17.06.2019

Struktura ćelije i njene funkcije. Struktura i funkcije ćelije

STRUKTURA I FUNKCIJE ĆELIJE

Ćelija je elementarna jedinica strukture i vitalne aktivnosti svih organizama (osim virusa, koji se često nazivaju nećelijskim oblicima života), koja ima svoj metabolizam, sposobna je za samostalno postojanje, samoreprodukciju i razvoj. . Svi živi organizmi ili se sastoje od mnogih ćelija (višećelijske životinje, biljke i gljive) ili su jednoćelijski organizmi (mnoge protozoe i bakterije). Grana biologije koja proučava strukturu i aktivnost ćelija naziva se citologija. U posljednje vrijeme postalo je uobičajeno govoriti i o biologiji ćelije, odn ćelijska biologija.

Obično se veličine biljnih i životinjskih ćelija kreću od 5 do 20 mikrona u prečniku. Tipična bakterijska ćelija je mnogo manja - cca. 2 µm, a najmanji poznati je 0,2 µm.

Neke slobodno živeće ćelije, kao što su protozoe kao što je foraminifera, mogu biti dugačke nekoliko centimetara; uvek imaju mnogo jezgara. Ćelije tankih biljnih vlakana dostižu dužinu od jednog metra, a procesi nervnih ćelija kod velikih životinja dostižu i nekoliko metara. Sa takvom dužinom, volumen ovih ćelija je mali, a površina vrlo velika.

Najveće ćelije su neoplođena ptičja jaja napunjena žumanjkom. Najveće jaje (a samim tim i najveća ćelija) pripadalo je izumrloj ogromnoj ptici - epiornisu (Aepyornis). Pretpostavlja se da je žumanca bilo teško cca. 3,5 kg. Najveće jaje u živim vrstama pripada noju, čije je žumance teško cca. 0,5 kg

Nekada se ćelija smatrala manje ili više homogenom kapljicom organske materije, koja se zvala protoplazma ili živa tvar. Ovaj termin je zastario nakon što je postalo jasno da se ćelija sastoji od mnogih jasno odvojenih struktura, nazvanih ćelijske organele („mali organi“).

Prva osoba koja je vidjela ćelije bio je engleski naučnik Robert Hooke (poznat nam zahvaljujući Hookeovom zakonu). Godine 1665, pokušavajući da shvati zašto drvo plute tako dobro lebdi, Hooke je počeo da ispituje tanke delove plute poboljšanim immikroskopom. Otkrio je da je čep podijeljen na mnogo sićušnih ćelija, što ga je podsjetilo na saće u pčelinjim košnicama, te je te ćelije nazvao ćelijama (na engleskom cell znači "ćelija, ćelija").

Godine 1675. italijanski doktor M. Malpighi, a 1682. godine - engleski botaničar N. Gru je potvrdio ćelijsku strukturu biljaka. Počeli su govoriti o ćeliji kao o "mjehuriću ispunjenom hranjivim sokom". Godine 1674. holandski majstor Anthony van Leeuwenhoek(Anton van Leeuwenhoek, 1632-1723) uz pomoć mikroskopa prvi put u kapi vode ugleda "životinje" - pokretne žive organizme (cilijate, amebe, bakterije). Leeuwenhoek je bio i prvi koji je posmatrao životinjske ćelije - eritrocite i spermatozoide. Tako su do početka 18. vijeka naučnici znali da biljke pod velikim povećanjem imaju ćelijsku strukturu i vidjeli su neke organizme, koji su kasnije nazvani jednoćelijski. Godine 1802-1808, francuski istraživač Charles-Francois Mirbel ustanovio je da se sve biljke sastoje od tkiva formiranih od ćelija. B. Lamarck 1809. godine

proširio je Mirbelovu ideju o staničnoj strukturi na životinjske organizme. Godine 1825, češki naučnik J. Purkyne je otkrio jezgro jajne ćelije ptica, a 1839. uveo je termin "protoplazma". Godine 1831. engleski botaničar R. Braun je prvi opisao jezgro biljne ćelije, a 1833. ustanovio da je jezgro esencijalna organela biljne ćelije. Od tada, glavna stvar u organizaciji ćelija nije membrana, već sadržaj.

Metode istraživanja ćelija

Po prvi put ćelije su se mogle vidjeti tek nakon stvaranja svjetlosnih mikroskopa; od tada do danas mikroskopija je ostala jedna od najvažnijih metoda za proučavanje ćelija. Svetlosna (optička) mikroskopija, uprkos relativno niskoj rezoluciji, omogućila je posmatranje živih ćelija. U dvadesetom veku izumljena je elektronska mikroskopija koja je omogućila proučavanje ultrastrukture ćelija.

U proučavanju oblika i strukture ćelije, prvi instrument je bio svetlosni mikroskop. Njegova rezolucija je ograničena na dimenzije uporedive sa talasnom dužinom svetlosti (0,4–0,7 µm za vidljivu svetlost). Međutim, mnogi elementi stanične strukture su mnogo manjih dimenzija.

- zovu se in vivo - mogu se koristiti za bojenje živih ćelija, ali obično se ćelije moraju prethodno fiksirati (koristeći supstance koje koaguliraju protein) i tek nakon toga se mogu bojati.

Prije pregleda, ćelije ili komadići tkiva se obično ulože u parafin ili plastiku, a zatim se mikrotomom režu na vrlo tanke dijelove. Ova metoda se široko koristi u kliničkim laboratorijama za otkrivanje tumorskih stanica. Osim konvencionalne svjetlosne mikroskopije, razvijene su i druge optičke metode za proučavanje ćelija: fluorescentna mikroskopija, fazno-kontrastna mikroskopija, spektroskopija i analiza difrakcije rendgenskih zraka.

optička mikroskopija

U optičkom mikroskopu, povećanje objekta se postiže nizom sočiva kroz koje prolazi svjetlost. Maksimalno uvećanje koje se može postići optičkim mikroskopom je oko 1000. Još jedna važna karakteristika je

rezolucije su samo oko 200 nm; takva dozvola je dobijena na kraju

XIX vijeka. Dakle, najmanje strukture koje se mogu promatrati pod optičkim mikroskopom su mitohondrije i bakterije, čija je linearna veličina približno 500 nm. Međutim, objekti manji od 200 nm vidljivi su u svjetlosnom mikroskopu samo ako sami emituju svjetlost. Ova karakteristika se koristi u fluorescentna mikroskopija kada se stanične strukture ili pojedinačni proteini vežu za posebne fluorescentne proteine ili antitijela sa fluorescentnim oznakama. Na kvalitetu slike dobivene optičkim mikroskopom također utječe kontrast - može se povećati različitim metodama bojenja ćelija. Za proučavanje živih ćelija koristi se fazni kontrast, diferencijalna interferencija-kontrast i mikroskopija tamnog polja.Konfokalni mikroskopi poboljšavaju kvalitet fluorescentnih slika.

elektronska mikroskopija

1930-ih godina konstruiran je elektronski mikroskop u kojem se, umjesto svjetlosti, kroz predmet propušta snop elektrona. Teorijska granica rezolucije za moderne elektronske mikroskope je oko 0,002 nm, međutim, praktičnih razloga za biološke objekte postiže se rezolucija od samo oko 2 nm. Za proučavanje ultrastrukture ćelija može se koristiti elektronski mikroskop. Postoje dvije glavne vrste elektronske mikroskopije:

skeniranje i prijenos.

Skenirajuća (rasterska) elektronska mikroskopija (SEM) se koristi za proučavanje površine objekta. Uzorci su često presvučeni tankim filmom zlata. REM

omogućava vam da dobijete 3D slike. Transmisiona (transmisiona) elektronska mikroskopija (TEM) - koristi se za proučavanje unutrašnjeg

ćelijske strukture. Elektronski snop prolazi kroz objekt prethodno tretiran teškim metalima koji se akumuliraju u određenim strukturama, povećavajući njihovu elektronsku gustinu. Elektroni se raspršuju na područja ćelije s većom gustinom elektrona, uzrokujući da ta područja na slikama izgledaju tamnije.

Frakcionisanje ćelija. Za utvrđivanje funkcija pojedinih komponenti ćelije važno je izolirati ih u čistom obliku, najčešće se to radi diferencijalnom metodom. centrifugiranje. Razvijene su tehnike za dobijanje čistih frakcija bilo koje ćelijske organele. Proizvodnja frakcija počinje uništavanjem plazma membrane i formiranjem staničnog homogenata. Homogenat se sukcesivno centrifugira na razne brzine, u prvoj fazi se mogu dobiti četiri frakcije: (1) jezgra i veliki fragmenti ćelija, (2) mitohondrije, plastidi, lizozomi i peroksizomi, (3) mikrozomi - Golgijevi vezikuli i endoplazmatski retikulum, (4) ribozomi, proteini i više će ostati u supernatantu malih molekula. Daljnje diferencijalno centrifugiranje svake od pomiješanih frakcija omogućava dobivanje čistih preparata organela na koje se mogu primijeniti različite biohemijske i mikroskopske metode.

ćelijska struktura

Svi ćelijski oblici života na Zemlji mogu se podijeliti u dva kraljevstva na osnovu strukture njihovih sastavnih ćelija:

prokarioti (prednuklearni) - jednostavnije strukture;

eukarioti (nuklearni) su složeniji. Ćelije koje čine ljudsko tijelo su eukariotske.

Unatoč raznolikosti oblika, organizacija ćelija svih živih organizama podliježe jedinstvenim strukturnim principima.

prokariotska ćelija

Prokarioti (lat. pro - ispred, pre igre. κάρῠον - jezgro, orah) - organizmi koji nemaju, za razliku od eukariota, formalizovan ćelijsko jezgro i druge organele unutrašnje membrane (sa izuzetkom ravnih cisterni kod fotosintetskih vrsta, kao što su ucijanobakterije). Jedina velika kružna (kod nekih vrsta - linearna) dvolančana molekula DNK, koja sadrži glavni dio ćelijskog genetskog materijala (tzv. nukleoid) ne formira kompleks sa histonskim proteinima (tzv. kromatin). Prokarioti uključuju bakterije, uključujući cijanobakterije (plavo-zelene alge) i arheje. Glavni sadržaj ćelije, koji ispunjava čitav njen volumen, je viskozno zrnast

citoplazma.

eukariotske ćelije

Eukarioti (Eukarioti) (grčki ευ - dobro, potpuno i κάρῠον - jezgro, orah)

Organizmi koji, za razliku od prokariota, imaju dobro oblikovano ćelijsko jezgro, ograničeno od citoplazme nuklearnom membranom. Genetski materijal je sadržan u nekoliko linearnih dvolančanih molekula DNK (ovisno o vrsti organizama, njihov broj po jezgru može varirati od dvije do nekoliko stotina), pričvršćenih iznutra na membranu ćelijskog jezgra i formirajući se u ogromnoj većina njih je kompleks sa histonskim proteinima, zvanim hromatin.

Struktura eukariotske ćelije. Šematski prikaz životinjske ćelije.

Neke ćelije, uglavnom biljne i bakterijske, imaju vanjski dio ćelijski zid. Kod viših biljaka sastoji se od celuloze. Ćelijski zid igra izuzetno važnu ulogu: on je spoljašnji okvir, zaštitna ljuska, obezbeđuje turgor biljnih ćelija: kroz ćelijski zid prolaze voda, soli i molekuli mnogih organskih supstanci.. Ćelijski zidovi su obično odsutni u životinjskim ćelijama. .

Nalazi se ispod ćelijskog zida biljaka plazma membrana ili plazmalema. Debljina plazma membrane je oko 10 nm, proučavanje njene strukture i funkcija moguće je samo uz pomoć elektronskog mikroskopa.

Unutar ćelije ispunjena je citoplazma, u kojoj se nalaze različite organele i stanične inkluzije, kao i genetski materijal u obliku molekula DNK. Svaki od organoida ćelije obavlja svoju posebnu funkciju, a svi zajedno određuju vitalnu aktivnost ćelije kao cjeline.

Plazma membrana pruža prvenstveno funkciju razgraničenja u odnosu na vanjsku za

ćelije u okruženju. To je dvostruki sloj molekula (bimolekularni sloj ili dvosloj). U osnovi, to su molekule fosfolipida i drugih supstanci koje su im bliske. Molekuli lipida imaju dvostruku prirodu, koja se očituje u načinu na koji se ponašaju u odnosu na vodu. Glave molekula su hidrofilne, tj. imaju afinitet prema vodi, a njihovi ugljikovodični repovi su hidrofobni. Stoga, kada se pomiješaju s vodom, lipidi stvaraju film na njegovoj površini, sličan uljnom filmu; u isto vrijeme, svi njihovi molekuli su orijentirani na isti način: glave molekula su u vodi, a ugljikovodični repovi su iznad njene površine.

AT ćelijska membrana ima dva takva sloja, i u svakom od njih su glave molekula okrenute prema van, a repovi su okrenuti unutar membrane, jedan prema drugom, tako da ne dolaze u dodir s vodom.

Pored glavnih lipidnih komponenti, sadrži velike proteinske molekule koje su u stanju da „lebde” u lipidnom dvosloju i raspoređene su tako da im je jedna strana okrenuta unutar ćelije, a druga u kontaktu sa spoljašnjom sredinom. Neki proteini se nalaze samo na vanjskoj ili samo na unutrašnjoj površini membrane, ili su samo djelomično uronjeni u lipidni dvosloj.

Glavna funkcija stanične membrane je regulacija transporta tvari u i iz stanice.

Postoji nekoliko mehanizama za transport tvari kroz membranu:

Difuzija - prodiranje tvari kroz membranu duž gradijenta koncentracije (od područja gdje je njihova koncentracija veća do područja gdje je njihova koncentracija niža). Difuzni transport tvari provodi se uz sudjelovanje membranskih proteina, u kojima se nalaze molekularne pore (voda, ioni), ili uz sudjelovanje lipidne faze (za tvari topljive u mastima).

Olakšana difuzija- posebni proteini nosači membrane selektivno se vežu za jedan ili drugi ion ili molekul i prenose ih kroz membranu.

aktivni transport. Ovaj mehanizam je povezan sa troškovima energije i služi za transport supstanci u odnosu na njihov koncentracijski gradijent. Obavljaju ga specijalci

proteini nosači koji formiraju takozvane jonske pumpe. Najviše proučavana je Na+ /K+ pumpa u životinjskim ćelijama, koja aktivno ispumpava Na+ ione dok apsorbuje K+ ione.

AT U kombinaciji sa aktivnim transportom jona u ćeliju, kroz citoplazmatsku membranu prodiru različiti šećeri, nukleotidi i aminokiseline.

Takva selektivna propusnost je fiziološki veoma važna, a njeno odsustvo

– prvi dokaz ćelijske smrti. To se lako može ilustrirati na primjeru cvekle. Ako se živi korijen cvekle potopi u hladnu vodu, zadržava svoj pigment; ako se cvekla kuva, tada ćelije umiru, postaju lako propusne i gube pigment koji vodu zacrveni.

Velike molekule kao što su proteinske ćelije mogu "progutati". Pod uticajem nekih proteina, ako su prisutni u tečnosti koja okružuje ćeliju, dolazi do invaginacije u ćelijskoj membrani, koja se zatim zatvara, formirajući mehur - malu vakuolu koja sadrži vodu i proteinske molekule; nakon toga membrana oko vakuole puca, a sadržaj ulazi u ćeliju. Ovaj proces se naziva pinocitoza (bukvalno "ćelijsko piće") ili endocitoza.

Egzocitoza (exo - out), zahvaljujući njoj, ćelija uklanja intracelularne produkte ili neprobavljene ostatke zatvorene u vakuole, odnosno vezikule. Vezikula se približava citoplazmatskoj membrani, spaja se s njom, a njen sadržaj se oslobađa u okolinu. Zato se istaknite probavni enzimi, hormoni, hemiceluloza itd.

Struktura citoplazme.

Tekuća komponenta citoplazme naziva se i citosol. Pod svjetlosnim mikroskopom, činilo se da je ćelija ispunjena nečim poput tečne plazme ili sola, u kojem jezgro i druge organele „lebde“. Zapravo nije. Unutrašnji prostor eukariotske ćelije je strogo uređen. Kretanje organela koordinira se uz pomoć specijalizovanih transportnih sistema, takozvanih mikrotubula, koji služe kao intracelularni „putevi“, i posebnih proteina, dineina i kinezina, koji imaju ulogu „motora“. Odvojeni proteinski molekuli također ne difundiraju slobodno po cijelom unutarćelijskom prostoru, već se usmjeravaju prema potrebnim odjeljcima koristeći posebne signale na njihovoj površini, koje prepoznaju transportni sistemi ćelije.

Endoplazmatski retikulum

U eukariotskoj ćeliji postoji sistem membranskih odjeljaka koji prelaze jedan u drugi (cijevi i rezervoari),

koji se zove endoplazmatski retikulum(ili endoplazmatski retikulum, EPR ili EPS). Taj dio EPR-a, za čije su membrane vezani ribosomi, naziva se granularnim (ili grubim) endoplazmatskim

retikuluma, na njegovim membranama dolazi do sinteze proteina. Oni odeljci, na čijim zidovima nema ribozoma, klasifikovani su kao glatki ER, koji učestvuje u sintezi lipida. Unutrašnji prostori glatkog i granularnog ER nisu izolovani, već prelaze jedan u drugi i komuniciraju sa luminalnom membranom. Tubuli se otvaraju i na površini ćelije, a endoplazmatski retikulum, dakle, igra ulogu aparata preko kojeg spoljašnja sredina može direktno da stupi u interakciju sa svim sadržajem ćelije.

Sitna tijela nazvana ribosomi pokrivaju površinu grubog endoplazmatskog retikuluma, posebno blizu jezgra. Prečnik ribosoma je oko 15 nm. Svaki ribosom se sastoji od dvije čestice različite veličine, male i velike, čija je glavna funkcija sinteza proteina; matrična (informacijska) RNK i aminokiseline povezane s prijenosnom RNK su vezane za njihovu površinu. Sintetizirani proteini se prvo akumuliraju u kanalima i šupljinama endoplazmatskog retikuluma, a zatim transportuju do organela i staničnih mjesta gdje se troše.

golgijev aparat

Golgijev aparat (Golgijev kompleks)

je naslaga ravnih membranskih vrećica, nešto proširenih bliže rubovima. U rezervoarima Golgijevog aparata sazrijevaju neki proteini sintetizirani na membranama granularnog ER i namijenjeni za izlučivanje ili stvaranje lizosoma. Golgijev aparat je asimetričan - rezervoari koji se nalaze bliže jezgru ćelije (cis-Golgi) sadrže najmanje zrele proteine, membranske vezikule, vezikule, pupajući iz endoplazmatskog retikuluma, kontinuirano se pridružuju ovim rezervoarima. Očigledno, uz pomoć istih vezikula, odvija se dalje kretanje sazrijevanja proteina iz jednog spremnika u drugi. Konačno sa suprotnog kraja organele

(trans-Golgi) vezikule koje sadrže potpuno zrele proteine pupolje.

Lizozomi

Lizozomi (grčki "Liseo" - rastvoriti, "Soma" - telo) su mala okrugla tela. Ove membranske ćelijske organele su ovalnog oblika i prečnika 0,5 µm. Pupaju iz Golgijevog aparata i moguće iz endoplazmatskog retikuluma. Lizozomi sadrže razne enzime koji razgrađuju velike molekule: proteine, masti, ugljikohidrate, nukleinske kiseline. Zbog svog destruktivnog djelovanja, ovi enzimi su takoreći "zaključani" u lizozomima i oslobađaju se samo po potrebi. Ali ako je lizozom

oštećena od bilo kakvih vanjskih utjecaja, tada se uništava cijela ćelija ili njen dio.

Tokom intracelularne probave, enzimi se oslobađaju iz lizosoma u probavne vakuole.

Tokom gladovanja, ćelije lizozoma probavljaju neke organele bez ubijanja ćelije. Takva djelomična probava osigurava ćeliji potreban minimum za neko vrijeme. hranljive materije.

Posjedujući sposobnost aktivnog varenja hranjivih tvari, lizozomi su uključeni u uklanjanje dijelova stanica, cijelih stanica i organa koji umiru u procesu vitalne aktivnosti. Na primjer, do nestanka repa kod punoglavca žabe dolazi pod djelovanjem enzima lizosoma.U ovom slučaju je to normalno i korisno za organizam, ali ponekad je takvo uništavanje stanica patološko. Na primjer, kada se azbestna prašina udiše, ona može ući u ćelije pluća, a zatim pucaju lizozomi, ćelije se uništavaju i razvija se bolest pluća.

Informacijski centar ćelije, mjesto skladištenja i reprodukcije nasljednih informacija koje određuju sve znakove date ćelije i organizma u cjelini, je jezgro. Uklanjanje jezgra iz ćelije, u pravilu, dovodi do njene brze smrti. Oblik i veličina ćelijskog jezgra je vrlo varijabilna u zavisnosti od vrste organizma, kao i od vrste, starosti i funkcionalnog stanja ćelije. Sveukupni plan

Struktura jezgra je ista u svim eukariotskim ćelijama. Ćelijsko jezgro se sastoji od nuklearne membrane, nuklearnog matriksa (nukleoplazme), hromatina i nukleola (jednog ili više). Sadržaj jezgra odvojen je od citoplazme dvostrukom membranom ili tzv. nuklearni omotač. Vanjska membrana na nekim mjestima prelazi u kanale endoplazmatskog retikuluma; za nju su vezani ribosomi.Ćelijsko jezgro sadrži molekule DNK na kojima se beleže genetske informacije organizma. . Ovo određuje vodeću ulogu ćelijskog jezgra u naslijeđu. U jezgri dolazi do replikacije - umnožavanja molekula DNK, kao i do transkripcije - sinteze RNA molekula na DNK šablonu. Sastavljanje karibosoma se takođe odvija u jezgru, u posebnim formacijama koje se nazivaju nukleoli. Nuklearni omotač je prožet mnogim porama čiji je promjer oko 90 nm. Zbog prisutnosti pora koje osiguravaju selektivnu propusnost, nuklearni omotač kontrolira razmjenu tvari između jezgre i citoplazme.

fibrilarne strukture koje se nalaze u citoplazmi ćelije: mikrotubule, aktin i intermedijarni filamenti. Mikrotubule su uključene u transport organela, dio su flagela, a mitotičko vreteno je izgrađeno od mikrotubula. Aktinski filamenti su neophodni za održavanje

oblik ćelije, pseudopodijalne reakcije. Čini se da je uloga srednjih filamenata da održavaju strukturu ćelije. Proteini citoskeleta čine nekoliko desetina posto mase ćelijskog proteina.

Centrioles

Centriole su cilindrične proteinske strukture smještene u blizini jezgra životinjskih stanica (biljke nemaju centriole, osim nižih algi). Centriol je cilindar, čiju bočnu površinu čini devet setova mikrotubula. Broj mikrotubula u setu

variraju za različite organizme od 1 do 3.

Oko centriola je takozvani centar organizacije citoskeleta, područje u kojem su grupisani minus krajevi mikrotubula ćelije.

Prije podjele, ćelija sadrži dva centriola smještena pod pravim kutom jedan prema drugom. Tokom mitoze, divergiraju na različite krajeve ćelije, formirajući vretenaste polove diobe. Nakon citokineze, svaka ćelija kćerka prima jedan centriol, koji se udvostručuje za sljedeću diobu. Udvostručavanje centriola se ne događa dijeljenjem, već sintezom nove strukture okomite na postojeću.

Mitohondrije

Mitohondrije - posebne organele ćelije, čija je glavna funkcija sinteza ATP - univerzalni nosilac energije. U mitohondrijima dolazi do oksidacije organskih supstanci zajedno sa sintezom

adenozin trifosfat (ATP). Razgradnju ATP-a sa stvaranjem adenozin difosfata (ADP) prati oslobađanje energije koja se troši na različite životne procese, kao što su sinteza proteina i nukleinskih kiselina, transport supstanci u i iz ćelije, prijenos nervnih impulsa, odnosno kontrakcija mišića.

Mitohondrije su, dakle, energetske stanice koje prerađuju "gorivo" - masti i ugljikohidrate - u oblik energije koji može koristiti ćelija, a samim tim i tijelo u cjelini.

Ćelija je osnovna jedinica života. Ćelija je odvojena od drugih ćelija ili od vanjskog okruženja posebnom membranom i ima jezgro ili njegov ekvivalent, koji sadrži glavni dio kemijske informacije koja kontrolira nasljeđe. Citologija se bavi proučavanjem strukture ćelije, a fiziologija funkcionisanjem. Nauka koja proučava ćelije tkiva naziva se histologija.

Postoje jednoćelijski organizmi čije se tijelo u potpunosti sastoji od jedne ćelije. Ova grupa uključuje bakterije i protiste (protozoe i jednoćelijske alge). Ponekad se nazivaju i bezćelijski, ali se češće koristi termin jednoćelijski. Prave višećelijske životinje (Metazoa) i biljke (Metaphyta) sadrže mnogo ćelija.

jednoćelijski organizam

Ogromna većina tkiva se sastoji od ćelija, ali postoje izuzeci. Tijelo sluzavih plijesni (miksomiceta), na primjer, sastoji se od homogene, nestanične tvari s brojnim jezgrama. Neka životinjska tkiva, posebno srčani mišić, organizirana su na sličan način. Vegetativno tijelo (talus) gljiva formirano je od mikroskopskih filamenata - hifa, često segmentiranih; svaka takva nit se može smatrati ekvivalentom kaveza, iako netipičnog oblika.

Neke strukture tijela koje nisu uključene u metabolizam, kao što su školjke, biseri ili mineralna baza kostiju, ne formiraju ćelije, već proizvodi njihovog lučenja. Drugi, kao što su drvo, kora, rogovi, kosa i vanjski sloj kože, nisu sekretornog porijekla, već se formiraju od mrtvih ćelija.

Mali organizmi, kao što su rotiferi, sastoje se od svega nekoliko stotina ćelija. Za poređenje: in ljudsko tijelo ima cca. 1014 ćelija, u njemu svake sekunde 3 miliona eritrocita umire i zamenjuju se novima, a to je samo jedan desetmilioni deo ukupnog broja telesnih ćelija.

Obično se veličine biljnih i životinjskih ćelija kreću od 5 do 20 mikrona u prečniku. Tipična bakterijska ćelija je mnogo manja - cca. 2 µm, a najmanji poznati je 0,2 µm.

U pravilu, stanica velikih životinja i biljaka je samo nekoliko više ćelija mali organizmi. Slon je veći od miša, ne zato što su njegove ćelije veće, već uglavnom zato što su same ćelije mnogo veće. Postoje grupe životinja, poput rotifera i nematoda, kod kojih broj ćelija u tijelu ostaje konstantan. Dakle, iako velike vrste nematoda imaju veći broj ćelija od malih, glavna razlika u veličini je u ovom slučaju posljedica velike veličinećelije.

Unutar datog tipa ćelije, njihove veličine obično zavise od ploidnosti, tj. na broj skupova hromozoma prisutnih u jezgru. Tetraploidne ćelije (sa četiri seta hromozoma) su 2 puta veće zapremine od diploidne ćelije (sa duplim setom hromozoma). Ploidnost biljke može se povećati ubrizgavanjem biljnog preparata kolhicina. Budući da izložene biljke imaju veće ćelije, one su i veće. Međutim, ovaj fenomen se može uočiti samo na poliploidima novijeg porijekla. U evolucijski drevnim poliploidnim biljkama, veličine ćelija su podložne "obrnutoj regulaciji" prema normalnim vrijednostima uprkos povećanju broja hromozoma.

Struktura ćelije.

Hemijski sastav. Obično 70-80% ćelijske mase čini voda, u kojoj su otopljene različite soli i niskomolekularna organska jedinjenja. Najkarakterističnije komponente ćelije su proteini i nukleinske kiseline. Neki proteini su strukturne komponente ćelije, drugi su enzimi, tj. katalizatori koji određuju brzinu i smjer kemijskih reakcija koje se odvijaju u stanicama. Nukleinske kiseline služe kao nosioci nasljedne informacije, koja se ostvaruje u procesu intracelularne sinteze proteina.

Ćelije često sadrže određenu količinu rezervnih supstanci koje služe kao rezerva hrane. Biljne ćelije prvenstveno skladište škrob, polimerni oblik ugljikohidrata. U ćelijama jetre i mišića pohranjuje se još jedan polimer ugljikohidrata, glikogen. Masnoća je također među uobičajenim namirnicama, iako neke masti obavljaju drugačiju funkciju, odnosno služe kao najvažnije strukturne komponente. Proteini u ćelijama (sa izuzetkom ćelija sjemena) obično se ne skladište.

Nije moguće opisati tipičan sastav ćelije, prvenstveno zbog toga što postoje velike razlike u količini uskladištene hrane i vode. Ćelije jetre sadrže, na primjer, 70% vode, 17% proteina, 5% masti, 2% ugljikohidrata i 0,1% nukleinskih kiselina; preostalih 6% su soli i organska jedinjenja male molekularne težine, posebno aminokiseline. Biljne ćelije obično sadrže manje proteina, znatno više ugljikohidrata i nešto više vode; izuzetak su ćelije koje su u stanju mirovanja. Ćelija zrna pšenice u mirovanju, koja je izvor hranljivih materija za embrion, sadrži cca. 12% proteina (uglavnom uskladištenih proteina), 2% masti i 72% ugljenih hidrata. Količina vode dostiže normalan nivo (70-80%) tek na početku klijanja zrna.

"TIPIČNA" ŽIVOTINJSKA ĆELIJA - shematski prikazuje glavne ćelijske strukture.

"TIPIČNA" BILJNA ĆELIJA - shematski prikazuje glavne ćelijske strukture.

Neke ćelije, uglavnom biljne i bakterijske, imaju vanjski ćelijski zid. Kod viših biljaka sastoji se od celuloze. Zid okružuje samu ćeliju, štiteći je od mehaničkih utjecaja. Stanice, posebno bakterijske, mogu lučiti i sluzave tvari, formirajući tako oko sebe kapsulu koja, kao i stanični zid, obavlja zaštitnu funkciju.

Upravo s uništavanjem staničnih zidova povezana je smrt mnogih bakterija pod djelovanjem penicilina. Činjenica je da je unutar bakterijske stanice koncentracija soli i niskomolekularnih spojeva vrlo visoka, pa stoga, u nedostatku armaturnog zida, dotok vode u ćeliju uzrokovan osmotskim pritiskom može dovesti do njenog pucanja. Penicilin, koji sprečava stvaranje njegovog zida tokom rasta ćelije, samo dovodi do rupture (lize) ćelije.

Ćelijski zidovi i kapsule nisu uključeni u metabolizam i često se mogu odvojiti bez ubijanja ćelije. Stoga se mogu smatrati vanjskim pomoćnim dijelovima ćelije. U životinjskim ćelijama stanični zidovi i kapsule obično su odsutni.

Sama ćelija se sastoji od tri glavna dijela. Ispod ćelijskog zida, ako postoji, nalazi se ćelijska membrana. Membrana okružuje heterogeni materijal koji se naziva citoplazma. Okruglo ili ovalno jezgro je uronjeno u citoplazmu. U nastavku ćemo detaljnije razmotriti strukturu i funkcije ovih dijelova ćelije.

stanične membrane

Ćelijska membrana je veoma važan dio ćelije. Drži zajedno sve ćelijske komponente i ograničava unutrašnje i spoljašnje okruženje. Osim toga, modificirani nabori ćelijske membrane formiraju mnoge ćelijske organele.

Stanična membrana je dvostruki sloj molekula (bimolekularni sloj ili dvosloj). U osnovi, to su molekule fosfolipida i drugih supstanci koje su im bliske. Molekuli lipida imaju dvostruku prirodu, koja se očituje u načinu na koji se ponašaju u odnosu na vodu. Glave molekula su hidrofilne, tj. imaju afinitet prema vodi, a njihovi ugljikovodični repovi su hidrofobni. Stoga, kada se pomiješaju s vodom, lipidi stvaraju film na njegovoj površini, sličan uljnom filmu; u isto vrijeme, svi njihovi molekuli su orijentirani na isti način: glave molekula su u vodi, a ugljikovodični repovi su iznad njene površine.

U ćelijskoj membrani postoje dva takva sloja i u svakom od njih su glave molekula okrenute prema van, a repovi su okrenuti unutar membrane, jedan prema drugom, ne dodirujući vodu. Debljina ove membrane je cca. 7 nm. Pored glavnih lipidnih komponenti, sadrži velike proteinske molekule koje su u stanju da „lebde” u lipidnom dvosloju i raspoređene su tako da im je jedna strana okrenuta unutar ćelije, a druga u kontaktu sa spoljašnjom sredinom. Neki proteini se nalaze samo na vanjskoj ili samo na unutrašnjoj površini membrane, ili su samo djelomično uronjeni u lipidni dvosloj.

Glavna funkcija stanične membrane je regulacija transporta tvari u i iz stanice. Budući da je membrana u određenoj mjeri fizički slična ulju, tvari topljive u ulju ili organskim otapalima, poput etera, lako prolaze kroz nju. Isto vrijedi i za plinove kao što su kisik i ugljični dioksid. U isto vrijeme, membrana je praktički nepropusna za većinu tvari topljivih u vodi, posebno za šećere i soli. Zbog ovih svojstava, u stanju je da održava hemijsko okruženje unutar ćelije koje se razlikuje od spoljašnjeg. Na primjer, u krvi je koncentracija jona natrijuma visoka, a jona kalija niska, dok su u unutarćelijskoj tekućini ovi joni prisutni u suprotnom omjeru. Slična situacija je tipična za mnoga druga hemijska jedinjenja.

Očigledno, ćelija se, međutim, ne može potpuno izolovati okruženje, jer mora primiti tvari neophodne za metabolizam, i osloboditi se svojih krajnjih produkata. Osim toga, lipidni dvosloj nije potpuno nepropustan čak ni za tvari topive u vodi, već takozvani „slojevi“ koji prodiru u njega. Proteini koji tvore kanale stvaraju pore, odnosno kanale, koji se mogu otvarati i zatvarati (u zavisnosti od promjene konformacije proteina) iu otvorenom stanju provoditi određene ione (Na+, K+, Ca2+) duž gradijenta koncentracije. Posljedično, razlika u koncentracijama unutar ćelije i izvan nje ne može se održati samo zbog niske propusnosti membrane. U stvari, sadrži proteine koji obavljaju funkciju molekularne "pumpe": prenose određene tvari i u ćeliju i iz nje, djelujući protiv gradijenta koncentracije. Kao rezultat toga, kada je koncentracija, na primjer, aminokiselina u ćeliji visoka, a niska izvana, aminokiseline se i dalje mogu prenositi izvana u unutrašnjost. Takav prijenos naziva se aktivni transport i na njega se troši energija dobivena metabolizmom. Membranske pumpe su vrlo specifične: svaka od njih može transportirati ili samo jone određenog metala, ili aminokiselinu, ili šećer. Membranski jonski kanali su takođe specifični.

Takva selektivna permeabilnost je fiziološki veoma važna, a njeno odsustvo je prvi dokaz ćelijske smrti. To se lako može ilustrirati na primjeru cvekle. Ako se živi korijen cvekle potopi u hladnu vodu, zadržava svoj pigment; ako se cvekla kuva, tada ćelije umiru, postaju lako propusne i gube pigment koji vodu zacrveni.

Veće čestice, poput čestica hrane, mogu se apsorbirati na sličan način tokom tzv. fagocitoza. Vakuola koja nastaje tokom fagocitoze je po pravilu veća, a hrana se probavlja enzimima lizosoma unutar vakuole sve dok membrana koja je okružuje ne pukne. Ova vrsta prehrane tipična je za protozoe, na primjer, za amebe koje jedu bakterije. Međutim, sposobnost fagocitoze je karakteristična i za crijevne stanice nižih životinja i za fagocite, jednu od vrsta bijelih krvnih stanica (leukocita) kralježnjaka. U potonjem slučaju smisao ovog procesa nije u ishrani samih fagocita, već u uništavanju bakterija, virusa i drugog stranog materijala štetnog za tijelo.

Funkcije vakuola mogu biti različite. Na primjer, protozoe koje žive u slatkoj vodi doživljavaju stalan osmotski priliv vode, jer je koncentracija soli unutar ćelije mnogo veća nego izvan nje. Oni su u stanju da luče vodu u posebnu izlučujuću (kontraktilnu) vakuolu, koja povremeno istiskuje njen sadržaj.

U biljnim ćelijama često postoji jedna velika centralna vakuola koja zauzima skoro celu ćeliju; citoplazma formira samo vrlo tanak sloj između ćelijskog zida i vakuole. Jedna od funkcija takve vakuole je akumulacija vode, što omogućava ćeliji da se brzo povećava u veličini. Ova sposobnost je posebno potrebna u vrijeme kada biljna tkiva rastu i formiraju vlaknaste strukture.

U tkivima, na mjestima tijesnog spoja stanica, njihove membrane sadrže brojne pore formirane proteinima koji prodiru kroz membranu - tzv. konektori. Pore susednih ćelija su raspoređene jedna naspram druge, tako da se supstance male molekularne težine mogu kretati od ćelije do ćelije - ovaj hemijski komunikacioni sistem koordinira njihovu vitalnu aktivnost. Jedan primjer takve koordinacije je manje-više sinhrona podjela susjednih stanica uočena u mnogim tkivima.

MODEL STANIČNE MEMBRNE koji pokazuje položaj proteinskih molekula u odnosu na dvostruki sloj molekula lipida. Proteini većine ćelija smješteni na površini lipidnog dvosloja ili uronjeni u njega mogu se donekle pomaknuti u bočnom smjeru. Holesterol je također prisutan u ćelijskoj membrani viših organizama.

Citoplazma

U citoplazmi se nalaze unutrašnje membrane slične vanjskim i koje formiraju organele raznih vrsta. Ove membrane se mogu smatrati naborima vanjske membrane; ponekad unutrašnje membrane čine jedinstvenu cjelinu s vanjskom, ali često se unutrašnji nabor zapreže, a kontakt sa vanjskom membranom je prekinut. Međutim, čak i ako se kontakt održava, unutrašnja i vanjska membrana nisu uvijek kemijski identične. Posebno se razlikuje sastav membranskih proteina u različitim ćelijskim organelama.

Endoplazmatski retikulum. Mreža tubula i vezikula proteže se od površine ćelije do jezgra. Ova mreža se naziva endoplazmatski retikulum. Često se primjećuje da se tubuli otvaraju na površini stanice, te stoga endoplazmatski retikulum igra ulogu mikrocirkulacijskog aparata preko kojeg vanjsko okruženje može direktno stupiti u interakciju sa svim sadržajem ćelije. Takva interakcija je pronađena u nekim ćelijama, posebno u mišićnim ćelijama, ali još nije jasno da li je univerzalna. U svakom slučaju, transport većeg broja supstanci kroz ove tubule iz jednog dela ćelije u drugi se zapravo dešava.

Sitna tijela nazvana ribosomi pokrivaju površinu endoplazmatskog retikuluma, posebno blizu jezgra. Prečnik ribosoma cca. 15 nm, oni su pola proteini, pola ribonukleinske kiseline. Njihova glavna funkcija je sinteza proteina; matrična (informacijska) RNK i aminokiseline povezane s prijenosnom RNK su vezane za njihovu površinu. Područja retikuluma prekrivena ribozomima nazivaju se hrapavi endoplazmatski retikulum, a oni bez njih se nazivaju glatkim. Pored ribozoma, različiti enzimi se adsorbuju ili na drugi način vezuju za endoplazmatski retikulum, uključujući sisteme enzima koji obezbeđuju upotrebu kiseonika za stvaranje sterola i za neutralizaciju određenih otrova. U nepovoljnim uslovima endoplazmatski retikulum brzo degeneriše, te stoga njegovo stanje služi kao osetljiv indikator zdravlja ćelija.

Golgijev aparat. Golgijev aparat (Golgijev kompleks) je specijalizirani dio endoplazmatskog retikuluma koji se sastoji od naslaganih ravnih membranskih vrećica. Učestvuje u sekreciji proteina od strane ćelije (u njoj dolazi do pakovanja izlučenih proteina u granule) i stoga je posebno razvijen u ćelijama koje obavljaju sekretornu funkciju. Važne funkcije Golgijevog aparata također uključuju vezivanje grupa ugljikohidrata za proteine i korištenje ovih proteina za izgradnju stanične membrane i membrane lizosoma. U nekim algama, celulozna vlakna se sintetiziraju u Golgijevom aparatu.

Lizozomi su male vezikule okružene jednom membranom. Pupaju iz Golgijevog aparata i moguće iz endoplazmatskog retikuluma. Lizozomi sadrže razne enzime koji razgrađuju velike molekule, posebno proteine. Zbog svog destruktivnog djelovanja, ovi enzimi su takoreći "zaključani" u lizozomima i oslobađaju se samo po potrebi. Dakle, tokom intracelularne probave, enzimi se oslobađaju iz lizosoma u probavne vakuole. Lizozomi su takođe neophodni za uništavanje ćelija; na primjer, tijekom transformacije punoglavca u odraslu žabu, oslobađanje lizosomalnih enzima osigurava uništavanje repnih stanica. U ovom slučaju, to je normalno i korisno za tijelo, ali ponekad je takvo uništavanje stanica patološko. Na primjer, kada se azbestna prašina udiše, ona može ući u ćelije pluća, a zatim pucaju lizozomi, ćelije se uništavaju i razvija se bolest pluća.

Mitohondrije i hloroplasti. Mitohondrije su relativno velike tvorevine nalik vrećama s prilično složenom strukturom. Sastoje se od matriksa okruženog unutrašnjom membranom, međumembranskog prostora i vanjske membrane. Unutrašnja membrana je presavijena u nabore zvane kriste. Akumulacije proteina se nalaze na kristama. Mnogi od njih su enzimi koji kataliziraju oksidaciju proizvoda razgradnje ugljikohidrata; drugi kataliziraju reakcije sinteze i oksidacije masti. Pomoćni enzimi uključeni u ove procese rastvaraju se u mitohondrijskom matriksu.

U mitohondrijima dolazi do oksidacije organskih supstanci, zajedno sa sintezom adenozin trifosfata (ATP). Razgradnju ATP-a sa stvaranjem adenozin difosfata (ADP) prati oslobađanje energije koja se troši na različite životne procese, kao što su sinteza proteina i nukleinskih kiselina, transport supstanci u i iz ćelije, prijenos nervnih impulsa, odnosno kontrakcija mišića. Mitohondrije su, dakle, energetske stanice koje prerađuju "gorivo" - masti i ugljikohidrate - u oblik energije koji može koristiti ćelija, a samim tim i tijelo u cjelini.

Biljne ćelije takođe sadrže mitohondrije, ali glavni izvor energije za njihove ćelije je svetlost. Ove ćelije koriste energiju svjetlosti za stvaranje ATP-a i sintezu ugljikohidrata iz ugljičnog dioksida i vode.

Hlorofil, pigment koji akumulira svjetlosnu energiju, nalazi se u hloroplastima. Kloroplasti, poput mitohondrija, imaju unutrašnju i vanjsku membranu. Iz izraslina unutrašnje membrane u procesu razvoja hloroplasta, tzv. tilakoidne membrane; potonji formiraju spljoštene vreće, skupljene u hrpe poput stupca novčića; ove hrpe, koje se zovu grana, sadrže hlorofil. Osim hlorofila, hloroplasti sadrže i sve ostale komponente neophodne za fotosintezu.

Neki specijalizirani hloroplasti ne provode fotosintezu, ali obavljaju druge funkcije, na primjer, osiguravaju skladištenje škroba ili pigmenata.

relativna autonomija. U nekim aspektima, mitohondrije i hloroplasti se ponašaju kao autonomni organizmi. Na primjer, baš kao i same ćelije, koje nastaju samo iz ćelija, mitohondrije i hloroplasti nastaju samo iz već postojećih mitohondrija i hloroplasta. To je pokazano u eksperimentima na biljnim stanicama, u kojima je stvaranje hloroplasta inhibirano antibiotikom streptomicinom, i na stanicama kvasca, gdje je stvaranje mitohondrija bilo inhibirano drugim lijekovima. Nakon ovakvih uticaja ćelije nikada nisu obnovile nedostajuće organele. Razlog je taj što mitohondrije i hloroplasti sadrže određenu količinu vlastitog genetskog materijala (DNK) koji kodira dio njihove strukture. Ako se ova DNK izgubi, što se dešava kada je formiranje organela potisnuto, struktura se ne može ponovo stvoriti. Obe vrste organela imaju svoj sistem za sintezu proteina (ribozomi i transfer RNK), koji se donekle razlikuje od glavnog sistema ćelije za sintezu proteina; poznato je, na primjer, da se sistem organela koji sintetiše proteine može potisnuti antibioticima, dok oni ne utiču na glavni sistem.

DNK organele je odgovorna za većinu ekstrahromozomskog ili citoplazmatskog nasljeđivanja. Ekstrahromozomska nasljednost se ne pokorava Mendelovim zakonima, budući da se tokom diobe ćelije DNK organela prenosi na ćelije kćeri na drugačiji način od hromozoma. Proučavanje mutacija koje se javljaju u DNK organela i DNK hromozoma pokazalo je da je DNK organela odgovorna samo za mali dio strukture organela; većina njihovih proteina je kodirana u genima smještenim na hromozomima.

Djelomična genetska autonomija razmatranih organela i osobenosti njihovih sistema za sintezu proteina poslužile su kao osnova za pretpostavku da mitohondrije i hloroplasti potječu od simbiotskih bakterija koje su se naselile u stanicama prije 1-2 milijarde godina. Moderan primjer takve simbioze su male fotosintetske alge koje žive u ćelijama nekih koralja i mekušaca. Alge svojim domaćinima daju kiseonik, a od njih dobijaju hranljive materije.

fibrilarne strukture. Citoplazma ćelije je viskozna tečnost, tako da bi površinska napetost očekivala da će ćelija biti sferna osim kada su ćelije čvrsto zbijene. Međutim, to se obično ne poštuje. Mnoge protozoe imaju guste integumente ili membrane koje daju ćeliji specifičan, nesferičan oblik. Ipak, čak i bez membrane, stanice mogu zadržati nesferični oblik zbog činjenice da je citoplazma strukturirana s brojnim, prilično krutim, paralelnim vlaknima. Potonje su formirane šupljim mikrotubulama, koje se sastoje od proteinskih jedinica organiziranih u spiralu.

Neke protozoe formiraju pseudopodije - dugačke tanke citoplazmatske izrasline kojima hvataju hranu. Pseudopodije zadržavaju svoj oblik zbog krutosti mikrotubula. Ako a hidrostatički pritisak poraste na oko 100 atmosfera, mikrotubule se raspadaju i ćelija poprima oblik kapi. Kada se pritisak vrati na normalu, mikrotubule se ponovo sastavljaju i ćelija formira pseudopodije. Mnoge druge ćelije slično reaguju na promene pritiska, što potvrđuje učešće mikrotubula u održavanju oblika ćelije. Sastavljanje i dezintegracija mikrotubula, neophodnih da bi ćelija brzo promenila oblik, takođe se dešava u odsustvu promena pritiska.

Mikrotubule također formiraju fibrilarne strukture koje služe kao organi kretanja stanica. Neke ćelije imaju izrasline nalik na bičeve koje se nazivaju flagele, ili cilije - njihovo udaranje osigurava kretanje ćelije u vodi. Ako je ćelija nepokretna, ove strukture tjeraju vodu, čestice hrane i druge čestice prema ćeliji ili dalje od nje. Bičevi su relativno veliki, i obično ćelija ima samo jednu, povremeno i nekoliko flagela. Cilije su mnogo manje i pokrivaju cijelu površinu ćelije. Iako su ove strukture karakteristične uglavnom za protozoe, one mogu biti prisutne i u visoko organiziranim oblicima. U ljudskom tijelu sve je obloženo cilijama. Airways. Male čestice koje uđu u njih obično hvata sluz na površini ćelije, a cilije ih pomiču zajedno sa sluzi, štiteći tako pluća. Muške zametne stanice većine životinja i nekih nižih biljaka kreću se uz pomoć biča.

Postoje i druge vrste ćelijskog kretanja. Jedan od njih je ameboidno kretanje. Amebe, kao i neke ćelije višećelijskih organizama, „teče“ od mesta do mesta, tj. pomjerati zbog struje sadržaja ćelije. Unutar biljnih ćelija postoji i stalna struja materije, ali ona ne podrazumeva kretanje ćelije kao celine. Najproučavaniji tip ćelijskog kretanja je kontrakcija mišićnih ćelija; provodi se klizećim fibrilima (proteinskim nitima) jedna u odnosu na drugu, što dovodi do skraćivanja ćelije.

Core

Jezgro je okruženo dvostrukom membranom. Vrlo uzak (oko 40 nm) prostor između dvije membrane naziva se perinuklearni. Membrane jezgra prelaze u membrane endoplazmatskog retikuluma, a perinuklearni prostor se otvara u retikularni. Tipično, nuklearna membrana ima vrlo uske pore. Očigledno, preko njih se prenose veliki molekuli, kao što je glasnička RNK, koja se sintetizira na DNK, a zatim ulazi u citoplazmu.

Glavni dio genetskog materijala nalazi se u hromozomima ćelijskog jezgra. Hromozomi se sastoje od dugih lanaca dvolančane DNK za koje su vezani osnovni (tj. alkalni) proteini. Ponekad hromozomi imaju nekoliko identičnih lanaca DNK koji leže jedan pored drugog - takvi se hromozomi nazivaju politeni (multifilamentni). Broj hromozoma u različite vrste nejednako. Diploidne ćelije ljudskog tijela sadrže 46 hromozoma, odnosno 23 para.

U ćeliji koja se ne dijeli, hromozomi su pričvršćeni na jednoj ili više tačaka za nuklearnu membranu. U normalnom nespiraliziranom stanju, hromozomi su toliko tanki da se ne vide pod svjetlosnim mikroskopom. Na određenim lokusima (područjima) jednog ili više hromozoma formira se gusto tijelo prisutno u jezgri većine stanica – tzv. nucleolus. U nukleolu se sintetiše i akumulira RNK koja se koristi za izgradnju ribozoma, kao i nekih drugih vrsta RNK.

ćelijska dioba

Iako sve ćelije potiču iz diobe prethodne ćelije, ne nastavljaju sve da se dijele. Na primjer, nervne celije Mozak, nakon što je nastao, više se ne dijeli. Njihov broj se postepeno smanjuje; oštećeno moždano tkivo nije u stanju da se oporavi regeneracijom. Ako ćelije nastave da se dijele, onda imaju tendenciju ćelijski ciklus, koji se sastoji od dvije glavne faze: interfaze i mitoze.

Sama međufaza se sastoji od tri faze: G1, S i G2. Ispod je njihovo trajanje, tipično za biljne i životinjske ćelije.

G1 (4–8 h). Ova faza počinje odmah nakon rođenja ćelije. Tokom G1 faze, ćelija, sa izuzetkom hromozoma (koji se ne menjaju), povećava svoju masu. Ako se ćelija dalje ne dijeli, ostaje u ovoj fazi.

S (6–9 h). Masa ćelije nastavlja da raste i dolazi do udvostručavanja (duplikacije) hromozomske DNK. Međutim, hromozomi ostaju jednostruke strukture, iako su udvostručeni u masi, budući da su dvije kopije svakog hromozoma (hromatide) i dalje povezane jedna s drugom cijelom svojom dužinom.

G2. Masa ćelije nastavlja da raste sve dok ne bude približno dvostruko veća od početne mase, a zatim dolazi do mitoze.

Mitoza

Nakon što se hromozomi udvostruče, svaka od ćelija kćeri mora dobiti kompletan set hromozoma. Pukom diobom stanica to se ne može postići - ovaj rezultat se postiže kroz proces koji se zove mitoza. Ne ulazeći u detalje, početak ovog procesa treba smatrati poravnanjem hromozoma u ekvatorijalnoj ravni ćelije. Zatim se svaki hromozom dijeli uzdužno na dvije hromatide, koje počinju divergirati u suprotnim smjerovima, postajući nezavisni hromozomi. Kao rezultat toga, na dva kraja ćelije nalazi se puni set hromozoma. Tada se ćelija dijeli na dvoje, a svaka kćerka stanica dobiva kompletan set hromozoma.

Slijedi opis mitoze u tipičnoj životinjskoj ćeliji. Obično se dijeli u četiri faze.

I. Profaza. Posebna ćelijska struktura - centriol - udvostručuje se (ponekad se ovo udvostručenje događa u S-periodu interfaze), a dva centriola počinju da se razilaze prema suprotnim polovima jezgra. Nuklearna membrana je uništena; u isto vrijeme, posebni proteini se kombinuju (agregati), formirajući mikrotubule u obliku filamenata. Centriole, koje se sada nalaze na suprotnim polovima ćelije, imaju organizacioni efekat na mikrotubule, koje se kao rezultat toga redaju radijalno, formirajući strukturu koja liči na izgled cvijet aster ("zvijezda"). Ostale niti mikrotubula protežu se od jednog centriola do drugog, formirajući tzv. podjelno vreteno. U ovom trenutku, hromozomi su u spiraliziranom stanju, nalik na oprugu. Jasno su vidljive pod svjetlosnim mikroskopom, posebno nakon bojenja. U profazi, hromozomi se dijele, ali hromatide i dalje ostaju vezane u parovima u zoni centromere, hromozomske organele slične u funkciji centriolu. Centromeri takođe imaju organizacioni efekat na niti vretena, koji se sada protežu od centriola do centromere i od nje do drugog centriola.

II. Metafaza. Kromosomi, do te točke nasumično raspoređeni, počinju se kretati, kao da su povučeni nitima vretena pričvršćenim za njihove centromere, i postepeno se nižu u jednoj ravni u određenom položaju i na jednakoj udaljenosti od oba pola. Ležeći u istoj ravni, centromere zajedno sa hromozomima čine tzv. ekvatorijalna ploča. Centromeri koji povezuju parove hromatida se dijele, nakon čega se sestrinski hromozomi potpuno odvajaju.

III. Anafaza. Kromosomi svakog para kreću se u suprotnim smjerovima prema polovima, kao da ih vuku niti vretena. U ovom slučaju, niti se formiraju između centromera uparenih hromozoma.

IV. Telofaza. Čim se kromosomi približe suprotnim polovima, sama stanica počinje se dijeliti duž ravnine u kojoj se nalazila ekvatorijalna ploča. Kao rezultat, formiraju se dvije ćelije. Vlakna vretena se raspadaju, hromozomi se odmotaju i postaju nevidljivi, a oko njih se formira nuklearna membrana. Ćelije se vraćaju u G1 fazu interfaze. Cijeli proces mitoze traje oko sat vremena.

Detalji mitoze se donekle razlikuju u različitim tipovima ćelija. U tipičnoj biljnoj ćeliji formira se vreteno, ali nema centriola. Kod gljiva, mitoza se javlja unutar jezgre, bez prethodnog raspadanja nuklearne membrane.

Sama podjela ćelije, nazvana citokineza, nije striktno povezana s mitozom. Ponekad jedna ili više mitoza prođu bez diobe ćelija; kao rezultat, formiraju se višejezgrene ćelije, koje se često nalaze u algama. Ako iz jajeta morski jež mikromanipulacijom uklanjaju jezgro, zatim se vreteno nastavlja formirati i jaje se nastavlja dijeliti. Ovo pokazuje da prisustvo hromozoma nije neophodan uslov za deobu ćelije.

Reprodukcija mitozom naziva se aseksualna reprodukcija, vegetativno razmnožavanje ili kloniranje. Njegovo najviše važan aspekt- genetski: kod takve reprodukcije nema divergencije nasljednih faktora u potomstvu. Dobijene ćelije kćeri su genetski potpuno iste kao i roditeljske. Mitoza je jedini način samoreprodukcije kod vrsta koje nemaju seksualnu reprodukciju, kao što su mnogi jednoćelijski organizmi. Međutim, čak i kod vrsta koje se spolno razmnožavaju, tjelesne ćelije se dijele mitozom i dolaze iz jedne ćelije, oplođenog jajeta, i stoga su sve genetski identične. više biljke mogu se razmnožavati aseksualno (koristeći mitozu) sadnicama i brkovima (poznati primjer su jagode).

MITOZA, proces ćelijske diobe, podijeljen je u četiri faze. Između mitotičkih podjela, stanica je u interfaznom stadiju.

Mejoza

Seksualno razmnožavanje organizama vrši se uz pomoć specijalizovanih ćelija, tzv. gamete - jajne ćelije (jajne ćelije) i spermatozoidi (spermatozoidi). Gamete se spajaju u jednu ćeliju, zigotu. Svaka gameta je haploidna, tj. ima jedan set hromozoma. Unutar skupa, svi hromozomi su različiti, ali svaki hromozom jajne ćelije odgovara jednom od hromozoma sperme. Zigota, dakle, već sadrži par takvih hromozoma koji odgovaraju jedan drugom, a koji se nazivaju homologni. Homologni hromozomi su slični jer imaju iste gene ili njihove varijante (alele) koji određuju specifične karakteristike. Na primjer, jedan od uparenih hromozoma može imati gen koji kodira krvnu grupu A, a drugi njegovu varijantu koja kodira krvnu grupu B. Zigotni hromozomi koji potiču iz jajeta su majčinski, a oni koji potiču iz sperme su očinski.

Kao rezultat višestrukih mitotičkih dioba, iz rezultirajućeg zigota nastaju ili višećelijski organizam ili brojne slobodno živeće stanice, kao što se događa kod protozoa koje se seksualno razmnožavaju i kod jednoćelijskih algi.

Tokom formiranja gameta, diploidni set hromozoma koji je zigota imao treba da se smanji za polovinu (smanji). Ako se to ne bi dogodilo, onda bi u svakoj generaciji fuzija gameta dovela do udvostručavanja seta hromozoma. Redukcija na haploidni broj hromozoma nastaje kao rezultat redukcijske diobe - tzv. mejoza, koja je varijanta mitoze.

MEJOZA obezbeđuje formiranje muških i ženskih gameta. To je zajedničko svim biljkama i životinjama koje se razmnožavaju spolno.

cijepanje i rekombinacija. Karakteristika mejoze je da se tokom diobe ćelije ekvatorijalna ploča formira od parova homolognih hromozoma, a ne od udvostručenih pojedinačnih hromozoma, kao u mitozi. Upareni hromozomi, od kojih je svaki ostao pojedinačni, divergiraju na suprotne polove ćelije, ćelija se deli, i kao rezultat, ćelije kćeri dobijaju polovinu skupa hromozoma u poređenju sa zigotom.

Na primjer, pretpostavimo da se haploidni skup sastoji od dva hromozoma. U zigotu (i, shodno tome, u svim ćelijama organizma koji proizvode gamete) prisutni su majčinski hromozomi A i B i očevi A "i B". Tokom mejoze, mogu se odvojiti na sljedeći način:

Najvažnija stvar u ovom primjeru je činjenica da kada hromozomi divergiraju, početni majčinski i očinski set nije nužno formiran, ali je moguća rekombinacija gena, kao u gametama AB "i A" B u gornjem dijagramu.

Sada pretpostavimo da par hromozoma AA" sadrži dva alela - a i b - gena koji određuju krvne grupe A i B. Slično, par hromozoma BB" sadrži alele m i n drugog gena koji određuje krvne grupe M i N. Razdvajanje ovih alela može ići ovako:

Očigledno, rezultirajuće gamete mogu sadržavati bilo koju od sljedećih kombinacija alela dva gena: am, bn, bm ili an.

Ako ima više hromozoma, parovi alela će se podijeliti nezavisno na isti način. To znači da iste zigote mogu proizvesti gamete s različitim kombinacijama genskih alela i dovesti do različitih genotipova u potomstvu.

mejotička podjela. Oba ova primjera ilustruju princip mejoze. U stvari, mejoza je mnogo složeniji proces, jer uključuje dvije uzastopne diobe. Glavna stvar u mejozi je da se hromozomi dupliciraju samo jednom, dok se ćelija dijeli dva puta, što rezultira smanjenjem broja kromosoma i diploidni skup postaje haploid.

Tokom profaze prve podjele, homologni hromozomi se konjugiraju, odnosno spajaju se u parove. Kao rezultat ovog vrlo preciznog procesa, svaki gen je suprotan svom homologu na drugom hromozomu. Tada se oba hromozoma udvostručuju, ali hromatide ostaju međusobno povezane zajedničkom centromerom.

U metafazi, četiri spojene hromatide se poredaju da formiraju ekvatorijalnu ploču, kao da su jedan duplicirani hromozom. Za razliku od onoga što se dešava tokom mitoze, centromere se ne dijele. Kao rezultat, svaka ćelija kćerka prima par hromatida koje su još povezane cetromerom. Tokom druge podjele, hromozomi, koji su već pojedinačni, ponovo se poređaju, formirajući, kao u mitozi, ekvatorijalnu ploču, ali se njihovo udvostručenje ne događa tokom ove diobe. Centromere se tada dijele i svaka ćerka ćelija prima jednu hromatidu.

podjelu citoplazme. Kao rezultat dvije mejotičke diobe diploidne ćelije nastaju četiri ćelije. Tokom formiranja muških zametnih ćelija dobijaju se četiri spermatozoida približno iste veličine. Tokom formiranja jaja, podjela citoplazme odvija se vrlo neravnomjerno: jedna ćelija ostaje velika, dok su druge tri toliko male da su gotovo u potpunosti zauzete jezgrom. Ove male ćelije, tzv. polarna tijela, služe samo za smještaj viška hromozoma nastalih kao rezultat mejoze. Glavni dio citoplazme neophodan za zigotu ostaje u jednoj ćeliji - jajetu.

Smjena generacija

Primitivne ćelije: prokarioti

Sve navedeno odnosi se na stanice biljaka, životinja, protozoa i jednostaničnih algi, koje se zajednički nazivaju eukarioti. Eukarioti su evoluirali iz jednostavnijeg oblika, prokariota, koji su danas bakterije, uključujući arhebakterije i cijanobakterije (potonje su se prije zvale modrozelene alge). U poređenju sa eukariotskim ćelijama, prokariotske ćelije su manje i imaju manje ćelijskih organela. Imaju ćelijsku membranu, ali nemaju endoplazmatski retikulum, a ribozomi slobodno plutaju u citoplazmi. Mitohondrije su odsutne, ali su oksidativni enzimi obično vezani za ćelijsku membranu, koja tako postaje ekvivalent mitohondrija. Prokarioti su također lišeni hloroplasta, a hlorofil, ako je prisutan, prisutan je u obliku vrlo malih granula.

Prokarioti nemaju jezgro zatvoreno membranom, iako se lokacija DNK može identificirati po njenoj optičkoj gustoći. Ekvivalent hromozoma je lanac DNK, obično kružnog oblika, sa mnogo manjim brojem vezanih proteina. Lanac DNK u jednom trenutku je vezan za ćelijsku membranu. Mitoza je odsutna kod prokariota. Zamijenjuje se sljedećim procesom: DNK se udvostručuje, nakon čega ćelijska membrana počinje rasti između susjednih tačaka vezivanja dvije kopije molekule DNK, koje kao rezultat postupno divergiraju. Ćelija se na kraju podijeli između tačaka vezivanja molekula DNK, formirajući dvije ćelije, svaka sa svojom kopijom DNK.

diferencijacija ćelija

Višećelijske biljke i životinje evoluirale su od jednoćelijskih organizama čije su stanice ostale zajedno nakon diobe, formirajući koloniju. U početku su sve ćelije bile identične, ali dalja evolucija je dovela do diferencijacije. Prije svega, diferenciraju se somatske stanice (tj. tjelesne ćelije) i zametne stanice. Nadalje, diferencijacija je postala složenija - nastajalo je sve više različitih tipova ćelija. Ontogeneza - individualni razvoj višećelijskog organizma - ponavlja generalno ovaj evolucijski proces (filogenezu).

Fiziološki, ćelije se diferenciraju dijelom jačanjem jedne ili druge osobine zajedničke svim stanicama. Na primjer, kontraktilna funkcija je povećana u mišićnim stanicama, što može biti rezultat poboljšanja mehanizma koji izvodi ameboidne ili druge vrste pokreta u manje specijaliziranim stanicama. Sličan primjer su ćelije korijena tankih stijenki sa svojim procesima, tzv. korijenske dlake, koje služe za upijanje soli i vode; u jednom ili drugom stepenu, ova funkcija je inherentna svim ćelijama. Ponekad je specijalizacija povezana sa stjecanjem novih struktura i funkcija - primjer je razvoj lokomotornog organa (fagellum) u spermatozoidima.

Diferencijacija na ćelijskom ili tkivnom nivou je detaljno proučavana. Znamo, na primjer, da se ponekad odvija autonomno, tj. jedna vrsta ćelija može da se transformiše u drugu, bez obzira kojoj vrsti ćelija pripadaju susedi. Međutim, tzv. embrionalna indukcija je fenomen u kojem jedna vrsta tkiva stimulira ćelije druge vrste da se diferenciraju u datom smjeru.

U opštem slučaju, diferencijacija je nepovratna, tj. visoko diferencirane ćelije ne mogu se transformisati u drugu vrstu ćelija. Međutim, to nije uvijek slučaj, posebno u biljnim ćelijama.

Razlike u strukturi i funkciji u konačnici su određene tipom proteina koji se sintetizira u ćeliji. Budući da je sinteza proteina pod kontrolom gena, a skup gena u svim stanicama tijela je isti, diferencijacija bi trebala ovisiti o aktivaciji ili inaktivaciji određenih gena u razne vrstećelije. Regulacija aktivnosti gena se dešava na nivou transkripcije, tj. formiranje glasničke RNK koristeći DNK kao šablon. Samo transkribovani geni proizvode proteine. Sintetizirani proteini mogu blokirati transkripciju, ali je ponekad i aktivirati. Također, budući da su proteini proizvodi gena, neki geni mogu kontrolirati transkripciju drugih gena. Hormoni, posebno steroidni hormoni, također su uključeni u regulaciju transkripcije. Vrlo aktivni geni mogu se duplicirati (udvostručiti) mnogo puta kako bi se proizvelo više glasničke RNK.

Na razvoj maligniteta se često gleda kao poseban slučaj diferencijacija ćelija. Međutim, pojava malignih ćelija je rezultat promene strukture DNK (mutacije), a ne procesa transkripcije i translacije u normalni DNK protein.

Metode za proučavanje ćelije

Svetlosni mikroskop. U proučavanju oblika i strukture ćelije, prvi instrument je bio svetlosni mikroskop. Njegova rezolucija je ograničena na dimenzije uporedive sa talasnom dužinom svetlosti (0,4–0,7 µm za vidljivu svetlost). Međutim, mnogi elementi stanične strukture su mnogo manjih dimenzija.

Druga poteškoća je u tome što je većina ćelijskih komponenti providna i njihov indeks loma je skoro isti kao i kod vode. Da bi se poboljšala vidljivost, često se koriste boje koje imaju različite afinitete za različite ćelijske komponente. Bojenje se također koristi za proučavanje hemije ćelije. Na primjer, neke boje se vežu pretežno za nukleinske kiseline i time otkrivaju svoju lokalizaciju u ćeliji. Mali dio boja - nazivaju se intravitalnim - može se koristiti za bojenje živih stanica, ali obično se ćelije moraju prethodno fiksirati (koristeći supstance koje koaguliraju protein) i tek tada se mogu bojati.

Prije testiranja, ćelije ili komadići tkiva se obično ugrađuju u parafin ili plastiku, a zatim se režu na vrlo tanke dijelove pomoću mikrotoma. Ova metoda se široko koristi u kliničkim laboratorijama za otkrivanje tumorskih stanica. Osim konvencionalne svjetlosne mikroskopije, razvijene su i druge optičke metode za proučavanje ćelija: fluorescentna mikroskopija, fazno-kontrastna mikroskopija, spektroskopija i analiza difrakcije rendgenskih zraka.

Elektronski mikroskop. Elektronski mikroskop ima rezoluciju od cca. 1–2 nm. Ovo je dovoljno za proučavanje velikih proteinskih molekula. Obično je potrebno obojati i kontrastirati predmet metalnim solima ili metalima. Iz tog razloga, kao i zbog toga što se objekti ispituju u vakuumu, samo mrtve ćelije mogu se proučavati elektronskim mikroskopom.

Autoradiografija. Ako se radioaktivni izotop apsorbiran u stanicama tijekom metabolizma doda mediju, tada se njegova intracelularna lokalizacija može otkriti pomoću autoradiografije. U ovoj metodi, tanki dijelovi ćelija se postavljaju na film. Film potamni ispod onih mjesta gdje postoje radioaktivni izotopi.

Centrifugiranje. Za biohemijsko proučavanje ćelijskih komponenti, ćelije moraju biti uništene - mehanički, hemijski ili ultrazvukom. Oslobođene komponente su u suspenziji u tečnosti i mogu se izolovati i prečistiti centrifugiranjem (najčešće u gradijentu gustine). Obično takve pročišćene komponente zadržavaju visoku biohemijsku aktivnost.

Ćelijske kulture. Neka tkiva se mogu podijeliti na pojedinačne ćelije na način da one ostaju žive i često se mogu razmnožavati. Ova činjenica konačno potvrđuje ideju o ćeliji kao jedinici života. Sunđer, primitivni višećelijski organizam, može se podijeliti na ćelije trljanjem kroz sito. Nakon nekog vremena, ove ćelije se rekombinuju i formiraju sunđer. Embrionalna tkiva životinja mogu se natjerati da se razdvoje pomoću enzima ili drugih sredstava koja slabe veze između stanica.

Američki embriolog R. Harrison (1879–1959) prvi je pokazao da embrionalne, pa čak i neke zrele ćelije mogu rasti i razmnožavati se izvan tijela u prikladnom okruženju. Ovu tehniku, nazvanu ćelijska kultura, usavršio je francuski biolog A. Carrel (1873-1959). Biljne ćelije se takođe mogu uzgajati u kulturi, ali u poređenju sa životinjskim, one formiraju veće klastere i jače su vezane jedna za drugu, tako da se tokom rasta kulture formira tkivo, a ne pojedinačne ćelije. U kulturi ćelija, cijela odrasla biljka, kao što je šargarepa, može se uzgajati iz jedne ćelije.

Mikrohirurgija. Uz pomoć mikromanipulatora, pojedini dijelovi ćelije mogu se ukloniti, dodati ili na neki način modificirati. Velika ćelija amebe može se podijeliti na tri glavne komponente - ćelijsku membranu, citoplazmu i jezgro, a zatim se te komponente mogu ponovo sastaviti i dobiti živa ćelija. Na ovaj način se mogu dobiti umjetne ćelije koje se sastoje od komponenti različitih vrsta ameba.

S obzirom na to da je neke ćelijske komponente moguće sintetizirati umjetno, eksperimenti na sklapanju umjetnih stanica mogu biti prvi korak ka stvaranju novih oblika života u laboratoriji. Budući da se svaki organizam razvija iz jedne ćelije, metoda dobivanja umjetnih stanica u principu omogućava izgradnju organizama date vrste, ako se istovremeno koriste komponente koje se neznatno razlikuju od onih koje se nalaze u trenutno postojećim stanicama. U stvarnosti, međutim, nije potrebna potpuna sinteza svih ćelijskih komponenti. Strukturu većine, ako ne i svih, komponenti ćelije određuju nukleinske kiseline. Tako se problem stvaranja novih organizama svodi na sintezu novih vrsta nukleinskih kiselina i njihovu zamjenu prirodnim nukleinskim kiselinama u određenim stanicama.

Fuzija ćelija. Druga vrsta umjetnih ćelija može se dobiti fuzijom ćelija istog ili različitog tipa. Da bi se postigla fuzija, ćelije su izložene virusnim enzimima; u ovom slučaju, vanjske površine dvije ćelije se lijepe, a membrana između njih kolabira i formira se stanica u kojoj su dva seta hromozoma zatvorena u jednoj jezgri. Ćelije različitih tipova mogu biti spojene ili različite faze divizije. Ovom metodom bilo je moguće dobiti hibridne ćelije miša i piletine, čoveka i miša, čoveka i žabe. Takve stanice su samo u početku hibridne, a nakon brojnih dioba stanica gube većinu hromozoma jednog ili drugog tipa. Krajnji proizvod postaje, na primjer, u suštini ćelija miša, gdje su ljudski geni odsutni ili su prisutni samo u malim količinama. Posebno je zanimljiva fuzija normalnih i malignih ćelija. U nekim slučajevima, hibridi postaju maligni, u drugim ne; oba svojstva mogu se pojaviti i kao dominantna i kao recesivna. Ovaj rezultat nije neočekivan, budući da malignitet može biti uzrokovan raznim faktorima i ima složen mehanizam.

Sva živa bića i organizmi ne sastoje se od ćelija: biljaka, gljiva, bakterija, životinja, ljudi. Unatoč minimalnoj veličini, sve funkcije cijelog organizma obavlja stanica. U njemu se odvijaju složeni procesi od kojih ovisi vitalnost tijela i rad njegovih organa.

U kontaktu sa

Strukturne karakteristike

Naučnici proučavaju strukturne karakteristike ćelije i principe njenog rada. Moguće je detaljno ispitati karakteristike ćelijske strukture samo uz pomoć moćnog mikroskopa.

Sva naša tkiva - koža, kosti, unutrašnje organe sastoje se od ćelija koje su građevinski materijal, oni su različite forme i veličine, svaka sorta obavlja određenu funkciju, ali su glavne karakteristike njihove strukture slične.

Prvo, hajde da saznamo šta je u osnovi strukturna organizacija ćelija. Tokom istraživanja, naučnici su otkrili da je ćelijska osnova membranski princip. Ispostavilo se da su sve ćelije formirane od membrana, koje se sastoje od dvostrukog sloja fosfolipida, gde su spolja i unutra uronjeni proteinski molekuli.

Koje je svojstvo karakteristično za sve vrste ćelija: ista struktura, kao i funkcionalnost - regulacija metaboličkog procesa, upotreba sopstvenog genetskog materijala (prisustvo i RNK), proizvodnju i potrošnju energije.

U osnovi strukturne organizacije ćelije razlikuju se sljedeći elementi koji obavljaju određenu funkciju:

membranaĆelijski zid se sastoji od masti i proteina. Njegov glavni zadatak je da odvoji supstance iznutra od spoljašnje sredine. Struktura je polupropusna: sposobna je da propušta ugljični monoksid;
jezgro- središnja regija i glavna komponenta, odvojena od ostalih elemenata membranom. Unutar jezgre se nalaze informacije o rastu i razvoju, genetski materijal, predstavljen u obliku molekula DNK koji čine;
citoplazma je tečna supstanca unutrašnje okruženje gde su razne vitalne važnih procesa, sadrži mnogo važnih komponenti.

Od čega se sastoji ćelijski sadržaj, koje su funkcije citoplazme i njenih glavnih komponenti:

Ribosom- najvažnija organela, neophodna za procese biosinteze proteina iz aminokiselina, proteini obavljaju ogroman broj vitalnih zadataka.
Mitohondrije- druga komponenta koja se nalazi unutar citoplazme. Može se opisati jednom frazom - izvor energije. Njihova funkcija je opskrbiti komponente energijom za dalju proizvodnju energije.
golgijev aparat sastoji se od 5 - 8 vrećica koje su međusobno povezane. Glavni zadatak ovog aparata je prijenos proteina u druge dijelove ćelije kako bi se obezbijedio energetski potencijal.
Vrši se čišćenje oštećenih elemenata lizozomi.
Bavi se transportom endoplazmatski retikulum, kroz koje proteini pokreću molekule korisnih supstanci.
Centrioles odgovoran za reprodukciju.

Core

Budući da se radi o ćelijskom centru, posebnu pažnju treba posvetiti njegovoj strukturi i funkcijama. Ova komponenta je bitan element za sve ćelije: sadrži nasljedne osobine. Bez nukleusa, procesi reprodukcije i prijenosa genetskih informacija postali bi nemogući. Pogledajte sliku koja prikazuje strukturu jezgra.

Nuklearna membrana, koja je istaknuta lila, propušta potrebne tvari i otpušta ih natrag kroz pore - male rupice.
Plazma je viskozna tvar, sadrži sve ostale nuklearne komponente.
jezgro se nalazi u samom centru, ima oblik sfere. Njegova glavna funkcija je stvaranje novih ribozoma.
Ako pogledate centralni dio ćelije u presjeku, možete vidjeti suptilne plave pletenice - hromatin, glavnu supstancu koja se sastoji od kompleksa proteina i dugih lanaca DNK koji nose potrebne informacije.

stanične membrane

Pogledajmo pobliže rad, strukturu i funkcije ove komponente. Ispod je tabela koja jasno pokazuje važnost vanjske ljuske.

Hloroplasti

Ovo je još jedna veoma važna komponenta. Ali zašto hloroplast nije spomenut ranije, pitate se. Da, jer se ova komponenta nalazi samo u biljnim ćelijama. Glavna razlika između životinja i biljaka leži u načinu ishrane: kod životinja je heterotrofna, dok je kod biljaka autotrofna. To znači da životinje nisu u stanju stvarati, odnosno sintetizirati organske tvari iz anorganskih - hrane se već gotovim organskim tvarima. Biljke su, naprotiv, sposobne provoditi proces fotosinteze i sadrže posebne komponente - hloroplaste. To su zeleni plastidi koji sadrže hlorofil. Uz njegovo učešće, energija svjetlosti se pretvara u energiju kemijskih veza organskih tvari.

Zanimljivo! Kloroplasti su koncentrirani u velikim količinama uglavnom u nadzemnim dijelovima biljaka - zelenim plodovima i listovima.

Ako vam se postavi pitanje: navedite važnu strukturnu osobinu organskih jedinjenja ćelije, onda se odgovor može dati na sledeći način.

mnogi od njih sadrže atome ugljika, koji imaju različite kemijske i fizička svojstva, a također su u mogućnosti da se međusobno povežu;
su nosioci, aktivni učesnici u različitim procesima koji se odvijaju u organizmima, ili su njihovi proizvodi. To se odnosi na hormone, razne enzime, vitamine;
može formirati lance i prstenove, što pruža razne veze;
uništavaju se zagrijavanjem i interakcijom s kisikom;
atomi u sastavu molekula se međusobno spajaju pomoću kovalentnih veza, ne razlažu se na ione i stoga sporo međusobno djeluju, reakcije između tvari traju jako dugo - nekoliko sati, pa čak i dana.

Struktura hloroplasta

tkanine

Ćelije mogu postojati jedna po jedna, kao kod jednoćelijskih organizama, ali najčešće se spajaju u grupe svoje vrste i formiraju različite strukture tkiva koje čine tijelo. U ljudskom tijelu postoji nekoliko vrsta tkiva:

epitelne- fokusiran na površinu kože, organe, elemente probavnog trakta i respiratornog sistema;
mišićav- krećemo se zahvaljujući kontrakciji mišića našeg tijela, izvodimo razne pokrete: od najjednostavnijeg pokreta malog prsta do brzog trčanja. Inače, otkucaji srca nastaju i zbog kontrakcije mišićnog tkiva;
vezivno tkivočini do 80 posto mase svih organa i ima zaštitnu i potpornu ulogu;
nervozan- formira nervna vlakna. Zahvaljujući njemu, kroz tijelo prolaze različiti impulsi.

proces reprodukcije

Tokom života organizma dolazi do mitoze - to je naziv za proces diobe, koji se sastoji od četiri faze:

Profaza. Dvije centriole ćelije se dijele i kreću u suprotnim smjerovima. Istovremeno, hromozomi formiraju parove, a ljuska jezgra počinje da se razbija.
Druga faza se zove metafaza. Kromosomi se nalaze između centriola, postupno vanjska ljuska jezgre potpuno nestaje.
Anafaza je treća faza, tokom koje se kretanje centriola nastavlja u suprotnom smjeru jedan od drugog, a pojedinačni hromozomi također prate centriole i udaljavaju se jedan od drugog. Citoplazma i cijela ćelija počinju da se smanjuju.
Telofaza- završna faza. Citoplazma se smanjuje sve dok se ne pojave dvije identične nove ćelije. Oko hromozoma se formira nova membrana i u svakoj novoj ćeliji se pojavljuje jedan par centriola.

Zanimljivo! Epitelne ćelije se dijele brže od koštanog tkiva. Sve zavisi od gustine tkanine i drugih karakteristika. Prosječni životni vijek glavnih strukturnih jedinica je 10 dana.

Struktura ćelije. Struktura i funkcije ćelije. Cell life.

Zaključak

Naučili ste koja je struktura ćelije najvažnija komponenta tijela. Milijarde ćelija čine neverovatno mudro organizovan sistem koji obezbeđuje efikasnost i vitalnost svih predstavnika životinjskog i biljnog sveta.

Ćelija je osnovna elementarna jedinica svih živih bića, stoga ima sva svojstva živih organizama: visoko uređenu strukturu, prima energiju izvana i koristi je za obavljanje poslova i održavanje reda, metabolizam, aktivnu reakciju na iritacije, rast, razvoj, reprodukcija, udvostručavanje i prijenos bioloških informacija potomcima, regeneracija (obnova oštećenih struktura), prilagođavanje okolišu.

Njemački naučnik T. Schwann sredinom 19. stoljeća stvorio je ćelijsku teoriju, čije su glavne odredbe ukazivale da su sva tkiva i organi sastavljeni od ćelija; biljne i životinjske ćelije su u osnovi slične jedna drugoj, sve nastaju na isti način; aktivnost organizama je zbir vitalne aktivnosti pojedinih ćelija. Veliki uticaj na dalji razvoj Veliki nemački naučnik R. Virchow imao je veliki uticaj na ćelijsku teoriju i na teoriju ćelije uopšte. On ne samo da je spojio sve brojne različite činjenice, već je i uvjerljivo pokazao da su ćelije trajna struktura i da nastaju samo reprodukcijom.

Ćelijska teorija u modernoj interpretaciji uključuje sljedeće glavne odredbe: ćelija je univerzalna elementarna jedinica živog; ćelije svih organizama su u osnovi slične po strukturi, funkciji i hemijski sastav; ćelije se razmnožavaju samo dijeljenjem izvorne ćelije; višećelijski organizmi su složeni ćelijski ansambli koji čine integralne sisteme.

Hvala za savremenim metodama studije su identifikovane dvije glavne vrste ćelija: složenije organizirane, visoko diferencirane eukariotske stanice (biljke, životinje i neke protozoe, alge, gljive i lišajevi) i manje složeno organizirane prokariotske stanice (plavo-zelene alge, aktinomicete, bakterije, spirohete, mikoplazme, rikecije, klamidija).

Za razliku od prokariotske stanice, eukariotska stanica ima jezgro ograničeno dvostrukom nuklearnom membranom i velikim brojem membranskih organela.

PAŽNJA!

Ćelija je glavna strukturna i funkcionalna jedinicaživi organizmi, provode rast, razvoj, metabolizam i energiju, pohranjuju, obrađuju i implementiraju genetske informacije. Sa morfološke tačke gledišta, ćelija je složen sistem biopolimera, odvojen od spoljašnje sredine plazma membranom (plazmolema) i sastoji se od jezgra i citoplazme, u kojima se nalaze organele i inkluzije (granule).

Šta su ćelije?

Ćelije su raznolike po svom obliku, strukturi, hemijskom sastavu i prirodi metabolizma.

Sve ćelije su homologne, tj. imaju niz zajedničkih strukturnih karakteristika od kojih zavisi izvođenje osnovnih funkcija. Ćelije su svojstvene jedinstvu strukture, metabolizma (metabolizma) i hemijskog sastava.

Međutim, različite ćelije takođe imaju specifične strukture. To je zbog obavljanja njihovih posebnih funkcija.

Struktura ćelije

Ultramikroskopska struktura ćelije:

1 - citolema (plazma membrana); 2 - pinocitne vezikule; 3 - ćelijski centar centrosoma (citocentar); 4 - hijaloplazma; 5 - endoplazmatski retikulum: a - membrana granularnog retikuluma; b - ribozomi; 6 - veza perinuklearnog prostora sa šupljinama endoplazmatskog retikuluma; 7 - jezgro; 8 - nuklearne pore; 9 - negranularni (glatki) endoplazmatski retikulum; 10 - nukleolus; 11 - unutrašnji mrežasti aparat (Golgijev kompleks); 12 - sekretorne vakuole; 13 - mitohondrije; 14 - liposomi; 15 - tri uzastopne faze fagocitoze; 16 - veza stanične membrane (citolema) sa membranama endoplazmatskog retikuluma.

Hemijski sastav ćelije

Ćelija sadrži više od 100 hemijski elementi, njih četiri čine oko 98% mase, a to su organogeni: kiseonik (65–75%), ugljenik (15–18%), vodonik (8–10%) i azot (1,5–3,0%). Preostali elementi su podijeljeni u tri grupe: makronutrijenti - njihov sadržaj u tijelu prelazi 0,01%); mikroelementi (0,00001–0,01%) i ultramikroelementi (manje od 0,00001).

Makroelementi uključuju sumpor, fosfor, hlor, kalijum, natrijum, magnezijum, kalcijum.

Mikroelementi uključuju gvožđe, cink, bakar, jod, fluor, aluminijum, bakar, mangan, kobalt itd.

Na ultramikroelemente - selen, vanadijum, silicijum, nikl, litijum, srebro i više. Uprkos vrlo niskom sadržaju, mikroelementi i ultramikroelementi igraju veoma važnu ulogu. Oni uglavnom utiču na metabolizam. Bez njih je nemoguće normalno funkcioniranje svake stanice i organizma u cjelini.

Ćelija se sastoji od neorganskih i organskih materija. Među neorganskim, najveća količina je voda. Relativna količina vode u ćeliji je od 70 do 80%. Voda je univerzalni rastvarač, u njoj se odvijaju sve biohemijske reakcije u ćeliji. Uz sudjelovanje vode vrši se regulacija topline. Supstance koje se otapaju u vodi (soli, baze, kiseline, proteini, ugljeni hidrati, alkoholi itd.) nazivaju se hidrofilnim. Hidrofobne supstance (masti i slične mastima) se ne otapaju u vodi. Ostale neorganske supstance (soli, kiseline, baze, pozitivni i negativni joni) su od 1,0 do 1,5%.

U organskim supstancama dominiraju proteini (10-20%), masti ili lipidi (1-5%), ugljikohidrati (0,2-2,0%) i nukleinske kiseline (1-2%). Sadržaj tvari male molekularne težine ne prelazi 0,5%.

Molekul proteina je polimer koji se sastoji od velikog broja ponavljajućih jedinica monomera. Proteinski monomeri aminokiselina (ima ih 20) međusobno su povezani peptidnim vezama, formirajući polipeptidni lanac (primarna struktura proteina). Uvija se u spiralu, formirajući, zauzvrat, sekundarnu strukturu proteina. Zbog određene prostorne orijentacije polipeptidnog lanca nastaje tercijarna struktura proteina, koja određuje specifičnost i biološku aktivnost proteinske molekule. Nekoliko tercijarnih struktura se kombinuju i formiraju kvartarnu strukturu.

Proteini obavljaju bitne funkcije. Enzimi - biološki katalizatori koji povećavaju brzinu hemijskih reakcija u ćeliji stotine hiljada miliona puta, su proteini. Proteini, koji su dio svega ćelijske strukture, obavljaju plastičnu (konstrukciju) funkciju. Pokrete ćelija takođe vrše proteini. Oni obezbeđuju transport supstanci u ćeliju, van ćelije i unutar ćelije. Važna je zaštitna funkcija proteina (antitijela). Proteini su jedan od izvora energije Ugljikohidrati se dijele na monosaharide i polisaharide. Potonji su izgrađeni od monosaharida, koji su, kao i aminokiseline, monomeri. Među monosaharidima u ćeliji najvažniji su glukoza, fruktoza (sa šest atoma ugljika) i pentoza (pet ugljikovih atoma). Pentoze su dio nukleinskih kiselina. Monosaharidi su visoko rastvorljivi u vodi. Polisaharidi su slabo rastvorljivi u vodi (glikogen u životinjskim ćelijama, skrob i celuloza u biljnim ćelijama. Ugljeni hidrati su izvor energije, složeni ugljeni hidrati u kombinaciji sa proteinima (glikoproteini), masti (glikolipidi) učestvuju u formiranju ćelijskih površina i međudelovanju ćelija.

Lipidi uključuju masti i tvari slične mastima. Molekuli masti su građeni od glicerola i masnih kiselina. Supstance slične mastima uključuju holesterol, neke hormone i lecitin. Lipidi, koji su glavna komponenta ćelijskih membrana, tako obavljaju funkciju izgradnje. Lipidi su najvažniji izvori energije. Dakle, ako se potpunom oksidacijom 1 g proteina ili ugljikohidrata oslobodi 17,6 kJ energije, onda s potpunom oksidacijom 1 g masti - 38,9 kJ. Lipidi vrše termoregulaciju, štite organe (masne kapsule).

DNK i RNK

Nukleinske kiseline su polimerne molekule formirane od monomera nukleotida. Nukleotid se sastoji od purinske ili pirimidinske baze, šećera (pentoze) i ostatka fosforne kiseline. U svim ćelijama postoje dvije vrste nukleinskih kiselina: deoksiribonukleinska (DNK) i ribonukleinska (RNA), koje se razlikuju po sastavu baza i šećera.

Prostorna struktura nukleinskih kiselina:

(prema B. Alberts et al., izmijenjeno) I - RNA; II - DNK; trake - šećerno-fosfatne okosnice; A, C, G, T, U - azotne baze, rešetke između njih su vodonične veze.

DNK molekula

Molekul DNK se sastoji od dva polinukleotidna lanca upletena jedan oko drugog u obliku dvostruke spirale. Dušične baze oba lanca su međusobno povezane komplementarnim vodoničnim vezama. Adenin se kombinuje samo sa timinom, a citozin sa gvaninom (A - T, G - C). DNK sadrži genetske informacije koje određuju specifičnost proteina koje sintetiše ćelija, odnosno redosled aminokiselina u polipeptidnom lancu. DNK nasljeđuje sva svojstva ćelije. DNK se nalazi u jezgru i mitohondrijima.

RNA molekula

Molekul RNK formiran je od jednog polinukleotidnog lanca. Postoje tri tipa RNK u ćelijama. Informacija, ili glasnička RNA tRNA (od engleskog messenger - "posrednik"), koja prenosi informacije o sekvenci nukleotida DNK do ribozoma (vidi dolje). Transfer RNA (tRNA), koja prenosi aminokiseline u ribozome. Ribosomalna RNK (rRNA), koja je uključena u formiranje ribozoma. RNK se nalazi u jezgru, ribosomima, citoplazmi, mitohondrijima, hloroplastima.

Sastav nukleinskih kiselina:

Sva živa bića se sastoje od ćelija – malih šupljina zatvorenih membranom ispunjenih koncentrisanim vodenim rastvorom. hemijske supstance. Cell- elementarna jedinica strukture i vitalne aktivnosti svih živih organizama (osim virusa, koji se često nazivaju nećelijskim oblicima života), koji ima vlastiti metabolizam, sposoban za samostalno postojanje, samoreprodukciju i razvoj. Svi živi organizmi, poput višećelijskih životinja, biljaka i gljiva, sastoje se od mnogih ćelija, ili su, poput mnogih protozoa i bakterija, jednoćelijski organizmi. Grana biologije koja se bavi proučavanjem strukture i aktivnosti ćelija naziva se citologija. Vjeruje se da su svi organizmi i sve njihove sastavne ćelije evoluirale iz zajedničke pre-DNK ćelije.

Približna istorija ćelije

U početku, pod uticajem raznih prirodni faktori(toplo, ultraljubičasto zračenje, električna pražnjenja), pojavila su se prva organska jedinjenja koja su služila kao materijal za izgradnju živih ćelija.

Čini se da je pojava prvih replikatorskih molekula bio ključni trenutak u istoriji razvoja života. Replikator je vrsta molekule koja je katalizator za sintezu vlastitih kopija ili šablona, što je primitivni analog reprodukcije u životinjskom svijetu. Od trenutno najčešćih molekula, DNK i RNK su replikatori. Na primjer, molekul DNK smješten u čašu s potrebnim komponentama spontano počinje stvarati vlastite kopije (iako mnogo sporije nego u ćeliji pod djelovanjem posebnih enzima).

Pojava molekula replikatora pokrenula je mehanizam hemijske (prebiološke) evolucije. Prvi subjekt evolucije najvjerovatnije je bio primitivan, sastojao se od samo nekoliko nukleotida, RNK molekula. Ovu fazu karakteriziraju (iako u vrlo primitivnom obliku) sve glavne karakteristike biološke evolucije: reprodukcija, mutacija, smrt, borba za opstanak i prirodna selekcija.

Hemijska evolucija je olakšana činjenicom da je RNK univerzalni molekul. Osim što je replikator (tj. nosilac nasljedne informacije), može obavljati funkcije enzima (na primjer, enzima koji ubrzavaju replikaciju ili enzima koji razgrađuju konkurentske molekule).

U nekom trenutku evolucije, pojavili su se RNA enzimi koji kataliziraju sintezu molekula lipida (tj. masti). Molekuli lipida imaju jedno izvanredno svojstvo: oni su polarni i imaju linearnu strukturu, a debljina jednog od krajeva molekula je veća od debljine drugog. Stoga se molekuli lipida u suspenziji spontano sklapaju u ljuske koje su po obliku bliske sferičnom. Tako su RNK koje sintetišu lipide bile u mogućnosti da se okruže lipidnim omotačem, što je značajno poboljšalo otpornost RNK na vanjske faktore.

Postupno povećanje dužine RNK dovelo je do pojave multifunkcionalnih RNA, čiji su pojedinačni fragmenti obavljali različite funkcije.

Prve podjele ćelija očito su se dogodile pod djelovanjem vanjski faktori. Sinteza lipida unutar ćelije dovela je do povećanja njene veličine i gubitka čvrstoće, tako da se velika amorfna ljuska pod uticajem mehaničkih uticaja podelila na delove. Nakon toga se pojavio enzim koji regulira ovaj proces.

ćelijska struktura

Svi ćelijski oblici života na Zemlji mogu se podijeliti u dva carstva na osnovu strukture njihovih sastavnih ćelija - prokariote (prenuklearne) i eukariote (nuklearne). Prokariotske ćelije su jednostavnije strukture, očigledno su nastale ranije u procesu evolucije. Eukariotske ćelije - složenije, nastale su kasnije. Ćelije koje čine ljudsko tijelo su eukariotske. Unatoč raznolikosti oblika, organizacija ćelija svih živih organizama podliježe jedinstvenim strukturnim principima.

Živi sadržaj ćelije - protoplast - odvojen je od okoline plazma membranom ili plazmalemom. Unutar ćelije ispunjena je citoplazma, koja sadrži različite organele i ćelijske inkluzije, kao i genetski materijal u obliku molekule DNK. Svaki od organela ćelije obavlja svoju posebnu funkciju, a svi zajedno određuju vitalnu aktivnost ćelije kao cjeline.

prokariotska ćelija

prokarioti(od latinskog pro - prije, do i grčkog κάρῠον - jezgro, orah) - organizmi koji, za razliku od eukariota, nemaju formirano ćelijsko jezgro i druge organele unutrašnje membrane (s izuzetkom ravnih tankova kod fotosintetskih vrsta, na primjer, u cijanobakterija). Jedina velika kružna (kod nekih vrsta - linearna) dvolančana DNK molekula, koja sadrži glavni dio genetskog materijala ćelije (tzv. nukleoid) ne formira kompleks sa histonskim proteinima (tzv. kromatin). ). Prokarioti uključuju bakterije, uključujući cijanobakterije (plavo-zelene alge) i arheje. Potomci prokariotskih ćelija su organele eukariotskih ćelija - mitohondrije i plastidi.

Prokariotske ćelije imaju citoplazmatsku membranu, baš kao i eukariotske ćelije. Kod bakterija je membrana dvoslojna (lipidni dvosloj), kod arheja je membrana često jednoslojna. Arhealna membrana se sastoji od tvari koje se razlikuju od onih koje čine bakterijsku membranu. Površina ćelija može biti prekrivena kapsulom, omotačem ili sluzi. Mogu imati flagele i resice.

Fig.1. Struktura tipične prokariotske ćelije

Ćelijsko jezgro, kao što je kod eukariota, odsutno je kod prokariota. DNK je unutar ćelije, uređena i presavijena i podržana proteinima. Ovaj kompleks DNK-protein naziva se nukleoid. U eubakterijama, proteini koji podržavaju DNK razlikuju se od histona koji formiraju nukleozome (kod eukariota). I arhibakterije imaju histone, i po tome su slične eukariotima. Energetski procesi kod prokariota odvijaju se u citoplazmi i na posebnim strukturama – mezozomima (izrasline ćelijske membrane koje su spiralno uvijene kako bi se povećala površina na kojoj se odvija sinteza ATP-a). Unutar ćelije mogu biti mjehurići plina, rezervne tvari u obliku polifosfatnih granula, granula ugljikohidrata, masti. Mogu biti prisutne inkluzije sumpora (nastale, na primjer, kao rezultat anoksične fotosinteze). Fotosintetske bakterije imaju naborane strukture zvane tilakoidi na kojima se odvija fotosinteza. Dakle, u principu, prokarioti imaju iste elemente, ali bez pregrada, bez unutrašnjih membrana. One pregrade koje su prisutne su izrasline ćelijske membrane.

Oblik prokariotskih ćelija nije toliko raznolik. Okrugle ćelije nazivaju se koki. I arheje i eubakterije mogu imati ovaj oblik. Streptokoke su koke raspoređene u lancu. Stafilokoki su skupovi koka, diplokoki su koki udruženi u dvije ćelije, tetrade su četiri, a sarcini osam. Bakterije u obliku štapića nazivaju se bacili. Dva štapića - diplobacili, razvučeni u lanac - streptobacili. Postoje i korineformne bakterije (sa produžetkom na krajevima, slično batini), spirila (dugo uvijene ćelije), vibrio (kratko zakrivljene ćelije) i spirohete (kovrčaju se drugačije od spirile). Sve navedeno je ilustrovano u nastavku i data su dva predstavnika arhebakterija. Iako su i arheje i bakterije prokariotski (nenuklearni) organizmi, struktura njihovih stanica ima neke značajne razlike. Kao što je gore navedeno, bakterije imaju lipidni dvosloj (kada su hidrofobni krajevi uronjeni u membranu, a nabijene glave vire s obje strane), dok arheje mogu imati jednoslojnu membranu (nabijene glave su s obje strane, a unutra je jedan cijeli molekul; ova struktura može biti čvršća od dvosloja). Ispod je struktura stanične membrane arhebakterija.

eukarioti(eukarioti) (od grčkog ευ - dobar, potpuno i κάρῠον - jezgro, orah) - organizmi koji, za razliku od prokariota, imaju dobro oblikovano ćelijsko jezgro, odvojeno od citoplazme nuklearnom membranom. Genetski materijal je zatvoren u nekoliko linearnih dvolančanih molekula DNK (ovisno o vrsti organizama, njihov broj po jezgru može varirati od dvije do nekoliko stotina), pričvršćenih iznutra za membranu ćelijskog jezgra i formirajući se u ogromnoj većina (osim dinoflagelata) kompleks sa histonskim proteinima, nazvan hromatin. Eukariotske ćelije imaju sistem unutrašnjih membrana koje formiraju, pored jezgra, i niz drugih organela (endoplazmatski retikulum, Golgijev aparat itd.). Osim toga, velika većina ima trajne intracelularne simbionte - prokariote - mitohondrije, a alge i biljke također imaju plastide.

životinjska ćelija

Struktura životinjske ćelije zasniva se na tri glavne komponente - jezgru, citoplazmi i ćelijskom zidu. Zajedno sa jezgrom, citoplazma formira protoplazmu. Stanična membrana je biološka membrana (pregrada) koja odvaja ćeliju od vanjskog okruženja, služi kao ljuska za ćelijske organele i jezgro, te formira citoplazmatske odjeljke. Ako preparat stavite pod mikroskop, onda se struktura životinjske ćelije može lako uočiti. Ćelijski zid sadrži tri sloja. Vanjski i unutrašnji sloj su proteini, a međusloj je lipidni. U ovom slučaju lipidni sloj se dijeli na još dva sloja - sloj hidrofobnih molekula i sloj hidrofilnih molekula, koji su raspoređeni određenim redoslijedom. Na površini stanične membrane nalazi se posebna struktura - glikokaliks, koji obezbjeđuje selektivnu sposobnost membrane. Školjka propušta potrebne tvari i odlaže one koje su štetne.

Fig.2. Struktura životinjske ćelije

Struktura životinjske ćelije ima za cilj da obezbedi zaštitna funkcija već na ovom nivou. Prodiranje tvari kroz membranu događa se uz direktno sudjelovanje citoplazmatske membrane. Površina ove membrane je prilično značajna zbog zavoja, izraslina, nabora i resica. Citoplazmatska membrana propušta i najmanje čestice i one veće. Strukturu životinjske ćelije karakteriše prisustvo citoplazme, koja se uglavnom sastoji od vode. Citoplazma je spremnik za organele i inkluzije.

Osim toga, citoplazma sadrži i citoskelet – proteinske filamente koji su uključeni u proces diobe stanica, ograničavaju unutarćelijski prostor i podržavaju ćelijski oblik, sposobnost ugovaranja. Važna komponenta citoplazme je hijaloplazma, koja određuje viskoznost i elastičnost ćelijske strukture. Ovisno o vanjskim i unutrašnjim faktorima, hijaloplazma može promijeniti svoj viskozitet - postati tečna ili gelasta. Proučavajući strukturu životinjske ćelije, ne može se ne obratiti pozornost na ćelijski aparat - organele koje se nalaze u ćeliji. Sve organele imaju svoju specifičnu strukturu, koja je određena funkcijama koje se obavljaju.

Jedro je centralna ćelijska jedinica koja sadrži nasljedne informacije i uključena je u metabolizam u samoj ćeliji. Ćelijske organele uključuju endoplazmatski retikulum, ćelijski centar, mitohondrije, ribozome, Golgijev kompleks, plastide, lizozome i vakuole. U svakoj ćeliji postoje slične organele, ali, ovisno o funkciji, struktura životinjske stanice može se razlikovati u prisustvu specifičnih struktura.

Funkcije ćelijskih organela: - mitohondrije oksidiraju organska jedinjenja i akumuliraju hemijsku energiju; - endoplazmatski retikulum, zbog prisustva posebnih enzima, sintetiše masti i ugljene hidrate, njegovi kanali doprinose transportu supstanci unutar ćelije; - ribozomi sintetiziraju proteine; - Golgijev kompleks koncentrira protein, zbija sintetizirane masti, polisaharide, formira lizozome i priprema tvari za njihovo uklanjanje iz ćelije ili direktnu upotrebu unutar nje; - lizozomi razgrađuju ugljikohidrate, proteine, nukleinske kiseline i masti, zapravo probavljajući nutrijente koji ulaze u ćeliju; - ćelijski centar je uključen u proces diobe ćelije; - vakuole, zbog sadržaja ćelijskog soka, podržavaju ćelijski turgor (unutrašnji pritisak).

Struktura žive ćelije je izuzetno složena - na ćelijski nivo odvijaju se mnogi biohemijski procesi koji zajedno obezbeđuju vitalnu aktivnost organizma.

Hemoroidi

1 0 0

Ako pronađete grešku, odaberite dio teksta i pritisnite Ctrl+Enter.

Struktura ćelije i njene funkcije. Struktura i funkcije ćelije

Struktura ćelije.

stanične membrane

Citoplazma

Core

ćelijska dioba

Mitoza

Mejoza

Smjena generacija

Primitivne ćelije: prokarioti

diferencijacija ćelija

Metode za proučavanje ćelije

Strukturne karakteristike

Core

stanične membrane

Hloroplasti

tkanine

proces reprodukcije

Zaključak

Šta su ćelije?

Struktura ćelije

Hemijski sastav ćelije

DNK i RNK

DNK molekula

RNA molekula

Izbor urednika