Stanica je razina organizacije žive tvari, neovisni biosustav koji ima osnovna svojstva svih živih bića. Dakle, može se razvijati, razmnožavati, kretati, prilagođavati i mijenjati. Osim toga, sve stanice karakterizira metabolizam, specifična struktura, urednost struktura i funkcija.
Znanost koja proučava stanice je citologija. Njegov predmet su strukturne jedinice višestaničnih životinja i biljaka, jednostaničnih organizama - bakterija, protozoa i algi, koje se sastoje od samo jedne stanice.
Ako govorimo o općoj organizaciji strukturnih jedinica živih organizama, one se sastoje od ljuske i jezgre s nukleolom. Oni također uključuju stanične organele, citoplazmu. Do danas su različite metode istraživanja vrlo razvijene, ali mikroskopija zauzima vodeću poziciju, što vam omogućuje proučavanje strukture stanica i istraživanje njezinih glavnih strukturnih elemenata.
Što je organoid?
Organoidi (oni se također nazivaju organele) su trajni sastavni elementi svake stanice kojačine ga kompletnim i obavljaju određene funkcije. Ovo su strukture koje su vitalne za održavanje.
Organoidi uključuju jezgru, lizosome, endoplazmatski retikulum i Golgijev kompleks, vakuole i vezikule, mitohondrije, ribosome i stanični centar (centrosom). To također uključuje strukture koje tvore citoskelet stanice (mikrotubule i mikrofilamente), melanosome. Zasebno je potrebno izdvojiti organele kretanja. To su cilije, flagele, miofibrili i pseudopodi.
Sve ove strukture su međusobno povezane i osiguravaju koordiniranu aktivnost stanica. Zato se postavlja pitanje: "Što je organoid?" - možete odgovoriti da je to komponenta koja se može izjednačiti s organom višestaničnog organizma.
Klasifikacija organela
Stanice se razlikuju po veličini i obliku, kao i po funkcijama, ali u isto vrijeme imaju sličnu kemijsku strukturu i jedinstven princip organizacije. Pritom je pitanje što je organoid i kakve su to strukture prilično diskutabilno. Na primjer, lizosomi ili vakuole ponekad se ne klasificiraju kao stanične organele.
Ako govorimo o klasifikaciji ovih staničnih komponenti, razlikuju se nemembranske i membranske organele. Nemembranski - ovo je stanični centar i ribosomi. Organele kretanja (mikrotubule i mikrofilamenti) također nemaju membrane.
Struktura membranskih organela temelji se na prisutnosti biološke membrane. Jednomembranske i dvomembranske organele imaju ljusku jednostruke strukture koja se sastoji oddvostruki sloj fosfolipida i proteinskih molekula. Odvaja citoplazmu od vanjskog okruženja, pomaže stanici da zadrži svoj oblik. Vrijedi zapamtiti da osim membrane, u biljnim stanicama postoji i vanjska celulozna membrana, koja se naziva stanična stijenka. Obavlja pomoćnu funkciju.
Membranske organele uključuju EPS, lizosome i mitohondrije, kao i lizosome i plastide. Njihove se membrane mogu razlikovati samo po skupu proteina.
Ako govorimo o funkcionalnoj sposobnosti organela, onda su neke od njih u stanju sintetizirati određene tvari. Dakle, važne organele sinteze su mitohondriji u kojima nastaje ATP. Ribosomi, plastidi (kloroplasti) i grubi endoplazmatski retikulum odgovorni su za sintezu proteina, glatki ER je odgovoran za sintezu lipida i ugljikohidrata.
Razmotrimo detaljnije strukturu i funkcije organela.
Core
Ova organela je izuzetno važna jer kada se ukloni, stanice prestaju funkcionirati i umiru.
Jezgra ima dvostruku membranu u kojoj ima mnogo pora. Uz pomoć njih, usko je povezan s endoplazmatskim retikulumom i citoplazmom. Ova organela sadrži kromatin – kromosome, koji su kompleks proteina i DNK. S obzirom na to, možemo reći da je jezgra koja je organela koja je odgovorna za održavanje najvećeg dijela genoma.
Tekući dio jezgre naziva se karioplazma. Sadrži proizvode vitalne aktivnosti struktura jezgre. Najgušća zona je nukleolus u kojoj se nalaze ribosomi, složeni proteini iRNA, kao i kalij, magnezij, cink, željezo i kalcij fosfati. Jezgra nestaje prije diobe stanice i ponovno se formira u zadnjim fazama ovog procesa.
Endoplazmatski retikulum (retikulum)
EPS je jednomembranska organela. Zauzima polovicu volumena stanice i sastoji se od tubula i cisterni koje su međusobno povezane, kao i s citoplazmatskom membranom i vanjskom ljuskom jezgre. Membrana ovog organoida ima istu strukturu kao i plazmalema. Ova struktura je integralna i ne otvara se u citoplazmu.
Endoplazmatski retikulum je gladak i zrnat (hrapav). Ribosomi se nalaze na unutarnjoj ljusci granularnog ER, u kojem se odvija sinteza proteina. Na površini glatkog endoplazmatskog retikuluma nema ribosoma, ali se ovdje odvija sinteza ugljikohidrata i masti.
Sve tvari koje nastaju u endoplazmatskom retikulumu transportiraju se kroz sustav tubula i tubula do svojih odredišta, gdje se akumuliraju i potom koriste u raznim biokemijskim procesima.
S obzirom na sintetizirajuću sposobnost EPS-a, hrapavi retikulum se nalazi u stanicama čija je glavna funkcija stvaranje proteina, a glatki retikulum nalazi se u stanicama koje sintetiziraju ugljikohidrate i masti. Osim toga, u glatkom retikulumu se nakupljaju ioni kalcija koji su neophodni za normalno funkcioniranje stanica ili tijela u cjelini.
Također treba napomenuti da je ER mjesto formiranja Golgijevog aparata.
Lizosomi, njihove funkcije
Lizosomi su stanične organele,koje su predstavljene jednomembranskim vrećicama okruglog oblika s hidrolitičkim i probavnim enzimima (proteaze, lipaze i nukleaze). Sadržaj lizosoma karakterizira kiselo okruženje. Membrane ovih formacija izoliraju ih od citoplazme, sprječavajući uništavanje drugih strukturnih komponenti stanica. Kada se enzimi lizosoma otpuste u citoplazmu, stanica se samouništava - autoliza.
Treba napomenuti da se enzimi primarno sintetiziraju na grubom endoplazmatskom retikulumu, nakon čega se kreću u Golgijev aparat. Ovdje prolaze modifikacije, pakiraju se u membranske vezikule i počinju se odvajati, postajući neovisne komponente stanice - lizosomi, koji su primarni i sekundarni.
Primarni lizosomi su strukture koje se odvajaju od Golgijevog aparata, dok su sekundarne (probavne vakuole) one koje nastaju kao rezultat fuzije primarnih lizosoma i endocitnih vakuola.
S obzirom na ovu strukturu i organizaciju, možemo razlikovati glavne funkcije lizosoma:
- probava raznih tvari unutar stanice;
- uništenje staničnih struktura koje nisu potrebne;
- sudjelovanje u procesima reorganizacije stanica.
vakuole
Vakuole su jednomembranske sferne organele koje su rezervoari vode i organskih i anorganskih spojeva otopljenih u njoj. Golgijev aparat i EPS sudjeluju u formiranju ovih struktura.
U vakuolama životinjske staniceMalo. Oni su mali i ne zauzimaju više od 5% volumena. Njihova glavna uloga je osigurati transport tvari kroz stanicu.
Vakuole biljne stanice su velike i zauzimaju do 90% volumena. U zreloj stanici postoji samo jedna vakuola, koja zauzima središnji položaj. Njegova membrana naziva se tonoplast, a njezin sadržaj naziva se stanični sok. Glavne funkcije biljnih vakuola su osiguravanje napetosti stanične membrane, nakupljanje različitih spojeva i otpadnih produkata stanice. Osim toga, ove organele biljnih stanica opskrbljuju vodom potrebnu za proces fotosinteze.
Ako govorimo o sastavu staničnog soka, onda on uključuje sljedeće tvari:
- rezerva - organske kiseline, ugljikohidrati i proteini, pojedinačne aminokiseline;
- spojevi koji nastaju tijekom života stanica i nakupljaju se u njima (alkaloidi, tanini i fenoli);
- fitoncidi i fitohormoni;
- pigmenti, zbog kojih su plodovi, korijenje i latice cvijeća obojeni u odgovarajuću boju.
Golgi kompleks
Struktura organoida zvanih "Golgijev aparat" prilično je jednostavna. U biljnim stanicama izgledaju kao odvojena tijela s membranom, u životinjskim stanicama predstavljeni su cisternama, tubulama i mjehurima. Strukturna jedinica Golgijevog kompleksa je diktiosom koji je predstavljen hrpom od 4-6 "spremnika" i malih vezikula koji se od njih odvajaju i predstavljaju unutarstanični transportni sustav, a mogu poslužiti i kao izvor lizosoma. Broj diktiosoma može varirati od jednog do nekolikostotine.
Golgijev kompleks se obično nalazi u blizini jezgre. U životinjskim stanicama - u blizini staničnog središta. Glavne funkcije ovih organela su sljedeće:
- lučenje i nakupljanje proteina, lipida i saharida;
- modifikacija organskih spojeva koji ulaze u Golgijev kompleks;
- ovaj organoid mjesto je formiranja lizosoma.
Treba napomenuti da ER, lizosomi, vakuole i Golgijev aparat zajedno tvore cjevasto-vakuolarni sustav koji dijeli stanicu u zasebne dijelove s odgovarajućim funkcijama. Osim toga, ovaj sustav osigurava stalnu obnovu membrana.
Mitohondrije su energetske stanice stanice
Mitohondrije su organele s dvije membrane štapićastog, sfernog ili filamentoznog oblika koje sintetiziraju ATP. Imaju glatku vanjsku površinu i unutarnju membranu s brojnim naborima zvanim kriste. Treba napomenuti da broj krista u mitohondrijima može varirati ovisno o energetskim potrebama stanice. Na unutarnjoj su membrani koncentrirani brojni enzimski kompleksi koji sintetiziraju adenozin trifosfat. Ovdje se energija kemijskih veza pretvara u makroergijske veze ATP-a. Osim toga, mitohondriji razgrađuju masne kiseline i ugljikohidrate uz oslobađanje energije, koja se akumulira i koristi za rast i sintezu.
Unutarnja okolina ovih organela naziva se matriks. Ona jesadrži kružnu DNK i RNA, male ribosome. Zanimljivo je da su mitohondriji poluautonomne organele, budući da ovise o funkcioniranju stanice, ali u isto vrijeme mogu zadržati određenu neovisnost. Dakle, sposobni su sintetizirati vlastite proteine i enzime, kao i sami se razmnožavati.
Vjeruje se da su mitohondriji nastali kada su aerobni prokariotski organizmi ušli u stanicu domaćina, što je dovelo do stvaranja specifičnog simbiotskog kompleksa. Dakle, mitohondrijska DNK ima istu strukturu kao i DNK modernih bakterija, a sintezu proteina u mitohondrijima i bakterijama inhibiraju isti antibiotici.
Plastidi - organele biljnih stanica
Plastidi su prilično velike organele. Prisutni su samo u biljnim stanicama i nastaju od prekursora - proplastida, sadrže DNK. Ove organele igraju važnu ulogu u metabolizmu i odvojene su od citoplazme dvostrukom membranom. Osim toga, mogu formirati uređeni sustav unutarnjih membrana.
Plastidi su tri vrste:
- Kloroplasti su najbrojniji plastidi odgovorni za fotosintezu, koja proizvodi organske spojeve i slobodni kisik. Ove strukture imaju složenu strukturu i mogu se kretati u citoplazmi prema izvoru svjetlosti. Glavna tvar sadržana u kloroplastima je klorofil, s kojim biljke mogu koristiti energiju sunca. Treba napomenuti da su kloroplasti, poput mitohondrija, poluautonomne strukture, jer su sposobne zaneovisna podjela i sinteza vlastitih proteina.
- Leukoplasti su bezbojni plastidi koji se pretvaraju u kloroplaste kada su izloženi svjetlu. Ove stanične komponente sadrže enzime. Uz pomoć njih glukoza se pretvara i akumulira u obliku škrobnih zrnaca. U nekim biljkama ovi plastidi su sposobni akumulirati lipide ili proteine u obliku kristala i amorfnih tijela. Najveći broj leukoplasta koncentriran je u stanicama podzemnih organa biljaka.
- Kromoplasti su derivati druge dvije vrste plastida. Tvore karotenoide (tijekom razaranja klorofila), koji su crvene, žute ili narančaste boje. Kromoplasti su završni stupanj transformacije plastida. Najviše ih je u plodovima, laticama i jesenjem lišću.
ribosome
Što je organela koja se zove ribosom? Ribosomi se nazivaju nemembranske organele, sastoje se od dva fragmenta (male i velike podjedinice). Njihov promjer je oko 20 nm. Nalaze se u stanicama svih vrsta. To su organele životinjskih i biljnih stanica, bakterije. Ove strukture nastaju u jezgri, nakon čega prelaze u citoplazmu, gdje se slobodno postavljaju ili pričvršćuju na EPS. Ovisno o svojstvima sinteze, ribosomi funkcioniraju sami ili se kombiniraju u komplekse kako bi tvorili poliribosome. U ovom slučaju, ove nemembranske organele vezane su molekulom RNA glasnika.
Ribosom sadrži 4 rRNA molekule koje čine njegov okvir, kao i razne proteine. Glavni zadatak ovog organoida je sastavljanje polipeptidnog lanca, što je prvi korak u sintezi proteina. One proteine koje tvore ribosomi endoplazmatskog retikuluma može koristiti cijeli organizam. Bjelančevine za potrebe pojedine stanice sintetiziraju ribosomi, koji se nalaze u citoplazmi. Treba napomenuti da se ribosomi također nalaze u mitohondrijima i plastidima.
Citoskelet stanice
Citoskelet stanice tvore mikrotubule i mikrofilamenti. Mikrotubule su cilindrične formacije promjera 24 nm. Njihova duljina je 100 µm-1 mm. Glavna komponenta je protein koji se zove tubulin. Nesposoban je za kontrakciju i može se uništiti kolhicinom. Mikrotubule se nalaze u hijaloplazmi i obavljaju sljedeće funkcije:
- napravite elastičan, ali u isto vrijeme čvrst okvir kaveza, koji mu omogućuje da zadrži svoj oblik;
- sudjelovati u procesu raspodjele staničnih kromosoma;
- omogućuje kretanje organela;
- sadržano u staničnom centru, kao iu flagelama i cilijama.
Mikrofilamenti su filamenti koji se nalaze ispod plazma membrane i sastoje se od proteina aktina ili miozina. Mogu se kontrahirati, što rezultira pomicanjem citoplazme ili izbočenjem stanične membrane. Osim toga, ove komponente sudjeluju u stvaranju stezanja tijekom stanične diobe.
Središte stanica (centrosom)
Ova organela se sastoji od 2 centriola i centrosfere. Cilindrični centriol. Njegove stijenke čine tri mikrotubule, koje se međusobno spajaju kroz poprečne veze. Centriole su raspoređene u parovima pod pravim kutom jedna prema drugoj. Treba napomenuti da stanicama viših biljaka nedostaju ove organele.
Glavna uloga staničnog centra je osigurati ravnomjernu raspodjelu kromosoma tijekom stanične diobe. To je također središte organizacije citoskeleta.
organeli pokreta
Organele pokreta uključuju cilije, kao i flagele. To su sitne izrasline u obliku dlačica. Flagelum sadrži 20 mikrotubula. Njegova baza nalazi se u citoplazmi i naziva se bazalno tijelo. Duljina flageluma je 100 µm ili više. Zastavice veličine samo 10-20 mikrona nazivaju se cilije. Kada mikrotubule klize, cilije i flagele mogu oscilirati, uzrokujući pomicanje same stanice. Citoplazma može sadržavati kontraktilne fibrile koje se nazivaju miofibrili - to su organele životinjske stanice. Miofibrili se u pravilu nalaze u miocitima - stanicama mišićnog tkiva, kao iu srčanim stanicama. Sastoje se od manjih vlakana (protofibrila).
Treba napomenuti da se snopovi miofibrila sastoje od tamnih vlakana - to su anizotropni diskovi, kao i svijetla područja - to su izotropni diskovi. Strukturna jedinica miofibrila je sarkomer. Ovo je područje između anizotropnog i izotropnog diska, koji ima aktinske i miozinske niti. Kada klize, sarkomer se skuplja, što dovodi do pomicanja cijelog mišićnog vlakna. Naovo koristi energiju ATP-a i kalcijevih iona.
Protozoe i spermatozoidi životinja kreću se uz pomoć flagela. Cilije su organ kretanja trepavica-cipela. Kod životinja i ljudi prekrivaju dišne putove i pomažu da se riješimo malih čvrstih čestica, poput prašine. Osim toga, postoje i pseudopodi koji osiguravaju ameboidno kretanje i elementi su mnogih jednostaničnih i životinjskih stanica (na primjer, leukocita).
Većina biljaka ne može se kretati u svemiru. Njihovi pokreti su rast, pokreti listova i promjene u protoku citoplazme stanica.
Zaključak
Unatoč svoj raznolikosti stanica, sve imaju sličnu strukturu i organizaciju. Strukturu i funkcije organela karakteriziraju identična svojstva, osiguravajući normalno funkcioniranje kako pojedine stanice tako i cijelog organizma.
Ovaj uzorak se može izraziti na sljedeći način.
Tablica "Organoidi eukariotskih stanica"
Organoid |
Biljtna ćelija |
Kavez za životinje |
Glavne funkcije |
| core | je | je | pohrana DNK, transkripcija RNA i sinteza proteina |
| endoplazmatski retikulum | je | je | sinteza proteina, lipida i ugljikohidrata, nakupljanje kalcijevih iona, stvaranje Golgijevog kompleksa |
| mitohondrije | je | je | sinteza ATP-a, vlastitih enzima i proteina |
| plastidi | je | ne | sudjelovanje u fotosintezi, nakupljanju škroba, lipida, proteina, karotenoida |
| ribosomi | je | je | sakupljanje polipeptidnog lanca (sinteza proteina) |
| mikrotubule i mikrofilamenti | je | je | omogućuju stanici da zadrži određeni oblik, sastavni su dio staničnog centra, cilija i bičaka, osiguravaju kretanje organela |
| lizosomi | je | je | probava tvari unutar stanice, uništavanje njezinih nepotrebnih struktura, sudjelovanje u reorganizaciji stanice, izazivanje autolize |
| velika središnja vakuola | je | ne | osigurava napetost u staničnoj membrani, akumulira hranjive tvari i otpadne produkte stanice, fitoncide i fitohormone, kao i pigmente, rezervoar je vode |
| Golgi kompleks | je | je | izlučuje i akumulira proteine, lipide i ugljikohidrate, modificira hranjive tvari koje ulaze u stanicu,odgovoran za stvaranje lizosoma |
| cell center | ima, osim viših biljaka | je | je središte organizacije citoskeleta, osigurava jednoliku divergenciju kromosoma tijekom stanične diobe |
| miofibrili | ne | je | osigurajte kontrakciju mišića |
Ako izvučemo zaključke, možemo reći da postoje male razlike između životinjske i biljne stanice. Istodobno, funkcionalne značajke i struktura organela (gornja tablica to potvrđuje) imaju opći princip organizacije. Stanica funkcionira kao skladan i cjelovit sustav. Istovremeno, funkcije organela su međusobno povezane i usmjerene na optimalan rad i održavanje vitalne aktivnosti stanice.
