Ląstelė yra pagrindinis elementarus visų gyvų daiktų vienetas, todėl turi visas gyvų organizmų savybes: labai sutvarkyta struktūra, gaunanti energiją iš išorės ir naudojant ją darbui atlikti ir tvarkai palaikyti, medžiagų apykaitai, aktyvi reakcija į dirginimą, augimas, vystymasis, dauginimasis, biologinės informacijos padvigubėjimas ir perdavimas palikuonims, regeneracija (atstatymas prie pažeistų struktūrų).
Vokiečių mokslininkas T. Schwannas XIX amžiaus viduryje sukūrė ląstelių teoriją, kurios pagrindinės nuostatos nurodė, kad visi audiniai ir organai susideda iš ląstelių; augalų ir gyvūnų ląstelės iš esmės yra panašios viena į kitą, jos visos atsiranda vienodai; organizmų veikla yra atskirų ląstelių gyvybinės veiklos suma. Didysis vokiečių mokslininkas R. Virchow turėjo didelę įtaką tolesniam ląstelių teorijos vystymuisi ir apskritai ląstelės teorijai. Jis ne tik sujungė visus daugybę skirtingų faktų, bet ir įtikinamai parodė, kad ląstelės yra nuolatinė struktūra ir atsiranda tik dauginantis.
Ląstelių teorija šiuolaikinėje interpretacijoje apima šias pagrindines nuostatas: ląstelė yra universalus elementarus gyvojo vienetas; visų organizmų ląstelės yra iš esmės panašios struktūra, funkcija ir chemine sudėtimi; ląstelės dauginasi tik dalijančios pirminę ląstelę; daugialąsčiai organizmai yra sudėtingi ląstelių ansambliai, kurie sudaro vientisas sistemas.
Šiuolaikinių tyrimo metodų dėka, du pagrindiniai ląstelių tipai: sudėtingiau organizuotos, labai diferencijuotos eukariotinės ląstelės (augalai, gyvūnai ir kai kurie pirmuonys, dumbliai, grybai ir kerpės) ir mažiau sudėtingai organizuotos prokariotinės ląstelės (mėlynadumbliai, aktinomicetai, bakterijos, spirochetos, mikoplazmos, riketsijos, chlamidijos).
Skirtingai nuo prokariotinės ląstelės, eukariotinė ląstelė turi branduolį, kurį riboja dviguba branduolio membrana ir daug membraninių organelių.
DĖMESIO!
Ląstelė yra pagrindinis gyvų organizmų struktūrinis ir funkcinis vienetas, vykdantis augimą, vystymąsi, medžiagų apykaitą ir energiją, kaupiantis, apdorojantis ir įgyvendinantis genetinę informaciją. Morfologijos požiūriu ląstelė yra sudėtinga biopolimerų sistema, atskirta nuo išorinės aplinkos plazmine membrana (plazmolema), susidedanti iš branduolio ir citoplazmos, kurioje yra organelės ir intarpai (granulės).
Kas yra ląstelės?
Ląstelės yra įvairios savo forma, struktūra, chemine sudėtimi ir medžiagų apykaitos pobūdžiu.
Visos ląstelės yra homologinės, t.y. turi keletą bendrų struktūrinių ypatybių, nuo kurių priklauso pagrindinių funkcijų atlikimas. Ląstelėms būdinga struktūros, metabolizmo (metabolizmo) ir cheminės sudėties vienove.
Tačiau skirtingos ląstelės taip pat turi specifinę struktūrą. Taip yra dėl jų specialių funkcijų atlikimo.
Ląstelių struktūra
Ultramikroskopinė ląstelės struktūra:
1 - citolema (plazminė membrana); 2 - pinocitinės pūslelės; 3 - centrosomos ląstelių centras (citocentras); 4 - hialoplazma; 5 - endoplazminis tinklas: a - granuliuoto tinklelio membrana; b – ribosomos; 6 - perinuklearinės erdvės sujungimas su endoplazminio tinklo ertmėmis; 7 - šerdis; 8 - branduolinės poros; 9 - negranuliuotas (lygus) endoplazminis tinklas; 10 - branduolys; 11 - vidinis tinklelio aparatas (Golgi kompleksas); 12 - sekrecijos vakuolės; 13 - mitochondrijos; 14 - liposomos; 15 - trys fagocitozės stadijos iš eilės; 16 - ląstelės membranos (citolemmos) sujungimas su endoplazminio tinklo membranomis.
Cheminė ląstelės sudėtis
Ląstelėje yra daugiau nei 100 cheminių elementų, keturi iš jų sudaro apie 98% masės, tai organogenai: deguonis (65-75%), anglis (15-18%), vandenilis (8-10%) ir azotas (1,5-3,0%). Likę elementai skirstomi į tris grupes: makroelementai – jų kiekis organizme viršija 0,01 proc.; mikroelementų (0,00001–0,01%) ir ultramikroelementų (mažiau nei 0,00001).
Makroelementai yra siera, fosforas, chloras, kalis, natris, magnis, kalcis.
Mikroelementai yra geležis, cinkas, varis, jodas, fluoras, aliuminis, varis, manganas, kobaltas ir kt.
Iki ultramikroelementų - seleno, vanadžio, silicio, nikelio, ličio, sidabro ir daugiau. Nepaisant labai mažo kiekio, mikroelementai ir ultramikroelementai atlieka labai svarbų vaidmenį. Jie daugiausia veikia medžiagų apykaitą. Be jų neįmanoma normaliai funkcionuoti kiekvienos ląstelės ir viso organizmo.
Ląstelė sudaryta iš neorganinių ir organinių medžiagų. Tarp neorganinių didžiausias kiekis yra vanduo. Santykinis vandens kiekis ląstelėje yra nuo 70 iki 80%. Vanduo yra universalus tirpiklis, jame vyksta visos biocheminės reakcijos ląstelėje. Dalyvaujant vandeniui, atliekamas šilumos reguliavimas. Medžiagos, kurios tirpsta vandenyje (druskos, bazės, rūgštys, baltymai, angliavandeniai, alkoholiai ir kt.), vadinamos hidrofilinėmis. Hidrofobinės medžiagos (riebalai ir panašios į riebalus) netirpsta vandenyje. Kitos neorganinės medžiagos (druskos, rūgštys, bazės, teigiami ir neigiami jonai) yra nuo 1,0 iki 1,5%.
Organinėse medžiagose vyrauja baltymai (10–20%), riebalai arba lipidai (1–5%), angliavandeniai (0,2–2,0%), nukleorūgštys (1–2%). Mažos molekulinės masės medžiagų kiekis neviršija 0,5%.
Baltymų molekulė yra polimeras, susidedantis iš daugybės pasikartojančių monomerų vienetų. Aminorūgščių baltymų monomerai (jų yra 20) yra tarpusavyje sujungti peptidiniais ryšiais, sudarydami polipeptidinę grandinę (pirminė baltymo struktūra). Jis susisuka į spiralę, savo ruožtu sudarydamas antrinę baltymo struktūrą. Dėl tam tikros erdvinės polipeptidinės grandinės orientacijos atsiranda tretinė baltymo struktūra, kuri lemia baltymo molekulės specifiškumą ir biologinį aktyvumą. Kelios tretinės struktūros susijungia ir sudaro ketvirtinę struktūrą.
Baltymai atlieka esmines funkcijas. Fermentai – biologiniai katalizatoriai, kurie padidina cheminių reakcijų greitį ląstelėje šimtus tūkstančių milijonų kartų, yra baltymai. Baltymai, būdami visų ląstelių struktūrų dalis, atlieka plastinę (statybinę) funkciją. Ląstelių judėjimą taip pat atlieka baltymai. Jie užtikrina medžiagų transportavimą į ląstelę, iš ląstelės ir ląstelės viduje. Svarbi apsauginė baltymų (antikūnų) funkcija. Baltymai yra vienas iš energijos šaltinių.Angliavandeniai skirstomi į monosacharidus ir polisacharidus. Pastarosios yra pagamintos iš monosacharidų, kurie, kaip ir aminorūgštys, yra monomerai. Iš ląstelėje esančių monosacharidų svarbiausi yra gliukozė, fruktozė (kurioje yra šeši anglies atomai) ir pentozė (penki anglies atomai). Pentozės yra nukleorūgščių dalis. Monosacharidai labai gerai tirpsta vandenyje. Polisacharidai blogai tirpsta vandenyje (gyvūnų ląstelėse – glikogenas, augalų ląstelėse – krakmolas ir celiuliozė. Angliavandeniai yra energijos šaltinis, kompleksiniai angliavandeniai kartu su baltymais (glikoproteinais), riebalais (glikolipidais) dalyvauja formuojantis ląstelių paviršiams ir ląstelių sąveikai.
Lipidai apima riebalus ir į riebalus panašias medžiagas. Riebalų molekulės yra sudarytos iš glicerolio ir riebalų rūgščių. Į riebalus panašios medžiagos yra cholesterolis, kai kurie hormonai ir lecitinas. Lipidai, kurie yra pagrindinis ląstelių membranų komponentas, atlieka statybinę funkciją. Lipidai yra svarbiausi energijos šaltiniai. Taigi, jei visiškai oksiduojant 1 g baltymų ar angliavandenių, išsiskiria 17,6 kJ energijos, tai visiškai oksidavus 1 g riebalų - 38,9 kJ. Lipidai atlieka termoreguliaciją, saugo organus (riebalų kapsulės).
DNR ir RNR
Nukleorūgštys yra polimerinės molekulės, sudarytos iš nukleotidų monomerų. Nukleotidą sudaro purino arba pirimidino bazė, cukrus (pentozė) ir fosforo rūgšties liekanos. Visose ląstelėse yra dviejų tipų nukleino rūgštys: dezoksiribonukleino (DNR) ir ribonukleino (RNR), kurios skiriasi bazių ir cukrų sudėtimi.
Erdvinė nukleorūgščių struktūra:
(pagal B. Alberts ir kt., pataisyta) I - RNR; II – DNR; juostelės - cukraus-fosfato stuburai; A, C, G, T, U - azotinės bazės, tarp jų esančios gardelės yra vandenilio ryšiai.
DNR molekulė
DNR molekulė susideda iš dviejų polinukleotidų grandinių, susuktų viena aplink kitą dvigubos spiralės pavidalu. Abiejų grandinių azotinės bazės yra tarpusavyje sujungtos viena kitą papildančiomis vandenilio jungtimis. Adeninas jungiasi tik su timinu, o citozinas su guaninu (A – T, G – C). DNR yra genetinė informacija, kuri lemia ląstelės sintezuojamų baltymų specifiškumą, tai yra aminorūgščių seką polipeptidinėje grandinėje. DNR paveldi visas ląstelės savybes. DNR randama branduolyje ir mitochondrijose.
RNR molekulė
RNR molekulę sudaro viena polinukleotidų grandinė. Ląstelėse yra trijų tipų RNR. Informacija arba pasiuntinio RNR tRNR (iš anglų kalbos pasiuntinio - „tarpininkas“), pernešanti informaciją apie DNR nukleotidų seką į ribosomas (žr. toliau). Perneškite RNR (tRNR), kuri perneša aminorūgštis į ribosomas. Ribosominė RNR (rRNR), kuri dalyvauja formuojant ribosomas. RNR randama branduolyje, ribosomose, citoplazmoje, mitochondrijose, chloroplastuose.
Nukleino rūgščių sudėtis:
Ląstelė yra mažiausias ir pagrindinis gyvų organizmų struktūrinis vienetas, galintis atsinaujinti, reguliuotis ir savaime daugintis.
Tipiški ląstelių dydžiai: bakterijų ląstelės - nuo 0,1 iki 15 mikronų, kitų organizmų ląstelės - nuo 1 iki 100 mikronų, kartais siekia 1-10 mm; didelių paukščių kiaušiniai - iki 10-20 cm, nervų ląstelių procesai - iki 1 m.
ląstelės forma labai įvairios: yra sferinių ląstelių (kokiai), grandinėlė (streptokokai), pailgos (lazdelės ar bacilos), lenktas (virpesiai), susuktas (spirilė), daugialypis, su motorine žiužele ir kt.
Ląstelių tipai: prokariotinės(nebranduolinis) ir eukariotinis (turintis formalizuotą branduolį).
eukariotų ląstelės toliau skirstomos į ląsteles gyvūnai, augalai ir grybai.
Eukariotinės ląstelės struktūrinė organizacija
Protoplastas yra visas gyvas ląstelės turinys. Visų eukariotinių ląstelių protoplastas susideda iš citoplazmos (su visomis organelėmis) ir branduolio.
Citoplazma- tai vidinis ląstelės turinys, išskyrus branduolį, susidedantį iš hialoplazmos, į ją panardintų organelių ir (kai kurių tipų ląstelėse) tarpląstelinių inkliuzų (rezervinių maistinių medžiagų ir (arba) galutinių medžiagų apykaitos produktų).
Hialoplazma- pagrindinė plazma, citoplazmos matrica, pagrindinė medžiaga, kuri yra vidinė ląstelės aplinka ir yra klampus bespalvis koloidinis tirpalas (vandens kiekis iki 85%) įvairių medžiagų: baltymų (10%), cukrų, organinių ir neorganinių rūgščių, aminorūgščių, polisacharidų, RNR, lipidų, mineralinių druskų ir kt.
■ Hialoplazma yra tarpląstelinių mainų reakcijų terpė ir ryšys tarp ląstelės organelių; jis gali grįžtamai pereiti nuo zolio į gelį, jo sudėtis lemia ląstelės buferines ir osmosines savybes. Citoplazmoje yra citoskeletas, susidedantis iš mikrotubulių ir baltymų gijų, galinčių susitraukti.
■ Citoskeletas lemia ląstelės formą ir dalyvauja tarpląsteliniame organelių ir atskirų medžiagų judėjime. Branduolys yra didžiausia eukariotinės ląstelės organelė, kurioje yra chromosomos, kuriose saugoma visa paveldima informacija (daugiau informacijos rasite toliau).
Eukariotinės ląstelės struktūriniai komponentai:
■ plazmalemma (plazminė membrana),
■ ląstelių sienelės (tik augalų ir grybų ląstelėse),
■ biologinės (elementariosios) membranos,
■ šerdis,
■ endoplazminis tinklas (endoplazminis tinklas),
■ mitochondrijos,
■ Golgi kompleksas,
■ chloroplastai (tik augalų ląstelėse),
■ lizosomos, s
■ ribosomos,
■ ląstelių centras,
■ vakuolės (tik augalų ir grybų ląstelėse),
■ mikrovamzdeliai,
■ blakstienos, žvyneliai.
Žemiau pateiktos gyvūnų ir augalų ląstelių struktūrinės diagramos:
Biologinės (elementariosios) membranos yra aktyvūs molekuliniai kompleksai, atskiriantys tarpląstelinius organelius ir ląsteles. Visos membranos turi panašią struktūrą.
Membranų struktūra ir sudėtis: storis 6-10 nm; daugiausia susideda iš baltymų ir fosfolipidų.
■Fosfolipidai sudaro dvigubą (bimolekulinį) sluoksnį, kuriame jų molekulės pasuktos hidrofiliniais (vandenyje tirpiais) galais į išorę, o hidrofobiniais (vandenyje netirpiais) galais – membranos viduje.
■ baltymų molekulių esantis abiejuose lipidų dvisluoksnio paviršiuose periferiniai baltymai), prasiskverbia į abu lipidų molekulių sluoksnius ( integralas baltymai, kurių dauguma yra fermentai) arba tik vienas jų sluoksnis (pusiau integralūs baltymai).
Membranos savybės: plastiškumas, asimetrija(skirtinga tiek lipidų, tiek baltymų išorinio ir vidinio sluoksnių sudėtis), poliškumas (išorinis sluoksnis teigiamai įkrautas, vidinis – neigiamas), gebėjimas savaime užsidaryti, selektyvus pralaidumas (hidrofobinės medžiagos praeina per dvigubą lipidų sluoksnį, o hidrofilinės – per poras integraliuose baltymuose).
Membranos funkcijos: barjeras (atskiria organoido ar ląstelės turinį nuo aplinkos), struktūrinis (suteikia tam tikrą organoido ar ląstelės formą, dydį ir stabilumą), transportavimo (užtikrina medžiagų pernešimą į organoidą ar ląstelę ir iš jo), katalizinį (užtikrina biocheminius procesus šalia membranos), reguliacinį (dalyvauja medžiagų apykaitos ir energijos reguliavime tarp organoido ar ląstelės), dalyvauja energijos konversijoje tarp organoido ar ląstelės ir išorinės aplinkos energijos.
Plazminė membrana (plasmalemma)
plazmos membrana, arba plazmolema, yra biologinė membrana arba biologinių membranų kompleksas, glaudžiai vienas šalia kito, dengiantis ląstelę iš išorės.
Plazmalemmos struktūra, savybės ir funkcijos iš esmės yra tokios pačios kaip ir elementariosios biologinės membranos.
❖ Pastato savybės:
■ išoriniame plazmalemos paviršiuje yra glikokalikso – glikolipoido ir glikoproteinų molekulių polisacharidinio sluoksnio, kuris tarnauja kaip tam tikrų cheminių medžiagų „atpažinimo“ receptoriai; gyvūnų ląstelėse jis gali būti padengtas gleivėmis arba chitinu, o augalų ląstelėse - celiuliozės ar pektino medžiagomis;
■ Plazmalemoje dažniausiai susidaro ataugos, invaginacijos, klostės, mikrovilgeliai ir kt., kurie padidina ląstelės paviršių.
■ Papildomos funkcijos: receptorius (dalyvauja medžiagų „atpažinime“ ir signalų iš aplinkos suvokime bei jų perdavimu ląstelei), užtikrina ryšį tarp ląstelių daugialąsčio organizmo audiniuose, dalyvauja kuriant specialias ląstelių struktūras (flagela, blakstiena ir kt.).
Ląstelės sienelė (apvalkalas)
ląstelių sienelės- Tai standi struktūra, esanti už plazmalemos ir vaizduojanti išorinį ląstelės dangą. Jo yra prokariotinėse ląstelėse ir grybų bei augalų ląstelėse.
❖Ląstelių sienelių sudėtis: celiuliozė augalų ląstelėse ir chitinas grybelių ląstelėse (struktūriniai komponentai), baltymai, pektinai (kurie dalyvauja formuojant plokšteles, kurios pritvirtina dviejų gretimų ląstelių sieneles), ligninas (kuris sutvirtina celiuliozės skaidulas į labai tvirtą rėmą), suberinas (nusėda ant apvalkalo iš vidaus ir dėl to yra praktiškai nepralaidus kalcio ląstelių sienelėms ir augalo paviršiaus tirpalams) ir kt. mineralizacija) ir yra padengtas hidrofobiniais vaškais ir odelėmis (celiuliozės ir pektinų persmelktas odelės sluoksnis).
❖ Ląstelės sienelės funkcijos: tarnauja kaip išorinis karkasas, palaiko ląstelių turgorą, atlieka apsaugines ir transportavimo funkcijas.
ląstelių organelės
Organelės (arba organelės)– Tai nuolatinės labai specializuotos tarpląstelinės struktūros, kurios turi tam tikrą struktūrą ir atlieka atitinkamas funkcijas.
❖ Paskyrimu
organelės skirstomos į:
■ bendrosios paskirties organelės (mitochondrijos, Golgi kompleksas, endoplazminis tinklas, ribosomos, centriolės, lizosomos, plastidai) ir
■ specialios paskirties organelės (miofibrilės, žvyneliai, blakstienėlės, vakuolės).
❖ Dėl membranos buvimo
organelės skirstomos į:
■ dviejų membranų (mitochondrijos, plastidai, ląstelės branduolys),
■ vienos membranos (endoplazminis tinklas, Golgi kompleksas, lizosomos, vakuolės) ir
■ nemembraninis (ribosomos, ląstelės centras).
Vidinis membraninių organelių turinys visada skiriasi nuo juos supančios hialoplazmos.
Mitochondrijos- dviejų membranų eukariotinių ląstelių organelės, kurios atlieka organinių medžiagų oksidaciją iki galutinių produktų, išskirdamos energiją, sukauptą ATP molekulėse.
■ Struktūra: lazdelės formos, sferinės ir siūlinės formos, storis 0,5-1 mikronas, ilgis 2-7 mikronai; dviejų membranų, išorinė membrana yra lygi ir turi didelį pralaidumą, vidinė membrana formuoja raukšles - cristae, ant kurių yra sferiniai kūnai - ATP-kai kurios. Erdvėje tarp membranų kaupiasi vandenilio jonai 11, dalyvaujantys deguonies kvėpavime.
■ Vidinis turinys (matrica): ribosomos, žiedinė DNR, RNR, aminorūgštys, baltymai, Krebso ciklo fermentai, audinių kvėpavimo fermentai (esantys ant kristų).
■ Funkcijos: medžiagų oksidacija iki CO 2 ir H 2 O; ATP ir specifinių baltymų sintezė; naujų mitochondrijų susidarymas dėl dalijimosi į dvi dalis.
plastidai(yra tik augalų ląstelėse ir autotrofiniuose protistuose).
■ Plastidų rūšys: chloroplastai (žalias) leukoplastai (bespalvė apvali forma), chromoplastai (geltona arba oranžinė); plastidai gali keistis iš vienos rūšies į kitą.
■Chloroplastų struktūra: jie yra dviejų membranų, apvalios arba ovalios formos, ilgis 4-12 mikronų, storis 1-4 mikronai. Išorinė membrana lygi, vidinė turi tilakoidai - raukšlės, kurios sudaro uždarus disko formos iškyšas, tarp kurių yra stroma (žr. žemiau). Aukštesniuose augaluose tilakoidai yra sukrauti (kaip monetų stulpelis) grūdai kurie yra sujungti vienas su kitu lamelės (vienos membranos).
■ Chloroplastų sudėtis: tilakoidų ir chlorofilo bei kitų pigmentų granulių membranose; vidinis turinys (stroma): baltymai, lipidai, ribosomos, žiedinė DNR, RNR, fermentai, dalyvaujantys CO 2 fiksavime, atsarginės medžiagos.
■Plastidų funkcijos: fotosintezė (chloroplastai, esantys žaliuosiuose augalų organuose), specifinių baltymų sintezė ir atsarginių maistinių medžiagų: krakmolo, baltymų, riebalų (leukoplastų) kaupimas, suteikiant spalvą augalų audiniams, siekiant pritraukti vabzdžius apdulkintojus ir vaisių bei sėklų platintojus (chromoplastus).
Endoplazminis Tinklelis (EPS), arba endoplazminis tinklas, esantis visose eukariotinėse ląstelėse.
■Struktūra: yra tarpusavyje sujungtų įvairių formų ir dydžių kanalėlių, kanalėlių, cisternų ir ertmių sistema, kurios sieneles sudaro elementarios (vienos) biologinės membranos. Yra dviejų tipų EPS: granuliuotas (arba grubus), turintis ribosomų kanalų ir ertmių paviršiuje, ir agranulinis (arba lygus), neturintis ribosomų.
■Funkcijos: ląstelės citoplazmos padalijimas į skyrius, kurie neleidžia susimaišyti juose vykstantiems cheminiams procesams; grubus ER kaupiasi, išskiria brendimui ir transportavimui, jo paviršiuje ribosomų sintetinamus baltymus, sintetina ląstelių membranas; sklandus EPS sintetina ir perneša lipidus, kompleksinius angliavandenius ir steroidinius hormonus, pašalina iš ląstelės toksines medžiagas.
Golgi kompleksas (arba aparatas) - eukariotinės ląstelės membraninė organelė, esanti šalia ląstelės branduolio, kuri yra rezervuarų ir pūslelių sistema, dalyvaujanti medžiagų kaupime, saugojimui ir transportavimui, ląstelės membranos konstravimui ir lizosomų formavimuisi.
■Struktūra: Kompleksas yra diktiosoma, membrana apribotų plokščių disko formos maišelių (cisternų), iš kurių pumpuojasi pūslelės, krūva ir membraninių kanalėlių sistema, jungianti kompleksą su lygiosios ER kanalais ir ertmėmis.
■Funkcijos: lizosomų, vakuolių, plazmalemos ir augalo ląstelės ląstelės sienelės susidarymas (jai pasidalijus), daugybės sudėtingų organinių medžiagų (augaluose pektino, celiuliozės ir kt.; gyvūnuose – glikoproteinų, glikolipidų, kolageno, pieno baltymų, tulžies, daugybės hormonų ir kt.) sekrecijos; lipidų, transportuojamų išilgai ER, kaupimasis ir dehidratacija (iš lygaus ER), baltymų (iš granuliuotų ER ir laisvųjų citoplazmos ribosomų) ir angliavandenių tobulinimas ir kaupimas bei medžiagų pašalinimas iš ląstelės.
Subrendusios diktiozomų cisternos nuplėšia pūsleles (Golgi vakuolės), užpildyta paslaptimi, kurią vėliau arba naudoja pati ląstelė, arba iš jos išima.
❖ Lizosomos- ląstelių organelės, užtikrinančios sudėtingų organinių medžiagų molekulių skaidymą; susidaro iš pūslelių, kurios atsiskiria nuo Golgi komplekso arba lygaus ER ir yra visose eukariotinėse ląstelėse.
■ Struktūra ir sudėtis: lizosomos yra mažos vienos membranos suapvalintos pūslelės, kurių skersmuo 0,2-2 mikronai; pripildytas hidrolizinių (virškinimo) fermentų (~40), galinčių skaidyti baltymus (iki aminorūgščių), lipidus (iki glicerolio ir aukštesnes karboksirūgštis), polisacharidus (iki monosacharidus) ir nukleino rūgštis (iki nukleotidų).
Susiliedamos su endocitinėmis pūslelėmis, lizosomos sudaro virškinimo vakuolę (arba antrinę lizosomą), kurioje skaidomos sudėtingos organinės medžiagos; susidarę monomerai per antrinės lizosomos membraną patenka į ląstelės citoplazmą, o nesuvirškintos (nehidrolizuojamos) medžiagos lieka antrinėje lizosomoje, o vėliau, kaip taisyklė, išskiriamos už ląstelės ribų.
■ Funkcijos: heterofagija- pašalinių medžiagų, patekusių į ląstelę endocitozės būdu, skaidymas, autofagija - ląstelei nereikalingų struktūrų sunaikinimas; autolizė - ląstelės savaiminis sunaikinimas, atsirandantis dėl lizosomų turinio išsiskyrimo ląstelės mirties ar atgimimo metu.
❖ Vakuolės- didelės pūslelės arba ertmės citoplazmoje, susidarančios augalų, grybų ir daugelio ląstelėse protistai o riboja elementari membrana – tonoplastas.
■ Vakuolės protistai skirstomas į virškinamąjį ir susitraukiamąjį (turintis membranose elastinių skaidulų ryšulius ir tarnaujantis osmosiniam ląstelės vandens balanso reguliavimui).
■Vakuolės augalų ląstelės užpildytas ląstelių sultimis – įvairių organinių ir neorganinių medžiagų vandeniniu tirpalu. Juose taip pat gali būti nuodingų ir taninų bei galutinių ląstelių gyvybinės veiklos produktų.
■ Augalų ląstelių vakuolės gali susijungti į centrinę vakuolę, kuri užima iki 70-90% ląstelės tūrio ir gali prasiskverbti citoplazmos sruogomis.
Funkcijos: atsarginių medžiagų ir medžiagų, skirtų ekskrecijai, kaupimas ir išskyrimas; turgorinio slėgio palaikymas; ląstelių augimo užtikrinimas dėl tempimo; ląstelės vandens balanso reguliavimas.
♦Ribosoma- ląstelės organelės, esančios visose ląstelėse (keleto dešimčių tūkstančių), esančios ant granuliuoto EPS membranų, mitochondrijose, chloroplastuose, citoplazmoje ir išorinėje branduolio membranoje ir vykdančios baltymų biosintezę; Ribosomų subvienetai susidaro branduolyje.
■ Struktūra ir sudėtis: ribosomos - mažiausios (15-35 nm) nemembraninės apvalios ir grybo formos granulės; turi du aktyvius centrus (aminoacilą ir peptidilą); susideda iš dviejų nevienodų subvienetų - didelio (pusrutulio formos su trimis iškyšomis ir kanalu), kuriame yra trys RNR molekulės ir baltymas, ir mažo (turinčio vieną RNR molekulę ir baltymą); subvienetus jungia Mg+ jonas.
■ Funkcija: baltymų sintezė iš aminorūgščių.
❖ Ląstelių centras- daugumos gyvūnų ląstelių, kai kurių grybų, dumblių, samanų ir paparčių organelė, esanti (tarpfazėje) ląstelės centre šalia branduolio ir tarnaujanti kaip surinkimo inicijavimo centras mikrovamzdeliai .
■ Struktūra: Ląstelės centras susideda iš dviejų centriolių ir centrosferos. Kiekviena centriolė (1.12 pav.) yra 0,3-0,5 µm ilgio ir 0,15 µm skersmens cilindro pavidalo, kurio sieneles sudaro devyni mikrovamzdelių tripletai, o vidurys užpildytas vienalyte medžiaga. Centrioliai išsidėstę statmenai vienas kitam ir juos supa tankus citoplazmos sluoksnis su radialiai besiskiriančiais mikrovamzdeliais, kurie sudaro spinduliuojančią centrosferą. Ląstelių dalijimosi metu centrioliai nukrypsta link polių.
■ Pagrindinės funkcijos: dalijimosi verpstės (arba mitozinio verpstės) ląstelių dalijimosi polių ir achromatinių gijų formavimas, užtikrinantis tolygų genetinės medžiagos pasiskirstymą tarp dukterinių ląstelių; interfazėje nukreipia organelių judėjimą citoplazmoje.
Citoscilo ląstelės yra sistema mikrofilamentai Ir mikrovamzdeliai , prasiskverbiantis į ląstelės citoplazmą, susietas su išorine citoplazmine membrana ir branduolio membrana bei išlaikantis ląstelės formą.
■mikroliepsna- ploni, galintys susitraukti 5–10 nm storio siūlus ir sudaryti iš baltymų ( aktinas, miozinas ir pan.). Jų yra visų ląstelių citoplazmoje ir judrių ląstelių pseudopoduose.
Funkcijos: mikroflamos užtikrina motorinį hialoplazmos aktyvumą, tiesiogiai dalyvauja keičiant ląstelės formą protistų ląstelių plitimo ir ameboidinio judėjimo metu, dalyvauja susiaurėjimo formavimusi dalijantis gyvūnų ląstelėms; vienas iš pagrindinių ląstelės citoskeleto elementų.
■ mikrovamzdeliai- ploni tuščiaviduriai cilindrai (25 nm skersmens), sudaryti iš tubulino baltymo molekulių, išsidėsčiusių spiralinėmis arba tiesiomis eilėmis eukariotinių ląstelių citoplazmoje.
Funkcijos: mikrovamzdeliai sudaro verpstės skaidulas, yra centriolių, blakstienų, žvynelių dalis, dalyvauja tarpląsteliniame transporte; vienas iš pagrindinių ląstelės citoskeleto elementų.
Judėjimo organelės — žvyneliai ir blakstienos , yra daugelyje ląstelių, bet dažniau pasitaiko vienaląsčiuose organizmuose.
■ Cilia- daugybė citoplazminių trumpų (5-20 mikronų ilgio) ataugų plazmalemos paviršiuje. Jų yra įvairių rūšių gyvūnų ir kai kurių augalų ląstelių paviršiuje.
■ Flagella- pavienės citoplazminės ataugos daugelio protistų, zoosporų ir spermatozoidų ląstelių paviršiuje; ~10 kartų ilgesnis už blakstienas; tarnauti transportavimui.
■ Struktūra: iš jų susideda blakstiena ir žvyneliai (1.14 pav.). mikrovamzdeliai išdėstyti 9 × 2 + 2 sistemoje (devyni dvigubi mikrovamzdeliai - dubletai sudaro sienelę, du pavieniai mikrovamzdeliai yra viduryje). Dvigubai gali slysti vienas kito atžvilgiu, o tai veda prie blakstienų arba žvynelių sulenkimo. Žvynelių ir blakstienų apačioje yra baziniai kūnai, savo struktūra identiški centriolėms.
■ Funkcijos: blakstienos ir žvyneliai užtikrina pačių ląstelių arba jas supančio skysčio ir jame pakibusių dalelių judėjimą.
Inkliuzai
Inkliuzai- nenuolatiniai (laikinai egzistuojantys) ląstelės citoplazmos komponentai, kurių kiekis kinta priklausomai nuo ląstelės funkcinės būklės. Yra trofinių, sekrecinių ir ekskrecinių intarpų.
■ Trofiniai intarpai- tai maistinių medžiagų atsargos (riebalai, krakmolas ir baltyminiai grūdai, glikogenas).
■ Sekretoriniai intarpai– Tai vidinės ir išorinės sekrecijos liaukų atliekos (hormonai, fermentai).
■ ekskreciniai intarpai yra medžiagų apykaitos produktai ląstelėje, kurie turi būti pašalinti iš ląstelės.
branduolys ir chromosomos
Šerdis- didžiausia organelė yra esminis visų eukariotinių ląstelių komponentas (išskyrus aukštesniųjų augalų floemo sietines ląsteles ir brandžius žinduolių eritrocitus). Dauguma ląstelių turi vieną branduolį, tačiau yra dviejų ir daugiabranduolių ląstelių. Yra dvi branduolio būsenos: tarpfazinė ir dalioji
Tarpfazinis branduolys apima branduolinis apvalkalas(atskiria vidinį branduolio turinį nuo citoplazmos), branduolio matricą (karioplazmą), chromatiną ir branduolius. Branduolio forma ir dydis priklauso nuo organizmo tipo, tipo, amžiaus ir ląstelės funkcinės būklės. Jame yra daug DNR (15-30%) ir RNR (12%).
■ Branduolio funkcijos: paveldimos informacijos saugojimas ir perdavimas nepakitusios DNR struktūros pavidalu; visų ląstelių gyvybinės veiklos procesų reguliavimas (per baltymų sintezės sistemą).
❖ branduolinis apvalkalas(arba kariolema) susideda iš išorinės ir vidinės biologinės membranos, tarp kurių yra perinuklearinė erdvė. Ant vidinės membranos yra baltyminė plokštelė, kuri suteikia branduoliui formą. Išorinė membrana yra prijungta prie ER ir turi ribosomas. Membrana yra persmelkta branduolio porų, per kurias vyksta medžiagų apykaita tarp branduolio ir citoplazmos. Porų skaičius nėra pastovus ir priklauso nuo branduolio dydžio ir jo funkcinio aktyvumo.
■ Branduolinio apvalkalo funkcijos: ji atskiria branduolį nuo ląstelės citoplazmos, reguliuoja medžiagų transportavimą iš branduolio į citoplazmą (RNR, ribosomų subvienetai) ir iš citoplazmos į branduolį (baltymai, riebalai, angliavandeniai, ATP, vanduo, jonai).
❖ Chromosoma– svarbiausia branduolio organelė, turinti vieną DNR molekulę kartu su specifiniais baltymais, histonais ir kai kuriomis kitomis medžiagomis, kurių dauguma yra chromosomos paviršiuje.
Priklausomai nuo ląstelės gyvavimo ciklo fazės, chromosomos gali būti dvi valstybės — despiralizuotas ir spiralizuotas.
» Despiralizuotos būsenos chromosomos yra periode tarpfazė ląstelių ciklas, sudarydamas optiniame mikroskope nematomus siūlus, kurie sudaro pagrindą chromatinas .
■ Proceso metu vyksta spiralizacija, lydima DNR grandinių sutrumpėjimo ir sutankinimo (100–500 kartų). ląstelių dalijimasis ; o chromosomos įgauna kompaktišką formą. ir tampa matomi optiniu mikroskopu.
Chromatinas- vienas iš branduolinės medžiagos komponentų tarpfazių laikotarpiu, kuris yra pagrįstas nesuvyniotos chromosomos ilgų plonų DNR molekulių gijų tinklo pavidalu kartu su histonais ir kitomis medžiagomis (RNR, DNR polimeraze, lipidais, mineralais ir kt.); gerai nudažyti histologinėje praktikoje naudojamais dažais.
■ Chromatine DNR molekulės dalys vingiuoja aplink histonus, sudarydamos nukleosomas (jos atrodo kaip karoliukai).
chromatidas- tai struktūrinis chromosomos elementas, kuris yra DNR molekulės gija komplekse su baltymais, histonais ir kitomis medžiagomis, pakartotinai sulankstyta kaip superspiralė ir supakuota į lazdelės formos kūną.
■ Spiralizacijos ir pakavimo metu atskiros DNR dalys sutampa taisyklingai, todėl chromatidėse susidaro kintamos skersinės juostos.
❖ Chromosomos sandara (1.16 pav.). Spiralizuota chromosoma yra maždaug 0,2–20 µm dydžio lazdelės formos struktūra, susidedanti iš dviejų chromatidžių ir padalyta į dvi atšakas pirminiu susiaurėjimu, vadinamu centromeru. Chromosomos gali turėti antrinį susiaurėjimą, kuris atskiria regioną, vadinamą palydovu. Kai kurios chromosomos turi sritį ( branduolio organizatorius ), kuri koduoja ribosominės RNR (rRNR) struktūrą.
Chromosomų tipai priklausomai nuo jų formos: lygiarankiai , skirtumai (Centromeras yra nukrypęs nuo chromosomos vidurio) strypo formos (Centromeras yra netoli chromosomos galo).
Po mitozės anafazės ir II mejozės anafazės chromosomos susideda iš vieno chromitido, o po DNR replikacijos (dvigubėjimo) sintetinėje (S) tarpfazės stadijoje, jos susideda iš dviejų seserinių chromitidų, sujungtų viena su kita centromerų srityje. Ląstelių dalijimosi metu prie centromeros prisitvirtina verpstės mikrovamzdeliai.
❖ Chromosomų funkcijos:
■ turi genetinė medžiaga
- DNR molekulės;
■ atlikti DNR sintezė
(su chromosomų padvigubėjimu ląstelės ciklo S periode) ir i-RNR;
■ reguliuoti baltymų sintezę;
■ kontroliuoti ląstelių veiklą.
homologinės chromosomos– chromosomos, priklausančios tai pačiai porai, identiškos savo forma, dydžiu, centromerų išsidėstymu, turinčios tuos pačius genus ir lemiančios tų pačių požymių išsivystymą. Homologinės chromosomos gali skirtis jose esančių genų aleliais ir keistis regionais mejozės metu (susikirtimo).
autosomos chromosomos dvinamis organizmų ląstelėse, vienodos tos pačios rūšies patinų ir patelių (tai visos ląstelės chromosomos, išskyrus lytines chromosomas).
lytinės chromosomos(arba heterochromosomos ) yra chromosomos, kuriose yra genai, lemiantys gyvo organizmo lytį.
diploidinis rinkinys(žymimas 2n) – chromosomų rinkinys somatinės ląstelės, kuriose yra kiekviena chromosoma jos suporuota homologinė chromosoma . Vieną diploidinio rinkinio chromosomų organizmas gauna iš tėvo, kitą – iš motinos.
■ Diploidinis rinkinys žmogus susideda iš 46 chromosomų (iš jų 22 poros homologinių chromosomų ir dvi lytinės chromosomos: moterys turi dvi X chromosomas, vyrai – po vieną X ir vieną Y chromosomą).
haploidinis rinkinys(nurodytas 1l) - viengungis chromosomų rinkinys seksualinis ląstelės ( gametos ), kuriame yra chromosomos neturi suporuotų homologinių chromosomų . Haploidinis rinkinys susidaro gametoms formuojantis dėl mejozės, kai į gametą patenka tik viena iš kiekvienos homologinių chromosomų poros.
Kariotipas- tai pastovių kiekybinių ir kokybinių morfologinių požymių, būdingų tam tikros rūšies organizmų somatinių ląstelių chromosomoms (jų skaičius, dydis ir forma), rinkinys, pagal kurį galima vienareikšmiškai identifikuoti diploidinį chromosomų rinkinį.
branduolys- suapvalintas, stipriai sutankintas, neribotas
membraninis korpusas, kurio dydis 1-2 mikronai. Branduolys turi vieną ar daugiau branduolių. Branduolys susidaro aplink kelių chromosomų branduolinius organizatorius, traukiamus vienas prie kito. Branduolio dalijimosi metu branduoliai sunaikinami ir dalijimosi pabaigoje formuojasi iš naujo.
■ Sudėtis: baltymai 70-80%, RNR 10-15%, DNR 2-10%.
■ Funkcijos: r-RNR ir t-RNR sintezė; ribosomų subvienetų surinkimas.
Karioplazma (arba nukleoplazma, kariolimfa, branduolio sultys ) yra bestruktūrė masė, užpildanti tarpą tarp branduolio struktūrų, į kurią panardinamas chromatinas, branduoliai, įvairios intrabranduolinės granulės. Sudėtyje yra vandens, nukleotidų, aminorūgščių, ATP, RNR ir fermentų baltymų.
Funkcijos: užtikrina branduolinių konstrukcijų tarpusavio jungtis; dalyvauja pernešant medžiagas iš branduolio į citoplazmą ir iš citoplazmos į branduolį; reguliuoja DNR sintezę replikacijos metu, i-RNR sintezę transkripcijos metu.
Lyginamosios eukariotinių ląstelių charakteristikos
Prokariotinių ir eukariotinių ląstelių sandaros ypatumai
Medžiagų gabenimas
Medžiagų gabenimas- tai reikalingų medžiagų pernešimo visame kūne, į ląsteles, ląstelės viduje ir ląstelės viduje procesas, taip pat atliekamų medžiagų pašalinimas iš ląstelės ir kūno.
Medžiagų pernešimą ląstelėje užtikrina hialoplazma ir (eukariotinėse ląstelėse) endoplazminis tinklas (ER), Golgi kompleksas ir mikrovamzdeliai. Medžiagų gabenimas bus aprašytas vėliau šioje svetainėje.
Medžiagų transportavimo per biologines membranas būdai:
■ pasyvus pernešimas (osmosas, difuzija, pasyvi difuzija),
■ aktyvus transportas,
■ endocitozė,
■ egzocitozė.
Pasyvus transportas nereikalauja energijos ir atsiranda palei gradientą koncentracija, tankis arba elektrocheminis potencialas.
Osmosas- tai vandens (ar kito tirpiklio) prasiskverbimas per pusiau pralaidžią membraną iš mažiau koncentruoto tirpalo į labiau koncentruotą.
Difuzija- prasiskverbimas medžiagų per membraną palei gradientą koncentracija (iš vietovės, kurioje didesnė medžiagos koncentracija, į sritį, kurioje koncentracija mažesnė).
Difuzija vanduo ir jonai atliekami dalyvaujant vientisiems membranos baltymams su poromis (kanalais), riebaluose tirpių medžiagų difuzija vyksta dalyvaujant membranos lipidų fazei.
Palengvinta difuzija per membraną vyksta specialių membraninių baltymų nešiklio pagalba, žr. paveikslėlį.
aktyvus transportas reikalauja energijos, išsiskiriančios skaidant ATP, sąnaudų ir padeda transportuoti medžiagas (jonus, monosacharidus, aminorūgštis, nukleotidus) vs gradientas jų koncentracija arba elektrocheminis potencialas. Atliekama specializuotais baltymais-nešikliais permiazės turintys jonų kanalus ir formuojantys jonų siurbliai .
Endocitozė- makromolekulių (baltymų, nukleino rūgščių ir kt.) ir mikroskopinių kietų maisto dalelių fiksavimas ir apgaubimas ląstelių membrana. fagocitozė ) arba skysčio lašeliai su jame ištirpusiomis medžiagomis ( pinocitozė ) ir uždarant juos į membranos vakuolę, kuri įtraukiama į ląstelę. Tada vakuolė susilieja su lizosoma, kurios fermentai suskaido įstrigusias molekules į monomerus.
Egzocitozė yra atvirkštinis endocitozės procesas. Egzocitozės būdu ląstelė pašalina tarpląstelinius produktus arba nesuvirškintus likučius, uždarytus vakuolėse ar pūslelėse.
Ląstelės biologija bendrais bruožais visiems žinoma iš mokyklos programos. Kviečiame prisiminti tai, ką kadaise studijavote, taip pat atrasti ką nors naujo. Pavadinimą „ląstelė“ dar 1665 metais pasiūlė anglas R. Hukas. Tačiau sistemingai ji pradėta tyrinėti tik XIX amžiuje. Mokslininkus, be kita ko, domino ląstelės vaidmuo organizme. Jie gali būti daugelio skirtingų organų ir organizmų (kiaušinių, bakterijų, nervų, eritrocitų) dalis arba būti nepriklausomi organizmai (protozoidai). Nepaisant visos jų įvairovės, jų funkcijos ir struktūra yra daug bendro.
Ląstelių funkcijos
Visi jie skiriasi savo forma ir dažnai savo funkcijomis. Gana stipriai gali skirtis ir vieno organizmo audinių bei organų ląstelės. Tačiau ląstelės biologija išryškina funkcijas, kurios būdingos visoms jų atmainoms. Čia visada vyksta baltymų sintezė. Šis procesas yra kontroliuojamas.Ląstelė, kuri nesintetina baltymų, iš esmės negyva. Gyva ląstelė yra ta, kurios komponentai nuolat keičiasi. Tačiau pagrindinės medžiagų klasės išlieka nepakitusios.
Visi procesai ląstelėje vyksta naudojant energiją. Tai mityba, kvėpavimas, dauginimasis, medžiagų apykaita. Todėl gyva ląstelė pasižymi tuo, kad joje visą laiką vyksta energijos mainai. Kiekvienas iš jų turi bendrą svarbiausią savybę – galimybę kaupti energiją ir ją išleisti. Kitos funkcijos apima susiskaldymą ir dirglumą.
Visos gyvos ląstelės gali reaguoti į cheminius ar fizinius savo aplinkos pokyčius. Ši savybė vadinama jaudrumu arba dirglumu. Ląstelėse susijaudinus keičiasi medžiagų irimo bei biosintezės greitis, temperatūra ir deguonies suvartojimas. Šioje būsenoje jie atlieka jiems būdingas funkcijas.
Ląstelių struktūra
Jo struktūra gana sudėtinga, nors tokiame moksle kaip biologija ji laikoma paprasčiausia gyvybės forma. Ląstelės yra tarpląstelinėje medžiagoje. Tai suteikia jiems kvėpavimą, mitybą ir mechaninį stiprumą. Branduolys ir citoplazma yra pagrindiniai kiekvienos ląstelės komponentai. Kiekvienas iš jų yra padengtas membrana, kurios statybinis elementas yra molekulė. Biologija nustatė, kad membrana susideda iš daugybės molekulių. Jie yra išdėstyti keliais sluoksniais. Dėl membranos medžiagos prasiskverbia selektyviai. Citoplazmoje yra organelės - mažiausios struktūros. Tai yra endoplazminis tinklas, mitochondrijos, ribosomos, ląstelių centras, Golgi kompleksas, lizosomos. Išstudijavę šiame straipsnyje pateiktus brėžinius, geriau suprasite, kaip atrodo ląstelės.
Membrana
Endoplazminis Tinklelis
Šis organoidas buvo pavadintas taip, nes yra centrinėje citoplazmos dalyje (iš graikų kalbos žodis „endon“ verčiamas kaip „viduje“). EPS yra labai išsišakojusi įvairių formų ir dydžių pūslelių, kanalėlių, kanalėlių sistema. Jie yra atskirti nuo membranų.
Yra dviejų tipų EPS. Pirmasis yra granuliuotas, susidedantis iš rezervuarų ir vamzdelių, kurių paviršius yra pažymėtas granulėmis (grūdelėmis). Antrasis EPS tipas yra agranuliuotas, tai yra lygus. Grans yra ribosomos. Įdomu tai, kad granuliuotas EPS daugiausia stebimas gyvūnų embrionų ląstelėse, o suaugusiems jis paprastai yra agranuliuotas. Yra žinoma, kad ribosomos yra baltymų sintezės vieta citoplazmoje. Remiantis tuo, galima daryti prielaidą, kad granuliuotas EPS daugiausia atsiranda ląstelėse, kuriose vyksta aktyvi baltymų sintezė. Manoma, kad agranulinis tinklas daugiausia yra tose ląstelėse, kuriose vyksta aktyvi lipidų sintezė, tai yra riebalai ir įvairios į riebalus panašios medžiagos.
Abi EPS rūšys dalyvauja ne tik organinių medžiagų sintezėje. Čia šios medžiagos kaupiasi ir taip pat transportuojamos į reikiamas vietas. EPS taip pat reguliuoja medžiagų mainus, vykstančius tarp aplinkos ir ląstelės.
Ribosomos
Mitochondrijos
Energijos organelės apima mitochondrijas (pavaizduota aukščiau) ir chloroplastus. Mitochondrijos yra originalios kiekvienos ląstelės galios. Būtent juose iš maistinių medžiagų išgaunama energija. Mitochondrijos yra įvairios formos, tačiau dažniausiai tai yra granulės arba gijos. Jų skaičius ir dydis nėra pastovūs. Tai priklauso nuo konkrečios ląstelės funkcinio aktyvumo.
Jei atsižvelgsime į elektroninį mikrografą, pamatytume, kad mitochondrijos turi dvi membranas: vidinę ir išorinę. Vidinėje formuojasi fermentais padengtos ataugos (cristae). Dėl cristae buvimo padidėja bendras mitochondrijų paviršius. Tai svarbu, kad fermentų veikla vyktų aktyviai.
Mitochondrijose mokslininkai rado specifinių ribosomų ir DNR. Tai leidžia šioms organelėms daugintis ląstelių dalijimosi metu.
Chloroplastai
Kalbant apie chloroplastus, tai yra diskas arba rutulys su dvigubu apvalkalu (vidiniu ir išoriniu). Šio organoido viduje taip pat yra ribosomos, DNR ir grana – specialūs membraniniai dariniai, susiję tiek su vidine membrana, tiek tarpusavyje. Chlorofilas randamas granelės membranose. Jo dėka saulės šviesos energija paverčiama chemine adenozino trifosfato (ATP) energija. Chloroplastuose jis naudojamas angliavandenių (susidaro iš vandens ir anglies dioksido) sintezei.
Sutikite, aukščiau pateiktą informaciją turite žinoti ne tik tam, kad išlaikytumėte biologijos testą. Ląstelė yra statybinė medžiaga, sudaranti mūsų kūną. Ir visa gyvoji gamta yra sudėtinga ląstelių kolekcija. Kaip matote, jie turi daug komponentų. Iš pirmo žvilgsnio gali atrodyti, kad ištirti ląstelės sandarą nėra lengva užduotis. Tačiau jei pažvelgsite, ši tema nėra tokia sudėtinga. Tai būtina žinoti, norint gerai išmanyti tokį mokslą kaip biologija. Ląstelės sudėtis yra viena iš pagrindinių jos temų.
Beveik visi gyvi organizmai remiasi paprasčiausiu vienetu – ląstele. Šiame straipsnyje rasite šios mažytės biosistemos nuotrauką, taip pat atsakymus į įdomiausius klausimus. Kokia yra ląstelės struktūra ir dydis? Kokias funkcijas jis atlieka organizme?
Narvas yra...
Mokslininkai nežino tikslaus laiko, kada mūsų planetoje pasirodė pirmosios gyvos ląstelės. Australijoje jų palaikai buvo rasti 3,5 mlrd. Tačiau nebuvo įmanoma tiksliai nustatyti jų biogeniškumo.
Ląstelė yra paprasčiausias beveik visų gyvų organizmų struktūros vienetas. Vienintelės išimtys yra virusai ir viroidai, kurie yra neląstelinės gyvybės formos.
Ląstelė yra struktūra, kuri gali egzistuoti savarankiškai ir daugintis. Jo matmenys gali būti skirtingi – nuo 0,1 iki 100 mikronų ar daugiau. Tačiau verta paminėti, kad ląstelėmis galima laikyti ir neapvaisintus plunksnuotus kiaušinėlius. Taigi didžiausia ląstelė Žemėje gali būti laikoma stručio kiaušiniu. Skersmuo gali siekti 15 centimetrų.
Mokslas, tiriantis gyvybės ypatybes ir kūno ląstelės sandarą, vadinamas citologija (arba ląstelių biologija).
Ląstelės atradimas ir tyrinėjimas
Robertas Hukas – anglų mokslininkas, mums visiems žinomas iš mokyklos fizikos kurso (būtent jis atrado elastingų kūnų deformacijos dėsnį, pavadintą jo vardu). Be to, būtent jis pirmą kartą pamatė gyvas ląsteles, per savo mikroskopą ištyręs kamštienos medžio dalis. Jie jam priminė korį, todėl jis juos pavadino cell, o tai angliškai reiškia „ląstelė“.
Augalų ląstelinę struktūrą vėliau (XVII a. pabaigoje) patvirtino daugelis tyrinėtojų. Tačiau ląstelių teorija buvo išplėsta į gyvūnų organizmus tik XIX amžiaus pradžioje. Maždaug tuo pačiu metu mokslininkai rimtai susidomėjo ląstelių turiniu (struktūra).
Galingi šviesos mikroskopai leido išsamiai ištirti ląstelę ir jos struktūrą. Jie vis dar išlieka pagrindine šių sistemų tyrimo priemone. O praėjusiame amžiuje atsiradę elektroniniai mikroskopai leido biologams ištirti ląstelių ultrastruktūrą. Tarp jų tyrimo metodų taip pat galima išskirti biocheminius, analitinius ir preparatinius. Taip pat galite sužinoti, kaip atrodo gyva ląstelė - nuotrauka pateikiama straipsnyje.
Cheminė ląstelės struktūra
Ląstelėje yra daug įvairių medžiagų:
- organogenai;
- makroelementai;
- mikro ir ultramikroelementai;
- vandens.
Apie 98% ląstelės cheminės sudėties sudaro vadinamieji organogenai (anglis, deguonis, vandenilis ir azotas), dar 2% sudaro makroelementai (magnis, geležis, kalcis ir kt.). Mikro- ir ultramikroelementai (cinkas, manganas, uranas, jodas ir kt.) – ne daugiau kaip 0,01 % visos ląstelės.
Prokariotai ir eukariotai: pagrindiniai skirtumai
Atsižvelgiant į ląstelių struktūros ypatybes, visi gyvi organizmai Žemėje yra suskirstyti į dvi karalystes:
- prokariotai yra primityvesni organizmai, kurie išsivystė;
- eukariotai – organizmai, kurių ląstelės branduolys yra visiškai susiformavęs (eukariotams priklauso ir žmogaus kūnas).
Pagrindiniai skirtumai tarp eukariotinių ląstelių ir prokariotų:
- didesni dydžiai (10-100 mikronų);
- padalijimo būdas (mejozė arba mitozė);
- ribosomų tipas (80S-ribosomos);
- žvynelių tipas (eukariotinių organizmų ląstelėse žvyneliai susideda iš mikrotubulių, kuriuos supa membrana).
eukariotų ląstelių struktūra
Eukariotinės ląstelės struktūrą sudaro šios organelės:
- šerdis;
- citoplazma;
- Goldžio kompleksas;
- lizosomos;
- centrioliai;
- mitochondrijos;
- ribosomos;
- pūslelės.
Branduolys yra pagrindinis eukariotinės ląstelės struktūrinis elementas. Būtent jame yra saugoma visa genetinė informacija apie konkretų organizmą (DNR molekulėse).
Citoplazma yra speciali medžiaga, kurioje yra branduolys ir visi kiti organeliai. Dėl specialaus mikrotubulių tinklo užtikrina medžiagų judėjimą ląstelėje.
Golgi aparatas yra plokščių rezervuarų sistema, kurioje nuolat bręsta baltymai.
Lizosomos yra maži kūnai su viena membrana, kurios pagrindinė funkcija yra atskirų ląstelių organelių skaidymas.
Ribosomos yra universalios ultramikroskopinės organelės, kurių paskirtis – baltymų sintezė.
Mitochondrijos yra savotiškos „lengvos“ ląstelės, taip pat jos pagrindinis energijos šaltinis.
Pagrindinės ląstelės funkcijos
Gyvo organizmo ląstelė skirta atlikti keletą svarbių funkcijų, kurios užtikrina būtent šio organizmo gyvybinę veiklą.
Svarbiausia ląstelės funkcija yra medžiagų apykaita. Taigi ji suskaido sudėtingas medžiagas, paversdama jas paprastomis, taip pat sintetina sudėtingesnius junginius.
Be to, visos ląstelės geba reaguoti į išorinius dirgiklius (temperatūrą, šviesą ir pan.). Dauguma jų taip pat turi galimybę atsinaujinti (savaime išgydyti) dalijimosi būdu.
Nervų ląstelės taip pat gali reaguoti į išorinius dirgiklius formuodami bioelektrinius impulsus.
Visos minėtos ląstelės funkcijos užtikrina gyvybinę organizmo veiklą.
Išvada
Taigi ląstelė yra mažiausia elementari gyvoji sistema, kuri yra pagrindinis vienetas bet kurio organizmo (gyvūno, augalo, bakterijų) struktūroje. Savo struktūroje išskiriamas branduolys ir citoplazma, kurioje yra visos organelės (ląstelinės struktūros). Kiekvienas iš jų atlieka savo specifines funkcijas.
Ląstelių dydis labai įvairus – nuo 0,1 iki 100 mikrometrų. Ląstelių struktūros ir gyvybinės veiklos ypatumus tiria specialus mokslas – citologija.
Mūsų kūno ląstelės yra įvairios struktūros ir funkcijos. Kraujo, kaulų, nervų, raumenų ir kitų audinių ląstelės išoriškai ir viduje labai skiriasi. Tačiau beveik visi jie turi bendrų bruožų, būdingų gyvūnų ląstelėms.
Ląstelės membraninė organizacija
Membrana yra žmogaus ląstelės šerdyje. Jis, kaip konstruktorius, formuoja ląstelės membraninius organelius ir branduolio membraną, taip pat riboja visą ląstelės tūrį.
Membrana sudaryta iš dvigubo lipidų sluoksnio. Iš ląstelės išorės baltymų molekulės mozaikiškai dedamos ant lipidų.
Selektyvus pralaidumas yra pagrindinė membranos savybė. Tai reiškia, kad vienos medžiagos praeina per membraną, o kitos ne.
Ryžiai. 1. Citoplazminės membranos sandaros schema.
Citoplazminės membranos funkcijos:
- apsauginis;
- metabolizmo tarp ląstelės ir aplinkos reguliavimas;
- išlaikant ląstelių formą.
Citoplazma
Citoplazma yra skysta ląstelės terpė. Organelės ir intarpai yra citoplazmoje.
TOP 4 straipsniaikurie skaitė kartu su tuo
Citoplazmos funkcijos:
- vandens rezervuaras cheminėms reakcijoms;
- sujungia visas ląstelės dalis ir užtikrina jų tarpusavio sąveiką.
Ryžiai. 2. Žmogaus ląstelės sandaros schema.
Organelės
- Endoplazminis tinklas (ER)
Kanalų, prasiskverbiančių į citoplazmą, sistema. Dalyvauja baltymų ir lipidų apykaitoje.
- Goldžio kompleksas
Įsikūręs aplink šerdį, jis atrodo kaip plokščios talpyklos. Funkcija: baltymų, lipidų ir polisacharidų perkėlimas, rūšiavimas ir kaupimas, taip pat lizosomų susidarymas.
- Lizosomos
Jie atrodo kaip burbuliukai. Juose yra virškinimo fermentų, jie atlieka apsaugines ir virškinimo funkcijas.
- Mitochondrijos
Sintezuokite ATP – medžiagą, kuri yra energijos šaltinis.
- Ribosomos
Atlikite baltymų sintezę.
- Šerdis
Pagrindiniai komponentai:
- branduolinė membrana;
- branduolys;
- karioplazma;
- chromosomos.
Branduolinė membrana atskiria branduolį nuo citoplazmos. Branduolinės sultys (karioplazma) yra skysta vidinė branduolio aplinka.
Chromosomų skaičius nenurodo rūšies organizuotumo lygio. Taigi žmogus turi 46 chromosomas, šimpanzė – 48, šuo – 78, kalakutas – 82, triušis – 44, katė – 38.
Branduolio funkcijos:
- paveldimos informacijos apie ląstelę išsaugojimas;
- paveldimos informacijos perdavimas dukterinėms ląstelėms dalijimosi metu;
- paveldimos informacijos įgyvendinimas per šiai ląstelei būdingų baltymų sintezę.
Specialios paskirties organelės
Tai organelės, būdingos ne visoms žmogaus ląstelėms, o atskirų audinių ar ląstelių grupių ląstelėms. Pavyzdžiui:
- vyriškų lytinių ląstelių žvyneliai , užtikrinant jų judėjimą;
- raumenų ląstelių miofibrilės , numatant jų sumažinimą;
- nervų ląstelių neurofibrilės - siūlai, užtikrinantys nervinio impulso perdavimą;
- fotoreceptoriai akys ir kt.
Inkliuzai
Inkliuzai – tai įvairios laikinai arba nuolat ląstelėje esančios medžiagos. Tai:
- pigmento intarpai kurie suteikia spalvą (pavyzdžiui, melaninas – rudas pigmentas, apsaugantis nuo ultravioletinių spindulių);
- trofiniai intarpai , kurios yra energijos saugykla;
- sekreciniai intarpai esantis liaukų ląstelėse;
- ekskreciniai intarpai , pavyzdžiui, prakaito lašeliai prakaito liaukų ląstelėse.
. Iš viso gautų įvertinimų: 317.