Struktura i funkcije ćelije. strukture žive ćelije. Osnovne funkcije ćelije

U zoru razvoja života na Zemlji, svi ćelijski oblici bili su predstavljeni bakterijama. Usisali su organsku materiju rastvorenu u prvobitnom okeanu kroz površinu tela.

Vremenom su se neke bakterije prilagodile da proizvode organske supstance iz neorganskih. Da bi to učinili, koristili su energiju sunčeve svjetlosti. Nastao je prvi ekološki sistem u kojem su ovi organizmi bili proizvođači. Kao rezultat toga, kisik koji oslobađaju ovi organizmi pojavio se u Zemljinoj atmosferi. Uz to možete dobiti mnogo više energije iz iste hrane, a dodatnu energiju iskoristiti za komplikaciju strukture tijela: dijeljenje tijela na dijelove.

Jedno od važnih životnih dostignuća je razdvajanje jezgra i citoplazme. Nukleus sadrži nasljedne informacije. Posebna membrana oko jezgre omogućila je zaštitu od slučajnog oštećenja. Po potrebi, citoplazma prima komande od jezgra koje usmjeravaju vitalnu aktivnost i razvoj stanice.

Organizmi u kojima je jezgro odvojeno od citoplazme formirali su super-kraljevstvo jezgre (to uključuje biljke, gljive, životinje).

Tako je stanica - osnova organizacije biljaka i životinja - nastala i razvila se u toku biološke evolucije.

Čak i golim okom, a još bolje pod lupom, možete vidjeti da se pulpa zrele lubenice sastoji od vrlo sitnih zrna, ili zrna. To su ćelije - najmanje "cigle" koje čine tijela svih živih organizama, uključujući biljke.

Život biljke odvija se kombinovanom aktivnošću njenih ćelija, stvarajući jedinstvenu celinu. Sa višećelijnošću biljnih dijelova dolazi do fiziološke diferencijacije njihovih funkcija, specijalizacije različitih stanica ovisno o njihovoj lokaciji u biljnom tijelu.

Biljna ćelija se razlikuje od životinjske po tome što ima gustu ljusku koja sa svih strana prekriva unutrašnji sadržaj. Ćelija nije ravna (kako se obično prikazuje), najvjerovatnije izgleda kao vrlo mala bočica ispunjena sluzavim sadržajem.

Struktura i funkcije biljne ćelije

Razmotrite ćeliju kao strukturnu i funkcionalnu jedinicu organizma. Izvana je ćelija prekrivena gustom ćelijskom stijenkom, u kojoj se nalaze tanji dijelovi - pore. Ispod njega je vrlo tanak film - membrana koja prekriva sadržaj ćelije - citoplazmu. U citoplazmi postoje šupljine - vakuole ispunjene ćelijskim sokom. U središtu ćelije ili blizu ćelijskog zida nalazi se gusto tijelo - jezgro sa jezgrom. Jezgro je odvojeno od citoplazme nuklearnim omotačem. Mala tijela, plastidi, raspoređena su po citoplazmi.

Struktura biljne ćelije

Struktura i funkcije organela biljnih stanica

Organoid	Crtanje	Opis	Funkcija	Posebnosti
Ćelijski zid ili plazma membrana		Bezbojna, prozirna i vrlo izdržljiva	Prolazi u ćeliju i oslobađa supstance iz ćelije.	Ćelijska membrana je polupropusna
Citoplazma		Gusta viskozna supstanca	Sadrži sve ostale dijelove ćelije.	U stalnom je pokretu
Nukleus (važan dio ćelije)		okrugli ili ovalni	Osigurava prijenos nasljednih svojstava na ćelije kćeri tokom diobe	Centralni dio ćelije
		Sfernog ili nepravilnog oblika	Učestvuje u sintezi proteina
		Rezervoar odvojen od citoplazme membranom. Sadrži ćelijski sok	Akumuliraju se rezervni hranjivi sastojci i otpadni proizvodi koji su nepotrebni stanici.	Kako ćelija raste, male vakuole se spajaju u jednu veliku (centralnu) vakuolu
plastidi		Hloroplasti	Koristite svjetlosnu energiju sunca i stvarajte organsko od neorganskog	Oblik diskova odvojenih od citoplazme dvostrukom membranom
		Hromoplasti	Nastaje kao rezultat nakupljanja karotenoida	Žuta, narandžasta ili smeđa
		Leukoplasti	Bezbojni plastidi
nuklearni omotač		Sastoji se od dvije membrane (spoljne i unutrašnje) sa porama	Odvaja jezgro od citoplazme	Omogućava razmjenu između jezgra i citoplazme

Živi dio ćelije je membranom ograničen, uređen, strukturiran sistem biopolimera i unutrašnjih membranskih struktura uključenih u ukupnost metaboličkih i energetskih procesa koji održavaju i reprodukuju cijeli sistem kao cjelinu.

Važna karakteristika je da u ćeliji nema otvorenih membrana sa slobodnim krajevima. Ćelijske membrane uvijek ograničavaju šupljine ili područja, zatvarajući ih sa svih strana.

Savremeni generalizovani dijagram biljne ćelije

plazmalema(spoljna ćelijska membrana) - ultramikroskopski film debljine 7,5 nm, koji se sastoji od proteina, fosfolipida i vode. Ovo je vrlo elastičan film koji se dobro vlaži vodom i brzo vraća integritet nakon oštećenja. Ima univerzalnu strukturu, odnosno tipičnu za sve biološke membrane. Biljne ćelije izvan ćelijske membrane imaju jak ćelijski zid koji stvara spoljašnji oslonac i održava oblik ćelije. Sastoji se od vlakana (celuloze), polisaharida nerastvorljivog u vodi.

Plasmodesmata biljne ćelije, su submikroskopski tubuli koji prodiru kroz membrane i obloženi plazma membranom, koja tako prelazi iz jedne ćelije u drugu bez prekida. Uz njihovu pomoć dolazi do međustanične cirkulacije otopina koje sadrže organske hranjive tvari. Oni također prenose biopotencijale i druge informacije.

Poromy nazivaju se rupe u sekundarnoj membrani, gdje su ćelije odvojene samo primarnom membranom i srednjom pločom. Područja primarne membrane i srednje ploče koje razdvajaju susjedne pore susjednih stanica nazivaju se membrana pora ili film za zatvaranje pora. Zatvarajući film pora je probušen plazmodesmenalnim tubulima, ali prolazna rupa se obično ne formira u porama. Pore ​​olakšavaju transport vode i otopljenih tvari iz ćelije u ćeliju. U zidovima susjednih ćelija, u pravilu, jedna naspram druge, formiraju se pore.

Ćelijski zid ima dobro definisanu, relativno debelu ljusku polisaharidne prirode. Zid biljnih ćelija je proizvod citoplazme. Golgijev aparat i endoplazmatski retikulum aktivno učestvuju u njegovom formiranju.

Struktura ćelijske membrane

Osnova citoplazme je njen matriks, ili hijaloplazma, složeni bezbojni, optički prozirni koloidni sistem sposoban za reverzibilne prijelaze iz sol u gel. Najvažnija uloga hijaloplazme je da ujedini sve ćelijske strukture u jedinstveni sistem i osigura interakciju između njih u procesima ćelijskog metabolizma.

Hijaloplazma(ili matriks citoplazme) čini unutrašnje okruženje ćelije. Sastoji se od vode i raznih biopolimera (proteini, nukleinske kiseline, polisaharidi, lipidi), od kojih su glavni dio proteini različitih kemijskih i funkcionalnih specifičnosti. Hijaloplazma također sadrži aminokiseline, monošećere, nukleotide i druge tvari male molekularne težine.

Biopolimeri sa vodom formiraju koloidnu podlogu koja, zavisno od uslova, može biti gusta (u obliku gela) ili tečnija (u obliku sola), kako u celoj citoplazmi tako i u njenim pojedinačnim delovima. U hijaloplazmi su različite organele i inkluzije lokalizirane i međusobno djeluju i sa okolinom hijaloplazme. Štaviše, njihova lokacija je najčešće specifična za određene tipove ćelija. Kroz bilipidnu membranu hijaloplazma stupa u interakciju sa vanćelijskom okolinom. Posljedično, hijaloplazma je dinamično okruženje i igra važnu ulogu u funkcioniranju pojedinih organela i vitalnoj aktivnosti stanica u cjelini.

Citoplazmatske formacije - organele

Organele (organele) su strukturne komponente citoplazme. Imaju određeni oblik i veličinu, obavezne su citoplazmatske strukture ćelije. U njihovom odsustvu ili oštećenju, ćelija obično gubi sposobnost da nastavi da postoji. Mnoge organele su sposobne za diobu i samoreprodukciju. Toliko su male da se mogu vidjeti samo elektronskim mikroskopom.

Core

Jedro je najvidljivija i obično najveća organela ćelije. Prvi ga je detaljno proučavao Robert Brown 1831. Jezgro osigurava najvažnije metaboličke i genetske funkcije ćelije. Prilično je promjenjivog oblika: može biti sfernog, ovalnog, režnjastog, lećastog oblika.

Jedro igra značajnu ulogu u životu ćelije. Ćelija iz koje je uklonjeno jezgro više ne luči ljusku, prestaje rasti i sintetizirati tvari. U njemu se pojačavaju proizvodi propadanja i razaranja, zbog čega brzo umire. Ne dolazi do stvaranja novog jezgra iz citoplazme. Nova jezgra nastaju samo fisijom ili drobljenjem starog.

Unutrašnji sadržaj jezgra je kariolimfa (nuklearni sok), koji ispunjava prostor između struktura jezgra. Sadrži jednu ili više nukleola, kao i značajan broj molekula DNK povezanih sa specifičnim proteinima - histonima.

Struktura jezgra

nucleolus

Nukleol, kao i citoplazma, sadrži uglavnom RNK i specifične proteine. Njegova najvažnija funkcija je da se u njemu odvija formiranje ribozoma koji vrše sintezu proteina u ćeliji.

golgijev aparat

Golgijev aparat je organoid koji ima univerzalnu distribuciju u svim vrstama eukariotskih ćelija. To je višeslojni sistem ravnih membranskih vrećica, koje se zadebljaju duž periferije i formiraju vezikularne procese. Najčešće se nalazi u blizini nukleusa.

golgijev aparat

Golgijev aparat nužno uključuje sistem malih vezikula (vezikula), koji su vezani iz zadebljanih cisterni (diskova) i nalaze se duž periferije ove strukture. Ove vezikule igraju ulogu intracelularnog transportnog sistema specifičnih sektorskih granula i mogu poslužiti kao izvor ćelijskih lizosoma.

Funkcije Golgijevog aparata također se sastoje u akumulaciji, razdvajanju i oslobađanju produkata unutarćelijske sinteze, produkata raspadanja i toksičnih tvari izvan stanice uz pomoć mjehurića. Proizvodi sintetičke aktivnosti ćelije, kao i različite supstance koje ulaze u ćeliju iz okoline kroz kanale endoplazmatskog retikuluma, transportuju se do Golgijevog aparata, akumuliraju se u ovom organoidu, a zatim ulaze u citoplazmu u obliku od kapljica ili zrna i ili ih koristi sama ćelija ili se izlučuju. U biljnim ćelijama Golgijev aparat sadrži enzime za sintezu polisaharida i sam polisaharidni materijal koji se koristi za izgradnju ćelijskog zida. Vjeruje se da je uključen u formiranje vakuola. Golgijev aparat je dobio ime po italijanskom naučniku Camillu Golgiju, koji ga je prvi otkrio 1897. godine.

Lizozomi

Lizozomi su male vezikule, ograničene membranom, čija je glavna funkcija provedba unutarćelijske probave. Upotreba lizozomalnog aparata nastaje tokom klijanja sjemena biljke (hidroliza rezervnih hranljivih materija).

Struktura lizozoma

mikrotubule

Mikrotubule su membranske, supramolekularne strukture koje se sastoje od proteinskih globula raspoređenih u spiralne ili ravne redove. Mikrotubule obavljaju pretežno mehaničku (motornu) funkciju, osiguravajući pokretljivost i kontraktilnost ćelijskih organela. Smješteni u citoplazmi, daju ćeliji određeni oblik i osiguravaju stabilnost prostornog rasporeda organela. Mikrotubule olakšavaju kretanje organela na lokacije koje su određene fiziološkim potrebama ćelije. Značajan broj ovih struktura nalazi se u plazmalemi, u blizini ćelijske membrane, gdje su uključene u formiranje i orijentaciju celuloznih mikrofibrila membrana biljnih stanica.

Struktura mikrotubula

Vacuole

Vakuola je najvažnija komponenta biljnih ćelija. To je svojevrsna šupljina (rezervoar) u masi citoplazme, ispunjena vodenim rastvorom mineralnih soli, aminokiselina, organskih kiselina, pigmenata, ugljikohidrata i odvojena od citoplazme vakuolarnom membranom - tonoplastom.

Citoplazma ispunjava cijelu unutrašnju šupljinu samo u najmlađim biljnim stanicama. S rastom ćelije značajno se mijenja prostorni raspored početne kontinuirane mase citoplazme: u njoj se pojavljuju male vakuole ispunjene ćelijskim sokom, a cijela masa postaje spužvasta. Daljnjim rastom ćelije, pojedinačne vakuole se spajaju, potiskujući citoplazmatske slojeve na periferiju, zbog čega u formiranoj ćeliji obično postoji jedna velika vakuola, a citoplazma sa svim organelama nalazi se u blizini membrane.

Vodotopiva organska i mineralna jedinjenja vakuola određuju odgovarajuća osmotska svojstva živih ćelija. Ova otopina određene koncentracije je svojevrsna osmotska pumpa za kontrolirano prodiranje u ćeliju i oslobađanje vode, iona i molekula metabolita iz nje.

U kombinaciji sa slojem citoplazme i njegovim membranama, koje karakterišu svojstva polupropusnosti, vakuola formira efikasan osmotski sistem. Osmotski su određeni pokazatelji živih biljnih ćelija kao što su osmotski potencijal, usisna sila i turgorski pritisak.

Struktura vakuole

plastidi

Plastidi su najveće (nakon jezgra) citoplazmatske organele, svojstvene samo biljnim ćelijama. Ne nalaze se samo u gljivama. Plastidi igraju važnu ulogu u metabolizmu. Od citoplazme su odvojeni dvostrukom membranskom membranom, a neki od njihovih tipova imaju dobro razvijen i uređen sistem unutrašnjih membrana. Svi plastidi su istog porijekla.

Hloroplasti- najčešći i funkcionalno najvažniji plastidi fotoautotrofnih organizama koji provode fotosintetske procese koji u konačnici dovode do stvaranja organskih tvari i oslobađanja slobodnog kisika. Kloroplasti viših biljaka imaju složenu unutrašnju strukturu.

Struktura hloroplasta

Veličine hloroplasta u različitim biljkama nisu iste, ali u prosjeku njihov promjer iznosi 4-6 mikrona. Kloroplasti se mogu kretati pod utjecajem kretanja citoplazme. Osim toga, pod utjecajem osvjetljenja, uočava se aktivno kretanje hloroplasta ameboidnog tipa prema izvoru svjetlosti.

Hlorofil je glavna supstanca hloroplasta. Zahvaljujući hlorofilu, zelene biljke mogu koristiti svjetlosnu energiju.

Leukoplasti(bezbojni plastidi) su jasno označena tijela citoplazme. Njihove veličine su nešto manje od veličina hloroplasta. Ujednačeniji i njihov oblik, približava se sferičnom.

Struktura leukoplasta

Nalaze se u ćelijama epiderme, gomoljama, rizomima. Kada su osvijetljeni, vrlo brzo se pretvaraju u hloroplaste sa odgovarajućom promjenom unutrašnje strukture. Leukoplasti sadrže enzime, uz pomoć kojih se sintetizira škrob iz viška glukoze nastalog tokom fotosinteze, čija se većina taloži u skladišnim tkivima ili organima (krtole, rizomi, sjemenke) u obliku škrobnih zrnaca. U nekim biljkama masti se talože u leukoplastima. Rezervna funkcija leukoplasta povremeno se očituje u formiranju skladišnih proteina u obliku kristala ili amorfnih inkluzija.

Hromoplasti u većini slučajeva su derivati ​​hloroplasta, povremeno - leukoplasta.

Struktura hromoplasta

Zrenje šipka, paprike, paradajza praćeno je transformacijom hloro- ili leukoplasta pulpnih ćelija u karotenoide. Potonji sadrže pretežno žute plastidne pigmente - karotenoide, koji se nakon sazrijevanja u njima intenzivno sintetiziraju, formirajući obojene lipidne kapi, čvrste globule ili kristale. Hlorofil je uništen.

Mitohondrije

Mitohondrije su organele koje se nalaze u većini biljnih ćelija. Imaju promjenjiv oblik štapića, zrna, niti. Otkrio ih je 1894. R. Altman pomoću svjetlosnog mikroskopa, a unutrašnja struktura je kasnije proučavana elektronskim.

Struktura mitohondrija

Mitohondrije imaju dvomembransku strukturu. Vanjska membrana je glatka, unutrašnja formira izrasline različitih oblika - tubule u biljnim stanicama. Prostor unutar mitohondrija ispunjen je polutečnim sadržajem (matriksom), koji uključuje enzime, proteine, lipide, soli kalcijuma i magnezijuma, vitamine, kao i RNK, DNK i ribozome. Enzimski kompleks mitohondrija ubrzava rad složenog i međusobno povezanog mehanizma biokemijskih reakcija, uslijed kojih nastaje ATP. U ovim organelama ćelije su opskrbljene energijom – energija hemijskih veza nutrijenata pretvara se u visokoenergetske veze ATP-a u procesu ćelijskog disanja. Upravo u mitohondrijama dolazi do enzimske razgradnje ugljikohidrata, masnih kiselina, aminokiselina uz oslobađanje energije i njeno naknadno pretvaranje u ATP energiju. Akumulirana energija se troši na procese rasta, na nove sinteze itd. Mitohondrije se razmnožavaju diobom i žive oko 10 dana, nakon čega se uništavaju.

Endoplazmatski retikulum

Endoplazmatski retikulum - mreža kanala, tubula, vezikula, cisterni smještenih unutar citoplazme. Otvoren 1945. godine od strane engleskog naučnika K. Portera, to je sistem membrana ultramikroskopske strukture.

Struktura endoplazmatskog retikuluma

Čitava mreža je integrirana u jedinstvenu cjelinu sa vanjskom ćelijskom membranom nuklearnog omotača. Razlikujte ER glatku i grubu, koja nosi ribozome. Na membranama glatkog EPS-a nalaze se enzimski sistemi uključeni u metabolizam masti i ugljenih hidrata. Ova vrsta membrane preovlađuje u sjemenskim stanicama bogatim rezervnim supstancama (proteini, ugljikohidrati, ulja), ribozomi su vezani za membranu granularnog ER, a prilikom sinteze proteinske molekule polipeptidni lanac sa ribosomima je uronjen u ER. kanal. Funkcije endoplazmatskog retikuluma su veoma raznolike: transport supstanci kako unutar ćelije tako i između susednih ćelija; podjela ćelije na zasebne dijelove u kojima se istovremeno odvijaju različiti fiziološki procesi i kemijske reakcije.

Ribosomi

Ribosomi su nemembranske ćelijske organele. Svaki ribosom se sastoji od dvije čestice nejednake veličine i može se podijeliti na dva fragmenta koji nastavljaju zadržati sposobnost sintetiziranja proteina nakon spajanja u cijeli ribosom.

Struktura ribozoma

Ribosomi se sintetiziraju u jezgru, zatim ga napuštaju, prelazeći u citoplazmu, gdje su pričvršćeni na vanjsku površinu membrana endoplazmatskog retikuluma ili se nalaze slobodno. Ovisno o vrsti sintetiziranog proteina, ribosomi mogu funkcionirati sami ili se kombinirati u komplekse - poliribozome.

Struktura ćelije

Ljudsko tijelo, kao i svaki drugi živi organizam, sastoji se od ćelija. Oni igraju jednu od glavnih uloga u našem tijelu. Uz pomoć ćelija dolazi do rasta, razvoja i razmnožavanja.

Prisjetimo se sada definicije onoga što se u biologiji obično naziva ćelijom.

Ćelija je takva elementarna jedinica koja je uključena u strukturu i funkcioniranje svih živih organizama, osim virusa. Ima svoj metabolizam i može ne samo da postoji samostalno, već i da se razvija i razmnožava. Ukratko, možemo zaključiti da je stanica najvažniji i najpotrebniji građevinski materijal za svaki organizam.

Naravno, golim okom, malo je vjerovatno da ćete moći vidjeti kavez. Ali uz pomoć modernih tehnologija, osoba ima sjajnu priliku ne samo da ispita samu ćeliju pod svjetlosnim ili elektronskim mikroskopom, već i da proučava njenu strukturu, izoluje i kultiviše svoja pojedinačna tkiva, pa čak i dekodira genetske ćelijske informacije.

A sada, uz pomoć ove figure, pogledajmo vizualno strukturu ćelije:

Struktura ćelije

Ali zanimljivo je da se ispostavilo da nemaju sve ćelije istu strukturu. Postoji određena razlika između ćelija živog organizma i ćelija biljaka. Zaista, u biljnim ćelijama postoje plastidi, membrana i vakuole sa ćelijskim sokom. Na slici možete vidjeti ćelijsku strukturu životinja i biljaka i vidjeti razliku između njih:

Za više informacija o strukturi biljnih i životinjskih ćelija, naučit ćete gledajući video

Kao što vidite, ćelije, iako imaju mikroskopske dimenzije, ali njihova struktura je prilično složena. Stoga ćemo sada prijeći na detaljnije proučavanje strukture ćelije.

Plazma membrana ćelije

Da bi dala oblik i odvojila ćeliju od svoje vrste, oko ljudske ćelije se nalazi membrana.

Budući da membrana ima sposobnost djelomično propuštanja tvari kroz sebe, zbog toga potrebne tvari ulaze u ćeliju, a otpadni proizvodi se uklanjaju iz nje.

Uobičajeno možemo reći da je ćelijska membrana ultramikroskopski film, koji se sastoji od dva monomolekularna sloja proteina i bimolekularnog sloja lipida, koji se nalazi između ovih slojeva.

Iz ovoga možemo zaključiti da ćelijska membrana igra važnu ulogu u njenoj strukturi, jer obavlja niz specifičnih funkcija. Ima zaštitnu, barijeru i funkciju povezivanja između drugih ćelija i za komunikaciju sa okolinom.

A sada pogledajmo detaljniju strukturu membrane na slici:

Citoplazma

Sljedeća komponenta unutrašnjeg okruženja ćelije je citoplazma. To je polutečna tvar u kojoj se kreću i otapaju druge tvari. Citoplazma se sastoji od proteina i vode.

Unutar ćelije dolazi do stalnog kretanja citoplazme, što se naziva cikloza. Cikloza je kružna ili mrežasta.

Osim toga, citoplazma povezuje različite dijelove ćelije. U ovoj sredini se nalaze organele ćelije.

Organele su trajne ćelijske strukture sa specifičnim funkcijama.

Takve organele uključuju strukture kao što su citoplazmatski matriks, endoplazmatski retikulum, ribozomi, mitohondrije, itd.

Sada ćemo pokušati pobliže pogledati ove organele i saznati koje funkcije obavljaju.

Citoplazma

citoplazmatski matriks

Jedan od glavnih dijelova ćelije je citoplazmatski matriks. Zahvaljujući njemu, u ćeliji se odvijaju procesi biosinteze, a njene komponente sadrže enzime koji proizvode energiju.

citoplazmatski matriks

Endoplazmatski retikulum

Iznutra se citoplazmatska zona sastoji od malih kanala i raznih šupljina. Ovi kanali, povezujući se jedni s drugima, formiraju endoplazmatski retikulum. Takva mreža je heterogena po svojoj strukturi i može biti zrnasta ili glatka.


Endoplazmatski retikulum

ćelijsko jezgro

Najvažniji dio, koji je prisutan u gotovo svim stanicama, je ćelijsko jezgro. Ćelije koje imaju jezgro nazivaju se eukarioti. Svako ćelijsko jezgro sadrži DNK. To je supstanca naslijeđa i u njoj su šifrirana sva svojstva ćelije.

ćelijsko jezgro

hromozomi

Ako pogledamo strukturu hromozoma pod mikroskopom, možemo vidjeti da se sastoji od dvije hromatide. U pravilu, nakon nuklearne diobe, kromosom postaje jednostruka kromatida. Ali do početka sljedeće diobe, na kromosomu se pojavljuje još jedna kromatida.

hromozomi

Cell Center

Kada se uzme u obzir ćelijski centar, može se vidjeti da se sastoji od majčinog i kćerkinog centriola. Svaki takav centriol je cilindrični objekt, zidove čine devet trojki tubula, a u sredini se nalazi homogena tvar.

Uz pomoć takvog ćelijskog centra dolazi do podjele životinjskih i nižih biljnih stanica.

Cell Center

Ribosomi

Ribosomi su univerzalne organele u životinjskim i biljnim stanicama. Njihova glavna funkcija je sinteza proteina u funkcionalnom centru.

Ribosomi

Mitohondrije

Mitohondrije su također mikroskopske organele, ali za razliku od ribozoma, imaju dvomembransku strukturu, u kojoj je vanjska membrana glatka, a unutrašnja ima različito oblikovane izrasline koje se nazivaju kriste. Mitohondrije imaju ulogu respiratornog i energetskog centra

Mitohondrije

golgijev aparat

Ali uz pomoć Golgijevog aparata dolazi do akumulacije i transporta tvari. Također, zahvaljujući ovom aparatu dolazi do stvaranja lizosoma i sinteze lipida i ugljikohidrata.

Po strukturi, Golgijev aparat podsjeća na pojedinačna tijela, koja imaju oblik srpa ili štapa.

golgijev aparat

plastidi

Ali plastidi za biljnu ćeliju igraju ulogu energetske stanice. Oni imaju tendenciju da prelaze iz jedne vrste u drugu. Plastidi se dijele na sorte kao što su hloroplasti, hromoplasti, leukoplasti.

plastidi

Lizozomi

Digestivna vakuola, koja je sposobna da rastvara enzime, naziva se lizozom. To su mikroskopske jednomembranske organele zaobljenog oblika. Njihov broj direktno zavisi od toga koliko je ćelija održiva i kakvo je njeno fizičko stanje.

U slučaju da dođe do uništenja membrane lizosoma, tada je u tom slučaju stanica sposobna sama probaviti.

Lizozomi

Načini hranjenja ćelije

Pogledajmo sada kako se ćelije hrane:

Kako se ćelija hrani

Ovdje treba napomenuti da proteini i polisaharidi imaju tendenciju da prodru u ćeliju fagocitozom, ali tečne kapi - pinocitozom.

Način ishrane životinjskih ćelija, u koji nutrijenti ulaze u njih, naziva se fagocitoza. A takav univerzalni način hranjenja bilo koje stanice, u kojem hranjive tvari ulaze u ćeliju već u otopljenom obliku, naziva se pinocitoza.

Nauka koja proučava strukturu i funkciju ćelija se zove citologija.

Cell- elementarna strukturna i funkcionalna jedinica stanovanja.

Ćelije su, uprkos svojoj maloj veličini, veoma složene. Unutrašnji polutečni sadržaj ćelije naziva se citoplazma.

Citoplazma je unutrašnja sredina ćelije u kojoj se odvijaju različiti procesi i nalaze se komponente ćelije – organele (organele).

ćelijsko jezgro

Ćelijsko jezgro je najvažniji dio ćelije.
Jezgro je odvojeno od citoplazme membranom koja se sastoji od dvije membrane. U ljusci jezgra prisutne su brojne pore tako da razne tvari mogu ući iz citoplazme u jezgro i obrnuto.
Interni sadržaj kernela se poziva karioplazme ili nuklearni sok. nalazi u nuklearnom soku hromatin I nucleolus.
hromatin je lanac DNK. Ako se stanica počne dijeliti, tada su kromatinske niti čvrsto namotane oko posebnih proteina, poput niti na kolutu. Takve guste formacije jasno su vidljive pod mikroskopom i nazivaju se hromozoma.

Core sadrži genetske informacije i kontroliše vitalnu aktivnost ćelije.

nucleolus je gusto zaobljeno tijelo unutar jezgra. Obično postoji od jedne do sedam nukleola u jezgru ćelije. Oni su jasno vidljivi između dioba ćelija, a tokom diobe se uništavaju.

Funkcija nukleola je sinteza RNK i proteina iz kojih se formiraju posebne organele - ribozomi.
Ribosomi uključeni u sintezu proteina. U citoplazmi se najčešće nalaze ribozomi grubi endoplazmatski retikulum. Ređe su slobodno suspendovani u citoplazmi ćelije.

Endoplazmatski retikulum (ER) učestvuje u sintezi ćelijskih proteina i transportu supstanci unutar ćelije.

Značajan dio supstanci koje sintetiše ćelija (proteini, masti, ugljikohidrati) ne konzumira se odmah, već putem ER kanala ulazi za skladištenje u posebne šupljine, složene u hrpe, „rezervoare“ i omeđene od citoplazme. membranom. Ove šupljine se nazivaju aparat (kompleks) Golgi. Najčešće se rezervoari Golgijevog aparata nalaze u blizini jezgra ćelije.
golgijev aparat učestvuje u transformaciji ćelijskih proteina i sintetiše lizozomi- probavne organele ćelije.
Lizozomi su digestivni enzimi, "spakovani" su u membranske vezikule, pupolje i šire se kroz citoplazmu.
Golgijev kompleks takođe akumulira supstance koje ćelija sintetiše za potrebe celog organizma i koje se iz ćelije uklanjaju napolje.

Mitohondrije- energetske organele ćelija. Pretvaraju hranljive materije u energiju (ATP), učestvuju u ćelijskom disanju.

Mitohondrije su prekrivene sa dvije membrane: vanjska je glatka, a unutrašnja ima brojne nabore i izbočine - kriste.

plazma membrana

Da bi ćelija bila jedinstven sistem, neophodno je da svi njeni delovi (citoplazma, jezgro, organele) budu zajedno. Za to, u procesu evolucije, plazma membrana, koji, okružujući svaku ćeliju, odvaja je od vanjskog okruženja. Vanjska membrana štiti unutrašnji sadržaj stanice - citoplazmu i jezgro - od oštećenja, održava stalan oblik stanice, osigurava komunikaciju između stanica, selektivno prenosi potrebne tvari u ćeliju i uklanja produkte metabolizma iz stanice.

Struktura membrane je ista u svim ćelijama. Osnova membrane je dvostruki sloj molekula lipida, u kojem se nalaze brojni proteinski molekuli. Neki proteini se nalaze na površini lipidnog sloja, drugi prodiru kroz oba sloja lipida.

Posebni proteini formiraju najtanje kanale kroz koje ioni kalija, natrijuma, kalcija i neki drugi joni malog promjera mogu proći u ćeliju ili iz nje. Međutim, veće čestice (molekule hranjivih tvari - proteini, ugljikohidrati, lipidi) ne mogu proći kroz membranske kanale i ući u ćeliju uz pomoć fagocitoza ili pinocitoza:

• Na mjestu gdje čestica hrane dodiruje vanjsku membranu ćelije nastaje invaginacija i čestica ulazi u ćeliju, okružena membranom. Ovaj proces se zove fagocitoza (biljne ćelije preko vanjske ćelijske membrane prekrivene su gustim slojem vlakana (ćelijska membrana) i ne mogu fagocitozom uhvatiti tvari).
• pinocitoza razlikuje se od fagocitoze samo po tome što u ovom slučaju invaginacija vanjske membrane ne hvata čvrste čestice, već kapljice tekućine s tvarima otopljenim u njoj. Ovo je jedan od glavnih mehanizama za prodiranje tvari u ćeliju.

Pozivamo vas da se upoznate sa materijalima i.

: celulozna membrana, membrana, citoplazma sa organelama, jezgro, vakuole sa ćelijskim sokom.

Prisustvo plastida je glavna karakteristika biljne ćelije.

Funkcije ćelijskog zida- određuje oblik ćelije, štiti od faktora okoline.

plazma membrana- tanak film, koji se sastoji od molekula lipida i proteina u interakciji, omeđuje unutrašnji sadržaj od spoljašnje sredine, obezbeđuje transport vode, mineralnih i organskih materija u ćeliju putem osmoze i aktivnog prenosa, a takođe uklanja otpadne proizvode.

Citoplazma- unutrašnje polutečno okruženje ćelije, u kojem se nalaze jezgro i organele, obezbeđuje veze između njih, učestvuje u glavnim procesima života.

Endoplazmatski retikulum- mreža razgranatih kanala u citoplazmi. Učestvuje u sintezi proteina, lipida i ugljikohidrata, u transportu tvari. Ribosomi - tijela smještena na EPS ili u citoplazmi, sastoje se od RNK i proteina, uključena su u sintezu proteina. EPS i ribozomi su jedan aparat za sintezu i transport proteina.

Mitohondrije-organele odvojene od citoplazme sa dvije membrane. U njima se oksidiraju organske tvari i sintetiziraju se molekule ATP-a uz sudjelovanje enzima. Povećanje površine unutrašnje membrane na kojoj se nalaze enzimi zbog krista. ATP je organska supstanca bogata energijom.

plastidi(hloroplasti, leukoplasti, hromoplasti), njihov sadržaj u ćeliji je glavna karakteristika biljnog organizma. Kloroplasti su plastidi koji sadrže zeleni pigment hlorofil, koji apsorbira svjetlosnu energiju i koristi je za sintezu organskih tvari iz ugljičnog dioksida i vode. Razgraničenje hloroplasta od citoplazme pomoću dvije membrane, brojnih izraslina - grana na unutrašnjoj membrani, u kojoj se nalaze molekule klorofila i enzimi.

Golgijev kompleks- sistem šupljina ograničenih od citoplazme membranom. Akumulacija proteina, masti i ugljikohidrata u njima. Implementacija sinteze masti i ugljikohidrata na membranama.

Lizozomi- tijela odvojena od citoplazme jednom membranom. Enzimi sadržani u njima ubrzavaju reakciju cijepanja složenih molekula na jednostavne: proteina do aminokiselina, složenih ugljikohidrata do jednostavnih, lipida do glicerola i masnih kiselina, a također uništavaju mrtve dijelove stanice, cijele stanice.

Vakuole- šupljine u citoplazmi ispunjene ćelijskim sokom, mjesto nakupljanja rezervnih hranjivih tvari, štetnih tvari; regulišu sadržaj vode u ćeliji.

Core- glavni dio ćelije, sa vanjske strane prekriven dvomembranom, probijen porama nuklearnog omotača. Supstance ulaze u jezgro i uklanjaju se iz njega kroz pore. Kromosomi su nosioci nasljednih informacija o karakteristikama organizma, glavnim strukturama jezgra, od kojih se svaki sastoji od jednog molekula DNK u kombinaciji s proteinima. Jezgro je mjesto sinteze DNK, i-RNA, r-RNA.

Prisustvo vanjske membrane, citoplazme sa organelama, jezgra sa hromozomima.

Vanjska ili plazma membrana- omeđuje sadržaj ćelije od okoline (ostale ćelije, međućelijska supstanca), sastoji se od molekula lipida i proteina, obezbeđuje komunikaciju između ćelija, transport supstanci u ćeliju (pinocitoza, fagocitoza) i van ćelije.

Citoplazma- unutrašnje polutečno okruženje ćelije, koje obezbeđuje komunikaciju između jezgra i organela koji se nalaze u njoj. Glavni procesi vitalne aktivnosti odvijaju se u citoplazmi.

ćelijske organele:

1) endoplazmatski retikulum (ER)- sistem granajućih tubula, uključenih u sintezu proteina, lipida i ugljenih hidrata, u transportu supstanci u ćeliji;

2) ribozomi- tijela koja sadrže rRNA nalaze se na ER i u citoplazmi, te su uključena u sintezu proteina. EPS i ribozomi su jedan aparat za sintezu i transport proteina;

3) mitohondrije- "elektrane" ćelije, odvojene od citoplazme sa dve membrane. Unutrašnji formira kriste (nabore) koje povećavaju njegovu površinu. Enzimi na kristama ubrzavaju reakcije oksidacije organskih tvari i sintezu energetski bogatih ATP molekula;

4) golgi kompleks- grupa šupljina ograničenih membranom od citoplazme, ispunjenih proteinima, mastima i ugljikohidratima, koji se ili koriste u životnim procesima ili uklanjaju iz ćelije. Membrane kompleksa vrše sintezu masti i ugljikohidrata;

5) lizozomi- tijela ispunjena enzimima ubrzavaju reakcije cijepanja proteina do aminokiselina, lipida do glicerola i masnih kiselina, polisaharida do monosaharida. U lizosomima se uništavaju mrtvi dijelovi ćelije, cijele ćelije i ćelije.

Ćelijske inkluzije- Akumulacije rezervnih nutrijenata: proteina, masti i ugljenih hidrata.

Core- najvažniji deo ćelije. Prekrivena je dvomembranskom membranom s porama kroz koje neke tvari prodiru u jezgro, dok druge ulaze u citoplazmu. Hromozomi su glavne strukture jezgra, nosioci nasljednih informacija o karakteristikama organizma. Prenosi se u procesu diobe matične ćelije na ćelije kćeri, a sa zametnim ćelijama - na ćerke organizme. Jezgro je mjesto sinteze DNK, mRNA, rRNA.

vježba:

Objasnite zašto se organele nazivaju specijalizovanim strukturama ćelije?

odgovor: Organele se nazivaju specijalizirane ćelijske strukture, budući da obavljaju strogo određene funkcije, nasljedne informacije se pohranjuju u jezgri, ATP se sintetizira u mitohondrijima, fotosinteza se odvija u kloroplastima itd.

Ako imate pitanja o citologiji, možete zatražiti pomoć od

STRUKTURA I FUNKCIJE ĆELIJE

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

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

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

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

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

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

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

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

Metode istraživanja ćelija

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

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

Druga poteškoća je u tome što je većina ćelijskih komponenti providna i njihov indeks loma je skoro isti kao i kod vode. Da bi se poboljšala vidljivost, često se koriste boje koje imaju različite afinitete za različite ćelijske komponente. Bojenje se takođe koristi za proučavanje hemije ćelije. Na primjer, neke boje se vežu pretežno za nukleinske kiseline i time otkrivaju svoju lokalizaciju u ćeliji. Mala količina boja

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

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

optička mikroskopija

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

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

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

elektronska mikroskopija

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

skeniranje i prijenos.

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

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

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

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

ćelijska struktura

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

prokarioti (prednuklearni) - jednostavnije strukture;

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

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

prokariotska ćelija

Prokarioti (lat. pro - prije, prije grčkog κάρῠον - jezgro, orah) - organizmi koji, za razliku od eukariota, nemaju formirano ćelijsko jezgro i druge organele unutrašnje membrane (s izuzetkom ravnih cisterni kod fotosintetskih vrsta, na primjer, ucijanobakterija ). 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. Glavni sadržaj ćelije, koji ispunjava čitav njen volumen, je viskozno zrnast

citoplazma.

eukariotske ćelije

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

Organizmi koji, za razliku od prokariota, imaju dobro oblikovano ćelijsko jezgro, ograničeno od citoplazme nuklearnom membranom. Genetski materijal je 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 njih je kompleks sa histonskim proteinima, zvanim hromatin.

Struktura eukariotske ćelije. Šematski prikaz životinjske ćelije.

Neke ćelije, uglavnom biljne i bakterijske, imaju vanjski dio ćelijski zid. U višim biljkama sastoji se od celuloze. Ćelijski zid ima izuzetno važnu ulogu: on je spoljašnji okvir, zaštitni omotač, obezbeđuje turgor biljnih ćelija: kroz ćelijski zid prolaze voda, soli i molekuli mnogih organskih materija.Životinjske ćelije obično nemaju ćelijske zidove.

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

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

Plazma membrana pruža prvenstveno funkciju razgraničenja u odnosu na vanjsku za

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

IN ćelijska membrana ima 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.

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.

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

Postoji nekoliko mehanizama za transport tvari kroz membranu:

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

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

aktivni transport. Ovaj mehanizam je povezan sa troškovima energije i služi za transport supstanci protiv njihovog gradijenta koncentracije. Izvodi ga specijal

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

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

Takva selektivna propusnost je fiziološki veoma važna, a njeno odsustvo

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

Velike molekule kao što su proteinske ćelije mogu "progutati". Pod uticajem određenih 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.

Egzocitozom (exo-out), zahvaljujući njoj, stanica uklanja unutarstanične produkte ili neprobavljene ostatke zatvorene u vakuole, odnosno vezikule. Vezikula se približava citoplazmatskoj membrani, spaja se s njom, a njen sadržaj se oslobađa u okolinu. Tako se luče probavni enzimi, hormoni, hemiceluloza itd.

Struktura citoplazme.

Tekuća komponenta citoplazme naziva se i citosol. Pod svjetlosnim mikroskopom se činilo 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 (cijevi i rezervoari) koji prelaze jedan u drugi,

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

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

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

golgijev aparat

Golgijev aparat (Golgijev kompleks)

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

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

Lizozomi

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

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

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

Tokom gladovanja, ćelije lizozoma probavljaju neke organele bez ubijanja ćelije. Takva djelomična probava osigurava ćeliji potreban minimum hranjivih tvari na neko vrijeme.

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

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

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

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

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

Centrioles

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

variraju za različite organizme od 1 do 3.

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

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

Mitohondrije

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

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

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