Šūnas bioloģija vispārīgi visiem ir zināma no skolas mācību programmas. Aicinām atcerēties kādreiz pētīto, kā arī atklāt ko jaunu par to. Nosaukumu "šūna" jau 1665. gadā ierosināja anglis R. Huks. Taču sistemātiski to sāka pētīt tikai 19. gadsimtā. Zinātniekus, cita starpā, interesēja šūnas loma organismā. Tie var būt daļa no daudziem dažādiem orgāniem un organismiem (olas, baktērijas, nervi, eritrocīti) vai būt neatkarīgi organismi (vienšūņi). Neskatoties uz visu to dažādību, to funkcijās un struktūrā ir daudz kopīga.
Šūnu funkcijas
Tie visi atšķiras pēc formas un bieži vien arī pēc funkcijām. Arī viena organisma audu un orgānu šūnas var diezgan stipri atšķirties. Tomēr šūnas bioloģija izceļ funkcijas, kas raksturīgas visām to šķirnēm. Šeit vienmēr notiek olb altumvielu sintēze. Šo procesu kontrolē ģenētiskais aparāts. Šūna, kas nesintezē olb altumvielas, būtībā ir mirusi. Dzīva šūna ir tā, kuras sastāvdaļas visu laiku mainās. Tomēr galvenās vielu klases palieknemainīgs.
Visi procesi šūnā tiek veikti, izmantojot enerģiju. Tie ir uzturs, elpošana, reprodukcija, vielmaiņa. Tāpēc dzīvai šūnai raksturīgs tas, ka tajā visu laiku notiek enerģijas apmaiņa. Katrai no tām ir kopīgs svarīgākais īpašums – spēja uzkrāt enerģiju un to tērēt. Citas funkcijas ietver šķelšanos un aizkaitināmību.
Visas dzīvās šūnas var reaģēt uz ķīmiskām vai fizikālām izmaiņām savā vidē. Šo īpašību sauc par uzbudināmību vai aizkaitināmību. Šūnās, kad tās tiek uzbudinātas, mainās vielu sabrukšanas un biosintēzes ātrums, temperatūra un skābekļa patēriņš. Šajā stāvoklī viņi veic viņiem raksturīgās funkcijas.
Šūnu struktūra
Tā struktūra ir diezgan sarežģīta, lai gan tā tiek uzskatīta par vienkāršāko dzīvības veidu tādā zinātnē kā bioloģija. Šūnas atrodas starpšūnu vielā. Tas nodrošina viņiem elpošanu, uzturu un mehānisko izturību. Kodols un citoplazma ir katras šūnas galvenās sastāvdaļas. Katrs no tiem ir pārklāts ar membrānu, kuras celtniecības elements ir molekula. Bioloģija ir atklājusi, ka membrāna sastāv no daudzām molekulām. Tie ir sakārtoti vairākos slāņos. Pateicoties membrānai, vielas selektīvi iekļūst. Citoplazmā ir organellas - mazākās struktūras. Tie ir endoplazmatiskais tīkls, mitohondriji, ribosomas, šūnu centrs, Golgi komplekss, lizosomas. Jūs iegūsit labāku priekšstatu par to, kā izskatās šūnas, izpētot šajā rakstā sniegtos attēlus.
Membrāna
Pārbaudot augu šūnu mikroskopā (piemēram, sīpola sakni), var redzēt, ka to ieskauj diezgan biezs apvalks. Kalmāram ir milzu aksons, kura apvalkam ir pavisam cits raksturs. Tomēr tas neizlemj, kuras vielas vajadzētu vai nevajadzētu ielaist aksonā. Šūnu membrānas funkcija ir tā, ka tā ir papildu līdzeklis šūnu membrānas aizsardzībai. Membrānu sauc par "šūnas cietoksni". Tomēr tas ir taisnība tikai tādā nozīmē, ka tas aizsargā un pasargā tā saturu.
Gan katras šūnas membrāna, gan iekšējais saturs parasti sastāv no vieniem un tiem pašiem atomiem. Tie ir ogleklis, ūdeņradis, skābeklis un slāpeklis. Šie atomi atrodas periodiskās tabulas sākumā. Membrāna ir ļoti smalks molekulārais siets (tā biezums ir 10 tūkstošus reižu mazāks par mata biezumu). Tās poras atgādina šauras garas ejas, kas veidotas kādas viduslaiku pilsētas cietokšņa sienā. To platums un augstums ir 10 reizes mazāks par garumu. Turklāt caurumi šajā sietā ir ļoti reti. Dažās šūnās poras aizņem tikai vienu miljono daļu no visas membrānas laukuma.
Kodols
Šūnu bioloģija ir interesanta arī no kodola viedokļa. Šis ir lielākais organoīds, pirmais, kas piesaista zinātnieku uzmanību. 1981. gadā šūnas kodolu atklāja skotu zinātnieks Roberts Brauns. Šis organoīds ir sava veida kibernētiskā sistēma, kurā informācija tiek glabāta, apstrādāta un pēc tam pārnesta uz citoplazmu, kuras apjoms ir ļoti liels. Kodols šajā procesā ir ļoti svarīgsiedzimtība, kurā tai ir liela nozīme. Turklāt tas veic reģenerācijas funkciju, tas ir, spēj atjaunot visa šūnu ķermeņa integritāti. Šis organoīds regulē visas svarīgākās šūnas funkcijas. Runājot par kodola formu, visbiežāk tā ir sfēriska, kā arī olveida. Hromatīns ir vissvarīgākā šīs organellas sastāvdaļa. Šī ir viela, kas labi krāsojas ar īpašām kodolkrāsām.
Divkāršā membrāna atdala kodolu no citoplazmas. Šī membrāna ir saistīta ar Golgi kompleksu un endoplazmas tīklu. Kodolmembrānā ir poras, caur kurām dažas vielas viegli iziet cauri, bet citām to ir grūtāk izdarīt. Tādējādi tā caurlaidība ir selektīva.
Kodolsula ir kodola iekšējais saturs. Tas aizpilda telpu starp tā struktūrām. Kodolā obligāti ir nukleoli (viens vai vairāki). Tie veido ribosomas. Pastāv tieša saistība starp nukleolu lielumu un šūnas aktivitāti: jo lielāki nukleoli, jo aktīvāk notiek olb altumvielu biosintēze; un, otrādi, šūnās ar ierobežotu sintēzi tās vai nu vispār nav, vai arī tās ir mazas.
Hromosomas atrodas kodolā. Tie ir īpaši pavedienu veidojumi. Papildus dzimuma hromosomām cilvēka ķermeņa šūnas kodolā ir 46 hromosomas. Tie satur informāciju par iedzimtajām ķermeņa tieksmēm, kas tiek nodotas pēcnācējiem.
Šūnām parasti ir viens kodols, bet ir arī daudzkodolu šūnas (muskuļos, aknās utt.). Ja kodoli tiek noņemti, atlikušās šūnas daļas kļūs dzīvotnespējīgas.
Citoplazma
Citoplazma ir bezkrāsaina gļotāda pusšķidra masa. Tas satur aptuveni 75–85% ūdens, aptuveni 10–12% aminoskābju un olb altumvielu, 4–6% ogļhidrātu, 2–3% lipīdu un tauku, kā arī 1% neorganisko un dažas citas vielas.
Šūnas saturs, kas atrodas citoplazmā, spēj kustēties. Pateicoties tam, organoīdi tiek novietoti optimāli, un labāk norit bioķīmiskās reakcijas, kā arī vielmaiņas produktu izvadīšanas process. Citoplazmas slānī ir dažādi veidojumi: virspusēji izaugumi, flagellas, cilias. Citoplazmu caurstrāvo tīklveida sistēma (vakuolāra), kas sastāv no saplacinātiem maisiņiem, pūslīšiem, kanāliņiem, kas sazinās savā starpā. Tie ir savienoti ar ārējo plazmas membrānu.
Endoplazmatiskais tīkls
Šī organelle tika nosaukta tā, jo tā atrodas citoplazmas centrālajā daļā (no grieķu valodas vārds "endon" tiek tulkots kā "iekšā"). EPS ir ļoti sazarota vezikulu, kanāliņu, dažādu formu un izmēru kanāliņu sistēma. Tos no šūnas citoplazmas atdala membrānas.
Ir divu veidu EPS. Pirmais ir granulēts, kas sastāv no tvertnēm un kanāliņiem, kuru virsma ir punktēta ar granulām (graudi). Otrais EPS veids ir agranulārs, tas ir, gluds. Grans ir ribosomas. Interesanti, ka granulēts EPS galvenokārt tiek novērots dzīvnieku embriju šūnās, savukārt pieaugušo formās tas parasti ir agranulārs. Ir zināms, ka ribosomas ir olb altumvielu sintēzes vieta citoplazmā. Pamatojoties uz to, var pieņemt, ka granulētais EPS rodas galvenokārt šūnās, kurās notiek aktīva olb altumvielu sintēze. Tiek uzskatīts, ka agranulārais tīkls galvenokārt ir pārstāvēts tajās šūnās, kurās notiek aktīva lipīdu, tas ir, tauku un dažādu taukiem līdzīgu vielu, sintēze.
Abi EPS veidi ir iesaistīti ne tikai organisko vielu sintēzē. Šeit šīs vielas uzkrājas un arī tiek transportētas uz nepieciešamajām vietām. EPS regulē arī vielmaiņu, kas notiek starp vidi un šūnu.
Ribosome
Tās ir šūnu organellas, kas nav membrānas. Tie sastāv no olb altumvielām un ribonukleīnskābes. Šīs šūnas daļas joprojām nav pilnībā izprotamas iekšējās struktūras ziņā. Elektronu mikroskopā ribosomas izskatās kā sēnes formas vai noapaļotas granulas. Katrs no tiem ir sadalīts mazās un lielās daļās (apakšvienībās), izmantojot rievu. Vairākas ribosomas bieži savieno kopā ar īpašas RNS (ribonukleīnskābes) virkni, ko sauc par i-RNS (sūtni). Pateicoties šīm organellām, olb altumvielu molekulas tiek sintezētas no aminoskābēm.
Golģu komplekss
Biosintēzes produkti nonāk EPS kanāliņu un dobumu lūmenā. Šeit tie ir koncentrēti īpašā aparātā, ko sauc par Golgi kompleksu (augšējā attēlā norādīts kā Golgi komplekss). Šis aparāts atrodas netālu no kodola. Tas piedalās biosintētisko produktu pārnešanā, kas tiek nogādāti uz šūnas virsmu. Arī Golgi komplekss ir iesaistīts to izņemšanā no šūnas, veidošanālizosomas utt.
Šo organellu atklāja itāļu citologs Kamilio Goldži (dzīve - 1844-1926). Par godu viņam 1898. gadā viņš tika nosaukts par Golgi aparātu (kompleksu). Proteīni, kas ražoti ribosomās, nonāk šajā organellā. Kad tie ir nepieciešami kādam citam organoīdam, daļa Golgi aparāta tiek atdalīta. Tādējādi proteīns tiek nogādāts vajadzīgajā vietā.
Lizosomas
Runājot par to, kā izskatās šūnas un kādas organellas ir iekļautas to sastāvā, noteikti jāpiemin lizosomas. Viņiem ir ovāla forma, tos ieskauj viena slāņa membrāna. Lizosomas satur virkni enzīmu, kas sadala olb altumvielas, lipīdus un ogļhidrātus. Ja lizosomu membrāna ir bojāta, fermenti sadalās un iznīcina saturu šūnā. Tā rezultātā viņa nomirst.
Šūnu centrs
Tas atrodas šūnās, kas spēj dalīties. Šūnu centrs sastāv no diviem centrioliem (stieņa formas ķermeņiem). Atrodoties netālu no Golgi kompleksa un kodola, tas piedalās dalīšanās vārpstas veidošanā, šūnu dalīšanās procesā.
Mitohondriji
Enerģijas organellās ietilpst mitohondriji (attēlā iepriekš) un hloroplasti. Mitohondriji ir katras šūnas sākotnējās spēkstacijas. Tieši tajos enerģija tiek iegūta no barības vielām. Mitohondrijiem ir mainīga forma, bet visbiežāk tie ir granulas vai pavedieni. To skaits un lielums nav nemainīgs. Tas ir atkarīgs no tā, kāda ir konkrētas šūnas funkcionālā aktivitāte.
Ja ņemam vērā elektronu mikrogrāfu,Var redzēt, ka mitohondrijiem ir divas membrānas: iekšējā un ārējā. Iekšējā veido izaugumus (cristae), kas pārklāti ar fermentiem. Cristae klātbūtnes dēļ palielinās mitohondriju kopējā virsma. Tas ir svarīgi, lai enzīmu darbība noritētu aktīvi.
Mitohondrijās zinātnieki ir atklājuši specifiskas ribosomas un DNS. Tas ļauj šīm organellām pašām vairoties šūnu dalīšanās laikā.
Hloroplasti
Kas attiecas uz hloroplastiem, tas ir diska vai bumbiņas formā ar dubultu apvalku (iekšējo un ārējo). Šī organoīda iekšienē atrodas arī ribosomas, DNS un grana - īpaši membrānu veidojumi, kas saistīti gan ar iekšējo membrānu, gan savā starpā. Hlorofils ir atrodams granīta membrānās. Pateicoties viņam, saules gaismas enerģija tiek pārvērsta adenozīna trifosfāta (ATP) ķīmiskajā enerģijā. Hloroplastos to izmanto ogļhidrātu sintezēšanai (veidojas no ūdens un oglekļa dioksīda).
Piekrītu, iepriekš sniegtā informācija ir jāzina ne tikai, lai nokārtotu bioloģijas eksāmenu. Šūna ir būvmateriāls, kas veido mūsu ķermeni. Un visa dzīvā daba ir sarežģīts šūnu kopums. Kā redzat, tiem ir daudz sastāvdaļu. No pirmā acu uzmetiena var šķist, ka šūnas struktūras izpēte nav viegls uzdevums. Tomēr, ja paskatās, šī tēma nav tik sarežģīta. Tas ir jāzina, lai labi pārzinātu tādu zinātni kā bioloģija. Šūnas sastāvs ir viena no tās pamattēmām.
