Ląstelės, kaip ir namo statybiniai elementai, yra beveik visų gyvų organizmų statybinės medžiagos. Iš kokių dalių jie pagaminti? Kokia yra įvairių ląstelėje esančių specializuotų struktūrų funkcija? Atsakymus į šiuos ir daugelį kitų klausimų rasite mūsų straipsnyje.
Kas yra narvas
Ląstelė yra mažiausias gyvų organizmų struktūrinis ir funkcinis vienetas. Nepaisant palyginti mažo dydžio, jis formuoja savo išsivystymo lygį. Vienaląsčių organizmų pavyzdžiai yra žalieji dumbliai chlamydomonas ir chlorella, pirmuonys euglena, ameba ir ciliarai. Jų dydis yra tikrai mikroskopinis. Tačiau tam tikro sisteminio vieneto organizmo ląstelės funkcija yra gana sudėtinga. Tai yra mityba, kvėpavimas, medžiagų apykaita, judėjimas erdvėje ir dauginimasis.
Bendras ląstelių struktūros planas
Ne visi gyvi organizmai turi ląstelių struktūrą. Pavyzdžiui, virusus sudaro nukleorūgštys ir baltymų sluoksnis. Augalus, gyvūnus, grybus ir bakterijas sudaro ląstelės. Visi jie skiriasi struktūrinėmis savybėmis. Tačiau jų bendra struktūra yra ta pati. Jį vaizduoja paviršiaus aparatas, vidinis turinys - citoplazma, organeliai ir inkliuzai. Ląstelių funkcijos atsiranda dėl šių komponentų struktūrinių ypatumų. Pavyzdžiui, augaluose fotosintezė vyksta ant specialių organelių, vadinamų chloroplastais, vidinio paviršiaus. Gyvūnų šios struktūros nėra. Ląstelės struktūra (lentelėje „Organelių struktūra ir funkcijos“ išsamiai nagrinėjami visi požymiai) lemia jos vaidmenį gamtoje. Tačiau visiems daugialąsčiams organizmams svarbu užtikrinti medžiagų apykaitą ir santykį tarp visų organų.
Ląstelių struktūra: lentelė „Organelių struktūra ir funkcijos“
Ši lentelė padės išsamiai susipažinti su ląstelių struktūrų struktūra.
| Ląstelių struktūra | Struktūriniai bruožai | Funkcijos |
| Branduolys | Dviejų membranų organelė, kurios matricoje yra DNR molekulių | Paveldimos informacijos saugojimas ir perdavimas |
| Endoplazminis Tinklelis | Ertmių, cisternų ir kanalų sistema | Organinių medžiagų sintezė |
| Golgi kompleksas | Daugybė maišelių ertmių | Organinių medžiagų laikymas ir gabenimas |
| Mitochondrijos | Apvalios dvigubos membranos organelės | Organinių medžiagų oksidavimas |
| Plastidai | Dviejų membranų organelės, kurių vidinis paviršius formuoja ataugas struktūros viduje | Chloroplastai teikia fotosintezės procesą, chromoplastai suteikia spalvų įvairioms augalų dalims, leukoplastai kaupia krakmolą |
| Ribosomos | susidedantis iš didelių ir mažų subvienetų | Baltymų biosintezė |
| Vacuoles | Augalų ląstelėse tai ertmės, užpildytos ląstelių sultimis, o gyvūnų - susitraukiančios ir virškinamosios | Vandens ir mineralų (augalų) tiekimas. užtikrinti vandens ir druskų perteklių bei virškinimo medžiagų apykaitą |
| Lizosomos | Suapvalintos pūslelės, kuriose yra hidrolizinių fermentų | Biopolimerų skaidymas |
| Ląstelių centras | Nemembraninė struktūra, susidedanti iš dviejų centriolių | Dalijimosi verpstės susidarymas ląstelių dalijimosi metu |
Kaip matote, kiekviena korinio organelė turi savo sudėtingą struktūrą. Be to, kiekvieno iš jų struktūra lemia atliekamas funkcijas. Tik suderintas visų organelių darbas leidžia gyvybei egzistuoti ląstelių, audinių ir organizmo lygmenimis.
Pagrindinės ląstelių funkcijos
Ląstelė yra unikali struktūra. Viena vertus, kiekvienas jo komponentas vaidina svarbų vaidmenį. Kita vertus, ląstelės funkcijos yra pavaldžios vienam suderintam darbo mechanizmui. Būtent šiame gyvenimo organizavimo lygyje vyksta svarbiausi procesai. Vienas iš jų yra reprodukcija. Tai pagrįsta procesu. Yra du pagrindiniai būdai. Taigi, lytines ląsteles skirsto mejozė, visas likusias (somatines) - mitozė.
Dėl to, kad membrana yra pusiau pralaidi, įvairios medžiagos gali patekti į ląstelę ir priešinga kryptimi. Visų medžiagų apykaitos procesų pagrindas yra vanduo. Į organizmą patekę biopolimerai suskaidomi į paprastus junginius. Bet mineralai yra tirpalai jonų pavidalu.
Ląstelių intarpai
Ląstelių funkcijos nebūtų visiškai įgyvendintos be inkliuzų. Šios medžiagos yra organizmų rezervas nepalankiam laikotarpiui. Tai gali būti sausra, žema temperatūra, nepakankamas deguonies kiekis. Augalų ląstelėje esančių medžiagų krakmolo funkcijas kaupia krakmolas. Citoplazmoje yra granulių pavidalu. Gyvūnų ląstelėse glikogenas naudojamas kaip angliavandenių atsargos.
Kas yra audiniai
Ląstelės, kurios yra panašios pagal struktūrą ir funkciją, sujungiamos į audinius. Ši struktūra yra specializuota. Pavyzdžiui, visos epitelio audinio ląstelės yra mažos, glaudžiai greta viena kitos. Jų forma yra labai įvairi. Šio audinio praktiškai nėra. Tokia struktūra panaši į skydą. Dėl to epitelio audinys atlieka apsauginę funkciją. Bet bet kuriam organizmui reikalingas ne tik „skydas“, bet ir santykis su aplinka. Norėdami atlikti šią funkciją, epitelyje yra specialios formacijos - poros. O augaluose kamštinės odos arba lęšių stomatai tarnauja kaip panaši struktūra. Šios struktūros vykdo dujų mainus, transpiraciją, fotosintezę ir termoreguliaciją. Visų pirma, šie procesai vykdomi molekulių ir ląstelių lygiu.
Ryšys tarp ląstelių struktūros ir funkcijų
Ląstelių funkcijas lemia jų struktūra. Visi audiniai yra svarbiausi to pavyzdžiai. Taigi, miofibrilės gali užsikrėsti. Tai yra raumenų audinio ląstelės, atliekančios atskirų dalių ir viso kūno judėjimą erdvėje. Bet jungiamasis turi kitokį struktūrinį principą. Šio tipo audiniai susideda iš didelių ląstelių. Jie yra viso organizmo pagrindas. Jungiamajame audinyje taip pat yra daug tarpląstelinės medžiagos. Tokia struktūra suteikia pakankamą jos tūrį. Šio tipo audinius atstovauja tokios veislės kaip kraujas, kremzlė, kaulinis audinys.
Jie sako, kad neatsigauna ... Yra daug įvairių nuomonių apie šį faktą. Tačiau niekas neabejoja, kad neuronai sujungia visą organizmą į vieną visumą. Tai pasiekiama dar vienu struktūriniu bruožu. Neuronai susideda iš kūno ir procesų - aksonų ir dendritų. Per juos informacija nuosekliai teka iš nervų galūnių į smegenis, o iš ten - atgal į darbo organus. Dėl neuronų darbo visas kūnas yra sujungtas vienu tinklu.
Taigi, dauguma gyvų organizmų turi ląstelių struktūrą. Šios struktūros yra augalų, gyvūnų, grybų ir bakterijų statybiniai elementai. Bendrosios ląstelių funkcijos yra gebėjimas dalytis, aplinkos veiksnių suvokimas ir medžiagų apykaita.
Langelis - elementari gyvenimo sistema, pagrindinis kūno struktūrinis ir funkcinis vienetas, galintis atsinaujinti, savireguliacijai ir savireprodukcijai.
Žmogaus ląstelės gyvybinės savybės
Pagrindinės ląstelės gyvybinės savybės yra: metabolizmas, biosintezė, dauginimasis, dirglumas, išskyrimas, mityba, kvėpavimas, organinių junginių augimas ir irimas.
Ląstelių chemija
Pagrindiniai ląstelės cheminiai elementai: deguonis (O), siera (S), fosforas (P), anglis (C), kalis (K), chloras (Cl), vandenilis (H), geležis (Fe), natris (Na), Azotas (N), kalcis (Ca), magnis (Mg)
Ląstelių organinės medžiagos
|
Medžiagų pavadinimas |
Kokie yra elementai (medžiagos) |
Medžiagų funkcijos |
|
Angliavandeniai |
Anglis, vandenilis, deguonis. |
Pagrindiniai energijos šaltiniai įgyvendinant visus gyvenimo procesus. |
|
Anglis, vandenilis, deguonis. |
Jie yra visų ląstelių membranų dalis, tarnauja kaip rezervinis energijos šaltinis organizme. |
|
|
Anglis, vandenilis, deguonis, azotas, siera, fosforas. |
1. Pagrindinė kameros statybinė medžiaga; 2. pagreitinti organizme vykstančių cheminių reakcijų eigą; 3. rezervinis kūno energijos šaltinis. |
|
|
Nukleino rūgštys |
Anglis, vandenilis, deguonis, azotas, fosforas. |
DNR - nustato ląstelių baltymų sudėtį ir paveldimų bruožų bei savybių perdavimą kitoms kartoms; RNR - baltymų, būdingų tam tikrai ląstelei, susidarymas. |
|
ATP (adenozino trifosfatas) |
Ribozė, adeninas, fosforo rūgštis |
Užtikrina energijos tiekimą, dalyvauja konstruojant nukleorūgštis |
Žmogaus ląstelių dauginimasis (ląstelių dalijimasis)
Ląstelių reprodukcija žmogaus organizme vyksta netiesiogiai dalijantis. Dėl to dukterinis organizmas gauna tą patį chromosomų rinkinį kaip ir motina. Chromosomos yra paveldimų organizmo savybių nešėjai, perduodami iš tėvų palikuonims.
|
Veisimo stadija (dalijimosi fazės) |
Charakteristika |
|
Parengiamasis
|
Prieš dalijant, chromosomų skaičius padvigubėja. Sandėliavimui reikalinga energija ir medžiagos yra saugomos. |
|
|
Prasideda skirstymas. Ląstelės centro centriolės išsiskiria į ląstelės polius. Chromosomos storėja ir trumpėja. Branduolio apvalkalas ištirpsta. Iš ląstelės centro susidaro dalijimosi verpstė. |
|
|
Padvigubėjusios chromosomos yra ląstelės pusiaujo plokštumoje. Kiekviena chromosoma turi tankius siūlus, kurie tęsiasi nuo centriolių. |
|
|
Gijos susitraukia ir chromosomos išsiskiria ląstelės polių link. |
|
Ketvirta
|
Dalijimo pabaiga. Visas ląstelių turinys ir citoplazma yra padalinti. Chromosomos pailgėja ir tampa niekuo neišsiskiriančios. Susidaro branduolio membrana, ant ląstelės kūno atsiranda susiaurėjimas, kuris palaipsniui gilėja, padalydamas ląstelę į dvi dalis. Susidaro dvi dukterinės ląstelės. |
Žmogaus ląstelių struktūra
Gyvūninė ląstelė, priešingai nei augalinė, turi ląstelės centrą, kurio nėra: tanki ląstelės sienelė, ląstelės sienelėje esančios poros, plastidai (chloroplastai, chromoplastai, leukoplastai) ir vakuolės su ląstelių sultimis.
|
Ląstelių struktūros |
Struktūriniai bruožai |
Pagrindinės funkcijos |
|
Plazmos membrana |
Bilipidinis (riebalinis) sluoksnis, apsuptas naujų 1 balto sluoksnio |
Metabolizmas tarp ląstelių ir tarpląstelinės medžiagos |
|
Citoplazma |
Klampi pusiau skysta medžiaga, kurioje yra ląstelių organeliai |
Vidinė ląstelės aplinka. Visų ląstelės dalių ir maistinių medžiagų perdavimo santykis |
|
Branduolys su branduoliu |
Kūnas, apribotas branduolio apvalkalo, su chromatinu (tipas ir DNR). Branduolys yra branduolio viduje ir dalyvauja baltymų sintezėje. |
Ląstelės valdymo centras. Informacijos perdavimas dukterinėms ląstelėms, naudojant chromosomas dalijimosi metu |
|
Ląstelių centras |
Tankesnio citoplazmos plotas su centrioliais (ir cilindriniais kūnais) |
Dalyvauja ląstelių dalijime |
|
Endoplazminis Tinklelis |
Kanalų tinklas |
Maistinių medžiagų sintezė ir transportavimas |
|
Ribosomos |
Tankūs kūnai, turintys baltymų ir RNR |
Juose sintetinamas baltymas |
|
Lizosomos |
Suapvalinti kūnai, kurių viduje yra fermentai |
Skaldykite baltymus, riebalus, angliavandenius |
|
Mitochondrijos |
Sutirštėję kūnai su vidinėmis klostėmis (cristae) |
Juose yra fermentų, kurių pagalba skaidomos maistinės medžiagos, o energija kaupiama specialios medžiagos - ATP pavidalu. |
|
Goldžio kompleksas |
Iš plokščių membraninių maišelių pakuros |
Lizosomų susidarymas |
_______________
Informacijos šaltinis:
Biologija lentelėse ir diagramose. / 2e leidimas, - SPb.: 2004.
Rezanova E.A. Žmogaus biologija. Lentelėse ir diagramose. / M.: 2008.
Langelis - elementarus gyvosios sistemos vienetas. Įvairios gyvos ląstelės struktūros, atsakingos už tam tikros funkcijos atlikimą, vadinamos organeliais, kaip ir viso organizmo organai. Specifinės funkcijos ląstelėje pasiskirsto tarp organelių, tarpląstelinių struktūrų, turinčių tam tikrą formą, pavyzdžiui, ląstelės branduolys, mitochondrijos ir kt.
Ląstelių struktūros:
Citoplazma... Privaloma ląstelės dalis, uždara tarp plazmos membranos ir branduolio. Citozolis Ar klampus įvairių druskų ir organinių medžiagų vandeninis tirpalas, persmelktas baltymų gijų sistemos - citoskeletų. Dauguma cheminių ir fiziologinių ląstelės procesų vyksta citoplazmoje. Struktūra: citozolis, citoskeletas. Funkcijos: apima įvairius organelius, vidinę ląstelės aplinką
Plazmos membrana... Kiekvieną gyvūnų, augalų ląstelę nuo aplinkos ar kitų ląstelių riboja plazmos membrana. Šios membranos storis yra toks mažas (apie 10 nm), kad jį galima pamatyti tik naudojant elektroninį mikroskopą.
Lipidai jie suformuoja dvigubą membranos sluoksnį, o baltymai prasiskverbia per visą jo storį, skirtingu gyliu panardinami į lipidų sluoksnį arba yra ant išorinio ir vidinio membranos paviršių. Visų kitų organelių membranų struktūra yra panaši į plazmos membraną. Struktūra: dvigubas lipidų, baltymų, angliavandenių sluoksnis. Funkcijos: riboti, išlaikyti ląstelės formą, apsaugoti nuo pažeidimų, reguliuoti medžiagų suvartojimą ir pašalinimą.
Lizosomos... Lizosomos yra membraninės organelės. Jie turi ovalo formą ir 0,5 mikrono skersmenį. Juose yra fermentų, kurie sunaikina organines medžiagas, rinkinys. Lizosomos membrana yra labai stipri ir neleidžia savo fermentams prasiskverbti į ląstelės citoplazmą, tačiau jei lizosoma yra pažeista bet kokio išorinio poveikio, tada visa ląstelė ar jos dalis yra sunaikinta.
Lizosomos yra visose augalų, gyvūnų ir grybų ląstelėse.
Virškindamos įvairias organines daleles, lizosomos suteikia papildomos „žaliavos“ cheminiams ir energetiniams procesams ląstelėje. Badaujant, lizosomų ląstelės virškina kai kuriuos organelius, nežudydamos ląstelės. Šis dalinis virškinimas tam tikrą laiką suteikia ląstelei būtiną maistinių medžiagų minimumą. Kartais lizosomos virškina visas ląsteles ir ląstelių grupes, o tai atlieka esminį vaidmenį gyvūnų vystymosi procesuose. Pavyzdys yra uodegos praradimas, kai buožgalvis virsta varle. Struktūra: ovalo formos pūslelės, membrana išorėje, fermentai viduje. Funkcijos: organinių medžiagų skilimas, negyvų organelių sunaikinimas, panaudotų ląstelių sunaikinimas.
Golgi kompleksas... Biosintezės produktai, patekę į endoplazminio tinklelio ertmių ir kanalėlių liumenus, sutelkiami ir transportuojami „Golgi“ aparate. Šis organoidas yra 5–10 µm dydžio.
Struktūra: membranos apgaubtos ertmės (burbuliukai). Funkcijos: organinių medžiagų kaupimas, pakavimas, išskyrimas, lizosomų susidarymas
Endoplazminis Tinklelis... Endoplazminis tinklas yra organinių medžiagų sintezės ir pernašos sistema ląstelės citoplazmoje, kuri yra ažūrinė sujungtų ertmių struktūra.
Prie endoplazminio tinklelio membranų pritvirtinta daugybė ribosomų - mažiausių ląstelių organelių, kurios atrodo kaip 20 nm skersmens rutulys. ir susideda iš RNR ir baltymų. Baltymų sintezė vyksta ant ribosomų. Tada naujai susintetinti baltymai patenka į ertmių ir kanalėlių sistemą, kuria jie juda ląstelės viduje. Ertmės, kanalėliai, kanalėliai iš membranų, ant ribosomų membranų paviršiaus. Funkcijos: organinių medžiagų sintezė naudojant ribosomas, medžiagų transportavimas.
Ribosomos... Ribosomos yra pritvirtintos prie endoplazminio tinklo membranų arba laisvai išsidėsčiusios citoplazmoje, jos išsidėsčiusios grupėmis, ant jų sintetinami baltymai. Baltymų sudėtis, ribosomų RNR funkcijos: suteikia baltymų biosintezę (baltymo molekulės surinkimas iš).
Mitochondrijos... Mitochondrijos yra energijos organelės. Mitochondrijų forma yra skirtinga, jie gali būti likę, strypo formos, gijiniai, kurių vidutinis skersmuo yra 1 mikronas. ir 7 mikronų ilgio. Mitochondrijų skaičius priklauso nuo ląstelės funkcinio aktyvumo ir skraidančiuose vabzdžių raumenyse gali siekti dešimtis tūkstančių. Mitochondrijas išorėje riboja išorinė membrana, po ja yra vidinė membrana, suformuojanti daugybę ataugų - cristae.
Mitochondrijų viduje yra RNR, DNR ir ribosomos. Jo membranose yra įmontuoti specifiniai fermentai, kurių pagalba maistinių medžiagų energija paverčiama ATP energija, reikalinga ląstelės ir viso kūno gyvybei mitochondrijose.
Membrana, matrica, ataugos - cristae. Funkcijos: ATP molekulės sintezė, savo baltymų, nukleorūgščių, angliavandenių, lipidų sintezė, savo ribosomų susidarymas.
Plastidai... Tik augalo ląstelėje: lecoplastai, chloroplastai, chromoplastai. Funkcijos: rezervinių organinių medžiagų kaupimas, apdulkinančių vabzdžių pritraukimas, ATP ir angliavandenių sintezė. Chloroplastai yra 4-6 mikronų skersmens disko arba rutulio formos. Su dviguba membrana - išorine ir vidine. Chloroplasto viduje yra ribosomos DNR ir specialios membranos struktūros - granulės, sujungtos viena su kita ir su vidine chloroplasto membrana. Kiekviename chloroplaste yra apie 50 grūdelių, išskirstytų, kad būtų geriau užfiksuota šviesa. Chlorofilas yra granulių membranose, todėl saulės energija virsta chemine energija ATP. ATP energija chloroplastuose naudojama organiniams junginiams, pirmiausia angliavandeniams, sintezuoti.
Chromoplastai... Chromoplastuose esantys raudoni ir geltoni pigmentai suteikia skirtingoms augalo dalims raudoną ir geltoną spalvą. morkos, pomidorų vaisiai.
Leukoplastai yra atsarginės maistinės medžiagos - krakmolo - kaupimosi vieta. Ypač daug leukoplastų yra bulvių gumbų ląstelėse. Šviesoje leukoplastai gali virsti chloroplastais (dėl to bulvių ląstelės tampa žalios). Rudenį chloroplastai virsta chromoplastais, o žali lapai ir vaisiai - geltonai ir raudonai.
Ląstelių centras... Susideda iš dviejų cilindrų - centriolių, esančių statmenai vienas kitam. Funkcijos: sriegio atramos dalijimo ašis
Ląstelių intarpai kartais atsiranda citoplazmoje, tada išnyksta ląstelių gyvenimo procese.
Tankiuose, granulių pavidalu, inkliuzuose yra atsarginių maistinių medžiagų (krakmolo, baltymų, cukrų, riebalų) arba ląstelių atliekų, kurių dar negalima pašalinti. Visi augalo ląstelių plastidai turi galimybę sintetinti ir kaupti maistines medžiagas. Augalų ląstelėse atsarginės maistinės medžiagos kaupiasi vakuolėse.
Grūdai, granulės, lašai Funkcijos: nenuolatiniai dariniai, kaupiantys organines medžiagas ir energiją
Branduolys... Dviejų membranų, branduolio sulčių, branduolio branduolio membrana. Funkcijos: paveldimos informacijos saugojimas ląstelėje ir jos atgaminimas, RNR sintezė - informacinė, transportinė, ribosominė. Branduolio membranoje yra sporų, per kurias vyksta aktyvus medžiagų mainai tarp branduolio ir citoplazmos. Branduolys saugo paveldimą informaciją ne tik apie visus tam tikros ląstelės požymius ir savybes, apie procesus, kurie jai turėtų įvykti (pavyzdžiui, baltymų sintezę), bet ir apie viso organizmo savybes. Informacija fiksuojama DNR molekulėse, kurios yra pagrindinė chromosomų dalis. Branduolyje yra branduolys. Branduolys dėl chromosomų, kuriose yra paveldimos informacijos, atlieka centro funkcijas, kontroliuojančias visą gyvybinę ląstelės veiklą ir vystymąsi.
Žmogaus kūnas, kaip ir visų daugialąsčių organizmų kūnas, susideda iš ląstelių. Žmogaus kūne yra daugybė milijardų ląstelių - tai yra pagrindinis jo struktūrinis ir funkcinis elementas.
Kaulai, raumenys, oda yra pastatyti iš ląstelių. Ląstelės aktyviai reaguoja į dirginimą, dalyvauja medžiagų apykaitoje, auga, dauginasi, turi galimybę atsinaujinti ir perduoti paveldimą informaciją.
Mūsų kūno ląstelės yra labai įvairios. Jie gali būti plokšti, apvalūs, verpstės formos ir turėti procesus. Forma priklauso nuo ląstelių padėties kūne ir atliekamų funkcijų. Ląstelių dydžiai taip pat skiriasi: nuo kelių mikrometrų (mažų leukocitų) iki 200 mikrometrų (kiaušinio). Tuo pačiu metu, nepaisant šios įvairovės, dauguma ląstelių turi vieną struktūrinį planą: jos susideda iš branduolio ir citoplazmos, kurios išorėje yra padengtos ląstelių membrana (apvalkalu).
Kiekvienoje ląstelėje yra branduolys, išskyrus eritrocitus. Ji neša paveldimą informaciją ir reguliuoja baltymų susidarymą. Paveldima informacija apie visas organizmo savybes saugoma dezoksiribonukleino rūgšties (DNR) molekulėse.
DNR yra pagrindinis chromosomų komponentas. Žmogus turi 46 chromosomas kiekvienoje neseksualinėje (somatinėje) ląstelėje ir 23 chromosomas reprodukcinėje ląstelėje. Chromosomos aiškiai matomos tik ląstelių dalijimosi laikotarpiu. Ląstelių dalijimosi metu paveldima informacija vienodais kiekiais perduodama dukterinėms ląstelėms.
Lauke branduolį supa branduolio membrana, o jo viduje yra vienas ar keli branduoliai, kuriuose susidaro ribosomos - organelės, užtikrinančios ląstelių baltymų susidarymą.
Branduolys panardinamas į citoplazmą, susidedančią iš hialoplazmos (iš graikų kalbos „hyalinos“ - skaidrios) ir organelių bei inkliuzų joje. Hialoplazma formuoja vidinę ląstelės aplinką, ji sujungia visas ląstelės dalis tarpusavyje, užtikrina jų sąveiką.
Ląstelių organeliai yra nuolatinės ląstelių struktūros, atliekančios specifines funkcijas. Susipažinkime su kai kuriais iš jų.
Endoplazminis tinklas primena sudėtingą labirintą, kurį sudaro daugybė mažų kanalėlių, pūslelių, maišelių (cisternų). Kai kuriose vietovėse ribosomos yra ant jos membranų, toks tinklas vadinamas granuliuotu (granuliuotu). Endoplazminis tinklas yra susijęs su medžiagų pernešimu į ląstelę. Granuliuotoje endoplazminėje tinklelyje susidaro baltymai, o lygiajame (be ribosomų) - gyvūninis krakmolas (glikogenas) ir riebalai.
Golgi kompleksas yra plokščių maišelių (cisternų) ir daugybės burbuliukų sistema. Jis dalyvauja kaupiant ir transportuojant medžiagas, kurios susidaro kituose organeliuose. Čia taip pat sintetinami kompleksiniai angliavandeniai.
Mitochondrijos yra organelės, kurių pagrindinė funkcija yra organinių junginių oksidacija kartu su energijos išsiskyrimu. Ši energija išleidžiama adenozino trifosforo rūgšties (ATP), kuri yra savotiškas universalus ląstelių akumuliatorius, molekulių sintezei. Tada ląstelės naudoja energiją, esančią LTF, įvairiems jų gyvybinės veiklos procesams: šilumos gamybai, nervinių impulsų perdavimui, raumenų susitraukimams ir daugeliui kitų.
Lizosomose, mažose sferinėse struktūrose, yra medžiagų, kurios sunaikina nereikalingas, pamestas ar pažeistas ląstelės dalis, taip pat dalyvauja ląstelių virškinime.
Lauke ląstelė yra padengta plona (apie 0,002 μm) ląstelės membrana, kuri atskiria ląstelės turinį iš aplinkos. Pagrindinė membranos funkcija yra apsauginė, tačiau ji taip pat suvokia ląstelės išorinės aplinkos poveikį. Membrana nėra ištisinė, ji yra pusiau laidi, kai kurios medžiagos laisvai praeina pro ją, t.y., ji taip pat atlieka transportavimo funkciją. Bendravimas su kaimyninėmis ląstelėmis taip pat atliekamas per membraną.
Matote, kad organelių funkcijos yra sudėtingos ir įvairios. Jie vaidina tą patį ląstelės vaidmenį, kaip ir organai visam organizmui.
Mūsų kūno ląstelių gyvenimo trukmė skiriasi. Taigi, kai kurios odos ląstelės gyvena 7 dienas, eritrocitai - iki 4 mėnesių, bet kaulų ląstelės - nuo 10 iki 30 metų.
Ląstelė yra struktūrinis ir funkcinis žmogaus kūno vienetas, organelės yra nuolatinės ląstelių struktūros, atliekančios specifines funkcijas.
Ląstelių struktūra
Ar žinote, kad tokioje mikroskopinėje ląstelėje yra keli tūkstančiai medžiagų, kurios, be to, taip pat dalyvauja įvairiuose cheminiuose procesuose.
Jei paimsime visus 109 elementus, kurie yra periodinėje Mendelejevo lentelėje, tada dauguma jų yra ląstelėse.
Ląstelių gyvybinės savybės:
Metabolizmas - dirglumas - judėjimas
Langelis - elementarus visų gyvų organizmų (išskyrus virusus, kurie dažnai vadinami neląstelinėmis gyvybės formomis) struktūros ir gyvybinės veiklos vienetas, turintis savo metabolizmą, galintis savarankiškai egzistuoti, savarankiškai daugintis ir vystytis. Visi gyvi organizmai, kaip ir daugialąsčiai gyvūnai, augalai ir grybai, susideda iš daugelio ląstelių arba, kaip ir daugelis pirmuonių bei bakterijų, yra vienaląsčiai organizmai. Biologijos šaka, susijusi su ląstelių struktūros ir gyvybinės veiklos tyrimais, vadinama citologija. Pastaruoju metu taip pat įprasta kalbėti apie ląstelių biologiją arba ląstelių biologiją (angl. Ląstelių biologija).
Ląstelių struktūra Visas ląstelių gyvybės formas žemėje galima suskirstyti į dvi karalystes, atsižvelgiant į jų sudedamųjų ląstelių struktūrą - prokariotai (priešbranduoliniai) ir eukariotai (branduoliniai). Prokariotinės ląstelės yra paprastesnės struktūros, matyt, jos atsirado anksčiau evoliucijos procese. Eukariotų ląstelės yra sudėtingesnės ir atsirado vėliau. Ląstelės, sudarančios žmogaus kūną, yra eukariotinės. Nepaisant formų įvairovės, visų gyvų organizmų ląstelių organizavimas yra pavaldus vieningiems struktūriniams principams. Gyvąjį ląstelės turinį - protoplastą - nuo aplinkos skiria plazmos membrana arba plazmalema. Ląstelė yra užpildyta citoplazma, kurioje yra įvairių organelių ir ląstelių intarpų, taip pat genetinė medžiaga DNR molekulės pavidalu. Kiekvienas iš ląstelės organelių atlieka savo ypatingą funkciją, ir visi jie lemia visos ląstelės gyvybinį aktyvumą.
Prokariotinė ląstelė
Prokariotai (iš lotynų kalbos pro - before, before ir graikų κάρῠον - šerdis, riešutas) - organizmai, kurie neturi, kitaip nei eukariotai, susiformavusio ląstelės branduolio ir kitų vidinių membranų organelių (išskyrus fotosintetinių rūšių plokščias cisternas, pavyzdžiui, cianobakterijose) ). Vienintelė didelė apskrito (kai kurių rūšių - linijinė) dvigrandė DNR molekulė, kurioje yra didžioji ląstelės genetinės medžiagos dalis (vadinamasis nukleoidas), nesudaro komplekso su histono baltymais (vadinamuoju chromatinu). Tarp prokariotų yra bakterijos, įskaitant cianobakterijas (mėlynai žalius dumblius) ir archėjas. Prokariotinių ląstelių palikuonys yra eukariotų ląstelių organeliai - mitochondrijos ir plastidai.
Eukariotinė ląstelė
Eukariotai (eukariotai) (iš graikų kalbos ευ - gerai, visiškai ir κάρῠον - branduolys, riešutas) - organizmai, kurie, skirtingai nei prokariotai, turi susiformavusį ląstelės branduolį, kurį nuo citoplazmos atriboja branduolio membrana. Genetinė medžiaga yra uždaryta keliose linijinėse dvigrandėse DNR molekulėse (priklausomai nuo organizmų tipo, jų skaičius branduolyje gali svyruoti nuo dviejų iki kelių šimtų), iš vidaus pritvirtintas prie ląstelės branduolio membranos ir didžioji dauguma (išskyrus dinoflagelatus) - kompleksas su histono baltymais, vadinamas chromatinas. Eukariotų ląstelėse yra vidinių membranų sistema, kuri be branduolio suformuoja daugybę kitų organelių (endoplazminis tinklas, Golgi aparatas ir kt.). Be to, didžioji dauguma turi nuolatinius tarpląstelinius simbiontus-prokariotus - mitochondrijas, o dumbliai ir augalai taip pat turi plastidų.
Ląstelės membrana Ląstelės membrana yra labai svarbi ląstelės dalis. Jis sujungia visus ląstelių komponentus ir apibūdina vidinę ir išorinę aplinką. Be to, modifikuotos ląstelės membranos klostės suformuoja daug ląstelių organelių. Ląstelės membrana yra dvigubas molekulių sluoksnis (dvimolekulinis arba dvisluoksnis). Tai daugiausia fosfolipidų ir kitų jiems artimų medžiagų molekulės. Lipidų molekulės turi dvigubą elgesį su vandeniu. Molekulių galvutės yra hidrofilinės, t.y. turi afinitetą vandeniui, o jų angliavandenilių uodegos yra hidrofobiškos. Todėl, sumaišius su vandeniu, ant jo paviršiaus lipidai formuoja plėvelę, panašią į aliejinę; Be to, visos jų molekulės yra orientuotos vienodai: molekulių galvutės yra vandenyje, o angliavandenilių uodegos yra virš jo paviršiaus. Ląstelės membranoje yra du tokie sluoksniai, ir kiekviename iš jų molekulių galvutės yra nukreiptos į išorę, o uodegos yra nukreiptos į membranos vidų, viena į kitą, taigi neliečiamos su vandeniu. Tokios membranos storis yra apytiksliai. 7 nm. Be pagrindinių lipidų komponentų, jame yra didelių baltymų molekulių, kurios sugeba „plaukti“ dvigubame lipidų sluoksnyje ir išsidėsčiusios taip, kad viena jų pusė būtų nukreipta į ląstelės vidų, o kita - su išorine aplinka. Kai kurie baltymai yra tik ant išorinio arba tik ant vidinio membranos paviršiaus arba tik iš dalies panardinami į lipidinį dvigubą sluoksnį.
Pagrindinis ląstelių membranos funkcija susideda iš medžiagų perdavimo į ląstelę ir iš jos reguliavimo. Kadangi membrana fiziškai šiek tiek panaši į aliejų, aliejuje ar organiniuose tirpikliuose tirpios medžiagos, tokios kaip eteris, lengvai praeina pro ją. Tas pats pasakytina apie tokias dujas kaip deguonis ir anglies dioksidas. Tuo pačiu metu membrana praktiškai nelaidi daugumai vandenyje tirpių medžiagų, ypač cukrams ir druskoms. Dėl šių savybių jis gali išlaikyti cheminę aplinką ląstelės viduje, kuri skiriasi nuo išorės. Pavyzdžiui, natrio jonų koncentracija kraujyje yra didelė, o kalio - mažai, tuo tarpu tarpląsteliniame skystyje šių jonų yra priešingu santykiu. Panaši situacija būdinga daugeliui kitų cheminių junginių. Akivaizdu, kad vis dėlto ląstelė negali būti visiškai izoliuota nuo aplinkos, nes ji turi gauti medžiagų apykaitai reikalingų medžiagų ir atsikratyti galutinių produktų. Be to, lipidinis dvisluoksnis nėra visiškai nepralaidus net vandenyje tirpioms medžiagoms, tačiau vadinamasis „Kanalus formuojantys“ baltymai sukuria poras arba kanalus, kurie gali atsiverti ir užsidaryti (priklausomai nuo baltymo konformacijos pokyčio) ir esant atvirai būsenai paleidžiant tam tikrus jonus (Na +, K +, Ca2 +) išilgai koncentracijos gradiento. Vadinasi, koncentracijos skirtumo ląstelės viduje ir išorėje negalima išlaikyti vien dėl mažo membranos pralaidumo. Tiesą sakant, jame yra baltymų, kurie atlieka molekulinio „siurblio“ funkciją: jie perneša kai kurias medžiagas ir į ląstelę, ir iš jos, veikdami prieš koncentracijos gradientą. Dėl to, kai, pavyzdžiui, amino rūgščių koncentracija ląstelės viduje yra didelė, o už jos ribų yra maža, amino rūgštys vis dėlto gali patekti iš išorinės aplinkos į vidinę. Šis perdavimas vadinamas aktyviuoju transportu, o jam išleidžiama metabolizmo tiekiama energija. Membraniniai siurbliai yra labai specifiniai: kiekvienas iš jų gali gabenti arba tik tam tikro metalo jonus, arba amino rūgštį, arba cukrų. Membraniniai jonų kanalai taip pat yra specifiniai. Toks selektyvus pralaidumas yra fiziologiškai labai svarbus, o jo nebuvimas yra pirmasis ląstelių mirties įrodymas. Tai lengvai iliustruoja burokėlių pavyzdžiu. Jei gyvas runkelių šaknis panardinamas į šaltą vandenį, jis išlaiko savo pigmentą; jei burokėliai verdami, ląstelės žūva, tampa lengvai pralaidžios ir praranda pigmentą, kuris vandenį paverčia raudonu. Didelės molekulės, tokios kaip baltymų ląstelės, gali „praryti“. Veikiant kai kuriems baltymams, jei jų yra ląstelę supančiame skystyje, ląstelės membranoje įvyksta invaginacija, kuri vėliau užsidaro, formuodama burbulą - mažą vakuolę, kurioje yra vandens ir baltymų molekulių; po to membrana aplink vakuolę plyšta ir jos turinys patenka į ląstelę. Šis procesas vadinamas pinocitoze (pažodžiui „ląstelių gėrimu“) arba endocitoze. Didesnės dalelės, pavyzdžiui, maisto dalelės, gali būti absorbuojamos panašiu būdu vadinamosios. fagocitozė. Paprastai fagocitozės metu susidariusi vakuolė yra didesnė, o maistas virškinamas lizosominiais fermentais vakuolės viduje, kol suplyšta aplinkinė membrana. Šio tipo maistas būdingas pirmuonims, pavyzdžiui, ameboms, kurios valgo bakterijas. Tačiau gebėjimas fagocitozei būdingas žemesniųjų gyvūnų žarnyno ląstelėms, o fagocitai - viena iš stuburinių gyvūnų baltųjų kraujo ląstelių (leukocitų) rūšių. Pastaruoju atveju šio proceso prasmė yra ne pačių fagocitų maitinimas, o bakterijoms, virusams ir kitai organizmui kenksmingos pašalinės medžiagos sunaikinimas. Vakuolių funkcijos gali būti skirtingos. Pavyzdžiui, gėlame vandenyje gyvenantys pirmuonys patiria nuolatinį osmosinį vandens srautą, nes druskų koncentracija ląstelės viduje yra daug didesnė nei išorėje. Jie sugeba išleisti vandenį į specialią išskiriančią (susitraukiančią) vakuolę, kuri periodiškai išstumia jos turinį. Augalų ląstelės dažnai turi vieną didelę centrinę vakuolę, kuri užima beveik visą ląstelę; citoplazma tarp ląstelės sienos ir vakuolės formuoja tik labai ploną sluoksnį. Viena iš tokios vakuolės funkcijų yra vandens kaupimasis, kuris leidžia ląstelei greitai augti. Šis gebėjimas ypač reikalingas tuo laikotarpiu, kai auga augalų audiniai ir formuojasi pluoštinės struktūros. Audiniuose vietose, kur ląstelės yra glaudžiai sujungtos, jų membranose yra daugybė porų, kurias suformuoja baltymai, prasiskverbiantys į membraną - vadinamieji. sąsajos. Gretimų ląstelių poros išsidėsčiusios viena priešais kitą, todėl mažos molekulinės masės medžiagos gali judėti iš ląstelės į ląstelę - ši cheminio ryšio sistema koordinuoja jų gyvybines funkcijas. Vienas tokios koordinacijos pavyzdžių yra daugmaž audinių pastebėtas daugiau ar mažiau sinchroniškas kaimyninių ląstelių dalijimasis.
Citoplazma
Citoplazmoje yra vidinės membranos, panašios į išorinę ir formuojančios įvairių tipų organeles. Šios membranos gali būti vertinamos kaip išorinės membranos klostės; kartais vidinės membranos yra vientisos su išorine, tačiau dažnai vidinė raukšlė atsiskiria ir nutrūksta kontaktas su išorine membrana. Tačiau net ir palaikius kontaktą, vidinė ir išorinė membranos ne visada yra chemiškai tapačios. Visų pirma skiriasi membranos baltymų sudėtis skirtinguose ląstelių organeliuose.
Citoplazmos struktūra
Skystas citoplazmos komponentas taip pat vadinamas citozolu. Pagal šviesos mikroskopą atrodė, kad ląstelė buvo užpildyta kažkuo panašiu į skystą plazmą ar solą, kuriame branduolys ir kiti organeliai „plaukioja“. Iš tikrųjų taip nėra. Eukariotinės ląstelės vidinė erdvė yra griežtai sutvarkyta. Organelių judėjimas koordinuojamas naudojant specializuotas transporto sistemas, vadinamąsias mikrovamzdeles, kurios tarnauja kaip tarpląsteliniai „keliai“ ir specialūs baltymai dyneinai ir kinezinai, atliekantys „variklių“ vaidmenį. Atskiros baltymų molekulės taip pat laisvai nedifunduoja visoje tarpląstelinėje erdvėje, o nukreipiamos į reikalingus skyrius, naudojant specialius signalus jų paviršiuje, kuriuos atpažįsta ląstelių transportavimo sistemos.
Endoplazminis Tinklelis
Eukariotinėje ląstelėje yra viena į kitą einanti membraninių skyrių (vamzdelių ir cisternų) sistema, kuri vadinama endoplazminiu tinklu (arba endoplazminiu tinklu, EPR arba EPS). Ta ER dalis, prie kurios membranų yra pritvirtintos ribosomos, vadinama granuliuotu (arba grubiu) endoplazminiu tinklu; jo membranose sintetinami baltymai. Tie skyriai, kuriuose nėra sienelių ribosomų, vadinami lygiuoju (arba agranuliniu) EPR, kuris dalyvauja lipidų sintezėje. Vidinės lygios ir granuliuotos EPR erdvės nėra izoliuotos, tačiau susilieja viena su kita ir bendrauja su branduolio apvalkalo spindžiu.
Goldžio kompleksas
„Golgi“ aparatas yra plokščių membraninių cisternų krūva, šiek tiek išplėsta link kraštų. „Golgi“ aparato cisternose subręsta kai kurie baltymai, sintetinami ant granuliuoto ER membranų ir skirti sekrecijai ar lizosomų formavimui. Golgi aparatas yra asimetriškas - arčiau ląstelės branduolio (cis-Golgi) esančiuose cisternose yra mažiausiai subrendusių baltymų; prie šių cisternų nuolat pritvirtinamos membraninės pūslelės, pūslelės, pumpuruojančios iš endoplazminio tinklo. Matyt, tų pačių pūslelių pagalba vyksta tolesnis brendančių baltymų judėjimas iš vienos cisternos į kitą. Galų gale pūslelės, kuriose yra visiškai subrendę baltymai, pumpuruojasi iš priešingo organelės galo (trans-Golgi).
Branduolys
Šerdį supa dviguba membrana. Labai siaura (apie 40 nm) erdvė tarp dviejų membranų vadinama perinuklearine. Branduolio membranos pereina į endoplazminio tinklo membranas, o perinuklearinė erdvė atsiveria į tinklinę erdvę. Paprastai branduolio membrana turi labai siauras poras. Akivaizdu, kad per jas perduodamos didelės molekulės, tokios kaip pasiuntinė RNR, kuri sintetinama DNR ir po to patenka į citoplazmą. Didžioji genetinės medžiagos dalis randama ląstelės branduolio chromosomose. Chromosomos susideda iš ilgų dvigubos grandinės DNR grandinių, prie kurių prisijungia baziniai (ty šarminiai) baltymai. Kartais chromosomos turi kelias identiškas DNR grandines, esančias viena šalia kitos - tokios chromosomos vadinamos politenais (daugiagyslėmis). Skirtingų rūšių chromosomų skaičius nevienodas. Diploidinėse žmogaus kūno ląstelėse yra 46 chromosomos arba 23 poros. Neskaidomoje ląstelėje chromosomos yra sujungtos viename ar keliuose taškuose prie branduolio membranos. Įprastoje nespirizuotoje būsenoje chromosomos yra tokios plonos, kad šviesos mikroskopu jų nematyti. Tam tikruose vienos ar kelių chromosomų lokusuose (plotuose) susidaro tankus kūnas, esantis daugumos ląstelių branduoliuose, - vadinamasis. branduolys. Branduoliuose sintetinama ir kaupiama RNR, kuri naudojama ribosomoms, taip pat kai kurioms kitoms RNR rūšims sukurti.
Lizosomos
Lizosomos yra mažos pūslelės, apsuptos viena membrana. Jie pumpuruojasi iš Golgi aparato ir galbūt nuo endoplazminio tinklo. Lizosomose yra įvairių fermentų, skaidančių dideles molekules, ypač baltymų. Dėl savo destruktyvaus poveikio šie fermentai tarsi „užrakinti“ lizosomose ir išsiskiria tik prireikus. Taigi, tarpląstelinio virškinimo metu fermentai iš lizosomų išsiskiria į virškinimo vakuoles. Lizosomos taip pat reikalingos ląstelėms sunaikinti; pavyzdžiui, buožgalviui virstant suaugusia varle, išsiskyrus lizosominiams fermentams, sunaikinamos uodegos ląstelės. Šiuo atveju tai yra normalu ir naudinga organizmui, tačiau kartais šis ląstelių sunaikinimas yra patologinis. Pavyzdžiui, įkvėpus asbesto dulkių, jos gali prasiskverbti į plaučių ląsteles, tada lizosomos lūžta, ląstelės sunaikinamos ir išsivysto plaučių ligos.
Citoskeletas
Citoskeleto elementai apima baltymo fibrilines struktūras, esančias ląstelės citoplazmoje: mikrovamzdelius, aktiną ir tarpines gijas. Mikrovamzdeliai dalyvauja organelių pernešime, yra vėliavėlės dalis, o mitozinis dalijimosi ašis yra pastatytas iš mikrovamzdelių. Aktino gijos yra būtinos norint išlaikyti ląstelės formą, pseudopodialines reakcijas. Tarpinių gijų vaidmuo taip pat atrodo išlaikyti ląstelių struktūrą. Citoskeleto baltymai sudaro kelias dešimtis procentų ląstelių baltymų masės.
Centrioli
Centriolės yra cilindro formos baltymų struktūros, esančios šalia gyvūnų ląstelių branduolio (augalai neturi centriolių). Centriolis yra cilindras, kurio šoninį paviršių sudaro devyni mikrovamzdelių rinkiniai. Mikrovamzdelių skaičius rinkinyje skirtingiems organizmams gali skirtis nuo 1 iki 3. Aplink centrioles yra vadinamasis citoskeleto organizavimo centras, regionas, kuriame sugrupuoti minusiniai ląstelės mikrovamzdelių galai. Prieš dalijimąsi ląstelėje yra dvi centriolės, esančios stačiu kampu viena kitos atžvilgiu. Mitozės metu jie išsiskiria į skirtingus ląstelės galus, formuodami dalijimosi ašies polius. Po citokinezės kiekviena dukterinė ląstelė gauna po vieną centriolį, kuris padvigubėja kitam dalijimuisi. Centriolių padvigubėjimas vyksta ne dalijantis, o sintezuojant naują statmeną statmeną esamai struktūrai. Atrodo, kad centriolės yra homologiškos flagelų ir blakstienų pamatiniams kūnams.
Mitochondrijos
Mitochondrijos yra specialūs ląstelių organeliai, kurių pagrindinė funkcija yra ATP - universalaus energijos nešėjo - sintezė. Kvėpavimas (deguonies absorbcija ir anglies dioksido išsiskyrimas) taip pat atsiranda dėl mitochondrijų fermentinių sistemų. Mitochondrijų vidinis spindis, vadinamas matrica, yra atskirtas nuo citoplazmos dviem išorinėmis ir vidinėmis membranomis, tarp kurių yra tarpmembraninė erdvė. Mitochondrijos vidinė membrana formuoja klostes, vadinamąsias cristae. Matricoje yra įvairių fermentų, susijusių su kvėpavimu ir ATP sinteze. Vidinės mitochondrinės membranos vandenilio potencialas yra labai svarbus ATP sintezei. Mitochondrijos turi savo DNR genomą ir prokariotines ribosomas, o tai tikrai rodo šių organelių simbiotinę kilmę. Visi mitochondrijų baltymai iš viso nėra koduojami mitochondrijų DNR, dauguma mitochondrijų baltymų genų yra branduolio genome, o atitinkami produktai sintetinami citoplazmoje, o vėliau pernešami į mitochondrijas. Mitochondrijų genomai skiriasi dydžiu: pavyzdžiui, žmogaus mitochondrijų genome yra tik 13 genų. Paprasčiausias Reclinomonas americana turi daugiausiai mitochondrijų genų (97) iš tirtų organizmų.
Ląstelių chemija
Paprastai 70-80% ląstelių masės yra vanduo, kuriame ištirpsta įvairios druskos ir mažos molekulinės masės organiniai junginiai. Būdingiausi ląstelės komponentai yra baltymai ir nukleorūgštys. Vieni baltymai yra struktūriniai ląstelės komponentai, kiti - fermentai, t.y. katalizatoriai, kurie nustato cheminių reakcijų greitį ir kryptį ląstelėse. Nukleorūgštys yra paveldimos informacijos nešėjai, kuri realizuojama ląstelių baltymų sintezės procese. Ląstelėse dažnai yra tam tikras kiekis atsarginių medžiagų, kurios yra maisto atsargos. Augalų ląstelėse daugiausia kaupiamas krakmolas, polimerinė angliavandenių forma. Kitas angliavandenių polimeras - glikogenas - yra saugomas kepenų ir raumenų ląstelėse. Riebalai taip pat yra dažnai laikomas maistas, nors kai kurie riebalai atlieka skirtingą funkciją, būtent jie yra svarbiausi struktūriniai komponentai. Baltymai ląstelėse (išskyrus sėklos ląsteles) paprastai nėra sandėliuojami. Pirmiausia neįmanoma apibūdinti tipinės ląstelės sudėties, nes yra labai skirtingi laikomo maisto ir vandens kiekiai. Kepenų ląstelėse yra, pavyzdžiui, 70% vandens, 17% baltymų, 5% riebalų, 2% angliavandenių ir 0,1% nukleorūgščių; likę 6% yra druskos ir mažos molekulinės masės organiniai junginiai, ypač amino rūgštys. Augalų ląstelėse paprastai yra mažiau baltymų, žymiai daugiau angliavandenių ir šiek tiek daugiau vandens; išimtis yra ramybės būsenos ląstelės. Kviečių grūdų, kurie yra embriono maistinių medžiagų šaltinis, ramybės būsenoje yra apytiksliai. 12% baltymų (daugiausia kaupiami baltymai), 2% riebalų ir 72% angliavandenių. Normalų lygį (70-80%) vandens kiekis pasiekia tik grūdų daiginimo pradžioje.
Ląstelių tyrimo metodai
Šviesos mikroskopas.
Tiriant ląstelių formą ir struktūrą, pirmasis instrumentas buvo šviesos mikroskopas. Jo skiriamąją gebą riboja matmenys, palyginami su šviesos bangos ilgiu (matoma šviesa - 0,4–0,7 mikrono). Tačiau daugelis ląstelių struktūros elementų yra daug mažesnio dydžio. Kitas sunkumas yra tas, kad dauguma ląstelių komponentų yra skaidrūs, o jų lūžio rodiklis yra beveik toks pat kaip ir vandens. Norint pagerinti matomumą, dažnai naudojami dažikliai, kurių įvairūs ląstelių komponentai yra skirtingi. Dažymas taip pat naudojamas ląstelių chemijai tirti. Pavyzdžiui, kai kurie dažikliai daugiausia jungiasi su nukleorūgštimis ir taip atskleidžia jų lokalizaciją ląstelėje. Nedidelė dažų dalis - jos vadinamos in vivo - gali būti naudojamos gyvoms ląstelėms dažyti, tačiau paprastai ląstelės turi būti iš anksto užfiksuotos (naudojant medžiagas, kurios koaguliuoja baltymą) ir tik tada jas galima nudažyti. Prieš bandymą ląstelės ar audinio gabalai paprastai įterpiami į parafiną arba plastiką, o naudojant mikrotomą supjaustomi labai plonomis dalimis. Šis metodas plačiai naudojamas klinikinėse laboratorijose naviko ląstelėms aptikti. Be įprastos šviesos mikroskopijos, buvo sukurti kiti optiniai ląstelių tyrimo metodai: fluorescencinė mikroskopija, fazinio kontrasto mikroskopija, spektroskopija ir rentgeno struktūros analizė.
Elektroninis mikroskopas.
Elektroninio mikroskopo skiriamoji geba yra apytiksliai. 1-2 nm. To pakanka tirti dideles baltymų molekules. Paprastai objektą reikia nuspalvinti ir kontrastuoti su metalų druskomis ar metalais. Dėl šios priežasties ir dėl to, kad objektai tiriami vakuume, elektroniniu mikroskopu galima tirti tik negyvas ląsteles.
Jei į terpę pridedamas ląstelių metabolizmo metu absorbuotas radioaktyvus izotopas, tada jo viduląstelinę lokalizaciją galima nustatyti naudojant autoradiografiją. Taikant šį metodą, ant plėvelės dedamos plonos ląstelių dalys. Plėvelė patamsėja tose vietose, kur yra radioaktyvieji izotopai.
Centrifugavimas.
Norint atlikti biocheminį ląstelių komponentų tyrimą, ląstelės turi būti sunaikintos - mechaniškai, chemiškai ar ultragarsu. Išsiskyrę komponentai suspenduojami skystyje, juos galima išskirti ir išvalyti centrifuguojant (dažniausiai tankio gradiente). Paprastai tokie išgryninti komponentai išlaiko didelį biocheminį aktyvumą.
Ląstelių kultūros.
Kai kuriuos audinius galima suskirstyti į atskiras ląsteles, kad ląstelės liktų gyvos ir dažnai galėtų daugintis. Šis faktas galutinai patvirtina ląstelės, kaip gyvo vieneto, sampratą. Kempinę, primityvų daugialąsčių organizmą, galima padalyti į ląsteles trinant per sietą. Po kurio laiko šios ląstelės vėl prisijungia ir sudaro kempinę. Gyvūnų embrionų audiniai gali būti atskirti fermentais ar kitomis priemonėmis, kurios silpnina ryšius tarp ląstelių. Amerikiečių embriologas R. Harrisonas (1879-1959) pirmasis parodė, kad embrioninės ir net kai kurios subrendusios ląstelės gali augti ir daugintis už kūno ribų tinkamoje aplinkoje. Šią ląstelių kultūra vadinamą techniką tobulino prancūzų biologas A. Carrelas (1873-1959). Augalų ląstelės taip pat gali būti auginamos kultūroje, tačiau, palyginti su gyvūnų ląstelėmis, jos formuoja didelius klasterius ir yra tvirtiau prisirišusios viena prie kitos, todėl augant kultūrai, susidaro audiniai, o ne atskiros ląstelės. Ląstelių kultūroje iš vienos ląstelės gali būti išaugintas visas suaugęs augalas, pavyzdžiui, morkos.
Mikrochirurgija.
Mikromanipuliatoriaus pagalba atskiras ląstelės dalis galima kažkaip pašalinti, pridėti ar modifikuoti. Didelę amebos ląstelę galima suskirstyti į tris pagrindinius komponentus - ląstelės membraną, citoplazmą ir branduolį, o tada šiuos komponentus galima iš naujo surinkti ir gauti gyvą ląstelę. Tokiu būdu galima gauti dirbtines ląsteles, susidedančias iš skirtingų tipų amebų komponentų. Jei atsižvelgsime į tai, kad kai kuriuos ląstelių komponentus galima sintetinti dirbtinai, tada dirbtinių ląstelių surinkimo eksperimentai gali būti pirmasis žingsnis link naujų gyvenimo formų sukūrimo laboratorijoje. Kadangi kiekvienas organizmas vystosi iš vienos ląstelės, dirbtinių ląstelių gamybos metodas iš esmės leidžia konstruoti tam tikro tipo organizmus, jei tuo pačiu metu naudojami komponentai, kurie šiek tiek skiriasi nuo esamų ląstelių. Tačiau iš tikrųjų nereikia visiškai sintetinti visų ląstelių komponentų. Daugumos, jei ne visų, ląstelių komponentų struktūrą lemia nukleorūgštys. Taigi naujų organizmų kūrimo problema sumažėja iki naujų tipų nukleorūgščių sintezės ir jų pakeitimo natūraliomis nukleorūgštimis tam tikrose ląstelėse.
Ląstelių susiliejimas.
Kitą dirbtinių ląstelių tipą galima gauti susiliejus tų pačių ar skirtingų tipų ląstelėms. Norint pasiekti sintezę, ląstelės yra veikiamos virusinių fermentų; šiuo atveju dviejų ląstelių išoriniai paviršiai sulimpa, o membrana tarp jų yra sunaikinta ir susidaro ląstelė, kurioje du chromosomų rinkiniai yra uždaryti viename branduolyje. Skirtingo tipo arba skirtinguose dalijimosi etapuose esančios ląstelės gali būti sujungtos. Taikant šį metodą buvo įmanoma gauti hibridines pelės ir vištos, žmogaus ir pelės, žmogaus ir rupūžės ląsteles. Tokios ląstelės yra hibridinės tik iš pradžių, o po daugybės ląstelių dalijimosi jos praranda daugumą vienos ar kitos rūšies chromosomų. Galutinis produktas, pavyzdžiui, iš esmės tampa pelės ląstele, kur nėra žmogaus genų arba jie yra tik nedideli. Ypač įdomus normalių ir piktybinių ląstelių susiliejimas. Kai kuriais atvejais hibridai tampa piktybiniai, kitais - ne, t. abi savybės gali pasirodyti kaip dominuojančios arba recesyvinės. Šis rezultatas nėra netikėtas, nes piktybinį naviką gali sukelti įvairūs veiksniai ir jis turi sudėtingą mechanizmą.
