Građa stanice. Stanice živih organizama A koja stanica

Najvrjednije što čovjek ima je vlastiti život i život njegovih najmilijih. Najvrjednija stvar na Zemlji je život uopće. A u osnovi života, u osnovi svih živih organizama su stanice. Možemo reći da život na Zemlji ima ćelijsku strukturu. Zato je jako važno znati kako su stanice strukturirane. Građu stanica proučava citologija – znanost o stanicama. Ali ideja stanica je neophodna za sve biološke discipline.

Što je stanica?

Definicija pojma

Ćelija je strukturna, funkcionalna i genetska jedinica svih živih bića, sadrži nasljednu informaciju, sastoji se od membrane membrane, citoplazme i organela, sposobna za održavanje, razmjenu, reprodukciju i razvoj. © Sazonov V.F., 2015. © kineziolog.bodhy.ru, 2015..

Ova definicija stanice, iako kratka, prilično je potpuna. Odražava 3 strane univerzalnosti stanice: 1) strukturnu, tj. kao strukturna jedinica, 2) funkcionalna, t.j. kao jedinica djelatnosti, 3) genetski, t.j. kao jedinica nasljeđa i smjene generacija. Važna karakteristika stanice je prisutnost nasljedne informacije u njoj u obliku nukleinske kiseline - DNA. Definicija također odražava najvažniju značajku strukture stanice: prisutnost vanjske membrane (plazmoleme) koja odvaja stanicu od okoline. I, konačno, 4 najvažnija znaka života: 1) održavanje homeostaze, t.j. postojanost unutarnjeg okoliša u uvjetima njegova stalnog obnavljanja, 2) razmjena s vanjskim okolišem tvari, energije i informacija, 3) sposobnost reprodukcije, t.j. na samorazmnožavanje, razmnožavanje, 4) sposobnost razvoja, t.j. na rast, diferencijaciju i morfogenezu.

Kraća, ali nepotpuna definicija: Ćelija je elementarna (najmanja i najjednostavnija) jedinica života.

Potpunija definicija ćelije:

Ćelija je uređen, strukturiran sustav biopolimera omeđenih aktivnom membranom, koji tvore citoplazmu, jezgru i organele. Ovaj biopolimerni sustav sudjeluje u jednom skupu metaboličkih, energetskih i informacijskih procesa koji održavaju i reproduciraju cijeli sustav kao cjelinu.

Tekstil je skup stanica sličnih po strukturi, funkciji i podrijetlu, koje zajednički obavljaju zajedničke funkcije. Kod ljudi, u četiri glavne skupine tkiva (epitelno, vezivno, mišićno i živčano), postoji oko 200 različitih vrsta specijaliziranih stanica [Faler D.M., Shields D. Molecular biology of the cell: A guide for doctors. / Per. s engleskog - M.: BINOM-Press, 2004. - 272 str.].

Tkiva pak tvore organe, a organi tvore organske sustave.

Živi organizam počinje od stanice. Izvan stanice nema života, izvan stanice je moguće samo privremeno postojanje životnih molekula, na primjer, u obliku virusa. Ali za aktivno postojanje i reprodukciju, čak i virusi trebaju stanice, čak i ako su strane.

Građa stanice

Na donjoj slici prikazani su dijagrami strukture 6 bioloških objekata. Analizirajte koje se od njih mogu smatrati stanicama, a koje ne, prema dvije mogućnosti definiranja pojma "stanica". Svoj odgovor predstavite u obliku tablice:

Građa stanice pod elektronskim mikroskopom

Membrana

Najvažnija univerzalna struktura stanice je stanična membrana (sinonim: plazmalema), pokrivajući stanicu u obliku tankog filma. Membrana regulira odnos između stanice i njezine okoline, i to: 1) djelomično odvaja sadržaj stanice od vanjske sredine, 2) povezuje sadržaj stanice s vanjskom okolinom.

Jezgra

Druga najvažnija i univerzalna stanična struktura je jezgra. Nije prisutan u svim stanicama, za razliku od stanične membrane, zbog čega ga stavljamo na drugo mjesto. Jezgra sadrži kromosome koji sadrže dvostruke niti DNA (deoksiribonukleinska kiselina). Dijelovi DNK su predlošci za izgradnju glasničke RNK, koja zauzvrat služi kao predlošci za izgradnju svih staničnih proteina u citoplazmi. Dakle, jezgra sadrži, takoreći, "nacrte" za strukturu svih proteina stanice.

Citoplazma

Ovo je polutekući unutarnji okoliš stanice, podijeljen na odjeljke unutarstaničnim membranama. Obično ima citoskelet za održavanje određenog oblika i u stalnom je pokretu. Citoplazma sadrži organele i inkluzije.

Na treće mjesto možemo staviti sve ostale stanične strukture koje mogu imati vlastitu membranu, a nazivaju se organele.

Organele su trajne, nužno prisutne stanične strukture koje obavljaju specifične funkcije i imaju specifičnu strukturu. Organele se prema svojoj građi mogu podijeliti u dvije skupine: membranske organele, u koje nužno spadaju membrane, i nemembranske organele. S druge strane, membranske organele mogu biti jednostruke membrane - ako ih čini jedna membrana i dvostruke membrane - ako je ljuska organela dvostruka i sastoji se od dvije membrane.

Uključivanja

Inkluzije su nepostojane strukture stanice koje se u njoj pojavljuju i nestaju tijekom procesa metabolizma. Postoje 4 vrste inkluzija: trofičke (s opskrbom hranjivim tvarima), sekretorne (sadrže izlučevine), ekskretorne (sadrže tvari koje se "oslobode") i pigmentne (sadrže pigmente - tvari za bojenje).

Stanične strukture, uključujući organele ( )

Uključivanja . Nisu klasificirani kao organele. Inkluzije su nepostojane strukture stanice koje se u njoj pojavljuju i nestaju tijekom procesa metabolizma. Postoje 4 vrste inkluzija: trofičke (s opskrbom hranjivim tvarima), sekretorne (sadrže izlučevine), ekskretorne (sadrže tvari koje se "oslobode") i pigmentne (sadrže pigmente - tvari za bojenje).

1. (plazmolema).
2. Jezgra s nukleolom .
3. Endoplazmatski retikulum : hrapavi (granularni) i glatki (agranularni).
4. Golgijev kompleks (aparat) .
5. Mitohondriji .
6. Ribosomi .
7. Lizosomi . Lizosomi (od gr. lysis - "razgradnja, otapanje, dezintegracija" i soma - "tijelo") su vezikule promjera 200-400 mikrona.
8. Peroksisomi . Peroksisomi su mikrotjelešca (vezikule) promjera 0,1-1,5 µm, okružena membranom.
9. Proteasomi . Proteasomi su posebne organele za razgradnju proteina.
10. Fagosomi .
11. Mikrofilamenti . Svaki mikrofilament je dvostruka spirala globularnih proteinskih molekula aktina. Stoga sadržaj aktina čak iu nemišićnim stanicama doseže 10% svih proteina.
12. Intermedijarni filamenti . Oni su sastavni dio citoskeleta. Oni su deblji od mikrofilamenata i imaju specifičnu prirodu tkiva:
13. Mikrotubule . Mikrotubule čine gustu mrežu u stanici. Stijenka mikrotubula sastoji se od jednog sloja globularnih podjedinica proteina tubulina. Poprečni presjek pokazuje 13 od ovih podjedinica koje tvore prsten.
14. Stanično središte .
15. Plastidi .
16. Vakuole . Vakuole su jednomembranske organele. Oni su membranski “spremnici”, mjehurići ispunjeni vodenim otopinama organskih i anorganskih tvari.
17. Trepetljike i bičevi (posebne organele) . Sastoje se od 2 dijela: bazalnog tijela smještenog u citoplazmi i aksonema – izraslina iznad površine stanice, koja je izvana prekrivena membranom. Omogućuju kretanje stanice ili kretanje okoline iznad stanice.

(nuklearna). Prokariotske stanice su jednostavnije strukture; očito su nastale ranije u procesu evolucije. Eukariotske stanice su složenije i nastale su kasnije. Stanice koje čine ljudsko tijelo su eukariotske.

Unatoč raznolikosti oblika, organizacija stanica svih živih organizama podliježe zajedničkim strukturnim načelima.

Prokariotska stanica

Eukariotska stanica

Građa eukariotske stanice

Površinski kompleks životinjske stanice

Sadrži glikokaliks, plazma membrane i kortikalni sloj citoplazme koji se nalazi ispod. Plazma membrana se još naziva i plazmalema, vanjska membrana stanice. Ovo je biološka membrana, debljine oko 10 nanometara. Pruža prvenstveno funkciju razgraničenja u odnosu na okoliš izvan stanice. Osim toga, obavlja transportnu funkciju. Stanica ne rasipa energiju za održavanje cjelovitosti svoje membrane: molekule se drže zajedno prema istom principu po kojem se drže zajedno molekule masti - termodinamički je povoljnije da se hidrofobni dijelovi molekula nalaze u neposrednoj blizini jedno drugom. Glikokaliks su molekule oligosaharida, polisaharida, glikoproteina i glikolipida "usidrenih" u plazmalemu. Glikokaliks obavlja funkcije receptora i markera. Plazmatska membrana životinjskih stanica uglavnom se sastoji od fosfolipida i lipoproteina prošaranih proteinskim molekulama, posebice površinskim antigenima i receptorima. U kortikalnom (uz plazma membranu) sloju citoplazme nalaze se specifični citoskeletni elementi - aktinski mikrofilamenti poredani na određeni način. Glavna i najvažnija funkcija kortikalnog sloja (korteksa) su pseudopodijske reakcije: izbacivanje, pričvršćivanje i kontrakcija pseudopodija. U tom se slučaju mikrofilamenti preuređuju, produljuju ili skraćuju. Oblik stanice (na primjer, prisutnost mikrovila) također ovisi o strukturi citoskeleta kortikalnog sloja.

Građa citoplazme

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

Endoplazmatski retikulum

U eukariotskoj stanici postoji sustav membranskih odjeljaka (cjevčica i cisterni) koji prelaze jedan u drugi, a koji se naziva endoplazmatski retikulum (ili endoplazmatski retikulum, ER ili EPS). Taj dio ER-a, na čije su membrane ribosomi pričvršćeni, naziva se zrnast(ili hrapav) endoplazmatski retikulum, na njegovim se membranama odvija sinteza proteina. Oni odjeljci koji nemaju ribosome na svojim stijenkama klasificiraju se kao glatko, nesmetano(ili agranularan) ER, koji sudjeluje u sintezi lipida. Unutarnji prostori glatkog i zrnatog ER nisu izolirani, već prelaze jedan u drugi i komuniciraju s lumenom jezgrene ovojnice.

Golgijev aparat

Jezgra

Citoskelet

Centriole

Mitohondriji

Usporedba pro- i eukariotskih stanica

Najvažnijom razlikom između eukariota i prokariota dugo se smatra prisutnost formirane jezgre i membranskih organela. Međutim, do 1970-1980-ih. postalo je jasno da je to samo posljedica dubljih razlika u organizaciji citoskeleta. Neko se vrijeme vjerovalo da je citoskelet karakterističan samo za eukariote, no sredinom 1990. god. kod bakterija su također otkriveni proteini homologni glavnim proteinima citoskeleta eukariota.

Prisutnost specifično strukturiranog citoskeleta omogućuje eukariotima stvaranje sustava mobilnih unutarnjih membranskih organela. Osim toga, citoskelet omogućuje pojavu endo- i egzocitoze (pretpostavlja se da su se unutarstanični simbionti, uključujući mitohondrije i plastide, pojavili u eukariotskim stanicama zahvaljujući endocitozi). Druga važna funkcija eukariotskog citoskeleta je osigurati diobu jezgre (mitoza i mejoza) i tijela (citotomija) eukariotske stanice (dioba prokariotskih stanica je organizirana jednostavnije). Razlike u građi citoskeleta objašnjavaju i druge razlike između pro- i eukariota - na primjer, postojanost i jednostavnost oblika prokariotskih stanica te značajnu raznolikost oblika i sposobnost njegova mijenjanja u eukariotskim stanicama, kao i relativno velika veličina potonjeg. Dakle, veličine prokariotskih stanica u prosjeku su 0,5-5 mikrona, veličine eukariotskih stanica u prosjeku od 10 do 50 mikrona. Osim toga, samo među eukariotima postoje istinski divovske stanice, poput masivnih jajašca morskih pasa ili nojeva (u ptičjem jajetu cijeli je žumanjak jedno ogromno jaje), neuroni velikih sisavaca, čiji procesi, ojačani citoskeletom , može doseći desetke centimetara duljine.

Anaplazija

Uništavanje stanične strukture (na primjer, kod malignih tumora) naziva se anaplazija.

Povijest otkrića stanica

Prvi koji je vidio stanice bio je engleski znanstvenik Robert Hooke (poznat nam zahvaljujući Hookeovom zakonu). Godine, pokušavajući shvatiti zašto drvo pluta tako dobro pluta, Hooke je počeo ispitivati ​​tanke dijelove pluta pomoću mikroskopa koji je unaprijedio. Otkrio je da je pluto podijeljeno na mnogo sićušnih stanica, što ga je podsjetilo na samostanske ćelije, te je te stanice nazvao cell (na engleskom cell znači “stanica, stanica, stanica”). Iste je godine nizozemski majstor Anton van Leeuwenhoek (-) prvi put upotrijebio mikroskop kako bi u kapi vode vidio “životinje” - žive organizme koji se kreću. Tako su početkom 18. stoljeća znanstvenici znali da biljke pod velikim povećanjem imaju staničnu strukturu, a vidjeli su i neke organizme koji su kasnije nazvani jednostaničnima. No, stanična teorija o građi organizama formirala se tek sredinom 19. stoljeća, nakon što su se pojavili snažniji mikroskopi i razvijene metode fiksiranja i bojenja stanica. Jedan od njezinih utemeljitelja bio je Rudolf Virchow, no njegove su ideje sadržavale niz pogrešaka: primjerice, pretpostavio je da su stanice međusobno slabo povezane te da svaka postoji "sama za sebe". Tek je kasnije bilo moguće dokazati cjelovitost staničnog sustava.

vidi također

• Usporedba građe stanica bakterija, biljaka i životinja

Linkovi

• Molecular Biology Of The Cell, 4. izdanje, 2002. - udžbenik molekularne biologije na engleskom jeziku
• Citologija i genetika (0564-3783) objavljuje članke na ruskom, ukrajinskom i engleskom jeziku po izboru autora, prevedene na engleski (0095-4527)

Zaklada Wikimedia. 2010.

Pogledajte što je "stanica (biologija)" u drugim rječnicima:

BIOLOGIJA- BIOLOGIJA. Sadržaj: I. Povijest biologije.............. 424 Vitalizam i strojizam. Pojava empirijskih znanosti u 16. i 18. stoljeću. Nastanak i razvoj evolucijske teorije. Razvoj fiziologije u 19. stoljeću. Razvoj stanične znanosti. Rezultati 19. stoljeća... Velika medicinska enciklopedija

- (cellula, cytus), osnovna strukturna i funkcionalna jedinica svih živih organizama, elementarni živi sustav. Može postojati kao odjel. organizma (bakterije, protozoe, određene alge i gljive) ili u tkivima višestaničnih životinja,... ... Biološki enciklopedijski rječnik

Stanice aerobnih bakterija koje stvaraju spore su štapićaste i, u usporedbi s bakterijama koje ne stvaraju spore, obično su veće. Vegetativni oblici sporonosnih bakterija imaju slabije aktivno kretanje, iako... ... Biološka enciklopedija

Ovaj pojam ima i druga značenja, pogledajte Ćelija (značenja). Ljudske krvne stanice (HBC) ... Wikipedia

Citologija (grč. κύτος tvorba poput mjehurića i λόγος riječ, znanost) je grana biologije koja proučava žive stanice, njihove organele, njihovu građu, funkcioniranje, procese reprodukcije stanica, starenje i smrt. Koriste se i izrazi stanični... Wikipedia

U zoru razvoja života na Zemlji, sve stanične oblike predstavljale su bakterije. Površinom tijela apsorbirali su organske tvari otopljene u iskonskom oceanu.

S vremenom su se neke bakterije prilagodile proizvodnji organskih tvari iz anorganskih. Da bi to učinili, koristili su energiju sunčeve svjetlosti. Nastao je prvi ekološki sustav u kojem su ti organizmi bili proizvođači. Kao rezultat toga, kisik koji oslobađaju ti organizmi pojavio se u Zemljinoj atmosferi. Uz njegovu pomoć možete dobiti mnogo više energije iz iste hrane, a dodatnu energiju iskoristiti za kompliciranje strukture tijela: dijeljenje tijela na dijelove.

Jedno od važnih dostignuća života je odvajanje jezgre i citoplazme. Jezgra sadrži nasljedne informacije. Posebna membrana oko jezgre omogućila je zaštitu od slučajnog oštećenja. Po potrebi citoplazma prima naredbe iz jezgre koje usmjeravaju život i razvoj stanice.

Organizmi kod kojih je jezgra odvojena od citoplazme formirali su nuklearno nadkraljevstvo (to uključuje biljke, gljive i životinje).

Dakle, stanica - osnova organizacije biljaka i životinja - nastala je i razvijala se tijekom biološke evolucije.

Čak i golim okom, ili još bolje pod povećalom, možete vidjeti da se meso zrele lubenice sastoji od vrlo sitnih zrnaca, odnosno zrna. To su stanice - najmanji "građevni blokovi" koji čine tijela svih živih organizama, uključujući i biljke.

Život biljke odvija se kombiniranom aktivnošću njezinih stanica, stvarajući jedinstvenu cjelinu. Kod višestaničnosti biljnih dijelova dolazi do fiziološke diferencijacije njihovih funkcija, specijalizacije raznih stanica ovisno o njihovom položaju u tijelu biljke.

Biljna stanica se razlikuje od životinjske po tome što ima gustu membranu koja sa svih strana prekriva unutarnji sadržaj. Stanica nije ravna (kako se obično prikazuje), najvjerojatnije izgleda kao vrlo mali mjehurić ispunjen sluzavim sadržajem.

Građa i funkcije biljne stanice

Promotrimo stanicu kao strukturnu i funkcionalnu jedinicu organizma. Vanjska strana stanice prekrivena je gustom staničnom stijenkom u kojoj se nalaze tanji dijelovi koji se nazivaju pore. Ispod nje nalazi se vrlo tanki film - membrana koja prekriva sadržaj stanice - citoplazmu. U citoplazmi se nalaze šupljine – vakuole ispunjene staničnim sokom. U središtu stanice ili u blizini stanične stijenke nalazi se gusto tijelo – jezgra s jezgricom. Jezgra je od citoplazme odvojena jezgrinim omotačem. Mala tijela koja se zovu plastidi raspoređena su po citoplazmi.

Građa biljne stanice

Građa i funkcije organela biljnih stanica

Organoid	Crtanje	Opis	Funkcija	Osobitosti
Stanična stijenka ili plazma membrana		Bezbojan, proziran i vrlo postojan	Provodi tvari u stanicu i iz nje.	Stanična membrana je polupropusna
Citoplazma		Gusta viskozna tvar	U njoj su smješteni svi ostali dijelovi ćelije	U stalnom je pokretu
Jezgra (važan dio stanice)		Okrugla ili ovalna	Osigurava prijenos nasljednih svojstava na stanice kćeri tijekom diobe	Središnji dio ćelije
		Sferičnog ili nepravilnog oblika	Sudjeluje u sintezi proteina
		Spremnik odvojen od citoplazme membranom. Sadrži stanični sok	Akumuliraju se rezervne hranjive tvari i otpadni proizvodi koji stanici nisu potrebni.	Kako stanica raste, male vakuole se stapaju u jednu veliku (središnju) vakuolu
Plastidi		Kloroplasti	Koriste svjetlosnu energiju sunca i stvaraju organsko od anorganskog	Oblik diskova odvojen od citoplazme dvostrukom membranom
		Kromoplasti	Nastaje kao rezultat nakupljanja karotenoida	Žuta, narančasta ili smeđa
		Leukoplasti	Bezbojni plastidi
Nuklearni omotač		Sastoji se od dvije membrane (vanjske i unutarnje) s porama	Odvaja jezgru od citoplazme	Omogućuje razmjenu između jezgre i citoplazme

Živi dio stanice je membranom vezan, uređen, strukturiran sustav biopolimera i unutarnjih membranskih struktura uključenih u niz metaboličkih i energetskih procesa koji održavaju i reproduciraju cijeli sustav kao cjelinu.

Važna značajka je da stanica nema otvorene membrane sa slobodnim krajevima. Stanične membrane uvijek ograničavaju šupljine ili područja, zatvarajući ih sa svih strana.

Moderni generalizirani dijagram biljne stanice

plazmalema(vanjska stanična membrana) je ultramikroskopski film debljine 7,5 nm, koji se sastoji od proteina, fosfolipida i vode. Ovo je vrlo elastičan film koji se dobro kvasi vodom i brzo vraća cjelovitost nakon oštećenja. Ima univerzalnu strukturu, tj. tipičnu za sve biološke membrane. U biljnim stanicama izvan stanične membrane nalazi se čvrsta stanična stijenka koja stvara vanjsku potporu i održava oblik stanice. Sastoji se od vlakana (celuloze), polisaharida netopljivog u vodi.

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

Porami nazivaju se otvori u sekundarnoj membrani, gdje su stanice odvojene samo primarnom membranom i srednjom laminom. Područja primarne membrane i srednje ploče koja razdvajaju susjedne pore susjednih stanica nazivaju se membrana pora ili film koji zatvara pore. Zatvarajući film pora probušen je plazmodezmalnim tubulima, ali se u porama obično ne formira prolazna rupa. Pore ​​olakšavaju transport vode i otopljenih tvari od stanice do stanice. U stijenkama susjednih stanica nastaju pore, obično jedna nasuprot drugoj.

Stanična membrana ima dobro definiranu, relativno debelu ljusku polisaharidne prirode. Ljuska biljne stanice proizvod je aktivnosti citoplazme. U njegovom formiranju aktivno sudjeluju Golgijev aparat i endoplazmatski retikulum.

Građa stanične membrane

Osnova citoplazme je njezina matrica ili hijaloplazma, složen bezbojan, optički proziran koloidni sustav sposoban za reverzibilne prijelaze iz sola u gel. Najvažnija uloga hijaloplazme je ujediniti sve stanične strukture u jedan sustav i osigurati njihovu interakciju u procesima staničnog metabolizma.

Hijaloplazma(ili citoplazmatski matriks) čini unutarnji okoliš stanice. Sastoji se od vode i raznih biopolimera (proteini, nukleinske kiseline, polisaharidi, lipidi), od kojih glavninu čine proteini različite kemijske i funkcionalne specifičnosti. Hijaloplazma također sadrži aminokiseline, monosaharide, nukleotide i druge tvari niske molekularne težine.

Biopolimeri s vodom tvore koloidni medij koji, ovisno o uvjetima, može biti gušći (u obliku gela) ili tekućiji (u obliku sola), kako u cijeloj citoplazmi, tako iu njezinim pojedinim dijelovima. U hijaloplazmi, različite organele i inkluzije su lokalizirane i međusobno djeluju jedni na druge i na okolinu hijaloplazme. Štoviše, njihov je položaj najčešće specifičan za određene vrste stanica. Preko bilipidne membrane, hijaloplazma stupa u interakciju s izvanstaničnim okolišem. Shodno tome, hijaloplazma je dinamična sredina i ima važnu ulogu u funkcioniranju pojedinih organela i životu stanica općenito.

Citoplazmatske tvorevine – organele

Organele (organele) su strukturne komponente citoplazme. Imaju određeni oblik i veličinu i obvezne su citoplazmatske strukture stanice. Ako ih nema ili su oštećeni, stanica obično gubi sposobnost daljnjeg postojanja. Mnoge od organela su sposobne za diobu i samoreprodukciju. Njihove veličine su toliko male da se mogu vidjeti samo elektronskim mikroskopom.

Jezgra

Jezgra je najistaknutija i obično najveća organela stanice. Prvi ga je detaljno istražio Robert Brown 1831. godine. Jezgra osigurava najvažnije metaboličke i genetske funkcije stanice. Vrlo je varijabilnog oblika: može biti sferičan, ovalan, režnjevit ili u obliku leće.

Jezgra ima značajnu ulogu u životu stanice. Stanica kojoj je uklonjena jezgra više ne luči membranu i prestaje rasti i sintetizirati tvari. U njemu se pojačavaju produkti raspadanja i razaranja, zbog čega brzo umire. Ne dolazi do stvaranja nove jezgre iz citoplazme. Nove jezgre nastaju samo dijeljenjem ili drobljenjem stare.

Unutarnji sadržaj jezgre je kariolimfa (jezgrin sok) koja ispunjava prostor između struktura jezgre. Sadrži jednu ili više jezgrica, kao i značajan broj molekula DNK povezanih sa specifičnim proteinima - histonima.

Struktura jezgre

Jezgrica

Jezgrica, kao i citoplazma, sadrži pretežno RNK i specifične proteine. Njegova najvažnija funkcija je da tvori ribosome koji provode sintezu proteina u stanici.

Golgijev aparat

Golgijev aparat je organela koja je univerzalno raspoređena u svim vrstama eukariotskih stanica. To je višeslojni sustav plosnatih membranskih vrećica, koje zadebljaju duž periferije i tvore vezikularne procese. Najčešće se nalazi u blizini jezgre.

Golgijev aparat

Golgijev aparat nužno uključuje sustav malih mjehurića (vezikula), koji se odvajaju od zadebljanih cisterni (diskova) i nalaze se duž periferije ove strukture. Ove vezikule igraju ulogu unutarstaničnog transportnog sustava za specifične sektorske granule i mogu poslužiti kao izvor staničnih lizosoma.

Funkcije Golgijevog aparata također se sastoje od nakupljanja, odvajanja i otpuštanja izvan stanice uz pomoć vezikula produkata unutarstanične sinteze, produkata razgradnje i otrovnih tvari. Proizvodi stanične sintetske aktivnosti, kao i razne tvari koje ulaze u stanicu iz okoline kroz kanale endoplazmatskog retikuluma, transportiraju se do Golgijevog aparata, nakupljaju se u ovoj organeli, a zatim u obliku kapljica ili zrnaca ulaze u citoplazmu. te ih ili koristi sama stanica ili ih izlučuje van. U biljnim stanicama Golgijev aparat sadrži enzime za sintezu polisaharida i sam polisaharidni materijal koji služi za izgradnju stanične stijenke. Vjeruje se da je uključen u stvaranje vakuola. Golgijev aparat dobio je ime po talijanskom znanstveniku Camillu Golgiju koji ga je prvi otkrio 1897. godine.

Lizosomi

Lizosomi su male vezikule omeđene membranom čija je glavna funkcija provođenje unutarstanične probave. Korištenje lizosomskog aparata događa se tijekom klijanja sjemena biljke (hidroliza rezervnih hranjivih tvari).

Građa lizosoma

Mikrotubule

Mikrotubule su membranske, supramolekularne strukture koje se sastoje od proteinskih globula raspoređenih u spiralne ili ravne redove. Mikrotubule obavljaju pretežno mehaničku (motoričku) funkciju, osiguravajući pokretljivost i kontraktilnost staničnih organela. Smješteni u citoplazmi, daju stanici određeni oblik i osiguravaju stabilnost prostornog rasporeda organela. Mikrotubule olakšavaju kretanje organela na mjesta određena fiziološkim potrebama stanice. Značajan broj ovih struktura nalazi se u plazmalemi, u blizini stanične membrane, gdje sudjeluju u formiranju i orijentaciji celuloznih mikrofibrila staničnih stijenki biljaka.

Građa mikrotubula

Vakuola

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

Citoplazma ispunjava cijelu unutarnju šupljinu samo u najmlađim biljnim stanicama. Kako stanica raste, prostorni raspored prvobitno kontinuirane mase citoplazme značajno se mijenja: pojavljuju se male vakuole ispunjene staničnim sokom, a cijela masa postaje spužvasta. Daljnjim rastom stanice dolazi do spajanja pojedinih vakuola, potiskujući slojeve citoplazme prema periferiji, zbog čega formirana stanica obično sadrži jednu veliku vakuolu, a citoplazma sa svim organelama nalazi se u blizini membrane.

Vodotopivi organski i mineralni spojevi vakuola određuju odgovarajuća osmotska svojstva živih stanica. Ova otopina određene koncentracije svojevrsna je osmotska pumpa za kontrolirano prodiranje u stanicu i oslobađanje vode, iona i molekula metabolita iz nje.

U kombinaciji sa slojem citoplazme i njegovim membranama, koje karakteriziraju polupropusna svojstva, vakuola tvori učinkovit osmotski sustav. Osmotski su određeni pokazatelji živih biljnih stanica kao što su osmotski potencijal, sila usisavanja i turgorski tlak.

Građa vakuole

Plastidi

Plastidi su najveće (nakon jezgre) citoplazmatske organele, svojstvene samo stanicama biljnih organizama. Ne nalaze se samo u gljivama. Plastidi imaju važnu ulogu u metabolizmu. Od citoplazme su odvojene dvostrukim membranskim omotačem, a neke vrste imaju dobro razvijen i uređen sustav unutarnjih membrana. Svi plastidi su istog porijekla.

Kloroplasti- 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 unutarnju strukturu.

Struktura kloroplasta

Veličine kloroplasta 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 kloroplasta ameboidnog tipa prema izvoru svjetlosti.

Klorofil je glavna tvar kloroplasta. Zahvaljujući klorofilu, zelene biljke mogu koristiti svjetlosnu energiju.

Leukoplasti(bezbojni plastidi) jasno su definirana citoplazmatska tjelešca. Njihova veličina je nešto manja od veličine kloroplasta. Njihov oblik je također ujednačeniji, približava se sferičnom.

Struktura leukoplasta

Nalazi se u epidermalnim stanicama, gomoljima i rizomima. Pri osvjetljavanju se vrlo brzo pretvaraju u kloroplaste s odgovarajućom promjenom unutarnje strukture. Leukoplasti sadrže enzime uz pomoć kojih se iz viška glukoze nastale tijekom fotosinteze sintetizira škrob, čija se većina odlaže u skladišnim tkivima ili organima (gomolji, rizomi, sjemenke) u obliku škrobnih zrnaca. Kod nekih biljaka masti se talože u leukoplastima. Rezervna funkcija leukoplasta povremeno se očituje u stvaranju rezervnih proteina u obliku kristala ili amorfnih inkluzija.

Kromoplasti u većini slučajeva oni su derivati ​​kloroplasta, povremeno - leukoplasta.

Struktura kromoplasta

Dozrijevanje šipka, paprike i rajčice prati transformacija kloro- ili leukoplasta stanica pulpe u karatinoidne plastove. Potonji sadrže pretežno žute plastidne pigmente - karotenoide, koji se, kada sazriju, intenzivno sintetiziraju u njima, tvoreći obojene lipidne kapljice, čvrste kuglice ili kristale. U ovom slučaju, klorofil je uništen.

Mitohondriji

Mitohondriji su organele karakteristične za većinu biljnih stanica. Imaju varijabilan oblik štapića, zrna i niti. Otkrio ga je 1894. godine R. Altman pomoću svjetlosnog mikroskopa, a unutarnja struktura proučavana je kasnije pomoću elektronskog mikroskopa.

Građa mitohondrija

Mitohondriji imaju dvomembransku strukturu. Vanjska membrana je glatka, unutarnja tvori izraštaje različitih oblika - cjevčice u biljnim stanicama. Prostor unutar mitohondrija ispunjen je polutekućim sadržajem (matriksom), koji uključuje enzime, proteine, lipide, soli kalcija i magnezija, vitamine, kao i RNA, DNA i ribosome. Enzimski kompleks mitohondrija ubrzava složen i međusobno povezan mehanizam biokemijskih reakcija koje rezultiraju stvaranjem ATP-a. U tim organelama stanice se opskrbljuju energijom – energija kemijskih veza hranjivih tvari pretvara se u visokoenergetske veze ATP-a u procesu staničnog disanja. U mitohondrijima se događa enzimska razgradnja ugljikohidrata, masnih kiselina i aminokiselina s oslobađanjem energije i njezinom naknadnom pretvorbom u ATP energiju. Akumulirana energija se troši na procese rasta, na nove sinteze itd. Mitohondriji se razmnožavaju diobom i žive oko 10 dana, nakon čega se uništavaju.

Endoplazmatski retikulum

Endoplazmatski retikulum je mreža kanala, cjevčica, vezikula i cisterni smještenih unutar citoplazme. Otkriven 1945. od strane engleskog znanstvenika K. Portera, to je sustav membrana ultramikroskopske strukture.

Građa endoplazmatskog retikuluma

Cijela mreža je s vanjskom staničnom membranom jezgrine ovojnice sjedinjena u jednu cjelinu. Postoje glatki i hrapavi ER, koji nose ribosome. Na membranama glatkog ER nalaze se enzimski sustavi uključeni u metabolizam masti i ugljikohidrata. Ova vrsta membrane prevladava u sjemenskim stanicama bogatim skladišnim tvarima (proteini, ugljikohidrati, ulja); ribosomi su pričvršćeni na granularnu EPS membranu, a tijekom sinteze proteinske molekule polipeptidni lanac s ribosomima uronjen je u EPS kanal. Funkcije endoplazmatskog retikuluma vrlo su raznolike: transport tvari unutar stanice i između susjednih stanica; dioba stanice u odvojene dijelove u kojima se istovremeno odvijaju različiti fiziološki procesi i kemijske reakcije.

Ribosomi

Ribosomi su nemambranske stanične organele. Svaki ribosom sastoji se od dvije čestice koje nisu identične veličine i mogu se podijeliti u dva fragmenta, koji nastavljaju zadržavati sposobnost sintetiziranja proteina nakon spajanja u cijeli ribosom.

Struktura ribosoma

Ribosomi se sintetiziraju u jezgri, zatim je napuštaju, krećući se u citoplazmu, gdje su pričvršćeni na vanjsku površinu membrana endoplazmatskog retikuluma ili se slobodno nalaze. Ovisno o vrsti proteina koji se sintetizira, ribosomi mogu funkcionirati sami ili biti spojeni u komplekse - poliribosome.

Sva živa bića sastoje se od stanica - malih šupljina okruženih membranom ispunjenih koncentriranom vodenom otopinom kemikalija. Ćelija- elementarna jedinica strukture i vitalne aktivnosti svih živih organizama (osim virusa, koji se često nazivaju nestaničnim oblicima života), koja ima vlastiti metabolizam, sposobna za neovisno postojanje, samoreprodukciju i razvoj. Svi živi organizmi se, poput višestaničnih životinja, biljaka i gljiva, sastoje od mnogo stanica ili su, poput mnogih protozoa i bakterija, jednostanični organizmi. Grana biologije koja proučava strukturu i funkcioniranje stanica naziva se citologija. Vjeruje se da su svi organizmi i sve njihove konstitutivne stanice evoluirale iz zajedničke pre-DNA stanice.

Približna povijest ćelije

U početku su se pod utjecajem različitih prirodnih čimbenika (toplina, ultraljubičasto zračenje, električna pražnjenja) pojavili prvi organski spojevi koji su poslužili kao materijal za izgradnju živih stanica.

Ključni trenutak u povijesti razvoja života očito je bila pojava prvih molekula replikatora. Replikator je neka vrsta molekule koja je katalizator za sintezu vlastitih kopija ili matrica, što je primitivni analog reprodukcije u životinjskom svijetu. Od trenutno najčešćih molekula replikatori su DNA i RNA. Na primjer, molekula DNA smještena u čašu s potrebnim komponentama spontano počinje stvarati vlastite kopije (iako puno sporije nego u stanici pod utjecajem posebnih enzima).

Pojavom replikatorskih molekula pokrenut je mehanizam kemijske (predbiološke) evolucije. Prvi subjekti evolucije najvjerojatnije su bile primitivne molekule RNA koje su se sastojale od samo nekoliko nukleotida. Ovu fazu karakteriziraju (iako u vrlo primitivnom obliku) sve glavne značajke biološke evolucije: reprodukcija, mutacija, smrt, borba za opstanak i prirodna selekcija.

Kemijska evolucija bila je olakšana činjenicom da je RNA univerzalna molekula. Osim što je replikator (tj. nositelj nasljedne informacije), može obavljati funkcije enzima (primjerice, enzima koji ubrzavaju replikaciju ili enzima koji razgrađuju konkurentne molekule).

U nekom trenutku evolucije pojavili su se RNA enzimi koji kataliziraju sintezu lipidnih molekula (tj. masti). Molekule lipida imaju jedno izvanredno svojstvo: polarne su i imaju linearnu strukturu, pri čemu je debljina jednog kraja molekule veća od debljine drugog. Stoga se molekule lipida u suspenziji spontano okupljaju u ljuske koje su po obliku bliske sferičnom. Tako su se RNA koje sintetiziraju lipide mogle okružiti lipidnom ovojnicom, što je značajno poboljšalo otpornost RNA na vanjske čimbenike.

Postupno povećanje duljine RNA dovelo je do pojave multifunkcionalnih RNA, čiji su pojedinačni fragmenti obavljali različite funkcije.

Prve stanične diobe očito su se dogodile pod utjecajem vanjskih čimbenika. Sinteza lipida unutar stanice dovela je do povećanja njezine veličine i gubitka čvrstoće, tako da se velika amorfna membrana pod utjecajem mehaničkog naprezanja podijelila na dijelove. Kasnije se pojavio enzim koji je regulirao ovaj proces.

Svi stanični oblici života na zemlji mogu se podijeliti u dva nadkraljevstva na temelju strukture njihovih sastavnih stanica - prokarioti (prenuklearni) i eukarioti (nuklearni). Prokariotske stanice su jednostavnije strukture; očito su nastale ranije u procesu evolucije. Eukariotske stanice su složenije i nastale su kasnije. Stanice koje čine ljudsko tijelo su eukariotske. Unatoč raznolikosti oblika, organizacija stanica svih živih organizama podliježe zajedničkim strukturnim načelima.

Živi sadržaj stanice – protoplast – odvojen je od okoline plazmatskom membranom, odnosno plazmalemom. Unutar stanice je ispunjena citoplazmom u kojoj se nalaze različite organele i stanične inkluzije, kao i genetski materijal u obliku molekule DNA. Svaki od staničnih organela obavlja svoju posebnu funkciju, a svi zajedno određuju životnu aktivnost stanice kao cjeline.

Prokariotska stanica

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

Prokariotske stanice imaju citoplazmatsku membranu, baš kao i eukariotske stanice. Bakterije imaju dvoslojnu membranu (lipidni dvosloj), dok arheje često imaju jednoslojnu membranu. Arhealna membrana sastoji se od tvari različitih od onih koje čine bakterijsku membranu. Površina stanica može biti prekrivena kapsulom, ovojnicom ili sluzi. Mogu imati flagele i resice.

Sl. 1. Građa tipične prokariotske stanice

Prokarioti nemaju staničnu jezgru, kao na primjer eukarioti. DNK se nalazi unutar stanice, pravilno složena i podržana proteinima. Ovaj DNA-proteinski kompleks naziva se nukleoid. Kod eubakterija, proteini koji podupiru DNK razlikuju se od histona koji tvore nukleosome (kod eukariota). Ali arhibakterije imaju histone i po tome su slične eukariotima. Energetski procesi kod prokariota odvijaju se u citoplazmi i na posebnim strukturama – mezosomima (izdancima stanične membrane koji su uvijeni u spiralu kako bi se povećala površina na kojoj se odvija sinteza ATP-a). Unutar stanice mogu biti mjehurići plina, rezervne tvari u obliku granula polifosfata, granula ugljikohidrata i kapljica masti. Mogu biti prisutne inkluzije sumpora (nastale, na primjer, kao rezultat anoksične fotosinteze). Fotosintetske bakterije imaju naborane strukture zvane tilakoidi na kojima se odvija fotosinteza. Dakle, prokarioti, u načelu, imaju iste elemente, ali bez pregrada, bez unutarnjih membrana. Te pregrade koje su prisutne su izdanci stanične membrane.

Oblik prokariotskih stanica nije tako raznolik. Okrugle stanice nazivaju se koke. I arheje i eubakterije mogu imati ovaj oblik. Streptokoki su koke izdužene u lancu. Stafilokoki su “nakupine” koka, diplokoki su koki spojeni u dvije stanice, tetrade su četiri, a sarcine osam. Štapićaste bakterije nazivaju se bacili. Dvije šipke - diplobacillus, izdužene u lancu - streptobacillus. Ostale vrste uključuju korineformne bakterije (s batičastim produžetkom na krajevima), spirile (duge uvijene stanice), vibrije (kratke zakrivljene stanice) i spirohete (uvijene drugačije od spirile). Sve navedeno ilustrirano je u nastavku i navedena su dva predstavnika arhebakterija. Iako su i arheje i bakterije prokariotski organizmi (bez jezgre), struktura njihovih stanica ima neke značajne razlike. Kao što je gore navedeno, bakterije imaju lipidni dvosloj (kada su hidrofobni krajevi uronjeni u membranu, a nabijene glave strše s obje strane), a arheje mogu imati jednoslojnu membranu (nabijene glave prisutne su s obje strane, a unutra je jedna cijela molekula; ova struktura može biti kruća od dvosloja). Ispod je struktura stanične membrane arhebakterije.

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

životinjska stanica

Građa životinjske stanice temelji se na tri glavne komponente – jezgri, citoplazmi i staničnoj membrani. Zajedno s jezgrom citoplazma čini protoplazmu. Stanična membrana je biološka membrana (septum) koja odvaja stanicu od vanjskog okoliša, služi kao ovojnica za stanične organele i jezgru te tvori citoplazmatske odjeljke. Ako preparat stavite pod mikroskop, lako ćete vidjeti strukturu životinjske stanice. Stanična membrana sastoji se od tri sloja. Vanjski i unutarnji sloj su proteini, a međusloj je lipid. U tom je slučaju lipidni sloj podijeljen na još dva sloja - sloj hidrofobnih molekula i sloj hidrofilnih molekula, koje su raspoređene određenim redoslijedom. Na površini stanične membrane nalazi se posebna struktura - glikokaliks, koja osigurava selektivnu sposobnost membrane. Ljuska propušta potrebne tvari i zadržava one koje štete.

sl.2. Građa životinjske stanice

Struktura životinjske stanice već na ovoj razini ima za cilj osigurati zaštitnu funkciju. Prodiranje tvari kroz membranu događa se uz izravno sudjelovanje citoplazmatske membrane. Površina ove membrane je prilično značajna zbog zavoja, izraslina, nabora i resica. Citoplazmatska membrana omogućuje prolaz malim i većim česticama. Građu životinjske stanice karakterizira prisutnost citoplazme koja se uglavnom sastoji od vode. Citoplazma je spremnik za organele i inkluzije.

Osim toga, u citoplazmi se nalazi i citoskelet – proteinske niti koje sudjeluju u procesu stanične diobe, omeđuju unutarstanični prostor i održavaju oblik i sposobnost kontrakcije stanice. Važna komponenta citoplazme je hijaloplazma, koja određuje viskoznost i elastičnost stanične strukture. Ovisno o vanjskim i unutarnjim čimbenicima, hijaloplazma može promijeniti viskoznost - postati tekuća ili gelasta. Proučavajući strukturu životinjske stanice, ne može se ne obratiti pozornost na stanični aparat - organele koji se nalaze u stanici. Sve organele imaju svoju specifičnu strukturu, koja je određena funkcijama koje obavljaju.

Jezgra je središnja stanična jedinica, koja sadrži nasljedne informacije i sudjeluje u metabolizmu u samoj stanici. Stanične organele uključuju endoplazmatski retikulum, stanični centar, mitohondrije, ribosome, Golgijev kompleks, plastide, lizosome, vakuole. Slične organele nalaze se u svakoj stanici, ali, ovisno o funkciji, struktura životinjske stanice može se razlikovati u prisutnosti specifičnih struktura.

Funkcije staničnih organela: - mitohondriji oksidiraju organske spojeve i akumuliraju kemijsku energiju; - endoplazmatski retikulum, zbog prisutnosti posebnih enzima, sintetizira masti i ugljikohidrate, njegovi kanali olakšavaju transport tvari unutar stanice; - ribosomi sintetiziraju proteine; - Golgijev kompleks koncentrira proteine, zbija sintetizirane masti, polisaharide, formira lizosome i priprema tvari za njihovo uklanjanje iz stanice ili izravnu upotrebu unutar nje; - lizosomi razgrađuju ugljikohidrate, proteine, nukleinske kiseline i masti, u biti probavljaju hranjive tvari koje ulaze u stanicu; - stanično središte uključeno je u proces diobe stanica; - vakuole, zbog sadržaja staničnog soka, održavaju stanični turgor (unutarnji tlak).

Građa žive stanice iznimno je složena – na staničnoj razini odvijaju se mnogi biokemijski procesi koji zajedno osiguravaju vitalne funkcije organizma.