)

A sejt és a sejtorganellumok környezettől való izolálásában, illetve azzal való szabályozott kapcsolattartásában oly nagy szerepet betöltő biológiai membránok alapját lipidmolekulák kettős rétege adja . A lipidek között leggyakoribbak a kettős tulajdonságú foszfatidok. Ezek apoláris, tehát vizet taszító szénhidrogénláncokkal és poláris, tehát a vízhez vonzódó nem-szénhidrogén résszel is rendelkeznek. Ennek következtében vizes fázisban apoláris részeikkel egymáshoz kapcsolódnak, poláris részeikkel pedig a víz irányába fordulnak, a lehető legkisebb energiaállapotot kialakítva. Az itt leírt legkisebb energiaállapot többféle módon is elérhető. Mivel az élet a tengervízben alakult ki, az evolúció[66] folyamán olyan membránnak kellett elválasztania a sejteket környezetüktől, amely mindkét oldalán (tehát a sejten belül és azon kívül is) eltűri a vizes fázist. Csak a kettős lipidmembrán felelt meg ennek a követelménynek, amelynek egymás felé tekintő oldalláncai vizet taszítók (hidrofóbok), a két vizes fázis felé néző oldalláncai pedig vizet kedvelők (hidrofilek). Ez a kettős rétegű membrán, gömböt alkotva, a sejt belső vizes fázisát minden irányban izolálta a külső vizes környezettől. A lipidmolekulák a saját rétegükön belül többé-kevésbé szabadon elmozdulhatnak, de az egyik rétegből a másikba már csak nagyon nehezen juthatnak át, és a membránt sem hagyhatják el. Ez a tulajdonságuk adja a membrán félfolyékony természetét.

Biológiai membrán
Biológiai membrán

A lipidek mellett a membránok másik fontos alkotói a fehérjék. Ezek membránon belüli helyzete harmadlagos szerkezetüktől függ. Apoláris részeikkel a membránba süllyednek, míg poláris részeik abból kiemelkednek. Egyes - két végükön poláris, a közbeeső részen pedig apoláris tulajdonságú - fehérjék áthatolnak a lipidrétegeken, ezzel a membránon átvezető csatornát képezve. A fehérjék elhelyezkedése a membránban sokkal kötöttebb, mint a lipideké, ugyanis egymáshoz és az őket körülvevő lipidekhez erősebben kapcsolódnak. Egymással való kötődésük a sejt számára életfontosságú, hiszen ez biztosítja összehangolt működésüket.

A membránból kiemelkedő fehérjékhez a külső felszínen szénhidrátok is kapcsolódhatnak. Az alkotó lipidek és fehérjék, valamint az utóbbiakhoz kapcsolódó szénhidrátok membránokként igen különbözőek lehetnek. Ezek az eltérések teszik lehetővé a membránok különböző működését, valamint más sejtek, sejtalkotók, illetve vegyületek általi felismerését.

A növényi sejteket a külvilág felé egy 8-12 nm vastagságú membrán, az ún. sejthártya határolja. Rajta keresztül zajlik le a sejt és a külvilág közötti, sejt által irányított anyagforgalom (anyagtranszport). A baktériumok, a cianobaktériumok, a gombák és a növények sejtjeit a sejthártyán kívül még egy sejtfal is határolja. A növények sejtfalának cellulóz, a gombák sejtfalának pedig kitin a fő alkotója. Kémiailag mindkettő poliszacharid. A sejtfal az anyagcseretermékek kiválasztásának egyik célpontja. Feladata a sejtek szilárdítása és külső behatásokkal szembeni védelme.

Osztódó szövet 3 sejtjének részlete membránokkal (Fridvalszky Lóránt felvétele)
Osztódó szövet 3 sejtjének részlete membránokkal (Fridvalszky Lóránt felvétele)

Az eukarióta sejt belsejét egy lapos, tömlőszerű hólyagokból vagy tekergő csövekből álló, sokszorosan elágazó, membrán által határolt rendszer, az ún. endoplazmatikus membránrendszer hálózza be. A hólyagok által alkotott, ún. durva felszínű endoplazmatikus membránrendszer felszínén riboszómák helyezkednek el, amelyek a citoplazma hasonló alkotóival együtt a fehérjeszintézis fő helyei. Az endoplazmatikus membránrendszerben és belső üregeiben a szintetizált fehérjék raktározódnak, illetve más sejtalkotók irányába továbbítódnak.



[65] Az enzimek vagy biokatalizátorok az élő szervezetek által termelt és a kémiai reakciók sebességét növelő fehérjék. Életfontosságúak, hiszen az élő szervezetekben lezajló összes kémiai folyamat gyakorlatilag az irányításuk alatt áll.

[66] Az evolúció szó jelentése: fejlődés. A biológiai evolúció (törzsfejlődés) az élő anyag keletkezése az élettelenből és változatosságának kialakulása a Föld története folyamán.