Kā jūs zināt, gandrīz visiem organismiem uz mūsu planētas ir šūnu struktūra. Būtībā visām šūnām ir līdzīga struktūra. Tā ir dzīvā organisma mazākā strukturālā un funkcionālā vienība. Šūnām var būt dažādas funkcijas un līdz ar to arī to struktūras variācijas. Daudzos gadījumos tie var darboties kā neatkarīgi organismi.
Augiem, dzīvniekiem, sēnītēm, baktērijām ir šūnu struktūra. Tomēr pastāv dažas atšķirības starp to strukturālajām un funkcionālajām vienībām. Un šajā rakstā mēs apsvērsim šūnu struktūru. 8. klase paredz šīs tēmas apguvi. Tāpēc raksts būs interesants gan skolēniem, gan tiem, kam vienkārši interesē bioloģija. Šajā pārskatā tiks aprakstīta šūnu struktūra, dažādu organismu šūnas, to līdzības un atšķirības.
Šūnu struktūras teorijas vēsture
Cilvēki ne vienmēr zināja, no kā sastāv organismi. Fakts, ka visi audi veidojas no šūnām, ir kļuvis zināms salīdzinoši nesen. zinātne, kas pētatā ir bioloģija. Ķermeņa šūnu struktūru pirmie aprakstīja zinātnieki Matiass Šleidens un Teodors Švāns. Tas notika 1838. gadā. Tad šūnu struktūras teorija sastāvēja no šādiem noteikumiem:
- no šūnām veidojas visu veidu dzīvnieki un augi;
-
tie aug, veidojoties jaunām šūnām;
- šūna ir mazākā dzīves vienība;
- organisms ir šūnu kopums.
Mūsdienu teorija ietver nedaudz atšķirīgus noteikumus, un to ir nedaudz vairāk:
- šūna var nākt tikai no mātes šūnas;
- daudzšūnu organisms nesastāv no vienkāršas šūnu kopas, bet gan no tām, kas apvienotas audos, orgānos un orgānu sistēmās;
- visu organismu šūnām ir līdzīga struktūra;
- šūna ir sarežģīta sistēma, kas sastāv no mazākām funkcionālām vienībām;
- šūna ir mazākā struktūrvienība, kas spēj darboties kā neatkarīgs organisms.
Šūnu struktūra
Tā kā gandrīz visiem dzīviem organismiem ir šūnu struktūra, ir vērts apsvērt šī elementa struktūras vispārīgos raksturlielumus. Pirmkārt, visas šūnas ir sadalītas prokariotu un eikariotu šūnās. Pēdējā ir kodols, kas aizsargā DNS ierakstīto iedzimto informāciju. Prokariotu šūnās tā nav, un DNS brīvi peld. Visas eikariotu šūnas tiek veidotas saskaņā ar šādu shēmu. Viņiem ir apvalks - plazmas membrāna, ap to parasti iratrodas papildu aizsargveidojumi. Viss, kas atrodas zem tā, izņemot kodolu, ir citoplazma. Tas sastāv no hialoplazmas, organellām un ieslēgumiem. Hialoplazma ir galvenā caurspīdīgā viela, kas kalpo kā šūnas iekšējā vide un aizpilda visu tās telpu. Organelli ir pastāvīgas struktūras, kas veic noteiktas funkcijas, tas ir, nodrošina šūnas dzīvībai svarīgo darbību. Ieslēgumi ir nepastāvīgi veidojumi, kas arī spēlē savu lomu, taču to dara īslaicīgi.
Dzīvo organismu šūnu struktūra
Tagad mēs uzskaitīsim organellas, kas ir vienādas jebkuras dzīvas būtnes šūnām uz planētas, izņemot baktērijas. Tie ir mitohondriji, ribosomas, Golgi aparāts, endoplazmatiskais tīkls, lizosomas, citoskelets. Baktērijām ir raksturīga tikai viena no šīm organellām – ribosomas. Un tagad apsveriet katras organellu struktūru un funkcijas atsevišķi.
Mitohondriji
Tie nodrošina intracelulāru elpošanu. Mitohondriji spēlē sava veida "elektrostacijas" lomu, ģenerējot enerģiju, kas nepieciešama šūnas dzīvībai, noteiktu ķīmisko reakciju norisei tajā.
Tie pieder pie divu membrānu organoīdiem, tas ir, tiem ir divi aizsargapvalki – ārējie un iekšējie. Zem tiem ir matrica - hialoplazmas analogs šūnā. Cristae veidojas starp ārējo un iekšējo membrānu. Tās ir krokas, kas satur fermentus. Šīs vielas ir vajadzīgas, lai tās varētu veiktķīmiskās reakcijas, kas atbrīvo šūnai nepieciešamo enerģiju.
Ribosome
Tie ir atbildīgi par olb altumvielu metabolismu, proti, par šīs klases vielu sintēzi. Ribosomas sastāv no divām daļām – apakšvienībām, lielām un mazām. Šai organellei nav membrānas. Ribosomu apakšvienības apvienojas tikai tieši pirms olb altumvielu sintēzes procesa, pārējā laikā tās tiek atdalītas. Vielas šeit tiek ražotas, pamatojoties uz informāciju, kas reģistrēta DNS. Šī informācija tiek nogādāta ribosomās ar tRNS palīdzību, jo katru reizi pārvadāt DNS šeit būtu ļoti nepraktiski un bīstami - varbūtība to sabojāt būtu pārāk liela.
Golgi aparāts
Šis organoīds sastāv no plakanu cisternu kaudzēm. Šī organoīda funkcijas ir tādas, ka tas uzkrāj un modificē dažādas vielas, kā arī piedalās lizosomu veidošanā.
Endoplazmatiskais tīkls
Tas ir sadalīts gludos un raupjos. Pirmais ir veidots no plakanām caurulēm. Tas ir atbildīgs par steroīdu un lipīdu ražošanu šūnā. Rupjš tiek saukts tāpēc, ka uz to membrānu sieniņām, no kurām tas sastāv, ir daudz ribosomu. Tas veic transporta funkciju. Proti, tas pārnes tur sintezētās olb altumvielas no ribosomām uz Golgi aparātu.
Lizosomas
Tās ir vienas membrānas organellas, kas satur fermentus, kas nepieciešami procesā notiekošo ķīmisko reakciju veikšanaiintracelulārais metabolisms. Lielākais lizosomu skaits tiek novērots leikocītos - šūnās, kas veic imūno funkciju. Tas izskaidrojams ar to, ka viņi veic fagocitozi un ir spiesti sagremot svešu proteīnu, kam nepieciešams liels daudzums enzīmu.
Cytoskelets
Šī ir pēdējā organelle, kas ir kopīga sēnēm, dzīvniekiem un augiem. Viena no tās galvenajām funkcijām ir saglabāt šūnas formu. To veido mikrotubulas un mikrofilamenti. Pirmās ir dobas caurules, kas izgatavotas no proteīna tubulīna. Pateicoties to klātbūtnei citoplazmā, dažas organellas var pārvietoties pa šūnu. Turklāt vienšūnu organismu skropstas un flagellas var sastāvēt arī no mikrotubulām. Otro citoskeleta sastāvdaļu - mikrofilamentus - veido kontraktilie proteīni aktīns un miozīns. Baktērijās šīs organellas parasti nav. Bet dažiem no tiem ir raksturīgs citoskelets, tomēr primitīvāka, ne tik sarežģīta struktūra kā sēnēs, augos un dzīvniekos.
Augu šūnu organellas
Augu šūnu struktūrai ir dažas īpatnības. Papildus iepriekš uzskaitītajām organellām ir arī vakuoli un plastidi. Pirmie ir paredzēti, lai tajā uzkrātu vielas, tostarp nevajadzīgas, jo bieži vien tās nav iespējams noņemt no šūnas, jo ap membrānu ir blīva siena. Šķidrumu, kas atrodas vakuola iekšpusē, sauc par šūnu sulu. Jaunā auga šūnā sākotnēji ir vairāki mazi vakuoli, kas, kā tasnovecošana saplūst vienā lielā. Ir trīs veidu plastidi: hromoplasti, leikoplasti un hromoplasti. Pirmajiem ir raksturīgs sarkana, dzeltena vai oranža pigmenta klātbūtne tajos. Hromoplasti vairumā gadījumu ir nepieciešami, lai piesaistītu apputeksnētājus kukaiņus vai dzīvniekus, kas ir iesaistīti augļu izplatīšanā kopā ar sēklām ar spilgtu krāsu. Pateicoties šīm organellām, ziediem un augļiem ir dažādas krāsas. No hloroplastiem var veidoties hromoplasti, ko var novērot rudenī, kad lapas kļūst dzeltensarkanas, un arī augļu nogatavošanās laikā, kad zaļā krāsa pamazām pilnībā izzūd. Nākamais plastidu veids – leikoplasti – ir paredzēti tādu vielu kā cietes, dažu tauku un olb altumvielu uzglabāšanai. Hloroplasti veic fotosintēzes procesu, pateicoties kuram augi saņem sev nepieciešamās organiskās vielas.
No sešām oglekļa dioksīda molekulām un tāda paša ūdens daudzuma šūna var iegūt vienu glikozes molekulu un sešus skābekļa molekulus, kas tiek izvadīti atmosfērā. Hloroplasti ir divu membrānu organoīdi. To matricā ir tilakoīdi, kas sagrupēti grana veidā. Šīs struktūras satur hlorofilu, un šeit notiek fotosintēzes reakcija. Turklāt hloroplasta matrica satur arī savas ribosomas, RNS, DNS, īpašus enzīmus, cietes graudus un lipīdu pilienus. Šo organellu matricu sauc arī par stromu.
Sēņu īpašības
Šiem organismiem ir arī šūnu struktūra. Senos laikos viņi bija apvienoti vienā valstībā araugi tikai ārēji, bet līdz ar progresīvākas zinātnes parādīšanos kļuva skaidrs, ka to nevar izdarīt.
Pirmkārt, sēnes, atšķirībā no augiem, nav autotrofas, tās nav spējīgas pašas ražot organiskās vielas, bet barojas tikai ar gatavām. Otrkārt, sēnītes šūna ir vairāk līdzīga dzīvniekam, lai gan tai ir dažas auga pazīmes. Sēnīšu šūnu, tāpat kā augu, ieskauj blīva siena, taču tā nesastāv no celulozes, bet gan no hitīna. Šo vielu dzīvnieku ķermenis ir grūti sagremot, tāpēc sēnes tiek uzskatītas par smagu pārtiku. Papildus iepriekš aprakstītajām organellām, kas raksturīgas visiem eikariotiem, šeit ir arī vakuola - tā ir vēl viena līdzība starp sēnēm un augiem. Bet sēnīšu šūnas struktūrā plastidi netiek novēroti. Starp sienu un citoplazmas membrānu atrodas lomasoma, kuras funkcijas joprojām nav pilnībā izprastas. Pārējā sēnīšu šūnas struktūra atgādina dzīvnieku. Papildus organellām citoplazmā peld arī tādi ieslēgumi kā tauku pilieni un glikogēns.
Dzīvnieku šūnas
Tiem ir raksturīgi visi organoīdi, kas tika aprakstīti raksta sākumā. Turklāt virs plazmas membrānas atrodas glikokalikss - membrāna, kas sastāv no lipīdiem, polisaharīdiem un glikoproteīniem. Tas ir iesaistīts vielu transportēšanā starp šūnām.
Kodols
Protams, bez parastajām organellām dzīvnieku, augu, sēnīšu šūnām ir arī kodols. To aizsargā divi apvalki, kuros ir poras. Matricu veido karioplazma(kodolu sula), kurā peld hromosomas ar uz tām ierakstītu iedzimtu informāciju. Ir arī nukleoli, kas ir atbildīgi par ribosomu veidošanos un RNS sintēzi.
Prokarioti
Tās ir arī baktērijas. Baktēriju šūnu struktūra ir primitīvāka. Viņiem nav kodola. Citoplazma satur organellus, piemēram, ribosomas. Plazmas membrānu ieskauj mureīna šūnu siena. Lielākā daļa prokariotu ir aprīkoti ar kustības organellām - galvenokārt flagellas. Ap šūnas sieniņu var atrasties arī papildu aizsargapvalks – gļotādas kapsula. Papildus pamata DNS molekulām baktēriju citoplazmā ir plazmīdas, kas satur informāciju, kas ir atbildīga par organisma rezistences palielināšanu pret nelabvēlīgiem apstākļiem.
Vai visi organismi sastāv no šūnām?
Daži uzskata, ka visiem dzīviem organismiem ir šūnu struktūra. Bet tā nav taisnība. Ir tāda dzīvo organismu valstība kā vīrusi.
Tie nav izgatavoti no šūnām. Šo organismu attēlo kapsīds - proteīna apvalks. Tā iekšpusē atrodas DNS vai RNS, kas satur nelielu daudzumu ģenētiskās informācijas. Ap proteīna apvalku var atrasties arī lipoproteīns, ko sauc par superkapsīdu. Vīrusi var vairoties tikai svešās šūnās. Turklāt tie spēj kristalizēties. Kā redzat, apgalvojums, ka visiem dzīviem organismiem ir šūnu struktūra, ir nepareizs.
Salīdzinājuma diagramma
Pēc mumsapskatīja dažādu organismu uzbūvi, apkopot. Tātad, šūnu struktūra, tabula:
| Dzīvnieki | Augi | Sēnes | Baktērijas | |
| Kodols | Jā | Jā | Jā | Nē |
| Šūnu siena | Nē | Jā, izgatavots no celulozes | Ēd, no hitīna | Ēd, no murein |
| Ribosome | Jā | Jā | Jā | Jā |
| Lizosomas | Jā | Jā | Jā | Nē |
| Mitohondriji | Jā | Jā | Jā | Nē |
| Golgi aparāts | Jā | Jā | Jā | Nē |
| Cytoskelets | Jā | Jā | Jā | Jā |
| Endoplazmatiskais tīkls | Jā | Jā | Jā | Nē |
| Citoplazmas membrāna | Jā | Jā | Jā | Jā |
| Papildu čaulas | Glikokalikss | Nē | Nē | Mucoid kapsula |
Tas, iespējams, arī viss. Mēs pārbaudījām visu uz planētas esošo organismu šūnu struktūru.
