Šūna ir dzīvās vielas organizācijas līmenis, neatkarīga biosistēma, kurai piemīt visas dzīvās būtnes pamatīpašības. Tātad, tas var attīstīties, vairoties, pārvietoties, pielāgoties un mainīties. Turklāt jebkurai šūnai ir raksturīga vielmaiņa, specifiska struktūra, struktūru un funkciju sakārtotība.
Zinātne, kas pēta šūnas, ir citoloģija. Tās priekšmets ir daudzšūnu dzīvnieku un augu, vienšūnu organismu struktūrvienības - baktērijas, vienšūņi un aļģes, kas sastāv tikai no vienas šūnas.
Ja runājam par dzīvo organismu struktūrvienību vispārējo organizāciju, tās sastāv no čaulas un kodola ar kodolu. Tie ietver arī šūnu organellus, citoplazmu. Līdz šim dažādas pētniecības metodes ir ļoti attīstītas, bet mikroskopija ieņem vadošo pozīciju, kas ļauj pētīt šūnu struktūru un izpētīt tās galvenos struktūras elementus.
Kas ir organoīds?
Organoīdi (tos sauc arī par organellām) ir jebkuras šūnas pastāvīgi komponenti, kaspadarīt to pilnīgu un veikt noteiktas funkcijas. Šīs ir struktūras, kas ir ļoti svarīgas, lai to turpinātu.
Organoīdi ietver kodolu, lizosomas, endoplazmas tīklu un Golgi kompleksu, vakuolus un pūslīšus, mitohondrijus, ribosomas un šūnu centru (centrosomu). Tas ietver arī struktūras, kas veido šūnas citoskeletu (mikrotubulas un mikrofilamenti), melanosomas. Atsevišķi ir nepieciešams izdalīt kustības organellus. Tās ir skropstas, flagellas, miofibrillas un pseidopods.
Visas šīs struktūras ir savstarpēji saistītas un nodrošina šūnu koordinētu darbību. Tāpēc jautājums: "Kas ir organoīds?" - varat atbildēt, ka šī ir sastāvdaļa, ko var pielīdzināt daudzšūnu organisma orgānam.
Organellu klasifikācija
Šūnas atšķiras pēc izmēra un formas, kā arī to funkcijām, taču tajā pašā laikā tām ir līdzīga ķīmiskā struktūra un vienots organizācijas princips. Tajā pašā laikā jautājums par to, kas ir organoīds un kādas struktūras tas ir, ir diezgan strīdīgs. Piemēram, lizosomas vai vakuolas dažreiz netiek klasificētas kā šūnu organellas.
Ja runājam par šo šūnu komponentu klasifikāciju, tad izšķir nemembrānas un membrānas organellas. Bez membrānas - tas ir šūnu centrs un ribosomas. Kustības organellām (mikrotubulām un mikrofilamentiem) arī trūkst membrānu.
Membrānas organellu struktūras pamatā ir bioloģiskās membrānas klātbūtne. Vienmembrānas un dubultmembrānas organellām ir apvalks ar vienotu struktūru, kas sastāv nodivkāršs fosfolipīdu un olb altumvielu molekulu slānis. Tas atdala citoplazmu no ārējās vides, palīdz šūnai saglabāt formu. Der atcerēties, ka augu šūnās papildus membrānai ir arī ārējā celulozes membrāna, ko sauc par šūnu sieniņu. Tas veic atbalsta funkciju.
Membrānas organellās ietilpst EPS, lizosomas un mitohondriji, kā arī lizosomas un plastidi. To membrānas var atšķirties tikai olb altumvielu komplektā.
Ja runājam par organellu funkcionālajām spējām, tad dažas no tām spēj sintezēt noteiktas vielas. Tātad svarīgas sintēzes organellas ir mitohondriji, kuros veidojas ATP. Ribosomas, plastidi (hloroplasti) un raupjais endoplazmatiskais tīkls ir atbildīgi par olb altumvielu sintēzi, gludā ER ir atbildīga par lipīdu un ogļhidrātu sintēzi.
Apskatīsim organellu uzbūvi un funkcijas sīkāk.
Kodols
Šī organelle ir ārkārtīgi svarīga, jo, to noņemot, šūnas pārstāj funkcionēt un iet bojā.
Kodolam ir dubultā membrāna, kurā ir daudz poru. Ar to palīdzību tas ir cieši saistīts ar endoplazmas tīklu un citoplazmu. Šī organelle satur hromatīnu - hromosomas, kas ir olb altumvielu un DNS komplekss. Ņemot to vērā, mēs varam teikt, ka tieši kodols ir organelle, kas ir atbildīga par genoma lielākās daļas uzturēšanu.
Kodola šķidro daļu sauc par karioplazmu. Tas satur kodola struktūru dzīvībai svarīgās aktivitātes produktus. Blīvākā zona ir kodols, kurā atrodas ribosomas, kompleksie proteīni unRNS, kā arī kālija, magnija, cinka, dzelzs un kalcija fosfāti. Kodols pazūd pirms šūnu dalīšanās un atkal veidojas šī procesa pēdējās stadijās.
Endoplazmatiskais tīklojums (tīkls)
EPS ir vienas membrānas organelles. Tas aizņem pusi no šūnas tilpuma un sastāv no kanāliņiem un cisternām, kas ir savienotas savā starpā, kā arī ar citoplazmas membrānu un kodola ārējo apvalku. Šī organoīda membrānai ir tāda pati struktūra kā plazmalemmai. Šī struktūra ir neatņemama un neatveras citoplazmā.
Endoplazmas tīklojums ir gluds un granulēts (raupjš). Ribosomas atrodas uz granulētā ER iekšējā apvalka, kurā notiek olb altumvielu sintēze. Gludā endoplazmatiskā tīkla virsmā nav ribosomu, taču šeit notiek ogļhidrātu un tauku sintēze.
Visas vielas, kas veidojas endoplazmatiskajā retikulā, caur kanāliņu un kanāliņu sistēmu tiek transportētas uz galamērķi, kur tās uzkrājas un pēc tam izmanto dažādos bioķīmiskos procesos.
Ņemot vērā EPS sintezēšanas spēju, raupjais tīklojums atrodas šūnās, kuru galvenā funkcija ir olb altumvielu veidošanās, bet gludais tīklojums atrodas šūnās, kas sintezē ogļhidrātus un taukus. Turklāt gludajā tīklā uzkrājas kalcija joni, kas nepieciešami normālai šūnu vai visa organisma funkcionēšanai.
Jāatzīmē arī, ka ER ir Golgi aparāta veidošanās vieta.
Lizosomas, to funkcijas
Lizosomas ir šūnu organellas,kuras attēlo vienas membrānas apaļas formas maisiņi ar hidrolītiskiem un gremošanas enzīmiem (proteāzēm, lipāzēm un nukleāzēm). Lizosomu saturu raksturo skāba vide. Šo veidojumu membrānas izolē tos no citoplazmas, novēršot citu šūnu strukturālo komponentu iznīcināšanu. Kad lizosomas enzīmi izdalās citoplazmā, šūna pašiznīcina - autolīze.
Jāatzīmē, ka fermenti galvenokārt tiek sintezēti uz neapstrādāta endoplazmatiskā tīkla, pēc tam tie pārvietojas uz Golgi aparātu. Šeit tie tiek pārveidoti, tiek iesaiņoti membrānas pūslīšos un sāk atdalīties, kļūstot par neatkarīgām šūnas sastāvdaļām - lizosomām, kas ir primārās un sekundārās.
Primārās lizosomas ir struktūras, kas atdalās no Golgi aparāta, savukārt sekundārās (gremošanas vakuoli) ir tās, kas veidojas primāro lizosomu un endocītu vakuolu saplūšanas rezultātā.
Ņemot vērā šo struktūru un organizāciju, mēs varam atšķirt galvenās lizosomu funkcijas:
- dažādu vielu sagremošana šūnas iekšienē;
- nevajadzīgo šūnu struktūru iznīcināšana;
- piedalīšanās šūnu reorganizācijas procesos.
Vacuoles
Vakuoli ir vienas membrānas sfēriskas organellas, kas ir ūdens un tajā izšķīdinātu organisko un neorganisko savienojumu rezervuāri. Šo struktūru veidošanā ir iesaistīts Golgi aparāts un EPS.
Dzīvnieka šūnu vakuolāsMaz. Tie ir mazi un aizņem ne vairāk kā 5% no tilpuma. To galvenais uzdevums ir nodrošināt vielu transportēšanu pa visu šūnu.
Augu šūnas vakuoli ir lieli un aizņem līdz pat 90% no tilpuma. Nobriedušā šūnā ir tikai viena vakuole, kas ieņem centrālo vietu. Tās membrānu sauc par tonoplastu, un tās saturu sauc par šūnu sulu. Augu vakuolu galvenās funkcijas ir nodrošināt šūnas membrānas sasprindzinājumu, dažādu šūnu savienojumu un atkritumu produktu uzkrāšanos. Turklāt šīs augu šūnu organellas nodrošina fotosintēzes procesam nepieciešamo ūdeni.
Ja runājam par šūnu sulas sastāvu, tad tajā ietilpst šādas vielas:
- rezerve - organiskās skābes, ogļhidrāti un olb altumvielas, atsevišķas aminoskābes;
- savienojumi, kas veidojas šūnu dzīves laikā un uzkrājas tajās (alkaloīdi, tanīni un fenoli);
- fitoncīdi un fitohormoni;
- pigmenti, kuru dēļ augļi, saknes un ziedu ziedlapiņas iekrāsojas atbilstošā krāsā.
Golģu komplekss
Organoīdu struktūra, ko sauc par "Golgi aparātu", ir diezgan vienkārša. Augu šūnās tie izskatās kā atsevišķi ķermeņi ar membrānu, dzīvnieku šūnās tos attēlo cisternas, kanāliņi un pūšļi. Golgi kompleksa struktūrvienība ir diktiosoma, ko attēlo 4-6 "tvertņu" kaudze un mazi pūslīši, kas no tiem atdalās un ir intracelulāra transporta sistēma, kā arī var kalpot kā lizosomu avots. Diktiosomu skaits var atšķirties no viena līdz vairākāmsimtiem.
Golgi komplekss parasti atrodas netālu no kodola. Dzīvnieku šūnās - netālu no šūnu centra. Šo organellu galvenās funkcijas ir šādas:
- olb altumvielu, lipīdu un saharīdu sekrēcija un uzkrāšanās;
- organisko savienojumu modificēšana, kas nonāk Golgi kompleksā;
- šis organoīds ir lizosomu veidošanās vieta.
Jāatzīmē, ka ER, lizosomas, vakuoli un Golgi aparāts kopā veido cauruļveida-vakuolāru sistēmu, kas sadala šūnu atsevišķās sekcijās ar atbilstošām funkcijām. Turklāt šī sistēma nodrošina pastāvīgu membrānu atjaunošanu.
Mitohondriji ir šūnas enerģijas stacijas
Mitohondriji ir divu membrānu stieņveida, sfēriskas vai pavedienveida organellas, kas sintezē ATP. Tiem ir gluda ārējā virsma un iekšējā membrāna ar daudzām krokām, ko sauc par kristām. Jāņem vērā, ka kristu skaits mitohondrijās var atšķirties atkarībā no šūnas enerģijas nepieciešamības. Tieši uz iekšējās membrānas ir koncentrēti daudzi enzīmu kompleksi, kas sintezē adenozīna trifosfātu. Šeit ķīmisko saišu enerģija tiek pārvērsta ATP makroerģiskajās saitēs. Turklāt mitohondriji sadala taukskābes un ogļhidrātus, atbrīvojot enerģiju, kas tiek uzkrāta un izmantota augšanai un sintēzei.
Šo organellu iekšējo vidi sauc par matricu. Viņa irsatur apļveida DNS un RNS, mazas ribosomas. Interesanti, ka mitohondriji ir daļēji autonomi organelli, jo tie ir atkarīgi no šūnas darbības, bet tajā pašā laikā tie var saglabāt noteiktu neatkarību. Tātad viņi spēj sintezēt paši savus proteīnus un fermentus, kā arī vairoties paši.
Tiek uzskatīts, ka mitohondriji radās, kad saimniekšūnā iekļuva aerobie prokariotu organismi, kas noveda pie specifiska simbiotiska kompleksa veidošanās. Tātad mitohondriju DNS struktūra ir tāda pati kā mūsdienu baktēriju DNS, un proteīnu sintēzi gan mitohondrijās, gan baktērijās kavē vienas un tās pašas antibiotikas.
Plastīdas - augu šūnu organellas
Plastīdas ir diezgan lielas organellas. Tie atrodas tikai augu šūnās un veidojas no prekursoriem – proplastīdiem, satur DNS. Šīm organellām ir svarīga loma metabolismā, un tās no citoplazmas atdala dubultā membrāna. Turklāt tie var veidot sakārtotu iekšējo membrānu sistēmu.
Plastīdas ir trīs veidu:
- Hloroplasti ir visvairāk plastīdu, kas atbild par fotosintēzi, kas rada organiskos savienojumus un brīvo skābekli. Šīm struktūrām ir sarežģīta struktūra un tās spēj pārvietoties citoplazmā gaismas avota virzienā. Galvenā viela, ko satur hloroplasti, ir hlorofils, ar kuru augi var izmantot saules enerģiju. Jāņem vērā, ka hloroplasti, tāpat kā mitohondriji, ir daļēji autonomas struktūras, jo spējneatkarīga savu proteīnu sadalīšana un sintēze.
- Leikoplasti ir bezkrāsaini plastidi, kas gaismas ietekmē pārvēršas par hloroplastiem. Šīs šūnu sastāvdaļas satur fermentus. Ar to palīdzību glikoze tiek pārveidota un uzkrāta cietes graudu veidā. Dažos augos šie plastidi spēj uzkrāt lipīdus vai olb altumvielas kristālu un amorfu ķermeņu veidā. Lielākais leikoplastu skaits ir koncentrēts augu pazemes orgānu šūnās.
- Hromoplasti ir pārējo divu veidu plastīdu atvasinājumi. Tie veido karotinoīdus (hlorofila iznīcināšanas laikā), kas ir sarkani, dzelteni vai oranži. Hromoplasti ir plastīdu transformācijas pēdējais posms. Lielākā daļa no tiem ir augļos, ziedlapiņās un rudens lapās.
Ribosome
Kas ir organelle, ko sauc par ribosomu? Ribosomas sauc par nemembrānas organellām, kas sastāv no diviem fragmentiem (mazām un lielām apakšvienībām). To diametrs ir aptuveni 20 nm. Tie ir atrodami visu veidu šūnās. Tās ir dzīvnieku un augu šūnu organellas, baktērijas. Šīs struktūras veidojas kodolā, pēc tam tās nonāk citoplazmā, kur tās tiek brīvi novietotas vai pievienotas EPS. Atkarībā no sintezējošām īpašībām ribosomas funkcionē atsevišķi vai apvienojas kompleksos, veidojot poliribosomas. Šajā gadījumā šīs nemembrānas organellus saista RNS sūtņa molekula.
Ribosoma satur 4 rRNS molekulas, kas veido tās karkasu, kā arī dažādas olb altumvielas. Šī organoīda galvenais uzdevums ir salikt polipeptīdu ķēdi, kas ir pirmais solis proteīnu sintēzē. Tās olb altumvielas, kuras veido endoplazmatiskā tīkla ribosomas, var izmantot viss organisms. Proteīnus atsevišķas šūnas vajadzībām sintezē ribosomas, kas atrodas citoplazmā. Jāņem vērā, ka ribosomas ir atrodamas arī mitohondrijās un plastidos.
Šūnas citoskelets
Šūnu citoskeletu veido mikrotubulas un mikrofilamenti. Mikrotubulas ir cilindriski veidojumi ar diametru 24 nm. To garums ir 100 µm-1 mm. Galvenā sastāvdaļa ir proteīns, ko sauc par tubulīnu. Tas nespēj sarauties, un to var iznīcināt kolhicīns. Mikrotubulas atrodas hialoplazmā un veic šādas funkcijas:
- izveidojiet elastīgu, bet tajā pašā laikā stingru būra rāmi, kas ļauj tam saglabāt formu;
- piedalīties šūnu hromosomu sadales procesā;
- nodrošina organellu kustību;
- atrodas šūnu centrā, kā arī flagellas un skropstas.
Mikrofilamenti ir pavedieni, kas atrodas zem plazmas membrānas un sastāv no proteīna aktīna vai miozīna. Tie var sarauties, izraisot citoplazmas kustību vai šūnas membrānas izvirzīšanu. Turklāt šie komponenti ir iesaistīti sašaurināšanās veidošanā šūnu dalīšanās laikā.
Šūnu centrs (centrosoma)
Šī organelle sastāv no 2 centriolām un centrosfēras. Cilindriska centriole. Tās sienas veido trīs mikrocaurulīši, kas saplūst viens ar otru caur šķērssaistēm. Centrioles ir izvietotas pa pāriem taisnā leņķī viens pret otru. Jāņem vērā, ka augstāko augu šūnām šo organellu trūkst.
Šūnu centra galvenā loma ir nodrošināt vienmērīgu hromosomu sadalījumu šūnu dalīšanās laikā. Tas ir arī citoskeleta organizācijas centrs.
Kustības orgāni
Kustību organellās ietilpst skropstas, kā arī flagellas. Tie ir sīki izaugumi matiņu veidā. Karogs satur 20 mikrotubulas. Tās bāze atrodas citoplazmā un tiek saukta par bazālo ķermeni. Kaņģa garums ir 100 µm vai vairāk. Karogas, kuru izmērs ir tikai 10-20 mikroni, sauc par skropstiņām. Kad mikrotubulas slīd, skropstas un flagellas spēj svārstīties, izraisot pašas šūnas kustību. Citoplazmā var būt saraušanās fibrils, ko sauc par miofibrilām – tās ir dzīvnieku šūnas organellas. Miofibrilas, kā likums, atrodas miocītos - muskuļu audu šūnās, kā arī sirds šūnās. Tās sastāv no mazākām šķiedrām (protofibrilām).
Jāpiebilst, ka miofibrilu kūļi sastāv no tumšām šķiedrām - tie ir anizotropi diski, kā arī gaišie laukumi - tie ir izotropi diski. Miofibrila struktūrvienība ir sarkomērs. Šī ir zona starp anizotropo un izotropo disku, kurā ir aktīna un miozīna pavedieni. Kad tie slīd, sarkomērs saraujas, kas noved pie visas muskuļu šķiedras kustības. Plksttas izmanto ATP un kalcija jonu enerģiju.
Dzīvnieku vienšūņi un spermatozoīdi pārvietojas ar flagellas palīdzību. Skropstas ir ciliātu-kurpju kustības orgāns. Dzīvniekiem un cilvēkiem tie pārklāj elpceļus un palīdz atbrīvoties no mazām cietām daļiņām, piemēram, putekļiem. Turklāt ir arī pseidopodi, kas nodrošina amēboīdu kustību un ir daudzu vienšūnu un dzīvnieku šūnu (piemēram, leikocītu) elementi.
Lielākā daļa augu nevar pārvietoties telpā. To kustības ir augšana, lapu kustība un izmaiņas šūnu citoplazmas plūsmā.
Secinājums
Neskatoties uz visu šūnu dažādību, tām visām ir līdzīga struktūra un organizācija. Organellu uzbūvei un funkcijām raksturīgas identiskas īpašības, nodrošinot gan atsevišķas šūnas, gan visa organisma normālu funkcionēšanu.
Šo modeli var izteikt šādi.
Tabula "Eukariotu šūnu organoīdi"
Organoīds |
Augu šūna |
Dzīvnieku būris |
Galvenās funkcijas |
| core | ir | ir | DNS uzglabāšana, RNS transkripcija un proteīnu sintēze |
| endoplazmatiskais tīkls | ir | ir | olb altumvielu, lipīdu un ogļhidrātu sintēze, kalcija jonu uzkrāšanās, Golgi kompleksa veidošanās |
| mitohondriji | ir | ir | ATP, pašu fermentu un olb altumvielu sintēze |
| plastids | ir | nē | piedalīšanās fotosintēzē, cietes, lipīdu, olb altumvielu, karotinoīdu uzkrāšanās |
| ribosomas | ir | ir | polipeptīdu ķēdes savākšana (olb altumvielu sintēze) |
| mikrotubulas un mikrošķiedras | ir | ir | ļauj šūnai saglabāt noteiktu formu, ir neatņemama šūnas centra, skropstu un flagellas sastāvdaļa, nodrošina organellu kustību |
| lizosomas | ir | ir | vielu sagremošana šūnā, tās nevajadzīgo struktūru iznīcināšana, līdzdalība šūnu reorganizācijā, izraisīt autolīzi |
| liela centrālā vakuole | ir | nē | nodrošina spriedzi šūnu membrānā, uzkrāj barības vielas un šūnas atkritumproduktus, fitoncīdus un fitohormonus, kā arī pigmentus, ir ūdens rezervuārs |
| Golģu komplekss | ir | ir | izdala un uzkrāj olb altumvielas, lipīdus un ogļhidrātus, pārveido šūnā nonākošās barības vielas,atbild par lizosomu veidošanos |
| šūnu centrs | ir, izņemot augstākos augus | ir | ir citoskeleta organizācijas centrs, nodrošina vienmērīgu hromosomu diverģenci šūnu dalīšanās laikā |
| miofibrils | nē | ir | nodrošiniet muskuļu kontrakciju |
Ja izdarām secinājumus, varam teikt, ka starp dzīvnieka un augu šūnu pastāv nelielas atšķirības. Tajā pašā laikā organellu funkcionālajām iezīmēm un struktūrai (to apstiprina iepriekš sniegtā tabula) ir vispārējs organizācijas princips. Šūna darbojas kā harmoniska un neatņemama sistēma. Tajā pašā laikā organellu funkcijas ir savstarpēji saistītas un vērstas uz optimālu darbību un šūnas dzīvībai svarīgās aktivitātes uzturēšanu.
