Mitohondriji i lizosomi. Građa i funkcije mitohondrija
Organoidi- stalne, nužno prisutne, komponente stanice koje obavljaju specifične funkcije.
Endoplazmatski retikulum
Endoplazmatski retikulum (ER), ili endoplazmatski retikulum (ER), jednomembranski je organel. To je sustav membrana koje tvore "cisterne" i kanale, međusobno povezane i omeđuju jedan unutarnji prostor - EPS šupljine. Membrane su s jedne strane spojene na citoplazmatsku membranu, a s druge strane na vanjsku jezgrinu membranu. Postoje dvije vrste EPS-a: 1) hrapavi (granularni), koji sadrži ribosome na svojoj površini, i 2) glatki (agranularni), čije membrane ne nose ribosome.
Funkcije: 1) prijenos tvari iz jednog dijela stanice u drugi, 2) podjela stanične citoplazme na odjeljke (“kompartmente”), 3) sinteza ugljikohidrata i lipida (glatki ER), 4) sinteza proteina (grubi ER), 5) mjesto nastanka Golgijevog aparata .
Ili Golgijev kompleks, jednomembranski je organel. Sastoji se od naslaga spljoštenih "cisterni" s proširenim rubovima. S njima je povezan sustav malih jednomembranskih vezikula (Golgijevih vezikula). Svaki se hrp obično sastoji od 4-6 "cisterni", strukturna je i funkcionalna jedinica Golgijevog aparata i naziva se diktiosom. Broj diktiosoma u stanici kreće se od jednog do nekoliko stotina. U biljnim stanicama diktiosomi su izolirani.
Golgijev aparat obično se nalazi u blizini stanične jezgre (u životinjskim stanicama često u blizini stančnog središta).
Funkcije Golgijevog aparata: 1) nakupljanje proteina, lipida, ugljikohidrata, 2) modifikacija ulaznih organskih tvari, 3) "pakiranje" proteina, lipida, ugljikohidrata u membranske vezikule, 4) izlučivanje proteina, lipida, ugljikohidrata, 5) sinteza ugljikohidrata i lipida , 6) mjesto nastanka lizosoma Sekretorna funkcija je najvažnija, stoga je Golgijev aparat dobro razvijen u sekretornim stanicama.
Lizosomi
Lizosomi- jednomembranske organele. Oni su mali mjehurići (promjera od 0,2 do 0,8 mikrona) koji sadrže skup hidrolitičkih enzima. Enzimi se sintetiziraju na grubom ER-u i prelaze u Golgijev aparat, gdje se modificiraju i pakiraju u membranske vezikule, koje nakon odvajanja od Golgijevog aparata same postaju lizosomi. Lizosom može sadržavati od 20 do 60 različitih vrsta hidrolitičkih enzima. Razgradnja tvari pomoću enzima naziva se liza.
Postoje: 1) primarni lizosomi, 2) sekundarni lizosomi. Primarni se nazivaju lizosomi koji su odvojeni od Golgijevog aparata. Primarni lizosomi su čimbenik koji osigurava egzocitozu enzima iz stanice.
Sekundarni se nazivaju lizosomi nastali kao rezultat spajanja primarnih lizosoma s endocitnim vakuolama. U tom slučaju probavljaju tvari koje fagocitozom ili pinocitozom ulaze u stanicu pa se mogu nazvati probavnim vakuolama.
Autofagija- proces uništavanja struktura nepotrebnih stanici. Najprije je struktura koju treba uništiti okružena jednom membranom, zatim se nastala membranska kapsula spaja s primarnim lizosomom, što rezultira stvaranjem sekundarnog lizosoma (autofagna vakuola), u kojem se ova struktura probavlja. Produkte probave apsorbira stanična citoplazma, ali dio materijala ostaje neprobavljen. Sekundarni lizosom koji sadrži taj neprobavljeni materijal naziva se rezidualno tijelo. Egzocitozom se neprobavljene čestice uklanjaju iz stanice.
Autoliza- samouništenje stanica, koje se događa zbog oslobađanja sadržaja lizosoma. Normalno, autoliza se događa tijekom metamorfoze (nestanak repa u punoglavcu žabe), involucije maternice nakon poroda i u područjima nekroze tkiva.
Funkcije lizosoma: 1) unutarstanična probava organskih tvari, 2) uništavanje nepotrebnih staničnih i nestaničnih struktura, 3) sudjelovanje u procesima reorganizacije stanica.
Vakuole
Vakuole- jednomembranske organele su "spremnici" ispunjeni vodenim otopinama organskih i anorganskih tvari. U stvaranju vakuola sudjeluju ER i Golgijev aparat. Mlade biljne stanice sadrže mnogo malih vakuola, koje se zatim, kako stanice rastu i diferenciraju, spajaju jedna s drugom i tvore jednu veliku središnja vakuola. Središnja vakuola može zauzeti do 95% volumena zrele stanice; jezgra i organele su potisnute prema staničnoj membrani. Membrana koja omeđuje vakuolu biljke naziva se tonoplast. Tekućina koja ispunjava vakuolu biljke naziva se stanični sok. U sastav staničnog soka ulaze organske i anorganske soli topive u vodi, monosaharidi, disaharidi, aminokiseline, konačni ili toksični produkti metabolizma (glikozidi, alkaloidi) i neki pigmenti (antocijani).
Životinjske stanice sadrže male probavne i autofagijske vakuole, koje pripadaju skupini sekundarnih lizosoma i sadrže hidrolitičke enzime. Jednostanične životinje također imaju kontraktilne vakuole koje obavljaju funkciju osmoregulacije i izlučivanja.
Funkcije vakuole: 1) nakupljanje i skladištenje vode, 2) regulacija metabolizma vode i soli, 3) održavanje turgorskog tlaka, 4) nakupljanje metabolita topivih u vodi, rezervnih hranjivih tvari, 5) bojanje cvjetova i plodova i time privlačenje oprašivača i raspršivača sjemena , 6) vidi funkcije lizosoma.
Formiraju se endoplazmatski retikulum, Golgijev aparat, lizosomi i vakuole. jedna vakuolarna mreža stanice, čiji se pojedinačni elementi mogu transformirati jedan u drugi.
Mitohondriji
1 - vanjska membrana;
2 - unutarnja membrana; 3 - matrica; 4 - krista; 5 - multienzimski sustav; 6 - kružna DNA.
Oblik, veličina i broj mitohondrija jako varira. Mitohondriji mogu biti štapićastog, okruglog, spiralnog, šaličastog ili razgranatog oblika. Duljina mitohondrija kreće se od 1,5 do 10 µm, promjer - od 0,25 do 1,00 µm. Broj mitohondrija u stanici može doseći nekoliko tisuća i ovisi o metaboličkoj aktivnosti stanice.
Mitohondrij je omeđen dvjema membranama. Vanjska membrana mitohondrija (1) je glatka, unutarnja (2) tvori brojne nabore - cristas(4). Cristae povećavaju površinu unutarnje membrane na kojoj se nalaze multienzimski sustavi (5) uključeni u sintezu molekula ATP-a. Unutarnji prostor mitohondrija ispunjen je matriksom (3). Matrica sadrži kružnu DNA (6), specifičnu mRNA, ribosome prokariotske vrste (tip 70S) i enzime Krebsovog ciklusa.
Mitohondrijska DNA nije povezana s proteinima ("gola"), pričvršćena je na unutarnju membranu mitohondrija i nosi podatke o strukturi oko 30 proteina. Za izgradnju mitohondrija potrebno je mnogo više proteina, tako da je informacija o većini mitohondrijskih proteina sadržana u jezgri DNA, a ti se proteini sintetiziraju u citoplazmi stanice. Mitohondriji su sposobni za autonomnu reprodukciju fisijom na dva dijela. Između vanjske i unutarnje membrane nalazi se protonski rezervoar, gdje dolazi do nakupljanja H +.
Funkcije mitohondrija: 1) sinteza ATP-a, 2) razgradnja kisika organskih tvari.
Prema jednoj hipotezi (teorija simbiogeneze), mitohondriji potječu od drevnih slobodnoživućih aerobnih prokariotskih organizama, koji su, slučajno prodrli u stanicu domaćina, zatim s njom formirali obostrano koristan simbiotski kompleks. Sljedeći podaci podupiru ovu hipotezu. Prvo, mitohondrijska DNA ima iste strukturne značajke kao DNA modernih bakterija (zatvorena u prsten, nije povezana s proteinima). Drugo, mitohondrijski ribosomi i bakterijski ribosomi pripadaju istom tipu - tipu 70S. Treće, mehanizam mitohondrijske fisije sličan je onom kod bakterija. Četvrto, sinteza mitohondrijskih i bakterijskih proteina je potisnuta istim antibioticima.
Plastidi
1 - vanjska membrana; 2 - unutarnja membrana; 3 - stroma; 4 - tilakoid; 5 - grana; 6 - lamele; 7 - zrna škroba; 8 - lipidne kapi.
Plastidi su karakteristični samo za biljne stanice. razlikovati tri glavne vrste plastida: leukoplasti su bezbojni plastidi u stanicama neobojenih dijelova biljaka, kromoplasti su obojeni plastidi obično žute, crvene i narančaste boje, kloroplasti su zeleni plastidi.
Kloroplasti. U stanicama viših biljaka kloroplasti imaju oblik bikonveksne leće. Duljina kloroplasta kreće se od 5 do 10 µm, promjer - od 2 do 4 µm. Kloroplasti su omeđeni dvjema membranama. Vanjska membrana (1) je glatka, unutarnja (2) ima složenu naboranu strukturu. Najmanji preklop naziva se tilakoid(4). Skupina tilakoida raspoređenih poput hrpe novčića naziva se aspekt(5). Kloroplast sadrži prosječno 40-60 zrnaca, poredanih u šahovnici. Grane su međusobno povezane spljoštenim kanalima - lamele(6). Tilakoidne membrane sadrže fotosintetske pigmente i enzime koji osiguravaju sintezu ATP-a. Glavni fotosintetski pigment je klorofil, koji određuje zelenu boju kloroplasta.
Unutrašnji prostor kloroplasta je ispunjen stroma(3). Stroma sadrži kružnu "golu" DNA, ribosome tipa 70S, enzime Calvinovog ciklusa i zrnca škroba (7). Unutar svakog tilakoida nalazi se rezervoar protona, a H + se nakuplja. Kloroplasti, poput mitohondrija, sposobni su za autonomnu reprodukciju dijeljenjem na dva dijela. Ima ih u stanicama zelenih dijelova viših biljaka, osobito mnogo kloroplasta u lišću i zelenim plodovima. Kloroplasti nižih biljaka nazivaju se kromatofori.
Funkcija kloroplasta: fotosinteza. Vjeruje se da kloroplasti potječu od drevnih endosimbiotskih cijanobakterija (teorija simbiogeneze). Osnova za ovu pretpostavku je sličnost kloroplasta i modernih bakterija u nizu karakteristika (kružna, "gola" DNA, ribosomi tipa 70S, način razmnožavanja).
Leukoplasti. Oblik varira (kuglasti, okrugli, čašasti, itd.). Leukoplasti su omeđeni dvjema membranama. Vanjska membrana je glatka, unutarnja tvori nekoliko tilakoida. Stroma sadrži cirkularnu “golu” DNA, ribosome tipa 70S, enzime za sintezu i hidrolizu rezervnih hranjivih tvari. Nema pigmenata. Posebno mnogo leukoplasta imaju stanice podzemnih organa biljke (korijena, gomolja, rizoma i dr.). Funkcija leukoplasta: sinteza, akumulacija i skladištenje rezervnih hranjivih tvari. Amiloplasti- leukoplasti koji sintetiziraju i akumuliraju škrob, elaioplasti- ulja, proteinoplasti- bjelančevine. U istom leukoplastu mogu se nakupljati različite tvari.
Kromoplasti. Omeđen dvjema membranama. Vanjska membrana je glatka, unutarnja membrana je ili glatka ili tvori pojedinačne tilakoide. Stroma sadrži kružnu DNA i pigmente – karotenoide, koji kromoplastima daju žutu, crvenu ili narančastu boju. Oblik akumulacije pigmenata je različit: u obliku kristala, otopljenih u kapljicama lipida (8) itd. Sadržano u stanicama zrelog voća, latica, jesenskog lišća i rijetko - korijenskog povrća. Kromoplasti se smatraju završnom fazom razvoja plastida.
Funkcija kromoplasta: bojenje cvijeća i plodova i time privlačenje oprašivača i raspršivača sjemena.
Iz proplastida mogu nastati sve vrste plastida. Proplastidi- male organele sadržane u meristemskim tkivima. Budući da plastidi imaju zajedničko podrijetlo, moguće su međupretvorbe među njima. Leukoplasti se mogu pretvoriti u kloroplaste (zelenje gomolja krumpira na svjetlu), kloroplasti - u kromoplaste (žućenje lišća i crvenilo plodova). Transformacija kromoplasta u leukoplaste ili kloroplaste smatra se nemogućom.
Ribosomi
1 - velika podjedinica; 2 - mala podjedinica.
Ribosomi- nemembranske organele, promjera približno 20 nm. Ribosomi se sastoje od dvije podjedinice - velike i male, u koje se mogu rastaviti. Kemijski sastav ribosoma čine proteini i rRNA. Molekule rRNA čine 50-63% mase ribosoma i čine njegov strukturni okvir. Postoje dvije vrste ribosoma: 1) eukariotski (s konstantama sedimentacije za cijeli ribosom - 80S, mala podjedinica - 40S, velika - 60S) i 2) prokariotski (70S, 30S, 50S, redom).
Ribosomi eukariotske vrste sadrže 4 molekule rRNA i oko 100 molekula proteina, dok ribosomi prokariotske vrste sadrže 3 molekule rRNA i oko 55 molekula proteina. Tijekom biosinteze proteina, ribosomi mogu "raditi" pojedinačno ili se kombinirati u komplekse - poliribosomi (polisomi). U takvim kompleksima oni su međusobno povezani jednom molekulom mRNA. Prokariotske stanice imaju samo ribosome tipa 70S. Eukariotske stanice imaju ribosome tipa 80S (hrapave EPS membrane, citoplazma) i tipa 70S (mitohondriji, kloroplasti).
Eukariotske ribosomske podjedinice nastaju u nukleolu. Kombinacija podjedinica u cijeli ribosom događa se u citoplazmi, obično tijekom biosinteze proteina.
Funkcija ribosoma: sklapanje polipeptidnog lanca (sinteza proteina).
Citoskelet
Citoskelet formirana od mikrotubula i mikrofilamenata. Mikrotubule su cilindrične, nerazgranate strukture. Duljina mikrotubula je od 100 µm do 1 mm, promjer je približno 24 nm, a debljina stijenke 5 nm. Glavna kemijska komponenta je protein tubulin. Mikrotubule uništava kolhicin. Mikrofilamenti su filamenti promjera 5-7 nm i sastoje se od proteina aktina. Mikrotubule i mikrofilamenti tvore složena tkanja u citoplazmi. Funkcije citoskeleta: 1) određivanje oblika stanice, 2) podrška organelama, 3) formiranje vretena, 4) sudjelovanje u kretanju stanice, 5) organizacija citoplazmatskog protoka.
Uključuje dva centriola i centrosferu. Centriola je cilindar, čiju stijenku čini devet skupina od tri spojena mikrotubula (9 tripleta), međusobno povezanih u određenim razmacima poprečnim vezama. Centriole su ujedinjene u parove gdje se nalaze pod pravim kutom jedna prema drugoj. Prije stanične diobe centrioli se razilaze na suprotne polove, a u blizini svakog od njih pojavljuje se kći centriol. Oni tvore diobeno vreteno, što doprinosi ravnomjernoj raspodjeli genetskog materijala između stanica kćeri. U stanicama viših biljaka (gimnosperme, angiosperme) stanično središte nema centriole. Centriole su samoumnožavajuće organele citoplazme; nastaju kao rezultat duplikacije postojećih centriola. Funkcije: 1) osiguranje divergencije kromosoma na stanične polove tijekom mitoze ili mejoze, 2) središte organizacije citoskeleta.
Organoidi kretanja
Nije prisutan u svim stanicama. Organele kretanja su trepetljike (trepetljikaši, epitel respiratornog trakta), bičevi (bičevi, spermiji), pseudopodiji (rizopodi, leukociti), miofibrile (mišićne stanice) itd.
Flagele i cilije- organele u obliku niti, koje predstavljaju aksonem omeđen membranom. Aksonem je cilindrične strukture; stijenku cilindra čini devet pari mikrotubula; u središtu se nalaze dvije pojedinačne mikrotubule. Na dnu aksonema nalaze se bazalna tjelešca, predstavljena s dva međusobno okomita centriola (svako bazalno tjelešce sastoji se od devet trojki mikrotubula; u središtu nema mikrotubula). Duljina flageluma doseže 150 mikrona, cilije su nekoliko puta kraće.
Miofibrile sastoje se od aktinskih i miozinskih miofilamenata koji osiguravaju kontrakciju mišićnih stanica.
Ići predavanja br.6“Eukariotska stanica: citoplazma, stanična membrana, struktura i funkcije stanične membrane”
Težina mozga u odnosu na tjelesnu težinu je oko 2%, ali on istovremeno troši 12-17% glukoze i do 20% kisika iz ukupnog tjelesnog budžeta, a niti se ne pohranjuje za buduću upotrebu, već koristi se odmah. Oksidacija glukoze događa se u mitohondrijima, koji služe kao energetske stanice stanice. Što je aktivnost stanice intenzivnija, to sadrži više mitohondrija. U živčanim stanicama oni su prilično ravnomjerno raspoređeni u citoplazmi, ali se tamo mogu kretati i mijenjati svoj oblik.
Promjer mitohondrija je od 0,4 do 1 µm, imaju dvije membrane, vanjsku i unutarnju, od kojih je svaka nešto tanja od stanične membrane. Unutarnja membrana ima brojne izbočine ili kriste poput polica. Zahvaljujući takvim kristama, radna površina mitohondrija značajno se povećava. Unutar mitohondrija nalazi se tekućina u kojoj se nakupljaju kalcij i magnezij u obliku gustih granula. Kriste i unutarnji prostor mitohondrija sadrže dišne enzime koji oksidiraju produkte glikolize - anaerobne razgradnje glukoze, metabolita masnih kiselina i aminokiselina. Oslobođena energija ovih spojeva pohranjuje se u molekule adenozin trifosforne kiseline (ATP), koje nastaju u mitohondrijima fosforilacijom molekula adenozin difosforne kiseline (ADP).
Mitohondriji imaju svoju DNA i RNA, kao i ribosome na kojima se sintetiziraju neki proteini. Ova okolnost daje razlog da mitohondrije nazovemo poluautonomnim organelima. Njihov životni vijek je kratak i otprilike polovica mitohondrija prisutnih u stanici obnavlja se svakih 10-12 dana: formiraju se novi mitohondriji koji zamjenjuju one koji su iscrpili svoje resurse i propali.
Lizosomi su vezikule promjera 250-500 nm omeđene vlastitom membranom unutar koje sadrže različite proteolitičke, tj. enzima za razgradnju proteina. Uz pomoć ovih enzima, velike proteinske molekule se dijele na male ili čak aminokiseline. Lizosomski enzimi se sintetiziraju na ER ribosomima, zatim ulaze u Golgijev aparat u transportnim vezikulama, gdje im se često dodaje ugljikohidratna komponenta, pretvarajući ih u glikolipide. Zatim se enzimi pakiraju u membranu Golgijevog aparata i pupaju iz nje, pretvarajući se u lizosom. Hidrolitički enzimi lizosoma oslobađaju stanicu od istrošenih ili propadajućih citoplazmatskih struktura i suvišnih membrana koje su postale nepotrebne. Istrošene ili oštećene organele stapaju se s lizosomima i probavljaju ih lizosomski enzimi.
Koliko je takva aktivnost važna može se prosuditi prema manifestacijama bolesti koje dovode do prekomjernog nakupljanja određenih tvari u citoplazmi samo zato što se one prestaju uništavati zbog nedostatka samo jednog od lizosomskih enzima. Na primjer, kod nasljedne Tay-Sachsove bolesti postoji manjak heksosaminidaze, enzima koji razgrađuje galaktozide u živčanim stanicama. Kao rezultat toga, svi lizosomi postaju gusto nabijeni tim neprobavljenim tvarima, a takvi pacijenti doživljavaju ozbiljne neurološke poremećaje. Enzimi lizosoma sposobni su razgraditi tvari ne samo unutarnjeg, endogenog podrijetla, već i spojeve koji prodiru u stanicu izvana kroz fagocitozu ili pinocitozu.
Citoskelet
Oblik stanice određen je mrežom fibrilarnih, t.j. vlaknasti proteini, koji mogu pripadati jednom od tri tipa: 1) mikrotubule; 2) neurofilamenti; 3) mikrofilamenti (slika 1.6). Fibrilarni proteini sastavljeni su od ponavljajućih identičnih jedinica - monomera. Ako monomer označimo slovom M, onda se struktura fibrilarnog proteina može pojednostaviti kao M-M-M-M-M... Dakle, mikrotubule se sastavljaju od molekula tubulina, mikrofilamenti od molekula aktina, a sastavljanje i rastavljanje se odvija prema potrebi. U živčanim stanicama, mnogi, ali ne svi, fibrilarni proteini usmjereni su duž procesa - aksona ili dendrita.
Mikrotubule su najdeblji elementi citoskeleta, imaju oblik šupljih cilindara promjera 25-28 nm. Svaki cilindar se sastoji od 13 podjedinica - protofilamenata, svaki protofilament sastavljen je od molekula tubulina. Položaj mikrotubula u stanici uvelike određuje njezin oblik. Mikrotubule služe kao neka vrsta stacionarnih tračnica duž kojih se kreću neki organeli: sekretorne vezikule, mitohondriji, lizosomi. Brzina takvog kretanja u aksonu može biti veća od 15 mm/sat; ovaj tip aksonskog transporta naziva se brzim.
Pokretačka snaga brzog transporta je poseban protein, kinezin, koji se jednim krajem molekule povezuje s organelom koja se transportira, a drugim s mikrotubulom po kojoj klizi koristeći energiju ATP-a za kretanje. Molekule ATP-a povezane su s mikrotubulima, a kinezin ima aktivnost ATPaze, enzima koji razgrađuje ATP.
Neurofilamenti se tvore od niti monomera upredenih u parove. Dva takva zavoja omotavaju se jedan oko drugoga, tvoreći protofilament. Uvojak od dva protofilamenta je protofibril, a tri spiralno uvijena protofibrila su neurofilament, vrsta užeta promjera oko 10 nm. Neurofilamenti se nalaze u stanici češće nego drugi fibrilarni proteini; njihova elastična upletena struktura stvara glavni okvir citoskeleta.
Dobro zadržavaju srebrni nitrat, uz pomoć kojeg su Golgi, a potom i Ramon y Cajal obojili živčano tkivo, proučavali ga i postavili temelje neuralne teorije. Kod nekih degenerativnih lezija mozga, kao što je Alzheimerova bolest, najčešći uzrok senilne demencije, oblik neurofilamenata se značajno mijenja; oni se skupljaju u karakteristične Alzheimerove čvorove.
Mikrofilamenti su među najtanjim elementima citoskeleta, njihov promjer je samo 3-5 nm. Formirane su od kuglastih molekula aktina sastavljenih poput dvostrukog niza kuglica. Svaki aktinski monomer sadrži molekulu ATP-a čija energija osigurava kontrakciju mikrofilamenata. Takve kontrakcije mogu promijeniti oblik stanice, njezin akson ili dendrit.
Sažetak
Elementarna jedinica svih živih organizama, stanica, ograničena je od okoline plazmatskom membranom, koja se sastoji od lipida i nekoliko vrsta proteina koji određuju individualnost stanice pomoću nekoliko transportnih mehanizama. Stanična jezgra sadrži genetsku informaciju kodiranu nizom od četiri nukleotida DNA. Ove informacije se koriste za stvaranje proteina potrebnih za stanicu uz sudjelovanje mRNA. Sinteza proteina odvija se na ribosomima, daljnje transformacije proteinskih molekula provode se u ER. Sekretorne granule nastaju u Golgijevom aparatu, dizajniranom za prijenos informacija drugim stanicama. Mitohondriji osiguravaju stanici potrebnu količinu energije, dok lizosomi uklanjaju nepotrebne stanične komponente. Proteini citoskeleta stvaraju oblik stanice i sudjeluju u mehanizmima unutarstaničnog transporta.
Lizosomi. Mitohondriji. Plastidi
1. Kakva je struktura i funkcije ATP?
2. Koje vrste plastida poznajete?
Kada razne hranjive tvari uđu u stanicu putem fagocitoze ili pinocitoze, moraju se probaviti. pri čemu vjeverice moraju se razgraditi na pojedinačne aminokiseline, polisaharide - na molekule glukoze ili fruktoze, lipidi- na glicerol i masne kiseline. Da bi unutarstanična probava bila moguća, fagocitni ili pinocitni mjehurić mora se spojiti s lizosomom (slika 25). Lizosom je mali mjehurić, samo 0,5-1,0 mikrona u promjeru, koji sadrži veliki skup enzima koji mogu uništiti hranjive tvari. Jedan lizosom može sadržavati 30-50 različitih enzima.
Mitohondriji su stalne membranske organele okruglog ili štapićastog (često razgranatog) oblika. Debljina - 0,5 mikrona, duljina - 5-7 mikrona. Broj mitohondrija u većini životinjskih stanica je 150-1500; u ženskim jajima - do nekoliko stotina tisuća, u spermi - jedan spiralni mitohondrij upleten oko aksijalnog dijela flageluma.
Glavne funkcije mitohondrija:
1) igraju ulogu energetskih stanica stanica;
2) pohranjuju nasljedni materijal u obliku mitohondrijske DNA.
Sporedne funkcije - sudjelovanje u sintezi steroidnih hormona, nekih aminokiselina (na primjer, glutamin).
Građa mitohondrija
Mitohondriji imaju dvije membrane: vanjsku (glatku) i unutarnju (tvore izraštaje – lisnate (cristae) i cjevaste (tubule)).
U mitohondrijima je unutarnji sadržaj matrica - koloidna tvar u kojoj su pomoću elektronskog mikroskopa otkrivena zrna promjera 20–30 nm (akumuliraju ione kalcija i magnezija, rezerve hranjivih tvari, na primjer, glikogen).
U matriksu se nalazi aparat za biosintezu proteina organele: 2-6 kopija kružne DNA bez histonskih proteina, ribosomi, set t-RNA, enzimi za reduplikaciju, transkripciju i prijevod nasljednih informacija.
Mitohondriji se množe ligacijom; mitohondrije karakterizira relativna autonomija unutar stanice.
Lizosomi su vezikule promjera 200-400 µm. (obično). Imaju jednomembransku ljusku, koja je ponekad izvana prekrivena vlaknastim proteinskim slojem. Glavna funkcija je unutarstanična probava različitih kemijskih spojeva i staničnih struktura.
Postoje primarni (neaktivni) i sekundarni lizosomi (u njima se odvija proces probave). Sekundarni lizosomi nastaju iz primarnih. Dijele se na heterolizosome i autolizosome.
U heterolizosomima (ili fagolizosomima) aktivnim transportom (pinocitoza i fagocitoza) odvija se proces probave materijala koji izvana ulazi u stanicu.
U autolizosomima (ili citolizosomima) uništavaju se vlastite stanične strukture koje su završile svoj život.
Sekundarni lizosomi koji su prestali probaviti materijal nazivaju se rezidualnim tjelešcima. Ne sadrže hidrolaze i sadrže neprobavljeni materijal.
Kada je integritet membrane lizosoma narušen ili kada je stanica bolesna, hidrolaze ulaze u stanicu iz lizosoma i provode njezinu samoprobavu (autolizu). Isti proces je u osnovi procesa prirodne smrti svih stanica (apoptoze).
Mikrotijela
Mikrotijela tvore skupnu skupinu organela. To su vezikule promjera 100-150 nm, omeđene jednom membranom. Sadrže fino zrnati matriks i često proteinske inkluzije.
Stalne stanične strukture, stanični organi koji osiguravaju obavljanje određenih funkcija tijekom života stanice - pohranjivanje i prijenos genetskih informacija, prijenos tvari, sinteza i pretvorba tvari i energije, dioba, kretanje itd.
Na organoide (organele) stanica eukarioti odnositi se:
- kromosomi;
- stanična membrana;
- mitohondriji;
- Golgijev kompleks;
- endoplazmatski retikulum;
- ribosomi;
- mikrotubule;
- mikrofilamenti;
- lizosomi.
Životinjske stanice također sadrže centriole i mikrofibrile, a biljne stanice sadrže samo njima svojstvene plastide.
Ponekad se jezgra kao cjelina klasificira kao organele eukariotskih stanica.
prokarioti nemaju većinu organela, imaju samo staničnu membranu i ribosome, koji se razlikuju od citoplazmatskih ribosoma eukariotskih stanica.
Specijalizirane eukariotske stanice mogu imati složene strukture temeljene na univerzalnim organelama, kao što su mikrotubule i centriole – glavne komponente bičeva i cilija. Mikrofibrili su ispod tono- i neurofibrila. Posebne strukture jednostaničnih organizama, kao što su bičevi i trepavice (izgrađene na isti način kao u višestaničnih stanica), obavljaju funkciju organa za kretanje.
Češće se u modernoj literaturi koriste izrazi “ organoidi "I" organele " koriste se kao sinonimi.
Strukture zajedničke životinjskim i biljnim stanicama
| Shematski prikaz | Struktura | Funkcije |
|
| Plazma membrana (plazmalema, stanična membrana) | Dva sloja lipida (dvosloj) između dva sloja proteina | Selektivno propusna barijera koja regulira razmjenu između stanice i okoline |
|
| Jezgra | Najveća organela, zatvorena u ljusci od dvije membrane, prožeta je nuklearne pore. Sadrži kromatin- u ovom su obliku razmotani kromosomi u interfazi. Također sadrži strukturu tzv jezgrica | Kromosomi sadrže DNK - tvar nasljeđa koja se sastoji od gena koji reguliraju sve vrste stanične aktivnosti. Nuklearna dioba je u osnovi reprodukcije stanica, a time i procesa reprodukcije. Ribosomi se stvaraju u jezgrici |
|
| Endoplazmatski retikulum (ER) | Sustav spljoštenih membranskih vrećica - spremnici- u obliku cijevi i ploča. Tvori jedinstvenu cjelinu s vanjskom membranom jezgrine ovojnice | Ako je površina ER prekrivena ribosomima, tada je tzv hrapav.Protein sintetiziran na ribosomima transportira se kroz tankove takvog ER. Glatko, nesmetano hitna pomoć(bez ribosoma) služi kao mjesto za sintezu lipida i steroida |
|
| Ribosomi | Vrlo male organele koje se sastoje od dvije podčestice - velike i male. Sadrže proteine i RNA u približno jednakom omjeru. Ribosomi, koji se nalaze u mitohondrijima (i također u kloroplastima u biljkama), još su manji | Mjesto sinteze proteina, gdje se različite molekule u interakciji drže u ispravnom položaju. Ribosomi su povezani s ER ili leže slobodni u citoplazmi. Mogu nastati mnogi ribosomi polisoma (poliribosom), u kojem su nanizani na jednom lancu glasničke RNK |
|
| Mitohondriji | Mitohondrij je okružen ljuskom od dvije membrane, unutarnja membrana tvori nabore ( cristas). Sadrži matricu koja sadrži mali broj ribosoma, jednu kružnu molekulu DNA i fosfatne granule | Tijekom aerobnog disanja dolazi do oksidativne fosforilacije i prijenosa elektrona u kristama, a enzimi uključeni u Krebsov ciklus i oksidaciju masnih kiselina djeluju u matriksu. |
|
| Golgijev aparat | Hrpa spljoštenih membranskih vrećica - spremnici. Na jednom kraju kontinuirano se formiraju hrpe vrećica, a na drugom su zapletene u obliku mjehurića. Hrpe mogu postojati kao diskretni diktiosomi, kao u biljnim stanicama, ili tvoriti prostornu mrežu, kao u mnogim životinjskim stanicama | Mnogi stanični materijali, poput enzima iz ER-a, podliježu modificiranju u cisternama i transportiraju se u vezikulama. U procesu sekrecije uključen je Golgijev aparat, a u njemu nastaju lizosomi |
|
| Lizosomi | Jednostavna kuglasta membranska vrećica (jedna membrana) ispunjena probavnim (hidrolitičkim) enzimima. Sadržaj se čini homogenim | Obavljaju mnoge funkcije, uvijek povezane s raspadom bilo koje strukture ili molekule |
|
| Mikrotijela | Organela nije sasvim pravilnog sferičnog oblika, okružena jednom membranom. Sadržaj ima granularnu strukturu, ali ponekad se u njemu nalazi kristaloid, odnosno skup niti | Sva mikrotijela sadrže katalazu, enzim koji katalizira razgradnju vodikovog peroksida. Svi su oni povezani s oksidativnim reakcijama |
|
| Stanična stijenka, središnja lamina, plazmodezmi |
|||
| stanične stijenke | Čvrsta stanična stijenka koja okružuje stanicu sastoji se od celuloznih mikrofibrila ugrađenih u matricu koja sadrži druge složene polisaharide, naime hemiceluloze i pektine. U nekim stanicama stanične stijenke prolaze kroz sekundarno zadebljanje | Pruža mehaničku potporu i zaštitu. Zahvaljujući njemu nastaje turgorski tlak, što poboljšava funkciju potpore. Sprječava osmotsko pucanje stanica. Kretanje vode i mineralnih soli događa se duž stanične stijenke. Različite modifikacije, kao što je impregnacija ligninom, pružaju posebne funkcije |
|
| srednja ploča | Tanak sloj pektinskih tvari (pektati kalcija i magnezija) | Drži stanice zajedno |
|
| plazmodezma | Tanak citoplazmatski filament koji povezuje citoplazmu dviju susjednih stanica kroz tanku poru u staničnoj stijenci. Pora je obložena plazmatskom membranom koja prolazi kroz poru, često spojenu na ER | Oni spajaju protoplaste susjednih stanica u jedan kontinuirani sustav - simplast, kroz koje se tvari transportiraju između tih stanica |
|
| kloroplast | Veliki plastid koji sadrži klorofil u kojem se odvija fotosinteza. Kloroplast je obavijen dvostrukom membranom i ispunjen je želatinozom stroma. Stroma sadrži sustav membrana okupljenih u hrpe, ili žitarica. U njemu se može taložiti i škrob. Osim toga, stroma sadrži ribosome, kružnu molekulu DNA i kapljice ulja | U ovoj organeli se odvija fotosinteza, odnosno sinteza šećera i drugih tvari iz CO 2 i vode zahvaljujući svjetlosnoj energiji koju hvata klorofil pretvara se u kemijsku energiju |
|
| Velika središnja vakuola | Vrećica koju čini jedna opna tzv tonoplast. Vakuola sadrži stanični sok - koncentriranu otopinu različitih tvari, kao što su mineralne soli, šećeri, pigmenti, organske kiseline i enzimi. U zrelim stanicama vakuole su obično velike | Ovdje su pohranjene razne tvari, uključujući krajnje produkte metabolizma. Osmotska svojstva stanice jako ovise o sadržaju vakuole. Ponekad vakuola funkcionira kao lizosom |
|
Usporedne karakteristike RNA i DNA
| Znakovi | RNA | DNK |
| Položaj u kavezu | Jezgra, ribosomi, citoplazma, mitohondriji, kloroplasti | Jezgra, mitohondriji, kloroplasti |
| Položaj u jezgri | Jezgrica | Kromosomi |
| Struktura makromolekule | Jednostruki polinukleotidni lanac | Dvostruki nerazgranati linearni polimer, umotan u desnu spiralu |
| Monomeri | Ribonukleotidi | Dezoksiribonukleotidi |
| Nukleotidni sastav | Dušične baze (purin - adenin, gvanin, pirimidin - uracil, citozin); riboza (ugljikohidrat): ostatak fosforne kiseline | Dušične baze (purin - adenin, gvanin, pirimidin - timin, citozin); deoksiriboza (ugljikohidrat): ostatak fosforne kiseline |
| Vrste nukleotida | Alenil (A), gvanil (G), uridil (U), citidil (C) | Alenil (A), gvanil (G), timidil (T), citidil (C) |
| Svojstva | Nesposoban za samoudvostručenje. Labilna | Sposoban samodupliciranja po principu komplementarnosti (reduplikacije): A-T, T-A, G-C, C-G Stabilni |
| Funkcije | Informacijski (mRNA) - prenosi kod nasljedne informacije o primarnoj strukturi proteinske molekule; ribosomska (rRNA) – dio ribosoma; transport (tRNA) - prenosi aminokiseline do ribosoma; mitohondrijska i plastidna RNA – dio su ribosoma ovih organela | Kemijska osnova kromosomskog genetskog materijala (gena); Sinteza DNA, sinteza RNA, informacije o strukturi proteina |
