Citoplazma- obligāta šūnas daļa, kas atrodas starp plazmas membrānu un kodolu; ir sadalīta hialoplazmā (citoplazmas galvenā viela), organellās (citoplazmas pastāvīgās sastāvdaļas) un ieslēgumos (citoplazmas pagaidu sastāvdaļas). Citoplazmas ķīmiskais sastāvs: pamats ir ūdens (60-90% no kopējās citoplazmas masas), dažādi organiskie un neorganiskie savienojumi. Citoplazmā ir sārmaina reakcija. Eikariotu šūnas citoplazmas raksturīga iezīme ir pastāvīga kustība ( cikloze). To galvenokārt nosaka šūnu organellu, piemēram, hloroplastu, kustība. Ja citoplazmas kustība apstājas, šūna iet bojā, jo tikai pastāvīgā kustībā tā var veikt savas funkcijas.
Hialoplazma ( citozols) ir bezkrāsains, gļotains, biezs un caurspīdīgs koloidāls šķīdums. Tieši tajā notiek visi vielmaiņas procesi, tas nodrošina kodola un visu organellu savstarpējo savienojumu. Atkarībā no šķidrās daļas vai lielo molekulu pārsvara hialoplazmā izšķir divas hialoplazmas formas: sol- šķidrāka hialoplazma un želeja- biezāka hialoplazma. Starp tām iespējamas savstarpējas pārejas: gēls pārvēršas par solu un otrādi.
Citoplazmas funkcijas:
- visu šūnu komponentu apvienošana vienā sistēmā,
- vide daudzu bioķīmisko un fizioloģisko procesu norisei,
- vide organellu pastāvēšanai un funkcionēšanai.
Šūnu membrānas
Šūnu membrānas ierobežot eikariotu šūnas. Katrā šūnas membrānā var atšķirt vismaz divus slāņus. Iekšējais slānis atrodas blakus citoplazmai, un to attēlo plazmas membrāna(sinonīmi - plazmlemma, šūnu membrāna, citoplazmas membrāna), virs kuras veidojas ārējais slānis. Dzīvnieku šūnā tas ir plāns un tiek saukts glikokalikss(veidojas no glikoproteīniem, glikolipīdiem, lipoproteīniem), augu šūnā - bieza, t.s. šūnapvalki(veidojas no celulozes).
Visām bioloģiskajām membrānām ir kopīgas struktūras iezīmes un īpašības. Pašlaik tas ir vispārpieņemts Membrānas struktūras šķidruma mozaīkas modelis. Membrānas pamatā ir lipīdu divslānis, ko galvenokārt veido fosfolipīdi. Fosfolipīdi ir triglicerīdi, kuros viens taukskābes atlikums ir aizstāts ar fosforskābes atlikumu; molekulas posmu, kas satur fosforskābes atlikumu, sauc par hidrofilo galvu, bet sekcijas, kas satur taukskābju atlikumus, sauc par hidrofobajām astēm. Membrānā fosfolipīdi ir izvietoti stingri sakārtotā veidā: molekulu hidrofobās astes ir vērstas viena pret otru, bet hidrofilās galvas ir vērstas uz āru, pret ūdeni.
Papildus lipīdiem membrāna satur olbaltumvielas (vidēji ≈ 60%). Tie nosaka lielāko daļu membrānas specifisko funkciju (noteiktu molekulu transportēšana, reakciju katalīze, apkārtējās vides signālu uztveršana un pārveidošana utt.). Ir: 1) perifērās olbaltumvielas(atrodas uz lipīdu divslāņu ārējās vai iekšējās virsmas), 2) daļēji integrēti proteīni(iegremdēts lipīdu divslānī dažādos dziļumos), 3) integrālie jeb transmembrānas proteīni(caurdurt membrānu, saskaroties gan ar šūnas ārējo, gan iekšējo vidi). Integrālos proteīnus dažos gadījumos sauc par kanālu veidojošiem vai kanālu proteīniem, jo tos var uzskatīt par hidrofiliem kanāliem, caur kuriem polārās molekulas nonāk šūnā (membrānas lipīdu komponents tos nelaiž cauri).
A - hidrofilā fosfolipīdu galva; B - hidrofobās fosfolipīdu astes; 1 - proteīnu E un F hidrofobie reģioni; 2 — proteīna F hidrofilie apgabali; 3 - sazarota oligosaharīdu ķēde, kas pievienota lipīdam glikolipīdu molekulā (glikolipīdi ir retāk sastopami nekā glikoproteīni); 4 - sazarota oligosaharīdu ķēde, kas pievienota proteīnam glikoproteīna molekulā; 5 - hidrofils kanāls (funkcionē kā poras, caur kurām var iziet joni un dažas polārās molekulas).
Membrāna var saturēt ogļhidrātus (līdz 10%). Membrānu ogļhidrātu komponentu attēlo oligosaharīdu vai polisaharīdu ķēdes, kas saistītas ar olbaltumvielu molekulām (glikoproteīniem) vai lipīdiem (glikolipīdiem). Ogļhidrāti galvenokārt atrodas uz membrānas ārējās virsmas. Ogļhidrāti nodrošina membrānas receptoru funkcijas. Dzīvnieku šūnās glikoproteīni veido virsmembrānas kompleksu – glikokaliksu, kura biezums ir vairāki desmiti nanometru. Tas satur daudz šūnu receptoru, un ar tā palīdzību notiek šūnu adhēzija.
Olbaltumvielu, ogļhidrātu un lipīdu molekulas ir mobilas, spēj pārvietoties membrānas plaknē. Plazmas membrānas biezums ir aptuveni 7,5 nm.
Membrānu funkcijas
Membrānas veic šādas funkcijas:
- šūnu satura atdalīšana no ārējās vides,
- vielmaiņas regulēšana starp šūnu un vidi,
- sadalot šūnu nodalījumos (“nodalījumos”),
- “enzīmu konveijeru” lokalizācijas vieta,
- komunikācijas nodrošināšana starp šūnām daudzšūnu organismu audos (adhēzija),
- signāla atpazīšana.
Svarīgākā membrānas īpašība— selektīva caurlaidība, t.i. membrānas ir ļoti caurlaidīgas dažām vielām vai molekulām un slikti (vai pilnīgi necaurlaidīgas) pret citām. Šis īpašums ir membrānu regulējošās funkcijas pamatā, nodrošinot vielu apmaiņu starp šūnu un ārējo vidi. Vielu procesu, kas iziet cauri šūnas membrānai, sauc vielu transportēšana. Ir: 1) pasīvais transports- vielu izvadīšanas process bez enerģijas patēriņa; 2) aktīvais transports- vielu pārejas process, kas notiek ar enerģijas patēriņu.
Plkst pasīvais transports vielas pārvietojas no lielākas koncentrācijas zonas uz zemākas koncentrācijas zonu, t.i. pa koncentrācijas gradientu. Jebkurā šķīdumā ir šķīdinātāja un izšķīdušās vielas molekulas. Izšķīdušo vielu molekulu pārvietošanas procesu sauc par difūziju, un šķīdinātāju molekulu kustību sauc par osmozi. Ja molekula ir uzlādēta, tad tās transportēšanu ietekmē arī elektriskais gradients. Tāpēc cilvēki bieži runā par elektroķīmisko gradientu, apvienojot abus gradientus. Transporta ātrums ir atkarīgs no gradienta lieluma.
Var izdalīt šādus pasīvā transporta veidus: 1) vienkārša difūzija— vielu transportēšana tieši caur lipīdu divslāni (skābeklis, oglekļa dioksīds); 2) difūzija caur membrānas kanāliem— transportēšana caur kanālu veidojošiem proteīniem (Na +, K +, Ca 2+, Cl -); 3) atvieglota difūzija- vielu transportēšana, izmantojot īpašus transporta proteīnus, no kuriem katrs ir atbildīgs par noteiktu molekulu vai radniecīgu molekulu grupu (glikozes, aminoskābju, nukleotīdu) kustību; 4) osmoze— ūdens molekulu transportēšana (visās bioloģiskajās sistēmās šķīdinātājs ir ūdens).
Nepieciešamība aktīvais transports rodas, ja ir nepieciešams nodrošināt molekulu transportēšanu cauri membrānai pret elektroķīmisko gradientu. Šo transportu veic īpaši nesējproteīni, kuru darbībai ir nepieciešami enerģijas izdevumi. Enerģijas avots ir ATP molekulas. Aktīvajā transportā ietilpst: 1) Na + /K + sūknis (nātrija-kālija sūknis), 2) endocitoze, 3) eksocitoze.
Na + /K + sūkņa darbība. Normālai funkcionēšanai šūnai ir jāuztur noteikta K + un Na + jonu attiecība citoplazmā un ārējā vidē. K + koncentrācijai šūnas iekšpusē jābūt ievērojami augstākai nekā ārpus tās, un Na + - otrādi. Jāņem vērā, ka Na + un K + var brīvi izkliedēties caur membrānas porām. Na + /K + sūknis neitralizē šo jonu koncentrāciju izlīdzināšanos un aktīvi izsūknē Na + no šūnas un K + šūnā. Na + /K + sūknis ir transmembrānas proteīns, kas spēj veikt konformācijas izmaiņas, kā rezultātā tas var piesaistīt gan K +, gan Na +. Na + /K + sūkņa ciklu var iedalīt šādās fāzēs: 1) Na + pievienošana no membrānas iekšpuses, 2) sūkņa proteīna fosforilēšana, 3) Na + izdalīšanās ekstracelulārajā telpā, 4) K + pievienošana no membrānas ārpuses, 5) sūkņa proteīna defosforilēšana, 6) K + izdalīšanās intracelulārajā telpā. Gandrīz trešdaļa no visas šūnu darbībai nepieciešamās enerģijas tiek tērēta nātrija-kālija sūkņa darbībai. Vienā darbības ciklā sūknis no šūnas izsūknē 3Na+ un iesūknē 2K+.
Endocitoze- lielu daļiņu un makromolekulu absorbcijas process šūnā. Ir divi endocitozes veidi: 1) fagocitoze- lielu daļiņu (šūnas, šūnu daļas, makromolekulas) uztveršana un absorbcija un 2) pinocitoze— šķidrā materiāla (šķīduma, koloidālā šķīduma, suspensijas) uztveršana un absorbcija. Fagocitozes fenomenu atklāja I.I. Mečņikovs 1882. gadā. Endocitozes laikā plazmas membrāna veido invagināciju, tās malas saplūst, un citoplazmā tiek ievilktas struktūras, kuras no citoplazmas norobežo viena membrāna. Daudzi vienšūņi un daži leikocīti spēj fagocitozi. Pinocitoze tiek novērota zarnu epitēlija šūnās un asins kapilāru endotēlijā.
Eksocitoze- process, kas ir pretējs endocitozei: dažādu vielu izņemšana no šūnas. Eksocitozes laikā pūslīšu membrāna saplūst ar ārējo citoplazmas membrānu, vezikulas saturs tiek izņemts ārpus šūnas, un tās membrāna tiek iekļauta ārējā citoplazmas membrānā. Tādā veidā no endokrīno dziedzeru šūnām tiek izvadīti hormoni vienšūņiem, tiek izņemtas nesagremotas pārtikas atliekas.
Iet uz lekcijas Nr.5"Šūnu teorija. Šūnu organizācijas veidi"
Iet uz lekcijas Nr.7"Eukariotu šūna: organellu struktūra un funkcijas"
2. Citoplazmas uzbūve, ķīmiskais sastāvs, nozīme. Membrānu uzbūve un funkcijas.
Citoplazma (protoplazma)šūnas dzīvais saturs bija zināms jau 12. gadsimtā. Terminu protoplazma pirmo reizi ierosināja čehu zinātnieks Purkinje (1839).
Ir trīs citoplazmas slāņi: plazmlemma, hialoplazma un tonoplasts.
Plazmalemma - elementārā membrāna, citoplazmas ārējais slānis, kas atrodas blakus membrānai. Tās biezums ir aptuveni 80A (A - angstroms, 10-10 m). Sastāv no fosfolipīdiem, olbaltumvielām, lipoproteīniem, ogļhidrātiem, neorganiskiem joniem, ūdens. Tam var būt lamelāras (slāņainas) un micelāras (pilienu) struktūras. Visbiežāk tas sastāv no 3 slāņiem: bimolekulārais fosfolipīdu slānis (35A), to īpatsvars ir 40%, virsmu no abām pusēm klāj pārtraukts strukturālo proteīnu slānis (20 un 25A). Atsevišķās vietās lamelāro un micelāro struktūru krustpunktā vai starp divām micellām strukturālo proteīnu ārējais un iekšējais slānis var aizvērties, veidojot hidrofilas proteīna poras, 7-10A, caur kurām vielas iziet izšķīdinātā stāvoklī.
Olbaltumvielu molekulas, kurām nav fermentatīvās aktivitātes, ir iebūvētas membrānas matricā - specifiskos selektīvos jonu vadītspējas kanālos (kālija, nātrija utt.). Visbeidzot, membrāna var saturēt olbaltumvielas - fermentus, kas nodrošina lielmolekulāro vielu iekļūšanu šūnā. Visi šie veidojumi - bioķīmiskās poras - nodrošina galveno membrānu īpašību - puscaurlaidību.
Plazmas membrānai ir daudzas krokas, ieplakas un izvirzījumi, kas vairākas reizes palielina tās virsmu.
Kā membrāna plazmlemma veic svarīgas un sarežģītas funkcijas: 1. Regulē vielu uzņemšanu un izdalīšanos šūnā; 2. Pārveido, uzglabā un patērē enerģiju; 3. Pārstāv ķīmisko pārveidotāju, paātrina vielu pārveidi; 4. Saņem un pārveido gaismas, mehāniskos un ķīmiskos signālus no ārpasaules.
Tādējādi plazmalemma kontrolē šūnas caurlaidību, vielu absorbcijas, transformācijas, sekrēcijas un izdalīšanās procesus.
Tonoplast - iekšējā membrāna, kas atdala šūnu sulu no citoplazmas
Hialoplazma. Pārstāv šūnu organizācijas pamatu, ir tās kā dzīvas būtības izpausme. No fizikāli ķīmiskā viedokļa tā ir sarežģīta heterogēna koloidāla sistēma, kurā augstas molekulmasas savienojumi ir izkliedēti ūdens vidē. Citoplazmā vidēji ir 70-80% ūdens, 12% olbaltumvielu, 1,5-2% nukleīnskābju, aptuveni 5% tauku, 4-6% ogļhidrātu un 0,5-2% neorganisko vielu. Tas var būt divos stāvokļos: solā un gēlā. Sol- šķidrā stāvoklī, ir viskozitāte, želeja- cietā stāvoklī, ir elastība, stiepjamība. Spēj veikt atgriezeniskas sola-gēla pārejas temperatūras, ūdeņraža jonu koncentrācijas, elektrolīta pievienošanas un mehāniskās iedarbības ietekmē.
Citoplazma ir nemainīgs kustība, kas normālos apstākļos ir ļoti lēns un gandrīz nemanāms. Temperatūras paaugstināšanās, gaismas vai ķīmisks stimuls paātrina citoplazmas kustību un padara to redzamu gaismas mikroskopā. Šo kustību palīdz saskatīt hloroplasti, kurus aiznes viskozās citoplazmas strāva. Citoplazmas kustība ir divu veidu: apļveida (rotācijas) un svītru (asinsrites). Ja šūnas dobumu aizņem viena liela vakuola, tad citoplazma pārvietojas tikai gar sienām. Šī ir apļveida kustība. To var novērot Vallisneria un Elodea lapu šūnās. Ja šūnā ir vairāki vakuoli, tad citoplazmas pavedieni, šķērsojot šūnu, savienojas centrā, kur atrodas kodols. Šajās auklās notiek citoplazmas svītru kustība. Svītraina citoplazmas kustība novērojama nātru dzēlīgo matiņu šūnās un jauno ķirbju dzinumu matiņu šūnās.
Hialoplazmas īpašības ir saistītas arī ar proteīna rakstura supramolekulārām struktūrām. Tās ir mikrotubulas un mikrofilamenti.
Mikrotubulas- dobi nelieli veidojumi ar elektronu blīvu proteīna sieniņu. Viņi piedalās vielu vadīšanā caur citoplazmu, hromosomu kustībā un mitotisko vārpstas pavedienu veidošanā.
Mikrofilamenti sastāv no spirāliski sakārtotām proteīna apakšvienībām, kas veido šķiedras vai trīsdimensiju tīklu, satur kontraktilos proteīnus un veicina hialoplazmas un tām piesaistīto organellu kustību.
Hialoplazma kā sarežģītai heterogēnai koloidālai makromolekulu un supramolekulāru struktūru sistēmai raksturīga nešķīstība ūdenī, viskozitāte, elastība, spēja pakļauties apgrieztām izmaiņām, necaurlaidība caur dabisko membrānu porām, lielas saskarnes, ir spēcīga gaismas refrakcija un ļoti zema difūzija. likme.
Hialoplazmas organellas . Kā minēts iepriekš, hialoplazmā ir liels skaits supramolekulāru veidojumu, kas pārstāv daudzus organellus.
Biomembrānu funkcijas
1) barjera - nodrošina regulētu, selektīvu, pasīvu un aktīvu vielmaiņu ar vidi. Piemēram, peroksisomu membrāna aizsargā citoplazmu no peroksīdiem, kas ir bīstami šūnai. Selektīva caurlaidība nozīmē, ka membrānas caurlaidība pret dažādiem atomiem vai molekulām ir atkarīga no to izmēra, elektriskā lādiņa un ķīmiskajām īpašībām. Selektīva caurlaidība nodrošina, ka šūna un šūnu nodalījumi tiek atdalīti no apkārtējās vides un tiek apgādāti ar nepieciešamajām vielām.
2) transportēšana - vielu transportēšana šūnā un ārā no tās notiek caur membrānu. Transports caur membrānām nodrošina: barības vielu piegādi, vielmaiņas galaproduktu izvadīšanu, dažādu vielu sekrēciju, jonu gradientu veidošanos, atbilstoša pH un jonu koncentrācijas uzturēšanu šūnā, kas nepieciešamas šūnu enzīmu darbībai. jebkāda iemesla dēļ nespēj šķērsot fosfolipīdu divslāni (piemēram, hidrofilo īpašību dēļ, jo iekšpusē esošā membrāna ir hidrofoba un neļauj hidrofilām vielām iziet cauri, vai arī tās lielā izmēra dēļ), bet ir nepieciešamas šūnai , var iekļūt membrānā caur īpašiem nesējproteīniem (transporteriem) un kanālu proteīniem vai ar endocitozi Pasīvās transportēšanas laikā vielas difūzijas ceļā šķērso lipīdu divslāni. Šī mehānisma variants ir atvieglota difūzija, kurā noteikta molekula palīdz vielai iziet cauri membrānai. Šai molekulai var būt kanāls, kas ļauj iziet cauri tikai viena veida vielām. Uz membrānas atrodas speciāli sūkņa proteīni, tostarp ATPāze, kas aktīvi sūknē kālija jonus (K+) šūnā un izsūknē no tās nātrija jonus (Na+).
3) matrica - nodrošina membrānas proteīnu noteiktu relatīvo stāvokli un orientāciju, to optimālo mijiedarbību;
4) mehāniskā - nodrošina šūnas autonomiju, tās intracelulārās struktūras, kā arī saikni ar citām šūnām (audos). Šūnu sieniņām ir liela nozīme mehāniskās funkcijas nodrošināšanā, bet dzīvniekiem – starpšūnu vielai.
5) enerģija - fotosintēzes laikā hloroplastos un šūnu elpošanā mitohondrijās to membrānās darbojas enerģijas pārneses sistēmas, kurās piedalās arī olbaltumvielas;
6) receptors - daži proteīni, kas atrodas membrānā, ir receptori (molekulas, ar kuru palīdzību šūna uztver noteiktus signālus, piemēram, hormoni, kas cirkulē asinīs, iedarbojas tikai uz mērķa šūnām, kurām ir šiem hormoniem atbilstoši receptori). Neirotransmiteri (ķīmiskas vielas, kas nodrošina nervu impulsu vadīšanu) saistās arī ar īpašiem receptoru proteīniem mērķa šūnās.
7) fermentatīvie - membrānas proteīni bieži ir fermenti. Piemēram, zarnu epitēlija šūnu plazmas membrānas satur gremošanas enzīmus.
8) biopotenciālu ģenerēšanas un vadīšanas īstenošana.
Ar membrānas palīdzību šūnā tiek uzturēta nemainīga jonu koncentrācija: K+ jona koncentrācija šūnā ir daudz augstāka nekā ārpusē, un Na+ koncentrācija ir daudz zemāka, kas ir ļoti svarīgi, jo tas nodrošina potenciālu starpības uzturēšana uz membrānas un nervu impulsa radīšana.
9) šūnu marķēšana - uz membrānas ir antigēni, kas darbojas kā marķieri - “etiķetes”, kas ļauj identificēt šūnu. Tie ir glikoproteīni (tas ir, proteīni ar tiem pievienotām sazarotām oligosaharīdu sānu ķēdēm), kas spēlē "antenu" lomu. Sānu ķēžu neskaitāmo konfigurāciju dēļ ir iespējams izveidot īpašu marķieri katram šūnu tipam. Ar marķieru palīdzību šūnas var atpazīt citas šūnas un darboties ar tām saskaņoti, piemēram, veidojot orgānus un audus. Tas arī ļauj imūnsistēmai atpazīt svešus antigēnus.
Šūnas, kas veido augu un dzīvnieku audus, ievērojami atšķiras pēc formas, izmēra un iekšējās struktūras. Tomēr tie visi uzrāda līdzības galvenajās dzīvības procesu iezīmēs, vielmaiņā, aizkaitināmībā, augšanā, attīstībā un spējā mainīties.
Šūnā notiekošās bioloģiskās transformācijas ir nesaraujami saistītas ar tām dzīvas šūnas struktūrām, kas ir atbildīgas par vienas vai otras funkcijas veikšanu. Šādas struktūras sauc par organellām.
Visu veidu šūnās ir trīs galvenie, nesaraujami saistīti komponenti:
- struktūras, kas veido tās virsmu: šūnas ārējā membrāna jeb šūnas membrāna, vai citoplazmas membrāna;
- citoplazma ar veselu specializētu struktūru kompleksu - organellām (endoplazmatiskais tīkls, ribosomas, mitohondriji un plastidi, Golgi komplekss un lizosomas, šūnu centrs), kas pastāvīgi atrodas šūnā, un pagaidu veidojumi, ko sauc par ieslēgumiem;
- kodols - atdalīts no citoplazmas ar porainu membrānu un satur kodola sulu, hromatīnu un kodolu.
Šūnu struktūra
Augu un dzīvnieku šūnas (citoplazmas membrānas) virsmas aparātam ir dažas pazīmes.
Vienšūnu organismos un leikocītos ārējā membrāna nodrošina jonu, ūdens un citu vielu mazo molekulu iekļūšanu šūnā. Cieto daļiņu iekļūšanas procesu šūnā sauc par fagocitozi, bet šķidru vielu pilienu iekļūšanu - pinocitozi.
Ārējā plazmas membrāna regulē vielu apmaiņu starp šūnu un ārējo vidi.
Eikariotu šūnās ir organoīdi, kas pārklāti ar dubultu membrānu - mitohondriji un plastidi. Tie satur savu DNS un olbaltumvielu sintezēšanas aparātu, vairojas dalīšanās ceļā, tas ir, tiem ir noteikta autonomija šūnā. Papildus ATP mitohondrijās tiek sintezēts neliels olbaltumvielu daudzums. Plastīdas ir raksturīgas augu šūnām un vairojas dalīšanās ceļā.
| Šūnu veidi | Šūnu membrānas ārējā un iekšējā slāņa uzbūve un funkcijas | ||
|---|---|---|---|
| ārējais slānis (ķīmiskais sastāvs, funkcijas) |
iekšējais slānis - plazmas membrāna |
||
| ķīmiskais sastāvs | funkcijas | ||
| Augu šūnas | Sastāv no šķiedrām. Šis slānis kalpo kā šūnas rāmis un veic aizsargfunkciju. | Divi proteīna slāņi, starp tiem ir lipīdu slānis | Ierobežo šūnas iekšējo vidi no ārējās un saglabā šīs atšķirības |
| Dzīvnieku šūnas | Ārējais slānis (glikokalikss) ir ļoti plāns un elastīgs. Sastāv no polisaharīdiem un olbaltumvielām. Veic aizsargfunkciju. | Tas pats | Īpaši plazmas membrānas enzīmi regulē daudzu jonu un molekulu iekļūšanu šūnā un to izdalīšanos ārējā vidē. |
Vienas membrānas organellās ietilpst endoplazmatiskais tīkls, Golgi komplekss, lizosomas un dažāda veida vakuoli.
Mūsdienu pētniecības instrumenti ir ļāvuši biologiem konstatēt, ka saskaņā ar šūnas struktūru visas dzīvās būtnes ir jāsadala “ne-kodolos” organismos - prokariotos un "kodolajos" - eikariotos.
Prokariotām baktērijām un zilaļģēm, kā arī vīrusiem ir tikai viena hromosoma, ko pārstāv DNS molekula (retāk RNS), kas atrodas tieši šūnas citoplazmā.
| Galvenie organoīdi | Struktūra | Funkcijas |
|---|---|---|
| Citoplazma | Iekšējā smalkgraudainas struktūras pusšķidra vide. Satur kodolu un organellus |
|
| ER - endoplazmatiskais tīkls | Membrānu sistēma citoplazmā”, kas veido kanālus un lielākus dobumus, EPS ir 2 veidu: graudaina (raupja), uz kuras atrodas daudzas ribosomas, un gluda. |
|
| Ribosomas | Mazie korpusi ar diametru 15-20 mm | Veikt olbaltumvielu molekulu sintēzi un to montāžu no aminoskābēm |
| Mitohondriji | Tiem ir sfēriskas, pavedieniem līdzīgas, ovālas un citas formas. Mitohondriju iekšpusē ir krokas (garums no 0,2 līdz 0,7 µm). Mitohondriju ārējais apvalks sastāv no 2 membrānām: ārējā ir gluda, bet iekšējā veido krusta formas izaugumus, uz kuriem atrodas elpošanas enzīmi. |
|
| Plastīdas ir raksturīgas tikai augu šūnām un ir trīs veidu: | Šūnu organellas ar dubultu membrānu | |
| hloroplasti | Tie ir zaļā krāsā, ovālas formas, un tos no citoplazmas ierobežo divas trīsslāņu membrānas. Hloroplasta iekšpusē ir malas, kurās ir koncentrēts viss hlorofils | Izmantojiet gaismas enerģiju no saules un izveidojiet organiskas vielas no neorganiskām |
| hromoplasti | Dzeltens, oranžs, sarkans vai brūns, veidojas karotīna uzkrāšanās rezultātā | Piešķir dažādām augu daļām sarkanu un dzeltenu krāsu |
| leikoplasti | Bezkrāsaini plastidi (atrodami saknēs, bumbuļos, sīpolos) | Viņi uzglabā rezerves barības vielas |
| Golgi komplekss | Tam var būt dažādas formas, un tas sastāv no dobumiem, ko norobežo membrānas un caurules, kas stiepjas no tām ar burbuļiem galā |
|
| Lizosomas | Apaļi ķermeņi ar diametru aptuveni 1 mikronu. Viņiem uz virsmas ir membrāna (āda), kuras iekšpusē atrodas enzīmu komplekss | Veikt gremošanas funkciju - sagremot pārtikas daļiņas un noņemt atmirušās organellas |
| Šūnu kustības organoīdi |
|
|
| Šūnu ieslēgumi | Tās ir šūnas nestabilās sastāvdaļas – ogļhidrāti, tauki un olbaltumvielas | Rezerves barības vielas, ko izmanto šūnu dzīves laikā |
| Šūnu centrs | Sastāv no diviem maziem ķermeņiem - centrioliem un centrosfēras - blīva citoplazmas sadaļa | Spēlē svarīgu lomu šūnu dalīšanā |
Eikariotiem ir daudz organellu, un tiem ir kodoli, kas satur hromosomas nukleoproteīnu veidā (DNS komplekss ar proteīna histonu). Eikarioti ietver lielāko daļu mūsdienu augu un dzīvnieku, gan vienšūnu, gan daudzšūnu.
Ir divi šūnu organizācijas līmeņi:
- prokariotiski - to organismi ir ļoti vienkārši strukturēti - tās ir vienšūnas vai koloniālas formas, kas veido bises, zilaļģu un vīrusu valstību
- eikariotu - vienšūnu koloniālās un daudzšūnu formas, no visvienkāršākajām - sakneņiem, kauliņiem, ciliātiem - līdz augstākiem augiem un dzīvniekiem, kas veido augu valsti, sēņu valstību, dzīvnieku valsti
| Galvenās organellas | Struktūra | Funkcijas |
|---|---|---|
| Augu un dzīvnieku šūnu kodols | Apaļa vai ovāla forma | |
| Kodola apvalks sastāv no 2 membrānām ar porām |
|
|
| Kodolsula (karioplazma) - pusšķidra viela | Vide, kurā atrodas nukleoli un hromosomas | |
| Kodoliņi ir sfēriski vai neregulāras formas | Viņi sintezē RNS, kas ir daļa no ribosomas | |
| Hromosomas ir blīvas, iegarenas vai pavedienam līdzīgas struktūras, kas redzamas tikai šūnu dalīšanās laikā | Satur DNS, kas satur iedzimtu informāciju, kas tiek nodota no paaudzes paaudzē |
Visas šūnu organellas, neskatoties uz to struktūras un funkciju īpatnībām, ir savstarpēji saistītas un “darbojas” šūnai kā vienota sistēma, kurā citoplazma ir savienojošā saite.
Īpaši bioloģiskie objekti, kas ieņem starpstāvokli starp dzīvo un nedzīvu dabu, ir vīrusi, kurus 1892. gadā atklāja D.I.Ivanovskis, un tie pašlaik ir īpašas zinātnes – virusoloģijas – objekts.
Vīrusi vairojas tikai augu, dzīvnieku un cilvēku šūnās, izraisot dažādas slimības. Vīrusiem ir ļoti slāņaina struktūra un tie sastāv no nukleīnskābes (DNS vai RNS) un proteīna apvalka. Ārpus saimniekšūnām vīrusa daļiņa neuzrāda nekādas dzīvībai svarīgas funkcijas: tā nebarojas, neelpo, neaug, nevairojas.
Citoplazmas ķīmiskā sastāva pamatā ir ūdens - 60-90%, organiskie un neorganiskie savienojumi. Citoplazma atrodas sārmainā reakcijā. Šīs vielas iezīme ir pastāvīga kustība vai cikloze, kas kļūst par nepieciešamu nosacījumu šūnas dzīvībai. Vielmaiņas procesi notiek hialoplazmā, bezkrāsainā, biezā koloīdā. Pateicoties hialoplazmai, tiek veiktas attiecības starp kodolu un organellām.
Hialoplazmā ietilpst endoplazmatiskais tīkls jeb retikulums, tā ir sazarota cauruļu, kanālu un dobumu sistēma, ko norobežo viena membrāna. Mitohondrijiem, šūnas īpašajām enerģijas stacijām, ir pākšaugu forma. Ribosomas ir organellas, kas satur RNS. Vēl viena citoplazmas organelle ir Golgi komplekss, kas nosaukts itāļu Golgi vārdā. Mazie organoīdi sfēru formā ir lizosomas. Augu šūnas satur. Dobumus ar šūnu sulu sauc par vakuoliem. Daudz no tiem ir augu augļu šūnās. Citoplazmas izaugumi ir daudzi kustības organelli - pavedieni, skropstas, pseidopodi.
Citoplazmas komponentu funkcijas
Tīkls nodrošina mehāniskās izturības “karkasa” izveidi un piešķir šūnai formu, tas ir, tam ir formu veidojoša funkcija. Uz tā sienām ir fermenti un enzīmu-substrātu kompleksi, no kuriem atkarīga bioķīmiskās reakcijas īstenošana. Tīkla kanāli transportē ķīmiskos savienojumus, tādējādi veicot transporta funkciju.
Mitohondriji palīdz sadalīt sarežģītas organiskās vielas. Tādējādi tiek atbrīvota enerģija, kas šūnai nepieciešama fizioloģisko procesu uzturēšanai.
Ribosomas ir atbildīgas par olbaltumvielu molekulu sintēzi.
Golgi komplekss jeb aparāts veic sekrēcijas funkciju dzīvnieku šūnās un regulē vielmaiņu. Augos komplekss spēlē polisaharīdu sintēzes centra lomu, kas atrodas šūnu sieniņās.
Plastīdas var būt trīs veidu. Hloroplasti vai zaļie plastidi ir iesaistīti fotosintēzē. Augu šūnā var būt līdz 50 hloroplastiem. Hromoplasti satur pigmentus – antocianīnu un karotinoīdu. Šie plastidi ir atbildīgi par augu krāsu, lai piesaistītu dzīvniekus un aizsargātu tos. Leikoplasti nodrošina barības vielu uzkrāšanos, tie var veidot arī hromoplastus un hloroplastus.
Vakuoli ir vietas, kur uzkrājas barības vielas. Tie nodrošina arī šūnas formu veidojošo funkciju, radot iekšējo spiedienu.
Dažādi cietie un šķidrie ieslēgumi ir rezerves vielas un vielas izdalīšanai.
Kustības organellas nodrošina šūnu kustību telpā. Tie ir citoplazmas izaugumi un ir atrodami vienšūnu organismos, dzimumšūnās un fagocītos.
Citoplazmas struktūra
Šūnas iekšējais saturs ir sadalīts citoplazmā un kodolā. Citoplazma ir šūnas lielākā daļa.
1. definīcija
Citoplazma- tā ir šūnas iekšējā pusšķidra koloidālā vide, ko no ārējās vides atdala šūnas membrāna, kurā atrodas kodols un visas membrānas un nemembrānas struktūras organellas.
Visa telpa starp organellām šūnā ir piepildīta ar citoplazmas šķīstošo saturu ( citozols). Citoplazmas agregācijas stāvoklis var būt atšķirīgs: reti – sol un viskozs - želeja. Citoplazmas ķīmiskais sastāvs ir diezgan sarežģīts. Tā ir pusšķidra, gļotaina, bezkrāsaina sarežģītas fizikāli ķīmiskas struktūras masa (bioloģiskais koloīds).
Dzīvnieku šūnas un ļoti jaunas augu šūnas ir pilnībā piepildītas ar citoplazmu. Augu šūnās diferenciācijas laikā veidojas mazi vakuoli, kuru saplūšanas laikā veidojas centrālā vakuola, un citoplazma virzās uz membrānu un izklāj to ar nepārtrauktu slāni.
Citoplazma satur:
- sāls (1%),
- cukurs (4-6%),
- aminoskābes un olbaltumvielas (10-12%),
- tauki un lipīdi (2-3%) fermenti,
- līdz 80% ūdens.
Visas šīs vielas veido koloidālu šķīdumu, kas nesajaucas ar ūdeni vai vakuola saturu.
Citoplazmas sastāvs ietver:
- matrica (hialoplazma),
- citoskelets,
- organoīdi,
- ieslēgumi.
Hialoplazma– koloidāla bezkrāsaina šūnu struktūra. Tas sastāv no šķīstošiem proteīniem, RNS, polisaharīdiem, lipīdiem un noteiktā veidā sakārtotām šūnu struktūrām: membrānām, organellām, ieslēgumiem.
Citoskelets, jeb intracelulārais skelets, - proteīnu veidojumu sistēma, - mikrotubulas un mikrofilamenti - šūnā veic atbalsta funkciju, piedalās šūnas formas un tās kustības mainīšanā un nodrošina noteiktu enzīmu atrašanās vietu šūnā.
Organellas– tās ir stabilas šūnu struktūras, kas veic noteiktas funkcijas, nodrošinot visus šūnas dzīvībai svarīgos procesus (kustību, elpošanu, uzturu, organisko savienojumu sintēzi, to transportēšanu, pārmantojamās informācijas saglabāšanu un nodošanu).
Eikariotu organellus iedala:
- dubultmembrāna (mitohondriji, plastidi);
- vienmembrānas (endoplazmatiskais tīkls, Golgi aparāts (komplekss), lizosomas, vakuoli);
- nemembrānas (flagella, cilias, pseidopodijas, miofibrillas).
Ieslēgumi– šūnas pagaidu struktūras. Tajos ietilpst rezerves savienojumi un vielmaiņas gala produkti: cietes un glikogēna graudi, tauku pilieni, sāls kristāli.
Citoplazmas funkcijas un īpašības
Šūnas citoplazmas saturs spēj kustēties, kas veicina optimālu organellu izvietojumu un rezultātā labāk norit bioķīmiskās reakcijas, vielmaiņas produktu izdalīšanās utt.
Vienšūņiem (amēbām) galvenā šūnu kustība telpā notiek citoplazmas kustības dēļ.
Citoplazma veido dažādas šūnas ārējās struktūras - flagellas, skropstas, virsmas izaugumus, kam ir svarīga loma šūnu kustībā un kas veicina šūnu savienošanos audos.
Citoplazma ir visu šūnu elementu matrica, kas nodrošina visu šūnu struktūru mijiedarbību, kurā notiek dažādu ķīmisko reakciju pārvietošanās pa citoplazmu šūnā, kā arī no šūnas uz šūnu;