Pagrindiniai žmogaus kūno ląstelių tipai ir jų vaidmuo. Ląstelė, jos struktūra ir savybės Pagrindinės ląstelių struktūros

Ląstelių struktūra

Žmogaus kūnas, kaip ir bet kuris kitas gyvas organizmas, susideda iš ląstelių. Jie atlieka vieną iš pagrindinių vaidmenų mūsų kūne. Ląstelių pagalba vyksta augimas, vystymasis ir dauginimasis.

Dabar prisiminkime, kas biologijoje paprastai vadinama ląstele.

Ląstelė yra elementarus vienetas, dalyvaujantis visų gyvų organizmų, išskyrus virusus, struktūroje ir funkcionavime. Jis turi savo metabolizmą ir gali ne tik egzistuoti savarankiškai, bet ir vystytis bei daugintis. Trumpai tariant, galime daryti išvadą, kad ląstelė yra svarbiausia ir būtiniausia bet kurio organizmo statybinė medžiaga.

Žinoma, vargu ar galėsite pamatyti narvą plika akimi. Bet šiuolaikinių technologijų pagalba žmogus turi puikią galimybę ne tik apžiūrėti pačią ląstelę šviesos ar elektroniniu mikroskopu, bet ir ištirti jos sandarą, išskirti ir kultivuoti atskirus jos audinius, net iššifruoti genetinę ląstelių informaciją.

Dabar, naudodamiesi šia figūra, vizualiai išnagrinėkime ląstelės struktūrą:

Ląstelių struktūra

Tačiau įdomu tai, kad ne visos ląstelės turi vienodą struktūrą. Yra keletas skirtumų tarp gyvo organizmo ląstelių ir augalų ląstelių. Juk augalų ląstelėse yra plastidžių, membranos ir vakuolių su ląstelių sultimis. Nuotraukoje galite pažvelgti į gyvūnų ir augalų ląstelių struktūrą ir pamatyti skirtumą tarp jų:

Išsamesnę informaciją apie augalų ir gyvūnų ląstelių struktūrą sužinosite žiūrėdami vaizdo įrašą

Kaip matote, nors ląstelės yra mikroskopinio dydžio, jų struktūra yra gana sudėtinga. Todėl dabar pereisime prie išsamesnio ląstelės struktūros tyrimo.

Ląstelės plazminė membrana

Norint suteikti formą ir atskirti ląstelę nuo jos rūšies, aplink žmogaus ląstelę yra membrana.

Kadangi membrana turi savybę iš dalies leisti medžiagoms prasiskverbti per save, dėl to reikalingos medžiagos patenka į ląstelę, iš jos pašalinamos atliekos.

Tradiciškai galime sakyti, kad ląstelės membrana yra ultramikroskopinė plėvelė, susidedanti iš dviejų monomolekulinių baltymų sluoksnių ir bimolekulinio lipidų sluoksnio, esančio tarp šių sluoksnių.

Iš to galime daryti išvadą, kad ląstelės membrana vaidina svarbų vaidmenį jos struktūroje, nes atlieka nemažai specifinių funkcijų. Jis atlieka apsauginę, barjerinę ir jungiančią funkciją tarp kitų ląstelių ir palaiko ryšį su aplinka.

Dabar pažvelkime į paveikslą išsamiau apie membranos struktūrą:

Citoplazma

Kitas ląstelės vidinės aplinkos komponentas yra citoplazma. Tai pusiau skysta medžiaga, kurioje juda ir tirpsta kitos medžiagos. Citoplazma susideda iš baltymų ir vandens.

Ląstelės viduje vyksta nuolatinis citoplazmos judėjimas, vadinamas cikloze. Ciklozė gali būti žiedinė arba tinklinė.

Be to, citoplazma jungia skirtingas ląstelės dalis. Šioje aplinkoje yra ląstelės organelės.

Organelės yra nuolatinės ląstelių struktūros, turinčios specifines funkcijas.

Tokios organelės apima tokias struktūras kaip citoplazminė matrica, endoplazminis tinklas, ribosomos, mitochondrijos ir kt.

Dabar pabandysime atidžiau pažvelgti į šias organeles ir išsiaiškinti, kokias funkcijas jie atlieka.

Citoplazma

Citoplazminė matrica

Viena iš pagrindinių ląstelės dalių yra citoplazminė matrica. Jo dėka ląstelėje vyksta biosintezės procesai, o jos komponentuose yra energiją gaminančių fermentų.

Citoplazminė matrica

Endoplazminis Tinklelis

Viduje citoplazmos zona susideda iš mažų kanalų ir įvairių ertmių. Šie kanalai jungiasi vienas su kitu, sudarydami endoplazminį tinklelį. Toks tinklas yra nevienalytis savo struktūra ir gali būti granuliuotas arba lygus.


Endoplazminis Tinklelis

Ląstelės branduolys

Svarbiausia dalis, kuri yra beveik visose ląstelėse, yra ląstelės branduolys. Tokios ląstelės, turinčios branduolį, vadinamos eukariotais. Kiekviename ląstelės branduolyje yra DNR. Tai paveldimumo medžiaga ir joje užšifruotos visos ląstelės savybės.

Ląstelės branduolys

Chromosomos

Jei pažvelgsite į chromosomos struktūrą po mikroskopu, pamatysite, kad ji susideda iš dviejų chromatidžių. Paprastai po branduolio dalijimosi chromosoma tampa monochromatine. Tačiau iki kito padalijimo pradžios chromosomoje atsiranda dar viena chromatidė.

Chromosomos

Ląstelės centras

Ištyrus ląstelės centrą matosi, kad jis susideda iš motinos ir dukters centriolių. Kiekviena tokia centriolė yra cilindro formos objektas, sienelės sudarytos iš devynių vamzdelių trynukų, o viduryje yra vienalytė medžiaga.

Tokio ląstelių centro pagalba vyksta gyvūnų ir žemesnių augalų ląstelių dalijimasis.

Ląstelės centras

Ribosomos

Ribosomos yra universalios organelės tiek gyvūnų, tiek augalų ląstelėse. Pagrindinė jų funkcija – baltymų sintezė funkciniame centre.

Ribosomos

Mitochondrijos

Mitochondrijos taip pat yra mikroskopinės organelės, tačiau skirtingai nuo ribosomų, jos turi dvigubą membraną, kurios išorinė membrana yra lygi, o vidinė turi įvairių formų ataugas, kurios vadinamos cristae. Mitochondrijos atlieka kvėpavimo ir energijos centro vaidmenį

Mitochondrijos

Goldžio kompleksas

Tačiau Golgi aparato pagalba medžiagos kaupiamos ir transportuojamos. Taip pat šio aparato dėka susidaro lizosomos ir lipidų bei angliavandenių sintezė.

Savo struktūra Golgi aparatas primena atskirus kūnus, kurie yra pjautuvo arba strypo formos.

Goldžio kompleksas

Plastidai

Tačiau augalų ląstelės plastidai atlieka energijos stoties vaidmenį. Jie linkę transformuotis iš vienos rūšies į kitą. Plastidai skirstomi į tokias rūšis kaip chloroplastai, chromoplastai ir leukoplastai.

Plastidai

Lizosomos

Virškinimo vakuolė, galinti ištirpinti fermentus, vadinama lizosoma. Tai yra mikroskopinės vienos membranos organelės, turinčios apvalią formą. Jų skaičius tiesiogiai priklauso nuo to, kiek gyvybiškai svarbi ląstelė ir kokia jos fizinė būklė.

Jei lizosomų membrana yra sunaikinta, ląstelė gali virškinti save.

Lizosomos

Ląstelės maitinimo būdai

Dabar pažvelkime į būdus, kaip maitinti ląsteles:

Ląstelės maitinimo būdas

Čia reikia pažymėti, kad baltymai ir polisacharidai į ląstelę linkę prasiskverbti fagocitozės būdu, o skysčio lašeliai – pinocitozės būdu.

Gyvūnų ląstelių šėrimo būdas, į kurį patenka maistinės medžiagos, vadinamas fagocitoze. O toks universalus bet kokių ląstelių maitinimo būdas, kai maistinės medžiagos į ląstelę patenka jau ištirpusios, vadinamas pinocitoze.

Ląstelė- elementari gyvoji sistema, pagrindinis struktūrinis ir funkcinis kūno vienetas, galintis atsinaujinti, reguliuotis ir savaime daugintis.

Gyvybinės žmogaus ląstelės savybės

Pagrindinės ląstelės gyvybinės savybės yra: medžiagų apykaita, biosintezė, dauginimasis, dirglumas, išsiskyrimas, mityba, kvėpavimas, organinių junginių augimas ir irimas.

Cheminė ląstelės sudėtis

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)

Organinė ląstelių medžiaga

Medžiagų pavadinimas	Iš kokių elementų (medžiagų) jie susideda?	Medžiagų funkcijos
Angliavandeniai	Anglis, vandenilis, deguonis.	Pagrindiniai visų gyvybės procesų energijos šaltiniai.
	Anglis, vandenilis, deguonis.	Jie yra visų ląstelių membranų dalis ir tarnauja kaip atsarginis energijos šaltinis organizme.
	Anglis, vandenilis, deguonis, azotas, siera, fosforas.	1. Pagrindinė ląstelės statybinė medžiaga; 2. pagreitinti cheminių reakcijų eigą organizme; 3. rezervinis energijos šaltinis organizmui.
Nukleino rūgštys	Anglis, vandenilis, deguonis, azotas, fosforas.	DNR – nustato ląstelių baltymų sudėtį ir paveldimų savybių bei savybių perdavimą kitoms kartoms; RNR – tam tikrai ląstelei būdingų baltymų susidarymas.
ATP (adenozino trifosfatas)	Ribozė, adeninas, fosforo rūgštis	Užtikrina energijos tiekimą, dalyvauja nukleorūgščių statyboje

Žmogaus ląstelių dauginimasis (ląstelių dalijimasis)

Ląstelių dauginimasis žmogaus organizme vyksta netiesioginio dalijimosi būdu. Dėl to dukterinis organizmas gauna tą patį chromosomų rinkinį kaip ir motina. Chromosomos yra paveldimų organizmo savybių nešiotojai, perduodami iš tėvų palikuonims.

Dauginimosi stadija (dalijimosi fazės)	Charakteristika
Parengiamasis	Prieš dalijimąsi chromosomų skaičius padvigubėja. Saugoma energija ir dalijimuisi reikalingos medžiagos.
	Dalijimosi pradžia. Ląstelės centro centrioliai nukrypsta link ląstelės polių. Chromosomos storėja ir trumpėja. Branduolinis apvalkalas ištirpsta. Dalijimosi velenas susidaro iš ląstelės centro.
	Dvigubos chromosomos yra ląstelės pusiaujo plokštumoje. Prie kiekvienos chromosomos yra pritvirtinti tankūs siūlai, kurie tęsiasi nuo centriolių.
	Siūlai susitraukia ir chromosomos juda link ląstelės polių.
Ketvirta	Padalinimo pabaiga. Visas ląstelės ir citoplazmos turinys yra padalintas. Chromosomos pailgėja ir tampa nebeatskiriamos. Susidaro branduolio membrana, ant ląstelės kūno atsiranda susiaurėjimas, kuris palaipsniui gilėja, dalija ląstelę į dvi dalis. Susidaro dvi dukterinės ląstelės.

Žmogaus ląstelės sandara

Gyvūnų ląstelė, skirtingai nei augalo ląstelė, turi ląstelės centrą, tačiau trūksta: tankios ląstelės sienelės, porų ląstelės sienelėje, plastidų (chloroplastų, chromoplastų, leukoplastų) ir vakuolių su ląstelių sultimis.

Ląstelių struktūros	Struktūrinės savybės	Pagrindinės funkcijos
Plazmos membrana	Bilipidinis (riebalinis) sluoksnis, apsuptas naujų baltų sluoksnių	Metabolizmas tarp ląstelių ir tarpląstelinės medžiagos
Citoplazma	Klampi pusiau skysta medžiaga, kurioje yra ląstelių organelės	Vidinė ląstelės aplinka. Visų ląstelės dalių tarpusavio ryšys ir maistinių medžiagų transportavimas
Branduolys su branduoliu	Kūnas, apribotas branduolio apvalkalu, su chromatinu (tipu ir DNR). Branduolys yra branduolio viduje ir dalyvauja baltymų sintezėje.	Ląstelės valdymo centras. Informacijos perdavimas dukterinėms ląstelėms naudojant chromosomas dalijimosi metu
Ląstelės centras	Tankesnės citoplazmos sritis su centrioliais (ir cilindriniais kūnais)	Dalyvauja ląstelių dalijime
Endoplazminis Tinklelis	Vamzdelių tinklas	Maistinių medžiagų sintezė ir transportavimas
Ribosomos	Tankūs kūnai, turintys baltymų ir RNR	Jie sintetina baltymus
Lizosomos	Apvalūs kūnai, kuriuose yra fermentų	Suskaidyti baltymus, riebalus, angliavandenius
Mitochondrijos	Sustorėję kūnai su vidinėmis raukšlėmis (cristae)	Juose yra fermentų, kurių pagalba skaidomos maistinės medžiagos, o energija kaupiama specialios medžiagos – ATP – pavidalu.
Goldžio kompleksas	Su plokščių membraninių maišelių židiniu	Lizosomų susidarymas

_______________

Informacijos šaltinis:

Biologija lentelėse ir diagramose./ 2 leidimas, - Sankt Peterburgas: 2004 m.

Rezanova E.A. Žmogaus biologija. Lentelėse ir diagramose./ M.: 2008 m.

Ląstelė– elementarus gyvosios sistemos vienetas. Įvairios gyvos ląstelės struktūros, atsakingos už tam tikros funkcijos atlikimą, vadinamos organelėmis, kaip ir viso organizmo organai. Specifinės funkcijos ląstelėje pasiskirsto tarp organelių, tarpląstelinių struktūrų, kurios turi tam tikrą formą, pavyzdžiui, ląstelės branduolį, mitochondrijas ir kt.

Ląstelių struktūros:

Citoplazma. Esminė ląstelės dalis, uždaryta tarp plazminės membranos ir branduolio. Citozolis yra klampus vandeninis įvairių druskų ir organinių medžiagų tirpalas, persmelktas baltymų gijų – citoskeletų – sistema. 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 plazminė membrana. Šios membranos storis toks mažas (apie 10 nm), kad jį galima pamatyti tik elektroniniu mikroskopu.

Lipidai membranoje jie sudaro dvigubą sluoksnį, o baltymai prasiskverbia per visą jos storį, yra panardinami į skirtingą gylį lipidiniame sluoksnyje arba yra išoriniame ir vidiniame membranos paviršiuose. Visų kitų organelių membranų struktūra panaši į plazminę. Struktūra: dvigubas lipidų, baltymų, angliavandenių sluoksnis. Funkcijos: ribojimas, ląstelių formos išsaugojimas, apsauga nuo pažeidimų, medžiagų patekimo ir pašalinimo reguliatorius.

Lizosomos. Lizosomos yra su membrana sujungtos organelės. Jie yra ovalo formos ir 0,5 mikrono skersmens. Juose yra fermentų, naikinančių organines medžiagas, rinkinys. Lizosomų membrana yra labai stipri ir neleidžia savo fermentams prasiskverbti į ląstelės citoplazmą, tačiau jei lizosoma yra pažeista bet kokių išorinių poveikių, sunaikinama visa ląstelė ar jos dalis.
Lizosomos randamos visose augalų, gyvūnų ir grybų ląstelėse.

Virškindamos įvairias organines daleles, lizosomos suteikia papildomų „žaliavų“ cheminiams ir energetiniams procesams ląstelėje. Kai ląstelės badauja, lizosomos suvirškina kai kuriuos organelius, neužmušdamos ląstelės. Šis dalinis virškinimas tam tikrą laiką suteikia ląstelei būtinų maistinių medžiagų minimumą. Kartais lizosomos virškina ištisas ląsteles ir ląstelių grupes, o tai vaidina svarbų vaidmenį gyvūnų vystymosi procesuose. Pavyzdys yra uodegos praradimas, kai buožgalvis virsta varle. Struktūra: ovalios pūslelės, membrana išorėje, fermentai viduje. Funkcijos: organinių medžiagų skaidymas, negyvų organelių naikinimas, panaudotų ląstelių naikinimas.

Golgi kompleksas. Biosintetiniai produktai, patekę į endoplazminio tinklo ertmių ir kanalėlių spindžius, koncentruojami ir transportuojami Golgi aparate. Šios organelės dydis yra 5–10 μm.

Struktūra: ertmės (burbuliukai), apsuptos membranomis. Funkcijos: kaupimas, pakavimas, organinių medžiagų išskyrimas, lizosomų susidarymas

Endoplazminis Tinklelis. Endoplazminis tinklas yra organinių medžiagų sintezės ir transportavimo sistema ląstelės citoplazmoje, kuri yra ažūrinė sujungtų ertmių struktūra.
Prie endoplazminio tinklelio membranų prisitvirtina daugybė ribosomų – ​​mažiausių ląstelių organelių, formuojančių 20 nm skersmens rutulius. ir susidedantis iš RNR ir baltymų. Baltymų sintezė vyksta ribosomose. Tada naujai susintetinti baltymai patenka į ertmių ir kanalėlių sistemą, per kurią juda ląstelės viduje. Ertmės, kanalėliai, vamzdeliai iš membranų, ribosomos membranų paviršiuje. Funkcijos: organinių medžiagų sintezė naudojant ribosomas, medžiagų pernešimas.

Ribosomos. Ribosomos prisitvirtina prie endoplazminio tinklo membranų arba yra laisvos citoplazmoje, išsidėsčiusios grupėmis, ant jų sintetinami baltymai. Baltymų sudėtis, ribosominė RNR Funkcijos: užtikrina baltymų biosintezę (baltymų molekulės surinkimas iš).
Mitochondrijos. Mitochondrijos yra energijos organelės. Mitochondrijų forma yra skirtinga, jos gali būti kitokios, lazdelės formos, siūlinės, kurių vidutinis skersmuo 1 mikronas. ir 7 µm ilgio. Mitochondrijų skaičius priklauso nuo ląstelės funkcinio aktyvumo ir gali siekti dešimtis tūkstančių vabzdžių skrydžio raumenyse. Mitochondrijas išorėje riboja išorinė membrana, po kuria yra vidinė membrana, sudaranti daugybę projekcijų – cristae.

Mitochondrijų viduje yra RNR, DNR ir ribosomos. Jos membranose yra įmontuoti specifiniai fermentai, kurių pagalba mitochondrijose maistinių medžiagų energija paverčiama ATP energija, reikalinga ląstelės ir viso organizmo gyvybei.

Membrana, matrica, ataugos - cristae. Funkcijos: ATP molekulės sintezė, savų baltymų, nukleorūgščių, angliavandenių, lipidų sintezė, savo ribosomų susidarymas.

Plastidai. Tik augalų ląstelėse: leukoplastuose, chloroplastuose, chromoplastuose. Funkcijos: atsarginių 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 ribosomų DNR ir specialios membranos struktūros – grana, sujungtos viena su kita ir su vidine chloroplasto membrana. Kiekviename chloroplaste yra apie 50 grūdelių, išdėstytų šaškių lentoje, kad geriau užfiksuotų šviesą. Gran membranose yra chlorofilo, kurio dėka saulės šviesos energija paverčiama chemine ATP energija. ATP energija naudojama chloroplastuose organinių junginių, pirmiausia angliavandenių, sintezei.
Chromoplastai. Raudoni ir geltoni pigmentai, esantys chromoplastuose, suteikia skirtingoms augalo dalims raudoną ir geltoną spalvą. morkos, pomidorų vaisiai.

Leukoplastai yra rezervinės maistinės medžiagos – krakmolo – kaupimosi vieta. Ypač daug leukoplastų yra bulvių gumbų ląstelėse. Šviesoje leukoplastai gali virsti chloroplastais (dėl to bulvių ląstelės pažaliuoja). Rudenį chloroplastai virsta chromoplastais, o žalieji lapai ir vaisiai tampa geltoni ir raudoni.

Ląstelės centras. Susideda iš dviejų cilindrų, centriolių, išdėstytų statmenai vienas kitam. Funkcijos: atrama suklio sriegiams

Ląstelių inkliuzai arba atsiranda citoplazmoje, arba išnyksta ląstelės gyvavimo metu.

Tankiuose, granuliuotuose inkliuzuose yra rezervinių maistinių medžiagų (krakmolo, baltymų, cukraus, riebalų) arba ląstelių atliekų, kurių dar negalima pašalinti. Visi augalų ląstelių plastidai turi savybę sintetinti ir kaupti atsargines maistines medžiagas. Augalų ląstelėse rezervinės maistinės medžiagos kaupiasi vakuolėse.

Grūdai, granulės, lašai Funkcijos: nenuolatiniai dariniai, kaupiantys organines medžiagas ir energiją

Šerdis. Branduolinis apvalkalas iš dviejų membranų, branduolio sultys, branduolys. Funkcijos: paveldimos informacijos saugojimas ląstelėje ir jos dauginimasis, RNR sintezė – informacinė, transportinė, ribosominė. Branduolinėje membranoje yra sporų, per kurias vyksta aktyvūs medžiagų mainai tarp branduolio ir citoplazmos. Branduolys saugo paveldimą informaciją ne tik apie visas tam tikros ląstelės savybes ir savybes, apie procesus, kurie joje turėtų vykti (pavyzdžiui, baltymų sintezė), bet ir apie viso organizmo ypatybes. Informacija įrašoma į DNR molekules, kurios yra pagrindinė chromosomų dalis. Branduolys turi branduolį. Branduolys dėl chromosomų, kuriose yra paveldima informacija, veikia kaip centras, kontroliuojantis visą ląstelės gyvybę ir vystymąsi.

Ląstelė– elementarus visų gyvų organizmų (išskyrus virusus, kurie dažnai vadinami neląstelinėmis gyvybės formomis) sandaros ir gyvybinės veiklos vienetas, turintis savo medžiagų apykaitą, galintis savarankiškai egzistuoti, savaime daugintis ir vystytis. Visi gyvi organizmai, kaip ir daugialąsčiai gyvūnai, augalai ir grybai, susideda iš daugelio ląstelių arba, kaip ir daugelis pirmuonių ir bakterijų, yra vienaląsčiai organizmai. Biologijos šaka, tirianti ląstelių sandarą ir funkcionavimą, vadinama citologija. Pastaruoju metu taip pat tapo įprasta kalbėti apie ląstelių biologiją arba ląstelių biologiją.

Ląstelių struktūra Visos ląstelinės gyvybės formos žemėje gali būti suskirstytos į dvi superkaralystes, remiantis jas sudarančių ląstelių struktūra – prokariotus (ikibranduolinius) ir eukariotus (branduolinius). Prokariotinės ląstelės yra paprastesnės struktūros, matyt, jos atsirado anksčiau evoliucijos procese. Eukariotinės ląstelės yra sudėtingesnės ir atsirado vėliau. Ląstelės, sudarančios žmogaus kūną, yra eukariotinės. Nepaisant formų įvairovės, visų gyvų organizmų ląstelių organizavimas priklauso nuo bendrų struktūrinių principų. Gyvąjį ląstelės turinį – protoplastą – nuo ​​aplinkos skiria plazminė membrana, arba plazmolema. Ląstelės viduje yra citoplazma, kurioje yra įvairios organelės ir ląstelių intarpai, taip pat genetinė medžiaga DNR molekulės pavidalu. Kiekviena iš ląstelių organelių atlieka savo ypatingą funkciją ir visos kartu lemia visos ląstelės gyvybinę veiklą.

Prokariotinė ląstelė

Prokariotai(iš lot. pro - prieš, prieš ir graikų κάρῠον - šerdis, riešutas) - organizmai, kurie, skirtingai nei eukariotai, neturi susiformavusio ląstelės branduolio ir kitų vidinių membranų organelių (išskyrus plokščias talpyklas fotosintetinėse rūšyse, pvz. cianobakterijos). Vienintelė didelė žiedinė (kai kuriose rūšyse – linijinė) dvigrandė DNR molekulė, kurioje yra didžioji ląstelės genetinės medžiagos dalis (vadinamasis nukleoidas), nesudaro komplekso su histono baltymais (vadinamuoju chromatinu). ). Prokariotai apima bakterijas, įskaitant melsvadumblius (melsvadumblius) ir archajas. Prokariotinių ląstelių palikuonys yra eukariotinių ląstelių organelės – mitochondrijos ir plastidai.

Eukariotinė ląstelė

Eukariotai(eukariotai) (iš graikų kalbos ευ – geras, visiškai ir κάρῠον – šerdis, riešutas) – organizmai, kurie, skirtingai nei prokariotai, turi susiformavusį ląstelės branduolį, nuo citoplazmos atskirtą branduoline membrana. Genetinė medžiaga yra keliose linijinėse dvigrandėse DNR molekulėse (priklausomai nuo organizmo tipo, jų skaičius branduolyje gali svyruoti nuo dviejų iki kelių šimtų), pritvirtintose iš vidaus prie ląstelės branduolio membranos ir susidarančiose didžiulėje erdvėje. dauguma (išskyrus dinoflagellatus) yra kompleksas su histono baltymais, vadinamas chromatinu. Eukariotinės ląstelės turi vidinių membranų sistemą, kuri, be branduolio, sudaro daugybę kitų organelių (endoplazminis tinklas, Golgi aparatas ir kt.). Be to, didžioji dauguma turi nuolatinius tarpląstelinius prokariotinius simbiontus – mitochondrijas, o dumbliai ir augalai taip pat turi plastidžių.

Ląstelės membrana Ląstelės membrana yra labai svarbi ląstelės dalis. Jis sujungia visus ląstelių komponentus ir apibrėžia vidinę ir išorinę aplinką. Be to, modifikuotos ląstelės membranos raukšlės sudaro daugybę ląstelės organelių. Ląstelės membrana yra dvigubas molekulių sluoksnis (dvimolekulinis sluoksnis arba dvisluoksnis). Tai daugiausia fosfolipidų ir kitų su jais susijusių medžiagų molekulės. Lipidų molekulės turi dvejopą prigimtį, pasireiškiančią tuo, kaip jos elgiasi vandens atžvilgiu. Molekulių galvutės yra hidrofilinės, t.y. turi afinitetą vandeniui, o jų angliavandenilių uodegos yra hidrofobinės. Todėl, susimaišę su vandeniu, lipidai ant jo paviršiaus sudaro plėvelę, panašią į aliejaus plėvelę; 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 – į membranos vidų, viena į kitą, todėl nesiliečia su vandeniu. Tokios membranos storis yra apytiksl. 7 nm. Be pagrindinių lipidų komponentų, jame yra didelių baltymų molekulių, kurios sugeba „plaukioti“ lipidų dvisluoksnyje ir yra išdėstytos taip, kad viena pusė būtų nukreipta į ląstelės vidų, o kita liestųsi su išorine aplinka. Kai kurie baltymai randami tik išoriniame arba tik vidiniame membranos paviršiuje arba yra tik iš dalies panardinti į lipidų dvisluoksnį sluoksnį.

Pagrindinis ląstelės membranos funkcija yra reguliuoti medžiagų perkėlimą į ląstelę ir iš jos. Kadangi membrana fiziškai šiek tiek panaši į aliejų, pro ją lengvai prasiskverbia aliejuje arba organiniuose tirpikliuose, pavyzdžiui, eteryje, tirpios medžiagos. Tas pats pasakytina apie tokias dujas kaip deguonis ir anglies dioksidas. Tuo pačiu metu membrana yra praktiškai nepralaidi daugumai vandenyje tirpių medžiagų, ypač cukrų ir druskų. Dėl šių savybių jis sugeba palaikyti ląstelės viduje cheminę aplinką, kuri skiriasi nuo išorės. Pavyzdžiui, kraujyje natrio jonų koncentracija yra didelė, o kalio jonų mažai, o tarpląsteliniame skystyje šių jonų yra priešingu santykiu. Panaši situacija būdinga daugeliui kitų cheminių junginių. Akivaizdu, kad ląstelė negali būti visiškai izoliuota nuo aplinkos, nes ji turi gauti medžiagų, reikalingų medžiagų apykaitai ir atsikratyti galutinių produktų. Be to, lipidinis dvisluoksnis nėra visiškai nepralaidus net vandenyje tirpioms medžiagoms, o į jį prasiskverbiančios vadinamosios. „Kanalą formuojantys“ baltymai sukuria poras arba kanalus, kurie gali atsidaryti ir užsidaryti (priklausomai nuo baltymų konformacijos pokyčių), o atsivėrę leisti tam tikrus jonus (Na+, K+, Ca2+) koncentracijos gradientu. Vadinasi, koncentracijų skirtumo ląstelės viduje ir išorėje negalima išlaikyti vien dėl mažo membranos pralaidumo. Tiesą sakant, jame yra baltymų, kurie atlieka molekulinio „siurblio“ funkciją: jie perneša tam tikras medžiagas tiek į ląstelę, tiek iš jos, veikdami prieš koncentracijos gradientą. Dėl to, kai, pavyzdžiui, aminorūgščių koncentracija ląstelės viduje yra didelė, o išorėje maža, aminorūgštys vis dėlto gali tekėti iš išorinės aplinkos į vidinę. Šis perdavimas vadinamas aktyviuoju transportu ir naudoja metabolizmą tiekiamą energiją. Membraniniai siurbliai yra labai specifiniai: kiekvienas iš jų gali transportuoti arba tik tam tikro metalo jonus, arba aminorūgštį, 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 nesunku iliustruoti burokėlių pavyzdžiu. Jei gyva burokėlio šaknis panardinama į šaltą vandenį, ji išlaiko savo pigmentą; burokėlius išvirus, ląstelės žūva, tampa lengvai pralaidžios ir netenka pigmento, todėl vanduo paraudonuoja. Ląstelė gali „praryti“ dideles molekules, tokias kaip baltymai. Veikiant tam tikriems baltymams, jei jų yra ląstelę supančiame skystyje, ląstelės membranoje įvyksta invaginacija, kuri vėliau užsidaro ir susidaro pūslelė – nedidelė vakuolė, kurioje yra vandens ir baltymų molekulių; Po to membrana aplink vakuolę plyšta, o turinys patenka į ląstelę. Šis procesas vadinamas pinocitoze (pažodžiui „ląstelės gėrimas“) arba endocitoze. Didesnės dalelės, pavyzdžiui, maisto dalelės, gali būti absorbuojamos panašiai per vadinamąjį. fagocitozė. Paprastai fagocitozės metu susidariusi vakuolė yra didesnė, o maistas virškinamas lizosomų fermentų, esančių vakuolės viduje, prieš plyšstant aplinkinei membranai. Tokia mityba būdinga pirmuoniams, pavyzdžiui, ameboms, kurios minta bakterijomis. Tačiau fagocitozės gebėjimas būdingas tiek žemesniųjų gyvūnų žarnyno ląstelėms, tiek fagocitams, vienai iš stuburinių gyvūnų baltųjų kraujo kūnelių (leukocitų) tipų. Pastaruoju atveju šio proceso prasmė yra ne pačių fagocitų mityboje, o jų bakterijų, virusų ir kitų organizmui kenksmingų pašalinių medžiagų sunaikinime. Vakuolių funkcijos gali būti skirtingos. Pavyzdžiui, gėlame vandenyje gyvenantys pirmuonys patiria nuolatinį osmosinį vandens antplūdį, nes druskų koncentracija ląstelės viduje yra daug didesnė nei išorėje. Jie sugeba išskirti vandenį į specialią ekskrecinę (susitraukiančią) vakuolę, kuri periodiškai išstumia jo turinį. Augalų ląstelės dažnai turi vieną didelę centrinę vakuolę, užimančią beveik visą ląstelę; citoplazma sudaro tik labai ploną sluoksnį tarp ląstelės sienelės ir vakuolės. Viena iš tokios vakuolės funkcijų yra vandens kaupimasis, leidžiantis ląstelei greitai padidėti. Šis gebėjimas ypač reikalingas augalo audinių augimo ir pluoštinių struktūrų formavimo laikotarpiu. Audiniuose, vietose, kur ląstelės yra glaudžiai sujungtos, jų membranose yra daugybė porų, suformuotų per membraną prasiskverbiančių baltymų – vadinamųjų. jungtys. Gretimų ląstelių poros išsidėsčiusios viena priešais kitą, todėl iš ląstelės į ląstelę galėtų pereiti mažos molekulinės masės medžiagos – ši cheminio ryšio sistema koordinuoja jų gyvybinę veiklą. Vienas tokio koordinavimo pavyzdžių yra daugiau ar mažiau sinchroninis kaimyninių ląstelių dalijimasis, stebimas daugelyje audinių.

Citoplazma

Citoplazmoje yra vidinių membranų, kurios yra panašios į išorinę membraną ir sudaro įvairių tipų organelius. Šios membranos gali būti laikomos išorinės membranos raukšlėmis; kartais vidinės membranos yra vientisos su išorine, tačiau dažnai vidinė raukšlė yra nesuvaržyta ir kontaktas su išorine membrana nutrūksta. Tačiau net jei kontaktas palaikomas, vidinė ir išorinė membranos ne visada yra chemiškai identiškos. Visų pirma, membraninių baltymų sudėtis skiriasi skirtingose ​​​​ląstelinėse organelėse.

Citoplazminė struktūra

Skystas citoplazmos komponentas taip pat vadinamas citozoliu. Šviesos mikroskopu atrodė, kad ląstelė užpildyta kažkuo panašaus į skystą plazmą ar solą, kuriame „plūduriavo“ branduolys ir kitos organelės. Tiesą sakant, tai netiesa. Vidinė eukariotinės ląstelės erdvė yra griežtai sutvarkyta. Organelių judėjimas koordinuojamas pasitelkiant specializuotas transporto sistemas, vadinamuosius mikrotubulus, kurie tarnauja kaip tarpląsteliniai „keliai“, ir specialius baltymus dyneinus ir kinezinus, kurie atlieka „variklio“ vaidmenį. Atskiros baltymų molekulės taip pat laisvai nesklinda po visą viduląstelinę erdvę, o yra nukreipiamos į reikiamus skyrius, naudojant specialius signalus ant jų paviršiaus, atpažįstamus ląstelės transportavimo sistemų.

Endoplazminis Tinklelis

Eukariotų ląstelėje yra membraninių skyrių (vamzdelių ir cisternų), einančių vienas į kitą, sistema, vadinama endoplazminiu tinkleliu (arba endoplazminiu tinklu, ER arba EPS). Ta ER dalis, prie kurios membranos prijungtos ribosomos, vadinama granuliuotu (arba šiurkščiu) endoplazminiu tinkleliu, kurio membranose vyksta baltymų sintezė. Tie skyriai, kurių sienelėse nėra ribosomų, priskiriami lygiosioms (arba agranulinėms) ER, dalyvaujančioms lipidų sintezėje. Lygios ir granuliuotos ER vidinės erdvės nėra izoliuotos, o pereina viena į kitą ir susisiekia su branduolio apvalkalo spindžiu.

Goldžio kompleksas

Golgi aparatas yra plokščių membraninių cisternų krūva, šiek tiek išsiplėtusi arčiau kraštų. Golgi aparato rezervuaruose bręsta kai kurie baltymai, susintetinti ant granuliuoto ER membranų ir skirti sekrecijai arba lizosomų formavimui. Golgi aparatas yra asimetriškas – cisternos, esančios arčiau ląstelės branduolio (cis-Golgi), turi mažiausiai subrendusių baltymų, prie šių cisternų nuolat pritvirtintos membraninės pūslelės – pūslelės, pumpuruojančios iš endoplazminio tinklo. Matyt, tų pačių pūslelių pagalba vyksta tolesnis bręstančių baltymų judėjimas iš vieno rezervuaro į kitą. Galiausiai pūslelės, turinčios visiškai subrendusių baltymų, pumpuojasi iš priešingo organelės galo (trans-Golgi).

Šerdis

Branduolys yra apsuptas dviguba membrana. Labai siaura (apie 40 nm) erdvė tarp dviejų membranų vadinama perinuklearine. Branduolinės membranos pereina į endoplazminio tinklo membranas, o perinuklearinė erdvė atsiveria į tinklinę erdvę. Paprastai branduolinė membrana turi labai siauras poras. Matyt, per jas pernešamos didelės molekulės, pavyzdžiui, pasiuntinio RNR, kuri susintetinama ant DNR ir tada patenka į citoplazmą. Didžioji dalis genetinės medžiagos yra ląstelės branduolio chromosomose. Chromosomos susideda iš ilgų dvigrandžių DNR grandinių, prie kurių yra prijungti baziniai (t. y. šarminiai) baltymai. Kartais chromosomos turi keletą identiškų DNR grandinių, išsidėsčiusių viena šalia kitos – tokios chromosomos vadinamos politeninėmis (daugiagrandėmis). Chromosomų skaičius įvairiose rūšyse skiriasi. Diploidinėse žmogaus kūno ląstelėse yra 46 chromosomos arba 23 poros. Nesiskiriančioje ląstelėje chromosomos yra prijungtos viename ar keliuose taškuose prie branduolinės membranos. Įprastos nesuvyniotos chromosomos yra tokios plonos, kad nėra matomos šviesos mikroskopu. Vienos ar kelių chromosomų tam tikruose lokusuose (skyriuose) susidaro tankus kūnas, kuris yra daugumos ląstelių branduoliuose – vadinamasis. branduolys. Branduoliuose vyksta RNR, naudojamos ribosomoms kurti, ir kai kurių kitų tipų RNR sintezė ir kaupimasis.

Lizosomos

Lizosomos yra mažos pūslelės, apsuptos viena membrana. Jie pumpuojasi iš Golgi aparato ir galbūt iš endoplazminio tinklo. Lizosomose yra įvairių fermentų, kurie skaido dideles molekules, ypač baltymus. Dėl savo destruktyvaus veikimo šie fermentai tarsi „užrakinami“ lizosomose ir išsiskiria tik tada, kai reikia. Taigi tarpląstelinio virškinimo metu fermentai išsiskiria iš lizosomų į virškinimo vakuoles. Lizosomos taip pat būtinos ląstelių naikinimui; pavyzdžiui, buožgalviui transformuojant į suaugusią varlę, lizosomų fermentų išsiskyrimas užtikrina uodegos ląstelių sunaikinimą. Šiuo atveju tai yra normalu ir naudinga organizmui, tačiau kartais toks ląstelių sunaikinimas yra patologinis. Pavyzdžiui, įkvėpus asbesto dulkių, jos gali prasiskverbti į plaučių ląsteles, tada plyšta lizosomos, sunaikinamos ląstelės ir išsivysto plaučių ligos.

Citoskeletas

Citoskeleto elementai apima baltymines fibrilines struktūras, esančias ląstelės citoplazmoje: mikrovamzdelius, aktiną ir tarpinius siūlus. Mikrovamzdeliai dalyvauja organelių pernešime, yra žvynelių dalis, o mitozinis velenas yra sudarytas iš mikrovamzdelių. Aktino gijos yra būtinos palaikant ląstelių formą ir pseudopodines reakcijas. Atrodo, kad tarpinių gijų vaidmuo taip pat yra palaikyti ląstelių struktūrą. Citoskeleto baltymai sudaro kelias dešimtis procentų ląstelių baltymų masės.

Centrioliai

Centrioliai yra cilindrinės baltymų struktūros, esančios šalia gyvūnų ląstelių branduolio (augalai centriolių neturi). Centrolė 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 organizacijos centras, sritis, kurioje sugrupuoti minusiniai ląstelės mikrotubulių galai. Prieš dalijimąsi ląstelėje yra du centrioliai, išdėstyti stačiu kampu vienas kito atžvilgiu. Mitozės metu jie juda į skirtingus ląstelės galus, sudarydami veleno polius. Po citokinezės kiekviena dukterinė ląstelė gauna vieną centriolę, kuri padvigubėja kitam dalijimuisi. Centrolių dubliavimasis vyksta ne dalijantis, o sintezuojant naują struktūrą, statmeną esamai. Centrioliai, matyt, yra homologiški baziniams žvynelių ir blakstienų kūnams.

Mitochondrijos

Mitochondrijos yra specialios ląstelių organelės, kurių pagrindinė funkcija yra ATP – universalaus energijos nešiklio – sintezė. Kvėpavimas (deguonies absorbcija ir anglies dioksido išsiskyrimas) taip pat vyksta dėl mitochondrijų fermentinių sistemų. Vidinį mitochondrijų spindį, vadinamą matrica, nuo citoplazmos riboja dvi membranos – išorinė ir vidinė, tarp kurių yra tarpmembraninė erdvė. Vidinė mitochondrijų membrana formuoja raukšles, vadinamąsias cristae. Matricoje yra įvairių fermentų, dalyvaujančių kvėpavime ir ATP sintezėje. Vidinės mitochondrijų membranos vandenilio potencialas yra labai svarbus ATP sintezei. Mitochondrijos turi savo DNR genomą ir prokariotines ribosomas, o tai neabejotinai rodo šių organelių simbiotinę kilmę. Ne visi mitochondrijų baltymai yra užkoduoti mitochondrijų DNR; dauguma mitochondrijų baltymų genų yra branduoliniame genome, o atitinkami produktai sintetinami citoplazmoje ir vėliau transportuojami į mitochondrijas. Mitochondrijų genomai skiriasi dydžiu: pavyzdžiui, žmogaus mitochondrijų genome yra tik 13 genų. Daugiausia mitochondrijų genų (97) iš tirtų organizmų turi pirmuonis Reclinomonas americana.

Cheminė ląstelės sudėtis

Paprastai 70-80% ląstelės masės sudaro vanduo, kuriame yra ištirpusios 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, lemiantys ląstelėse vykstančių cheminių reakcijų greitį ir kryptį. Nukleorūgštys yra paveldimos informacijos, kuri realizuojama tarpląstelinės baltymų sintezės procese, nešėjai. Dažnai ląstelėse yra tam tikras kiekis saugojimo medžiagų, kurios tarnauja kaip maisto atsargos. Augalų ląstelės pirmiausia kaupia krakmolą, polimerinę angliavandenių formą. Kitas angliavandenių polimeras – glikogenas – saugomas kepenų ir raumenų ląstelėse. Dažnai laikomuose maisto produktuose taip pat yra riebalų, nors kai kurie riebalai atlieka kitokią funkciją, ty yra esminiai struktūriniai komponentai. Baltymai ląstelėse (išskyrus sėklines ląsteles) paprastai nėra saugomi. Neįmanoma apibūdinti tipinės ląstelės sudėties, visų pirma todėl, kad labai skiriasi laikomo maisto ir vandens kiekis. Kepenų ląstelėse yra, pavyzdžiui, 70 % vandens, 17 % baltymų, 5 % riebalų, 2 % angliavandenių ir 0,1 % nukleino rūgščių; likusieji 6% gaunami iš druskų ir mažos molekulinės masės organinių junginių, ypač aminorūgščių. Augalų ląstelėse paprastai yra mažiau baltymų, žymiai daugiau angliavandenių ir šiek tiek daugiau vandens; išimtis yra ląstelės, kurios yra ramybės būsenoje. Kviečių grūdų, kurie yra embriono maistinių medžiagų šaltinis, ramybės ląstelėje yra apie. 12% baltymų (daugiausia saugomi baltymai), 2% riebalų ir 72% angliavandenių. Normalų lygį (70-80%) vandens kiekis pasiekia tik grūdų dygimo pradžioje.

Ląstelių tyrimo metodai

Šviesos mikroskopas.

Tiriant ląstelių formą ir struktūrą, pirmasis įrankis buvo šviesos mikroskopas. Jo skiriamąją gebą riboja matmenys, panašūs į šviesos bangos ilgį (0,4–0,7 μm matomai šviesai). Tačiau daugelis ląstelių struktūros elementų yra daug mažesnio dydžio. Kitas sunkumas yra tas, kad dauguma ląstelių komponentų yra skaidrūs ir jų lūžio rodiklis beveik toks pat kaip vandens. Siekiant pagerinti matomumą, dažnai naudojami dažai, turintys skirtingą giminingumą skirtingiems ląstelių komponentams. Dažymas taip pat naudojamas ląstelių chemijai tirti. Pavyzdžiui, kai kurie dažai pirmiausia jungiasi su nukleino rūgštimis ir taip atskleidžia jų lokalizaciją ląstelėje. Nedidelė dalis dažų – jie vadinami intravitaliniais – gali būti naudojami gyvoms ląstelėms nudažyti, tačiau dažniausiai ląsteles pirmiausia reikia fiksuoti (naudojant baltymus koaguliuojančias medžiagas) ir tik tada dažyti. Prieš atliekant tyrimą, ląstelės arba audinių gabalėliai paprastai įterpiami į parafiną arba plastiką ir mikrotomu supjaustomi į labai plonas dalis. Šis metodas plačiai naudojamas klinikinėse laboratorijose navikinėms ląstelėms nustatyti. Be įprastos šviesos mikroskopijos, buvo sukurti ir kiti optiniai ląstelių tyrimo metodai: fluorescencinė mikroskopija, fazinė kontrastinė mikroskopija, spektroskopija ir rentgeno spindulių difrakcijos analizė.

Elektroninis mikroskopas.

Elektroninio mikroskopo skiriamoji geba yra apytiksliai. 1-2 nm. To pakanka tiriant dideles baltymų molekules. Dažniausiai objektą reikia nuspalvinti ir kontrastuoti metalų druskomis ar metalais. Dėl šios priežasties ir dėl to, kad objektai tiriami vakuume, elektroniniu mikroskopu galima tirti tik žuvusias ląsteles.

Jei į terpę pridedamas radioaktyvusis izotopas, kurį ląstelės absorbuoja metabolizmo metu, jo intraląstelinė lokalizacija gali būti aptikta naudojant autoradiografiją. Šiuo metodu plonos ląstelių dalys dedamos ant plėvelės. Plėvelė tamsėja po tomis vietomis, kur yra radioaktyvūs izotopai.

Centrifugavimas.

Biocheminiam ląstelių komponentų tyrimui ląstelės turi būti sunaikintos – mechaniškai, chemiškai arba ultragarsu. Išsiskyrę komponentai yra suspenduojami skystyje ir gali būti išskirti bei išgryninti centrifuguojant (dažniausiai taikant tankio gradientą). Paprastai tokie išgryninti komponentai išlaiko aukštą biocheminį aktyvumą.

Ląstelių kultūros.

Kai kurie audiniai gali būti suskirstyti į atskiras ląsteles, kad ląstelės liktų gyvos ir dažnai galėtų daugintis. Šis faktas galutinai patvirtina ląstelės kaip gyvo vieneto idėją. Kempinę, primityvus daugialąstį organizmą, galima atskirti į ląsteles, pertrynus ją per sietelį. Po kurio laiko šios ląstelės vėl susijungia ir sudaro kempinę. Gyvūnų embrioniniai audiniai gali būti priversti atsiskirti naudojant fermentus ar kitas priemones, kurios susilpnina 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 techniką, vadinamą ląstelių kultivavimu, ištobulino prancūzų biologas A. Carrel (1873-1959). Augalų ląsteles galima auginti ir kultūroje, tačiau lyginant su gyvūnų ląstelėmis jos formuoja didesnius gumulėlius ir yra tvirčiau prisirišusios viena prie kitos, todėl augant kultūrai formuojasi audiniai, o ne atskiros ląstelės. Ląstelių kultūroje iš vienos ląstelės gali būti išaugintas visas suaugęs augalas, pavyzdžiui, morka.

Mikrochirurgija.

Naudojant mikromanipuliatorių, atskiros ląstelės dalys gali būti pašalintos, pridedamos arba kaip nors modifikuojamos. Didelė amebos ląstelė gali būti suskirstyta į tris pagrindinius komponentus – ląstelės membraną, citoplazmą ir branduolį, o vėliau šiuos komponentus galima vėl surinkti ir suformuoti 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 kuriant naujas gyvybės formas laboratorijoje. Kadangi kiekvienas organizmas vystosi iš vienos ląstelės, dirbtinių ląstelių gamybos metodas iš esmės leidžia sukurti tam tikro tipo organizmus, jei tuo pačiu metu naudojant komponentus, kurie šiek tiek skiriasi nuo esamų ląstelių. Tačiau iš tikrųjų nebūtina visiškai sintezuoti visų ląstelių komponentų. Daugumos, jei ne visų, ląstelės komponentų struktūrą lemia nukleino rūgštys. Taigi naujų organizmų kūrimo problema kyla dėl naujų tipų nukleorūgščių sintezės ir natūralių nukleino rūgščių pakeitimo tam tikrose ląstelėse.

Ląstelių susiliejimas.

Kito tipo dirbtines ląsteles galima gauti suliejus tos pačios arba skirtingų rūšių ląsteles. Norint pasiekti sintezę, ląstelės yra veikiamos viruso fermentų; tokiu atveju dviejų ląstelių išoriniai paviršiai suklijuojami, o tarp jų esanti membrana suardoma ir susidaro ląstelė, kurioje viename branduolyje yra uždengti du chromosomų rinkiniai. Galima sujungti skirtingų tipų arba skirtingų dalijimosi stadijų ląsteles. Taikant šį metodą buvo galima gauti hibridines ląsteles iš pelės ir vištos, žmogaus ir pelės bei žmogaus ir rupūžės. Tokios ląstelės yra hibridinės tik iš pradžių, o po daugybės ląstelių dalijimosi netenka daugumos vieno ar kito tipo chromosomų. Galutinis produktas, pavyzdžiui, iš esmės tampa pelės ląstele, kurioje nėra žmogaus genų arba jų yra tik nedidelis kiekis. Ypač įdomus yra normalių ir piktybinių ląstelių susiliejimas. Vienais atvejais hibridai supiktėja, kitais – ne, t.y. abi savybės gali pasireikšti ir kaip dominuojančios, ir kaip recesyvinės. Šis rezultatas nėra netikėtas, nes piktybinis navikas gali atsirasti dėl įvairių veiksnių ir turi sudėtingą mechanizmą.

Ląstelės, sudarančios augalų ir gyvūnų audinius, labai skiriasi forma, dydžiu ir vidine struktūra. Tačiau visi jie panašūs į pagrindinius gyvenimo procesų, medžiagų apykaitos, dirglumo, augimo, vystymosi ir gebėjimo keistis bruožus.

Ląstelėje vykstančios biologinės transformacijos yra neatsiejamai susijusios su tomis gyvos ląstelės struktūromis, kurios yra atsakingos už vienos ar kitos funkcijos atlikimą. Tokios struktūros vadinamos organelėmis.

Visų tipų ląstelėse yra trys pagrindiniai, neatsiejamai susiję komponentai:

1. struktūros, sudarančios jos paviršių: išorinė ląstelės membrana, arba ląstelės membrana, arba citoplazminė membrana;
2. citoplazma su visu kompleksu specializuotų struktūrų – organelių (endoplazminio tinklo, ribosomų, mitochondrijų ir plastidžių, Golgi komplekso ir lizosomų, ląstelės centro), nuolat esančių ląstelėje, ir laikinų darinių, vadinamų inkliuzais;
3. branduolys – nuo ​​citoplazmos atskirtas porėta membrana ir turi branduolio sulčių, chromatino ir branduolio.

Ląstelių struktūra

Augalų ir gyvūnų ląstelės (citoplazminės membranos) paviršiaus aparatas turi tam tikrų savybių.

Vienaląsčiuose organizmuose ir leukocituose išorinė membrana užtikrina jonų, vandens ir kitų medžiagų mažų molekulių prasiskverbimą į ląstelę. Kietųjų dalelių prasiskverbimo į ląstelę procesas vadinamas fagocitoze, o skystų medžiagų lašelių patekimas – pinocitoze.

Išorinė plazminė membrana reguliuoja medžiagų apykaitą tarp ląstelės ir išorinės aplinkos.

Eukariotinėse ląstelėse yra organelių, padengtų dviguba membrana – mitochondrijomis ir plastidėmis. Juose yra savas DNR ir baltymus sintezuojantis aparatas, dauginasi dalijantis, tai yra, ląstelėje turi tam tikrą autonomiją. Be ATP, mitochondrijose sintetinamas nedidelis baltymų kiekis. Plastidės būdingos augalų ląstelėms ir dauginasi dalijantis.

Ląstelės membranos struktūra

Ląstelių tipai	Ląstelės membranos išorinio ir vidinio sluoksnių sandara ir funkcijos
	išorinis sluoksnis (cheminė sudėtis, funkcijos)	vidinis sluoksnis – plazminė membrana
		cheminė sudėtis	funkcijas
Augalų ląstelės	Susideda iš pluošto. Šis sluoksnis tarnauja kaip ląstelės rėmas ir atlieka apsauginę funkciją.	Du baltymų sluoksniai, tarp jų yra lipidų sluoksnis	Apriboja ląstelės vidinę aplinką nuo išorinės ir išlaiko šiuos skirtumus
Gyvūnų ląstelės	Išorinis sluoksnis (glikokaliksas) yra labai plonas ir elastingas. Susideda iš polisacharidų ir baltymų. Atlieka apsauginę funkciją.	Tas pats	Specialūs plazminės membranos fermentai reguliuoja daugelio jonų ir molekulių prasiskverbimą į ląstelę ir jų išsiskyrimą į išorinę aplinką.

Vienos membranos organelės apima endoplazminį tinklą, Golgi kompleksą, lizosomas ir įvairių tipų vakuoles.

Šiuolaikinės tyrimų priemonės leido biologams nustatyti, kad pagal ląstelės struktūrą visos gyvos būtybės turėtų būti suskirstytos į „nebranduolinius“ organizmus – prokariotus ir „branduolinius“ – eukariotus.

Prokariotai-bakterijos ir melsvadumbliai, taip pat virusai turi tik vieną chromosomą, atstovaujamą DNR molekulės (rečiau RNR), esančios tiesiai ląstelės citoplazmoje.

Ląstelės citoplazmos organelių sandara ir jų funkcijos

Pagrindiniai organoidai	Struktūra	Funkcijos
Citoplazma	Smulkios struktūros vidinė pusiau skysta terpė. Sudėtyje yra branduolys ir organelės	Užtikrina branduolio ir organelių sąveiką Reguliuoja biocheminių procesų greitį Atlieka transportavimo funkciją
ER – endoplazminis tinklas	Membraninė sistema citoplazmoje", kuri sudaro kanalus ir didesnes ertmes; EPS yra 2 tipų: granuliuotas (šiurkštus), ant kurio yra daug ribosomų, ir lygus	Vykdo reakcijas, susijusias su baltymų, angliavandenių, riebalų sinteze Skatina maistinių medžiagų transportavimą ir cirkuliaciją ląstelėje Baltymai sintetinami ant granuliuoto EPS, angliavandeniai ir riebalai – ant lygaus EPS.
Ribosomos	Maži kūnai, kurių skersmuo 15-20 mm	Vykdyti baltymų molekulių sintezę ir jų surinkimą iš aminorūgščių
Mitochondrijos	Jie yra sferinių, siūlų, ovalių ir kitų formų. Mitochondrijų viduje yra raukšlės (ilgis nuo 0,2 iki 0,7 µm). Išorinį mitochondrijų dangą sudaro 2 membranos: išorinė yra lygi, o vidinė sudaro kryžminės formos ataugas, ant kurių yra kvėpavimo fermentai.	Aprūpina ląstelę energija. Energija išsiskiria skylant adenozino trifosforo rūgščiai (ATP) ATP sintezę vykdo fermentai ant mitochondrijų membranų
Plastidės būdingos tik augalų ląstelėms ir būna trijų tipų:	Dvigubos membranos ląstelių organelės
chloroplastai	Jie yra žalios spalvos, ovalios formos, nuo citoplazmos ribojasi dviem trisluoksnėmis membranomis. Chloroplasto viduje yra briaunos, kuriose susikaupęs visas chlorofilas	Naudokite šviesos energiją iš saulės ir kurkite organines medžiagas iš neorganinių
chromoplastai	Geltona, oranžinė, raudona arba ruda, susidaro dėl karotino kaupimosi	Skirtingoms augalų dalims suteikia raudonos ir geltonos spalvos
leukoplastai	Bespalvės plastidės (randamos šaknyse, gumbuose, svogūnėliuose)	Jie kaupia atsargines maistines medžiagas
Golgi kompleksas	Jis gali būti įvairių formų ir susideda iš ertmių, kurias riboja membranos ir vamzdeliai, kurių gale yra burbuliukai	Kaupia ir pašalina organines medžiagas, susintetintas endoplazminiame tinkle Sudaro lizosomas
Lizosomos	Apvalūs kūnai, kurių skersmuo apie 1 mikronas. Jų paviršiuje yra membrana (odelė), kurios viduje yra fermentų kompleksas	Atlikite virškinimo funkciją – suvirškinkite maisto daleles ir pašalinkite negyvas organeles
Ląstelių judėjimo organelės	Vėliavos ir blakstienos, kurios yra ląstelių ataugos ir turi tokią pačią struktūrą gyvūnams ir augalams Miofibrilės - plonos, daugiau nei 1 cm ilgio, 1 mikrono skersmens gijos, esančios ryšuliuose išilgai raumenų skaidulos Pseudopodija	Atlikite judėjimo funkciją Jie sukelia raumenų susitraukimą Judėjimas dėl specialaus susitraukiančio baltymo susitraukimo
Ląstelių inkliuzai	Tai yra nestabilūs ląstelės komponentai – angliavandeniai, riebalai ir baltymai	Atsarginės maistinės medžiagos, naudojamos ląstelės gyvavimo metu
Ląstelės centras	Susideda iš dviejų mažų kūnų – centriolių ir centrosferos – sutankintos citoplazmos dalies	Vaidina svarbų vaidmenį ląstelių dalijimuisi

Eukariotai turi daug organelių ir turi branduolius, kuriuose yra chromosomų nukleoproteinų pavidalu (DNR kompleksas su baltymo histonu). Eukariotai apima daugumą šiuolaikinių augalų ir gyvūnų, tiek vienaląsčių, tiek daugialąsčių.

Yra du ląstelių organizavimo lygiai:

• prokariotai - jų organizmai yra labai paprastos struktūros - tai vienaląstės arba kolonijinės formos, sudarančios šautuvų, mėlynai žalių dumblių ir virusų karalystę
• eukariotinės - vienaląstės kolonijinės ir daugialąstės formos, nuo paprasčiausių - šakniastiebių, žievelių, blakstienų - iki aukštesnių augalų ir gyvūnų, sudarančių augalų karalystę, grybų karalystę, gyvūnų karalystę

Ląstelės branduolio sandara ir funkcijos

Pagrindinės organelės	Struktūra	Funkcijos
Augalų ir gyvūnų ląstelių branduolys	Apvalios arba ovalios formos
	Branduolinis apvalkalas susideda iš 2 membranų su poromis	Atskiria branduolį nuo citoplazmos Vyksta mainai tarp branduolio ir citoplazmos
	Branduolinės sultys (karioplazma) – pusiau skysta medžiaga	Aplinka, kurioje yra branduoliai ir chromosomos
	Branduoliai yra sferiniai arba netaisyklingos formos	Jie sintetina RNR, kuri yra ribosomos dalis
	Chromosomos yra tankios, pailgos arba į siūlus panašios struktūros, matomos tik ląstelių dalijimosi metu	Sudėtyje yra DNR, kurioje yra paveldima informacija, kuri perduodama iš kartos į kartą

Visos ląstelės organelės, nepaisant jų struktūros ir funkcijų ypatumų, yra tarpusavyje susijusios ir „dirba“ ląstelei kaip viena sistema, kurioje citoplazma yra jungiamoji grandis.

Specialūs biologiniai objektai, užimantys tarpinę padėtį tarp gyvosios ir negyvosios gamtos, yra virusai, kuriuos 1892 m. atrado D. I. Ivanovskis, šiuo metu jie yra specialaus mokslo - virusologijos objektas.

Virusai dauginasi tik augalų, gyvūnų ir žmonių ląstelėse, sukeldami įvairias ligas. Virusai turi labai sluoksniuotą struktūrą ir susideda iš nukleino rūgšties (DNR arba RNR) ir baltyminio apvalkalo. Už šeimininko ląstelių ribų viruso dalelė neatlieka jokių gyvybinių funkcijų: ji nesimaitina, nekvėpuoja, neauga, nesidaugina.