Što je stanica i njezine funkcije. Građa stanice – lizosomi, ribosomi, stanična membrana, citoplazma. Što smo naučili

Ćelija- elementarna jedinica strukture i vitalne aktivnosti svih živih organizama (osim virusa, koji se često nazivaju nestaničnim oblicima života), koja ima vlastiti metabolizam, sposobna za neovisno postojanje, samoreprodukciju i razvoj. Svi živi organizmi se, poput višestaničnih životinja, biljaka i gljiva, sastoje od mnogo stanica ili su, poput mnogih protozoa i bakterija, jednostanični organizmi. Grana biologije koja se bavi proučavanjem građe i aktivnosti stanica naziva se citologija. Odnedavno se uvriježilo govoriti i o staničnoj biologiji, odnosno staničnoj biologiji.

struktura stanice Svi stanični oblici života na zemlji mogu se podijeliti u dva kraljevstva na temelju strukture njihovih sastavnih stanica - prokarioti (prednuklearni) i eukarioti (nuklearni). Prokariotske stanice jednostavnije su strukture, očito su nastale ranije u procesu evolucije. Eukariotske stanice - složenije, nastale su kasnije. Stanice koje čine ljudsko tijelo su eukariotske. Unatoč raznolikosti oblika, organizacija stanica svih živih organizama podliježe jedinstvenim strukturnim načelima. Živi sadržaj stanice – protoplast – odvojen je od okoline plazma membranom, odnosno plazmalemom. Unutar stanice ispunjena je citoplazma koja sadrži različite organele i stanične inkluzije, kao i genetski materijal u obliku molekule DNA. Svaki od organela stanice obavlja svoju posebnu funkciju, a svi zajedno određuju vitalnu aktivnost stanice kao cjeline.

prokariotska stanica

prokarioti(od latinskog pro - prije, do i grčkog κάρῠον - jezgra, orah) - organizmi koji, za razliku od eukariota, nemaju formiranu staničnu jezgru i druge unutarnje membranske organele (s izuzetkom ravnih spremnika kod fotosintetskih vrsta, na primjer, u cijanobakterije). Jedina velika kružna (kod nekih vrsta - linearna) dvolančana molekula DNA, koja sadrži glavni dio genetskog materijala stanice (tzv. nukleoid) ne tvori kompleks s histonskim proteinima (tzv. kromatin ). Prokarioti uključuju bakterije, uključujući cijanobakterije (modrozelene alge) i arheje. Potomci prokariotskih stanica su organele eukariotskih stanica – mitohondriji i plastidi.

eukariotska stanica

eukarioti(eukarioti) (od grč. ευ - dobro, potpuno i κάρῠον - jezgra, orah) - organizmi koji, za razliku od prokariota, imaju dobro oblikovanu staničnu jezgru, omeđenu od citoplazme jezgrinom membranom. Genetski materijal je zatvoren u nekoliko linearnih dvolančanih molekula DNA (ovisno o vrsti organizma, njihov broj po jezgri može varirati od dvije do nekoliko stotina), pričvršćenih iznutra na membranu stanične jezgre i formirajući se u golemom prostoru. većina (osim dinoflagelata) kompleks s histonskim proteinima, zvanim kromatin. Eukariotske stanice imaju sustav unutarnjih membrana koje, osim jezgre, tvore i niz drugih organela (endoplazmatski retikulum, Golgijev aparat itd.). Osim toga, velika većina ima stalne unutarstanične simbionte-prokariote - mitohondrije, a alge i biljke također imaju plastide.

stanična membrana Stanična membrana je vrlo važan dio stanice. Drži zajedno sve stanične komponente i razgraničava unutarnje i vanjsko okruženje. Osim toga, modificirani nabori stanične membrane tvore mnoge stanične organele. Stanična membrana je dvostruki sloj molekula (bimolekularni sloj ili dvosloj). U osnovi, to su molekule fosfolipida i drugih njima bliskih tvari. Molekule lipida imaju dvostruku prirodu, što 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 svojoj površini, sličan uljnom filmu; pritom su sve njihove molekule usmjerene na isti način: glave molekula su u vodi, a repovi ugljikovodika iznad njezine površine. Dva su takva sloja u staničnoj membrani, au svakom od njih glave molekula su okrenute prema van, a repovi su okrenuti unutar membrane, jedan prema drugom, tako da ne dolaze u dodir s vodom. Debljina ove membrane je cca. 7 nm. Osim glavnih lipidnih komponenti, sadrži velike proteinske molekule koje mogu "plutati" u lipidnom dvosloju i smještene su tako da im je jedna strana okrenuta unutar stanice, a druga je u kontaktu s vanjskom okolinom. Neki proteini nalaze se samo na vanjskoj ili samo na unutarnjoj površini membrane ili su samo djelomično uronjeni u lipidni dvosloj.

Glavni funkcija stanične membrane Regulira transport tvari u stanicu i iz nje. Budući da je membrana fizički donekle slična ulju, tvari topive u ulju ili organskim otapalima, poput etera, lako prolaze kroz nju. Isto vrijedi i za plinove poput kisika i ugljičnog dioksida. U isto vrijeme, membrana je praktički nepropusna za većinu tvari topljivih u vodi, posebno za šećere i soli. Zbog tih svojstava sposoban je održavati kemijski okoliš unutar stanice koji se razlikuje od vanjskog. Na primjer, u krvi je visoka koncentracija natrijevih iona, a niska kalijevih iona, dok su u unutarstaničnoj tekućini ti ioni prisutni u suprotnom omjeru. Slična je situacija tipična za mnoge druge kemijske spojeve. Očito, međutim, stanica se ne može potpuno izolirati od okoline, jer mora primiti tvari potrebne za metabolizam i riješiti se njegovih krajnjih proizvoda. Osim toga, lipidni dvosloj nije potpuno nepropustan čak ni za tvari topljive u vodi, već za takozvane "slojeve" koji prodiru u njega. Proteini koji stvaraju kanale stvaraju pore, odnosno kanale, koji se mogu otvarati i zatvarati (ovisno o promjeni konformacije proteina) i u otvorenom stanju provode određene ione (Na+, K+, Ca2+) duž koncentracijskog gradijenta. Posljedično, razlika u koncentracijama unutar i izvan stanice ne može se održati samo zbog niske propusnosti membrane. Zapravo, sadrži proteine ​​koji obavljaju funkciju molekularne "pumpe": oni transportiraju određene tvari u stanicu i iz nje, radeći suprotno koncentracijskom gradijentu. Kao rezultat toga, kada je koncentracija, na primjer, aminokiselina visoka unutar stanice, a niska izvan stanice, aminokiseline se još uvijek mogu prenijeti izvana prema unutra. Takav se prijenos naziva aktivnim transportom i na njega se troši energija dobivena metabolizmom. Membranske pumpe su vrlo specifične: svaka od njih može transportirati ili samo ione određenog metala, ili aminokiseline, ili šećera. Specifični su i membranski ionski kanali. Takva selektivna propusnost je fiziološki vrlo važna, a njezin nedostatak je prvi dokaz smrti stanice. To se lako može ilustrirati na primjeru cikle. Ako se živi korijen repe potopi u hladnu vodu, zadržava svoj pigment; ako se cikla kuha, tada stanice odumiru, postaju lako propusne i gube pigment, zbog čega voda postaje crvena. Velike molekule poput proteina stanice mogu "progutati". Pod utjecajem nekih proteina, ako su prisutni u tekućini koja okružuje stanicu, dolazi do invaginacije stanične membrane, koja se zatim zatvara, stvarajući mjehurić - malu vakuolu koja sadrži vodu i molekule proteina; nakon toga dolazi do pucanja membrane oko vakuole, a sadržaj ulazi u stanicu. Taj se proces naziva pinocitoza (doslovno "ispijanje stanica") ili endocitoza. Veće čestice, poput čestica hrane, mogu se apsorbirati na sličan način tijekom tzv. fagocitoza. U pravilu je vakuola nastala tijekom fagocitoze veća, a hranu probavljaju enzimi lizosoma unutar vakuole dok ne pukne membrana koja je okružuje. Ova vrsta prehrane tipična je za protozoe, na primjer, za amebe koje jedu bakterije. Međutim, sposobnost fagocitoze karakteristična je i za crijevne stanice nižih životinja i za fagocite - jednu od vrsta bijelih krvnih stanica (leukocita) kralješnjaka. U potonjem slučaju, smisao ovog procesa nije u prehrani samih fagocita, već u uništavanju bakterija, virusa i drugih stranih tvari štetnih za tijelo. Funkcije vakuola mogu biti različite. Na primjer, protozoe koje žive u slatkoj vodi doživljavaju stalan osmotski dotok vode, budući da je koncentracija soli unutar stanice puno veća nego izvana. Sposobni su izlučivati ​​vodu u posebnu izlučujuću (kontraktilnu) vakuolu, koja povremeno izbacuje njezin sadržaj. U biljnim stanicama često postoji jedna velika središnja vakuola koja zauzima gotovo cijelu stanicu; citoplazma tvori samo vrlo tanak sloj između stanične stijenke i vakuole. Jedna od funkcija takve vakuole je nakupljanje vode, što omogućuje stanici brzo povećanje veličine. 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 koje tvore proteini koji prodiru kroz membranu - tzv. veze. Pore ​​susjednih stanica nalaze se jedna nasuprot drugoj, tako da se tvari niske molekularne težine mogu kretati od stanice do stanice - ovaj kemijski komunikacijski sustav koordinira njihovu vitalnu aktivnost. Jedan primjer takve koordinacije je više ili manje sinkrona dioba susjednih stanica opažena u mnogim tkivima.

Citoplazma

U citoplazmi postoje unutarnje membrane slične vanjskim i tvore organele raznih vrsta. Ove se membrane mogu smatrati naborima vanjske membrane; ponekad unutarnje membrane čine cjelinu s vanjskom, ali često je unutarnji nabor zapetljan, pa je kontakt s vanjskom membranom prekinut. Međutim, čak i ako se održi kontakt, unutarnja i vanjska membrana nisu uvijek kemijski identične. Osobito se razlikuje sastav membranskih proteina u različitim staničnim organelama.

Građa citoplazme

Tekuća komponenta citoplazme naziva se i citosol. Pod svjetlosnim mikroskopom činilo se da je stanica ispunjena nečim poput tekuće plazme ili sola, u kojem jezgra i druge organele "plutaju". Zapravo nije. Unutarnji prostor eukariotske stanice je strogo uređen. Kretanje organela koordinira se uz pomoć specijaliziranih transportnih sustava, tzv. mikrotubula, koji služe kao unutarstanične "ceste" i posebnih proteina dineina i kinezina, koji imaju ulogu "motora". Odvojene proteinske molekule također ne difundiraju slobodno kroz cijeli intracelularni prostor, već se usmjeravaju u potrebne odjeljke pomoću posebnih signala na svojoj površini, koje prepoznaju transportni sustavi stanice.

Endoplazmatski retikulum

U eukariotskoj stanici postoji sustav membranskih odjeljaka (cjevčica i spremnika) koji prelaze jedan u drugi, a koji se naziva endoplazmatski retikulum (ili endoplazmatski retikulum, EPR ili EPS). Taj dio EPR-a, na čije su membrane ribosomi pričvršćeni, naziva se granularni (ili grubi) endoplazmatski retikulum, a na njegovim membranama se odvija sinteza proteina. Oni odjeljci, na čijim stijenkama nema ribosoma, nazivaju se glatkim (ili agranularnim) ER, koji sudjeluje u sintezi lipida. Unutarnji prostori glatkog i zrnatog ER nisu izolirani, već prelaze jedan u drugi i komuniciraju s lumenom jezgrene ovojnice.

Golgijev aparat

Golgijev aparat je hrpa cisterni s ravnom membranom, donekle proširenih bliže rubovima. U spremnicima Golgijevog aparata sazrijevaju neki proteini sintetizirani na membranama granularnog ER-a namijenjeni sekreciji ili stvaranju lizosoma. Golgijev aparat je asimetričan - spremnici koji se nalaze bliže staničnoj jezgri (cis-Golgi) sadrže najmanje zrele proteine, membranske vezikule - vezikule, koje pupaju iz endoplazmatskog retikuluma, kontinuirano su pričvršćene na te spremnike. Očigledno, uz pomoć istih vezikula, odvija se daljnje kretanje proteina sazrijevanja iz jednog rezervoara u drugi. Na kraju, vezikule koje sadrže potpuno zrele proteine ​​pupaju sa suprotnog kraja organele (trans-Golgi).

Jezgra

Jezgra je okružena dvostrukom membranom. Vrlo uzak (oko 40 nm) prostor između dviju membrana naziva se perinuklearnim. Membrane jezgre prelaze u membrane endoplazmatskog retikuluma, a perinuklearni prostor otvara se u retikularni. Tipično, nuklearna membrana ima vrlo uske pore. Očito se kroz njih prenose velike molekule, poput glasničke RNA, koja se sintetizira na DNA i zatim ulazi u citoplazmu. Glavnina genetskog materijala nalazi se u kromosomima stanične jezgre. Kromosomi se sastoje od dugih lanaca dvolančane DNA, na koje su vezani bazični (tj. alkalni) proteini. Ponekad kromosomi imaju nekoliko identičnih niti DNA koje leže jedna do druge - takvi se kromosomi nazivaju politeni (multifilamentni). Broj kromosoma kod različitih vrsta nije isti. Diploidne stanice ljudskog tijela sadrže 46 kromosoma, odnosno 23 para. U stanici koja se ne dijeli, kromosomi su pričvršćeni na jednoj ili više točaka na jezgrinu membranu. U normalnom nespiraliziranom stanju, kromosomi su toliko tanki da nisu vidljivi pod svjetlosnim mikroskopom. Na određenim lokusima (područjima) jednog ili više kromosoma nastaje gusto tijelo prisutno u jezgrama većine stanica – tzv. jezgrica. U jezgrici se sintetizira i nakuplja RNA koja služi za izgradnju ribosoma, ali i nekih drugih vrsta RNA.

Lizosomi

Lizosomi su male vezikule okružene jednom membranom. Oni pupaju iz Golgijevog aparata i moguće iz endoplazmatskog retikuluma. Lizosomi sadrže razne enzime koji razgrađuju velike molekule, posebice proteine. Zbog svog destruktivnog djelovanja ti su enzimi takoreći "zaključani" u lizosomima i otpuštaju se samo po potrebi. Dakle, tijekom unutarstanične probave, enzimi se oslobađaju iz lizosoma u probavne vakuole. Lizosomi su također neophodni za uništavanje stanica; na primjer, tijekom transformacije punoglavca u odraslu žabu, oslobađanje lizosomskih enzima osigurava uništavanje stanica repa. U ovom slučaju to je normalno i korisno za tijelo, ali ponekad je takvo uništavanje stanica patološko. Na primjer, kada se udiše azbestna prašina, ona može ući u stanice pluća, a zatim pucaju lizosomi, stanice se uništavaju i razvija se bolest pluća.

citoskelet

Elementi citoskeleta uključuju proteinske fibrilarne strukture smještene u citoplazmi stanice: mikrotubule, aktin i intermedijarne filamente. Mikrotubuli sudjeluju u transportu organela, dio su bičeva, a mitotičko vreteno izgrađeno je od mikrotubula. Aktinski filamenti bitni su za održavanje oblika stanice, pseudopodijske reakcije. Čini se da je uloga intermedijarnih filamenata također održavanje strukture stanice. Proteini citoskeleta čine nekoliko desetaka posto mase staničnog proteina.

Centriole

Centriole su cilindrične proteinske strukture smještene u blizini jezgre životinjskih stanica (biljke nemaju centriole). Centriola je cilindar, čiju bočnu površinu čini devet nizova mikrotubula. Broj mikrotubula u skupu može varirati za različite organizme od 1 do 3. Oko centriola nalazi se takozvano središte organizacije citoskeleta, područje u kojem su grupirani minus krajevi mikrotubula stanice. Prije diobe stanica sadrži dva centriola smještena pod pravim kutom jedan prema drugom. Tijekom mitoze, oni se razilaze na različite krajeve stanice, tvoreći polove vretena diobe. Nakon citokineze, svaka stanica kćer dobiva jedan centriol, koji se udvostručuje za sljedeću diobu. Udvostručenje centriola ne događa se dijeljenjem, već sintezom nove strukture okomito na postojeću. Čini se da su centrioli homologni bazalnim tijelima flagela i cilija.

Mitohondriji

Mitohondriji su posebne stanične organele čija je glavna funkcija sinteza ATP-a, univerzalnog nositelja energije. Disanje (apsorpcija kisika i oslobađanje ugljičnog dioksida) također se događa zahvaljujući enzimskim sustavima mitohondrija. Unutarnji lumen mitohondrija, koji se naziva matriks, odijeljen je od citoplazme dvjema membranama, vanjskom i unutarnjom, između kojih se nalazi međumembranski prostor. Unutarnja membrana mitohondrija tvori nabore, takozvane kriste. Matrica sadrži razne enzime uključene u disanje i sintezu ATP-a. Vodikov potencijal unutarnje mitohondrijske membrane od središnje je važnosti za sintezu ATP-a. Mitohondriji imaju vlastiti DNA genom i prokariotske ribosome, što svakako ukazuje na simbiotsko podrijetlo ovih organela. Nisu svi mitohondrijski proteini kodirani u mitohondrijskoj DNA, većina gena mitohondrijskih proteina nalazi se u nuklearnom genomu, a njihovi odgovarajući proizvodi se sintetiziraju u citoplazmi i zatim transportiraju u mitohondrije. Mitohondrijski genomi razlikuju se po veličini: na primjer, ljudski mitohondrijski genom sadrži samo 13 gena. Najveći broj mitohondrijskih gena (97) od proučavanih organizama nalazi se u protozoi Reclinomonas americana.

Kemijski sastav stanice

Obično 70-80% stanične mase čini voda, u kojoj su otopljene razne soli i organski spojevi niske molekulske mase. Najkarakterističnije komponente stanice su proteini i nukleinske kiseline. Neki proteini su strukturne komponente stanice, drugi su enzimi, tj. katalizatori koji određuju brzinu i smjer kemijskih reakcija koje se odvijaju u stanicama. Nukleinske kiseline služe kao nositelji nasljedne informacije, koja se ostvaruje u procesu unutarstanične sinteze proteina. Stanice često sadrže određenu količinu rezervnih tvari koje služe kao rezerva hrane. Biljne stanice prvenstveno pohranjuju škrob, polimerni oblik ugljikohidrata. U stanicama jetre i mišića pohranjen je još jedan polimer ugljikohidrata, glikogen. Masnoća je također među uobičajenim namirnicama, iako neke masnoće imaju drugačiju funkciju, naime služe kao najvažnije strukturne komponente. Proteini u stanicama (s izuzetkom stanica sjemena) obično nisu pohranjeni. Nemoguće je opisati tipičan sastav stanice, prvenstveno zato što postoje velike razlike u količini uskladištene hrane i vode. Jetrene stanice sadrže npr. 70% vode, 17% bjelančevina, 5% masti, 2% ugljikohidrata i 0,1% nukleinskih kiselina; preostalih 6% su soli i organski spojevi niske molekularne težine, posebice aminokiseline. Biljne stanice obično sadrže manje proteina, znatno više ugljikohidrata i nešto više vode; iznimka su stanice koje su u stanju mirovanja. Mirujuća stanica pšeničnog zrna, koja je izvor hranjivih tvari za embrij, sadrži cca. 12% proteina (uglavnom pohranjenih proteina), 2% masti i 72% ugljikohidrata. Količina vode dostiže normalnu razinu (70-80%) tek na početku klijanja zrna.

Metode proučavanja stanice

svjetlosni mikroskop.

U proučavanju oblika i strukture stanica prvi instrument bio je svjetlosni mikroskop. Njegova je razlučivost ograničena na dimenzije usporedive s valnom duljinom svjetlosti (0,4-0,7 mikrona za vidljivo svjetlo). Međutim, mnogi elementi stanične strukture mnogo su manji. Druga poteškoća je u tome što je većina staničnih komponenti prozirna i njihov indeks loma gotovo je isti kao kod vode. Za poboljšanje vidljivosti često se koriste bojila koja imaju različite afinitete za različite stanične komponente. Bojanje se također koristi za proučavanje kemije stanice. Na primjer, neke se boje vežu pretežno na nukleinske kiseline i time otkrivaju svoju lokalizaciju u stanici. Manji dio boja – nazivaju se intravitalnim – može se koristiti za bojenje živih stanica, no obično se stanice moraju prethodno fiksirati (upotrebom tvari koje koaguliraju protein) i tek tada se mogu bojati. Prije testiranja, stanice ili komadići tkiva obično se stavljaju u parafin ili plastiku, a zatim se mikrotomom režu na vrlo tanke dijelove. Ova metoda se široko koristi u kliničkim laboratorijima za otkrivanje tumorskih stanica. Uz konvencionalnu svjetlosnu mikroskopiju, razvijene su i druge optičke metode proučavanja stanica: fluorescentna mikroskopija, fazno-kontrastna mikroskopija, spektroskopija i analiza rendgenske difrakcije.

Elektronski mikroskop.

Elektronski mikroskop ima rezoluciju od cca. 1-2 nm. To je dovoljno za proučavanje velikih proteinskih molekula. Obično je potrebno predmet obojiti i kontrastirati metalnim solima ili metalima. Iz tog razloga, ali i zato što se predmeti ispituju u vakuumu, samo mrtve stanice mogu se proučavati elektronskim mikroskopom.

Ako se mediju doda radioaktivni izotop koji su stanice apsorbirale tijekom metabolizma, tada se autoradiografijom može detektirati njegova intracelularna lokalizacija. U ovoj se metodi tanki dijelovi stanica stavljaju na film. Film potamni ispod onih mjesta gdje postoje radioaktivni izotopi.

centrifugiranje.

Za biokemijsko istraživanje staničnih komponenti, stanice moraju biti uništene – mehanički, kemijski ili ultrazvukom. Oslobođene komponente su suspendirane u tekućini i mogu se izolirati i pročistiti centrifugiranjem (najčešće u gradijentu gustoće). Tipično, takve pročišćene komponente zadržavaju visoku biokemijsku aktivnost.

stanične kulture.

Neka se tkiva mogu podijeliti u pojedinačne stanice na takav način da stanice ostanu žive i često se mogu razmnožavati. Ova činjenica konačno potvrđuje ideju o stanici kao jedinici života. Spužva, primitivni višestanični organizam, može se trljanjem kroz sito podijeliti na stanice. Nakon nekog vremena te se stanice rekombiniraju i formiraju spužvu. Tkiva životinjskih embrija mogu se natjerati na odvajanje 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 stanice mogu rasti i razmnožavati se izvan tijela u odgovarajućem okruženju. Ovu tehniku, nazvanu kultura stanica, usavršio je francuski biolog A. Carrel (1873-1959). Biljne stanice također se mogu uzgajati u kulturi, ali u usporedbi sa životinjskim stanicama, one tvore veće nakupine i jače su povezane jedna s drugom, pa se tijekom rasta kulture stvara tkivo, a ne pojedinačne stanice. U kulturi stanica, cijela odrasla biljka, poput mrkve, može se uzgojiti iz jedne stanice.

Mikrokirurgija.

Uz pomoć mikromanipulatora pojedini dijelovi stanice mogu se uklanjati, dodavati ili na neki način modificirati. Velika stanica amebe može se podijeliti na tri glavne komponente – staničnu membranu, citoplazmu i jezgru, a zatim se te komponente mogu ponovno sastaviti i dobiti živa stanica. Na taj način se mogu dobiti umjetne stanice koje se sastoje od komponenti različitih vrsta ameba. S obzirom na to da je neke stanične komponente moguće sintetizirati umjetno, pokusi sastavljanja umjetnih stanica mogli bi biti prvi korak prema stvaranju novih oblika života u laboratoriju. Budući da se svaki organizam razvija iz jedne stanice, način dobivanja umjetnih stanica u načelu omogućuje konstrukciju organizama određenog tipa, ako se pritom koriste komponente koje su malo drugačije od onih koje se nalaze u trenutno postojećim stanicama. U stvarnosti, međutim, nije potrebna potpuna sinteza svih staničnih komponenti. Struktura većine, ako ne i svih, komponenti stanice određena je nukleinskim kiselinama. Tako se problem stvaranja novih organizama svodi na sintezu novih vrsta nukleinskih kiselina i njihovu zamjenu prirodnih nukleinskih kiselina u određenim stanicama.

spajanje stanica.

Druga vrsta umjetnih stanica može se dobiti fuzijom stanica iste ili različite vrste. Da bi se postigla fuzija, stanice su izložene virusnim enzimima; u ovom slučaju, vanjske površine dviju stanica se slijepe, a membrana između njih kolabira i nastaje stanica u kojoj su dva niza kromosoma zatvorena u jednoj jezgri. Možete spojiti ćelije različitih vrsta ili u različitim fazama dijeljenja. Koristeći ovu metodu, moguće je dobiti hibridne stanice miša i kokoši, čovjeka i miša, čovjeka i žabe krastače. Takve su stanice samo u početku hibridne, a nakon brojnih staničnih dioba gube većinu kromosoma bilo jedne ili druge vrste. Konačni proizvod postaje, na primjer, u biti stanica miša, u kojoj ljudski geni nedostaju ili su prisutni samo u malim količinama. Posebno je zanimljivo spajanje normalnih i malignih stanica. U nekim slučajevima hibridi postaju zloćudni, u drugima ne; oba se svojstva mogu pojaviti i kao dominantna i kao recesivna. Ovaj rezultat nije neočekivan, jer malignost može biti uzrokovana različitim čimbenicima i ima složen mehanizam.

Znanstvenici postavljaju životinjsku stanicu kao glavni dio tijela predstavnika životinjskog carstva - i jednostaničnog i višestaničnog.

Oni su eukarioti, s pravom jezgrom i specijaliziranim strukturama - organelama koje obavljaju diferencirane funkcije.

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

Građa životinjske stanice razlikuje se od biljne stanice. Životinjska stanica nema stijenke niti kloroplaste (organele koji obavljaju).

Crtež životinjske stanice s natpisima

Stanica se sastoji od mnogih specijaliziranih organela koji obavljaju različite funkcije.

Najčešće sadrži većinu, ponekad i sve postojeće vrste organela.

Glavni organeli i organele životinjske stanice

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

Jezgra

Jezgra je izvor deoksiribonukleinske kiseline (DNK), genetskog materijala. DNK je izvor stvaranja proteina koji kontroliraju stanje organizma. U jezgri se niti DNK čvrsto omotaju oko visoko specijaliziranih proteina (histona) kako bi formirali kromosome.

Jezgra odabire gene kontrolirajući aktivnost i funkciju jedinice tkiva. Ovisno o vrsti stanice, ona sadrži različit skup gena. DNA se nalazi u nukleoidnom području jezgre gdje se formiraju ribosomi. Jezgra je okružena nuklearnom membranom (kariolemom), dvostrukim lipidnim dvoslojem koji je odvaja od ostalih komponenti.

Jezgra regulira rast i diobu stanica. Kada se u jezgri formiraju kromosomi, koji se umnožavaju u procesu reprodukcije, tvoreći dvije jedinice kćeri. Organele zvane centrosomi pomažu organizirati DNK tijekom diobe. Jezgra je obično predstavljena u jednini.

Ribosomi

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

Lanac mRNA putuje do ribosoma preko glasničke RNA (tRNA) i njegov se slijed koristi za određivanje rasporeda aminokiselina u lancu koji čini protein. U životinjskom tkivu ribosomi se nalaze slobodno u citoplazmi ili pričvršćeni na membrane endoplazmatskog retikuluma.

Endoplazmatski retikulum

Endoplazmatski retikulum (ER) je mreža membranskih vrećica (cisterna) koje se protežu od vanjske nuklearne membrane. Modificira i prenosi proteine ​​koje stvaraju ribosomi.

Postoje dvije vrste endoplazmatskog retikuluma:

• granuliran;
• agranularan.

Zrnasti ER sadrži pričvršćene ribosome. Agranularni ER je bez pričvršćenih ribosoma, sudjeluje u stvaranju lipida i steroidnih hormona te uklanjanju toksičnih tvari.

Vezikule

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

Specijalizirani mjehurići zvani lizosomi sadrže enzime koji probavljaju velike molekule (ugljikohidrate, lipide i proteine) u manje radi lakšeg korištenja tkiva.

Golgijev aparat

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

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

Mitohondriji

U mitohondrijima se odvija proces staničnog disanja. Šećeri i masti se razgrađuju i energija se oslobađa u obliku adenozin trifosfata (ATP). ATP kontrolira sve stanične procese, mitohondriji proizvode ATP stanice. Mitohondriji se ponekad nazivaju "generatorima".

Stanična citoplazma

Citoplazma je tekući okoliš stanice. Može funkcionirati i bez jezgre, ali kratko vrijeme.

Cytosol

Citosol se naziva stanična tekućina. Citosol i sve organele unutar njega, s izuzetkom jezgre, zajednički se nazivaju citoplazma. Citosol je većinom voda, a sadrži i ione (kalij, proteine ​​i male molekule).

citoskelet

Citoskelet je mreža filamenata i cjevčica raspoređenih kroz citoplazmu.

Obavlja sljedeće funkcije:

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

Postoje tri vrste citoskeletnih filamenata: mikrofilamenti, mikrotubule i intermedijarni filamenti. Mikrofilamenti su najmanji elementi citoskeleta, dok su mikrotubuli najveći.

stanična membrana

Stanična membrana u cijelosti okružuje životinjsku stanicu koja za razliku od biljaka nema staničnu stijenku. Stanična membrana je dvostruki sloj fosfolipida.

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

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

Lizosomi

Lizosomi su organele koje provode razgradnju tvari. Lizosom sadrži oko 40 enzima. Zanimljivo je da je sam stanični organizam zaštićen od propadanja u slučaju proboja lizosomskih enzima u citoplazmu, mitohondriji koji su završili svoju funkciju podvrgnuti su razgradnji. Nakon cijepanja nastaju rezidualna tijela, primarni lizosomi se pretvaraju u sekundarne.

Centriola

Centrioli su gusta tijela smještena u blizini jezgre. Broj centriola varira, najčešće su dva. Centrioli su povezani endoplazmatskim mostom.

Kako izgleda životinjska stanica pod mikroskopom?

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

Sljedeći dijelovi nisu upitni:

• jezgra;
• citoplazma;
• stanična membrana.

Velika razlučivost mikroskopa, pažljivo pripremljen preparat i malo vježbe pomoći će u detaljnijem proučavanju stanice.

Centriolne funkcije

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

Struktura ljudske stanice - crtež s natpisima

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

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

Znakovi žive stanice

Živa stanica po svojim je karakteristikama slična živom biću u cjelini. Diše, hrani se, razvija se, dijeli, u njegovoj građi odvijaju se različiti procesi. Jasno je da zamiranje prirodnih procesa za tijelo znači smrt.

Karakteristike biljnih i životinjskih stanica u tablici

Biljne i životinjske stanice imaju i sličnosti i razlike koje su ukratko opisane u tablici:

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

Zaključak

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

Neke su komponente proučavali znanstvenici, dok funkcije i značajke drugih tek treba otkriti.

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

Stanica ima raznih vrsta ili tipova, primjerice živčane stanice ili stanice jetre, no svaka od njih sadrži informacije potrebne za nastanak i normalno funkcioniranje ljudskog organizma.

Građa ljudske stanice

Struktura svih stanica ljudskog tijela gotovo je ista. Svaka živa stanica sastoji se od zaštitne ljuske (naziva se membrana) koja okružuje želatinastu masu - citoplazmu. Mali organi ili sastavni dijelovi stanice - organele - lebde u citoplazmi, a sadrže "zapovjedno mjesto" ili "kontrolno središte" stanice - njezinu jezgru. Upravo u jezgri nalaze se informacije potrebne za normalno funkcioniranje stanice i “upute” na kojima se temelji njezin rad.

dijeljenje stanica

Svake sekunde ljudsko tijelo se obnavlja, milijuni stanica umiru i rađaju se u njemu, zamjenjujući jedna drugu. Na primjer, zamjena starih crijevnih stanica novima događa se brzinom od milijun u minuti. Svaka nova stanica nastaje kao rezultat diobe postojeće, a taj se proces može podijeliti u tri faze:
1. Prije početka diobe stanica kopira informacije sadržane u jezgri;
2. Zatim se stanična jezgra podijeli na dva dijela, a zatim citoplazma;
3. Diobom se dobivaju dvije nove stanice koje su točne kopije matične stanice.

Vrste i izgled stanica u ljudskom tijelu

Unatoč istoj građi, ljudske se stanice razlikuju po obliku i veličini, ovisno o funkcijama koje obavljaju. Pomoću elektronskog mikroskopa znanstvenici su otkrili da stanice mogu biti u obliku paralelopipeda (primjerice epidermalne stanice), lopte (krvne stanice), zvjezdice, pa čak i žice (živac), a ima ih oko 200 vrsta.

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

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

oblik stanice vrlo raznolik: postoje kuglaste stanice (kokci), lanac (streptokoki), izduženo (štapići ili bacili), zakrivljen (vibriosi), uvijeno (spirila), višestruki, s motornim flagelama itd.

Vrste stanica: prokariotske(nenuklearne) i eukariotske (imaju formaliziranu jezgru).

eukariotski stanice se dalje dijele na stanice životinje, biljke i gljive.

Strukturna organizacija eukariotske stanice

Protoplast je sav živi sadržaj stanice. Protoplast svih eukariotskih stanica sastoji se od citoplazme (sa svim organelama) i jezgre.

Citoplazma- ovo je unutarnji sadržaj stanice, s izuzetkom jezgre, koji se sastoji od hijaloplazme, organela uronjenih u nju i (u nekim vrstama stanica) intracelularnih inkluzija (rezervnih hranjivih tvari i / ili krajnjih proizvoda metabolizma).

Hijaloplazma- glavna plazma, matriks citoplazme, glavna tvar, koja je unutarnji okoliš stanice i viskozna je bezbojna koloidna otopina (sadržaj vode do 85%) različitih tvari: proteina (10%), šećera, organske i anorganske kiseline, aminokiseline, polisaharidi, RNK, lipidi, mineralne soli itd.

■ Hijaloplazma je medij za reakcije unutarstanične izmjene i poveznica između staničnih organela; sposoban je za reverzibilne prijelaze iz sola u gel, njegov sastav određuje puferska i osmotska svojstva stanice. Citoplazma sadrži citoskelet koji se sastoji od mikrotubula i proteinskih filamenata sposobnih za kontrakciju.

■ Citoskelet određuje oblik stanice i uključen je u unutarstanično kretanje organela i pojedinih tvari. Jezgra je najveća organela eukariotske stanice, koja sadrži kromosome koji pohranjuju sve nasljedne informacije (pogledajte dolje za više detalja).

Strukturne komponente eukariotske stanice:

■ plazmalema (plazma membrana),
■ stanična stijenka (samo u stanicama biljaka i gljiva),
■ biološke (elementarne) membrane,
■ jezgra,
■ endoplazmatski retikulum (endoplazmatski retikulum),
■ mitohondriji,
■ Golgijev kompleks,
■ kloroplasti (samo u biljnim stanicama),
■ lizosomi, s
■ ribosomi,
■ stanični centar,
■ vakuole (samo u stanicama biljaka i gljiva),
■ mikrotubule,
■ trepavice, bičevi.

Strukturni dijagrami životinjskih i biljnih stanica navedeni su u nastavku:

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

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

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

■ proteinske molekule smještene na obje površine lipidnog dvosloja perifernih proteina), prodiru u oba sloja lipidnih molekula ( sastavni proteini, od kojih su većina enzimi) ili samo jedan njihov sloj (poluintegralni proteini).

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

Funkcije membrane: barijerna (odvaja sadržaj organoida ili stanice od okoline), strukturna (osigurava određeni oblik, veličinu i stabilnost organoida ili stanice), transportna (osigurava transport tvari u i iz organoida ili stanice), katalitička (osigurava biokemijske procese u blizini membrane), regulacijski (sudjeluje u regulaciji metabolizma i energije između organoida ili stanice i vanjske sredine), sudjeluje u pretvorbi energije i održavanju transmembranskog električnog potencijala.

plazma membrana (plazmalema)

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

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

❖ Značajke građenja:

■ vanjska površina plazmaleme sadrži glikokaliks - polisaharidni sloj glikolipoida i glikoproteinskih molekula koje služe kao receptori za "prepoznavanje" određenih kemikalija; u životinjskim stanicama može biti prekriven sluzi ili hitinom, a u biljnim celuloznim ili pektinskim tvarima;

■ Plazmalema obično stvara izraštaje, invaginacije, nabore, mikrovile i sl., koji povećavaju površinu stanice.

■ Dodatne funkcije: receptor (sudjeluje u "prepoznavanju" tvari i percepciji signala iz okoline i njihovom prijenosu u stanicu), osigurava komunikaciju između stanica u tkivima višestaničnog organizma, sudjeluje u izgradnji posebnih staničnih struktura (flagela, cilije, itd.).

Stanična stijenka (ljuska)

stanične stijenke- Ovo je kruta struktura koja se nalazi izvan plazmaleme i predstavlja vanjski omotač stanice. Prisutan je u prokariotskim stanicama te stanicama gljiva i biljaka.

❖Sastav stanične stijenke: celuloza u biljnim stanicama i hitin u stanicama gljiva (strukturne komponente), proteini, pektini (koji sudjeluju u stvaranju ploča koje drže stijenke dviju susjednih stanica zajedno), lignin (koji spaja celulozna vlakna u vrlo čvrst okvir), suberin (taloži se na ljusci iznutra i čini je praktički nepropusnom za vodu i otopine) itd. Vanjska površina stanične stijenke epidermalnih stanica biljaka sadrži veliku količinu kalcijevog karbonata i silicija (mineralizacija) i prekriven je hidrofobnim tvarima, voskovima i kutikulama (sloj kutinske tvari prožet celulozom i pektima).

❖ Funkcije stanične stijenke: služi kao vanjski okvir, podržava turgor stanica, obavlja zaštitne i transportne funkcije.

stanične organele

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

❖ Po dogovoru organele se dijele na:
■ organele opće namjene (mitohondriji, Golgijev kompleks, endoplazmatski retikulum, ribosomi, centrioli, lizosomi, plastidi) i
■ organele posebne namjene (miofibrile, flagele, cilije, vakuole).
❖ Prisutnošću membrane organele se dijele na:
■ dvomembranski (mitohondriji, plastidi, stanična jezgra),
■ jednomembranski (endoplazmatski retikulum, Golgijev kompleks, lizosomi, vakuole) i
■ nemembranski (ribosomi, stanični centar).
Unutarnji sadržaj membranskih organela uvijek se razlikuje od hijaloplazme koja ih okružuje.

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

■ Struktura:štapićasti, sferični i nitasti oblici, debljine 0,5-1 mikrona, duljine 2-7 mikrona; dvomembranska, vanjska membrana je glatka i ima veliku propusnost, unutarnja membrana tvori nabore - kriste, na kojima se nalaze kuglasta tjelešca - ATP-some. U prostoru između membrana nakupljaju se vodikovi ioni 11 koji sudjeluju u disanju kisika.

■ Interni sadržaj (matrica): ribosomi, kružna DNA, RNA, aminokiseline, proteini, enzimi Krebsovog ciklusa, enzimi tkivnog disanja (smješteni na kristama).

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

plastide(dostupan samo u biljnim stanicama i autotrofnim protistima).

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

■Građa kloroplasta: oni su dvomembranski, imaju zaobljen ili ovalni oblik, duljinu 4-12 mikrona, debljinu 1-4 mikrona. Vanjska membrana je glatka, unutarnja ima tilakoidi - nabori koji tvore zatvorene izbočine u obliku diska, između kojih se nalazi stroma (Pogledaj ispod). U višim biljkama, tilakoidi su naslagani (kao stupac novčića) žitarica koji su međusobno povezani lamele (jednostruke membrane).

■ Sastav kloroplasta: u membranama tilakoida i grana - zrna klorofila i drugih pigmenata; unutarnji sadržaj (stroma): proteini, lipidi, ribosomi, kružna DNA, RNA, enzimi uključeni u fiksaciju CO 2, rezervne tvari.

■Funkcije plastida: fotosinteza (kloroplasti sadržani u zelenim organima biljaka), sinteza specifičnih bjelančevina i nakupljanje rezervnih hranjivih tvari: škroba, bjelančevina, masti (leukoplasti), davanje boje biljnim tkivima radi privlačenja insekata oprašivača i raznosača plodova i sjemenki (kromoplasti).

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

■Struktura: je sustav međusobno povezanih tubula, tubula, cisterni i šupljina različitih oblika i veličina, čije stijenke tvore elementarne (pojedinačne) biološke membrane. Postoje dvije vrste EPS-a: granularni (ili hrapavi), koji sadrži ribosome na površini kanala i šupljina, i agranularni (ili glatki), koji ne sadrži ribosome.

■Funkcije: podjela citoplazme stanice u odjeljke koji sprječavaju miješanje kemijskih procesa koji se u njima odvijaju; grubi ER nakuplja, izolira za sazrijevanje i transport, proteine ​​sintetiziraju ribosomi na svojoj površini, sintetizira stanične membrane; glatki EPS sintetizira i prenosi lipide, složene ugljikohidrate i steroidne hormone, uklanja otrovne tvari iz stanice.

Golgijev kompleks (ili aparat) - membranska organela eukariotske stanice, smještena u blizini stanične jezgre, koja je sustav spremnika i vezikula i uključena je u nakupljanje, skladištenje i transport tvari, izgradnju stanične membrane i stvaranje lizosoma.

■Struktura: Kompleks je diktiosom, hrpa membranom ograničenih ravnih vrećica u obliku diska (cisterna), iz kojih pupaju vezikule, i sustav membranskih tubula koji povezuju kompleks s kanalima i šupljinama glatkog ER-a.

■Funkcije: stvaranje lizosoma, vakuola, plazmaleme i stanične stijenke biljne stanice (nakon njezine diobe), izlučivanje niza složenih organskih tvari (pektinske tvari, celuloza i dr. u biljkama; glikoproteini, glikolipidi, kolagen, mliječne bjelančevine). , žuč, niz hormona itd. kod životinja); nakupljanje i dehidracija lipida transportiranih duž ER-a (iz glatkog ER-a), pročišćavanje i nakupljanje proteina (iz zrnatog ER-a i slobodnih ribosoma citoplazme) i ugljikohidrata te uklanjanje tvari iz stanice.

Zrele cisterne diktiosoma odvajaju se od vezikula (Golgijeve vakuole), ispunjen tajnom, koju zatim ili koristi sama stanica ili iz nje izvlači.

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

■ Struktura i sastav: lizosomi 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 s endocitnim vezikulama, lizosomi tvore probavnu vakuolu (ili sekundarni lizosom), gdje se razgrađuju složene organske tvari; nastali monomeri ulaze u citoplazmu stanice kroz membranu sekundarnog lizosoma, dok neprobavljene (nehidrolizabilne) tvari ostaju u sekundarnom lizosomu i potom se u pravilu izlučuju izvan stanice.

■ Funkcije: heterofagija- cijepanje stranih tvari koje su ušle u stanicu endocitozom, autofagija - uništavanje struktura nepotrebnih stanici; autoliza - samouništenje stanice, koje se javlja kao posljedica oslobađanja sadržaja lizosoma tijekom stanične smrti ili ponovnog rođenja.

❖ Vakuole- velike vezikule ili šupljine u citoplazmi, nastale u stanicama biljaka, gljiva i mnogih protisti a 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 stanici).

■Vakuole biljne stanice ispunjen staničnim sokom – vodenom otopinom raznih organskih i anorganskih tvari. Također mogu sadržavati otrovne i tanine te krajnje produkte vitalne aktivnosti stanica.

■ Vakuole biljnih stanica mogu se spojiti u središnju vakuolu, koja zauzima do 70-90% volumena stanice i kroz koju se mogu probiti niti citoplazme.

Funkcije: nakupljanje i izdvajanje rezervnih tvari i tvari namijenjenih izlučivanju; održavanje turgorskog tlaka; osiguravanje rasta stanica zbog istezanja; regulacija ravnoteže vode u stanici.

♦Ribosom- stanične organele prisutne u svim stanicama (u količini od nekoliko desetaka tisuća), smještene na membranama zrnatog EPS-a, u mitohondrijima, kloroplastima, citoplazmi i vanjskoj nuklearnoj membrani i provode biosintezu proteina; Podjedinice ribosoma nastaju u jezgrici.

■ Struktura i sastav: ribosomi - najmanje (15-35 nm) nemembranske granule okruglog i gljivastog oblika; imaju dva aktivna centra (aminoacil i peptidil); sastoje se od dvije nejednake podjedinice - velike (u obliku hemisfere s tri izbočine i kanala), koja sadrži tri molekule RNA i protein, i male (sadrži jednu molekulu RNA i protein); podjedinice su povezane ionom Mg+.

■ Funkcija: sinteza proteina iz aminokiselina.

❖ Stanični centar- organela većine životinjskih stanica, nekih gljiva, algi, mahovina i paprati, smještena (u interfazi) u središtu stanice blizu jezgre i služi kao inicijacijski centar sastavljanja mikrotubule .

■ Struktura: Stanično središte sastoji se od dva centriola i centrosfere. Svaki centriol (slika 1.12) ima oblik cilindra duljine 0,3-0,5 µm i promjera 0,15 µm, čije stijenke tvore devet trojki mikrotubula, a sredina je ispunjena homogenom tvari. Centriole su smještene okomito jedna na drugu i okružene su gustim slojem citoplazme s radijalno divergentnim mikrotubulima koji tvore zračeću centrosferu. Tijekom stanične diobe centrioli divergiraju prema polovima.

■ Glavne funkcije: stvaranje polova stanične diobe i akromatskih filamenata diobenog vretena (ili mitotskog vretena), čime se osigurava ravnomjerna raspodjela genetskog materijala između stanica kćeri; u interfazi usmjerava kretanje organela u citoplazmi.

Citoscilne stanice je sustav mikrofilamenti i mikrotubule , prodiru u citoplazmu stanice, povezuju se s vanjskom citoplazmatskom membranom i nuklearnom membranom i održavaju oblik stanice.

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

Funkcije: mikroplamenovi osiguravaju motoričku aktivnost hijaloplazme, izravno su uključeni u promjenu oblika stanice tijekom širenja i ameboidnog kretanja stanica protista i uključeni su u stvaranje suženja tijekom diobe životinjskih stanica; jedan od glavnih elemenata citoskeleta stanice.

■ mikrotubule- tanki šuplji cilindri (25 nm u promjeru), koji se sastoje od proteinskih molekula tubulina, raspoređenih u spiralnim ili ravnim redovima u citoplazmi eukariotskih stanica.

Funkcije: mikrotubule tvore vretenasta vlakna, dio su centriola, cilija, flagela, sudjeluju u unutarstaničnom transportu; jedan od glavnih elemenata citoskeleta stanice.

Organele kretanja — bičevi i trepetljike , prisutni su u mnogim stanicama, ali su češći u jednostaničnih organizama.

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

■ Bičevi- pojedinačne citoplazmatske izrasline na površini stanice mnogih protista, zoospora i spermija; ~10 puta duži od trepetljika; služe za transport.

■ Struktura: trepetljike i flagele (sl. 1.14) sastoje se od njih mikrotubule raspoređeni u sustavu 9 × 2 + 2 (devet dvostrukih mikrotubula – dubleta čine stijenku, dva jednostruka mikrotubula nalaze se u sredini). Dupleti mogu kliziti jedan u odnosu na drugi, što dovodi do savijanja cilija ili flageluma. Na dnu flagela i cilija nalaze se bazalna tijela, identična strukturi centriolima.

■ Funkcije: trepavice i bičevi osiguravaju kretanje samih stanica ili tekućine koja ih okružuje i čestica lebdećih u njoj.

Uključivanja

Uključivanja- nestalne (privremeno postojeće) komponente citoplazme stanice, čiji sadržaj varira ovisno o funkcionalnom stanju stanice. Postoje trofičke, sekretorne i ekskretorne inkluzije.

■ Trofičke inkluzije- to su rezerve hranjivih tvari (mast, škrobna i proteinska zrnca, glikogen).

■ Sekretorne inkluzije- To su otpadne tvari žlijezda unutarnjeg i vanjskog lučenja (hormoni, enzimi).

■ ekskretorne inkluzije su metabolički produkti u stanici koje treba ukloniti iz stanice.

jezgre i kromosoma

Jezgra- najveća organela je bitna komponenta svih eukariotskih stanica (s iznimkom stanica sitastih cjevčica floema viših biljaka i zrelih eritrocita sisavaca). Većina stanica ima jednu jezgru, ali postoje stanice s dvije i više jezgri. Postoje dva stanja jezgre: interfazno i ​​fisiono

Interfazna jezgra sadrži nuklearni omotač(odvaja unutarnji sadržaj jezgre od citoplazme), nuklearni matriks (karioplazma), kromatin i jezgrice. Oblik i veličina jezgre ovise o vrsti organizma, vrsti, starosti i funkcionalnom stanju stanice. Ima visok sadržaj DNA (15-30%) i RNA (12%).

■ Funkcije jezgre: pohranjivanje i prijenos nasljednih informacija u obliku nepromijenjene strukture DNK; regulacija (kroz sustav sinteze proteina) svih procesa vitalne aktivnosti stanice.

❖ nuklearni omotač(ili karyolemma) sastoji se od vanjske i unutarnje biološke membrane, između kojih je perinuklearni prostor. Na unutarnjoj membrani nalazi se proteinska ploča koja daje oblik jezgri. Vanjska membrana je povezana s ER i nosi ribosome. Membrana je prožeta jezgrinim porama kroz koje se odvija izmjena tvari između jezgre i citoplazme. Broj pora nije stalan i ovisi o veličini jezgre i njezinoj funkcionalnoj aktivnosti.

■ Funkcije nuklearne ovojnice: odvaja jezgru od citoplazme stanice, regulira transport tvari iz jezgre u citoplazmu (RNA, podjedinice ribosoma) i iz citoplazme u jezgru (bjelančevine, masti, ugljikohidrati, ATP, voda, ioni).

❖ Kromosom- najvažniji organel jezgre, koji sadrži jednu molekulu DNA u kombinaciji sa specifičnim proteinima, histonima i nekim drugim tvarima, od kojih se većina nalazi na površini kromosoma.

Ovisno o fazi životnog ciklusa stanice, kromosomi mogu biti u dvije države — despiraliziran i spiraliziran.

» U despiraliziranom stanju kromosomi su u razdoblju međufaza stanični ciklus, tvoreći niti nevidljive u optičkom mikroskopu, koje čine osnovu kromatin .

■ U procesu dolazi do spiralizacije, praćene skraćivanjem i zbijanjem (100-500 puta) lanaca DNK dijeljenje stanica ; dok kromosomi poprimi kompaktan oblik. i postaju vidljivi u optičkom mikroskopu.

Kromatin- jedna od komponenti nuklearne tvari tijekom međufaznog razdoblja, koja se temelji na nesmotani kromosomi u obliku mreže dugih tankih niti molekula DNA u kombinaciji s histonima i drugim tvarima (RNA, DNA polimeraza, lipidi, minerali itd.); dobro obojeni bojama koje se koriste u histološkoj praksi.

■ U kromatinu, dijelovi molekule DNA vijugaju oko histona, tvoreći nukleosome (izgledaju poput kuglica).

kromatid- ovo je strukturni element kromosoma, koji je nit molekule DNA u kompleksu s proteinima, histonima i drugim tvarima, više puta presavijen poput supersvojnice i upakiran u obliku štapićastog tijela.

■ Tijekom spiralizacije i pakiranja, pojedinačni dijelovi DNK pravilno se uklapaju tako da se na kromatidama formiraju izmjenične poprečne trake.

❖ Struktura kromosoma (Sl. 1.16). U spiraliziranom stanju, kromosom je štapićasta struktura veličine oko 0,2-20 µm, koja se sastoji od dvije kromatide i podijeljena je u dva kraka primarnim suženjem zvanim centromera. Kromosomi mogu imati sekundarno suženje koje razdvaja regiju koja se naziva satelit. Neki kromosomi imaju regiju ( nukleolarni organizator ), koji kodira strukturu ribosomske RNA (rRNA).

Tipovi kromosoma ovisno o njihovom obliku: jednakokraki , disparitet (Centromera je pomaknuta od sredine kromosoma) štapićastog oblika (centromera je blizu kraja kromosoma).

Nakon anafaze mitoze i anafaze mejoze II, kromosomi se sastoje od jednog kromitida, a nakon replikacije (udvostručenja) DNA u sintetskom (S) stadiju interfaze, sastoje se od dva sestrinska kromitida međusobno povezana u području centromere. Tijekom stanične diobe, vretenaste mikrotubule pričvršćuju se za centromeru.

❖ Funkcije kromosoma:
■ sadržavati genetski materijal - molekule DNA;
■ izvršiti sinteza DNA (s udvostručenjem kromosoma u S-periodi staničnog ciklusa) i i-RNA;
■ reguliraju sintezu proteina;
■ kontrolirati aktivnost stanica.

homologni kromosomi- kromosomi koji pripadaju istom paru, identični su po obliku, veličini, položaju centromera, nose iste gene i određuju razvoj istih svojstava. Homologni kromosomi mogu se razlikovati po alelima gena koje sadrže i izmijeniti regije tijekom mejoze (crossing over).

autosomi kromosoma u stanicama dvodomnih organizama, isti u mužjaka i ženke iste vrste (svi su to kromosomi stanice osim spolnih kromosoma).

spolni kromosomi(ili heterokromosomi ) su kromosomi koji nose gene koji određuju spol živog organizma.

diploidni skup(označeno 2p) - set kromosoma somatski stanice u kojima svaki kromosom ima njegov upareni homologni kromosom . Organizam prima jedan od kromosoma diploidnog skupa od oca, drugi od majke.

■ Diploidni set ljudski sastoji se od 46 kromosoma (od toga 22 para homolognih kromosoma i dva spolna kromosoma: žene imaju dva X kromosoma, muškarci imaju po jedan X i jedan Y kromosom).

haploidni skup(označeno sa 1l) - singl kromosomski set spolni Stanice ( gamete ), u kojem kromosomi nemaju uparene homologne kromosome . Haploidni set nastaje tijekom stvaranja gameta kao rezultat mejoze, kada samo jedan od svakog para homolognih kromosoma ulazi u gametu.

kariotip- ovo je skup stalnih kvantitativnih i kvalitativnih morfoloških značajki karakterističnih za kromosome somatskih stanica organizama određene vrste (njihov broj, veličina i oblik), po kojima se može jedinstveno identificirati diploidni skup kromosoma.

jezgrica- zaobljena, jako zbijena, nije ograničena

membransko tijelo veličine 1-2 mikrona. Jezgra sadrži jednu ili više jezgrica. Jezgrica se formira oko nukleolarnih organizatora nekoliko kromosoma koji se međusobno privlače. Tijekom diobe jezgre, jezgrice se uništavaju i ponovno formiraju na kraju diobe.

■ Sastav: protein 70-80%, RNA 10-15%, DNA 2-10%.
■ Funkcije: sinteza r-RNA i t-RNA; sklapanje podjedinica ribosoma.

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

Funkcije: osigurava međusobno povezivanje nuklearnih struktura; sudjeluje u transportu tvari iz jezgre u citoplazmu i iz citoplazme u jezgru; regulira sintezu DNA tijekom replikacije, sintezu i-RNA tijekom transkripcije.

Usporedne karakteristike eukariotskih stanica

Značajke strukture prokariotskih i eukariotskih stanica

Transport tvari

Transport tvari- to je proces prijenosa potrebnih tvari po tijelu, do stanica, unutar stanice i unutar stanice, kao i uklanjanje otpadnih tvari iz stanice i tijela.

Unutarstanični transport tvari osigurava hijaloplazma i (u eukariotskim stanicama) endoplazmatski retikulum (ER), Golgijev kompleks i mikrotubule. Transport tvari bit će opisan kasnije na ovoj stranici.

Načini prijenosa 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, gustoća ili elektrokemijski potencijal.

Osmoza- to je prodiranje vode (ili drugog otapala) kroz polupropusnu membranu iz manje koncentrirane otopine u više koncentriranu.

Difuzija- prodor tvari preko membrane duž gradijenta koncentracija (iz područja s većom koncentracijom tvari u područje s nižom koncentracijom).

Difuzija vode i iona provodi se uz sudjelovanje integralnih membranskih proteina s porama (kanalima), difuzija tvari topivih u mastima događa se uz sudjelovanje lipidne faze membrane.

Olakšana difuzija kroz membranu se događa uz pomoć posebnih membranskih proteina nosača, vidi sliku.

aktivni transport zahtijeva utrošak energije koja se oslobađa pri razgradnji ATP-a, a služi za prijenos tvari (iona, monosaharida, aminokiselina, nukleotida) vs gradijent njihovu koncentraciju ili elektrokemijski potencijal. Provode ga specijalizirani proteini nosači permijaze koji imaju ionske kanale i formiraju ionske pumpe .

Endocitoza- hvatanje i omotavanje staničnom membranom makromolekula (proteini, nukleinske kiseline itd.) i mikroskopskih čestica čvrste hrane ( fagocitoza ) ili kapljice tekućine s tvarima otopljenim u njoj ( pinocitoza ) i zatvarajući ih u membransku vakuolu, koja je uvučena "u stanicu. Vakuola se tada stapa s lizosomom, čiji enzimi razgrađuju molekule zarobljene tvari u monomere.

Egzocitoza je proces obrnut od endocitoze. Putem egzocitoze stanica uklanja unutarstanične proizvode ili neprobavljene ostatke zatvorene u vakuolama ili vezikulama.

Sami ste shvatili kojoj vrsti tjelesne građe pripadate i kako su ljudski mišići raspoređeni. Vrijeme je da se "pogleda u mišiće"...

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

To su skeletni mišići koje ćemo razmotriti u okviru materijala ove stranice, jer. skeletne mišiće i formira sliku sportaša.

Mišićno tkivo je stanična struktura i stanicu, kao jedinicu mišićnog vlakna, moramo sada razmotriti.

Prvo morate razumjeti strukturu bilo koje ljudske stanice:

Kao što se može vidjeti sa slike, svaka ljudska stanica ima vrlo složenu strukturu. U nastavku ću dati opće definicije koje će se naći na stranicama ove stranice. Za površno ispitivanje mišićnog tkiva na staničnoj razini bit će dovoljno:

Jezgra- "srce" stanice, koje sadrži sve nasljedne informacije u obliku molekula DNA. Molekula DNA je polimer koji ima oblik dvostruke spirale. Zauzvrat, spirale su skup nukleotida (monomera) od četiri vrste. Svi proteini u našem tijelu kodirani su slijedom ovih nukleotida.

citoplazma (sarkoplazma)- u mišićnoj stanici) - moglo bi se reći, okolina u kojoj se nalazi jezgra. Citoplazma je stanična tekućina (citosol) koja sadrži lizosome, mitohondrije, ribosome i druge organele.

Mitohondriji- organele koje osiguravaju energetske procese stanice, poput oksidacije masnih kiselina i ugljikohidrata. Tijekom oksidacije oslobađa se energija. Ova energija je usmjerena na ujedinjenje adenezin difosfat (ADP) i treća fosfatna skupina, što rezultira stvaranjem Adenezin trifosfat (ATP)- unutarstanični izvor energije koji podržava sve procese koji se odvijaju u stanici (više). Tijekom reverzne reakcije ponovno nastaje ADP i oslobađa se energija.

Enzimi- specifične tvari proteinske prirode, koje služe kao katalizatori (akceleratori) kemijskih reakcija, čime značajno povećavaju brzinu kemijskih procesa u našem tijelu.

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

Ribosomi- najvažnije stanične komponente koje služe za stvaranje proteinske molekule od aminokiselina. Stvaranje proteina određeno je genetskom informacijom stanice.

Stanična stijenka (membrana)- osigurava cjelovitost stanice i sposoban je regulirati unutarstaničnu ravnotežu. Membrana je u stanju kontrolirati razmjenu s okolinom, tj. jedna od njegovih funkcija je blokiranje nekih tvari i prijenos drugih. Dakle, stanje unutarstaničnog okoliša ostaje konstantno.

Mišićna stanica, kao i svaka stanica u našem tijelu, također ima sve gore opisane komponente, međutim, izuzetno je važno da razumijete opću strukturu pojedinog mišićnog vlakna, koja je opisana u članku.

Materijali ovog članka zaštićeni su zakonom o autorskim pravima. ZABRANJENO kopiranje bez navođenja poveznice na izvor i najave autora!