Šta je ćelija i njene funkcije. Struktura ćelije - lizozomi, ribozomi, ćelijska membrana, citoplazma. Šta smo naučili

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 samostalan 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. Nedavno je postalo uobičajeno govoriti i o ćelijskoj biologiji ili ćelijskoj biologiji.

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 stanica 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 ćelijskog genetskog materijala (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.

eukariotske ćelije

eukarioti(eukarioti) (od grčkog ευ - dobar, potpuno i κάρῠον - jezgro, orah) - organizmi koji, za razliku od prokariota, imaju dobro oblikovano ćelijsko jezgro, ograničeno 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.

stanične membraneĆelijska 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 iznad njene površine. U ćelijskoj membrani postoje dva takva sloja, i u svakom od njih su glave molekula okrenute prema van, a repovi okrenuti unutar membrane, jedan prema drugom, tako da ne dolaze u dodir s vodom. 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 nalaze se tako da im je jedna strana okrenuta unutar ćelije, a druga u kontaktu sa spoljašnjim okruženjem. Neki proteini se nalaze samo na vanjskoj ili samo na unutrašnjoj površini membrane, ili su samo djelomično uronjeni u lipidni dvosloj.

Main funkcija ćelijske membrane Reguliše transport supstanci u ćeliju i van nje. 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, stanica se, međutim, ne može potpuno izolirati od okoline, jer mora primiti tvari potrebne 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, a 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. 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. 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 nastale probijanjem proteina kroz membranu - tzv. konektori. Pore ​​susednih ćelija nalaze se 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.

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.

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 u potrebne odjeljke 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 tankovi), koji se naziva endoplazmatski retikulum (ili endoplazmatski retikulum, EPR ili EPS). Taj dio EPR-a, za čije su membrane vezani ribozomi, naziva se granularni (ili grubi) endoplazmatski retikulum, a na njegovim membranama se odvija sinteza proteina. Oni odjeljci, na čijim zidovima nema ribozoma, nazivaju se glatkim (ili agranularnim) ER, koji učestvuje u sintezi lipida. Unutrašnji prostori glatkog i granularnog ER nisu izolovani, već prelaze jedan u drugi i komuniciraju sa lumenom nuklearnog omotača.

golgijev aparat

Golgijev aparat je skup ravnih membranskih cisterni, 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 ćelijskom jezgru (cis-Golgi) sadrže najmanje zrele proteine, membranske vezikule - vezikule, koje pupaju iz endoplazmatskog retikuluma, kontinuirano su vezane za ove rezervoare. Očigledno, uz pomoć istih vezikula, odvija se daljnje kretanje proteina sazrijevanja iz jednog spremnika u drugi. Na kraju, vezikule koje sadrže potpuno zrele proteine ​​pupolje sa suprotnog kraja organele (trans-Golgi).

Nukleus

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 i zatim ulazi u citoplazmu. Glavni dio genetskog materijala nalazi se u hromozomima ćelijskog jezgra. Hromozomi se sastoje od dugih lanaca dvolančane DNK, za koju 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 kod različitih vrsta nije isti. Diploidne ćelije ljudskog tela 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.

Lizozomi

Lizozomi su male vezikule okružene jednom membranom. Pupaju iz Golgijevog aparata i možda 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.

citoskelet

Elementi citoskeleta uključuju proteinske fibrilarne strukture koje se nalaze u citoplazmi ćelije: mikrotubule, aktin i intermedijarne filamente. Mikrotubule učestvuju u transportu organela, deo su flagela, a mitotičko vreteno je izgrađeno od mikrotubula. Aktinski filamenti su neophodni za održavanje oblika 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). Centriol je cilindar, čiju bočnu površinu čini devet setova mikrotubula. Broj mikrotubula u setu može varirati za različite organizme od 1 do 3. Oko centriola je takozvani centar organizacije citoskeleta, područje u kojem su grupisani minus krajevi mikrotubula ćelije. Prije dijeljenja, ćelija sadrži dva centriola smještena pod pravim kutom jedan prema drugom. Tokom mitoze, divergiraju na različite krajeve ćelije, formirajući polove vretena podjele. 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. Čini se da su centriole homologne bazalnim tijelima flagela i cilija.

Mitohondrije

Mitohondrije su posebne ćelijske organele čija je glavna funkcija sinteza ATP-a, univerzalnog nosioca energije. Respiracija (apsorpcija kisika i oslobađanje ugljičnog dioksida) se također javlja zbog enzimskih sistema mitohondrija. Unutrašnji lumen mitohondrija, nazvan matriks, odvojen je od citoplazme s dvije membrane, vanjskom i unutrašnjom, između kojih se nalazi međumembranski prostor. Unutrašnja membrana mitohondrija formira nabore, takozvane kriste. Matrica sadrži različite enzime uključene u disanje i sintezu ATP-a. Potencijal vodika unutrašnje mitohondrijalne membrane je od centralnog značaja za sintezu ATP-a. Mitohondrije imaju svoj DNK genom i prokariotske ribozome, što svakako ukazuje na simbiotsko porijeklo ovih organela. Nisu svi mitohondrijski proteini kodirani u mitohondrijskoj DNK, većina gena mitohondrijalnih proteina nalazi se u nuklearnom genomu, a njihovi odgovarajući proizvodi se sintetiziraju u citoplazmi i zatim transportuju u mitohondrije. Mitohondrijski genomi variraju po veličini: na primjer, ljudski mitohondrijski genom sadrži samo 13 gena. Najveći broj mitohondrijalnih gena (97) od proučavanih organizama nalazi se u protozoji Reclinomonas americana.

Hemijski sastav ćelije

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 pohranjen je još jedan polimer ugljikohidrata, glikogen. Masnoća je također među uobičajenim namirnicama, iako neke masti imaju 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 zato 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 pšeničnog zrna, 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.

Metode za proučavanje ćelije

svetlosni mikroskop.

U proučavanju oblika i strukture ćelije, prvi instrument bio je svetlosni mikroskop. Njegova rezolucija je ograničena na dimenzije uporedive sa talasnom dužinom svetlosti (0,4-0,7 mikrona 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 takođe 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 unaprijed fiksirati (koristeći supstance koje koaguliraju protein) i tek tada se mogu bojati. Prije testiranja, ćelije ili komadi tkiva obično se ugrađuju 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.

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, elektronskim mikroskopom mogu se proučavati samo mrtve ćelije.

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 suspendovane u tečnosti i mogu se izolovati i pročistiti 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 ćelijama, one formiraju veće klastere i jače su vezane jedna za drugu, pa 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 se mogu ukloniti, dodati ili na neki način modificirati. Velika ćelija amebe može se podijeliti na tri glavne komponente - staničnu membranu, citoplazmu i jezgro, a zatim se te komponente mogu ponovo sastaviti i dobiti živa stanica. 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.

ćelijska fuzija.

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 jednu jezgru. Možete spojiti ćelije različitih tipova ili u različitim fazama podjele. 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 mišja stanica, 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 se mogu pojaviti i kao dominantna i kao recesivna. Ovaj rezultat nije neočekivan, jer malignitet može biti uzrokovan raznim faktorima i ima složen mehanizam.

Znanstvenici postavljaju životinjsku ćeliju kao glavni dio tijela predstavnika životinjskog carstva - jednoćelijskog i višećelijskog.

Oni su eukariotski, sa pravim jezgrom i specijalizovanim strukturama - organelama koje obavljaju različite funkcije.

Biljke, gljive i protisti imaju eukariotske ćelije; bakterije i arheje imaju jednostavnije prokariotske ćelije.

Struktura životinjske ćelije se razlikuje od biljne ćelije. Životinjske ćelije nemaju zidove ili hloroplaste (organele koje rade).

Crtež životinjske ćelije s natpisima

Ćelija se sastoji od mnogih specijaliziranih organela koje obavljaju različite funkcije.

Najčešće sadrži većinu, ponekad sve postojeće vrste organela.

Glavne organele i organele životinjske ćelije

Organele i organoidi su "organi" odgovorni za funkcioniranje mikroorganizma.

Nukleus

Jezgro je izvor deoksiribonukleinske kiseline (DNK), genetskog materijala. DNK je izvor stvaranja proteina koji kontrolišu stanje organizma. U jezgri, DNK lanci se čvrsto omotavaju oko visoko specijaliziranih proteina (histona) kako bi formirali hromozome.

Jezgro bira gene kontrolirajući aktivnost i funkciju jedinice tkiva. Ovisno o vrsti ćelije, sadrži različit skup gena. DNK se nalazi u nukleoidnom području jezgra gdje se formiraju ribozomi. Jezgro je okruženo nuklearnom membranom (kariolema), dvostrukim lipidnim dvoslojem koji ga odvaja od ostalih komponenti.

Jedro regulira rast i diobu stanica. Kada se u jezgri formiraju hromozomi, koji se umnožavaju u procesu reprodukcije, formirajući dvije kćerke jedinice. Organele zvane centrosomi pomažu u organizaciji DNK tokom diobe. Jezgro se obično predstavlja u jednini.

Ribosomi

Ribosomi su mjesto sinteze proteina. Nalaze se u svim jedinicama tkiva, u biljkama i životinjama. U jezgri, sekvenca DNK koja kodira određeni protein kopira se u lanac slobodne glasničke RNK (mRNA).

Lanac mRNA putuje do ribozoma preko glasničke RNK (tRNA) i njegova sekvenca se koristi za određivanje rasporeda aminokiselina u lancu koji čini protein. U životinjskom tkivu ribosomi se nalaze slobodno u citoplazmi ili su pričvršćeni za membrane endoplazmatskog retikuluma.

Endoplazmatski retikulum

Endoplazmatski retikulum (ER) je mreža membranoznih vrećica (cisterna) koja se proteže od vanjske nuklearne membrane. Modifikuje i transportuje proteine ​​stvorene ribozomima.

Postoje dvije vrste endoplazmatskog retikuluma:

• granularni;
• agranularno.

Zrnasti ER sadrži vezane ribozome. Agranularni ER je bez vezanih ribozoma, učestvuje u stvaranju lipida i steroidnih hormona i uklanjanju toksičnih supstanci.

Vezikule

Vezikule su male sfere lipidnog dvosloja koje čine vanjsku membranu. Koriste se za transport molekula kroz ćeliju od jedne organele do druge i uključeni su u metabolizam.

Specijalizirani vezikuli zvani lizozomi sadrže enzime koji razgrađuju velike molekule (ugljikohidrate, lipide i proteine) u manje radi lakšeg korištenja u tkivu.

golgijev aparat

Golgijev aparat (Golgijev kompleks, Golgijevo tijelo) se također sastoji od nepovezanih cisterni (za razliku od endoplazmatskog retikuluma).

Golgijev aparat prima proteine, sortira ih i pakuje u vezikule.

Mitohondrije

U mitohondrijama se odvija proces ćelijskog disanja. Šećeri i masti se razgrađuju i energija se oslobađa u obliku adenozin trifosfata (ATP). ATP kontroliše sve ćelijske procese, mitohondrije proizvode ATP ćelije. Mitohondrije se ponekad nazivaju "generatorima".

Ćelijska citoplazma

Citoplazma je fluidna sredina ćelije. Može funkcionirati čak i bez jezgre, međutim, kratko vrijeme.

Cytosol

Citosol se naziva ćelijska tečnost. Citosol i sve organele unutar njega, sa izuzetkom jezgra, zajednički se nazivaju citoplazma. Citosol je uglavnom voda, a sadrži i jone (kalijum, proteine ​​i male molekule).

citoskelet

Citoskelet je mreža filamenata i cijevi raspoređenih po citoplazmi.

Obavlja sljedeće funkcije:

• daje oblik;
• pruža snagu;
• stabilizira tkiva;
• fiksira organele na određenim mjestima;
• igra važnu ulogu u prijenosu signala.

Postoje tri tipa filamenata citoskeleta: mikrofilamenti, mikrotubule i međufilamenti. Mikrofilamenti su najmanji elementi citoskeleta, dok su mikrotubule najveći.

stanične membrane

Stanična membrana u potpunosti okružuje životinjsku ćeliju, koja za razliku od biljaka nema ćelijski zid. Stanična membrana je dvostruki sloj fosfolipida.

Fosfolipidi su molekule koje sadrže fosfate vezane za glicerol i radikale masnih kiselina. Oni spontano formiraju dvostruke membrane u vodi zbog svojih hidrofilnih i hidrofobnih svojstava.

Stanična membrana je selektivno propusna – sposobna je propustiti određene molekule. Kiseonik i ugljični dioksid lako prolaze, dok velike ili nabijene molekule moraju proći kroz poseban kanal u membrani koji održava homeostazu.

Lizozomi

Lizozomi su organele koje provode razgradnju tvari. Lizozom sadrži oko 40 enzima. Zanimljivo je da je sam stanični organizam zaštićen od degradacije u slučaju proboja lizosomskih enzima u citoplazmu, a mitohondrije koje su završile svoje funkcije podliježu razgradnji. Nakon cijepanja formiraju se rezidualna tijela, primarni lizosomi se pretvaraju u sekundarne.

Centriole

Centriole su gusta tijela smještena u blizini jezgra. Broj centriola varira, najčešće su dva. Centriole su povezane endoplazmatskim mostom.

Kako izgleda životinjska ćelija pod mikroskopom?

Pod standardnim optičkim mikroskopom vidljive su glavne komponente. Zbog činjenice da su povezani u organizam koji se stalno mijenja i koji je u pokretu, može biti teško identificirati pojedinačne organele.

Sljedeći dijelovi nisu upitni:

• jezgro;
• citoplazma;
• stanične membrane.

Velika rezolucija mikroskopa, pažljivo pripremljena priprema i malo prakse pomoći će da se ćelija detaljnije prouči.

Centriole Functions

Tačne funkcije centriola ostaju nepoznate. Postoji široko rasprostranjena hipoteza da su centrioli uključeni u proces podjele, formirajući vreteno podjele i određujući njegov smjer, ali u znanstvenom svijetu nema sigurnosti.

Struktura ljudske ćelije - crtež sa natpisima

Jedinica ljudskog ćelijskog tkiva ima složenu strukturu. Slika prikazuje glavne strukture.

Svaka komponenta ima svoju svrhu, samo u konglomeratu osiguravaju funkcioniranje važnog dijela živog organizma.

Znakovi žive ćelije

Živa ćelija je po svojim karakteristikama slična živom biću u celini. Diše, hrani, razvija se, dijeli, u njegovoj strukturi odvijaju se različiti procesi. Jasno je da slabljenje prirodnih procesa za tijelo znači smrt.

Prepoznatljive karakteristike biljnih i životinjskih ćelija u tabeli

Biljne i životinjske ćelije imaju i sličnosti i razlike, koje su ukratko opisane u tabeli:

Glavne komponente su slične i za biljne i za životinjske čestice.

Zaključak

Životinjska stanica je složeni djelujući organizam s karakterističnim osobinama, funkcijama i svrhom postojanja. Sve organele i organoidi doprinose životnom procesu ovog mikroorganizma.

Neke komponente su proučavali naučnici, dok funkcije i karakteristike drugih tek treba da budu otkrivene.

Ćelije su mikroskopski živi elementi koji čine ljudsko tijelo poput zgrade od cigle. Ima ih puno - oko dva triliona ćelija potrebno je za formiranje tijela novorođenčeta!

Ćelije su različitih tipova ili tipova, na primjer, nervne ćelije ili ćelije jetre, ali svaka od njih sadrži informacije potrebne za nastanak i normalno funkcioniranje ljudskog tijela.

Struktura ljudske ćelije

Struktura svih ćelija ljudskog tela je skoro ista. Svaka živa ćelija sastoji se od zaštitne ljuske (naziva se membrana) koja okružuje želeastu masu - citoplazmu. Mali organi ili komponente ćelije - organele - plutaju u citoplazmi, i sadrže "komandno mesto" ili "kontrolni centar" ćelije - njeno jezgro. U jezgru se nalaze informacije neophodne za normalno funkcionisanje ćelije i „uputstva“ na kojima se zasniva njen rad.

ćelijska dioba

Svake sekunde ljudsko tijelo se obnavlja, milioni ćelija umiru i rađaju se u njemu, zamjenjujući jedna drugu. Na primjer, zamjena starih crijevnih stanica novim se događa brzinom od milion u minuti. Svaka nova ćelija nastaje kao rezultat podjele postojeće, a ovaj proces se može podijeliti u tri faze:
1. Prije početka diobe, ćelija kopira informacije sadržane u jezgru;
2. Zatim se jezgro ćelije deli na dva dela, a zatim citoplazma;
3. Kao rezultat diobe dobijaju se dvije nove ćelije, koje su tačne kopije matične ćelije.

Vrste i izgled ćelija u ljudskom tijelu

Unatoč istoj strukturi, ljudske stanice se razlikuju po obliku i veličini, ovisno o funkcijama koje obavljaju. Koristeći elektronski mikroskop, naučnici su otkrili da ćelije mogu biti u obliku paralelepipeda (npr. epidermalne ćelije), lopte (krvne ćelije), zvjezdica, pa čak i žica (nerva), a postoji ih oko 200 vrsta.

Cell je najmanja i osnovna strukturna jedinica živih organizama, sposobna za samoobnavljanje, samoregulaciju i samoreprodukciju.

Tipične veličine ćelija: bakterijske ćelije - od 0,1 do 15 mikrona, ćelije drugih organizama - od 1 do 100 mikrona, ponekad dostižući 1-10 mm; jaja velikih ptica - do 10-20 cm, procesi nervnih ćelija - do 1 m.

oblik ćelije vrlo raznolika: postoje sferne ćelije (koke), lanac (streptokoki), izduženi (štapići ili bacili), zakrivljena (vibrio), uvrnut (spirila), višestruko, sa motornim flagelama itd.

Tipovi ćelija: prokariotski(nenuklearni) i eukariotski (koji imaju formalizovano jezgro).

eukariotskićelije se dalje dijele na ćelije životinje, biljke i gljive.

Strukturna organizacija eukariotske ćelije

Protoplast je sav živi sadržaj ćelije. Protoplast svih eukariotskih ćelija sastoji se od citoplazme (sa svim organelama) i jezgra.

Citoplazma- ovo je unutrašnji sadržaj ćelije, s izuzetkom jezgra, koji se sastoji od hijaloplazme, organela uronjenih u nju i (u nekim tipovima ćelija) intracelularnih inkluzija (rezervnih nutrijenata i/ili krajnjih proizvoda metabolizma).

Hijaloplazma- glavna plazma, matriks citoplazme, glavna supstanca, koja je unutrašnje okruženje ćelije i predstavlja viskozni bezbojni koloidni rastvor (sadržaj vode do 85%) različitih supstanci: proteina (10%), šećera, organske i neorganske kiseline, aminokiseline, polisaharidi, RNK, lipidi, mineralne soli itd.

■ Hijaloplazma je medij za reakcije unutarćelijske razmjene i veza između ćelijskih organela; sposoban je za reverzibilne prijelaze iz sol u gel, njegov sastav određuje puferska i osmotska svojstva ćelije. Citoplazma sadrži citoskelet koji se sastoji od mikrotubula i proteinskih filamenata sposobnih za kontrakciju.

■ Citoskelet određuje oblik ćelije i uključen je u unutarćelijsko kretanje organela i pojedinačnih supstanci. Jezgro je najveća organela eukariotske ćelije, koja sadrži hromozome koji pohranjuju sve nasljedne informacije (pogledajte dolje za više detalja).

Strukturne komponente eukariotske ćelije:

■ plazmalema (plazma membrana),
■ ćelijski zid (samo u biljnim i gljivičnim ćelijama),
■ biološke (elementarne) membrane,
■ jezgro,
■ endoplazmatski retikulum (endoplazmatski retikulum),
■ mitohondrije,
■ Golgijev kompleks,
■ hloroplasti (samo u biljnim ćelijama),
■ lizozomi, s
■ ribozomi,
■ ćelijski centar,
■ vakuole (samo u biljnim i gljivičnim ćelijama),
■ mikrotubule,
■ cilije, flagele.

Strukturni dijagrami životinjskih i biljnih ćelija su dati u nastavku:

Biološke (elementarne) membrane su aktivni molekularni kompleksi koji razdvajaju unutarćelijske organele i ćelije. Sve membrane imaju sličnu strukturu.

Struktura i sastav membrana: debljina 6-10 nm; Sastoje se uglavnom od proteina i fosfolipida.

■Fosfolipidi formiraju dvostruki (bimolekularni) sloj, u kojem su njihove molekule okrenute svojim hidrofilnim (vodotopivim) krajevima prema van, a hidrofobnim (netopivim u vodi) - unutar membrane.

■ proteinski molekuli nalazi se na obje površine lipidnog dvosloja perifernih proteina), prodiru u oba sloja molekula lipida ( integral proteini, od kojih su većina enzimi) ili samo jedan od njihovih slojeva (poluintegralni proteini).

Svojstva membrane: plastičnost, asimetrija(sastav vanjskog i unutrašnjeg sloja i lipida i proteina je različit), polaritet (spoljni sloj je pozitivno nabijen, unutrašnji je negativan), sposobnost samozatvaranja, selektivna permeabilnost (u ovom slučaju prolaze hidrofobne tvari kroz dvostruki lipidni sloj, a hidrofilne supstance prolaze kroz pore u integralnim proteinima).

Funkcije membrane: barijera (odvaja sadržaj organoida ili ćelije od okoline), strukturna (obezbeđuje određeni oblik, veličinu i stabilnost organoida ili ćelije), transportna (obezbeđuje transport supstanci u i iz organoida ili ćelije), katalitička (obezbeđuje biohemijske procese u blizini membrane), regulatorni (učestvuje u regulaciji metabolizma i energije između organoida ili ćelije i spoljašnje sredine), učestvuje u konverziji energije i održavanju transmembranskog električnog potencijala.

Plazma membrana (plazmalema)

plazma membrana, ili plazmalema, je biološka membrana ili kompleks bioloških membrana koje su čvrsto jedna uz drugu, pokrivajući ćeliju izvana.

Struktura, svojstva i funkcije plazmaleme su u osnovi iste kao i elementarne biološke membrane.

❖ Karakteristike zgrade:

■ vanjska površina plazmaleme sadrži glikokaliks – polisaharidni sloj molekula glikolipoida i glikoproteina koji služe kao receptori za „prepoznavanje“ određenih hemikalija; u životinjskim stanicama može biti prekriven sluzi ili hitinom, au biljnim stanicama celulozom ili pektinskim tvarima;

■ Plazmalema obično formira izrasline, invaginacije, nabore, mikroresice, itd., koji povećavaju površinu ćelije.

■ Dodatne funkcije: receptor (učestvuje u „prepoznavanju“ supstanci i u percepciji signala iz okoline i njihovom prenošenju u ćeliju), obezbeđujući komunikaciju između ćelija u tkivima višećelijskog organizma, učestvujući u izgradnji posebnih ćelijskih struktura (flagela, cilije, itd.).

ćelijski zid (ljuska)

ćelijski zid- Ovo je kruta struktura koja se nalazi izvan plazmaleme i predstavlja spoljašnji omotač ćelije. Prisutan je u prokariotskim stanicama i stanicama gljiva i biljaka.

❖Sastav ćelijskog zida: celuloza u biljnim ćelijama i hitin u ćelijama gljivica (strukturne komponente), proteini, pektini (koji su uključeni u formiranje ploča koje pričvršćuju zidove dveju susednih ćelija), lignin (koji učvršćuje celulozna vlakna u veoma čvrst okvir), suberin (nalaže se na ljusku iznutra i čini je praktično nepropusnom za vodu i rastvore) itd. Vanjska površina ćelijskog zida epidermalnih ćelija biljaka sadrži veliku količinu kalcijum karbonata i silicijum dioksida (mineralizacija) i prekriven hidrofobnim supstancama, voskovima i kutikulama (sloj kutinske supstance kroz koju prodiru celuloza i pektini).

❖ Funkcije ćelijskog zida: služi kao vanjski okvir, podržava ćelijski turgor, obavlja zaštitne i transportne funkcije.

ćelijske organele

Organele (ili organele)- To su trajne visokospecijalizovane unutarćelijske strukture koje imaju određenu strukturu i obavljaju odgovarajuće funkcije.

❖ Po dogovoru organele se dijele na:
■ organele opšte namene (mitohondrije, Golgijev kompleks, endoplazmatski retikulum, ribozomi, centriole, lizozomi, plastidi) i
■ organele posebne namjene (miofibrile, flagele, cilije, vakuole).
❖ Prisutnošću membrane organele se dijele na:
■ dvomembranski (mitohondrije, plastidi, ćelijsko jezgro),
■ jednomembranski (endoplazmatski retikulum, Golgijev kompleks, lizozomi, vakuole) i
■ nemembranski (ribozomi, ćelijski centar).
Unutrašnji sadržaj membranskih organela uvijek se razlikuje od hijaloplazme koja ih okružuje.

Mitohondrije- dvomembranske organele eukariotskih stanica koje provode oksidaciju organskih tvari do konačnih proizvoda uz oslobađanje energije pohranjene u molekulima ATP-a.

■ Struktura:štapićasti, sferični i nitasti oblici, debljine 0,5-1 mikrona, dužine 2-7 mikrona; dvomembranska, vanjska membrana je glatka i ima visoku propusnost, unutrašnja membrana formira nabore - kriste, na kojima se nalaze sferna tijela - ATP-somi. U prostoru između membrana akumuliraju se vodikovi ioni 11 koji učestvuju u disanju kisika.

■ Interni sadržaj (matrica): ribozomi, kružna DNK, RNK, aminokiseline, proteini, enzimi Krebsovog ciklusa, enzimi tkivnog disanja (nalaze se na kristama).

■ Funkcije: oksidacija supstanci do CO 2 i H 2 O; sinteza ATP-a i specifičnih proteina; formiranje novih mitohondrija kao rezultat fisije na dva dijela.

plastidi(dostupno samo u biljnim ćelijama i autotrofnim protistima).

■ Vrste plastida: hloroplasti (zeleno) leukoplasti (bezbojni okrugli oblik), hromoplasti (žuta ili narandžasta); plastidi se mogu mijenjati iz jedne vrste u drugu.

■Struktura hloroplasta: dvomembranski su, zaobljenog ili ovalnog oblika, dužine 4-12 mikrona, debljine 1-4 mikrona. Spoljašnja membrana je glatka, unutrašnja ima tilakoidi - nabori koji formiraju zatvorene izbočine u obliku diska, između kojih se nalazi stroma (vidi dolje). U višim biljkama, tilakoidi su naslagani (poput stupca novčića) zrna koji su međusobno povezani lamele (pojedinačne membrane).

■ Sastav hloroplasta: u membranama tilakoida i grana - zrna hlorofila i drugih pigmenata; unutrašnji sadržaj (stroma): proteini, lipidi, ribozomi, kružna DNK, RNK, enzimi uključeni u fiksaciju CO 2, rezervne supstance.

■Funkcije plastida: fotosinteza (hloroplasti sadržani u zelenim organima biljaka), sinteza specifičnih proteina i akumulacija rezervnih hranljivih materija: skroba, proteina, masti (leukoplasta), davanje boje biljnim tkivima kako bi se privukli insekti oprašivači i distributeri plodova i semena (hromoplasti).

Endoplazmatski retikulum (EPS), ili endoplazmatski retikulum koji se nalazi u svim eukariotskim ćelijama.

■Struktura: je sistem međusobno povezanih tubula, tubula, cisterni i šupljina različitih oblika i veličina, čije zidove čine elementarne (jednostruke) biološke membrane. Postoje dvije vrste EPS-a: granularni (ili hrapavi), koji sadrže ribozome na površini kanala i šupljina, i agranularni (ili glatki), koji ne sadrže ribozome.

■Funkcije: podjela citoplazme stanice u odjeljke koji sprječavaju miješanje kemijskih procesa koji se u njima odvijaju; grubi ER akumulira, izolira za sazrijevanje i transportuje, proteine ​​sintetizirane ribosomima na njegovoj površini, sintetizira ćelijske membrane; gladak EPS sintetizira i transportuje lipide, složene ugljikohidrate i steroidne hormone, uklanja toksične tvari iz stanice.

Golgijev kompleks (ili aparat) - membranska organela eukariotske ćelije, koja se nalazi u blizini ćelijskog jezgra, koja je sistem rezervoara i vezikula i uključena je u akumulaciju, skladištenje i transport supstanci, izgradnju ćelijske membrane i formiranje lizosoma.

■Struktura: Kompleks je diktiosom, gomila membranom ograničenih ravnih vrećica u obliku diska (cisterna), iz kojih pupaju vezikule, i sistem membranoznih tubula koji povezuju kompleks sa kanalima i šupljinama glatkog ER.

■Funkcije: stvaranje lizosoma, vakuola, plazmaleme i ćelijskog zida biljne ćelije (nakon njene deobe), lučenje niza složenih organskih materija (pektinske materije, celuloza i dr. u biljkama; glikoproteini, glikolipidi, kolagen, mlečni proteini , žuč, niz hormona, itd. kod životinja); akumulacija i dehidracija lipida transportovanih duž ER (iz glatkog ER), prečišćavanje i akumulacija proteina (iz granularnog ER i slobodnih ribozoma citoplazme) i ugljikohidrata, te uklanjanje supstanci iz ćelije.

Zrele cisterne diktiosoma odvajaju se od vezikula (Golgijeve vakuole), ispunjena tajnom, koju potom ili koristi sama ćelija ili je iz nje izvlači.

❖ Lizozomi- ćelijske organele koje osiguravaju razgradnju složenih molekula organskih tvari; nastaju od vezikula koji se odvajaju od Golgijevog kompleksa ili glatkog ER-a i prisutni su u svim eukariotskim stanicama.

■ Struktura i sastav: lizozomi su male jednomembranske zaobljene vezikule promjera 0,2-2 mikrona; ispunjen hidrolitičkim (probavnim) enzimima (~40) sposobnim za razgradnju proteina (do aminokiselina), lipida (do glicerola i viših karboksilnih kiselina), polisaharida (do monosaharida) i nukleinskih kiselina (do nukleotida).

Spajajući se sa endocitnim vezikulama, lizosomi formiraju digestivnu vakuolu (ili sekundarni lizozom), gde se složene organske supstance razgrađuju; nastali monomeri ulaze u citoplazmu ćelije kroz membranu sekundarnog lizosoma, dok nesvarene (nehidrolizirane) supstance ostaju u sekundarnom lizozomu i zatim se, po pravilu, izlučuju izvan ćelije.

■ Funkcije: heterofagija- cijepanje stranih supstanci koje su ušle u ćeliju endocitozom, autofagija - uništavanje ćeliji nepotrebnih struktura; autoliza - samouništenje ćelije, koje nastaje kao rezultat oslobađanja sadržaja lizosoma tokom smrti ili ponovnog rađanja ćelije.

❖ Vakuole- velike vezikule ili šupljine u citoplazmi, nastale u ćelijama biljaka, gljiva i mnogih protisti i ograničen elementarnom membranom - tonoplastom.

■ Vakuole protisti dijele se na probavne i kontraktilne (imaju snopove elastičnih vlakana u membranama i služe za osmotsku regulaciju ravnoteže vode u ćeliji).

■Vakuole biljne ćelije ispunjen ćelijskim sokom - vodenom otopinom raznih organskih i neorganskih tvari. Mogu sadržavati i otrovne i tanine i krajnje produkte vitalne aktivnosti stanica.

■ Vakuole biljnih ćelija mogu se spojiti u centralnu vakuolu, koja zauzima do 70-90% zapremine ćelije i kroz koju mogu prodreti niti citoplazme.

Funkcije: akumulacija i izolacija rezervnih supstanci i supstanci namenjenih izlučivanju; održavanje turgorskog pritiska; osiguravanje rasta stanica zbog istezanja; regulacija ravnoteže vode u ćeliji.

♦Ribozom- ćelijske organele prisutne u svim ćelijama (u količini od nekoliko desetina hiljada), locirane na membranama granularnog EPS-a, u mitohondrijima, hloroplastima, citoplazmi i spoljnoj nuklearnoj membrani i vrše biosintezu proteina; Podjedinice ribosoma se formiraju u nukleolu.

■ Struktura i sastav: ribosomi - najmanje (15-35 nm) nemembranske granule okruglog oblika i oblika pečuraka; imaju dva aktivna centra (aminoacil i peptidil); sastoje se od dvije nejednake podjedinice - velike (u obliku hemisfere sa tri izbočine i kanalom), koja sadrži tri RNA molekula i protein, i male (sadrži jedan RNA molekul i protein); podjedinice su povezane jonom Mg+.

■ Funkcija: sinteza proteina iz aminokiselina.

❖ Cell Center- organela većine životinjskih ćelija, nekih gljiva, algi, mahovina i paprati, koja se nalazi (u interfazi) u centru ćelije blizu jezgra i služi kao inicijacijski centar za sklapanje mikrotubule .

■ Struktura:Ćelijski centar se sastoji od dva centriola i centrosfere. Svaki centriol (slika 1.12) ima oblik cilindra dužine 0,3-0,5 µm i prečnika 0,15 µm, čiji su zidovi formirani od devet trojki mikrotubula, a sredina je ispunjena homogenom supstancom. Centriole su smještene okomito jedna na drugu i okružene su gustim slojem citoplazme s radijalno divergentnim mikrotubulama koje formiraju blistavu centrosferu. Tokom diobe ćelije, centriole se razilaze prema polovima.

■ Glavne funkcije: formiranje polova ćelijske diobe i akromatskih filamenata diobenog vretena (ili mitotičkog vretena), čime se osigurava jednaka distribucija genetskog materijala između ćelija kćeri; u interfazi usmjerava kretanje organela u citoplazmi.

Ćelije citoscile je sistem mikrofilamenti i mikrotubule , prodire u citoplazmu ćelije, povezuje se s vanjskom citoplazmatskom membranom i nuklearnom membranom i održava oblik stanice.

■mikroplamen- tanak, sposoban da skuplja niti debljine 5-10 nm i koji se sastoji od proteina ( aktin, miozin i sl.). Nalaze se u citoplazmi svih stanica i pseudopodima pokretnih stanica.

Funkcije: mikroplamenovi osiguravaju motoričku aktivnost hijaloplazme, direktno su uključeni u promjenu oblika ćelije tokom širenja i ameboidnog kretanja ćelija protista, te su uključeni u formiranje konstrikcije prilikom diobe životinjskih stanica; jedan od glavnih elemenata citoskeleta ćelije.

■ mikrotubule- tanki šuplji cilindri (25 nm u prečniku), koji se sastoje od proteinskih molekula tubulina, raspoređenih u spiralne ili prave redove u citoplazmi eukariotskih ćelija.

Funkcije: mikrotubule formiraju vretenasta vlakna, dio su centriola, cilija, flagela, učestvuju u unutarćelijskom transportu; jedan od glavnih elemenata citoskeleta ćelije.

Organele pokreta — flagele i cilije , prisutni su u mnogim ćelijama, ali su češći kod jednoćelijskih organizama.

■ Cilia- brojne citoplazmatske kratke (5-20 mikrona duge) izrasline na površini plazmaleme. Prisutni su na površini različitih vrsta životinjskih i nekih biljnih stanica.

■ Flagella- pojedinačne citoplazmatske izrasline na površini ćelije mnogih protista, zoospora i spermatozoida; ~10 puta duže od cilija; služe za transport.

■ Struktura: od njih se sastoje cilije i bičevi (slika 1.14). mikrotubule raspoređeni u sistem 9 × 2 + 2 (devet duplih mikrotubula - dubleta čine zid, dve jednostruke mikrotubula su smeštene u sredini). Dupleti mogu kliziti jedan u odnosu na drugi, što dovodi do savijanja cilije ili flageluma. U bazi flagele i cilija nalaze se bazalna tijela, po strukturi identična centriolama.

■ Funkcije: cilije i flagele osiguravaju kretanje samih ćelija ili tečnosti koja ih okružuje i čestica suspendovanih u njoj.

Inkluzije

Inkluzije- nestalne (privremeno postojeće) komponente citoplazme ćelije, čiji sadržaj varira u zavisnosti od funkcionalnog stanja ćelije. Postoje trofičke, sekretorne i izlučujuće inkluzije.

■ Trofičke inkluzije- to su rezerve nutrijenata (masti, škrobna i proteinska zrna, glikogen).

■ Sekretorne inkluzije- To su otpadni proizvodi žlezda unutrašnjeg i spoljašnjeg sekreta (hormoni, enzimi).

■ ekskretorne inkluzije su metabolički proizvodi u ćeliji koji se moraju ukloniti iz ćelije.

jezgra i hromozoma

Nukleus- najveća organela je esencijalna komponenta svih eukariotskih ćelija (sa izuzetkom ćelija sitaste cijevi floema viših biljaka i zrelih eritrocita sisara). Većina ćelija ima jedno jezgro, ali postoje ćelije sa dve i više jezgara. Postoje dva stanja jezgra: interfazno i ​​fisivno

Interfazno jezgro obuhvata nuklearni omotač(odvaja unutrašnji sadržaj jezgra od citoplazme), nuklearni matriks (karioplazma), hromatin i nukleole. Oblik i veličina jezgra ovise o vrsti organizma, vrsti, starosti i funkcionalnom stanju ćelije. Ima visok sadržaj DNK (15-30%) i RNK (12%).

■ Funkcije kernela: skladištenje i prijenos nasljednih informacija u obliku nepromijenjene strukture DNK; regulacija (kroz sistem sinteze proteina) svih procesa vitalne aktivnosti ćelije.

❖ nuklearni omotač(ili kariolema) se sastoji od vanjske i unutrašnje biološke membrane, između kojih je perinuklearni prostor. Na unutrašnjoj membrani nalazi se proteinska ploča koja daje oblik jezgru. Vanjska membrana je povezana sa ER i nosi ribozome. Membrana je prožeta nuklearnim porama kroz koje se odvija razmjena tvari između jezgre i citoplazme. Broj pora nije konstantan i zavisi od veličine jezgra i njegove funkcionalne aktivnosti.

■ Funkcije nuklearnog omotača: odvaja jezgro od citoplazme ćelije, reguliše transport materija iz jezgra u citoplazmu (RNA, podjedinice ribosoma) i iz citoplazme u jezgro (proteini, masti, ugljeni hidrati, ATP, voda, joni).

❖ hromozom- najvažnija organela jezgre, koja sadrži jednu molekulu DNK u kombinaciji sa specifičnim proteinima, histonima i nekim drugim supstancama, od kojih se većina nalazi na površini hromozoma.

U zavisnosti od faze životnog ciklusa ćelije, hromozomi mogu biti u dvije države — despiralizovano i spiralizovano.

» U despiraliziranom stanju, hromozomi su u periodu međufaza ćelijskog ciklusa, formirajući niti nevidljive u optičkom mikroskopu, koje čine osnovu hromatin .

■ Spiralizacija, praćena skraćivanjem i zbijanjem (za 100-500 puta) lanaca DNK, se dešava u procesu ćelijska dioba ; dok hromozomi poprimaju kompaktan oblik. i postaju vidljivi u optičkom mikroskopu.

hromatin- jedna od komponenti nuklearne materije tokom interfaznog perioda na kojoj se zasniva razmotanih hromozoma u obliku mreže dugih tankih lanaca molekula DNK u kombinaciji sa histonima i drugim supstancama (RNA, DNK polimeraza, lipidi, minerali itd.); dobro obojen bojama koje se koriste u histološkoj praksi.

■ U hromatinu, delovi molekula DNK vijugaju se oko histona, formirajući nukleozome (izgledaju kao perle).

hromatida- ovo je strukturni element hromozoma, koji je nit molekule DNK u kompleksu s proteinima, histonima i drugim supstancama, više puta presavijenim poput superzavojnice i spakovanim u obliku tijela u obliku štapa.

■ Tokom spiralizacije i pakovanja, pojedinačni delovi DNK se uklapaju na pravilan način tako da se na hromatidama formiraju naizmenične poprečne trake.

❖ Struktura hromozoma (slika 1.16). U spiraliziranom stanju, hromozom je struktura u obliku štapa veličine oko 0,2-20 µm, koja se sastoji od dvije hromatide i podijeljena u dva kraka primarnom suženjem zvanom centromera. Kromosomi mogu imati sekundarnu konstrikciju koja razdvaja regiju koja se zove satelit. Neki hromozomi imaju region ( nukleolarnog organizatora ), koji kodira strukturu ribosomalne RNK (rRNA).

Tipovi hromozoma zavisno od njihovog oblika: jednakih ruku , disparitet (Centromera je pomaknuta od sredine hromozoma) u obliku štapa (centromera je blizu kraja hromozoma).

Nakon anafaze mitoze i anafaze mejoze II, hromozomi se sastoje od jednog hromitida, a nakon replikacije (udvostručavanja) DNK u sintetičkom (S) stadijumu interfaze, sastoje se od dve sestrinske hromitide međusobno povezane u centromernom regionu. Tokom diobe ćelije, mikrotubule vretena se vežu za centromeru.

❖ Funkcije hromozoma:
■ sadrže genetski materijal - DNK molekule;
■ izvršiti DNK sinteza (sa udvostručavanjem hromozoma u S-periodu ćelijskog ciklusa) i i-RNA;
■ reguliše sintezu proteina;
■ kontrolu aktivnosti ćelija.

homolognih hromozoma- hromozomi koji pripadaju istom paru, identičnog oblika, veličine, položaja centromera, nose iste gene i određuju razvoj istih osobina. Homologni hromozomi mogu se razlikovati po alelima gena koje sadrže i razmjeni regiona tokom mejoze (crossing over).

autozomi hromozomi u ćelijama dvodomnih organizama, isti kod mužjaka i ženki iste vrste (svi su to hromozomi ćelije sa izuzetkom polnih hromozoma).

polni hromozomi(ili heterohromozomi ) su hromozomi koji nose gene koji određuju spol živog organizma.

diploidni set(označeno 2p) - hromozomski set somatski ćelije u kojima ima svaki hromozom njegov upareni homologni hromozom . Organizam prima jedan od hromozoma diploidnog seta od oca, a drugi od majke.

■ Diploidni set čovjek sastoji se od 46 hromozoma (od toga 22 para homolognih hromozoma i dva polna hromozoma: žene imaju dva X hromozoma, muškarci imaju po jedan X i jedan Y hromozom).

haploidni set(označeno sa 1l) - single hromozomski set seksualno ćelije ( gamete ), u kojoj su hromozomi nemaju uparene homologne hromozome . Haploidni skup nastaje tokom formiranja gameta kao rezultat mejoze, kada samo jedan od svakog para homolognih hromozoma ulazi u gametu.

Kariotip- ovo je skup konstantnih kvantitativnih i kvalitativnih morfoloških karakteristika karakterističnih za hromozome somatskih ćelija organizama određene vrste (njihov broj, veličina i oblik), po kojima se može jedinstveno identificirati diploidni skup kromosoma.

nucleolus- zaobljene, jako zbijene, neograničene

membransko tijelo veličine 1-2 mikrona. Jezgro sadrži jednu ili više nukleola. Jezgra se formira oko nukleolnih organizatora nekoliko hromozoma koji su privučeni jedan drugom. Tokom nuklearne diobe, jezgre se uništavaju i ponovo formiraju na kraju diobe.

■ Sastav: proteini 70-80%, RNK 10-15%, DNK 2-10%.
■ Funkcije: sinteza r-RNA i t-RNA; sastavljanje podjedinica ribosoma.

Karioplazma (ili nukleoplazma, kariolimfa, nuklearni sok ) je bezstrukturna masa koja ispunjava prostor između struktura jezgra, u koji su uronjeni kromatin, nukleole i razne intranuklearne granule. Sadrži vodu, nukleotide, aminokiseline, ATP, RNK i enzimske proteine.

Funkcije: obezbjeđuje međusobne veze nuklearnih struktura; učestvuje u transportu supstanci iz jezgra u citoplazmu i iz citoplazme u jezgro; reguliše sintezu DNK tokom replikacije, i-RNA sintezu tokom transkripcije.

Komparativne karakteristike eukariotskih ćelija

Osobine strukture prokariotskih i eukariotskih stanica

Transport materija

Transport materija- to je proces prenošenja potrebnih supstanci kroz tijelo, do ćelija, unutar ćelije i unutar ćelije, kao i uklanjanje otpadnih tvari iz ćelije i tijela.

Intracelularni transport supstanci obezbeđuje hijaloplazma i (u eukariotskim ćelijama) endoplazmatski retikulum (ER), Golgijev kompleks i mikrotubule. Prijevoz tvari će biti opisan kasnije na ovoj stranici.

Načini transporta tvari kroz biološke membrane:

■ pasivni transport (osmoza, difuzija, pasivna difuzija),
■ aktivni transport,
■ endocitoza,
■ egzocitoza.

Pasivni transport ne zahtijeva energiju i javlja se duž gradijenta koncentracija, gustina ili elektrohemijski potencijal.

Osmoza- to je prodiranje vode (ili drugog otapala) kroz polupropusnu membranu iz manje koncentriranog rastvora u više koncentrisani.

Difuzija- penetracija supstance preko membrane duž gradijenta koncentracija (iz područja s višom koncentracijom tvari u područje s nižom koncentracijom).

Difuzija vode i jona vrši se uz učešće integralnih membranskih proteina sa porama (kanalima), difuzija supstanci rastvorljivih u mastima odvija se uz učešće lipidne faze membrane.

Olakšana difuzija kroz membranu se odvija uz pomoć specijalnih proteina nosača membrane, vidi sliku.

aktivni transport zahtijeva utrošak energije koja se oslobađa pri razgradnji ATP-a, a služi za transport tvari (jona, monosaharida, aminokiselina, nukleotida) vs gradijent njihova koncentracija ili elektrohemijski potencijal. Izvode ga specijalizovani proteini nosači permyases imaju jonske kanale i formiraju se jonske pumpe .

Endocitoza- hvatanje i omotavanje staničnom membranom makromolekula (proteina, nukleinskih kiselina, itd.) i mikroskopskih čvrstih čestica hrane ( fagocitoza ) ili kapljice tečnosti sa supstancama otopljenim u njoj ( pinocitoza ) i zatvarajući ih u membransku vakuolu, koja se uvlači "u ćeliju. Vakuola se zatim spaja sa lizozomom, čiji enzimi razgrađuju molekule zarobljene supstance u monomere.

Egzocitoza je obrnuti proces endocitoze. Kroz egzocitozu, stanica uklanja intracelularne produkte ili nesvarene ostatke zatvorene u vakuole ili vezikule.

Sami ste shvatili kojem tipu tjelesne građe pripadate i kako su raspoređeni ljudski mišići. Vrijeme je da "pogledamo u mišiće"...

Za početak, zapamtite (ko je zaboravio) ili shvatite (ko nije znao) da u našem tijelu postoje tri vrste mišićnog tkiva: srčano, glatko (mišići unutrašnjih organa) i skeletno.

Upravo ćemo skeletne mišiće razmotriti u okviru materijala ove stranice, jer. skeletnih mišića i formira imidž sportiste.

Mišićno tkivo je ćelijska struktura i upravo tu ćeliju, kao jedinicu mišićnog vlakna, sada moramo razmotriti.

Prvo morate razumjeti strukturu bilo koje ljudske ćelije:

Kao što se može vidjeti sa slike, svaka ljudska ćelija ima vrlo složenu strukturu. U nastavku ću dati opće definicije koje će se naći na stranicama ove stranice. Za površinski pregled mišićnog tkiva na ćelijskom nivou bit će dovoljno:

Nukleus- "srce" ćelije, koje sadrži sve nasljedne informacije u obliku DNK molekula. Molekul DNK je polimer koji ima oblik dvostruke spirale. Zauzvrat, spirale su skup nukleotida (monomera) četiri tipa. Svi proteini u našem tijelu su kodirani nizom ovih nukleotida.

citoplazma (sarkoplazma)- u mišićnoj ćeliji) - moglo bi se reći, okruženje u kojem se nalazi jezgro. Citoplazma je ćelijska tečnost (citosol) koja sadrži lizozome, mitohondrije, ribozome i druge organele.

Mitohondrije- organele koje obezbeđuju energetske procese ćelije, kao što su oksidacija masnih kiselina i ugljenih hidrata. Energija se oslobađa tokom oksidacije. Ova energija je usmjerena na ujedinjenje adenezin difosfat (ADP) i treća fosfatna grupa, što rezultira formiranjem Adenezin trifosfat (ATP)- unutarćelijski izvor energije koji podržava sve procese koji se odvijaju u ćeliji (više). Tokom reverzne reakcije, ADP se ponovo formira i energija se oslobađa.

Enzimi- specifične supstance proteinske prirode, koje služe kao katalizatori (akceleratori) hemijskih reakcija, čime značajno povećavaju brzinu hemijskih procesa u našim tijelima.

Lizozomi- vrsta ljuski okruglog oblika koje sadrže enzime (oko 50). Funkcija lizosoma je razgradnja unutarćelijskih struktura uz pomoć enzima i svega što stanica apsorbira izvana.

Ribosomi- najvažnije ćelijske komponente koje služe za formiranje proteinske molekule od aminokiselina. Formiranje proteina je određeno genetskim informacijama ćelije.

ćelijski zid (membrana)- osigurava integritet ćelije i u stanju je da reguliše unutarćelijsku ravnotežu. Membrana je u stanju kontrolirati razmjenu sa okolinom, tj. jedna od njegovih funkcija je blokiranje nekih tvari i transport drugih. Dakle, stanje unutarćelijske sredine ostaje konstantno.

Mišićna ćelija, kao i svaka ćelija u našem telu, takođe ima sve gore opisane komponente, međutim, izuzetno je važno da razumete opštu strukturu određenog mišićnog vlakna, koja je opisana u članku.

Materijali ovog članka zaštićeni su zakonom o autorskim pravima. Kopiranje bez navođenja linka na izvor i obavještavanja autora je ZABRANJENO!