Ćelija je nivo organizacije žive materije, nezavisni biosistem koji ima osnovna svojstva svih živih bića. Dakle, može se razvijati, razmnožavati, kretati, prilagođavati i mijenjati. Osim toga, bilo koju ćeliju karakterizira metabolizam, specifična struktura, urednost struktura i funkcija.
Nauka koja proučava ćelije je citologija. Njegov predmet su strukturne jedinice višećelijskih životinja i biljaka, jednoćelijskih organizama - bakterija, protozoa i algi, koje se sastoje od samo jedne ćelije.
Ako govorimo o opštoj organizaciji strukturnih jedinica živih organizama, one se sastoje od ljuske i jezgra sa nukleolusom. Oni također uključuju ćelijske organele, citoplazmu. Do danas su različite metode istraživanja visoko razvijene, ali mikroskopija zauzima vodeću poziciju, što vam omogućava da proučavate strukturu ćelija i istražite njene glavne strukturne elemente.
Šta je organoid?
Organoidi (oni se nazivaju i organele) su stalni sastavni elementi svake ćelije kojačine ga kompletnim i obavljaju određene funkcije. Ovo su strukture koje su od vitalnog značaja za održavanje.
Organoidi uključuju jezgro, lizozome, endoplazmatski retikulum i Golgijev kompleks, vakuole i vezikule, mitohondrije, ribozome i ćelijski centar (centrosom). Ovo također uključuje strukture koje formiraju citoskelet ćelije (mikrotubule i mikrofilamente), melanosome. Posebno je potrebno izdvojiti organele kretanja. To su cilije, flagele, miofibrile i pseudopodi.
Sve ove strukture su međusobno povezane i osiguravaju koordiniranu aktivnost ćelija. Zato se postavlja pitanje: "Šta je organoid?" - možete odgovoriti da je to komponenta koja se može izjednačiti sa organom višećelijskog organizma.
Klasifikacija organela
Ćelije se razlikuju po veličini i obliku, kao i po funkcijama, ali u isto vrijeme imaju sličnu hemijsku strukturu i jedinstven princip organizacije. Istovremeno, pitanje šta je organoid i kakve su to strukture prilično je diskutabilno. Na primjer, lizozomi ili vakuole se ponekad ne klasifikuju kao ćelijske organele.
Ako govorimo o klasifikaciji ovih ćelijskih komponenti, onda se razlikuju nemembranske i membranske organele. Nemembranski - ovo je ćelijski centar i ribozomi. Organele kretanja (mikrotubule i mikrofilamenti) takođe nemaju membrane.
Struktura membranskih organela zasniva se na prisustvu biološke membrane. Jednomembranske i dvomembranske organele imaju ljusku jednostruke strukture koju činedvostruki sloj fosfolipida i proteinskih molekula. Odvaja citoplazmu od vanjskog okruženja, pomaže ćeliji da održi svoj oblik. Vrijedi zapamtiti da osim membrane, u biljnim stanicama postoji i vanjska celulozna membrana, koja se naziva ćelijski zid. Obavlja funkciju podrške.
Membranske organele uključuju EPS, lizosome i mitohondrije, kao i lizosome i plastide. Njihove membrane se mogu razlikovati samo po setu proteina.
Ako govorimo o funkcionalnoj sposobnosti organela, onda su neke od njih u stanju da sintetiziraju određene supstance. Dakle, važne organele sinteze su mitohondrije, u kojima se formira ATP. Ribosomi, plastidi (hloroplasti) i grubi endoplazmatski retikulum su odgovorni za sintezu proteina, glatki ER je odgovoran za sintezu lipida i ugljikohidrata.
Razmotrimo detaljnije strukturu i funkcije organela.
Core
Ova organela je izuzetno važna jer kada se ukloni, ćelije prestaju da funkcionišu i umiru.
Jezgro ima dvostruku membranu, u kojoj ima mnogo pora. Uz pomoć njih, usko je povezan s endoplazmatskim retikulumom i citoplazmom. Ova organela sadrži hromatin - hromozome, koji su kompleks proteina i DNK. S obzirom na ovo, možemo reći da je jezgro koje je organela koja je odgovorna za održavanje najvećeg dijela genoma.
Tečni dio jezgra naziva se karioplazma. Sadrži proizvode vitalne aktivnosti struktura jezgra. Najgušća zona je nukleolus, u kojem se nalaze ribozomi, složeni proteini iRNK, kao i kalijum, magnezijum, cink, gvožđe i kalcijum fosfati. Nukleolus nestaje prije diobe ćelije i ponovo se formira u posljednjim fazama ovog procesa.
Endoplazmatski retikulum (retikulum)
EPS je jednomembranska organela. Zauzima polovinu zapremine ćelije i sastoji se od tubula i cisterni koje su međusobno povezane, kao i sa citoplazmatskom membranom i spoljnom ljuskom jezgra. Membrana ovog organoida ima istu strukturu kao i plazmalema. Ova struktura je integralna i ne otvara se u citoplazmu.
Endoplazmatski retikulum je gladak i zrnast (hrapav). Ribosomi se nalaze na unutrašnjoj ljusci granularnog ER, u kojem se odvija sinteza proteina. Na površini glatkog endoplazmatskog retikuluma nema ribozoma, ali se ovdje odvija sinteza ugljikohidrata i masti.
Sve supstance koje se formiraju u endoplazmatskom retikulumu transportuju se kroz sistem tubula i tubula do svojih odredišta, gde se akumuliraju i potom koriste u različitim biohemijskim procesima.
S obzirom na sposobnost sinteze EPS-a, grubi retikulum se nalazi u ćelijama čija je glavna funkcija stvaranje proteina, a glatki retikulum se nalazi u ćelijama koje sintetišu ugljene hidrate i masti. Osim toga, u glatkom retikulumu se akumuliraju joni kalcija, koji su neophodni za normalno funkcioniranje stanica ili tijela u cjelini.
Također treba napomenuti da je hitna pomoć mjesto formiranja Golgijevog aparata.
Lizozomi, njihove funkcije
Lizozomi su ćelijske organele,koje su predstavljene jednomembranskim vrećicama okruglog oblika sa hidrolitičkim i digestivnim enzimima (proteaze, lipaze i nukleaze). Sadržaj lizosoma karakteriše kisela sredina. Membrane ovih formacija izoluju ih od citoplazme, sprečavajući uništavanje drugih strukturnih komponenti ćelija. Kada se enzimi lizosoma otpuste u citoplazmu, ćelija se samouništava - autoliza.
Treba napomenuti da se enzimi primarno sintetiziraju na grubom endoplazmatskom retikulumu, nakon čega se kreću u Golgijev aparat. Ovdje prolaze modifikaciju, spakuju se u membranske vezikule i počinju da se razdvajaju, postajući nezavisne komponente ćelije - lizozomi, koji su primarni i sekundarni.
Primarni lizozomi su strukture koje se odvajaju od Golgijevog aparata, dok su sekundarne (digestivne vakuole) one koje nastaju kao rezultat fuzije primarnih lizosoma i endocitnih vakuola.
S obzirom na ovu strukturu i organizaciju, možemo razlikovati glavne funkcije lizosoma:
- probavljanje raznih supstanci unutar ćelije;
- uništenje ćelijskih struktura koje nisu potrebne;
- učešće u procesima reorganizacije ćelija.
Vacuoles
Vakuole su jednomembranske sferne organele koje su rezervoari vode i organskih i neorganskih jedinjenja rastvorenih u njoj. Golgijev aparat i EPS su uključeni u formiranje ovih struktura.
U vakuolama životinjske ćelijeMalo. Oni su mali i ne zauzimaju više od 5% zapremine. Njihova glavna uloga je osigurati transport tvari kroz ćeliju.
Vakuole biljne ćelije su velike i zauzimaju do 90% zapremine. U zreloj ćeliji postoji samo jedna vakuola, koja zauzima središnji položaj. Njegova membrana se zove tonoplast, a njen sadržaj naziva se stanični sok. Glavne funkcije biljnih vakuola su osiguravanje napetosti stanične membrane, akumulacije različitih spojeva i otpadnih proizvoda stanice. Osim toga, ove organele biljnih stanica opskrbljuju vodom potrebnu za proces fotosinteze.
Ako govorimo o sastavu ćelijskog soka, onda on uključuje sljedeće supstance:
- rezerva - organske kiseline, ugljikohidrati i proteini, pojedinačne aminokiseline;
- jedinjenja koja nastaju tokom života ćelija i akumuliraju se u njima (alkaloidi, tanini i fenoli);
- fitoncidi i fitohormoni;
- pigmenti, zbog kojih su plodovi, korijenje i latice cvijeća obojeni u odgovarajuću boju.
Golgi kompleks
Struktura organoida zvanih "Golgijev aparat" je prilično jednostavna. U biljnim ćelijama izgledaju kao odvojena tijela s membranom, u životinjskim stanicama predstavljeni su cisternama, tubulama i mjehurima. Strukturna jedinica Golgijevog kompleksa je diktiosom, koji je predstavljen hrpom od 4-6 "tankova" i malih vezikula koji se odvajaju od njih i predstavljaju unutarćelijski transportni sistem, a mogu poslužiti i kao izvor lizosoma. Broj diktiosoma može varirati od jednog do nekolikostotine.
Golgijev kompleks se obično nalazi u blizini jezgra. U životinjskim ćelijama - blizu ćelijskog centra. Glavne funkcije ovih organela su sljedeće:
- lučenje i nakupljanje proteina, lipida i saharida;
- modifikacija organskih jedinjenja koja ulaze u Golgijev kompleks;
- ovaj organoid je mjesto formiranja lizosoma.
Treba napomenuti da ER, lizozomi, vakuole i Golgijev aparat zajedno čine cevasto-vakuolarni sistem koji deli ćeliju u zasebne sekcije sa odgovarajućim funkcijama. Osim toga, ovaj sistem osigurava stalnu obnovu membrana.
Mitohondrije su energetske stanice ćelije
Mitohondrije su dvomembranske organele štapićastog, sfernog ili filamentoznog oblika koje sintetišu ATP. Imaju glatku vanjsku površinu i unutrašnju membranu s brojnim naborima zvanim kriste. Treba napomenuti da broj krista u mitohondrijima može varirati u zavisnosti od energetskih potreba ćelije. Na unutrašnjoj membrani koncentrirani su brojni enzimski kompleksi koji sintetiziraju adenozin trifosfat. Ovdje se energija hemijskih veza pretvara u makroergijske veze ATP-a. Osim toga, mitohondrije razgrađuju masne kiseline i ugljikohidrate uz oslobađanje energije, koja se akumulira i koristi za rast i sintezu.
Unutrašnje okruženje ovih organela naziva se matriks. Ona jesadrži kružnu DNK i RNK, male ribozome. Zanimljivo je da su mitohondrije poluautonomne organele, jer ovise o funkcionisanju ćelije, ali u isto vrijeme mogu zadržati određenu neovisnost. Dakle, oni su u stanju da sintetišu sopstvene proteine i enzime, kao i da se razmnožavaju sami.
Vjeruje se da su mitohondriji nastali kada su aerobni prokariotski organizmi ušli u ćeliju domaćina, što je dovelo do formiranja specifičnog simbiotskog kompleksa. Dakle, mitohondrijska DNK ima istu strukturu kao i DNK modernih bakterija, a sinteza proteina u mitohondrijima i bakterijama je inhibirana istim antibioticima.
Plastidi - organele biljnih ćelija
Plastidi su prilično velike organele. Prisutni su samo u biljnim stanicama i formirani su od prekursora - proplastida, sadrže DNK. Ove organele igraju važnu ulogu u metabolizmu i odvojene su od citoplazme dvostrukom membranom. Osim toga, mogu formirati uređeni sistem unutrašnjih membrana.
Plastidi su tri vrste:
- Hloroplasti su najbrojniji plastidi odgovorni za fotosintezu, koja proizvodi organska jedinjenja i slobodan kiseonik. Ove strukture imaju složenu strukturu i mogu se kretati u citoplazmi prema izvoru svjetlosti. Glavna tvar sadržana u hloroplastima je hlorofil, s kojim biljke mogu koristiti energiju sunca. Treba napomenuti da su hloroplasti, poput mitohondrija, poluautonomne strukture, jer su sposobne zanezavisna podjela i sinteza vlastitih proteina.
- Leukoplasti su bezbojni plastidi koji se pretvaraju u hloroplaste kada su izloženi svjetlosti. Ove ćelijske komponente sadrže enzime. Uz pomoć njih, glukoza se pretvara i akumulira u obliku škrobnih zrnaca. U nekim biljkama ovi plastidi su sposobni akumulirati lipide ili proteine u obliku kristala i amorfnih tijela. Najveći broj leukoplasta koncentrisan je u ćelijama podzemnih organa biljaka.
- Hromoplasti su derivati druga dva tipa plastida. Oni formiraju karotenoide (tokom uništavanja hlorofila), koji su crvene, žute ili narandžaste boje. Kromoplasti su završna faza transformacije plastida. Najviše ih ima u plodovima, laticama i jesenjem lišću.
Ribosome
Šta je organela koja se zove ribozom? Ribosomi se nazivaju nemembranske organele, koje se sastoje od dva fragmenta (male i velike podjedinice). Njihov prečnik je oko 20 nm. Nalaze se u ćelijama svih vrsta. To su organele životinjskih i biljnih stanica, bakterije. Ove strukture se formiraju u jezgru, nakon čega prelaze u citoplazmu, gde se slobodno postavljaju ili vezuju za EPS. Ovisno o svojstvima sinteze, ribozomi funkcioniraju sami ili se kombinuju u komplekse kako bi formirali poliribosome. U ovom slučaju, ove nemembranske organele su vezane molekulom RNK glasnika.
Ribosom sadrži 4 rRNA molekula koji čine njegov okvir, kao i razne proteine. Glavni zadatak ovog organoida je sklapanje polipeptidnog lanca, što je prvi korak u sintezi proteina. One proteine koje formiraju ribozomi endoplazmatskog retikuluma može koristiti cijeli organizam. Proteine za potrebe pojedinačne ćelije sintetiziraju ribozomi, koji se nalaze u citoplazmi. Treba napomenuti da se ribozomi takođe nalaze u mitohondrijima i plastidima.
Citoskelet ćelije
Citoskelet ćelije formiraju mikrotubule i mikrofilamenti. Mikrotubule su cilindrične formacije prečnika 24 nm. Njihova dužina je 100 µm-1 mm. Glavna komponenta je protein koji se zove tubulin. Nije sposoban za kontrakciju i može se uništiti kolhicinom. Mikrotubule se nalaze u hijaloplazmi i obavljaju sljedeće funkcije:
- napravite elastičan, ali u isto vrijeme jak okvir kaveza, koji mu omogućava da zadrži svoj oblik;
- učestvujte u procesu distribucije ćelijskih hromozoma;
- omogućava kretanje organela;
- sadržano u centru ćelije, kao iu flagelama i cilijama.
Mikrofilamenti su filamenti koji se nalaze ispod plazma membrane i sastoje se od proteina aktina ili miozina. Mogu se kontrahirati, što rezultira pomicanjem citoplazme ili izbočenjem stanične membrane. Osim toga, ove komponente su uključene u stvaranje stezanja tokom diobe stanica.
Ćelijski centar (centrosom)
Ova organela se sastoji od 2 centriola i centrosfere. Cilindrični centriol. Njegove zidove čine tri mikrotubule, koje se spajaju jedna s drugom kroz poprečne veze. Centriole su raspoređene u parovima pod pravim uglom jedna prema drugoj. Treba napomenuti da ćelijama viših biljaka nedostaju ove organele.
Glavna uloga ćelijskog centra je da obezbedi ravnomernu distribuciju hromozoma tokom deobe ćelije. Takođe je centar organizacije citoskeleta.
Organele pokreta
Organele pokreta uključuju cilije, kao i flagele. To su sitne izrasline u obliku dlačica. Flagelum sadrži 20 mikrotubula. Njegova baza se nalazi u citoplazmi i naziva se bazalno tijelo. Dužina flageluma je 100 µm ili više. Zastavice veličine samo 10-20 mikrona nazivaju se cilije. Kada mikrotubule klize, cilije i flagele mogu oscilirati, uzrokujući pomicanje same ćelije. Citoplazma može sadržavati kontraktilne fibrile koje se nazivaju miofibrili - to su organele životinjske stanice. Miofibrili se, po pravilu, nalaze u miocitima - ćelijama mišićnog tkiva, kao iu srčanim ćelijama. Sastoje se od manjih vlakana (protofibrila).
Treba napomenuti da se snopovi miofibrila sastoje od tamnih vlakana - to su anizotropni diskovi, kao i svijetla područja - to su izotropni diskovi. Strukturna jedinica miofibrila je sarkomer. Ovo je područje između anizotropnog i izotropnog diska, koji ima aktinske i miozinske filamente. Kada klize, sarkomer se skuplja, što dovodi do pomicanja cijelog mišićnog vlakna. Atovo koristi energiju ATP-a i jona kalcijuma.
Protozoe i spermatozoidi životinja kreću se uz pomoć flagela. Cilije su organ kretanja cilijata-cipela. Kod životinja i ljudi prekrivaju dišne puteve i pomažu u uklanjanju malih čvrstih čestica, poput prašine. Osim toga, postoje i pseudopodi koji obezbjeđuju ameboidno kretanje i elementi su mnogih jednoćelijskih i životinjskih ćelija (na primjer, leukocita).
Većina biljaka ne može se kretati u svemiru. Njihovi pokreti su rast, pokreti listova i promjene u protoku citoplazme stanica.
Zaključak
Uprkos svoj raznolikosti ćelija, sve one imaju sličnu strukturu i organizaciju. Strukturu i funkcije organela karakteriziraju identična svojstva, osiguravajući normalno funkcioniranje kako pojedinačne ćelije tako i cijelog organizma.
Ovaj obrazac se može izraziti na sljedeći način.
Tabela "Organoidi eukariotskih ćelija"
Organoid |
Plant cell |
Kavez za životinje |
Glavne funkcije |
| core | je | je | Skladištenje DNK, transkripcija RNK i sinteza proteina |
| endoplazmatski retikulum | je | je | sinteza proteina, lipida i ugljenih hidrata, akumulacija jona kalcijuma, formiranje Golgijevog kompleksa |
| mitohondrije | je | je | sinteza ATP-a, vlastitih enzima i proteina |
| plastidi | je | ne | učestvovanje u fotosintezi, akumulaciji skroba, lipida, proteina, karotenoida |
| ribosomi | je | je | sakupljanje polipeptidnog lanca (sinteza proteina) |
| mikrotubule i mikrofilamenti | je | je | omogućavaju ćeliji da održi određeni oblik, sastavni su dio ćelijskog centra, cilije i flagele, obezbjeđuju kretanje organela |
| lizozomi | je | je | probavljanje supstanci unutar ćelije, uništavanje njenih nepotrebnih struktura, učešće u reorganizaciji ćelije, izazivanje autolize |
| velika centralna vakuola | je | ne | obezbeđuje napetost u ćelijskoj membrani, akumulira hranljive materije i otpadne proizvode ćelije, fitoncide i fitohormone, kao i pigmente, rezervoar je vode |
| Golgi kompleks | je | je | luči i akumulira proteine, lipide i ugljikohidrate, modificira nutrijente koji ulaze u ćeliju,odgovoran za formiranje lizosoma |
| cell center | ima, osim viših biljaka | je | je centar organizacije citoskeleta, osigurava ujednačenu divergenciju hromozoma tokom ćelijske diobe |
| miofibrili | ne | je | obezbedite kontrakciju mišića |
Ako izvučemo zaključke, možemo reći da postoje male razlike između životinjske i biljne ćelije. Istovremeno, funkcionalne karakteristike i struktura organela (gornja tabela to potvrđuje) imaju opšti princip organizacije. Ćelija funkcioniše kao harmoničan i integralan sistem. Istovremeno, funkcije organela su međusobno povezane i usmjerene na optimalan rad i održavanje vitalne aktivnosti ćelije.
