Ląstelė yra mažiausia gyvoji sistema. Skirtingai nei organelės, kurios netrukus po išskyrimo iš ląstelės suyra, tam tikros ląstelės gali būti perkeltos iš augalo ar gyvūno organizmo į tinkamą terpę, kurioje jos gali ilgai gyventi, augti ir dalytis.
Kiekvienos ląstelės pagrindinės dalys yra šios: apvalkalėlis, citoplazma ir branduolys. Citoplazmoje (pusiau skystoje vidinėje ląstelės terpėje) išsidėsčiusios smulkiausios struktūros - organelės: mitochondrijos, chloroplastai, endoplazminis tinklas, Goldžio kompleksas, lizosomos, peroksisomos, pernašos pūslelės, vakuolės. Ląstelių organelės, panašiai kaip ir kūno organai, atlieka tam tikras gyvybinės veiklos funkcijas.
Yra du pagrindiniai ląstelių tipai:
- Prokariotinės (bebranduolės)
- Eukariotinės (branduolinės)
Eukariotinės ląstelės sudaro augalų, gyvūnų ir grybų organizmus.
Be šių organelių, yra ir kitų, kurios būna tik gyvūninėse ar augalinėse ląstelėse.
Pagrindinės Ląstelių Struktūros ir Jų Funkcijos
Plazminė Membrana
Sudaryta iš dviejų lygiagrečių lipidų sluoksnių. Tai struktūrinis membranų pagrindas. Į membraną įvairiai integruoti periferiniai ir integraliniai baltymai. Membranoje yra tūkstančiai įvairiausių baltymų.
Funkcijos:
- Atskiria ląstelės turinį nuo aplinkos.
- Reguliuoja medžiagų patekimą į ląstelę ir pašalinimą iš jos.
- Membranos selektyviai praleidžia medžiagas - vienas greitai, kitas - lėtai.
Gyvūninės ląstelės sandara
Citozolis
Tai ląstelės vidų užpildanti skysta masė, kurioje yra ištirpusios medžiagos - baltymai, nukleino rūgštys, angliavandeniai, druskos. Citozolyje išsidėstę ląstelės organoidai.
Funkcijos:
- Saugomi svarbiausi organiniai junginiai.
- Vyksta svarbūs medžiagų apykaitos procesai.
- Sintetinamos riebiosios rūgštys, nukleotidai ir kai kurios aminorūgštys.
Branduolys
Sandara: Apvalkalėlis susideda iš dviejų membranų, tarp kurių yra peribranduolinė ertmė. Branduolio apvalkalėlis jungiasi su ET ir yra jo dalis. Apvalkalėlyje yra porų. Jos užima apie 5% branduolio paviršiaus. Apvalkalėlyje taip pat yra daug fermentų.
Funkcijos:
- Branduolio apvalkalėlis saugo genetinę medžiagą nuo citoplazmos judesių, neleidžia susimaišyti citoplazmai ir nukleoplazmai.
- Molekulės ir jonai tiesiogiai prasiskverbia iš citozolio pro branduolio apvalkalėlio poras.
Branduolio Nukleoplazma
Sandara: Tai pagrindinė branduolio masė, sudaryta iš skystosios dalies ir branduolio matrikso. Skystoji dalis savo sudėtimi panaši į citozolį. Nukleoplazmoje būna fermentų ir tarpinių medžiagų apykaitos produktų, inerfazės metu būna išsidėstęs chromatinas ir branduolėliai. Mitozės metu čia išsidėsto chromosomos.
Chromosomos sudarytos iš chromatino, kuriame yra 40% histonų, 40% DNR, apie 20% nehistoninių chromosomų baltymų ir nedaug RNR. Branduoliui dalijantis, chromosomos būna sudarytos iš dviejų identiškų chromatidžių. Chromatidės svarbiausia dalis - nukleoproteinas. Nukleoproteinas būna susisukęs į storą siūlą - chromonemą, o ant jos išsidėsto daugybė apvalių gerai nusidažančių ir matomų chromomerų. Chromosomų pirminė sąsmauka (centromera) abi chromatides tvirtai sujungia.
Funkcijos: Nukleoplazmai sudaro mikroaplinką chromosomoms funkcionuoti, kartu su matrikso dalyvauja DNR dvigubėjimo procese.
- Funkcinė (tarp dalijimosi - chromosomos purios, siūliškos, ilgos ir neryškios).
- Transportinė (branduoliui dalijantis - chromosomos kompaktiškos, panašios į lazdeles, ryškios).
Branduolėlis
Sandara: Jų gali būti keli, vidutiniškai - du. Branduolėliuose yra 80% baltumų ir 15% RNR. Svarbiausia branduolėlio subedamoji dalis yra DNR.
Funkcijos:
- Branduolėliuose sintetinama RNR.
- Taip pat branduolėliai dalyvauja ribosomų dalelių susidarymo procese.
Mitochondrijos
Jų apvalkalėlis sudarytas iš dviejų membranų, tarp kurių yra ertmė. Išorinėje membranoje išsidėstę fermentai, dalyvaujantys fosfolipidų apykaitoje ir riebiųjų rūgščių aktyvacijoje. Vidinėje membranoje yra daugybė įlinkimų - kristų. Vidinė membrana turi daug baltymų (75%), o lipidų 25%. Matrikse yra tarpinių apykaitos produktų, fermentų, DNR, RNR ir ribosomų. Kaip ir prokariotinėse ląstelėse, žiedinė dvigrandinė DNR nesusijungusi su histoniniais ir nehistoniniais baltymais.
Funkcijos:
- Išorinė mitochondrijų membrana pralaidi neorganiniams jonams ir gana stambioms molekulėms.
- Todėl ji turi daug transportinių baltymų, kurie perneša medžiagas.
- Substratus, esančius matrikse.
- Ląstelę energija, kurią kaupia ATP pavidalu.
Mitochondrijos yra ne tik ląstelės jėgainė
Chloroplastai
Sandara: Tai augalinių ląstelių organoidai. Jo apvalkalėlis sudarytas iš dviejų membranų. Bespalvėje stromoje išsidėstę daugybė membraninių maišelių - tilakoidų. Tilakoidų membranose yra 50% baltymų. Stromoje yra DNR, RNR ir tRNR, ribosomų, riebalų lašelių.
Funkcijos:
- Tilakoidų membranose vyksta fotosintezės šviesos stadijos reakcijos.
- Stromoje vyksta fotosintezės tamsos stadijos reakcijos ir krakmolo grūdelių gamyba.
- Stromoje esanti žiedinė DNR koduoja rRNR ir tRNR sintezę.
- Pagrindinė chloroplastų f-ja yra fotosintezė, t. y.
Leukoplastai
Arba verpstės formos plastidės. Jose yra pavienių tilakoidų, turi DNR. Skiriamos dvi grupės: amiloplastai (turi krakmolo), oleoplastai (turi aliejaus).
Funkcijos: Susintetintas krakmolas kaupiamas stiebagumbiuose, šakniastiebiuose, sėklos endosperme ir kituose augalo organuose.
Chromoplastai
Sandara: Apvalūs, daugiabriauniai, lęšio, verpstės formos arba panašūs į kristalus. Tilakoidų labai mažai arba visai neaptinkama. Yra krakmolo grūdelių, baltyminių kristaloidų. Daug pigmento, apie 50 rūšių karotinoidų.
Funkcijos: Tiksli funkcija nežinoma.
Augalų Ląstelių Centrinė Vakuolė
Sandara: Gaubia membrana - termoplastas. Sulčių - koncentruoto tirpalo, turinčio mineralinių druskų, organinių rūgščių, anglies dioksido, deguonies ir kai kurių medžiagų apykaitos atliekų.
Paskirtis: Labai įvairi.
- Kaip osmotinė ertmė svarbi augalinėms ląstelėms siurbiant vandenį ir osmotiniam slėgiui susidaryti, kurį sąlygoja turgorinis slėgis, įtempiantis tamprią ląstelės sienelę ir suteikiantis tvirtumo nesumedėjusioms augalo dalims.
- Kaip vieta ekskretams - izoliuoja galutinius apykaitos produktus, pigmentus. Nuo jų priklauso žiedų, žiedynų ir vaisių spalva. Tai padeda augalams apsidulkinti ir plisti.
Lizosomos
Sandara: Vienmembranės pūslelės, pripildytos skysčio, kurio reakcija rūgštinė. Gausu fermentų. Jų yra daugiau nei 50 rūšių. Lizosomų fermentai sintetinami grūdėtame ET ir gabenami į Goldžio kompleksą, nuo kurio vėliau atsiskiria Goldžio pūslelės. Tai pirminės lizosomos. Jos neaktyvios, jose nėra virškinamojo substrato. Iš pirminių Lizosomų susidaro antrinės lizosomos.
Funkcijos: Fermentai skaido baltymus, nukleino rūgštis, angliavandenius ir lipidus, skaido svetimas endocitozės būdu patekusias medžiagas, taip pat ląstelės medžiagas, praradusias funkcinį aktyvumą.
Endoplazminis Tinklas (ET)
Sandara: Vamzdelinės arba suplotos ET cisternos išsidėsčiusios po visą citoplazmą.
- Grūdėtasis ET, kuris tankiai aplipęs ribosomomis ir iRNR.
- Lygusis EET, sudarytas iš vamzdelinis lementų.
Grūdėtajame ET sintetinami baltymai, kurie patenka į ET cisternas ir įgyja tretinę baltymo struktūrą. Lygusis ET sintetina lipidus ir membranų steroidus.
Goldžio Kompleksas
Sandara: Sudaro Goldžio cisternas - nuo jų kraštų atsiskiria Goldžio pūslelės. Senesnės būna kiauros, ir tarp jų gali susidaryti ploni lygiagretūs vamzdeliniai elementai. Cisternoms plečiantis, be pūslelių, susidaro stambios Goldžio vakuolės. Čia patenka lipidai iš lygiojo ET, o baltymai - iš grūdėtojo ET, dalis - iš laisvųjų ribosomų.
Goldžio cisternos sintetina polisacharidus augalinių ląstelių sienelėms. Dalijantis augalo ląstelei, Goldžio pūslelės susitelkia prie naujos ląstelių ribos ir susilieja. Jų turinys ir suformuoja ląstelės sienelę, membranos plazminę membraną. Gyvūnų ląstelėse sintetina glikokalikso glikoproteinus ir glikolipidus.
Mikrovamzdeliai
Sudaryti iš baltymo tubulino. Kiekvieno vamzdelio ilgis - keli mikronai.
Funkcijos: Sudaro tinklą, kuriuo gabenamos transportinės pūslelės. Ląstelės viduje padeda išdėstyti organoidus.
Aktino Mikrofilamentai
Tai labai ploni, ilgi siūlai, sudaryti iš globulinio baltymo aktino. Jis sudaro 10-15% visų ląstelės baltymų. Raumenų ląstelėse aktinas ir miozinas sudaro aktomiozino kompleksą, kurio dėka susitraukia raumeninės skaidulos.
Funkcijos:
- Sąlygoja visų ląstelės dalių judėjimą.
- Nuo jų priklauso visų dalių ir specializuotų raumeninių skaidulų judėjimas.
- Reguliuoja chloroplastų ląstelės branduolio judėjimą.
- Dalyvauja fagocitozėje ir susidarant sąsmaukai, kai ląstelė dalijasi.
- Gyvūnų ląstelėse sutvirtina membraną.
Ribosomos
Sandara: Ląstelė gali turėti kelis milijonus apvalių ribonukleoproteininių dalelių. Ribosoma susideda iš dviejų nevienodų subdalelių, kurios susijungia tik tada, kai iRNR prisijungia prie mažesnės subdalelės. Eukariotinėse ląstelėse ribosomos aptinkamos laisvos citoplazmoje arba susijungusios su šiurškčiuoju ET. Kiekvienoje dalelėje yra rRNR molekulės, daug magnio ir baltymų molekulių. iRNR, būdama siūliška, sujungia ribosomas į polisomą (poliribosomą).
Funkcijos: Jose vyksta baltymų biosintezė. iRNR slenka tarp subdalelių ir teikia informaciją baltymo biosintezei.
Augalinių ląstelių sienelė (apvalkalėlis)
Sandara: Sienelės struktūriniai elementai - tvirtos elastingos mikrofibrilės, sudarytos iš celiuliozės, ir plastiškas matriksas, sudarytas iš protopektino ir hemiceliuliozės.
Gyvūninių ląstelių glikokaliksas
Glikokaliksą sudaro polisacharidinis sluoksnis. Išsišakojusios polisacharidų liekanos kovalentiškai susijungusios su baltymais ir sfingozido turinčiais lipidais.
Centriolės
Gyvūnų, daugumos dumblių ir grybų ląstelėse, prie branduolio būna centriolės, panašios į tuščiavidurį cilindrą. Jų sienelė sudaryta iš 27 vamzdelių, išsidėsčiusių 9 tripletais. Aukštesnieji augalai centriolių neturi.
Funkcijos: Ląstelės branduoliui dalijantis, centriolės padvigubėja ir nukeliauja į priešingus ląstelės polius. Mikrovamzdelių susidarymo procese svarbų vaidmenį atlieka ir centriolės.
Žiuželiai ir Blakstienėlės
Žiuželis (arba blakstienėlė) pradeda formuotis nuo pamatinio kūnelio (prie žiuželio pagrindo, atrodo kaip centriolės). Žiuželiai ir blakstienėlės yra judrios citoplazmos ataugos. Trumpesni žiuželiai, kurių vienoje ląstelėje būna daug, vadinami blakstienėlėmis. Per visą žiuželio ar blakstienėlės ilgį tęsiasi sudėtingos sandaros mikrovamzdeliai.
Funkcijos: Padedant žiuželiams ir blakstienėlėms, juda dalis vienaląsčių dumblių, blakstienuotosios kirmėlės ir kt.
Ląstelių Tipų Palyginimas
| Savybė | Prokariotinės ląstelės | Eukariotinės ląstelės |
|---|---|---|
| Branduolys | Nėra | Yra |
| Organelės | Paprastos | Sudėtingos, su membranomis |
| Dydis | Mažesnės (0.1-5 μm) | Didesnės (10-100 μm) |
| Organizacija | Vienaląsčiai | Vienaląsčiai arba daugialąsčiai |