Stanica je osnovna elementarna jedinica svih živih bića, stoga ima sva svojstva živih organizama: visoko uređenu strukturu, prima energiju izvana i koristi je za obavljanje poslova i održavanje reda, metabolizam, aktivan odgovor na podražaje, rast, razvoj, razmnožavanje, umnožavanje i prijenos bioloških informacija potomcima, regeneracija (obnova oštećenih struktura), prilagodba okolišu.
Njemački znanstvenik T. Schwann u sredinom 19. stoljeća stoljeća stvorio staničnu teoriju, čije su glavne odredbe ukazivale da se sva tkiva i organi sastoje od stanica; stanice biljaka i životinja u osnovi su slične jedna drugoj, sve nastaju na isti način; aktivnost organizama je zbroj životnih aktivnosti pojedinih stanica. Veliki utjecaj na daljnji razvoj Na staničnu teoriju i na teoriju stanica općenito utjecao je veliki njemački znanstvenik R. Virchow. Ne samo da je objedinio sve brojne različite činjenice, već je i uvjerljivo pokazao da su stanice stalna struktura i da nastaju samo razmnožavanjem.
Stanična teorija u svojoj modernoj interpretaciji uključuje sljedeće glavne odredbe: stanica je univerzalna elementarna jedinica živih bića; stanice svih organizama temeljno su slične po svojoj građi, funkciji i kemijskom sastavu; stanice se razmnožavaju samo diobom izvorne stanice; višestanični organizmi su složeni stanični sklopovi koji tvore cjelovite sustave.
zahvaljujući modernim metodama utvrđene su studije dvije glavne vrste stanica: složenije organizirane, visoko diferencirane eukariotske stanice (biljke, životinje i neke protozoe, alge, gljive i lišajevi) i manje složeno organizirane prokariotske stanice (modrozelene alge, aktinomicete, bakterije, spirohete, mikoplazme, rikecije, klamidije).
Za razliku od prokariotske stanice, eukariotska stanica ima jezgru omeđenu dvostrukom jezgrinom membranom i velikim brojem membranskih organela.
PAŽNJA!
Stanica je osnovna strukturna i funkcionalna jedinica živih organizama, koja obavlja rast, razvoj, metabolizam i energiju, pohranjuje, obrađuje i implementira genetske informacije. S morfološke točke gledišta, stanica je složen sustav biopolimera, odvojen od vanjsko okruženje plazma membrana (plasmolemma) i sastoji se od jezgre i citoplazme u kojima se nalaze organele i uključci (granule).
Koje vrste stanica postoje?
Stanice su raznolike po obliku, strukturi, kemijskom sastavu i prirodi metabolizma.
Sve su stanice homologne, tj. imaju niz zajedničkih strukturnih značajki o kojima ovisi izvedba osnovnih funkcija. Stanice karakterizira jedinstvo strukture, metabolizam (metabolizam) i kemijski sastav.
U isto vrijeme, različite stanice imaju i specifične strukture. To je zbog njihove izvedbe posebnih funkcija.
Građa stanice
Ultramikroskopska struktura stanice:
1 - citolema (plazma membrana); 2 - pinocitozne vezikule; 3 - centrosom, stanično središte (citocentar); 4 - hijaloplazma; 5 - endoplazmatski retikulum: a - membrana zrnate mreže; b - ribosomi; 6 - veza perinuklearnog prostora sa šupljinama endoplazmatskog retikuluma; 7 - jezgra; 8 - nuklearne pore; 9 - negranularni (glatki) endoplazmatski retikulum; 10 - jezgrica; 11 - unutarnji retikularni aparat (Golgijev kompleks); 12 - sekretorne vakuole; 13 - mitohondrije; 14 - liposomi; 15 - tri uzastopna stupnja fagocitoze; 16 - veza stanične membrane (citoleme) s membranama endoplazmatskog retikuluma.
Kemijski sastav stanice
Stanica sadrži više od 100 kemijskih elemenata, od kojih četiri čine oko 98% mase, a to su organogeni: kisik (65-75%), ugljik (15-18%), vodik (8-10%) i dušik; (1 ,5–3,0%). Ostali elementi podijeljeni su u tri skupine: makroelementi - njihov sadržaj u tijelu prelazi 0,01%); mikroelemenata (0,00001–0,01%) i ultramikroelemenata (manje od 0,00001).
Makroelementi uključuju sumpor, fosfor, klor, kalij, natrij, magnezij, kalcij.
Mikroelementi su željezo, cink, bakar, jod, fluor, aluminij, bakar, mangan, kobalt itd.
Ultramikroelementi uključuju selen, vanadij, silicij, nikal, litij, srebro i druge. Unatoč vrlo niskom sadržaju, mikroelementi i ultramikroelementi imaju vrlo važnu ulogu. Oni uglavnom utječu na metabolizam. Bez njih je nemoguće normalno funkcioniranje svake stanice i organizma u cjelini.
Stanica se sastoji od anorganskih i organskih tvari. Među anorganskim najveći broj voda. Relativna količina vode u ćeliji je između 70 i 80%. Voda je univerzalno otapalo, u njoj se odvijaju sve biokemijske reakcije u stanici. Uz sudjelovanje vode provodi se termoregulacija. Tvari koje se otapaju u vodi (soli, baze, kiseline, bjelančevine, ugljikohidrati, alkoholi itd.) nazivamo hidrofilnim. Hidrofobne tvari (masti i tvari slične mastima) ne otapaju se u vodi. Drugi ne organska tvar(soli, kiseline, baze, pozitivni i negativni ioni) kreću se od 1,0 do 1,5%.
Među organskim tvarima prevladavaju bjelančevine (10-20%), masti ili lipidi (1-5%), ugljikohidrati (0,2-2,0%) i nukleinske kiseline (1-2%). Sadržaj tvari niske molekularne težine ne prelazi 0,5%.
Molekula proteina je polimer koji se sastoji od velikog broja ponavljajućih jedinica monomera. Proteinski monomeri aminokiselina (njih 20) međusobno su povezani peptidnim vezama tvoreći polipeptidni lanac (primarna struktura proteina). Uvija se u spiralu, tvoreći zauzvrat sekundarnu strukturu proteina. Zbog specifične prostorne orijentacije polipeptidnog lanca nastaje tercijarna struktura proteina, koja određuje specifičnost i biološku aktivnost proteinske molekule. Nekoliko tercijarnih struktura međusobno se spajaju u kvaternarnu strukturu.
Proteini izvode bitne funkcije. Enzimi su biološki katalizatori koji povećavaju brzinu kemijske reakcije stotine tisuća milijuna puta u stanici su proteini. Proteini, kao dio svih staničnih struktura, obavljaju plastičnu (konstrukcijsku) funkciju. Pokrete stanica također provode proteini. Oni osiguravaju transport tvari u stanicu, iz stanice i unutar stanice. Važna je zaštitna funkcija proteina (protutijela). Proteini su jedan od izvora energije Ugljikohidrati se dijele na monosaharide i polisaharide. Potonji su građeni od monosaharida koji su, kao i aminokiseline, monomeri. Od monosaharida u stanici najvažniji su glukoza, fruktoza (sadrži šest ugljikovih atoma) i pentoza (pet ugljikovih atoma). Pentoze su dio nukleinskih kiselina. Monosaharidi su visoko topljivi u vodi. Polisaharidi su slabo topljivi u vodi (glikogen u životinjskim stanicama, škrob i celuloza u biljnim stanicama; složeni ugljikohidrati u kombinaciji s proteinima (glikoproteini), masti (glikolipidi) sudjeluju u formiranju stanične površine i stanice). interakcije.
Lipidi uključuju masti i tvari slične mastima. Molekule masti izgrađene su od glicerola i masnih kiselina. Tvari slične mastima uključuju kolesterol, neke hormone i lecitin. Lipidi, koji su glavni sastojci staničnih membrana, pritom obavljaju građevnu funkciju. Lipidi su najvažniji izvori energije. Dakle, ako se potpunom oksidacijom 1 g bjelančevina ili ugljikohidrata oslobodi 17,6 kJ energije, tada potpunom oksidacijom 1 g masti - 38,9 kJ. Lipidi provode termoregulaciju i štite organe (masne kapsule).
DNK i RNK
Nukleinske kiseline su polimerne molekule sastavljene 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: dezoksiribonukleinska kiselina (DNA) i ribonukleinska kiselina (RNA), koje se razlikuju po sastavu baza i šećera.
Prostorna struktura nukleinskih kiselina:
(prema B. Alberts i sur., s modifikacijom I - RNA); II - DNK; vrpce - okosnice šećernog fosfata; A, C, G, T, U su dušikove baze, rešetke između njih su vodikove veze.
DNA molekula
Molekula DNK sastoji se od dva polinukleotidna lanca uvijena jedan oko drugog u obliku dvostruka spirala. Dušikove baze obaju lanaca međusobno su povezane komplementarnim vodikovim vezama. Adenin se spaja samo s timinom, a citozin - s gvaninom (A - T, G - C). DNA sadrži genetsku informaciju koja određuje specifičnost proteina koje stanica sintetizira, odnosno redoslijed aminokiselina u polipeptidnom lancu. DNA prenosi nasljeđem sva svojstva stanice. DNK se nalazi u jezgri i mitohondrijima.
molekula RNA
Molekulu RNK čini jedan polinukleotidni lanac. Postoje tri vrste RNA u stanicama. Informacijska ili glasnička RNA tRNA (od engleskog glasnika - "posrednik"), koja prenosi informacije o nukleotidnoj sekvenci DNA u ribosome (vidi dolje). Prijenosna RNA (tRNA), koja prenosi aminokiseline do ribosoma. Ribosomska RNA (rRNA), koja je uključena u stvaranje ribosoma. RNK se nalazi u jezgri, ribosomima, citoplazmi, mitohondrijima i kloroplastima.
Sastav nukleinskih kiselina.
Biologija stanice općenito je svima poznata školski plan i program. Pozivamo vas da se prisjetite onoga što ste nekada naučili, ali i otkrijete nešto novo o tome. Naziv "ćelija" predložio je još 1665. godine Englez R. Hooke. No, tek se u 19. stoljeću počinje sustavno proučavati. Znanstvenike je, među ostalim, zanimala i uloga stanica u tijelu. Mogu biti dio mnogih različitih organa i organizama (jajašca, bakterije, živci, crvena krvna zrnca) ili biti neovisni organizmi (praživotinje). Unatoč svoj njihovoj raznolikosti, postoji mnogo zajedničkog u njihovim funkcijama i strukturi.
Funkcije stanica
Svi su različiti po obliku, a često i po funkciji. Stanice tkiva i organa istog organizma mogu se jako razlikovati. Međutim, stanična biologija ističe funkcije koje su zajedničke svim njihovim varijantama. Ovdje se uvijek odvija sinteza proteina. Ovaj proces je kontroliran Stanica koja ne sintetizira proteine je u biti mrtva. Živa stanica je ona čiji se sastavni dijelovi neprestano mijenjaju. Međutim, glavne klase tvari ostaju nepromijenjene.
Svi procesi u stanici odvijaju se uz pomoć energije. To su prehrana, disanje, razmnožavanje, metabolizam. Dakle, živu stanicu karakterizira činjenica da se u njoj cijelo vrijeme odvija izmjena energije. Svaki od njih ima zajedničku najvažnije svojstvo- sposobnost skladištenja i trošenja energije. Ostale funkcije uključuju podijeljenost i razdražljivost.
Sve žive stanice mogu reagirati na kemijske ili fizičke promjene u svojoj okolini. To se svojstvo naziva ekscitabilnost ili razdražljivost. U stanicama, kada su uzbuđene, mijenja se brzina razgradnje tvari i biosinteze, temperatura i potrošnja kisika. U tom stanju obavljaju funkcije koje su im svojstvene.
Građa stanice
Njegova struktura je prilično složena, iako se smatra najjednostavnijim oblikom života u znanosti kao što je biologija. Stanice se nalaze u međustaničnoj tvari. Omogućuje im disanje, prehranu i mehaničku čvrstoću. Jezgra i citoplazma glavne su komponente svake stanice. Svaki od njih prekriven je membranom čiji je građevni element molekula. Biologija je utvrdila da se membrana sastoji od mnogo molekula. Postavljeni su u nekoliko slojeva. Zahvaljujući membrani, tvari prodiru selektivno. U citoplazmi se nalaze organele - najmanje strukture. To su endoplazmatski retikulum, mitohondriji, ribosomi, stanični centar, Golgijev kompleks, lizosomi. Proučavajući slike prikazane u ovom članku, bolje ćete razumjeti kako stanice izgledaju.
Membrana
Endoplazmatski retikulum
Ova organela je tako nazvana zbog činjenice da se nalazi u središnjem dijelu citoplazme (s grčki jezik riječ "endon" prevodi se kao "unutra"). EPS – vrlo razgranat sustav vezikula, cjevčica, tubula raznih oblika i veličina. Ograničeni su membranama.
Postoje dvije vrste EPS-a. Prvi je granularni, koji se sastoji od cisterni i tubula, čija je površina posuta granulama (zrncima). Druga vrsta EPS-a je agranularna, odnosno glatka. Ribosomi su grana. Zanimljivo je da se granularni EPS uglavnom nalazi u stanicama životinjskih embrija, dok je kod odraslih oblika obično agranularan. Kao što znate, ribosomi su mjesto sinteze proteina u citoplazmi. Na temelju toga možemo pretpostaviti da se granularni EPS javlja pretežno u stanicama u kojima se odvija aktivna sinteza proteina. Smatra se da je agranularna mreža zastupljena uglavnom u onim stanicama u kojima se odvija aktivna sinteza lipida, odnosno masti i raznih tvari sličnih mastima.
Obje vrste EPS-a ne sudjeluju samo u sintezi organskih tvari. Ovdje se te tvari nakupljaju i također transportiraju na potrebna mjesta. EPS također regulira metabolizam koji se javlja između okruženje i ćelija.
Ribosomi
Mitohondriji
Energetske organele uključuju mitohondrije (na gornjoj slici) i kloroplaste. Mitohondriji su svojevrsna energetska stanica svake stanice. U njima se energija izvlači iz hranjivih tvari. Mitohondriji se razlikuju po obliku, ali najčešće su granule ili filamenti. Njihov broj i veličina nisu konstantni. Ovisi o funkcionalnoj aktivnosti pojedine stanice.
Ako pogledate elektronsku mikrografiju, primijetit ćete da mitohondriji imaju dvije membrane: unutarnju i vanjsku. Unutarnji tvori izbočine (kriste) prekrivene enzimima. Zbog prisutnosti krista povećava se ukupna površina mitohondrija. Ovo je važno za aktivno odvijanje aktivnosti enzima.
Znanstvenici su otkrili specifične ribosome i DNK u mitohondrijima. To omogućuje tim organelama da se neovisno razmnožavaju tijekom stanične diobe.
Kloroplasti
Što se tiče kloroplasta, oblik je disk ili lopta s dvostrukom ljuskom (unutarnjom i vanjskom). Unutar ove organele nalaze se i ribosomi, DNA i grana - posebne membranske tvorevine povezane i s unutarnjom membranom i međusobno. Klorofil se nalazi upravo u membranama grana. Zahvaljujući njemu, energija sunčeve svjetlosti pretvara se u kemijsku energiju adenozin trifosfat (ATP). U kloroplastima se koristi za sintezu ugljikohidrata (nastaju iz vode i ugljičnog dioksida).
Slažete se, morate znati gore navedene informacije ne samo da biste položili test biologije. Stanica je građevni materijal koji čini naše tijelo. Da i sve divlje životinje- složena zbirka stanica. Kao što vidite, imaju mnogo komponenti. Na prvi pogled može se činiti da proučavanje strukture stanice nije lak zadatak. Međutim, ako pogledate, ova tema i nije tako komplicirana. Potrebno ga je poznavati kako bi se dobro poznavao znanost kao što je biologija. Sastav ćelije jedna je od njegovih temeljnih tema.
Kemijske tvari u stanici, posebno njihov sastav, s kemijskog gledišta dijele se na makro- i mikroelemente. Međutim, postoji i skupina ultramikroelemenata, koja uključuje kemijski elementi, čiji je postotak 0,0000001%.
sama kemijski spojevi u kavezu ima više, drugih manje. Međutim, svi glavni elementi stanice pripadaju skupini makroelemenata. Prefiks makro znači puno.
Živi organizam na atomskoj razini ne razlikuje se od objekata nežive prirode. Sastoji se od istih atoma kao i neživi objekti. Međutim, broj kemijskih elemenata u živom organizmu, posebice onih koji osiguravaju osnovne životne procese, postotno je znatno veći.
Kemikalije za stanice
Vjeverice
Glavne tvari stanice su proteini. Zauzimaju 50% stanične mase. Proteini obavljaju mnoge različite funkcije u tijelu živih bića, a proteini su također mnoge druge tvari po svojoj sličnosti i funkcijama.
Na svoj način kemijska struktura proteini su biopolimeri koji se sastoje od aminokiselina povezanih peptidnim vezama. Želio bih napomenuti da je sastav proteina uglavnom zauzet aminokiselinskim ostacima.
Kemijski sastav proteina karakterizira konstantna prosječna količina dušika - približno 16%. Želio bih napomenuti da su pod utjecajem specifičnih enzima, kao i tijekom zagrijavanja s kiselinama, proteini podložni hidrolizi. Ovo je jedna od njihovih glavnih značajki.
Ugljikohidrati
Ugljikohidrati su vrlo rasprostranjeni u prirodi i imaju vrlo važnu ulogu u životu biljaka i životinja. Sudjeluju u raznim metaboličkim procesima u tijelu i sastavni su dijelovi mnogih prirodnih spojeva.
Ovisno o sadržaju, strukturi i fizičko-kemijskim svojstvima ugljikohidrati se dijele u dvije skupine: jednostavni - to su monosaharidi i složeni - produkti kondenzacije monosaharida. Među složenim ugljikohidratima također postoje dvije skupine: oligosaharidi (broj monosaharidnih ostataka je od dva do deset) i polisaharidi (broj monosaharidnih ostataka je veći od deset).
Lipidi
Lipidi su glavni izvor energije za organizam. U živim organizmima lipidi obavljaju najmanje tri glavne funkcije: oni su glavni strukturne komponente membrane, zajednička su rezerva energije, a imaju i zaštitnu ulogu u sastavu pokrova životinja, biljaka i mikroorganizama.
Kemijske tvari u stanici, koje pripadaju klasi lipida, imaju posebno svojstvo - netopljive su u vodi, a slabo topive u organskim otapalima.
Nukleinske kiseline
U stanicama živih organizama pronađene su dvije vrste vitalnih nukleinskih kiselina: deoksiribonukleinska kiselina (DNK) i ribonukleinska kiselina (RNA). Nukleinske kiseline su složeni spojevi koji sadrže dušik.
U slučaju potpune hidrolize nukleinske kiseline se razgrađuju na manje spojeve i to: dušične baze, ugljikohidrate i fosfatnu kiselinu. U slučaju nepotpune hidrolize nukleinskih kiselina nastaju nukleozidi i nukleotidi. Glavna funkcija nukleinskih kiselina je skladištenje genetskih informacija i transport biološki aktivnih tvari.
Skupina makroelemenata glavni je izvor života stanice
Skupina makroelemenata uključuje osnovne kemijske elemente kao što su kisik, ugljik, vodik, dušik, kalij, fosfor, sumpor, magnezij, natrij, kalcij, klor i drugi. Mnogi od njih, na primjer, fosfor, dušik, sumpor dio su raznih spojeva koji su odgovorni za životne procese tjelesnih stanica. Svaki od ovih elemenata ima svoju funkciju bez koje bi postojanje stanice bilo nemoguće.
- Kisik je, na primjer, uključen u gotovo sve organske tvari i spojeve stanice. Za mnoge, posebno aerobne organizme, kisik djeluje kao oksidans, koji stanicama ovog organizma osigurava energiju tijekom disanja. Najveća količina kisika u živim organizmima nalazi se u molekulama vode.
- Ugljik je također dio mnogih staničnih spojeva. Atomi ugljika u molekuli CaCO3 čine osnovu kostura živih organizama. Štoviše, ugljik regulira stanične funkcije te ima važnu ulogu u procesu fotosinteze biljaka.
- Vodik se nalazi u molekulama vode u stanici. Njegova glavna uloga u staničnoj strukturi je da mnoge mikroskopske bakterije oksidiraju vodik kako bi dobile energiju.
- Dušik je jedna od glavnih komponenti stanice. Njegovi atomi su dio nukleinskih kiselina, mnogih proteina i aminokiselina. Dušik je uključen u proces regulacije krvnog tlaka u obliku N O i izlučuje se iz živog tijela mokraćom.
Sumpor i fosfor nisu ništa manje važni za život organizama. Prvi je sadržan u mnogim aminokiselinama, a time iu proteinima. A fosfor čini osnovu ATP-a - glavnog i najvećeg izvora energije živog organizma. Štoviše, fosfor se u obliku mineralnih soli nalazi u zubnom i koštanom tkivu.
Kalcij i magnezij važne su komponente tjelesnih stanica. Kalcij zgrušava krv, pa je vitalan za živa bića. Također regulira mnoge unutarstanične procese. Magnezij je uključen u stvaranje DNA u tijelu, štoviše, kofaktor je za mnoge enzime.
Stanici su potrebni i makroelementi poput natrija i kalija. Natrij održava membranski potencijal stanice, a kalij je neophodan za živčane impulse i normalan rad srčanog mišića.
Značaj mikroelemenata za živi organizam
Sve osnovne stanične tvari sastoje se ne samo od makroelemenata, već i od mikroelemenata. To uključuje cink, selen, jod, bakar i druge. U stanici, kao dio glavnih tvari, nalaze se u malim količinama, ali igraju vitalnu ulogu u tjelesnim procesima. Selen, primjerice, regulira mnoge osnovne procese, bakar je jedan od sastavnih sastojaka mnogih enzima, a cink je glavni element u sastavu inzulina, glavnog hormona gušterače.
Kemijski sastav stanice - video