Celica je nivo organizacije žive snovi, neodvisen biosistem, ki ima osnovne lastnosti vseh živih bitij. Torej se lahko razvija, množi, premika, prilagaja in spreminja. Poleg tega so za vse celice značilni metabolizem, specifična struktura, urejenost struktur in funkcij.
Znanost, ki preučuje celice, je citologija. Njegov predmet so strukturne enote večceličnih živali in rastlin, enocelični organizmi - bakterije, protozoje in alge, sestavljene iz samo ene celice.
Če govorimo o splošni organizaciji strukturnih enot živih organizmov, so sestavljene iz lupine in jedra z nukleolom. Vključujejo tudi celične organele, citoplazmo. Do danes so zelo razvite različne raziskovalne metode, vendar mikroskopija zavzema vodilni položaj, ki omogoča preučevanje strukture celic in raziskovanje njenih glavnih strukturnih elementov.
Kaj je organoid?
Organoidi (imenujejo jih tudi organeli) so trajni sestavni elementi katere koli celice, kinarediti popolno in opravljati določene funkcije. To so strukture, ki so ključnega pomena za ohranjanje.
Organoidi vključujejo jedro, lizosome, endoplazmatski retikulum in Golgijev kompleks, vakuole in vezikule, mitohondrije, ribosome in celično središče (centrosom). Sem spadajo tudi strukture, ki tvorijo citoskelet celice (mikrotubule in mikrofilamenti), melanosomi. Ločeno je treba izpostaviti organele gibanja. To so cilije, zastavice, miofibrile in psevdopodi.
Vse te strukture so med seboj povezane in zagotavljajo usklajeno delovanje celic. Zato je vprašanje: "Kaj je organoid?" - lahko odgovorite, da je to komponenta, ki jo lahko enačimo z organom večceličnega organizma.
Razvrstitev organelov
Celice se razlikujejo po velikosti in obliki ter funkciji, hkrati pa imajo podobno kemično strukturo in enoten princip organizacije. Hkrati je vprašanje, kaj je organoid in kakšne strukture je, precej sporno. Na primer, lizosomi ali vakuole včasih niso razvrščeni kot celični organeli.
Če govorimo o razvrstitvi teh celičnih komponent, potem ločimo nemembranske in membranske organele. Nemembranski - to je celično središče in ribosomi. Organeli gibanja (mikrotubule in mikrofilamenti) prav tako nimajo membran.
Struktura membranskih organelov temelji na prisotnosti biološke membrane. Enomembranske in dvomembranske organele imajo lupino z eno strukturo, ki je sestavljena izdvojna plast fosfolipidov in beljakovinskih molekul. Loči citoplazmo od zunanjega okolja, pomaga celici, da ohrani svojo obliko. Ne smemo pozabiti, da je v rastlinskih celicah poleg membrane tudi zunanja celulozna membrana, ki se imenuje celična stena. Opravlja podporno funkcijo.
Membranske organele vključujejo EPS, lizosome in mitohondrije, pa tudi lizosome in plastide. Njihove membrane se lahko razlikujejo le po naboru beljakovin.
Če govorimo o funkcionalni sposobnosti organelov, potem so nekateri sposobni sintetizirati določene snovi. Torej so pomembni organeli sinteze mitohondriji, v katerih nastaja ATP. Ribosomi, plastidi (kloroplasti) in grob endoplazmatski retikulum so odgovorni za sintezo beljakovin, gladka ER je odgovorna za sintezo lipidov in ogljikovih hidratov.
Poglejmo podrobneje strukturo in funkcije organelov.
Core
Ta organela je izjemno pomembna, ker celice, ko jo odstranimo, prenehajo delovati in umrejo.
Jedro ima dvojno membrano, v kateri je veliko por. Z njihovo pomočjo je tesno povezan z endoplazmatskim retikulumom in citoplazmo. Ta organela vsebuje kromatin - kromosome, ki so kompleks beljakovin in DNK. Glede na to lahko rečemo, da je jedro, ki je organela, ki je odgovorna za vzdrževanje večine genoma.
Tekoči del jedra se imenuje karioplazma. Vsebuje produkte vitalne aktivnosti struktur jedra. Najgostejša cona je nukleolus, v katerem so ribosomi, kompleksni proteini inRNA, pa tudi kalijev, magnezijev, cink, železov in kalcijev fosfat. Jedro izgine pred delitvijo celice in se ponovno oblikuje v zadnjih fazah tega procesa.
Endoplazemski retikulum (retikulum)
EPS je enomembranska organela. Zavzema polovico volumna celice in je sestavljen iz tubulov in cistern, ki so med seboj povezani, pa tudi s citoplazemsko membrano in zunanjo lupino jedra. Membrana tega organoida ima enako strukturo kot plazmalema. Ta struktura je integralna in se ne odpira v citoplazmo.
Endoplazemski retikulum je gladek in zrnat (hrapav). Ribosomi se nahajajo na notranji lupini zrnatega ER, v katerem poteka sinteza beljakovin. Na površini gladkega endoplazmatskega retikuluma ni ribosomov, tukaj pa poteka sinteza ogljikovih hidratov in maščob.
Vse snovi, ki nastanejo v endoplazmatskem retikulumu, se po sistemu tubulov in tubulov transportirajo do svojih ciljev, kjer se kopičijo in nato uporabijo v različnih biokemičnih procesih.
Glede na sposobnost sinteze EPS-a se grobi retikulum nahaja v celicah, katerih glavna funkcija je tvorba beljakovin, gladki retikulum pa v celicah, ki sintetizirajo ogljikove hidrate in maščobe. Poleg tega se v gladkem retikulumu kopičijo kalcijevi ioni, ki so potrebni za normalno delovanje celic ali telesa kot celote.
Upoštevati je treba tudi, da je ER mesto nastanka Golgijevega aparata.
Lizosomi, njihove funkcije
Lizosomi so celične organele,ki jih predstavljajo enomembranske okrogle vrečke s hidrolitičnimi in prebavnimi encimi (proteaze, lipaze in nukleaze). Za vsebnost lizosomov je značilno kislo okolje. Membrane teh formacij jih izolirajo od citoplazme in preprečujejo uničenje drugih strukturnih komponent celic. Ko se encimi lizosoma sprostijo v citoplazmo, se celica samouniči – avtoliza.
Upoštevati je treba, da se encimi sintetizirajo predvsem na grobem endoplazmatskem retikulumu, nato pa se premaknejo v Golgijev aparat. Tu se spremenijo, zapakirajo v membranske vezikle in se začnejo ločevati ter postajajo samostojne komponente celice - lizosomi, ki so primarni in sekundarni.
Primarni lizosomi so strukture, ki se ločijo od Golgijevega aparata, medtem ko so sekundarne (prebavne vakuole) tiste, ki nastanejo kot posledica fuzije primarnih lizosomov in endocitnih vakuol.
Glede na to strukturo in organizacijo lahko ločimo glavne funkcije lizosomov:
- prebava različnih snovi v celici;
- uničenje celičnih struktur, ki niso potrebne;
- sodelovanje v procesih reorganizacije celic.
vakuole
Vakuole so enomembranske sferične organele, ki so rezervoarji vode ter v njej raztopljenih organskih in anorganskih spojin. Pri tvorbi teh struktur sodelujeta Golgijev aparat in EPS.
V vakuolah živalske celicemalo. So majhne in ne zasedajo več kot 5% prostornine. Njihova glavna vloga je zagotoviti transport snovi po celici.
Vakuole rastlinske celice so velike in zasedajo do 90 % prostornine. V zreli celici je le ena vakuola, ki zavzema osrednji položaj. Njegova membrana se imenuje tonoplast, njena vsebina pa celični sok. Glavne funkcije rastlinskih vakuol so zagotavljanje napetosti celične membrane, kopičenje različnih spojin in odpadnih produktov celice. Poleg tega te organele rastlinskih celic oskrbujejo z vodo, potrebno za proces fotosinteze.
Če govorimo o sestavi celičnega soka, potem vključuje naslednje snovi:
- rezerva - organske kisline, ogljikovi hidrati in beljakovine, posamezne aminokisline;
- spojine, ki nastajajo med življenjem celic in se kopičijo v njih (alkaloidi, tanini in fenoli);
- fitoncidi in fitohormoni;
- pigmenti, zaradi katerih so plodovi, korenine in cvetni listi obarvani v ustrezno barvo.
Golgijev kompleks
Struktura organoidov, imenovanih "Golgijev aparat", je precej preprosta. V rastlinskih celicah so videti kot ločena telesa z membrano, v živalskih celicah jih predstavljajo cisterne, tubule in mehurji. Strukturna enota Golgijevega kompleksa je diktiosom, ki ga predstavlja kup 4-6 "cistern" in majhnih veziklov, ki se ločijo od njih in so znotrajcelični transportni sistem, lahko pa služijo tudi kot vir lizosomov. Število diktiosomov se lahko razlikuje od enega do večstotine.
Golgijev kompleks se običajno nahaja v bližini jedra. V živalskih celicah - v bližini celičnega središča. Glavne funkcije teh organelov so naslednje:
- izločanje in kopičenje beljakovin, lipidov in saharidov;
- sprememba organskih spojin, ki vstopajo v Golgijev kompleks;
- ta organoid je mesto tvorbe lizosomov.
Opozoriti je treba, da ER, lizosomi, vakuole in Golgijev aparat skupaj tvorijo cevasto-vakuolarni sistem, ki deli celico na ločene dele z ustreznimi funkcijami. Poleg tega ta sistem zagotavlja stalno obnavljanje membran.
Mitohondrije so energijske postaje celice
Mitohondriji so dvomembranske organele paličaste, sferične ali nitaste oblike, ki sintetizirajo ATP. Imajo gladko zunanjo površino in notranjo membrano s številnimi gubami, imenovanimi kriste. Treba je opozoriti, da se lahko število krist v mitohondrijih razlikuje glede na energijsko potrebo celice. Na notranji membrani so koncentrirani številni encimski kompleksi, ki sintetizirajo adenozin trifosfat. Tu se energija kemičnih vezi pretvori v makroergične vezi ATP. Poleg tega mitohondriji razgrajujejo maščobne kisline in ogljikove hidrate s sproščanjem energije, ki se kopiči in uporablja za rast in sintezo.
Notranje okolje teh organelov se imenuje matriks. ona jevsebuje krožno DNK in RNA, majhne ribosome. Zanimivo je, da so mitohondriji polavtonomni organeli, saj so odvisni od delovanja celice, a hkrati lahko ohranjajo določeno neodvisnost. Tako so sposobni sintetizirati lastne beljakovine in encime ter se tudi sami razmnoževati.
Menijo, da so mitohondriji nastali, ko so aerobni prokariontski organizmi vstopili v gostiteljsko celico, kar je privedlo do tvorbe specifičnega simbiotskega kompleksa. Torej ima mitohondrijska DNK enako strukturo kot DNK sodobnih bakterij, sintezo beljakovin v mitohondrijih in bakterijah pa zavirajo isti antibiotiki.
Plastidi - organeli rastlinskih celic
Plastidi so precej velike organele. Prisotni so le v rastlinskih celicah in nastajajo iz predhodnikov - proplastidov, vsebujejo DNK. Ti organeli igrajo pomembno vlogo pri presnovi in so ločeni od citoplazme z dvojno membrano. Poleg tega lahko tvorijo urejen sistem notranjih membran.
Plastidi so treh vrst:
- Kloroplasti so najštevilčnejši plastidi, odgovorni za fotosintezo, ki proizvaja organske spojine in prosti kisik. Te strukture imajo zapleteno strukturo in se lahko premikajo v citoplazmi proti viru svetlobe. Glavna snov v kloroplastih je klorofil, s katerim lahko rastline izkoriščajo energijo sonca. Treba je opozoriti, da so kloroplasti, tako kot mitohondriji, polavtonomne strukture, saj so sposobnesamostojna delitev in sinteza lastnih beljakovin.
- Leukoplasti so brezbarvni plastidi, ki se ob izpostavljenosti svetlobi spremenijo v kloroplaste. Te celične komponente vsebujejo encime. S pomočjo njih se glukoza pretvori in kopiči v obliki škrobnih zrn. V nekaterih rastlinah so ti plastidi sposobni kopičiti lipide ali beljakovine v obliki kristalov in amorfnih teles. Največje število levkoplastov je skoncentrirano v celicah podzemnih organov rastlin.
- Kromaplasti so derivati drugih dveh vrst plastidov. Tvorijo karotenoide (med uničenjem klorofila), ki so rdeči, rumeni ali oranžni. Kromoplasti so zadnja stopnja transformacije plastida. Največ jih je v plodovih, cvetnih listih in jesenskem listju.
ribosome
Kaj je organel, imenovan ribosom? Ribosomi se imenujejo nemembranske organele, sestavljene iz dveh fragmentov (majhne in velike podenote). Njihov premer je približno 20 nm. Najdemo jih v celicah vseh vrst. To so organeli živalskih in rastlinskih celic, bakterije. Te strukture nastanejo v jedru, nato pa preidejo v citoplazmo, kjer se prosto namestijo ali pritrdijo na EPS. Glede na lastnosti sinteze ribosomi delujejo sami ali se združujejo v komplekse, da tvorijo poliribosome. V tem primeru so te nemembranske organele vezane z molekulo RNA.
Ribosom vsebuje 4 molekule rRNA, ki sestavljajo njegovo ogrodje, kot tudi različne beljakovine. Glavna naloga tega organoida je sestavljanje polipeptidne verige, ki je prvi korak v sintezi beljakovin. Tiste beljakovine, ki jih tvorijo ribosomi endoplazmatskega retikuluma, lahko uporablja celoten organizem. Beljakovine za potrebe posamezne celice sintetizirajo ribosomi, ki se nahajajo v citoplazmi. Treba je opozoriti, da ribosome najdemo tudi v mitohondrijih in plastidih.
Citoskelet celice
Celični citoskelet tvorijo mikrotubule in mikrofilamenti. Mikrotubule so valjaste tvorbe s premerom 24 nm. Njihova dolžina je 100 µm-1 mm. Glavna sestavina je beljakovina, imenovana tubulin. Ne more se krčiti in ga lahko uniči kolhicin. Mikrotubule se nahajajo v hialoplazmi in opravljajo naslednje funkcije:
- ustvarite elastičen, a hkrati močan okvir kletke, ki ji omogoča, da ohrani svojo obliko;
- sodelujte v procesu distribucije celičnih kromosomov;
- zagotavlja gibanje organelov;
- vsebuje se v celičnem središču, pa tudi v bičah in cilijah.
Mikrofilamenti so filamenti, ki se nahajajo pod plazemsko membrano in so sestavljeni iz proteina aktina ali miozina. Lahko se skrčijo, kar povzroči premikanje citoplazme ali izbokline celične membrane. Poleg tega te komponente sodelujejo pri tvorbi zožitve med delitvijo celic.
Celični center (centrosom)
Ta organela je sestavljena iz 2 centriolov in centrosfere. Cilindrični centriol. Njegove stene tvorijo tri mikrotubule, ki se z navzkrižnimi povezavami združijo med seboj. Centriole so razporejene v parih pravokotno drug na drugega. Treba je opozoriti, da celice višjih rastlin nimajo teh organelov.
Glavna vloga celičnega centra je zagotoviti enakomerno porazdelitev kromosomov med celično delitvijo. Je tudi središče organizacije citoskeleta.
organeli gibanja
Organeli gibanja vključujejo cilije, pa tudi bičke. To so drobne izrastke v obliki dlačic. Flagelum vsebuje 20 mikrotubul. Njegova osnova se nahaja v citoplazmi in se imenuje bazalno telo. Dolžina flageluma je 100 µm ali več. Zastavice, ki so velike le 10-20 mikronov, se imenujejo cilije. Ko mikrotubule drsijo, lahko cilije in bičici nihajo, kar povzroči premikanje same celice. Citoplazma lahko vsebuje kontraktilne fibrile, imenovane miofibrile - to so organeli živalske celice. Miofibrili se praviloma nahajajo v miocitih - celicah mišičnega tkiva, pa tudi v srčnih celicah. Sestavljeni so iz manjših vlaken (protofibril).
Upoštevati je treba, da so snopi miofibril sestavljeni iz temnih vlaken - to so anizotropni diski, pa tudi svetla področja - to so izotropni diski. Strukturna enota miofibrila je sarkomer. To je območje med anizotropnim in izotropnim diskom, ki ima aktinske in miozinske filamente. Ko drsijo, se sarkomer skrči, kar vodi do premika celotnega mišičnega vlakna. Prito uporablja energijo ATP in kalcijevih ionov.
Protozoji in spermatozoidi živali se premikajo s pomočjo flagel. Cilia so organ gibanja ciliatov-čevljev. Pri živalih in ljudeh prekrivajo dihalne poti in pomagajo znebiti majhnih trdnih delcev, kot je prah. Poleg tega obstajajo tudi psevdopodi, ki zagotavljajo ameboidno gibanje in so elementi številnih enoceličnih in živalskih celic (na primer levkocitov).
Večina rastlin se ne more premikati v vesolju. Njihova gibanja so rast, gibanje listov in spremembe v pretoku citoplazme celic.
Sklep
Kljub vsej raznolikosti celic imajo vse podobno strukturo in organizacijo. Za strukturo in funkcije organelov so značilne enake lastnosti, ki zagotavljajo normalno delovanje tako posamezne celice kot celotnega organizma.
Ta vzorec je mogoče izraziti na naslednji način.
Tabela "Organoidi evkariontskih celic"
Organoid |
Rastlinska celica |
kletka za živali |
Glavne funkcije |
| core | je | je | shranjevanje DNK, transkripcija RNA in sinteza beljakovin |
| endoplazmatski retikulum | je | je | sinteza beljakovin, lipidov in ogljikovih hidratov, kopičenje kalcijevih ionov, tvorba Golgijevega kompleksa |
| mitohondrije | je | je | sinteza ATP, lastnih encimov in beljakovin |
| plastidi | je | ne | sodelovanje pri fotosintezi, kopičenju škroba, lipidov, beljakovin, karotenoidov |
| ribosomi | je | je | zbiranje polipeptidne verige (sinteza beljakovin) |
| mikrotubule in mikrofilamenti | je | je | omogočajo celici, da ohrani določeno obliko, so sestavni del celičnega središča, cilia in flagella, zagotavljajo gibanje organelov |
| lizosomi | je | je | prebava snovi v celici, uničenje njenih nepotrebnih struktur, sodelovanje pri reorganizaciji celice, povzroči avtolizo |
| velika centralna vakuola | je | ne | zagotavlja napetost v celični membrani, kopiči hranila in odpadne produkte celice, fitoncide in fitohormone ter pigmente, je rezervoar vode |
| Golgijev kompleks | je | je | izloča in kopiči beljakovine, lipide in ogljikove hidrate, spreminja hranila, ki vstopajo v celico,odgovoren za tvorbo lizosomov |
| cell center | obstaja, razen višjih rastlin | je | je središče organizacije citoskeleta, zagotavlja enakomerno razhajanje kromosomov med delitvijo celic |
| miofibrili | ne | je | zagotovite krčenje mišic |
Če sklepamo, lahko rečemo, da obstajajo manjše razlike med živalsko in rastlinsko celico. Hkrati ima funkcionalne značilnosti in zgradba organelov (zgornja tabela to potrjuje) splošno načelo organizacije. Celica deluje kot harmoničen in celosten sistem. Hkrati so funkcije organelov med seboj povezane in usmerjene v optimalno delovanje in vzdrževanje vitalne aktivnosti celice.
