sažetak ostalih prezentacija

"Metodika nastave biologije" - Školska zoologija. Upoznavanje studenata sa korišćenjem naučnih zooloških podataka. Moralno vaspitanje. Dodatno osvećenje kokošinjca. Izbor metoda. Životni procesi. Akvarijske ribe. Ishrana. Ekološko obrazovanje. Materijalnost životnih procesa. Negativni rezultati. Pažnja studenata. Obavezni obrazac. Gledajući male životinje. Ciljevi i zadaci biologije. Priča.

"Problemsko učenje na časovima biologije" - Znanje. Novi udžbenici. Put do rješenja. Problem. Seminari. Šta je zadatak. Albrecht Durer. Problemsko učenje u nastavi biologije. Nestandardne lekcije. Šta se podrazumeva pod problemskim učenjem. Kvaliteta života. Biologija kao predmet. Pitanje. Lekcija o rješavanju problema. Smanjen interes za temu. Problemsko-laboratorijska nastava.

"Kritičko mišljenje u nastavi biologije" - Tehnologija "kritičkog mišljenja". Koristeći tehnologiju "razvoja kritičkog mišljenja". Tablica za lekciju. Motivacija za učenje. Ekosistemi. Značenje "razvoja kritičkog mišljenja". Tehnološke karakteristike. RKM tehnologija. Struktura lekcije. Glavni pravci. Istorija tehnologije. Pedagoške tehnologije. tehnološka pravila. Zadaci iz biologije. fotosinteza. Tehnike korištene u različitim fazama lekcije.

"Čas biologije sa interaktivnom tablom" - Elektronski udžbenici. Pogodnosti za studente. Interaktivna tabla pomaže u prenošenju informacija svakom učeniku. didaktičkim zadacima. Rješavanje bioloških problema. Prednosti rada sa interaktivnim pločama. Prezentacijski rad. Radite na upoređivanju objekata. Pokretni objekti. Upotreba tabela. Upotreba interaktivne table u procesu podučavanja školaraca. Beneficije za nastavnike.

"Sistemsko-aktivni pristup u biologiji" - Pitanja seminara. metod aktivnosti. Dryopithecus. Vanzemaljski način ljudskog porijekla. Lizozomi. Hemijska organizacija. Gimnosperms. Metabolizam. Analizatori. Sistemsko-aktivni pristup u nastavi biologije. hromozomi. Citoplazma. Blindness. Dužina uha. Ljudska klasifikacija. Skelet sisara. Putevi ljudske evolucije. Mitoza. površinski kompleks. Problemsko pitanje. Nukleus. Nuklearna školjka.

"Računar o biologiji" - Zajedničke aktivnosti učenika. Porodice angiospermi. Interaktivno učenje. modeli učenja. Primjer sistema ocjenjivanja. Pitanja na kartici sa uputstvima. Primjer kartice s uputama. Istraživači. Mikrogrupe. Interaktivne tehnologije učenja. Carousel. Interaktivne tehnologije učenja. Interaktivni pristupi u nastavi biologije. Grupni oblik rada. Zadaci za grupe "istraživača".

Razmjena supstanci koje ulaze u ćeliju ili se iz nje ispuštaju van, kao i razmjena različitih signala sa mikro- i makrookruženjem, odvija se kroz vanjsku membranu ćelije. Kao što je poznato, ćelijska membrana je lipidni dvosloj u koji su ugrađeni različiti proteinski molekuli koji djeluju kao specijalizirani receptori, jonski kanali, uređaji koji aktivno prenose ili uklanjaju različite kemikalije, međućelijske kontakte itd. U zdravim eukariotskim ćelijama fosfolipidi su raspoređeni u membrana asimetrično: vanjska površina se sastoji od sfingomijelina i fosfatidilholina, unutrašnja se sastoji od fosfatidilserina i fosfatidiletanolamina. Održavanje takve asimetrije zahtijeva utrošak energije. Stoga, u slučaju oštećenja ćelije, njene infekcije, energetskog gladovanja, vanjska površina membrane je obogaćena za nju neuobičajenim fosfolipidima, što postaje signal drugim stanicama i enzimima o oštećenju stanice uz odgovarajuću reakciju na nju. Najvažniju ulogu ima rastvorljivi oblik fosfolipaze A2, koji razgrađuje arahidonsku kiselinu i stvara lizoforme od navedenih fosfolipida. Arahidonska kiselina je ograničavajuća karika za stvaranje medijatora upale kao što su eikozanoidi, a zaštitni molekuli - pentraksini (C-reaktivni protein (CRP), prekursori amiloidnih proteina) - su vezani za lizoforme u membrani, nakon čega slijedi aktivacija sistem komplementa duž klasičnog puta i destrukcije ćelija.

Struktura membrane doprinosi očuvanju karakteristika unutrašnjeg okruženja ćelije, njenih razlika od spoljašnjeg okruženja. To je osigurano selektivnom propusnošću stanične membrane, postojanjem aktivnih transportnih mehanizama u njoj. Njihovo kršenje kao rezultat izravnog oštećenja, na primjer, tetrodotoksinom, ouabainom, tetraetilamonijem ili u slučaju nedovoljne opskrbe energijom odgovarajućih "pumpi", dovodi do kršenja sastava elektrolita ćelije, promjene u njenom metabolizmu. , kršenje specifičnih funkcija - kontrakcija, provođenje impulsa ekscitacije, itd. Povreda ćelijskih jonskih kanala (kalcijum, natrijum, kalij i hlorid) kod ljudi takođe može biti genetski određena mutacijom gena odgovornih za strukturu ovih kanala. Takozvane kanalopatije uzrok su nasljednih bolesti nervnog, mišićnog i probavnog sistema. Prekomjeran unos vode u ćeliju može dovesti do njenog pucanja – citolize – zbog perforacije membrane tokom aktivacije komplementa ili napada citotoksičnih limfocita i prirodnih ubica.

Mnogi receptori su ugrađeni u ćelijsku membranu - strukture koje u kombinaciji sa odgovarajućim specifičnim signalnim molekulima (ligandima) prenose signal u ćeliju. To se dešava kroz različite regulatorne kaskade, koje se sastoje od enzimski aktivnih molekula, koji se sekvencijalno aktiviraju i na kraju doprinose implementaciji različitih ćelijskih programa, kao što su rast i proliferacija, diferencijacija, pokretljivost, starenje i smrt ćelije. Regulatorne kaskade su prilično brojne, ali njihov broj još nije u potpunosti utvrđen. Sistem receptora i regulatorne kaskade povezane sa njima takođe postoje unutar ćelije; stvaraju određenu regulatornu mrežu sa tačkama koncentracije, distribucije i izbora daljeg puta signala u zavisnosti od funkcionalnog stanja ćelije, faze njenog razvoja i istovremenog delovanja signala sa drugih receptora. Rezultat toga može biti inhibicija ili pojačanje signala, njegovo usmjerenje duž drugačijeg regulatornog puta. I receptorski aparat i putevi transdukcije signala kroz regulatorne kaskade, kao što je jezgro, mogu biti poremećeni kao rezultat genetskog defekta koji se javlja kao urođeni defekt na nivou organizma ili zbog somatske mutacije u određenoj ćeliji. tip. Ovi mehanizmi mogu biti oštećeni infektivnim agensima, toksinima, a mogu se promijeniti i tokom starenja. Posljednja faza ovoga može biti kršenje funkcija ćelije, procesa njene proliferacije i diferencijacije.

Molekuli koji igraju važnu ulogu u procesima međućelijske interakcije nalaze se i na površini ćelija. To mogu uključivati ​​proteine ​​ćelijske adhezije, antigene kompatibilnosti tkiva, tkivno-specifične, diferencirajuće antigene itd. Promjene u sastavu ovih molekula uzrokuju kršenje međućelijskih interakcija i mogu uzrokovati aktivaciju odgovarajućih mehanizama za eliminaciju takvih ćelija, jer predstavljaju određenu opasnost po integritet organizma kao rezervoar infekcije, posebno virusne, ili kao potencijalni pokretači rasta tumora.

Kršenje opskrbe energijom ćelije

Izvor energije u ćeliji je hrana, nakon čijeg se razgradnje energija oslobađa do konačnih tvari. Mitohondrije su glavno mjesto proizvodnje energije u kojoj se tvari oksidiraju uz pomoć enzima respiratornog lanca. Oksidacija je glavni dobavljač energije, jer se kao rezultat glikolize ne oslobađa više od 5% energije iz iste količine oksidacijskih supstrata (glukoze), u odnosu na oksidaciju. Oko 60% energije koja se oslobađa tokom oksidacije akumulira se oksidativnom fosforilacijom u makroergijskim fosfatima (ATP, kreatin fosfat), a ostatak se raspršuje kao toplota. U budućnosti, visokoenergetske fosfate koristi ćelija za procese kao što su pumpanje, sinteza, dioba, kretanje, sekrecija, itd. Postoje tri mehanizma čije oštećenje može uzrokovati poremećaj u opskrbi ćelije energijom: prvi je mehanizam za sintezu enzima energetskog metabolizma, drugi je mehanizam oksidativne fosforilacije, treći - mehanizam korištenja energije.

Poremećaj transporta elektrona u respiratornom lancu mitohondrija ili razdvajanje ADP oksidacije i fosforilacije sa gubitkom protonskog potencijala - pokretačke sile stvaranja ATP-a, dovodi do slabljenja oksidativne fosforilacije na način da se većina energije raspršuje u smanjuje se oblik toplote i broj makroergijskih jedinjenja. Razdvajanje oksidacije i fosforilacije pod uticajem adrenalina koriste ćelije homoiotermnih organizama za povećanje proizvodnje toplote uz održavanje konstantne telesne temperature tokom hlađenja ili njenog povećanja tokom groznice. Kod tireotoksikoze uočavaju se značajne promjene u strukturi mitohondrija i energetskom metabolizmu. Ove promjene su u početku reverzibilne, ali nakon određenog trenutka postaju ireverzibilne: mitohondrije se fragmentiraju, raspadaju ili nabubre, gube kriste, pretvaraju se u vakuole i na kraju akumuliraju tvari kao što su hijalin, feritin, kalcij, lipofuscin. Kod pacijenata sa skorbutom, mitohondrije se spajaju i formiraju hondriosfere, vjerovatno zbog oštećenja membrane peroksidnim spojevima. Značajna oštećenja mitohondrija nastaju pod uticajem jonizujućeg zračenja, prilikom transformacije normalne ćelije u malignu.

Mitohondrije su moćan depo jona kalcijuma, gde je njegova koncentracija nekoliko redova veličine veća od one u citoplazmi. Kada su mitohondriji oštećeni, kalcij ulazi u citoplazmu, uzrokujući aktivaciju proteinaza s oštećenjem intracelularnih struktura i poremećajem funkcija odgovarajuće stanice, na primjer, kalcijeve kontrakture ili čak "kalcijevu smrt" u neuronima. Kao rezultat kršenja funkcionalne sposobnosti mitohondrija, naglo se povećava stvaranje slobodnih radikala peroksidnih spojeva, koji imaju vrlo visoku reaktivnost i stoga oštećuju važne ćelijske komponente - nukleinske kiseline, proteine ​​i lipide. Ova pojava se uočava tokom takozvanog oksidativnog stresa i može imati negativne posledice na postojanje ćelije. Dakle, oštećenje vanjske mitohondrijalne membrane je praćeno oslobađanjem u citoplazmu tvari koje se nalaze u međumembranskom prostoru, prvenstveno citokroma C i nekih drugih biološki aktivnih supstanci, koje pokreću lančane reakcije koje uzrokuju programiranu smrt stanice – apoptozu. Oštećujući mitohondrijsku DNK, reakcije slobodnih radikala iskrivljuju genetske informacije neophodne za formiranje određenih enzima respiratornog lanca koji se proizvode specifično u mitohondrijima. To dovodi do još većeg poremećaja oksidativnih procesa. U cjelini, intrinzični genetski aparat mitohondrija, u usporedbi s genetskim aparatom jezgra, manje je zaštićen od štetnih utjecaja koji mogu promijeniti genetske informacije koje su u njemu kodirane. Kao rezultat toga, mitohondrijska disfunkcija se javlja tijekom cijelog života, na primjer, u procesu starenja, tijekom maligne transformacije stanice, kao iu pozadini nasljednih mitohondrijalnih bolesti povezanih s mutacijom mitohondrijske DNK u jajetu. Trenutno je opisano više od 50 mitohondrijalnih mutacija koje uzrokuju nasljedne degenerativne bolesti nervnog i mišićnog sistema. Prenose se na dijete isključivo od majke, jer mitohondrije sperme nisu dio zigota i, shodno tome, novog organizma.

Kršenje očuvanja i prijenosa genetskih informacija

Ćelijsko jezgro sadrži većinu genetskih informacija i na taj način osigurava njegovo normalno funkcioniranje. Uz pomoć selektivne ekspresije gena koordinira rad ćelije u interfazi, pohranjuje genetske informacije, rekreira i prenosi genetski materijal u procesu diobe ćelije. Replikacija DNK i transkripcija RNK odvijaju se u jezgru. Razni patogeni faktori, kao što su ultraljubičasto i jonizujuće zračenje, oksidacija slobodnih radikala, hemikalije, virusi, mogu oštetiti DNK. Procjenjuje se da svaka ćelija toplokrvne životinje u jednom danu. gubi preko 10.000 baza. Ovome treba dodati i prekršaje prilikom kopiranja tokom podjele. Ako se ovo oštećenje nastavi, ćelija ne bi mogla preživjeti. Zaštita leži u postojanju moćnih sistema popravke, kao što je ultraljubičasta endonukleaza, sistem reparativne replikacije i rekombinacione popravke, koji zamjenjuju oštećenje DNK. Genetski defekti reparativnih sistema uzrokuju razvoj bolesti zbog povećane osjetljivosti na faktore koji oštećuju DNK. Riječ je o pigmentiranoj kserodermi, kao io nekim sindromima ubrzanog starenja, praćeni povećanom sklonošću nastanku malignih tumora.

Sistem regulacije procesa replikacije DNK, transkripcije glasničke RNK (mRNA), prevođenja genetskih informacija iz nukleinskih kiselina u strukturu proteina je prilično složen i višeslojan. Pored regulatornih kaskada koje pokreću djelovanje više od 3000 faktora transkripcije koji aktiviraju određene gene, postoji i višeslojni regulatorni sistem posredovan malim RNA molekulima (interferirajuće RNA; RNAi). Ljudski genom, koji se sastoji od približno 3 milijarde purinskih i pirimidinskih baza, sadrži samo 2% strukturnih gena odgovornih za sintezu proteina. Ostatak osigurava sintezu regulatornih RNA, koje zajedno sa transkripcijskim faktorima aktiviraju ili blokiraju rad strukturnih gena na nivou DNK u hromozomima ili utiču na translaciju glasničke RNK (mRNA) tokom formiranja polipeptidnog molekula u citoplazmi. . Povreda genetskih informacija može se javiti kako na nivou strukturnih gena, tako i na regulatornom dijelu DNK sa odgovarajućim manifestacijama u obliku različitih nasljednih bolesti.

U posljednje vrijeme se velika pažnja poklanja promjenama u genetskom materijalu koje nastaju tijekom individualnog razvoja organizma i povezane su sa inhibicijom ili aktivacijom određenih dijelova DNK i hromozoma zbog njihove metilacije, acetilacije i fosforilacije. Ove promjene traju dugo vremena, ponekad tokom cijelog života organizma od embriogeneze do starosti, a nazivaju se epigenomskim nasljeđem.

Reprodukciju ćelija sa izmenjenim genetskim informacijama sprečavaju i sistemi (faktori) kontrole mitotičkog ciklusa. Oni stupaju u interakciju sa ciklin zavisnim protein kinazama i njihovim katalitičkim podjedinicama - ciklinima - i blokiraju prolazak kompletnog mitotičkog ciklusa u ćeliji, zaustavljajući podjelu na granici između presintetičke i sintetičke faze (blokiraju G1/S) dok se ne završi popravak DNK. , a ako je to nemoguće, pokreću programirane ćelije smrti. Ovi faktori uključuju p53 gen, čija mutacija uzrokuje gubitak kontrole nad proliferacijom transformiranih ćelija; javlja se u skoro 50% slučajeva raka kod ljudi. Druga kontrolna tačka prolaska mitotičkog ciklusa nalazi se na granici G2/M. Ovdje se ispravna distribucija hromozomskog materijala između stanica kćeri u mitozi ili mejozi kontrolira korištenjem kompleksa mehanizama koji kontroliraju ćelijsko vreteno, centar i centromere (kinetohore). Neefikasnost ovih mehanizama dovodi do narušavanja distribucije hromozoma ili njihovih delova, što se manifestuje odsustvom bilo kog hromozoma u jednoj od ćelija kćeri (aneuploidija), prisustvom dodatnog hromozoma (poliploidija), odvajanjem dio hromozoma (delecija) i njegov prijenos na drugi hromozom (translokacija). Ovakvi procesi se vrlo često uočavaju prilikom reprodukcije maligno degenerisanih i transformisanih ćelija. Ako se to dogodi tokom mejoze sa zametnim stanicama, to dovodi ili do smrti fetusa u ranoj fazi embrionalnog razvoja, ili do rođenja organizma s hromozomskom bolešću.

Nekontrolisana reprodukcija ćelija tokom rasta tumora nastaje kao rezultat mutacija u genima koji kontrolišu proliferaciju ćelija i nazivaju se onkogeni. Među više od 70 trenutno poznatih onkogena, većina njih su komponente regulacije ćelijskog rasta, neki su faktori transkripcije koji regulišu aktivnost gena, kao i faktori koji inhibiraju diobu i rast ćelija. Drugi faktor koji ograničava prekomjerno širenje (širenje) proliferirajućih stanica je skraćivanje krajeva hromozoma - telomera, koji se ne mogu u potpunosti replicirati kao rezultat čisto sterične interakcije, pa se nakon svake diobe ćelije telomeri skraćuju za određeni dio baza. Tako proliferirajuće ćelije odraslog organizma nakon određenog broja dioba (obično od 20 do 100, ovisno o vrsti organizma i njegovoj starosti) iscrpljuju dužinu telomera i zaustavlja se daljnja replikacija hromozoma. Ovaj fenomen se ne javlja u spermatogenom epitelu, enterocitima i embrionalnim ćelijama zbog prisustva enzima telomeraze, koji obnavlja dužinu telomera nakon svake deobe. U većini ćelija odraslih organizama telomeraza je blokirana, ali se, nažalost, aktivira u tumorskim ćelijama.

Veza između jezgra i citoplazme, transport tvari u oba smjera odvijaju se kroz pore u nuklearnoj membrani uz učešće posebnih transportnih sistema sa potrošnjom energije. Tako se energija i plastične tvari, signalni molekuli (transkripcijski faktori) transportuju do jezgra. Obrnuti tok dovodi u citoplazmu molekule mRNA i transfer RNK (tRNA), ribozome neophodne za sintezu proteina u ćeliji. Isti način transporta supstanci je svojstven virusima, posebno, kao što je HIV. Oni prenose svoj genetski materijal u jezgro ćelije domaćina sa njegovom daljnjom inkorporacijom u genom domaćina i prijenosom novonastale virusne RNK u citoplazmu za dalju sintezu proteina novih virusnih čestica.

Kršenje procesa sinteze

Procesi sinteze proteina odvijaju se u cisternama endoplazmatskog retikuluma, usko povezanim s porama u nuklearnoj membrani, kroz koje ribosomi, tRNA i mRNA ulaze u endoplazmatski retikulum. Ovdje se vrši sinteza polipeptidnih lanaca, koji kasnije dobijaju svoj konačni oblik u agranularnom endoplazmatskom retikulumu i lamelarnom kompleksu (Golgijev kompleks), gdje se podvrgavaju posttranslacijskoj modifikaciji i povezivanju s molekulama ugljikohidrata i lipida. Novonastali proteinski molekuli ne ostaju na mjestu sinteze, već uz pomoć složenog reguliranog procesa, tzv. protein kineza, aktivno se prenose u onaj izolirani dio ćelije gdje će obavljati svoju predviđenu funkciju. U ovom slučaju, vrlo važan korak je strukturiranje prenesene molekule u odgovarajuću prostornu konfiguraciju koja može obavljati svoju inherentnu funkciju. Takvo strukturiranje nastaje uz pomoć posebnih enzima ili na matrici specijalizovanih proteinskih molekula - šaperona, koji pomažu da molekula proteina, novonastala ili izmenjena usled spoljašnjeg uticaja, dobije ispravnu trodimenzionalnu strukturu. U slučaju štetnog djelovanja na ćeliju, kada postoji mogućnost kršenja strukture proteinskih molekula (na primjer, s povećanjem tjelesne temperature, infektivnim procesom, intoksikacijom), koncentracija pratioca u ćeliji naglo raste. Stoga se takvi molekuli još nazivaju proteini stresa, ili proteini toplotnog šoka. Povreda strukturiranja proteinske molekule dovodi do stvaranja hemijski inertnih konglomerata koji se talože u ćeliji ili van nje u slučaju amiloidoze, Alchajmerove bolesti itd. će biti defektni. Ova situacija se javlja kod tzv. prionskih bolesti (scrapie ovaca, bjesnoća krava, kuru, Creutzfeldt-Jakobova bolest kod ljudi), kada defekt jednog od membranskih proteina nervne ćelije uzrokuje naknadno nakupljanje inertnih masa unutar ćelije. i poremećaj njegove vitalne aktivnosti.

Do kršenja procesa sinteze u ćeliji može doći u različitim fazama: transkripcija RNK u jezgru, translacija polipeptida u ribosomima, posttranslacijska modifikacija, hipermetilacija i glikozilacija bež molekula, transport i distribucija proteina u ćeliji i njihovo uklanjanje spolja. U ovom slučaju može se uočiti povećanje ili smanjenje broja ribozoma, raspad poliribosoma, širenje cisterni granularnog endoplazmatskog retikuluma, gubitak ribozoma njime, stvaranje vezikula i vakuola. Dakle, u slučaju trovanja blijedom žabokrečinom dolazi do oštećenja enzima RNA polimeraze, što remeti transkripciju. Toksin difterije, inaktivirajući faktor elongacije, ometa procese translacije, uzrokujući oštećenje miokarda. Razlog za kršenje sinteze nekih specifičnih proteinskih molekula mogu biti infektivni agensi. Na primjer, herpesvirusi inhibiraju sintezu i ekspresiju molekula MHC antigena, što im omogućava da djelimično izbjegnu imunološku kontrolu, a bacili kuge inhibiraju sintezu medijatora akutne upale. Pojava neobičnih proteina može zaustaviti njihov daljnji razgradnju i dovesti do nakupljanja inertnog ili čak toksičnog materijala. Tome u određenoj mjeri može doprinijeti i poremećaj procesa raspadanja.

Kršenje procesa raspadanja

Istovremeno sa sintezom proteina u ćeliji, kontinuirano dolazi do njenog propadanja. U normalnim uslovima, ovo ima važan regulatorni i formativni značaj, na primer, tokom aktivacije neaktivnih oblika enzima, proteinskih hormona i proteina mitotičkog ciklusa. Normalan rast i razvoj ćelije zahtevaju fino kontrolisanu ravnotežu između sinteze i razgradnje proteina i organela. Međutim, u procesu sinteze proteina, zbog grešaka u radu aparata za sintezu, abnormalnog strukturiranja proteinske molekule, njenog oštećenja kemijskim i bakterijskim agensima, konstantno se stvara prilično veliki broj neispravnih molekula. Prema nekim procjenama, njihov udio je oko trećine svih sintetiziranih proteina.

Ćelije sisara imaju nekoliko glavnih putevi razgradnje proteina: kroz lizozomalne proteaze (pentidne hidrolaze), proteinaze zavisne od kalcijuma (endopeptidaze) i proteazomski sistem. Osim toga, postoje i specijalizirane proteinaze, kao što su kaspaze. Glavna organela u kojoj dolazi do razgradnje tvari u eukariotskim stanicama je lizozom, koji sadrži brojne hidrolitičke enzime. Usljed procesa endocitoze i različitih tipova autofagije u lizosomima i fagolizosomima uništavaju se i defektni proteinski molekuli i cijele organele: oštećeni mitohondriji, dijelovi plazma membrane, neki ekstracelularni proteini, sadržaj sekretornih granula.

Važan mehanizam razgradnje proteina je proteasom, složena multikatalitička proteinazna struktura lokalizovana u citosolu, jezgru, endoplazmatskom retikulumu i na ćelijskoj membrani. Ovaj enzimski sistem je odgovoran za razgradnju oštećenih proteina, kao i zdravih proteina koji se moraju ukloniti za normalnu funkciju ćelija. U ovom slučaju, proteini koji se uništavaju se preliminarno kombinuju sa specifičnim polipeptidom ubikvitina. Međutim, proteini koji nisu ubikvitirani također mogu biti djelomično uništeni u proteazomima. Razgradnja proteinske molekule u proteazomima do kratkih polipeptida (procesiranje) sa njihovom naknadnom prezentacijom zajedno sa molekulima MHC tipa I važna je karika u sprovođenju imunološke kontrole antigenske homeostaze organizma. Kada je funkcija proteasoma oslabljena, dolazi do nakupljanja oštećenih i nepotrebnih proteina, što prati starenje stanica. Kršenje razgradnje proteina ovisnih o ciklinu dovodi do kršenja diobe stanica, degradacije sekretornih proteina - do razvoja cistofibroze. Nasuprot tome, povećanje funkcije proteasoma prati iscrpljivanje organizma (AIDS, rak).

Uz genetski uvjetovane poremećaje razgradnje proteina, organizam nije održiv i umire u ranim fazama embriogeneze. Ako je poremećena razgradnja masti ili ugljikohidrata, nastaju akumulacijske bolesti (tezaurizmoze). Istovremeno se unutar ćelije nakuplja prekomjerna količina određenih tvari ili produkata njihove nepotpune razgradnje – lipida, polisaharida, što značajno narušava funkciju stanice. Najčešće se opaža u epiteliocitima jetre (hepatocitima), neuronima, fibroblastima i makrofagocitima.

Stečeni poremećaji procesa raspadanja supstanci mogu nastati kao rezultat patoloških procesa (npr. proteinska, masna, ugljikohidratna i pigmentna distrofija) i biti praćeni stvaranjem neobičnih supstanci. Poremećaji u sistemu lizosomske proteolize dovode do smanjenja adaptacije tokom gladovanja ili povećanog opterećenja, do pojave nekih endokrinih disfunkcija - smanjenja nivoa insulina, tireoglobulina, citokina i njihovih receptora. Povrede razgradnje proteina usporavaju brzinu zacjeljivanja rana, uzrokuju razvoj ateroskleroze i utiču na imunološki odgovor. U slučaju hipoksije, promjene intracelularnog pH, ozljede zračenja, koje karakterizira povećana peroksidacija membranskih lipida, kao i pod utjecajem lizosomotropnih supstanci - bakterijskih endotoksina, metabolita toksičnih gljivica (sporofusarin), kristala silicijum oksida - stabilnost membrane lizosoma promjenama, aktivirani lizosomski enzimi se oslobađaju u citoplazmu, što uzrokuje uništavanje staničnih struktura i njihovu smrt.

Teorija za zadatak 5 sa ispita iz biologije

Struktura ćelije. Odnos strukture i funkcija dijelova i organela ćelije je osnova njenog integriteta

Struktura ćelije

Struktura prokariotskih i eukariotskih ćelija

Glavne strukturne komponente ćelija su plazma membrana, citoplazma i nasljedni aparat. Ovisno o karakteristikama organizacije razlikuju se dvije glavne vrste ćelija: prokariotske i eukariotske. Glavna razlika između prokariotskih i eukariotskih ćelija je organizacija njihovog nasljednog aparata: kod prokariota se nalazi direktno u citoplazmi (ovo područje citoplazme se naziva nukleoid) i nije odvojen od njega membranskim strukturama, dok je kod eukariota većina DNK koncentrisana u jezgru, okružena dvostrukom membranom. Osim toga, genetske informacije prokariotskih ćelija, koje se nalaze u nukleoidu, zabilježene su u kružnom molekulu DNK, dok kod eukariota molekuli DNK nisu zatvoreni.

Za razliku od eukariota, citoplazma prokariotskih stanica također sadrži malu količinu organela, dok eukariotske stanice karakterizira značajna raznolikost ovih struktura.

Struktura i funkcije bioloških membrana

Struktura biomembrane. Membrane koje ograničavaju ćelije i membranske organele eukariotskih ćelija dijele zajednički kemijski sastav i strukturu. Oni uključuju lipide, proteine ​​i ugljikohidrate. Membranski lipidi su uglavnom predstavljeni fosfolipidima i holesterolom. Većina membranskih proteina su složeni proteini kao što su glikoproteini. Ugljikohidrati se ne pojavljuju sami u membrani, oni su povezani s proteinima i lipidima. Debljina membrane je 7-10 nm.

Prema trenutno prihvaćenom modelu fluidnog mozaika strukture membrane, lipidi čine dvostruki sloj, odn lipidni dvosloj, u kojem su hidrofilne "glave" lipidnih molekula okrenute prema van, a hidrofobni "repovi" skriveni su unutar membrane. Ovi „repovi“, zbog svoje hidrofobnosti, obezbeđuju razdvajanje vodenih faza unutrašnjeg okruženja ćelije i njenog okruženja. Proteini su povezani s lipidima kroz različite vrste interakcija. Neki od proteina nalaze se na površini membrane. Takvi proteini se nazivaju periferni, ili površno. Ostali proteini su djelomično ili potpuno uronjeni u membranu - to su integralni, ili potopljeni proteini. Membranski proteini obavljaju strukturnu, transportnu, katalitičku, receptorsku i druge funkcije.

Membrane nisu poput kristala, njihove komponente su stalno u pokretu, zbog čega se pojavljuju praznine između lipidnih molekula - pora kroz koje različite tvari mogu ući ili izaći iz stanice.

Biološke membrane se razlikuju po svom položaju u ćeliji, hemijskom sastavu i funkcijama. Glavne vrste membrana su plazma i unutrašnje. plazma membrana sadrži oko 45% lipida (uključujući glikolipide), 50% proteina i 5% ugljikohidrata. Lanci ugljikohidrata koji čine složene proteine-glikoproteine ​​i složene lipide-glikolipide strše iznad površine membrane. Glikoproteini plazmalema su izuzetno specifični. Tako, na primjer, preko njih dolazi do međusobnog prepoznavanja stanica, uključujući spermu i jajašca.

Na površini životinjskih ćelija, ugljikohidratni lanci formiraju tanak površinski sloj - glikokaliks. Nađen je u gotovo svim životinjskim stanicama, ali njegova težina nije ista (10-50 mikrona). Glikokaliks obezbeđuje direktnu vezu ćelije sa spoljašnjim okruženjem, u njoj se odvija ekstracelularna probava; receptori se nalaze u glikokaliksu. Ćelije bakterija, biljaka i gljiva, pored plazmaleme, okružene su i ćelijskim membranama.

Unutrašnje membrane eukariotske ćelije razgraničavaju različite dijelove ćelije, formirajući neku vrstu "odjeljaka" - pretinci, što doprinosi razdvajanju različitih procesa metabolizma i energije. Mogu se razlikovati po kemijskom sastavu i funkcijama, ali zadržavaju opći plan strukture.

Funkcije membrane:

1. Ograničavanje. Sastoji se u tome što odvajaju unutrašnji prostor ćelije od spoljašnjeg okruženja. Membrana je polupropusna, odnosno samo one supstance koje su neophodne ćeliji mogu je slobodno savladati, dok postoje mehanizmi za transport potrebnih materija.
2. Receptor. Povezuje se prvenstveno s percepcijom signala okoline i prijenosom ovih informacija u ćeliju. Za ovu funkciju odgovorni su posebni proteini receptora. Membranski proteini su također odgovorni za ćelijsko prepoznavanje po principu "prijatelj ili neprijatelj", kao i za formiranje međućelijskih veza, od kojih su najviše proučavane sinapse nervnih ćelija.
3. katalitički. Na membranama se nalaze brojni enzimski kompleksi, zbog čega se na njima odvijaju intenzivni sintetički procesi.
4. Energetska transformacija. Povezan sa formiranjem energije, njenim skladištenjem u obliku ATP-a i trošenjem.
5. Kompartmentalizacija. Membrane također ograničavaju prostor unutar ćelije, odvajajući tako početne supstance reakcije i enzime koji mogu izvršiti odgovarajuće reakcije.
6. Formiranje međućelijskih kontakata. Unatoč činjenici da je debljina membrane toliko mala da se ne može razlikovati golim okom, s jedne strane, ona služi kao prilično pouzdana barijera za jone i molekule, posebno one topive u vodi, as druge strane, osigurava njihov prijenos u ćeliju i van.
7. Transport.

membranski transport. Zbog činjenice da su ćelije, kao elementarni biološki sistemi, otvoreni sistemi, za obezbeđivanje metabolizma i energije, održavanje homeostaze, rasta, razdražljivosti i drugih procesa, potreban je prenos supstanci kroz membranu - membranski transport. Trenutno se transport tvari kroz ćelijsku membranu dijeli na aktivnu, pasivnu, endo- i egzocitozu.

Pasivni transport je vrsta transporta koja se odvija bez utroška energije iz veće koncentracije u nižu. Male nepolarne molekule rastvorljive u lipidima (O 2, CO 2) lako prodiru u ćeliju jednostavna difuzija. Nerastvorljive u lipidima, uključujući nabijene male čestice, preuzimaju se proteini nosači ili prolaze kroz posebne kanale (glukoza, aminokiseline, K+, PO 4 3-). Ova vrsta pasivnog transporta se naziva olakšanu difuziju. Voda ulazi u ćeliju kroz pore u lipidnoj fazi, kao i kroz posebne kanale obložene proteinima. Transport vode kroz membranu naziva se osmoza.

Osmoza je izuzetno važna u životu ćelije, jer ako se stavi u rastvor sa većom koncentracijom soli nego u ćelijskom rastvoru, tada će voda početi da napušta ćeliju, a volumen živog sadržaja počinje da se smanjuje. . U životinjskim ćelijama ćelija se u celini smanjuje, a u biljnim ćelijama citoplazma zaostaje za ćelijskim zidom, što se naziva plazmoliza. Kada se ćelija stavi u rastvor manje koncentriran od citoplazme, voda se transportuje u suprotnom smeru - u ćeliju. Međutim, postoje ograničenja za rastezljivost citoplazmatske membrane, a životinjska stanica na kraju pukne, dok u biljnoj ćeliji to nije dopušteno snažnim ćelijskim zidom. Fenomen punjenja čitavog unutrašnjeg prostora ćelije ćelijskim sadržajem naziva se deplazmoliza. Prilikom pripreme lijekova, posebno za intravensku primjenu, potrebno je uzeti u obzir koncentraciju intracelularne soli, jer to može dovesti do oštećenja krvnih stanica (za to se koristi fiziološka otopina s koncentracijom od 0,9% natrijevog klorida). To nije ništa manje važno u uzgoju ćelija i tkiva, kao i organa životinja i biljaka.

aktivni transport nastavlja sa trošenjem energije ATP-a od niže koncentracije supstance ka većoj. Izvodi se uz pomoć posebnih proteinskih pumpi. Proteini pumpaju jone K+, Na+, Ca 2+ i druge kroz membranu, što doprinosi transportu najvažnijih organskih materija, kao i nastanku nervnih impulsa itd.

Endocitoza- ovo je aktivni proces apsorpcije tvari u ćeliji, u kojem membrana formira invaginacije, a zatim formira membranske vezikule - fagozomi, koji sadrže apsorbirane objekte. Primarni lizosom se zatim spaja sa fagozomom i formira se sekundarni lizozom, ili fagolizozom, ili digestivna vakuola. Sadržaj vezikule cijepaju enzimi lizosoma, a produkte cijepanja ćelija apsorbira i asimilira. Nesvareni ostaci se uklanjaju iz ćelije egzocitozom. Postoje dvije glavne vrste endocitoze: fagocitoza i pinocitoza.

Fagocitoza je proces hvatanja na površini ćelije i apsorpcije čvrstih čestica od strane ćelije, i pinocitoza- tečnosti. Fagocitoza se javlja uglavnom u životinjskim ćelijama (jednoćelijske životinje, ljudski leukociti), obezbeđuje njihovu ishranu, a često i zaštitu organizma. Putem pinocitoze dolazi do apsorpcije proteina, kompleksa antigen-antitijelo u procesu imunoloških reakcija itd. Međutim, mnogi virusi ulaze u ćeliju i putem pinocitoze ili fagocitoze. U stanicama biljaka i gljiva fagocitoza je praktički nemoguća, jer su okružene jakim ćelijskim membranama.

Egzocitoza je obrnuti proces endocitoze. Tako se iz probavnih vakuola oslobađaju neprobavljeni ostaci hrane, uklanjaju se tvari neophodne za život stanice i organizma u cjelini. Na primjer, do prijenosa nervnih impulsa dolazi zbog oslobađanja hemijskih glasnika od strane neurona koji šalje impuls - posrednici, a u biljnim stanicama se na taj način oslobađaju pomoćni ugljikohidrati stanične membrane.

Ćelijski zidovi biljnih ćelija, gljivica i bakterija. Izvan membrane, ćelija može lučiti jak okvir - stanične membrane, ili ćelijski zid.

U biljkama se ćelijski zid sastoji od celuloza upakovane u snopove od 50-100 molekula. Praznine između njih su ispunjene vodom i drugim ugljikohidratima. Biljna ćelijska membrana je probijena tubulima - plazmodesmata kroz koje prolaze membrane endoplazmatskog retikuluma. Plazmodezma transportuje supstance između ćelija. Međutim, transport supstanci, kao što je voda, može se desiti i duž samih ćelijskih zidova. S vremenom se u ćelijskoj membrani biljaka akumuliraju različite tvari, uključujući tanine ili tvari slične mastima, što dovodi do lignifikacije ili začepljenja samog ćelijskog zida, istiskivanja vode i odumiranja ćelijskog sadržaja. Između ćelijskih zidova susjednih biljnih ćelija nalaze se žele poput jastučića - srednje ploče koje ih spajaju i cementiraju biljno tijelo kao cjelinu. Uništavaju se tek u procesu sazrijevanja plodova i kada lišće opada.

Formiraju se ćelijski zidovi ćelija gljivica hitin- ugljeni hidrat koji sadrži azot. Dovoljno su jaki i vanjski su skelet ćelije, ali ipak, kao i kod biljaka, sprječavaju fagocitozu.

U bakterijama, stanični zid sadrži ugljikohidrat s fragmentima peptida - murein, međutim, njegov sadržaj značajno varira u različitim grupama bakterija. Na vrhu ćelijskog zida mogu se osloboditi i drugi polisaharidi, formirajući mukoznu kapsulu koja štiti bakterije od vanjskih utjecaja.

Ljuska određuje oblik ćelije, služi kao mehanički oslonac, obavlja zaštitnu funkciju, obezbeđuje osmotska svojstva ćelije, ograničavajući rastezanje živog sadržaja i sprečavajući pucanje ćelije koje se povećava usled priliva vode. Osim toga, voda i tvari otopljene u njoj prevladavaju ćelijski zid prije ulaska u citoplazmu ili, obrnuto, pri izlasku iz nje, dok se voda transportuje duž ćelijskih zidova brže nego kroz citoplazmu.

Citoplazma

Citoplazma je unutrašnjost ćelije. U nju su uronjene sve organele ćelije, jezgro i razni otpadni proizvodi.

Citoplazma povezuje sve dijelove ćelije jedni s drugima, u njoj se odvijaju brojne metaboličke reakcije. Citoplazma je odvojena od okoline i membranama podijeljena na odjeljke, odnosno ćelije imaju membransku strukturu. Može biti u dva stanja - sol i gel. Sol- ovo je polutečno, želeasto stanje citoplazme, u kojem se vitalni procesi odvijaju najintenzivnije, i gel- gušće, želatinasto stanje koje ometa tok hemijskih reakcija i transport supstanci.

Tečni dio citoplazme bez organela naziva se hijaloplazma. Hijaloplazma ili citosol je koloidna otopina u kojoj se nalazi neka vrsta suspenzije prilično velikih čestica, poput proteina, okruženih dipolima molekula vode. Do taloženja ove suspenzije ne dolazi zbog činjenice da imaju isti naboj i odbijaju se.

Organelles

Organelles- To su trajne komponente ćelije koje obavljaju određene funkcije.

Ovisno o strukturnim karakteristikama, dijele se na membranske i nemembranske. Membrane organele se, zauzvrat, nazivaju jednomembranske (endoplazmatski retikulum, Golgijev kompleks i lizozomi) ili dvostruke membrane (mitohondrije, plastidi i jezgra). Nemembranski organele su ribozomi, mikrotubuli, mikrofilamenti i ćelijski centar. Od navedenih organela, samo ribozomi su inherentni prokariotima.

Struktura i funkcije jezgra. Core- velika dvomembranska organela koja leži u centru ćelije ili na njenoj periferiji. Veličina jezgra može varirati unutar 3-35 mikrona. Oblik jezgra je češće sferičan ili elipsoidan, ali postoje i štapićasta, vretenasta, zrnasta, režnjeva pa čak i segmentirana jezgra. Neki istraživači vjeruju da oblik jezgra odgovara obliku same ćelije.

Većina ćelija ima jedno jezgro, ali, na primer, u ćelijama jetre i srca mogu biti dva, au velikom broju neurona i do 15. Vlakna skeletnih mišića obično sadrže mnogo jezgara, ali to nisu ćelije u punom smislu. riječ, budući da nastaju kao rezultat fuzije nekoliko ćelija.

Jezgro je okruženo nuklearni omotač, a njen unutrašnji prostor je ispunjen nuklearni sok, ili nukleoplazma (karioplazma) u koje su uronjeni hromatin I nucleolus. Jezgro obavlja tako važne funkcije kao što su skladištenje i prijenos nasljednih informacija, kao i kontrola vitalne aktivnosti ćelije.

Uloga nukleusa u prenošenju nasljednih informacija uvjerljivo je dokazana u eksperimentima sa zelenom algom acetabularia. U jednoj divovskoj ćeliji, koja doseže dužinu od 5 cm, razlikuju se šešir, noga i rizoid. Štaviše, sadrži samo jedno jezgro smješteno u rizoidu. 1930-ih godina I. Hemmerling je presadio jezgro jedne vrste acetabularia zelene boje u rizoid druge vrste, braon boje, u kojem je jezgro uklonjeno. Nakon nekog vremena, biljci sa presađenim jezgrom izrasla je nova kapica, poput algi-donatora jezgra. U isto vrijeme, klobuk ili stabljika odvojena od rizoida, koja nije sadržavala jezgro, nakon nekog vremena uginula je.

nuklearni omotač Formiraju ga dvije membrane - vanjska i unutrašnja, između kojih postoji prostor. Intermembranski prostor komunicira sa šupljinom grubog endoplazmatskog retikuluma, a vanjska membrana jezgra može nositi ribozome. Nuklearni omotač je prožet brojnim porama, obrubljenim posebnim proteinima. Supstance se transportuju kroz pore: potrebni proteini (uključujući enzime), ioni, nukleotidi i druge supstance ulaze u jezgro, a molekule RNK, otpadni proteini, podjedinice ribosoma ga napuštaju. Dakle, funkcije nuklearnog omotača su odvajanje sadržaja jezgre od citoplazme, kao i regulacija metabolizma između jezgre i citoplazme.

Nukleoplazma naziva se sadržaj jezgra, u koji su uronjeni hromatin i nukleolus. To je koloidna otopina, kemijski podsjeća na citoplazmu. Enzimi nukleoplazme kataliziraju razmjenu aminokiselina, nukleotida, proteina itd. Nukleoplazma je povezana s hijaloplazmom preko nuklearnih pora. Funkcije nukleoplazme, kao i hijaloplazme, su da osiguraju međusobnu povezanost svih strukturnih komponenti jezgra i provođenje niza enzimskih reakcija.

hromatin naziva se skup tankih niti i granula uronjenih u nukleoplazmu. Može se otkriti samo bojenjem, jer su indeksi loma kromatina i nukleoplazme približno isti. Filamentna komponenta hromatina se naziva euhromatin i granularni heterohromatin. Euhromatin je slabo zbijen, jer se iz njega čitaju nasljedne informacije, dok je spiraliziraniji heterohromatin genetski neaktivan.

Hromatin je strukturna modifikacija hromozoma u jezgri koja se ne dijeli. Dakle, kromosomi su stalno prisutni u jezgri, samo se njihovo stanje mijenja ovisno o funkciji koju jezgro u ovom trenutku obavlja.

Sastav hromatina uglavnom uključuje nukleoproteine ​​(deoksiribonukleoproteine ​​i ribonukleoproteine), kao i enzime od kojih su najvažniji povezani sa sintezom nukleinskih kiselina i nekih drugih supstanci.

Funkcije hromatina sastoje se, prvo, u sintezi nukleinskih kiselina specifičnih za dati organizam, koje usmjeravaju sintezu specifičnih proteina, i drugo, u prijenosu nasljednih svojstava sa matične ćelije na ćerku, za šta su kromatinske niti. spakovane u hromozome tokom deobe.

nucleolus- sferično tijelo, jasno vidljivo pod mikroskopom promjera 1-3 mikrona. Formira se u hromatinskim regijama koje kodiraju informacije o strukturi rRNA i ribosomskih proteina. Jezgro u jezgru je često jedno, ali u onim ćelijama u kojima se odvijaju intenzivni vitalni procesi mogu biti dvije ili više jezgri. Funkcije nukleola su sinteza rRNA i sastavljanje podjedinica ribosoma kombinovanjem rRNK sa proteinima koji dolaze iz citoplazme.

Mitohondrije- dvomembranske organele okruglog, ovalnog ili štapićastog oblika, iako se nalaze i spiralne (u spermatozoidima). Mitohondrije su do 1 µm u prečniku i do 7 µm u dužini. Prostor unutar mitohondrija ispunjen je matriksom. Matrix To je glavna supstanca mitohondrija. U nju su uronjeni kružni DNK molekul i ribozomi. Vanjska membrana mitohondrija je glatka i nepropusna za mnoge tvari. Unutrašnja membrana ima izrasline - cristae, koji povećavaju površinu membrane za odvijanje kemijskih reakcija. Na površini membrane nalaze se brojni proteinski kompleksi koji čine takozvani respiratorni lanac, kao i enzimi ATP sintetaze u obliku gljive. U mitohondrijama se odvija aerobna faza disanja tokom koje se sintetiše ATP.

plastidi- velike dvomembranske organele, karakteristične samo za biljne ćelije. Unutrašnji prostor plastida je ispunjen stroma, ili matrica. U stromi postoji manje-više razvijen sistem membranskih vezikula - tilakoidi, koji se skupljaju u gomile - zrna, kao i vlastiti kružni DNK molekul i ribozomi. Postoje četiri glavna tipa plastida: hloroplasti, hromoplasti, leukoplasti i proplastidi.

Hloroplasti- To su zeleni plastidi prečnika 3-10 mikrona, jasno vidljivi pod mikroskopom. Ima ih samo u zelenim dijelovima biljaka - listovima, mladim stabljikama, cvjetovima i plodovima. Kloroplasti su uglavnom ovalnog ili elipsoidnog oblika, ali mogu biti i čašasti, spiralni, pa čak i režnjasti. Broj hloroplasta u ćeliji je u prosjeku od 10 do 100 komada. Međutim, na primjer, u nekim algama može biti jedna, imati značajnu veličinu i složen oblik - tada se zove hromatofora. U drugim slučajevima, broj hloroplasta može doseći nekoliko stotina, dok je njihova veličina mala. Boja hloroplasta je zbog glavnog pigmenta fotosinteze - hlorofil, iako sadrže dodatne pigmente - karotenoidi. Karotenoidi postaju vidljivi tek u jesen, kada se uništi hlorofil u ostarjelim listovima. Glavna funkcija hloroplasta je fotosinteza. Svjetlosne reakcije fotosinteze odvijaju se na tilakoidnim membranama, na kojima su fiksirane molekule klorofila, a tamne reakcije se javljaju u stromi koja sadrži brojne enzime.

Hromoplasti su žuti, narandžasti i crveni plastidi koji sadrže karotenoidne pigmente. Oblik hromoplasta također može značajno varirati: oni su cjevasti, sferni, kristalni, itd. Hromoplasti daju boju cvjetovima i plodovima biljaka, privlačeći oprašivače i raspršivače sjemena i plodova.

Leukoplasti- To su bijeli ili bezbojni plastidi, uglavnom okruglog ili ovalnog oblika. Uobičajeni su u nefotosintetičkim dijelovima biljaka, kao što su kožica lista, gomolji krompira itd. Pohranjuju hranjive tvari, najčešće škrob, ali kod nekih biljaka to mogu biti proteini ili ulje.

Plastidi se formiraju u biljnim ćelijama od proplastida, koji su već prisutni u ćelijama obrazovnog tkiva i predstavljaju mala dvomembranska tela. U ranim fazama razvoja različite vrste plastida mogu se pretvoriti jedna u drugu: kada su izloženi svjetlosti, leukoplasti gomolja krumpira i hromoplasti korijena mrkve postaju zeleni.

Plastidi i mitohondrije nazivaju se poluautonomne stanične organele, jer imaju svoje molekule DNK i ribozome, provode sintezu proteina i dijele se neovisno o diobi stanice. Ove karakteristike se objašnjavaju porijeklom od jednoćelijskih prokariotskih organizama. Međutim, "nezavisnost" mitohondrija i plastida je ograničena, jer njihova DNK sadrži premalo gena za slobodno postojanje, dok je ostatak informacija kodiran u hromozomima jezgre, što mu omogućava kontrolu nad ovim organelama.

Endoplazmatski retikulum (ER), ili endoplazmatski retikulum (ER), je jednomembranska organela, koja je mreža membranskih šupljina i tubula, koji zauzimaju do 30% sadržaja citoplazme. Prečnik ER tubula je oko 25-30 nm. Postoje dve vrste EPS-a - grubi i glatki. Rough XPS nosi ribozome i tamo se sintetišu proteini. Smooth EPS bez ribozoma. Njegova funkcija je sinteza lipida i ugljikohidrata, kao i transport, skladištenje i odlaganje toksičnih tvari. Posebno je razvijen u onim stanicama u kojima se odvijaju intenzivni metabolički procesi, na primjer, u ćelijama jetre - hepatocitima - i vlaknima skeletnih mišića. Supstance sintetizovane u EPS-u se transportuju do Golgijevog aparata. U ER-u se sklapaju i ćelijske membrane, ali se njihovo formiranje dovršava u Golgijevom aparatu.

golgijev aparat, ili golgi kompleks, je jednomembranska organela formirana od sistema ravnih cisterni, tubula i vezikula koji su isprepleteni od njih. Strukturna jedinica Golgijevog aparata je dictyosome- gomila rezervoara, na čiji jedan pol dolaze supstance iz ER-a, a sa suprotnog pola, podvrgnuti određenim transformacijama, pakuju se u mehuriće i šalju u druge delove ćelije. Prečnik rezervoara je oko 2 mikrona, a mali mehurići su oko 20-30 mikrona. Glavne funkcije Golgijevog kompleksa su sinteza određenih supstanci i modifikacija (promjena) proteina, lipida i ugljikohidrata koji dolaze iz ER, konačno formiranje membrana, kao i transport tvari kroz ćeliju, obnavljanje njegove strukture i formiranje lizosoma. Golgijev aparat je dobio ime po italijanskom naučniku Camillu Golgiju, koji je prvi otkrio ovaj organoid (1898).

Lizozomi- male jednomembranske organele do 1 mikrona u prečniku, koje sadrže hidrolitičke enzime uključene u unutarćelijsku probavu. Membrane lizosoma su slabo propusne za ove enzime, pa je izvođenje njihovih funkcija od strane lizosoma vrlo precizno i ​​ciljano. Dakle, oni aktivno učestvuju u procesu fagocitoze, formirajući probavne vakuole, a u slučaju izgladnjivanja ili oštećenja pojedinih dijelova stanice, probavljaju ih bez utjecaja na druge. Nedavno je otkrivena uloga lizosoma u procesima stanične smrti.

Vacuole- šupljina u citoplazmi biljnih i životinjskih ćelija, omeđena membranom i ispunjena tečnošću. Digestivne i kontraktilne vakuole nalaze se u ćelijama protozoa. Prvi učestvuju u procesu fagocitoze, jer razgrađuju hranljive materije. Potonji osiguravaju održavanje ravnoteže vode i soli zbog osmoregulacije. Kod višećelijskih životinja uglavnom se nalaze probavne vakuole.

U biljnim ćelijama vakuole su uvijek prisutne, okružene su posebnom membranom i ispunjene ćelijskim sokom. Membrana koja okružuje vakuolu slična je po hemijskom sastavu, strukturi i funkcijama plazma membrani. ćelijski sok predstavlja vodeni rastvor raznih neorganskih i organskih supstanci, uključujući mineralne soli, organske kiseline, ugljene hidrate, proteine, glikozide, alkaloide itd. Vakuola može zauzeti do 90% zapremine ćelije i potisnuti jezgro ka periferiji. Ovaj dio ćelije obavlja skladišnu, izlučnu, osmotsku, zaštitnu, lizozomsku i druge funkcije, budući da akumulira hranjive tvari i otpadne tvari, obezbjeđuje vodosnabdijevanje i održava oblik i volumen ćelije, a sadrži i enzime za razgradnju mnogih ćelijske komponente. Osim toga, biološki aktivne tvari vakuola mogu spriječiti mnoge životinje da jedu ove biljke. Kod brojnih biljaka zbog bubrenja vakuola dolazi do rasta ćelija rastezanjem.

Vakuole su prisutne i u ćelijama nekih gljiva i bakterija, ali kod gljiva obavljaju samo funkciju osmoregulacije, dok kod cijanobakterija održavaju plovnost i učestvuju u procesima uzimanja dušika iz zraka.

Ribosomi- male nemembranske organele promjera 15-20 mikrona, koje se sastoje od dvije podjedinice - velike i male. Eukariotske podjedinice ribosoma se sklapaju u nukleolu i zatim transportuju u citoplazmu. Ribozomi prokariota, mitohondrija i plastida su manji od onih kod eukariota. Podjedinice ribosoma uključuju rRNA i proteine.

Broj ribozoma u ćeliji može doseći nekoliko desetina miliona: u citoplazmi, mitohondrijima i plastidima oni su u slobodnom stanju, a na grubom ER su u vezanom stanju. Oni učestvuju u sintezi proteina, posebno provode proces translacije - biosintezu polipeptidnog lanca na molekulu mRNA. Na slobodnim ribosomima sintetiziraju se proteini hijaloplazme, mitohondrija, plastida i vlastiti proteini ribozoma, dok se na ribozomima vezanim za grubi ER proteini transliraju za izlučivanje iz stanica, sklapanje membrana, formiranje lizosoma i vakuola.

Ribosomi mogu biti locirani u hijaloplazmi pojedinačno ili sastavljeni u grupe uz istovremenu sintezu više polipeptidnih lanaca na jednoj mRNA. Ove grupe ribozoma se nazivaju poliribozomi, ili polizomi.

mikrotubule- To su cilindrične šuplje nemembranske organele koje prodiru kroz cijelu citoplazmu ćelije. Njihov prečnik je oko 25 nm, debljina zida 6-8 nm. Sastoje se od brojnih proteinskih molekula. tubulin, koje prvo formiraju 13 niti koje liče na perle, a zatim se sklapaju u mikrotubulu. Mikrotubule formiraju citoplazmatski retikulum koji ćeliji daje oblik i volumen, povezuje plazma membranu sa ostalim delovima ćelije, obezbeđuje transport supstanci kroz ćeliju, učestvuje u kretanju ćelije i unutarćelijskih komponenti, kao i u deobi. genetskog materijala. Oni su dio ćelijskog centra i organela kretanja - flagela i cilija.

mikrofilamenti, ili mikrofilamenti, su također nemembranske organele, međutim, imaju filamentasti oblik i formiraju ih ne tubulin, već aktinom. Učestvuju u procesima membranskog transporta, intercelularnog prepoznavanja, diobe ćelijske citoplazme i njenog kretanja. U mišićnim ćelijama, interakcija aktinskih mikrofilamenata sa filamentima miozina dovodi do kontrakcije.

Mikrotubule i mikrofilamenti čine unutrašnji skelet ćelije citoskelet. To je složena mreža vlakana koja pružaju mehaničku potporu plazma membrani, određuju oblik ćelije, lokaciju ćelijskih organela i njihovo kretanje tokom ćelijske deobe.

Cell Center- nemembranska organela koja se nalazi u životinjskim ćelijama u blizini jezgra; nema ga u biljnim ćelijama. Dužina mu je oko 0,2-0,3 µm, a prečnik 0,1-0,15 µm. Ćelijski centar se sastoji od dva centriola koji leže u međusobno okomitim ravnima, i radijantna sfera iz mikrotubula. Svaki centriol je formiran od devet grupa mikrotubula, sakupljenih u tri, odnosno trojke. Ćelijski centar učestvuje u sastavljanju mikrotubula, deobi naslednog materijala ćelije, kao i u formiranju flagela i cilija.

Organele kretanja. Flagella I cilia su izrasline ćelija prekrivene plazmalemom. Ove organele se zasnivaju na devet pari mikrotubula smještenih duž periferije i dvije slobodne mikrotubule u centru. Mikrotubule su međusobno povezane različitim proteinima koji osiguravaju njihovo koordinirano odstupanje od ose – oscilacije. Fluktuacije su energetski zavisne, odnosno energija makroergijskih veza ATP-a se troši na ovaj proces. Obnavljanje izgubljenih flagela i cilija je funkcija bazalna tijela, ili kinetozomi nalazi u njihovoj bazi.

Dužina cilija je oko 10-15 nm, a dužina flagele je 20-50 mikrona. Zbog strogo usmjerenih pokreta flagela i cilija, ne samo da se odvija kretanje jednoćelijskih životinja, spermatozoida i sl., već se i pročišćavaju dišni putevi, jaje se kreće kroz jajovode, budući da su svi ti dijelovi čovjeka tijelo je obloženo trepljastim epitelom.

Inkluzije

Inkluzije- To su nestalne komponente ćelije koje se formiraju i nestaju tokom njenog života. To uključuje i rezervne tvari, na primjer, zrnca škroba ili proteina u biljnim stanicama, granule glikogena u životinjskim i gljivičnim stanicama, volutin u bakterijama, kapljice masti u svim tipovima stanica i otpadne proizvode, posebno nesvarene ostatke hrane kao rezultat fagocitoze, formirajući takozvana rezidualna tijela.

Odnos strukture i funkcija dijelova i organela ćelije je osnova njenog integriteta

Svaki od dijelova ćelije, s jedne strane, je posebna struktura sa specifičnom strukturom i funkcijama, as druge strane, komponenta složenijeg sistema koji se naziva ćelija. Većina nasljednih informacija eukariotske stanice koncentrirana je u jezgru, ali samo jezgro nije u stanju osigurati njegovu implementaciju, jer je za to potrebna barem citoplazma, koja djeluje kao glavna tvar, i ribozomi na kojima se odvija ova sinteza. . Većina ribozoma se nalazi na granularnom endoplazmatskom retikulumu, odakle se proteini najčešće transportuju do Golgijevog kompleksa, a zatim, nakon modifikacije, do onih dijelova ćelije za koje su namijenjeni, odnosno izlučuju se. Membransko pakovanje proteina i ugljikohidrata može se integrirati u organoidne membrane i citoplazmatsku membranu, osiguravajući njihovo stalno obnavljanje. Lizozomi i vakuole, koji obavljaju najvažnije funkcije, također su vezani iz Golgijevog kompleksa. Na primjer, bez lizosoma, stanice bi se brzo pretvorile u neku vrstu deponije otpadnih molekula i struktura.

Svi ovi procesi zahtijevaju energiju koju proizvode mitohondriji, a u biljkama i hloroplasti. I iako su ove organele relativno autonomne, budući da imaju svoje molekule DNK, neki od njihovih proteina su još uvijek kodirani nuklearnim genomom i sintetizirani u citoplazmi.

Dakle, ćelija je neodvojivo jedinstvo svojih sastavnih komponenti, od kojih svaka obavlja svoju jedinstvenu funkciju.

Metabolizam i pretvaranje energije svojstva su živih organizama. Energetski i plastični metabolizam, njihov odnos. Faze energetskog metabolizma. Fermentacija i disanje. Fotosinteza, njen značaj, kosmička uloga. Faze fotosinteze. Reakcije svjetlosti i tame fotosinteze, njihov odnos. Hemosinteza. Uloga hemosintetskih bakterija na Zemlji

Metabolizam i pretvaranje energije - svojstva živih organizama

Ćelija se može uporediti sa minijaturnom hemijskom fabrikom u kojoj se odvijaju stotine i hiljade hemijskih reakcija.

Metabolizam- skup hemijskih transformacija u cilju očuvanja i samoreprodukcije bioloških sistema.

Uključuje unos supstanci u organizam tokom ishrane i disanja, unutarćelijskog metabolizma ili metabolizam, kao i alokaciju krajnjih produkata metabolizma.

Metabolizam je neraskidivo povezan sa procesima pretvaranja jedne vrste energije u drugu. Na primjer, u procesu fotosinteze svjetlosna energija se pohranjuje u obliku energije kemijskih veza složenih organskih molekula, a u procesu disanja se oslobađa i troši na sintezu novih molekula, mehanički i osmotski rad, rasipa se u obliku toplote itd.

Tok hemijskih reakcija u živim organizmima osiguravaju biološki katalizatori proteinske prirode - enzimi, ili enzimi. Kao i drugi katalizatori, enzimi ubrzavaju tok hemijskih reakcija u ćeliji za desetine i stotine hiljada puta, a ponekad ih čak i omogućavaju, ali ne menjaju ni prirodu ni svojstva konačnog proizvoda (proizvoda) reakcije i ne mijenjaju sebe. Enzimi mogu biti i jednostavni i složeni proteini, koji osim proteinskog, uključuju i neproteinski dio - kofaktor (koenzim). Primjeri enzima su pljuvačka amilaza, koja razgrađuje polisaharide tokom dužeg žvakanja, i pepsin, koji osigurava varenje proteina u želucu.

Enzimi se razlikuju od neproteinskih katalizatora po visokoj specifičnosti djelovanja, značajnom povećanju brzine reakcije uz njihovu pomoć, kao i po sposobnosti regulacije djelovanja promjenom uvjeta reakcije ili interakcijom s različitim supstancama. Osim toga, uvjeti pod kojima teče enzimska kataliza značajno se razlikuju od onih pod kojima se odvija neenzimska kataliza: temperatura od $37°C$ je optimalna za funkcioniranje enzima u ljudskom tijelu, tlak treba biti blizu atmosferskog i $pH$ medija može značajno oklevati. Dakle, za amilazu je neophodna alkalna sredina, a za pepsin kisela.

Mehanizam djelovanja enzima je smanjenje energije aktivacije tvari (supstrata) koje ulaze u reakciju zbog formiranja intermedijarnih kompleksa enzim-supstrat.

Energetski i plastični metabolizam, njihov odnos

Metabolizam se sastoji od dva procesa koji se istovremeno odvijaju u ćeliji: plastične i energetske razmjene.

Plastični metabolizam (anabolizam, asimilacija) je skup reakcija sinteze koje idu uz trošenje ATP energije. U procesu plastičnog metabolizma sintetiziraju se organske tvari potrebne za ćeliju. Primjeri reakcija plastične izmjene su fotosinteza, biosinteza proteina i replikacija DNK (samo-udvostručavanje).

Energetski metabolizam (katabolizam, disimilacija) je skup reakcija koje razlažu složene supstance na jednostavnije. Kao rezultat energetskog metabolizma oslobađa se energija koja se pohranjuje u obliku ATP-a. Najvažniji procesi energetskog metabolizma su disanje i fermentacija.

Plastična i energetska razmjena su neraskidivo povezane, jer se u procesu plastične izmjene sintetiziraju organske tvari i za to je potrebna energija ATP-a, a u procesu energetskog metabolizma dolazi do cijepanja organskih tvari i oslobađanja energije koja će se potom potrošiti na sintezu. procesi.

Organizmi primaju energiju u procesu ishrane, a oslobađaju je i pretvaraju u pristupačan oblik uglavnom u procesu disanja. Prema načinu ishrane svi organizmi se dele na autotrofe i heterotrofe. Autotrofi sposoban da samostalno sintetizira organske tvari od neorganskih, i heterotrofi koristiti isključivo gotove organske supstance.

Faze energetskog metabolizma

Unatoč složenosti reakcija energetskog metabolizma, uslovno se dijeli na tri faze: pripremni, anaerobni (bez kisika) i aerobni (kiseonik).

On pripremna faza molekule polisaharida, lipida, proteina, nukleinskih kiselina razlažu se na jednostavnije, na primjer glukozu, glicerol i masne kiseline, aminokiseline, nukleotide itd. Ova faza se može odvijati direktno u stanicama ili u crijevima, odakle se podijeljene tvari se isporučuju protokom krvi.

anaerobna faza energetski metabolizam je praćen daljim cijepanjem monomera organskih spojeva na još jednostavnije međuproizvode, na primjer, pirogrožđanu kiselinu ili piruvat. Ne zahtijeva prisustvo kisika, a za mnoge organizme koji žive u močvarnom mulju ili u ljudskom crijevu, to je jedini način da dobiju energiju. Anaerobna faza energetskog metabolizma odvija se u citoplazmi.

Različite tvari mogu se podvrgnuti cijepanju bez kisika, ali glukoza je često supstrat reakcija. Proces njegovog cijepanja bez kisika naziva se glikoliza. Tokom glikolize, molekul glukoze gubi četiri atoma vodika, odnosno oksidira se i nastaju dva molekula pirogrožđane kiseline, dva ATP molekula i dva molekula redukovanog nosača vodonika $NADH + H^(+)$:

$C_6H_(12)O_6 + 2H_3PO_4 + 2ADP + 2NAD → 2C_3H_4O_3 + 2ATP + 2NADH + H^(+) + 2H_2O$.

Do stvaranja ATP-a iz ADP-a dolazi zbog direktnog prijenosa fosfatnog anjona iz prethodno fosforiliranog šećera i naziva se fosforilacija supstrata.

Aerobna faza do razmjene energije može doći samo u prisutnosti kisika, dok se međuspojni spojevi koji nastaju u procesu cijepanja bez kisika oksidiraju do konačnih proizvoda (ugljični dioksid i voda) i oslobađa se najveći dio energije pohranjene u kemijskim vezama organskih spojeva. . Prelazi u energiju makroergijskih veza 36 ATP molekula. Ova faza se još naziva tkivno disanje. U nedostatku kisika, intermedijarni spojevi se pretvaraju u druge organske tvari, proces tzv fermentacija.

Dah

Mehanizam ćelijskog disanja je šematski prikazan na sl.

Aerobno disanje se javlja u mitohondrijama, dok pirogrožđana kiselina prvo gubi jedan atom ugljika, što je praćeno sintezom jednog redukcijskog ekvivalenta $NADH + H^(+)$ i molekule acetil koenzima A (acetil-CoA):

$C_3H_4O_3 + NAD + H~CoA → CH_3CO~CoA + NADH + H^(+) + CO_2$.

Acetil-CoA u mitohondrijskom matriksu je uključen u lanac hemijskih reakcija, čija se ukupnost naziva Krebsov ciklus (ciklus trikarboksilne kiseline, ciklus limunske kiseline). Tokom ovih transformacija formiraju se dva ATP molekula, acetil-CoA se potpuno oksidira u ugljični dioksid, a njegovi vodikovi joni i elektroni su vezani za nosače vodonika $NADH + H^(+)$ i $FADH_2$. Nosači prenose vodikove protone i elektrone do unutrašnjih membrana mitohondrija, koje formiraju kriste. Uz pomoć proteina nosača, protoni vodonika se pumpaju u međumembranski prostor, a elektroni se prenose duž takozvanog respiratornog lanca enzima koji se nalazi na unutrašnjoj membrani mitohondrija i bacaju se na atome kiseonika:

$O_2+2e^(-)→O_2^-$.

Treba napomenuti da neki proteini respiratornog lanca sadrže željezo i sumpor.

Iz intermembranskog prostora protoni vodika se transportuju natrag u mitohondrijsku matricu uz pomoć posebnih enzima - ATP sintaza, a energija koja se pri tome oslobađa troši se na sintezu 34 molekula ATP-a iz svakog molekula glukoze. Ovaj proces se zove oksidativna fosforilacija. U mitohondrijskom matriksu, vodikovi protoni reaguju sa radikalima kiseonika i formiraju vodu:

$4H^(+)+O_2^-→2H_2O$.

Skup reakcija disanja kisika može se izraziti na sljedeći način:

$2C_3H_4O_3 + 6O_2 + 36H_3PO_4 + 36ADP → 6CO_2 + 38H_2O + 36ATP.$

Ukupna jednačina disanja izgleda ovako:

$C_6H_(12)O_6 + 6O_2 + 38H_3PO_4 + 38ADP → 6CO_2 + 40H_2O + 38ATP.$

Fermentacija

U nedostatku kiseonika ili njegovom nedostatku dolazi do fermentacije. Fermentacija je evolucijski raniji način dobivanja energije od disanja, ali je energetski manje isplativa, jer fermentacija proizvodi organske tvari koje su još uvijek bogate energijom. Postoji nekoliko glavnih tipova fermentacije: mliječna kiselina, alkohol, octena kiselina itd. Dakle, u skeletnim mišićima, u nedostatku kisika tokom fermentacije, pirogrožđana kiselina se reducira u mliječnu kiselinu, dok se prethodno formirani redukcijski ekvivalenti troše, a preostala su samo dva ATP molekula:

$2C_3H_4O_3 + 2NADH + H^(+) → 2C_3H_6O_3 + 2NAD$.

Tokom fermentacije uz pomoć gljivica kvasca, pirogrožđana kiselina u prisustvu kiseonika prelazi u etil alkohol i ugljen monoksid (IV):

$C_3H_4O_3 + NADH + H^(+) → C_2H_5OH + CO_2 + NAD^(+)$.

Tokom fermentacije uz pomoć mikroorganizama, pirogrožđana kiselina može formirati i sirćetnu, maslačnu, mravlju kiselinu itd.

ATP dobijen kao rezultat energetskog metabolizma troši se u ćeliji za različite vrste rada: hemijski, osmotski, električni, mehanički i regulatorni. Hemijski rad se sastoji u biosintezi proteina, lipida, ugljikohidrata, nukleinskih kiselina i drugih vitalnih spojeva. Osmotski rad uključuje procese apsorpcije ćelije i uklanjanja iz nje supstanci koje se nalaze u ekstracelularnom prostoru u koncentracijama većim nego u samoj ćeliji. Električni rad je usko povezan s osmotskim radom, jer se kao rezultat kretanja nabijenih čestica kroz membrane formira naboj membrane i stječu svojstva ekscitabilnosti i provodljivosti. Mehanički rad je povezan s kretanjem tvari i struktura unutar ćelije, kao i ćelije u cjelini. Regulatorni rad obuhvata sve procese koji imaju za cilj koordinaciju procesa u ćeliji.

Fotosinteza, njen značaj, kosmička uloga

fotosinteza nazvan proces pretvaranja svjetlosne energije u energiju kemijskih veza organskih spojeva uz sudjelovanje hlorofila.

Kao rezultat fotosinteze, godišnje se proizvede oko 150 milijardi tona organske materije i oko 200 milijardi tona kiseonika. Ovaj proces osigurava cirkulaciju ugljika u biosferi, sprječavajući nakupljanje ugljičnog dioksida i na taj način sprječava nastanak efekta staklene bašte i pregrijavanje Zemlje. Organske tvari nastale kao rezultat fotosinteze ne konzumiraju u potpunosti drugi organizmi, značajan dio njih formirao je mineralne naslage (kameni i mrki ugalj, nafta) tokom miliona godina. Nedavno se kao gorivo koristi i ulje uljane repice („biodizel“) i alkohol dobijen iz biljnih ostataka. Od kisika pod djelovanjem električnih pražnjenja nastaje ozon koji formira ozonski štit koji štiti sav život na Zemlji od štetnog djelovanja ultraljubičastih zraka.

Naš sunarodnik, izvanredni biljni fiziolog K. A. Timiryazev (1843-1920) nazvao je ulogu fotosinteze "kosmičkom", jer povezuje Zemlju sa Suncem (svemirom), osiguravajući priliv energije planeti.

Faze fotosinteze. Reakcije svjetlosti i tame fotosinteze, njihov odnos

Godine 1905. engleski biljni fiziolog F. Blackman otkrio je da se stopa fotosinteze ne može povećavati beskonačno, već je neki faktor ograničava. Na osnovu toga, on je predložio postojanje dvije faze fotosinteze: svjetlo I mračno. Pri niskom intenzitetu svjetlosti, brzina svjetlosnih reakcija raste proporcionalno porastu intenziteta svjetlosti, a osim toga, ove reakcije ne zavise od temperature, jer za njihov nastanak nisu potrebni enzimi. Svjetlosne reakcije se javljaju na tilakoidnim membranama.

Brzina tamnih reakcija, naprotiv, raste s porastom temperature, međutim, kada se postigne temperaturni prag od $30°C$, ovaj rast prestaje, što ukazuje na enzimsku prirodu ovih transformacija koje se dešavaju u stromi. Treba napomenuti da svjetlost ima određeni utjecaj i na tamne reakcije, uprkos činjenici da se one nazivaju tamnim.

Svjetlosna faza fotosinteze odvija se na tilakoidnim membranama koje nose nekoliko tipova proteinskih kompleksa, od kojih su glavni fotosistemi I i II, kao i ATP sintaza. Sastav fotosistema uključuje pigmentne komplekse, u kojima se pored hlorofila nalaze i karotenoidi. Karotenoidi hvataju svjetlost u onim područjima spektra u kojima hlorofil nema, a također štite hlorofil od uništenja svjetlošću visokog intenziteta.

Osim pigmentnih kompleksa, fotosistemi također uključuju niz proteina akceptora elektrona koji sukcesivno prenose elektrone s molekula hlorofila jedan na drugi. Redoslijed ovih proteina se naziva lanac transporta elektrona hloroplasta.

Poseban kompleks proteina je takođe povezan sa fotosistemom II, koji obezbeđuje oslobađanje kiseonika tokom fotosinteze. Ovaj kompleks koji razvija kiseonik sadrži ione mangana i hlora.

IN svetlosna faza svjetlosni kvanti, odnosno fotoni, koji padaju na molekule klorofila smještene na tilakoidnim membranama, prenose ih u pobuđeno stanje koje karakterizira veća energija elektrona. Istovremeno, pobuđeni elektroni iz hlorofila fotosistema I prenose se kroz lanac posrednika do nosača vodonika NADP, koji dodaje protone vodonika, koji su uvijek prisutni u vodenom rastvoru:

$NADP + 2e^(-) + 2H^(+) → NADPH + H^(+)$.

Redukovani $NADPH + H^(+)$ će se kasnije koristiti u mračnoj fazi. Elektroni iz hlorofila fotosistema II se takođe prenose duž lanca transporta elektrona, ali oni popunjavaju "elektronske rupe" hlorofila fotosistema I. Nedostatak elektrona u hlorofilu fotosistema II popunjava se oduzimanjem molekula vode od molekula vode. , koji se javlja uz učešće gore pomenutog kompleksa koji oslobađa kiseonik. Kao rezultat raspadanja molekula vode, što se tzv fotoliza, formiraju se protoni vodika i oslobađa se molekularni kiseonik, koji je nusproizvod fotosinteze:

$H_2O → 2H^(+) + 2e^(-) + (1)/(2)O_2$.

Genetske informacije u ćeliji. Geni, genetski kod i njegova svojstva. Matrična priroda biosintetskih reakcija. Biosinteza proteina i nukleinskih kiselina

Genetske informacije u ćeliji

Reprodukcija svoje vrste jedno je od osnovnih svojstava živog. Zbog ovog fenomena postoji sličnost ne samo između organizama, već i između pojedinačnih ćelija, kao i njihovih organela (mitohondrija i plastida). Materijalna osnova ove sličnosti je prenošenje genetskih informacija šifrovanih u nukleotidnoj sekvenci DNK, koja se odvija usled procesa replikacije DNK (samo-udvostručavanja). Sve osobine i svojstva ćelija i organizama ostvaruju se zahvaljujući proteinima čiju strukturu prvenstveno određuju sekvence nukleotida DNK. Stoga je biosinteza nukleinskih kiselina i proteina od najveće važnosti u metaboličkim procesima. Strukturna jedinica nasljedne informacije je gen.

Geni, genetski kod i njegova svojstva

Nasljedne informacije u ćeliji nisu monolitne, podijeljene su na zasebne "riječi" - gene.

Gene je osnovna jedinica genetske informacije.

Rad na programu "Ljudski genom", koji je istovremeno sproveden u nekoliko zemalja i završen početkom ovog veka, dao nam je razumevanje da osoba ima samo oko 25-30 hiljada gena, ali informacije iz većine naših DNK se nikada ne čita, jer sadrži ogroman broj besmislenih sekcija, ponavljanja i gena koji kodiraju karakteristike koje su izgubile značenje za ljude (rep, dlake na tijelu, itd.). Osim toga, dešifrovan je niz gena odgovornih za razvoj nasljednih bolesti, kao i ciljnih gena lijekova. Međutim, praktična primjena rezultata dobijenih tokom implementacije ovog programa odgađa se dok se ne dekodiraju genomi većeg broja ljudi i postane jasno po čemu se razlikuju.

Geni koji kodiraju primarnu strukturu proteina nazivaju se ribosomska ili transferna RNK strukturalni i geni koji omogućavaju aktivaciju ili supresiju čitanja informacija iz strukturnih gena - regulatorni. Međutim, čak i strukturni geni sadrže regulatorne regije.

Nasljedne informacije organizama su šifrirane u DNK u obliku određenih kombinacija nukleotida i njihovog niza - genetski kod. Njegova svojstva su: triplet, specifičnost, univerzalnost, redundantnost i nepreklapanje. Osim toga, u genetskom kodu nema znakova interpunkcije.

Svaka aminokiselina je kodirana u DNK sa tri nukleotida. trojka na primjer, metionin je kodiran TAC tripletom, odnosno triplet kodom. S druge strane, svaki triplet kodira samo jednu aminokiselinu, što je njena specifičnost ili nedvosmislenost. Genetski kod je univerzalan za sve žive organizme, odnosno nasljedne informacije o ljudskim proteinima mogu čitati bakterije i obrnuto. Ovo svedoči o jedinstvu porekla organskog sveta. Međutim, 64 kombinacije od tri nukleotida odgovaraju samo 20 aminokiselina, zbog čega 2-6 tripleta mogu kodirati jednu aminokiselinu, odnosno genetski kod je suvišan ili degeneriran. Tri trojke nemaju odgovarajuće aminokiseline, nazivaju se stop kodoni, jer označavaju kraj sinteze polipeptidnog lanca.

Slijed baza u DNK tripletima i aminokiseline koje kodiraju

*Stop kodon, koji označava kraj sinteze polipeptidnog lanca.

Skraćenice za nazive aminokiselina:

Ala - alanin

Arg - arginin

Asn - asparagin

Asp - asparaginska kiselina

Val - valin

Njegov - histidin

Gly - glicin

Gln - glutamin

Glu - glutaminska kiselina

Ile - izoleucin

Leu - leucin

Liz - lizin

Met - metionin

Pro - proline

Ser - serin

Tyr - tirozin

Tre - treonin

Tri - triptofan

Fen - fenilalanin

cis - cistein

Ako počnete čitati genetske informacije ne od prvog nukleotida u tripletu, već od drugog, onda ne samo da će se okvir čitanja pomaknuti, već će protein sintetiziran na ovaj način biti potpuno drugačiji ne samo u nukleotidnoj sekvenci, već i po strukturi i svojstva. Između trojki nema znakova interpunkcije, tako da nema prepreka za pomicanje okvira čitanja, što otvara prostor za nastanak i održavanje mutacija.

Matrična priroda biosintetskih reakcija

Bakterijske ćelije su u stanju da se umnožavaju svakih 20-30 minuta, a eukariotske ćelije - svaki dan, pa čak i češće, što zahteva veliku brzinu i tačnost replikacije DNK. Osim toga, svaka ćelija sadrži stotine i tisuće kopija mnogih proteina, posebno enzima, stoga je za njihovu reprodukciju neprihvatljiv "komadični" način njihove proizvodnje. Progresivniji način je žigosanje, koje vam omogućava da dobijete brojne točne kopije proizvoda i smanjite njegovu cijenu. Za žigosanje je potrebna matrica s kojom se pravi otisak.

U ćelijama je princip matrične sinteze da se novi molekuli proteina i nukleinskih kiselina sintetiziraju u skladu sa programom koji je postavljen u strukturi već postojećih molekula istih nukleinskih kiselina (DNK ili RNA).

Biosinteza proteina i nukleinskih kiselina

DNK replikacija. DNK je dvolančani biopolimer čiji su monomeri nukleotidi. Kada bi se biosinteza DNK odvijala po principu fotokopiranja, neizbježno bi nastajala brojna izobličenja i greške u nasljednim informacijama, što bi u konačnici dovelo do smrti novih organizama. Stoga je proces umnožavanja DNK drugačiji, na polukonzervativan način: molekula DNK se odmotava i na svakom od lanaca se sintetiše novi lanac po principu komplementarnosti. Proces samoreprodukcije molekule DNK, koji osigurava tačno kopiranje nasljednih informacija i njihov prijenos s generacije na generaciju, naziva se replikacija(od lat. replikacija- ponavljanje). Kao rezultat replikacije, formiraju se dvije apsolutno točne kopije roditeljskog molekula DNK, od kojih svaka nosi po jednu kopiju roditelja.

Proces replikacije je zapravo izuzetno složen, jer je u njemu uključen veliki broj proteina. Neki od njih odmotavaju dvostruku spiralu DNK, drugi razbijaju vodikove veze između nukleotida komplementarnih lanaca, treći (na primjer, enzim DNK polimeraza) odabiru nove nukleotide prema principu komplementarnosti, itd. Dvije molekule DNK nastale kao rezultat replikacije se razilaze na dva dela tokom deobe.novoformirane ćelije kćeri.

Greške u procesu replikacije su izuzetno rijetke, ali ako se dogode, vrlo brzo se eliminiraju kako DNK polimerazama tako i posebnim enzimima za popravak, jer svaka greška u nukleotidnoj sekvenci može dovesti do nepovratne promjene strukture i funkcija proteina. i, na kraju, negativno utiču na održivost nove ćelije ili čak pojedinca.

biosinteza proteina. Kako je figurativno rekao izuzetni filozof 19. veka F. Engels: "Život je oblik postojanja proteinskih tela." Struktura i svojstva proteinskih molekula određuju se njihovom primarnom strukturom, odnosno sekvencom aminokiselina kodiranih u DNK. Od tačnosti reprodukcije ovih informacija zavisi ne samo postojanje samog polipeptida, već i funkcionisanje ćelije u celini, stoga je proces sinteze proteina od velike važnosti. Čini se da je to najsloženiji proces sinteze u ćeliji, jer je ovdje uključeno i do tri stotine različitih enzima i drugih makromolekula. Osim toga, teče velikom brzinom, što zahtijeva još veću preciznost.

Postoje dva glavna koraka u biosintezi proteina: transkripcija i translacija.

Transkripcija(od lat. transkripcija- prepisivanje) je biosinteza mRNA molekula na DNK šablonu.

Budući da molekula DNK sadrži dva antiparalelna lanca, čitanje informacija iz oba lanca dovelo bi do stvaranja potpuno različitih mRNA, pa je njihova biosinteza moguća samo na jednom od lanaca, koji se naziva kodirajući, odnosno kodogen, za razliku od drugog, nekodirajući ili nekodogeni. Proces ponovnog pisanja osigurava poseban enzim, RNA polimeraza, koji odabire RNA nukleotide prema principu komplementarnosti. Ovaj proces se može odvijati i u jezgri i u organelama koje imaju svoju DNK - mitohondrije i plastide.

Molekuli mRNA sintetizirani tokom transkripcije prolaze kroz složen proces pripreme za translaciju (mitohondrijalne i plastidne mRNA mogu ostati unutar organela, gdje se odvija druga faza biosinteze proteina). U procesu sazrijevanja mRNA za nju su vezana prva tri nukleotida (AUG) i rep adenil nukleotida čija dužina određuje koliko se kopija proteina može sintetizirati na datom molekulu. Tek tada zrele mRNA napuštaju jezgro kroz nuklearne pore.

Paralelno, u citoplazmi se odvija proces aktivacije aminokiselina, tokom kojeg se aminokiselina vezuje za odgovarajuću slobodnu tRNA. Ovaj proces katalizira poseban enzim, on troši ATP.

Broadcast(od lat. emitovanje- transfer) je biosinteza polipeptidnog lanca na mRNA šablonu, u kojoj se genetska informacija prevodi u niz aminokiselina polipeptidnog lanca.

Druga faza sinteze proteina najčešće se javlja u citoplazmi, na primjer, na grubom endoplazmatskom retikulumu. Za njegovu pojavu potrebno je prisustvo ribozoma, aktivacija tRNK, pri čemu se vezuju odgovarajuće aminokiseline, prisustvo Mg2+ jona, kao i optimalni uslovi okoline (temperatura, pH, pritisak, itd.).

Za početak emitovanja iniciranje) mala podjedinica ribozoma je vezana za molekulu mRNA spremna za sintezu, a zatim se, prema principu komplementarnosti, tRNA koja nosi aminokiselinu metionin selektira na prvi kodon (AUG). Tek tada se spaja velika podjedinica ribozoma. Unutar okupljenog ribosoma postoje dva kodona mRNA, od kojih je prvi već zauzet. Druga tRNA, koja također nosi aminokiselinu, vezana je za kodon koji se nalazi uz nju, nakon čega se između aminokiselinskih ostataka formira peptidna veza uz pomoć enzima. Ribosom pomiče jedan kodon mRNA; prva od tRNK, oslobođena aminokiseline, vraća se u citoplazmu za sljedeću aminokiselinu, a fragment budućeg polipeptidnog lanca, takoreći, visi na preostaloj tRNK. Sljedeća tRNA se pridružuje novom kodonu, koji se nalazi unutar ribozoma, proces se ponavlja i korak po korak se polipeptidni lanac produžuje, tj. izduženje.

Kraj sinteze proteina prestanak) nastaje čim se specifična nukleotidna sekvenca naiđe u mRNA molekulu koji ne kodira aminokiselinu (stop kodon). Nakon toga se odvajaju ribosom, mRNA i polipeptidni lanac, a novosintetizovani protein dobija odgovarajuću strukturu i transportuje se u deo ćelije gde će obavljati svoje funkcije.

Translacija je energetski vrlo intenzivan proces, budući da se energija jedne molekule ATP-a troši na vezivanje jedne aminokiseline na tRNA, a još nekoliko se koristi za kretanje ribozoma duž mRNA molekula.

Da bi se ubrzala sinteza određenih proteinskih molekula, nekoliko ribozoma može se uzastopno vezati za molekulu mRNA, koji formiraju jednu strukturu - polizom.

Ćelija je genetska jedinica živih bića. Kromosomi, njihova struktura (oblik i veličina) i funkcije. Broj hromozoma i konstantnost njihove vrste. Somatske i polne ćelije. Životni ciklus ćelije: interfaza i mitoza. Mitoza je podjela somatskih ćelija. Mejoza. Faze mitoze i mejoze. Razvoj zametnih stanica u biljkama i životinjama. Podjela ćelija je osnova za rast, razvoj i reprodukciju organizama. Uloga mejoze i mitoze

Ćelija je genetska jedinica života

Uprkos činjenici da su nukleinske kiseline nosilac genetske informacije, implementacija ove informacije je nemoguća izvan ćelije, što se lako dokazuje na primjeru virusa. Ovi organizmi, koji često sadrže samo DNK ili RNK, ne mogu se sami razmnožavati, za to moraju koristiti nasljedni aparat ćelije. Ne mogu ni prodrijeti u ćeliju bez pomoći same stanice, osim korištenjem mehanizama membranskog transporta ili zbog oštećenja stanice. Većina virusa je nestabilna, umiru nakon nekoliko sati izlaganja na otvorenom. Dakle, ćelija je genetska jedinica živog, koja ima minimalan skup komponenti za očuvanje, modifikaciju i implementaciju nasljednih informacija, kao i njihov prijenos na potomke.

Većina genetskih informacija eukariotske ćelije nalazi se u jezgru. Karakteristika njegove organizacije je da, za razliku od DNK prokariotske ćelije, molekuli eukariotske DNK nisu zatvoreni i formiraju složene komplekse s proteinima - hromozomima.

Kromosomi, njihova struktura (oblik i veličina) i funkcije

hromozom(iz grčkog. hrom- boja, boja i som- tijelo) je struktura ćelijskog jezgra, koja sadrži gene i nosi određene nasljedne informacije o znakovima i svojstvima tijela.

Ponekad se prstenaste DNK molekule prokariota nazivaju i hromozomi. Kromosomi su sposobni za samoumnožavanje, imaju strukturnu i funkcionalnu individualnost i zadržavaju je u nizu generacija. Svaka ćelija nosi sve nasljedne informacije tijela, ali samo mali dio njih radi.

Osnova hromozoma je dvolančana DNK molekula prepuna proteina. Kod eukariota, histonski i nehistonski proteini stupaju u interakciju sa DNK, dok kod prokariota histonski proteini odsutni.

Kromozomi se najbolje vide pod svjetlosnim mikroskopom tokom diobe ćelije, kada kao rezultat zbijanja poprimaju oblik štapićastih tijela razdvojenih primarnim suženjem - centromere — na ramenima. Hromozom takođe može imati sekundarna konstrikcija, koji u nekim slučajevima razdvaja tzv satelit. Zovu se krajevi hromozoma telomere. Telomeri sprečavaju da se krajevi hromozoma lepe zajedno i obezbeđuju njihovo pričvršćivanje za nuklearnu membranu u ćeliji koja se ne deli. Na početku diobe hromozomi se udvostručuju i sastoje se od dva ćerka hromozoma - hromatide pričvršćen na centromeri.

Prema obliku razlikuju se ravnokraki, nejednakokraki i štapićasti hromozomi. Veličine hromozoma značajno variraju, ali prosječni hromozom ima veličinu od 5 $×$ 1,4 µm.

U nekim slučajevima, hromozomi, kao rezultat brojnih duplikacija DNK, sadrže stotine i hiljade hromatida: takvi ogromni hromozomi se nazivaju polietilen. Nalaze se u pljuvačnim žlijezdama larvi Drosophila, kao i u probavnim žlijezdama okruglih crva.

Broj hromozoma i konstantnost njihove vrste. Somatske i zametne ćelije

Prema ćelijskoj teoriji, ćelija je jedinica strukture, života i razvoja organizma. Dakle, tako važne funkcije živih bića kao što su rast, reprodukcija i razvoj organizma su obezbeđene na ćelijskom nivou. Ćelije višećelijskih organizama mogu se podijeliti na somatske i spolne.

somatskih ćelija su sve ćelije tijela koje nastaju kao rezultat mitotičke diobe.

Proučavanje hromozoma omogućilo je da se utvrdi da somatske ćelije organizma svake biološke vrste karakteriše konstantan broj hromozoma. Na primjer, osoba ih ima 46. Skup hromozoma somatskih ćelija se zove diploidni(2n), ili duplo.

polne ćelije, ili gamete, su specijalizovane ćelije koje služe za seksualnu reprodukciju.

Gamete uvijek sadrže upola manje hromozoma nego u somatskim ćelijama (kod ljudi - 23), pa se skup hromozoma zametnih ćelija naziva haploidni(n), ili pojedinačni. Njegovo stvaranje povezano je s mejotskom diobom stanica.

Količina DNK somatskih ćelija označena je kao 2c, a zametnih ćelija 1c. Genetska formula somatskih ćelija je zapisana kao 2n2c, a spola - 1n1c.

U jezgrima nekih somatskih stanica broj kromosoma može se razlikovati od broja u somatskim stanicama. Ako je ta razlika veća za jedan, dva, tri itd. haploidnih skupova, tada se takve ćelije nazivaju poliploid(tri-, tetra-, pentaploid, respektivno). U takvim ćelijama metabolički procesi su obično vrlo intenzivni.

Broj hromozoma sam po sebi nije osobina specifična za vrstu, jer različiti organizmi mogu imati isti broj hromozoma, dok srodni mogu imati različite brojeve. Na primjer, malarijski plazmodijum i konjski okrugli crv imaju dva hromozoma, dok ljudi i čimpanze imaju 46, odnosno 48.

Ljudski hromozomi se dele u dve grupe: autozomi i polni hromozomi (heterohromozomi). Autosome u ljudskim somatskim ćelijama ima 22 para, isti su za muškarce i žene, i polni hromozomi samo jedan par, ali ona je ta koja određuje pol pojedinca. Postoje dvije vrste polnih hromozoma - X i Y. Ćelije tijela žene nose dva X hromozoma, a muškaraca - X i Y.

Kariotip- ovo je skup znakova hromozomskog seta organizma (broj kromosoma, njihov oblik i veličina).

Uslovni zapis kariotipa uključuje ukupan broj hromozoma, polnih hromozoma i moguća odstupanja u setu hromozoma. Na primjer, kariotip normalnog muškarca piše se kao 46,XY, dok je kariotip normalne žene 46,XX.

Životni ciklus ćelije: interfaza i mitoza

Ćelije ne nastaju svaki put iznova, one nastaju samo kao rezultat diobe matičnih stanica. Nakon razdvajanja, ćelijama kćeri treba neko vrijeme da formiraju organele i steknu odgovarajuću strukturu koja bi osigurala obavljanje određene funkcije. Ovaj vremenski period se zove zrenja.

Vremenski period od pojave ćelije kao rezultat deobe do njene deobe ili smrti naziva se životni ciklus ćelije.

U eukariotskim ćelijama životni ciklus je podijeljen u dvije glavne faze: interfazu i mitozu.

Interfaza- ovo je vremenski period u životnom ciklusu u kojem se ćelija ne dijeli i normalno funkcionira. Interfaza je podijeljena na tri perioda: G 1 -, S- i G 2 -periodi.

G 1 -period(presintetski, postmitotski) je period rasta i razvoja ćelije, tokom kojeg dolazi do aktivne sinteze RNK, proteina i drugih supstanci neophodnih za potpuni život novonastale ćelije. Do kraja ovog perioda, ćelija može početi da se priprema za umnožavanje DNK.

IN S-period(sintetički) odvija se proces replikacije DNK. Jedini dio hromozoma koji se ne podvrgava replikaciji je centromera, pa se tako nastale molekule DNK ne divergiraju u potpunosti, već ostaju pričvršćene u njemu, a na početku diobe kromosom ima X-oblik. Genetska formula ćelije nakon duplikacije DNK je 2n4c. Takođe u S-periodu dolazi do udvostručavanja centriola ćelijskog centra.

G 2 -period(postsintetski, premitotički) karakteriše intenzivna sinteza RNK, proteina i ATP-a neophodnih za proces deobe ćelije, kao i odvajanje centriola, mitohondrija i plastida. Do kraja interfaze, kromatin i nukleolus ostaju jasno vidljivi, integritet nuklearne membrane nije narušen, a organele se ne mijenjaju.

Neke od tjelesnih ćelija su u stanju da obavljaju svoje funkcije tokom cijelog života u tijelu (neuroni našeg mozga, mišićne ćelije srca), dok druge postoje kratko, nakon čega odumiru (ćelije crijevnog epitela , ćelije epiderme kože). Posljedično, u tijelu se moraju stalno odvijati procesi diobe stanica i stvaranja novih ćelija koje bi zamijenile mrtve. Zovu se ćelije sposobne za dijeljenje stablo. U ljudskom tijelu nalaze se u crvenoj koštanoj srži, u dubokim slojevima epiderme kože i na drugim mjestima. Koristeći ove ćelije, možete uzgajati novi organ, postići podmlađivanje, a također i klonirati tijelo. Izgledi za korištenje matičnih ćelija su prilično jasni, ali se još uvijek raspravlja o moralnim i etičkim aspektima ovog problema, jer se u većini slučajeva koriste embrionalne matične stanice dobivene iz ljudskih embriona ubijenih tijekom pobačaja.

Trajanje interfaze u biljnim i životinjskim ćelijama je u prosjeku 10-20 sati, dok mitoza traje oko 1-2 sata.

U toku uzastopnih dioba u višećelijskim organizmima, ćelije kćeri postaju sve raznovrsnije, jer čitaju informacije iz sve većeg broja gena.

Neke ćelije na kraju prestanu da se dijele i odumiru, što može biti zbog završetka određenih funkcija, kao u slučaju epidermalnih stanica kože i krvnih stanica, ili zbog oštećenja ovih stanica faktorima okoline, posebno patogenima. Genetski programirana ćelijska smrt se naziva apoptoza dok je slučajna smrt nekroza.

Mitoza je podjela somatskih ćelija. Faze mitoze

Mitoza- metoda indirektne diobe somatskih stanica.

Tokom mitoze, ćelija prolazi kroz niz uzastopnih faza, usled čega svaka ćerka ćelija dobija isti set hromozoma kao i matična ćelija.

Mitoza je podijeljena u četiri glavne faze: profaza, metafaza, anafaza i telofaza. Profaza- najduža faza mitoze, tokom koje dolazi do kondenzacije hromatina, usled čega postaju vidljivi hromozomi u obliku slova X, koji se sastoje od dve hromatide (kromosoma kćeri). U tom slučaju nukleol nestaje, centriole se razilaze prema polovima ćelije i počinje se formirati akromatinsko vreteno (vreteno) mikrotubula. Na kraju profaze, nuklearna membrana se raspada u zasebne vezikule.

IN metafaza hromozomi se poredaju duž ekvatora ćelije sa svojim centromerama, za koje su pričvršćene mikrotubule potpuno formiranog vretena deobe. U ovoj fazi podjele, kromosomi su najgušći i imaju karakterističan oblik, što omogućava proučavanje kariotipa.

IN anafaza u centromerama dolazi do brze replikacije DNK, zbog čega se hromozomi cijepaju i hromatide se razilaze prema polovima ćelije, rastegnute mikrotubulama. Raspodjela kromatida mora biti apsolutno jednaka, jer upravo ovaj proces održava konstantnost broja kromosoma u stanicama tijela.

Na sceni telofazaćerki hromozomi se skupljaju na polovima, despiraliziraju se, oko njih se iz vezikula formiraju nuklearne ovojnice, a u novonastalim jezgrama pojavljuju se jezgre.

Nakon podjele jezgra dolazi do diobe citoplazme - citokineza, tokom koje dolazi do manje-više ujednačene raspodele svih organela matične ćelije.

Dakle, kao rezultat mitoze, iz jedne matične ćelije nastaju dvije kćerke ćelije, od kojih je svaka genetska kopija matične ćelije (2n2c).

U oboljelim, oštećenim, ostarjelim stanicama i specijalizovanim tkivima tijela može doći do nešto drugačijeg procesa diobe - amitoze. Amitoza naziva se direktna dioba eukariotskih stanica, u kojoj ne dolazi do formiranja genetski ekvivalentnih stanica, jer su ćelijske komponente neravnomjerno raspoređene. Javlja se kod biljaka u endospermu i kod životinja u jetri, hrskavici i rožnjači oka.

Mejoza. Faze mejoze

Mejoza- ovo je metoda indirektne podjele primarnih zametnih stanica (2n2c), uslijed koje nastaju haploidne stanice (1n1c), najčešće zametne stanice.

Za razliku od mitoze, mejoza se sastoji od dvije uzastopne diobe stanica, kojima prethodi interfaza. Prva podjela mejoze (mejoza I) se zove smanjenje, budući da je u ovom slučaju broj hromozoma prepolovljen, a druga podjela (mejoza II) - equational, budući da je u njegovom procesu sačuvan broj hromozoma.

Interfaza I odvija se slično interfazi mitoze. Mejoza I podijeljen je u četiri faze: profaza I, metafaza I, anafaza I i telofaza I. profaza I Događaju se dva glavna procesa: konjugacija i ukrštanje. Konjugacija- ovo je proces fuzije homolognih (uparenih) hromozoma duž cijele dužine. Parovi hromozoma nastali tokom konjugacije zadržavaju se do kraja metafaze I.

Prelazak- međusobna izmjena homolognih regija homolognih hromozoma. Kao rezultat ukrštanja, hromozomi koje organizam primi od oba roditelja dobijaju nove kombinacije gena, što dovodi do pojave genetski raznolikog potomstva. Na kraju profaze I, kao i u profazi mitoze, jezgro nestaje, centriole se razilaze prema polovima ćelije, a nuklearni omotač se raspada.

IN metafaza I parovi hromozoma poredani su duž ekvatora ćelije, mikrotubule fisionog vretena su pričvršćene za njihove centromere.

IN anafaza I cijeli homologni hromozomi koji se sastoje od dvije hromatide divergiraju do polova.

IN telofaza I oko nakupina hromozoma na polovima ćelije nastaju nuklearne membrane, formiraju se jezgre.

Citokineza I obezbeđuje deobu citoplazme ćelija kćeri.

Ćerke ćelije nastale kao rezultat mejoze I (1n2c) su genetski heterogene, jer njihovi hromozomi, nasumično raspoređeni na polove ćelije, sadrže nejednake gene.

Komparativne karakteristike mitoze i mejoze

sign	Mitoza	Mejoza
Koje ćelije počinju da se dele?	somatski (2n)	Primarne zametne ćelije (2n)
Broj divizija	1	2
Koliko i kakvih ćelija nastaje u procesu diobe?	2 somatske (2n)	4 seksualne (n)
Interfaza		Priprema ćelije za diobu, umnožavanje DNK	Vrlo kratko, ne dolazi do duplikacije DNK
Faze		Mejoza I	Mejoza II
Profaza		Može doći do kondenzacije hromozoma, nestanka nukleola, raspadanja jezgrenog omotača, konjugacije i krosingovera	Kondenzacija hromozoma, nestanak nukleola, dezintegracija nuklearnog omotača
metafaza		Parovi hromozoma nalaze se duž ekvatora, formira se podjelno vreteno	Hromozomi se nižu duž ekvatora, formira se vreteno podjele
Anafaza		Homologni hromozomi iz dve hromatide divergiraju prema polovima	Hromatide se razilaze prema polovima
Telofaza		Kromosomi se despiralizuju, formiraju se nove nuklearne ovojnice i jezgre	Kromosomi se despiralizuju, formiraju se nove nuklearne ovojnice i jezgre

Interfaza II vrlo kratko, pošto u njemu ne dolazi do udvostručenja DNK, odnosno nema S-perioda.

Mejoza II također podijeljen u četiri faze: profaza II, metafaza II, anafaza II i telofaza II. IN profaza II isti procesi se dešavaju kao u profazi I, sa izuzetkom konjugacije i krosingovera.

IN metafaza II Hromozomi se nalaze duž ekvatora ćelije.

IN anafaza II Kromosomi se dijele na centromeri, a hromatide se protežu prema polovima.

IN telofaza II nuklearne membrane i jezgre formiraju se oko klastera kćeri hromozoma.

Poslije citokineza II genetska formula sve četiri ćelije kćeri je 1n1c, ali sve imaju drugačiji skup gena, što je rezultat ukrštanja i slučajne kombinacije majčinih i očinskih hromozoma u ćelijama kćeri.

Razvoj zametnih stanica u biljkama i životinjama

Gametogeneza(iz grčkog. gameta- supruga, gamete- muž i geneza- porijeklo, pojava) je proces formiranja zrelih zametnih stanica.

Budući da su za spolnu reprodukciju najčešće potrebne dvije individue - ženka i mužjak, koje proizvode različite polne stanice - jajašca i spermu, onda bi procesi formiranja ovih gameta trebali biti različiti.

Priroda procesa također u velikoj mjeri ovisi o tome da li se događa u biljnoj ili životinjskoj ćeliji, jer kod biljaka dolazi samo do mitoze prilikom formiranja gameta, dok se kod životinja javljaju i mitoza i mejoza.

Razvoj zametnih ćelija u biljkama. Kod kritosjemenjača formiranje muških i ženskih zametnih stanica događa se u različitim dijelovima cvijeta - prašnicima, odnosno tučkom.

Prije formiranja muških zametnih stanica - mikrogametogeneza(iz grčkog. mikros- mali) - dešava se mikrosporogeneza, odnosno stvaranje mikrospora u prašnicima prašnika. Ovaj proces je povezan s mejotičkom diobom matične stanice, što rezultira četiri haploidne mikrospore. Mikrogametogeneza je povezana s mitotičkom diobom mikrospora, dajući muški gametofit od dvije ćelije - velike vegetativno(sifonogena) i plitka generativno. Nakon diobe, muški gametofit je prekriven gustim školjkama i formira polenovo zrno. U nekim slučajevima, čak i u procesu sazrijevanja polena, a ponekad tek nakon prelaska na stigmu tučka, generativna stanica se mitotički dijeli sa formiranjem dvije nepokretne muške zametne stanice - sperma. Nakon oprašivanja, iz vegetativne ćelije se formira polenova cijev kroz koju spermatozoidi prodiru u jajnik tučka radi oplodnje.

Razvoj ženskih zametnih ćelija u biljkama naziva se megagametogeneza(iz grčkog. megas- veliki). Javlja se u jajniku tučka, kojem prethodi megasporogeneza, zbog čega se mejotičkom diobom formiraju četiri megaspore iz matične stanice megaspore koja leži u nucelusu. Jedna od megaspora se mitotički dijeli tri puta, što dovodi do ženskog gametofita, embrionske vrećice sa osam jezgara. Uz naknadnu izolaciju citoplazme stanica kćeri, jedna od nastalih stanica postaje jaje, na čijim stranama leže takozvani sinergidi, na suprotnom kraju embrionalne vrećice formiraju se tri antipoda, au centru , kao rezultat fuzije dva haploidna jezgra, nastaje diploidna centralna ćelija.

Razvoj zametnih ćelija kod životinja. Kod životinja se razlikuju dva procesa stvaranja zametnih stanica - spermatogeneza i oogeneza.

spermatogeneza(iz grčkog. spermatozoida, spermatozoida- seme i geneza- porijeklo, pojava) je proces formiranja zrelih muških zametnih stanica - spermatozoida. Kod ljudi se javlja u testisima, odnosno testisima, i dijeli se na četiri perioda: razmnožavanje, rast, sazrijevanje i formiranje.

IN sezona razmnožavanja primordijalne zametne stanice dijele se mitotički, što rezultira stvaranjem diploida spermatogonije. IN period rasta spermatogonije akumuliraju hranjive tvari u citoplazmi, povećavaju se i pretvaraju u primarnih spermatocita, ili spermatociti 1. reda. Tek nakon toga ulaze u mejozu ( period zrenja), što prvo rezultira sa dva sekundarni spermatocit, ili spermatocit 2. reda, a zatim - četiri haploidne ćelije s prilično velikom količinom citoplazme - spermatida. IN period formiranja gube gotovo svu citoplazmu i formiraju flagelum, pretvarajući se u spermatozoide.

spermatozoida, ili gumene gume, - vrlo male mobilne muške polne ćelije sa glavom, vratom i repom.

IN glava, osim jezgra, je akrozom- modifikovani Golgijev kompleks, koji osigurava otapanje membrana jajne ćelije tokom oplodnje. IN vrat postoje centrioli ćelijskog centra i osnove konjski rep formiraju mikrotubule koje direktno podržavaju kretanje spermatozoida. Sadrži i mitohondrije, koje spermiju obezbjeđuju ATP energiju za kretanje.

Ovogeneza(iz grčkog. UN- jaje i geneza- porijeklo, pojava) je proces formiranja zrelih ženskih zametnih stanica - jaja. Kod ljudi se javlja u jajnicima i sastoji se od tri perioda: reprodukcije, rasta i sazrijevanja. Periodi razmnožavanja i rasta, slični onima u spermatogenezi, javljaju se čak i tokom intrauterinog razvoja. Istovremeno, diploidne ćelije nastaju iz primarnih zametnih ćelija kao rezultat mitoze. oogonia, koji se zatim pretvaraju u diploidne primarne oociti, ili oociti 1. reda. Mejoza i naknadna citokineza koja se javlja u period zrenja, karakteriše neravnomerna deoba citoplazme matične ćelije, tako da se kao rezultat toga dobija prvo sekundarne oocite, ili oocit 2. reda, And prvo polarno tijelo, a zatim iz sekundarne oocite - jajeta, koje zadržava cjelokupnu zalihu hranjivih tvari, i drugo polarno tijelo, dok je prvo polarno tijelo podijeljeno na dva. Polarna tijela oduzimaju višak genetskog materijala.

Kod ljudi se jaja stvaraju u intervalu od 28-29 dana. Ciklus povezan sa sazrevanjem i oslobađanjem jajnih ćelija naziva se menstrualni ciklus.

Jaje- velika ženska zametna stanica, koja nosi ne samo haploidni set hromozoma, već i značajnu zalihu hranjivih tvari za kasniji razvoj embrija.

Jaje kod sisara je prekriveno sa četiri membrane, koje smanjuju mogućnost oštećenja raznim faktorima. Promjer jajeta kod ljudi doseže 150-200 mikrona, dok u noja može biti nekoliko centimetara.

Podjela ćelija je osnova za rast, razvoj i reprodukciju organizama. Uloga mitoze i mejoze

Ako kod jednoćelijskih organizama dioba stanica dovodi do povećanja broja jedinki, odnosno reprodukcije, onda kod višećelijskih organizama ovaj proces može imati drugačije značenje. Dakle, dioba stanica embrija, počevši od zigota, predstavlja biološka osnova za međusobno povezane procese rasta i razvoja. Slične promjene se uočavaju kod osobe tokom adolescencije, kada se broj ćelija ne samo povećava, već se javlja i kvalitativna promjena u tijelu. Razmnožavanje višećelijskih organizama se takođe zasniva na deobi ćelija, na primer, tokom aseksualne reprodukcije, usled ovog procesa se iz jednog dela organizma obnavlja celo telo, a tokom polne reprodukcije tokom gametogeneze nastaju zametne ćelije koje potom daju novi organizam. Treba napomenuti da glavne metode diobe eukariotskih ćelija – mitoza i mejoza – imaju različit značaj u životnim ciklusima organizama.

Kao rezultat mitoze, postoji ujednačena raspodjela nasljednog materijala između ćelija kćeri - točne kopije majke. Bez mitoze, postojanje i rast višećelijskih organizama koji se razvijaju iz jedne ćelije, zigote, bili bi nemogući, jer sve ćelije takvih organizama moraju sadržavati iste genetske informacije.

U procesu diobe stanice kćeri postaju sve raznolikije po strukturi i funkcijama, što je povezano s aktivacijom novih grupa gena u njima zbog međustanične interakcije. Dakle, mitoza je neophodna za razvoj organizma.

Ova metoda diobe ćelija neophodna je za procese aseksualne reprodukcije i regeneracije (oporavka) oštećenih tkiva, kao i organa.

Mejoza, zauzvrat, osigurava postojanost kariotipa tijekom seksualne reprodukcije, jer smanjuje za polovicu skup kromosoma prije seksualne reprodukcije, koji se zatim obnavlja kao rezultat oplodnje. Osim toga, mejoza dovodi do pojave novih kombinacija roditeljskih gena zbog križanja i nasumične kombinacije hromozoma u ćelijama kćeri. Zahvaljujući tome, potomstvo je genetski raznoliko, što daje materijal za prirodnu selekciju i predstavlja materijalnu osnovu evolucije. Promjena broja, oblika i veličine hromozoma, s jedne strane, može dovesti do pojave raznih odstupanja u razvoju organizma, pa čak i njegove smrti, as druge strane može dovesti do pojave jedinki. prilagođeniji okruženju.

Dakle, ćelija je jedinica rasta, razvoja i reprodukcije organizama.

CELL

EPITELNO TKIVO.

VRSTE TKANINA.

STRUKTURA I SVOJSTVA ĆELIJE.

PREDAVANJE №2.

1. Struktura i osnovna svojstva ćelije.

2. Koncept tkiva. Vrste tkanina.

3. Struktura i funkcije epitelnog tkiva.

4. Vrste epitela.

Svrha: upoznati građu i svojstva ćelije, vrste tkiva. Predstavite klasifikaciju epitela i njegovu lokaciju u tijelu. Da bi mogli razlikovati epitelno tkivo po morfološkim karakteristikama od drugih tkiva.

1. Ćelija je elementarni živi sistem, osnova strukture, razvoja i života svih životinja i biljaka. Nauka o ćeliji je citologija (grčki cytos - ćelija, logos - nauka). Zoolog T. Schwann je 1839. godine po prvi put formulisao ćelijsku teoriju: ćelija je osnovna strukturna jedinica svih živih organizama, ćelije životinja i biljaka su slične strukture, nema života izvan ćelije. Ćelije postoje kao samostalni organizmi (protozoe, bakterije), i kao dio višećelijskih organizama, u kojima se nalaze polne ćelije koje služe za razmnožavanje, i tjelesne (somatske), različite po građi i funkcijama (nervne, koštane, sekretorne itd. ).Veličine ljudskih ćelija kreću se od 7 mikrona (limfociti) do 200-500 mikrona (žensko jaje, glatki miociti).Svaka ćelija sadrži proteine, masti, ugljene hidrate, nukleinske kiseline, ATP, mineralne soli i vodu. Od neorganskih materija, ćelija sadrži najviše vode (70-80%), od organskih - proteina (10-20%).Glavni delovi ćelije su: jezgro, citoplazma, ćelijska membrana (citolema).

NUCLEUS CYTOPLASMA CYTOLEMMA

Nukleoplazma - hijaloplazma

1-2 jezgre - organele

hromatin (endoplazmatski retikulum)

kompleks Ktolji

ćelijski centar

mitohondrije

lizozomi

posebne namjene)

Inkluzije.

Jezgro ćelije nalazi se u citoplazmi i od nje je odvojeno jezgrom

ljuska - nukleolema. Služi kao mjesto za gene

čija je glavna hemijska supstanca DNK. Jedro regulira procese oblikovanja stanice i sve njene vitalne funkcije. Nukleoplazma osigurava interakciju različitih nuklearnih struktura, jezgre su uključene u sintezu ćelijskih proteina i nekih enzima, kromatin sadrži hromozome s genima koji nose nasljedstvo.

Hijaloplazma (grčki hyalos - staklo) - glavna plazma citoplazme,

je pravo unutrašnje okruženje ćelije. Ujedinjuje sve ćelijske ultrastrukture (jezgra, organele, inkluzije) i osigurava njihovu kemijsku interakciju.

Organele (organele) su trajne ultrastrukture citoplazme koje obavljaju određene funkcije u ćeliji. To uključuje:

1) endoplazmatski retikulum - sistem razgranatih kanala i šupljina formiranih od dvostrukih membrana povezanih sa ćelijskom membranom. Na zidovima kanala nalaze se sićušna tijela - ribozomi, koji su centri sinteze proteina;

2) kompleks K. Golgi, ili unutrašnji mrežasti aparat, ima mreže i sadrži vakuole različitih veličina (lat. Vacuum - prazan), učestvuje u ekskretornoj funkciji ćelija i formiranju lizosoma;

3) ćelijski centar - citocentar se sastoji od sfernog gustog tijela - centrosfere, unutar koje leže 2 gusta tijela - centriole, međusobno povezana mostom. Nalazi se bliže jezgru, učestvuje u diobi ćelija, osiguravajući ravnomjernu raspodjelu hromozoma između ćelija kćeri;

4) mitohondrije (grčki mitos - nit, chondros - zrno) izgledaju kao zrna, štapići, niti. Oni vrše sintezu ATP-a.

5) lizozomi - vezikule ispunjene enzimima koji regulišu

metaboličke procese u ćeliji i imaju digestivnu (fagocitnu) aktivnost.

6) organele posebne namjene: miofibrile, neurofibrile, tonofibrile, cilije, resice, flagele, koje obavljaju određenu ćelijsku funkciju.

Citoplazmatske inkluzije su nestalne formacije u obliku

granule, kapi i vakuole koje sadrže proteine, masti, ugljikohidrate, pigment.

Ćelijska membrana - citolema, ili plazmolema, prekriva ćeliju sa površine i odvaja je od okoline. Polupropusna je i reguliše ulazak supstanci u ćeliju i njihov izlazak iz nje.

Međućelijska tvar se nalazi između stanica. U nekim tkivima je tečan (na primjer, u krvi), dok se u drugim sastoji od amorfne (bezstrukturne) tvari.

Svaka živa ćelija ima sljedeća osnovna svojstva:

1) metabolizam ili metabolizam (glavno vitalno svojstvo),

2) osetljivost (razdražljivost);

3) sposobnost reprodukcije (samoreprodukcija);

4) sposobnost rasta, tj. povećanje veličine i volumena ćelijskih struktura i same ćelije;

5) sposobnost razvoja, tj. stjecanje specifičnih funkcija od strane ćelije;

6) sekrecija, tj. oslobađanje raznih tvari;

7) kretanje (leukociti, histiociti, spermatozoidi)

8) fagocitoza (leukociti, makrofagi itd.).

2. Tkivo je sistem ćelija sličnih po poreklu), strukturi i funkcijama. Sastav tkiva uključuje i tkivnu tečnost i otpadne produkte ćelija. Nauk o tkivima naziva se histologija (grč. histos - tkivo, logos - učenje, nauka).U skladu sa karakteristikama strukture, funkcije i razvoja razlikuju se sljedeće vrste tkiva:

1) epitelne, odnosno integumentarne;

2) vezivna (tkiva unutrašnje sredine);

3) mišićav;

4) nervozan.

Posebno mjesto u ljudskom tijelu zauzimaju krv i limfa - tečno tkivo koje obavlja respiratorne, trofičke i zaštitne funkcije.

U tijelu su sva tkiva morfološki blisko povezana.

i funkcionalan. Morfološka povezanost je zbog činjenice da je različita

sva tkiva su deo istih organa. funkcionalna veza

se manifestuje u činjenici da je aktivnost različitih tkiva koja čine

tijela, dogovoreno.

Ćelijski i nećelijski elementi tkiva u procesu života

aktivnosti se troše i umiru (fiziološka degeneracija)

i oporaviti se (fiziološka regeneracija). Kada je oštećen

tkiva se takođe obnavljaju (reparativna regeneracija).

Međutim, ovaj proces nije isti za sva tkiva. Epitelni

naya, vezivno, glatko mišićno tkivo i krvne ćelije se regenerišu

urlati dobro. obnavlja se prugasto mišićno tkivo

samo pod određenim uslovima. obnavljaju se u nervnom tkivu

samo nervna vlakna. Podjela nervnih ćelija u tijelu odrasle osobe

osoba nije identifikovana.

3. Epitelno tkivo (epitel) je tkivo koje prekriva površinu kože, rožnjaču oka, a također oblaže sve šupljine tijela, unutrašnju površinu šupljih organa probavnog, respiratornog, genitourinarnog sistema, dio je većine tjelesnih žlijezda. S tim u vezi, postoje integumentarni i žljezdani epitel.

Integumentarni epitel, kao granično tkivo, obavlja:

1) zaštitna funkcija, koja štiti osnovna tkiva od različitih vanjskih utjecaja: kemijskih, mehaničkih, infektivnih.

2) metabolizam organizma sa okolinom, obavljanje funkcija razmene gasova u plućima, apsorpcije u tankom crevu, izlučivanja metaboličkih produkata (metabolita);

3) stvaranje uslova za pokretljivost unutrašnjih organa u seroznim šupljinama: srce, pluća, creva itd.

Žljezdani epitel obavlja sekretornu funkciju, odnosno formira i luči specifične proizvode - tajne koje se koriste u procesima koji se odvijaju u tijelu.

Morfološki, epitelno tkivo se razlikuje od ostalih tjelesnih tkiva na sljedeće načine:

1) uvek zauzima granični položaj, jer se nalazi na granici spoljašnje i unutrašnje sredine tela;

2) to je sloj ćelija - epiteliocita, koji imaju nejednak oblik i strukturu u različitim tipovima epitela;

3) nema međućelijske supstance između epitelnih ćelija i ćelija

međusobno povezani preko raznih kontakata.

4) epitelne ćelije se nalaze na bazalnoj membrani (ploča debljine oko 1 mikron, kojom se odvaja od donjeg vezivnog tkiva. Bazalna membrana se sastoji od amorfne supstance i fibrilarnih struktura;

5) epitelne ćelije imaju polaritet, tj. bazalni i apikalni dijelovi ćelija imaju različitu strukturu;

6) epitel ne sadrži krvne sudove, dakle ishranu ćelija

provodi se difuzijom nutrijenata kroz bazalnu membranu iz osnovnih tkiva;

7) prisustvo tonofibrila - filamentoznih struktura koje daju snagu epitelnim ćelijama.

4. Postoji nekoliko klasifikacija epitela koje se zasnivaju na različitim karakteristikama: porijeklu, građi, funkcijama.Od kojih je najrasprostranjenija morfološka klasifikacija koja uzima u obzir odnos ćelija prema bazalnoj membrani i njihov oblik na slobodni apikalni (latinski apex - vrh) dio epitelnog sloja. Ova klasifikacija odražava strukturu epitela, ovisno o njegovoj funkciji.

Jednoslojni skvamozni epitel je u tijelu predstavljen endotelom i mezotelom. Endotel oblaže krvne sudove, limfne sudove i komore srca. Mezotel pokriva serozne membrane peritonealne šupljine, pleure i perikarda. Jedan sloj kockastog epitela oblaže dio bubrežnih tubula, kanale mnogih žlijezda i male bronhe. Jednoslojni prizmatični epitel ima sluzokožu želuca, tankog i debelog crijeva, materice, jajovoda, žučne kese, niz kanala jetre, gušterače, dio

bubrežnih tubula. U organima u kojima se odvijaju procesi apsorpcije, epitelne ćelije imaju usisnu granicu koja se sastoji od velikog broja mikrovila. Jednoslojni višeredni trepljasti epitel oblaže disajne puteve: nosnu šupljinu, nazofarinks, larinks, dušnik, bronhije itd.

Slojeviti skvamozni nekeratinizirani epitel pokriva vanjski dio rožnice oka i sluznicu usne šupljine i jednjaka.Slojeviti pločasti keratinizirani epitel čini površinski sloj rožnice i naziva se epidermis. Prijelazni epitel je tipičan za mokraćne organe: bubrežnu karlicu, uretere, mjehur, čiji su zidovi podložni značajnom istezanju kada su ispunjeni urinom.

Egzokrine žlijezde izlučuju svoju tajnu u šupljine unutrašnjih organa ili na površinu tijela. Obično imaju izvodne kanale. Endokrine žlijezde nemaju kanale i luče sekrete (hormone) u krv ili limfu.

Pozivamo vas da se upoznate sa materijalima i.

: celulozna membrana, membrana, citoplazma sa organelama, jezgro, vakuole sa ćelijskim sokom.

Prisustvo plastida je glavna karakteristika biljne ćelije.

Funkcije ćelijskog zida- određuje oblik ćelije, štiti od faktora okoline.

plazma membrana- tanak film, koji se sastoji od molekula lipida i proteina u interakciji, omeđuje unutrašnji sadržaj od spoljašnje sredine, obezbeđuje transport vode, mineralnih i organskih materija u ćeliju putem osmoze i aktivnog prenosa, a takođe uklanja otpadne proizvode.

Citoplazma- unutrašnje polutečno okruženje ćelije, u kojem se nalaze jezgro i organele, obezbeđuje veze između njih, učestvuje u glavnim procesima života.

Endoplazmatski retikulum- mreža razgranatih kanala u citoplazmi. Učestvuje u sintezi proteina, lipida i ugljikohidrata, u transportu tvari. Ribosomi - tijela smještena na EPS ili u citoplazmi, sastoje se od RNK i proteina, uključena su u sintezu proteina. EPS i ribozomi su jedan aparat za sintezu i transport proteina.

Mitohondrije-organele odvojene od citoplazme sa dvije membrane. U njima se oksidiraju organske tvari i sintetiziraju se molekule ATP-a uz sudjelovanje enzima. Povećanje površine unutrašnje membrane na kojoj se nalaze enzimi zbog krista. ATP je organska supstanca bogata energijom.

plastidi(hloroplasti, leukoplasti, hromoplasti), njihov sadržaj u ćeliji je glavna karakteristika biljnog organizma. Kloroplasti su plastidi koji sadrže zeleni pigment hlorofil, koji apsorbira svjetlosnu energiju i koristi je za sintezu organskih tvari iz ugljičnog dioksida i vode. Razgraničenje hloroplasta od citoplazme pomoću dvije membrane, brojnih izraslina - grana na unutrašnjoj membrani, u kojoj se nalaze molekule klorofila i enzimi.

Golgijev kompleks- sistem šupljina ograničenih od citoplazme membranom. Akumulacija proteina, masti i ugljikohidrata u njima. Implementacija sinteze masti i ugljikohidrata na membranama.

Lizozomi- tijela odvojena od citoplazme jednom membranom. Enzimi sadržani u njima ubrzavaju reakciju cijepanja složenih molekula na jednostavne: proteina do aminokiselina, složenih ugljikohidrata do jednostavnih, lipida do glicerola i masnih kiselina, a također uništavaju mrtve dijelove stanice, cijele stanice.

Vakuole- šupljine u citoplazmi ispunjene ćelijskim sokom, mjesto nakupljanja rezervnih hranjivih tvari, štetnih tvari; regulišu sadržaj vode u ćeliji.

Core- glavni dio ćelije, sa vanjske strane prekriven dvomembranom, probijen porama nuklearnog omotača. Supstance ulaze u jezgro i uklanjaju se iz njega kroz pore. Kromosomi su nosioci nasljednih informacija o karakteristikama organizma, glavnim strukturama jezgra, od kojih se svaki sastoji od jednog molekula DNK u kombinaciji s proteinima. Jezgro je mjesto sinteze DNK, i-RNA, r-RNA.

Prisustvo vanjske membrane, citoplazme sa organelama, jezgra sa hromozomima.

Vanjska ili plazma membrana- omeđuje sadržaj ćelije od okoline (ostale ćelije, međućelijska supstanca), sastoji se od molekula lipida i proteina, obezbeđuje komunikaciju između ćelija, transport supstanci u ćeliju (pinocitoza, fagocitoza) i van ćelije.

Citoplazma- unutrašnje polutečno okruženje ćelije, koje obezbeđuje komunikaciju između jezgra i organela koji se nalaze u njoj. Glavni procesi vitalne aktivnosti odvijaju se u citoplazmi.

ćelijske organele:

1) endoplazmatski retikulum (ER)- sistem granajućih tubula, uključenih u sintezu proteina, lipida i ugljenih hidrata, u transportu supstanci u ćeliji;

2) ribozomi- tijela koja sadrže rRNA nalaze se na ER i u citoplazmi, te su uključena u sintezu proteina. EPS i ribozomi su jedan aparat za sintezu i transport proteina;

3) mitohondrije- "elektrane" ćelije, odvojene od citoplazme sa dve membrane. Unutrašnji formira kriste (nabore) koje povećavaju njegovu površinu. Enzimi na kristama ubrzavaju reakcije oksidacije organskih tvari i sintezu energetski bogatih ATP molekula;

4) golgi kompleks- grupa šupljina ograničenih membranom od citoplazme, ispunjenih proteinima, mastima i ugljikohidratima, koji se ili koriste u životnim procesima ili uklanjaju iz ćelije. Membrane kompleksa vrše sintezu masti i ugljikohidrata;

5) lizozomi- tijela ispunjena enzimima ubrzavaju reakcije cijepanja proteina do aminokiselina, lipida do glicerola i masnih kiselina, polisaharida do monosaharida. U lizosomima se uništavaju mrtvi dijelovi ćelije, cijele ćelije i ćelije.

Ćelijske inkluzije- Akumulacije rezervnih nutrijenata: proteina, masti i ugljenih hidrata.

Core- najvažniji deo ćelije. Prekrivena je dvomembranskom membranom s porama kroz koje neke tvari prodiru u jezgro, dok druge ulaze u citoplazmu. Hromozomi su glavne strukture jezgra, nosioci nasljednih informacija o karakteristikama organizma. Prenosi se u procesu diobe matične ćelije na ćelije kćeri, a sa zametnim ćelijama - na ćerke organizme. Jezgro je mjesto sinteze DNK, mRNA, rRNA.

vježba:

Objasnite zašto se organele nazivaju specijalizovanim strukturama ćelije?

odgovor: Organele se nazivaju specijalizirane ćelijske strukture, budući da obavljaju strogo određene funkcije, nasljedne informacije se pohranjuju u jezgri, ATP se sintetizira u mitohondrijima, fotosinteza se odvija u kloroplastima itd.

Ako imate pitanja o citologiji, možete zatražiti pomoć od