Ćelija je osnovna elementarna jedinica svih živih bića, stoga su joj svojstvena sva svojstva živih organizama: visoko uređena struktura, koja prima energiju izvana i koristi je za rad i održavanje reda, metabolizam, aktivan odgovor na stimulaciju, rast, razvoj, reprodukciju, umnožavanje i prijenos bioloških informacija na potomke, regeneraciju (obnavljanje oštećenih struktura), prilagođavanje okolišu.

Sredinom 19. stoljeća njemački naučnik T. Schwann stvorio je staničnu teoriju čije su glavne odredbe svjedočile o činjenici da su sva tkiva i organi sastavljeni od ćelija; biljne i životinjske ćelije u osnovi su slične, sve nastaju na isti način; aktivnost organizama je zbir vitalne aktivnosti pojedinih ćelija. Veliki njemački naučnik R. Virchow imao je veliki utjecaj na daljnji razvoj ćelijske teorije i općenito na teoriju ćelije. On je ne samo objedinio sve brojne različite činjenice, već je i uvjerljivo pokazao da su stanice stalna struktura i da nastaju samo reprodukcijom.

Ćelijska teorija u modernom tumačenju uključuje sljedeće glavne odredbe: ćelija je univerzalna elementarna jedinica živog; ćelije svih organizama su fundamentalno slične po svojoj strukturi, funkciji i hemijskom sastavu; ćelije se reproduciraju samo dijeljenjem izvorne ćelije; višećelijski organizmi su složeni ćelijski sklopovi koji čine integralne sisteme.

Zahvaljujući savremenim istraživačkim metodama, dva glavna tipa ćelija: složenije organizirane, visoko diferencirane eukariotske stanice (biljke, životinje i neke protozoe, alge, gljive i lišajevi) i manje složeno organizirane prokariotske stanice (plavo-zelene alge, aktinomicete, bakterije, spirohete, mikoplazme, riketcije, klamidije).

Za razliku od prokariota, eukariotska stanica ima jezgru, ograničenu dvostrukom nuklearnom membranom, i veliki broj membranskih organela.

PAŽNJA!

Ćelija je glavna strukturna i funkcionalna jedinica živih organizama koja provodi rast, razvoj, metabolizam i energiju, pohranjuje, obrađuje i ostvaruje genetske informacije. Sa stanovišta morfologije, ćelija je složen sistem biopolimera, odvojen od vanjskog okruženja plazma membranom (plazmolema) i koji se sastoji od jezgre i citoplazme, u kojima se nalaze organeli i inkluzije (granule).

Koje vrste ćelija postoje?

Ćelije su različite po svom obliku, građi, hemijskom sastavu i prirodi metabolizma.

Sve ćelije su homologne, tj. imaju niz zajedničkih strukturnih obilježja o kojima ovisi obavljanje osnovnih funkcija. Ćelije karakteriše jedinstvo strukture, metabolizma (metabolizma) i hemijskog sastava.

U isto vrijeme, različite ćelije također imaju specifičnu strukturu. To je zbog njihovog obavljanja posebnih funkcija.

Ćelijska struktura

Ultramikroskopska ćelijska struktura:

1 - citolema (plazma membrana); 2 - pinocitne vezikule; 3 - centrosomski ćelijski centar (citocenter); 4 - hijaloplazma; 5 - endoplazmatski retikulum: a - membrana zrnatog retikuluma; b - ribosomi; 6 - veza perinuklearnog prostora sa šupljinama endoplazmatskog retikuluma; 7 - jezgro; 8 - nuklearne pore; 9 - nezrnati (glatki) endoplazmatski retikulum; 10 - jezgra; 11 - unutrašnji mrežasti aparat (Golgijev kompleks); 12 - sekretorne vakuole; 13 - mitohondrije; 14 - liposomi; 15 - tri uzastopne faze fagocitoze; 16 - veza ćelijske membrane (citolema) sa membranama endoplazmatskog retikuluma.

Hemija ćelija

Ćelija sadrži više od 100 kemijskih elemenata, od kojih četiri čine oko 98%mase, to su organogeni: kisik (65-75%), ugljik (15-18%), vodik (8-10%) i dušik (1, 5-3,0%). Ostatak elemenata podijeljen je u tri grupe: makronutrijenti - njihov sadržaj u tijelu prelazi 0,01%); mikroelementi (0,00001-0,01%) i ultramikroelementi (manje od 0,00001).

Makronutrijenti uključuju sumpor, fosfor, hlor, kalijum, natrijum, magnezijum, kalcijum.

Za mikroelemente - tu su željezo, cink, bakar, jod, fluor, aluminij, bakar, mangan, kobalt itd.

Ultramikroelementi - selen, vanadij, silicij, nikal, litij, srebro i više. Unatoč vrlo niskom sadržaju, elementi u tragovima i ultra elementi u tragovima igraju vrlo važnu ulogu. Uglavnom utječu na metabolizam. Bez njih nemoguće je normalno funkcioniranje svake ćelije i organizma u cjelini.

Ćelija se sastoji od anorganskih i organskih tvari. Među anorganskim, najveća količina vode. Relativna količina vode u kavezu je 70 do 80%. Voda je univerzalni otapalo; u njoj se odvijaju sve biokemijske reakcije u ćeliji. Uz učešće vode, provodi se regulacija topline. Tvari koje se otapaju u vodi (soli, baze, kiseline, proteini, ugljikohidrati, alkoholi itd.) Nazivaju se hidrofilne. Hidrofobne tvari (masti i slične mastima) se ne otapaju u vodi. Ostale anorganske tvari (soli, kiseline, baze, pozitivni i negativni ioni) kreću se od 1,0 do 1,5%.

Proteini (10-20%), masti ili lipidi (1-5%), ugljikohidrati (0,2-2,0%), nukleinske kiseline (1-2%) prevladavaju među organskim tvarima. Sadržaj tvari niske molekulske mase ne prelazi 0,5%.

Molekula proteina je polimer koji se sastoji od velikog broja ponavljajućih jedinica monomera. Monomeri proteina aminokiselina (njih 20) međusobno su povezani peptidnim vezama, tvoreći polipeptidni lanac (primarna proteinska struktura). Uvija se u spiralu, tvoreći, pak, sekundarnu strukturu proteina. Zbog određene prostorne orijentacije polipeptidnog lanca, nastaje tercijarna struktura proteina, koja određuje specifičnost i biološku aktivnost proteinske molekule. Nekoliko tercijarnih struktura međusobno se spajaju i tvore kvarternu strukturu.

Proteini obavljaju bitne funkcije. Enzimi - biološki katalizatori koji povećavaju brzinu hemijskih reakcija u ćeliji stotinama hiljada puta, su proteini. Proteini, koji su dio svih staničnih struktura, obavljaju plastičnu (građevinsku) funkciju. Kretanje stanica također izvode proteini. Omogućuju transport tvari u ćeliju, iz ćelije i unutar nje. Zaštitna funkcija proteina (antitijela) je važna. Proteini su jedan od izvora energije, a ugljikohidrati su klasificirani u monosaharide i polisaharide. Ovi posljednji izgrađeni su od monosaharida, koji su, poput aminokiselina, monomeri. Među monosaharidima u stanici najvažniji su glukoza, fruktoza (sadrži šest atoma ugljika) i pentoza (pet atoma ugljika). Pentoze su dio nukleinskih kiselina. Monosaharidi su lako topljivi u vodi. Polisaharidi su slabo topljivi u vodi (glikogen u životinjskim stanicama, škrob i celuloza u biljnim stanicama. Ugljikohidrati su izvor energije, složeni ugljikohidrati u kombinaciji s bjelančevinama (glikoproteini), masti (glikolipidi), sudjeluju u stvaranju staničnih površina i staničnim interakcijama .

Lipidi uključuju masti i tvari slične mastima. Molekuli masti izgrađeni su od glicerola i masnih kiselina. Tvari slične masti uključuju kolesterol, neke hormone, lecitin. Lipidi, koji su glavna komponenta stanične membrane, na taj način obavljaju funkciju izgradnje. Lipidi su najvažniji energenti. Dakle, ako se potpunom oksidacijom 1 g proteina ili ugljikohidrata oslobodi 17,6 kJ energije, onda potpunom oksidacijom 1 g masti - 38,9 kJ. Lipidi vrše termoregulaciju, štite organe (masne kapsule).

DNK i RNK

Nukleinske kiseline su polimerne molekule nastale od nukleotidnih monomera. Nukleotid se sastoji od purinske ili pirimidinske baze, šećera (pentoze) i ostatka fosforne kiseline. U svim stanicama postoje dvije vrste nukleinskih kiselina: deoksiribonulinska (DNA) i ribonukleinska (RNA), koje se razlikuju po sastavu baza i šećera.

Prostorna struktura nukleinskih kiselina:

(prema B. Alberts et al., sa izmjenama) I - RNA; II - DNK; trake - šećer -fosfatne okosnice; A, C, G, T, U - dušične baze, rešetke između njih - vodikove veze.

Molekula DNK

Molekul DNK sastoji se od dva polinukleotidna lanca uvijena jedan oko drugog u obliku dvostruke spirale. Dušikove baze oba lanca međusobno su povezane komplementarnim vodikovim vezama. Adenin se kombinira samo s timinom, a citozin s gvaninom (A - T, G - C). DNK sadrži genetske informacije koje određuju specifičnost proteina koje sintetiše ćelija, odnosno sekvencu aminokiselina u polipeptidnom lancu. DNK nasljeđuje sva svojstva ćelije. DNK se nalazi u jezgri i mitohondrijima.

Molekul RNK

Molekul RNA je formiran od jednog polinukleotidnog lanca. U stanicama postoje tri vrste RNK. Informacijska ili messenger RNA tRNA (od engleskog messenger - "posrednik"), koja prenosi informacije o nukleotidnoj sekvenci DNK u ribosome (vidi dolje). Transportna RNA (tRNA) koja prenosi aminokiseline do ribosoma. Ribosomalna RNA (rRNA), koja je uključena u stvaranje ribosoma. RNA se nalazi u jezgri, ribosomima, citoplazmi, mitohondrijama, kloroplastima.

Sastav nukleinske kiseline.

Cell

Sa stanovišta koncepta živih sistema prema A. Lehningeru.

Živa stanica je izotermički sustav organskih molekula sposobnih za samoregulaciju i samoreprodukciju, izvlačenje energije i resursa iz okoliša.

U ćeliji se odvija veliki broj uzastopnih reakcija čiju brzinu regulira sama ćelija.

Ćelija se održava u stacionarnom dinamičkom stanju, daleko od ravnoteže sa okolinom.

Ćelije funkcioniraju prema principu minimalne potrošnje komponenti i procesa.

To. ćelija je elementarni živi otvoreni sistem sposoban za neovisno postojanje, reprodukciju i razvoj. To je elementarna strukturna i funkcionalna jedinica svih živih organizama.

Hemijski sastav ćelija.

Od 110 elemenata periodičnog sistema Mendeljejeva, 86 se nalazi stalno prisutno u ljudskom tijelu. 25 ih je potrebno za normalan život, a 18 ih je apsolutno potrebno, a 7 je korisno. U skladu s postotkom u ćeliji, kemijski elementi podijeljeni su u tri grupe:

Makronutrijenti Glavni elementi (organogeni) su vodik, ugljik, kisik, dušik. Koncentracija: 98 - 99,9%. Oni su univerzalne komponente organskih ćelijskih jedinjenja.

Elementi u tragovima - natrijum, magnezijum, fosfor, sumpor, hlor, kalijum, kalcijum, gvožđe. Njihova koncentracija je 0,1%.

Ultramikroelementi - bor, silicij, vanadij, mangan, kobalt, bakar, cink, molibden, selen, jod, brom, fluor. Utiču na metabolizam. Njihovo odsustvo uzrok je bolesti (cink - dijabetes melitus, jod - endemska gušavost, željezo - perniciozna anemija itd.).

Moderna medicina zna činjenice o negativnoj interakciji vitamina i minerala:

Cink smanjuje apsorpciju bakra i natječe se za apsorpciju s željezom i kalcijem; (a nedostatak cinka uzrokuje slabljenje imunološkog sistema, brojna patološka stanja endokrinih žlijezda).

Kalcij i željezo smanjuju apsorpciju mangana;

Vitamin E se slabo kombinuje sa gvožđem, a vitamin C sa vitaminima B grupe.

Pozitivan međusobni uticaj:

Vitamin E i selen, kao i kalcij i vitamin K, djeluju sinergijski;

Vitamin D je potreban za apsorpciju kalcija;

Bakar potiče apsorpciju i povećava efikasnost iskorištavanja željeza u tijelu.

Neorganske komponente ćelije.

Voda- najvažnija komponenta ćelije, univerzalni disperzijski medij žive tvari. Aktivne ćelije kopnenih organizama su 60 - 95% vode. U ćelijama i tkivima u mirovanju (sjemenke, spore) voda je 10 - 20%. Voda u ćeliji je u dva oblika - slobodna i vezana za ćelijske koloide. Slobodna voda je otapalo i disperzijski medij koloidnog sistema protoplazme. Njegovih 95%. Vezana voda (4 - 5%) svih staničnih voda tvori krhke vodikove i hidroksilne veze s proteinima.

Svojstva vode:

Voda je prirodno otapalo za mineralne ione i druge tvari.

Voda je disperzna faza koloidnog sistema protoplazme.

Voda je medij za reakcije staničnog metabolizma, jer fiziološki procesi se odvijaju u isključivo vodenom okruženju. Pruža reakcije hidrolize, hidratacije, oticanja.

Sudjeluje u mnogim enzimskim reakcijama stanice i nastaje u procesu metabolizma.

Voda je izvor vodikovih iona tijekom fotosinteze u biljkama.

Biološki značaj vode:

Većina biokemijskih reakcija odvija se samo u vodenoj otopini, mnoge tvari ulaze i uklanjaju se iz stanica u otopljenom obliku. Ovo karakterizira transportnu funkciju vode.

Voda osigurava reakcije hidrolize - razgradnju proteina, masti, ugljikohidrata pod djelovanjem vode.

Zahvaljujući velikoj toplini isparavanja, tijelo se hladi. Na primjer, znojenje kod ljudi ili znojenje u biljkama.

Veliki toplinski kapacitet i toplinska vodljivost vode doprinose ravnomjernoj raspodjeli topline u ćeliji.

Zbog sila prianjanja (voda - tlo) i kohezije (voda - voda), voda ima svojstvo kapilarnosti.

Nekompresibilnost vode određuje stresno stanje ćelijskih zidova (turgor), hidrostatički kostur u okruglih crva.

Cell- elementarna jedinica života na Zemlji. Ima sve karakteristike živog organizma: raste, množi se, razmjenjuje tvari i energiju s okolinom i reagira na vanjske podražaje. Početak biološke evolucije povezan je s pojavom staničnih oblika života na Zemlji. Jednoćelijski organizmi su ćelije koje postoje odvojeno jedna od druge. Tijelo svih višećelijskih organizama - životinja i biljaka - izgrađeno je od manje ili više ćelija, koje su svojevrsni gradivni blokovi koji čine složen organizam. Bez obzira na to je li ćelija integralni živi sistem - zaseban organizam ili samo njegov dio, ona je obdarena nizom osobina i svojstava zajedničkih svim stanicama.

Hemija ćelija

U ćelijama je pronađeno oko 60 elemenata periodičnog sistema Mendeljejeva, pronađenih u neživoj prirodi. Ovo je jedan od dokaza zajedništva žive i nežive prirode. U živim organizmima najčešći vodonik, kiseonik, ugljenik i nitrogen, koji čine oko 98% ćelijske mase. To je zbog osobitosti kemijskih svojstava vodika, kisika, ugljika i dušika, zbog čega su se pokazale najprikladnijima za stvaranje molekula koji obavljaju biološke funkcije. Ova četiri elementa mogu formirati vrlo jake kovalentne veze uparivanjem elektrona koji pripadaju dva atoma. Kovalentno povezani atomi ugljika mogu činiti okvire bezbroj različitih organskih molekula. Budući da atomi ugljika lako tvore kovalentne veze s kisikom, vodikom, dušikom, kao i sa sumporom, organski molekuli postižu izuzetnu složenost i strukturnu raznolikost.

Osim četiri glavna elementa, ćelija u primjetnim količinama (10. i 100. dio postotka) sadrži gvožđe, kalijum, natrijum, kalcijum, magnezijum, hlor, fosfora i sumpor... Svi ostali elementi ( cink, bakar, jod, fluor, kobalt, mangan i drugi) nalaze se u ćeliji u vrlo malim količinama i zato se nazivaju elementima u tragovima.

Hemijski elementi su dio anorganskih i organskih spojeva. Neorganski spojevi uključuju vodu, mineralne soli, ugljični dioksid, kiseline i baze. Organska jedinjenja su proteini, nukleinske kiseline, ugljikohidrati, masti(lipidi) i lipoidi.

Neki proteini sadrže sumpor... Sastavni dio nukleinskih kiselina je fosfora... Molekul hemoglobina uključuje gvožđe, magnezijum učestvuje u izgradnji molekula klorofil... Elementi u tragovima, unatoč iznimno niskom sadržaju u živim organizmima, igraju važnu ulogu u vitalnim procesima. Jod dio hormona štitnjače - tiroksin, kobalt- u sastavu vitamina B 12, hormon otočnog dijela gušterače - inzulin - sadrži cink... Kod nekih riba bakar zauzima mjesto željeza u molekulama pigmenta koji prenose kisik.

Anorganske tvari

Voda

H 2 O je najčešće jedinjenje u živim organizmima. Njegov sadržaj u različitim stanicama prilično varira: od 10% u gleđi zuba do 98% u tijelu meduze, ali u prosjeku iznosi oko 80% tjelesne težine. Izuzetno važna uloga vode u osiguravanju vitalnih procesa je zbog njenih fizičko -kemijskih svojstava. Polaritet molekula i sposobnost stvaranja vodikovih veza čine vodu dobrim otapalom za veliki broj tvari. Većina kemijskih reakcija koje se odvijaju u stanici mogu se odvijati samo u vodenoj otopini. Voda je takođe uključena u mnoge hemijske transformacije.

Ukupan broj vodikovih veza između molekula vode varira s t °. Na t ° topljenje leda uništava oko 15% vodikovih veza, pri t ° 40 ° C - polovicu. Pri prijelazu u plinovito stanje sve vodikove veze se uništavaju. Ovo objašnjava veliki specifični toplinski kapacitet vode. Kad se promijeni temperatura vanjskog okruženja, voda apsorbira ili oslobađa toplinu zbog pucanja ili novog stvaranja vodikovih veza. Na ovaj način fluktuacije temperature unutar ćelije su manje nego u okolini. Velika vrućina isparavanja u osnovi je efikasnog mehanizma prijenosa topline u biljkama i životinjama.

Voda kao otapalo sudjeluje u pojavama osmoze koja igra važnu ulogu u vitalnoj aktivnosti tjelesnih stanica. Osmoza je prodiranje molekula otapala kroz polupropusnu membranu u otopinu tvari. Polupropusne membrane su one koje propuštaju molekule otapala, ali ne dopuštaju molekulama (ili ionima) otopljene tvari da prođu. Posljedično, osmoza je jednosmjerna difuzija molekula vode u smjeru otopine.

Mineralne soli

Većina neorganskih in-in ćelija je u obliku soli u disociranom ili čvrstom stanju. Koncentracija katjona i aniona u ćeliji i okolini nije ista. Ćelija sadrži dosta K i mnogo Na. U izvanstaničnom okruženju, na primjer, u krvnoj plazmi, u morskoj vodi, naprotiv, ima puno natrija i malo kalija. Razdražljivost ćelije ovisi o omjeru koncentracija iona Na +, K +, Ca 2+, Mg 2+. U tkivima višestaničnih životinja, K je dio višestanične tvari koja osigurava koheziju stanica i njihov uređen raspored. Osmotski tlak u ćeliji i njezina puferska svojstva uvelike ovise o koncentraciji soli. Puferiranje je sposobnost ćelije da održava blago alkalnu reakciju svog sadržaja na konstantnom nivou. Puferiranje unutar ćelije uglavnom osiguravaju ioni H 2 PO 4 i HPO 4 2-. U izvanstaničnim tekućinama i krvi, H 2 CO 3 i HCO 3 - igraju ulogu pufera. Anioni vežu ione H i hidroksidne ione (OH -), zbog čega se reakcija unutar ćelije izvanćelijskih tekućina praktički ne mijenja. Nerastvorljive mineralne soli (na primjer, kalcijev fosfat) daju snagu koštanom tkivu kralježnjaka i ljušturama mekušaca.

Ćelijska organska materija

Proteini

Među organskim tvarima stanice, proteini su na prvom mjestu i po količini (10 - 12% ukupne mase ćelije) i po vrijednosti. Proteini su polimeri velike molekulske mase (s molekulskom težinom od 6000 do 1 milijun i više), čiji su monomeri aminokiseline. Živi organizmi koriste 20 aminokiselina, iako ih ima mnogo više. Svaka aminokiselina sadrži amino skupinu (-NH2) koja ima osnovna svojstva i karboksilnu skupinu (-COOH) koja ima kisela svojstva. Dvije aminokiseline se spajaju u jednu molekulu uspostavljanjem HN-CO veze uz oslobađanje molekule vode. Veza između amino grupe jedne aminokiseline i karboksila druge naziva se peptidna veza. Proteini su polipeptidi koji sadrže desetine ili stotine aminokiselina. Molekule različitih proteina međusobno se razlikuju po molekularnoj težini, broju, sastavu aminokiselina i redoslijedu njihovog rasporeda u polipeptidnom lancu. Stoga je razumljivo da su proteini velike raznolikosti, njihov se broj u svim vrstama živih organizama procjenjuje na 10 10 - 10 12.

Lanac aminokiselinskih veza povezanih kovalentnim peptidnim vezama u određenom nizu naziva se primarna struktura proteina. U ćelijama su proteini u obliku spiralno uvijenih vlakana ili kuglica (kuglica). To je zbog činjenice da se u prirodnom proteinu polipeptidni lanac polaže na strogo definiran način, ovisno o kemijskoj strukturi njegovih aminokiselina.

U početku, zavojnice polipeptidnog lanca. Privlačenje nastaje između atoma susjednih petlji i vodikove veze nastaju, posebno, između NH- i CO- grupa koje se nalaze na susjednim petljama. Lanac aminokiselina, uvijen u spiralu, čini sekundarnu strukturu proteina. Kao rezultat daljnjeg savijanja spirale, nastaje konfiguracija specifična za svaki protein, nazvana tercijarna struktura. Tercijarna struktura posljedica je djelovanja kohezijskih sila između hidrofobnih radikala prisutnih u nekim aminokiselinama i kovalentnih veza između SH-grupa aminokiseline cisteina (S-S veze). Broj aminokiselina prema hidrofobnim radikalima i cisteinu, kao i redoslijed njihovog rasporeda u polipeptidnom lancu, specifičan je za svaki protein. Shodno tome, karakteristike tercijarne strukture proteina određene su njegovom primarnom strukturom. Proteini pokazuju biološku aktivnost samo u obliku tercijarne strukture. Stoga zamjena čak i jedne aminokiseline u polipeptidnom lancu može dovesti do promjene konfiguracije proteina i do smanjenja ili gubitka njegove biološke aktivnosti.

U nekim se slučajevima proteinski molekuli međusobno kombiniraju i mogu obavljati svoju funkciju samo u obliku kompleksa. Dakle, hemoglobin je kompleks od četiri molekula, i samo u ovom obliku je sposoban vezati i transportirati kisik. Slični agregati predstavljaju kvartarnu strukturu proteina. Po svom sastavu proteini su podijeljeni u dvije glavne klase - jednostavne i složene. Jednostavni proteini sastoje se samo od aminokiselina nukleinskih kiselina (nukleotidi), lipida (lipoproteini), Me (metaloproteini), P (fosfoproteini).

Funkcije proteina u stanici su izuzetno različite. Jedna od najvažnijih je funkcija izgradnje: proteini su uključeni u formiranje svih staničnih membrana i staničnih organela, kao i unutarstanične strukture. Enzimska (katalitička) uloga proteina je izuzetno važna. Enzimi ubrzavaju hemijske reakcije u ćeliji za 10 ki i 100 ne milion puta. Motornu funkciju osiguravaju posebni kontraktilni proteini. Ovi proteini uključeni su u sve vrste kretanja za koje su sposobne ćelije i organizmi: treptanje cilija i udaranje flagela u protozoama, kontrakcija mišića kod životinja, kretanje lišća u biljkama itd. Transportna funkcija proteina je vezanje kemijskih elemenata (na primjer, hemoglobin veže O) ili biološki aktivne tvari (hormone) i prenosi ih u tkiva i organe tijela. Zaštitna funkcija izražena je u obliku proizvodnje posebnih proteina koji se nazivaju antitijela kao odgovor na prodor stranih proteina ili ćelija u tijelo. Antitijela vežu i neutraliziraju strane tvari. Proteini imaju važnu ulogu kao izvor energije. Sa potpunim dekolteom, 1g. proteini se oslobađaju 17,6 kJ (~ 4,2 kcal).

Ugljikohidrati

Ugljikohidrati ili saharidi - organske tvari opće formule (CH 2 O) n. Većina ugljikohidrata ima dvostruko veći broj atoma H kao molekule vode. Stoga su te tvari nazvane ugljikohidrati. U živoj ćeliji ugljikohidrati se nalaze u količinama koje ne prelaze 1-2, ponekad 5% (u jetri, u mišićima). Biljne ćelije su najbogatije ugljikohidratima, gdje njihov sadržaj u nekim slučajevima doseže 90% mase suhe tvari (sjemenke, gomolji krompira itd.).

Ugljikohidrati su jednostavni i složeni. Jednostavni ugljikohidrati nazivaju se monosaharidi. Ovisno o broju atoma ugljikohidrata u molekuli, monosaharidi se nazivaju trioze, tetroze, pentoze ili heksoze. Od šest ugljikovih monosaharida - heksoza - najvažniji su glukoza, fruktoza i galaktoza. Glukoza se nalazi u krvi (0,1-0,12%). Pentoze riboze i deoksiriboze dio su nukleinskih kiselina i ATP -a. Ako se dva monosaharida spoje u jednu molekulu, takav spoj se naziva disaharid. Jestivi šećer, dobiven od trske ili šećerne repe, sastoji se od jednog molekula glukoze i jednog molekula fruktoze, a mliječni šećer se sastoji od glukoze i galaktoze.

Složeni ugljikohidrati, koje tvore mnogi monosaharidi, nazivaju se polisaharidi. Monomer polisaharida poput škroba, glikogena, celuloze je glukoza. Ugljikohidrati obavljaju dvije glavne funkcije: izgradnju i energiju. Celuloza stvara zidove biljnih ćelija. Složeni polisaharidni hitin služi kao glavna strukturna komponenta vanjskog kostura člankonožaca. Hitin također vrši funkciju izgradnje u gljivama. Ugljikohidrati igraju ulogu glavnog izvora energije u stanici. U procesu oksidacije 1 g ugljikohidrata oslobađa se 17,6 kJ (~ 4,2 kcal). Skrob u biljkama i glikogen u životinjama talože se u stanicama i služe kao rezerva energije.

Nukleinske kiseline

Važnost nukleinskih kiselina u stanici je vrlo velika. Posebnosti njihove kemijske strukture omogućuju pohranu, prijenos i prijenos informacija o strukturi proteinskih molekula nasljeđivanjem na ćelije kćeri, koje se sintetiziraju u svakom tkivu u određenoj fazi individualnog razvoja. Budući da većinu svojstava i karakteristika stanica određuju proteini, jasno je da je stabilnost nukleinskih kiselina najvažniji uvjet za normalno funkcioniranje stanica i cijelih organizama. Svaka promjena u strukturi stanica ili aktivnost fizioloških procesa u njima utječe na vitalnu aktivnost. Proučavanje strukture nukleinskih kiselina izuzetno je važno za razumijevanje nasljeđivanja osobina u organizmima i obrazaca funkcioniranja kako pojedinačnih ćelija tako i ćelijskog sistema - tkiva i organa.

Postoje 2 vrste nukleinskih kiselina - DNK i RNK. DNK je polimer koji se sastoji od dvije nukleotidne spirale, zatvorene na takav način da nastaje dvostruka spirala. Monomeri molekula DNK su nukleotidi koji se sastoje od dušikove baze (adenin, timin, gvanin ili citozin), ugljikohidrata (deoksiriboza) i ostatka fosforne kiseline. Dušične baze u molekuli DNA međusobno su povezane nejednakim brojem H-veza i raspoređene su u parove: adenin (A) je uvijek protiv timina (T), gvanin (G) protiv citozina (C).

Nukleotidi su međusobno povezani ne slučajno, već selektivno. Sposobnost selektivne interakcije adenina s timinom i gvanina sa citozinom naziva se komplementarnost. Komplementarna interakcija određenih nukleotida objašnjava se posebnostima prostornog rasporeda atoma u njihovim molekulama, koji im omogućuju da se približe i tvore H-veze. U polinukleotidnom lancu susjedni nukleotidi povezani su šećerom (deoksiriboza) i ostatkom fosforne kiseline. RNA je, poput DNK, polimer, čiji su monomeri nukleotidi. Dušične baze tri nukleotida su iste kao i one koje čine DNK (A, G, C); četvrti - uracil (U) - prisutan je u molekulu RNK umjesto timina. RNK nukleotidi se razlikuju od DNK nukleotida i po strukturi sastavnog ugljikohidrata (riboza umjesto disoksiriboze).

U lancu RNA, nukleotidi su povezani stvaranjem kovalentnih veza između riboze jednog nukleotida i ostatka fosforne kiseline drugog. Dvije lance RNK se razlikuju po strukturi. Dvolančane RNK čuvari su genetskih informacija u brojnim virusima, tj. obavljaju funkcije kromosoma. Jednolančane RNK prenose informacije o strukturi proteina s kromosoma na mjesto njihove sinteze i uključene su u sintezu proteina.

Postoji nekoliko vrsta jednolančane RNK. Njihova imena su posljedica izvršene funkcije ili lokacije u ćeliji. Većina RNK citoplazme (do 80-90%) je ribosomska RNA (rRNA) sadržana u ribosomima. Molekule RRNA su relativno male i sastoje se od prosječno 10 nukleotida. Druga vrsta RNK (mRNA) koja nosi informacije o slijedu aminokiselina u proteinima koje treba sintetizirati u ribosome. Veličina ovih RNK ​​ovisi o dužini segmenta DNA na kojem su sintetizirane. Transportne RNK imaju nekoliko funkcija. Oni isporučuju aminokiseline na mjesto sinteze proteina, "prepoznaju" (prema principu komplementarnosti) trojku i RNK koji odgovaraju prenesenoj aminokiselini i provode tačnu orijentaciju aminokiseline na ribosomu.

Masti i lipidi

Masti su spojevi masnih kiselina velike molekulske mase i trohidričnog alkohola glicerola. Masti se ne otapaju u vodi - hidrofobne su. Ćelija uvijek sadrži druge složene hidrofobne tvari slične masti nazvane lipoidi. Jedna od glavnih funkcija masti je energija. Prilikom cijepanja 1 g masti na CO 2 i H 2 O oslobađa se velika količina energije - 38,9 kJ (~ 9,3 kcal). Sadržaj masti u ćeliji kreće se od 5-15% težine suhe tvari. U stanicama živog tkiva količina masti se povećava na 90%. Glavna funkcija masti u životinjskom (i djelomično biljnom) svijetu je skladištenje.

Potpunom oksidacijom 1 g masti (u ugljikov dioksid i vodu) oslobađa se oko 9 kcal energije. (1 kcal = 1000 kal; kalorija (kal, kal) je nesistemska jedinica rada i energije, jednaka količini topline potrebne za zagrijavanje 1 ml vode na 1 ° C pri standardnom atmosferskom tlaku od 101,325 kPa; 1 kcal = 4,19 kJ) ... Tokom oksidacije (u tijelu) 1 g proteina ili ugljikohidrata oslobađa se samo oko 4 kcal / g. U velikom broju vodenih organizama - od jednostaničnih dijatomeja do divovskih morskih pasa - masnoća pluta, smanjujući prosječnu gustoću tijela. Gustoća životinjskih masti je oko 0,91-0,95 g / cm³. Gustoća kostiju kralježnjaka je blizu 1,7-1,8 g / cm³, a prosječna gustoća većine drugih tkiva je blizu 1 g / cm³. Jasno je da je potrebno puno masti kako bi se "uravnotežio" težak kostur.

Masti i lipidi također obavljaju funkciju izgradnje: oni su dio stanične membrane. Zbog loše toplinske vodljivosti, mast ima zaštitnu funkciju. Kod nekih životinja (tuljani, kitovi) taloži se u potkožnom masnom tkivu tvoreći sloj debljine do 1 m. Formiranje nekih lipoida prethodi sintezi niza hormona. Posljedično, ove tvari također imaju funkciju regulacije metaboličkih procesa.

Biologija ćelije općenito je poznata svakom školskom programu. Pozivamo vas da se prisjetite onoga što ste nekad naučili, kao i da otkrijete nešto novo o njoj. Naziv "kavez" predložio je još 1665. godine Englez R. Hooke. Međutim, tek u 19. stoljeću počelo se sistematski proučavati. Naučnike je zanimala, između ostalog, i uloga ćelije u tijelu. Mogu biti u sastavu mnogih različitih organa i organizama (jaja, bakterije, živci, eritrociti) ili biti nezavisni organizmi (protozoe). Unatoč njihovoj raznolikosti, postoji mnogo zajedničkog u njihovim funkcijama i strukturi.

Stanične funkcije

Svi su različitog oblika i često u funkciji. Ćelije tkiva i organi istog organizma mogu se prilično razlikovati. Međutim, stanična biologija razlikuje funkcije koje su svojstvene svim njihovim sortama. Ovdje se uvijek odvija sinteza proteina. Ćelija koja ne sintetizira proteine ​​je u osnovi mrtva. Živa ćelija je ona čija se komponenta stalno mijenja. Međutim, glavne klase tvari ostaju nepromijenjene.

Svi se procesi u ćeliji provode pomoću energije. To su prehrana, disanje, reprodukcija, metabolizam. Stoga živu ćeliju karakterizira činjenica da se u njoj stalno odvija razmjena energije. Svaki od njih ima zajedničko najvažnije svojstvo - sposobnost skladištenja i trošenja energije. Ostale funkcije uključuju podjelu i razdražljivost.

Sve žive ćelije mogu reagirati na kemijske ili fizičke promjene u svom okruženju. Ovo svojstvo naziva se razdražljivost ili razdražljivost. U ćelijama se, kada su uzbuđene, mijenjaju brzina raspada tvari i biosinteze, temperatura i potrošnja kisika. U tom stanju obavljaju funkcije koje su im svojstvene.

Ćelijska struktura

Njegova je struktura prilično složena, iako se smatra najjednostavnijim oblikom života u takvoj znanosti kao što je biologija. Ćelije se nalaze u međustaničnoj tvari. Omogućuje im disanje, prehranu i mehaničku snagu. Jezgro i citoplazma glavni su gradivni blokovi svake ćelije. Svaki od njih prekriven je membranom čiji je građevinski element molekula. Biologija je utvrdila da se membrana sastoji od mnogih molekula. Oni su raspoređeni u nekoliko slojeva. Zbog membrane tvari selektivno prodiru. U citoplazmi su organele - najmanje strukture. To su endoplazmatski retikulum, mitohondriji, ribosomi, ćelijski centar, Golgijev kompleks, lizosomi. Bolje ćete razumjeti kako ćelije izgledaju proučavanjem slika predstavljenih u ovom članku.

Membrana

Endoplazmatski retikulum

Ovaj je organoid nazvan tako jer se nalazi u središnjem dijelu citoplazme (s grčkog se riječ "endon" prevodi kao "iznutra"). EPS je vrlo razgranat sistem vezikula, tubula, tubula različitih oblika i veličina. Oni su odvojeni od membrana.

Postoje dve vrste EPS -a. Prvi je zrnast, koji se sastoji od vodokotlića i tubula, čija je površina išarana granulama (zrncima). Druga vrsta EPS -a je zrnasta, odnosno glatka. Grane su ribosomi. Zanimljivo je da se uglavnom granularni EPS primjećuje u stanicama životinjskih embrija, dok je u odraslim oblicima obično agranularni. Kao što znate, ribosomi su mjesto sinteze proteina u citoplazmi. Na temelju ovoga može se pretpostaviti da se granularni EPS javlja pretežno u stanicama u kojima dolazi do aktivne sinteze proteina. Vjeruje se da je agranularna mreža zastupljena uglavnom u onim stanicama u kojima se odvija aktivna sinteza lipida, odnosno masti i različitih tvari sličnih mastima.

Obje vrste EPS -a ne učestvuju samo u sintezi organskih tvari. Ovdje se te tvari akumuliraju i transportiraju na potrebna mjesta. EPS takođe reguliše metabolizam koji se javlja između okoline i ćelije.

Ribosomi

Mitohondrije

Energetski organeli uključuju mitohondrije (na slici gore) i kloroplaste. Mitohondrije su vrsta energetskih stanica u svakoj ćeliji. U njima se energija izvlači iz hranjivih tvari. Mitohondrije su različitog oblika, ali najčešće su to granule ili vlakna. Njihov broj i veličina nisu konstantni. Ovisi o tome koja je funkcionalna aktivnost određene ćelije.

Ako pogledate elektronsku mikrografiju, možete vidjeti da mitohondriji imaju dvije membrane: unutarnju i vanjsku. Unutrašnji formira izrasline (cristae) prekrivene enzimima. Zbog prisutnosti krista povećava se ukupna površina mitohondrija. Ovo je važno kako bi se aktivnost enzima aktivno odvijala.

Naučnici su u mitohondrijama pronašli specifične ribosome i DNK. To omogućava ovim organelama da se neovisno razmnožavaju tijekom diobe stanica.

Hloroplasti

Što se tiče kloroplasta, po obliku je to disk ili kugla s dvostrukom ljuskom (unutrašnjom i vanjskom). Unutar ove organele nalaze se i ribosomi, DNK i zrna - posebne membranske formacije povezane kako s unutarnjom membranom tako i međusobno. Klorofil se nalazi upravo u membranama granita. Zahvaljujući njemu, energija sunčeve svjetlosti pretvara se u hemijsku energiju adenozin trifosfat (ATP). U kloroplastima se koristi za sintezu ugljikohidrata (nastalih iz vode i ugljičnog dioksida).

Slažete se, gore navedene informacije morate znati ne samo da biste položili test iz biologije. Ćelija je građevinski materijal od kojeg je napravljeno naše tijelo. A sva živa priroda je složena zbirka ćelija. Kao što vidite, u njima se ističu mnoge komponente. Na prvi pogled može se činiti da proučavanje strukture ćelije nije lak zadatak. Međutim, ako pogledate, ova tema nije tako teška. Morate to znati da biste dobro poznavali takvu nauku kao što je biologija. Sastav ćelije jedna je od njenih osnovnih tema.

Kao i sva živa bića, ljudsko tijelo se sastoji od ćelija. Zbog stanične strukture tijela moguć je njegov rast, reprodukcija, obnova oštećenih organa i tkiva i drugi oblici aktivnosti. Oblik i veličina ćelija različiti su i ovise o funkciji koju obavljaju.

U svakoj ćeliji razlikuju se dva glavna dijela - citoplazma i jezgra, citoplazma pak sadrži organele - najmanje ćelijske strukture koje osiguravaju njenu vitalnu aktivnost (mitohondrije, ribosomi, ćelijski centar itd.). U jezgri, prije diobe ćelije, formiraju se posebna tijela u obliku niti - kromosomi. Vanjska strana ćelije prekrivena je membranom koja odvaja jednu ćeliju od druge. Prostor između ćelija ispunjen je tekućom međućelijskom tvari. Glavna funkcija membrane je da osigurava selektivan ulazak različitih tvari u stanicu i uklanjanje metaboličkih produkata iz nje.

Ćelije ljudskog tijela sastavljene su od različitih anorganskih (voda, mineralne soli) i organskih tvari (ugljikohidrati, masti, proteini i nukleinske kiseline).

Ugljikohidrati se sastoje od ugljika, vodika i kisika; mnogi od njih su lako topljivi u vodi i glavni su izvori energije za provedbu vitalnih procesa.

Masti nastaju istim kemijskim elementima kao i ugljikohidrati; nerastvorljivi su u vodi. Masti su dio stanične membrane i također služe kao bitan izvor energije u tijelu.

Proteini su glavni gradivni elementi ćelija. Struktura proteina je složena: proteinska molekula je velika i predstavlja lanac koji se sastoji od desetina i stotina jednostavnijih spojeva - aminokiselina. Mnogi proteini služe kao enzimi koji ubrzavaju tijek biokemijskih procesa u ćeliji.

Nukleinske kiseline proizvedene u jezgri ćelije sastoje se od ugljika, kisika, vodika i fosfora. Postoje dvije vrste nukleinskih kiselina:

1) deoksiribonukleini (DNK) se nalaze u hromozomima i određuju sastav ćelijskih proteina i prenos naslednih osobina i svojstava sa roditelja na potomstvo;

2) ribonukleinska kiselina (RNA) - povezana sa stvaranjem proteina karakterističnih za ovu ćeliju.

FIZIOLOGIJA ĆELIJE

Živa stanica ima niz svojstava: sposobnost metabolizma i razmnožavanja, razdražljivost, rast i pokretljivost, na temelju koje se obavljaju funkcije cijelog organizma.

Citoplazma i stanično jezgro sastavljeni su od tvari koje u organizam ulaze kroz probavni sistem. U procesu probave dolazi do kemijskog razlaganja složenih organskih tvari stvaranjem jednostavnijih spojeva koji se krvlju donose u ćeliju. Energija oslobođena tijekom kemijskog razlaganja koristi se za održavanje vitalne aktivnosti stanica. U procesu biosinteze, jednostavne tvari koje ulaze u ćeliju prerađuju se u njoj u složena organska jedinjenja. Otpadni proizvodi - ugljični dioksid, voda i drugi spojevi - krv prenosi iz ćelije u bubrege, pluća i kožu, koji ih oslobađaju u vanjsko okruženje. Kao rezultat takvog metabolizma, sastav stanica se stalno obnavlja: neke tvari nastaju u njima, druge se uništavaju.

Ćelija, kao elementarna jedinica živog sistema, ima razdražljivost, odnosno sposobnost reagovanja na spoljne i unutrašnje uticaje.

Većina ćelija u ljudskom tijelu množi se posrednom diobom. Prije podjele, svaki kromosom upotpunjuju tvari prisutne u jezgri i postaju dvostruke.

Proces indirektne fisije sastoji se od nekoliko faza.

1. Povećanje volumena jezgre; odvajanje hromozoma svakog para jedan od drugog i njihova disperzija po ćeliji; nastanak iz ćelijskog središta vretena diobe.

2. Poravnavanje hromozoma jedan s drugim u ravni ekvatora ćelije i pričvršćivanje niti vretena na njih.

3. Divergencija uparenih hromozoma od centra prema suprotnim polovima ćelije.

4. Formiranje dva jezgra iz odvojenih hromozoma, pojava suženja, a zatim - pregrada na ćelijskom tijelu.

Kao rezultat ove podjele, osigurana je tačna raspodjela kromosoma - nosilaca nasljednih osobina i svojstava organizma - između dvije ćelije kćeri.

Ćelije mogu rasti povećanjem volumena, a neke imaju sposobnost kretanja.