Ćelija (biologija)

Iz Vikipedije, slobodne enciklopedije
Idi na: navigaciju, pretragu

Ćelija je osnovna jedinica građe i funkcije svih živih bića. Skup ćelija sličnog ili istog izgleda, embrionalnog porekla i funkcije naziva se tkivo. Nauka koja proučava ćeliju naziva se citologija. U ćeliji se nalaze organska i neorganska jedinjenja. Od neorganskih jedinjenja najzastupljeniji su voda i soli. Od organskih jedinjenja u ćeliji se nalaze ugljeni hidrati, masti i proteini. Oba organska jedinjenja sadrže ugljenik. Riječ ćelija prvi put je upotrebio Robert Huk 1665. godine.

Upoznavanje građe i funkcije ćelije predstavlja osnovu za svako dublje proučavanje u biologiji i medicini. Rezultati proučavanja ćelije doprinose poznavanju i normalnog i patološkog stanja organizma.

Osobine ćelije[uredi]

Epitelne ćelije

Ćelija je osnovna gradivna i funkcionalana jedinica svakog živog bića, osim virusa. U prirodi postoje brojni organizmi čije se telo sastoji iz jedne ćelije, kao što su bakterije, praživotinje, neke alge i gljive. Sa druge strane višećelijski organizmi mogu imati više miliona, biliona, kvadriliona ćelija. Tako se u organizmu odraslog čoveka nalazi oko 10 na 14 ćelija. Iako se sve te ćelije međusobno razlikuju postoje neke osobine koje su zajedničke svim ćelijama:

  • rast do veličine koja je karakteristična za datu vrstu ćelije;
  • obavljanje određenih zadataka (funkcija, uloga);
  • primanje signala iz spoljašnje sredine na koje ćelija na određeni način odgovara;
  • život ćelije završava se ili ćelijskom deobom ili ćelijskom smrću; pri deobi ćelija daje nove ćelije;
  • jedinstven hemijski sastav;
  • jedinstvena građa.

Zahvaljujući razvoju tehnike i instrumenata saznanja o ćeliji su postala veća i potpunija. Tehnika mikroskopiranja je danas dovedena skoro do savršenstva – pronalaskom različitih vrsta mikroskopa (elektronski, fazni, i dr.).

Hemijski sastav ćelije[uredi]

Hemijski elementi koji ulaze u sastav ćelija živih bića nazivaju se biogeni elementi. Od 92 prirodna elementa samo 6 elemenata – C, H, N, О, P i S – ulazi u sastav i čini oko 99% živog tkiva. Prema količini u kojoj su prisutni u ćeliji biogeni elementi se dele na:

  • makroelemente (grč. macro= mnogo) i
  • mikroelemente (micro= malo, sitno).

Makroelementi su O, H, C, N, Ca, S, P, K i dr.

Mikroelementi se nalaze u znatno manjim količinama od makroelemenata, ali je njihovo prisustvo u živim bićima neophodno za normalno odvijanje životnih procesa. Takvi su npr. Cu, I, Br, Mn, F, Fe i dr.

Oko dve trećine, odnosno, oko 60% težine odraslog čoveka čini voda (kod embriona oko 80%), dok belančevine čine oko 17%, masti oko 10%, ugljeni hidrati oko 1-2% i mineralne materije oko 5%.

Voda[uredi]

Voda predstavlja najrasprostranjenije jedinjenje u organizmima i neophodan uslov za njihov opstanak. Voda je jedna od glavnih komponenti živih sistema i čini čak 50-95% težine ćelije.

Osim u samoj ćeliji, voda se nalazi u međućelijskim prostorima i krvi životinja. U telu nekih nižih beskičmenjaka nalazimo preko 90% vode (dupljari, hidra na pr.).

Kod mladih listova, stabala i korenova voda čini 80-90% sveže mase, a kod sočnih plodova (krastavaca, lubenice, paradajza) čak preko 90%. Semena sadrže svega oko 10% vode, a ponekad samo 5% (seme kikirikija).

Količina vode u ćelijama čoveka zavisi od:

  • starosti (sa starošću ćelija opada i količina vode u njima);
  • vrste tkiva (krvno tkivo ima veću količinu vode od npr. masnog tkiva),
  • metaboličke aktivnosti ćelije (aktivnije ćelije imaju više vode),
  • pola (žene imaju manje vode od muškaraca).

Da bi organizam čoveka ispravno funkcionisao potrebno mu je oko 10l vode dnevno. Dva litra dobija spolja: unese hranom i pićem, dok ostatak stvaraju sama tkiva. Voda koja nastaje u unutrašnjosti organizma pri kataboličkim procesima (procesi razgradnje složenih jedinjenja) naziva se endogena voda (lat. endo = unutra) ili metabolička voda. Sve životinje i biljke žive od vode koju uglavnom same stvaraju. Endogena voda se zatim razlaže u tkivima i koristi u različite svrhe.

Neorganske soli[uredi]

Neorganske soli su takođe veoma zastupljene u ćelijama, a njihovi katjoni i anjoni su neophodni za:

  • održavanje bioloških struktura (gradivna uloga) i
  • biološku aktivnost jedinjenja (metabolička uloga).

Najzastupljeniji katjoni su:

Među anjonima su to:

  • Među anjonima najvažniji su fosfati jer predstavljaju osnovne oblike iz kojih se koristi energija - izgrađuju ATP (adenozintrifosfat).
  • Karbonati i bikarbonati imaju ulogu pufera, odnosno, regulišu stalnost pH vrednost vodenog rastvora. (Pri padu pH vrednosti ispod 7 čovek može da živi samo nekoliko minuta.)

Uloge mineralnih materija u organizmu čoveka[uredi]

Mineralne materije organizam ne stvara sam, već ih unosi hranom. Radi razumevanja značaja ovih materija biće navedene uloge nekih najbitnijih:

Organska jedinjenja[uredi]

Organska jedinjenja obavezno sadrže ugljenik (C) i njihovim razlaganjem se oslobađa manja ili veća količina energije (razlika u odnosu na neorganske materije).

Razlikuju se četiri grupe ovih jedinjenja:

  1. ugljeni hidrati
  2. lipidi
  3. proteini
  4. nukleinske kiseline

Metabolizam ćelije[uredi]

U živoj ćeliji se neprekidno odvija ogroman broj hemijskih reakcija. Celina svih hemijskih procesa, odnosno, ukupan promet materije i za materiju vezane energije naziva se metabolizam. Metabolizam karakterišu dva osnovna procesa:

  • anabolizam i
  • katabolizam.

Anabolizam predstavlja sintezu složenih jedinjenja iz prostih, uz potrošnju energije kakvi su npr.fotosinteza, sinteza proteina itd.

Katabolizam su reakcije razgradnje složenih jedinjenja na prosta, uz oslobađanje energije, pripadaju mu procesi kao što su disanje, varenje i dr.

U ćeliji se neprekidno odvijaju tesno povezani procesi razlaganja organske materije uz oslobađanje energije i sinteza složenih sastojaka ćelije uz utrošak energije.

Pošto se anabolizam neprekidno odvija (ćelija neprekidno sintetiše proteine, šećere, masti idr.) ćelija ima stalnu potrebu za energijom. Živa ćelija, bez obzira na vrstu organizma, energiju dobija oksidacijom organskih jedinjenja, tj. njihovim sagorevanjem (što pripada kataboličkim procesima). Organska jedinjenja se polako i postupno oksidišu tako da se energija iz njih otpušta sporo, delimično u vidu toplote, a delom i kao hemijska energija (ATP) koju ćelija može da koristi u anabolizmu.


Po načinu dobijanja organskih molekula, koji služe kao izvor energije živa bića se dele u dve velike grupe:

  • autotrofe i
  • heterotrofe.

Autotrofi su sposobni da vrše fotosintezu (ili hemosintezu), da sunčevu energiju (ili hemijsku energiju) iskoriste za sintezu organskih materija koje će im služiti za dobijanje energije.

Heterotrofi uzimaju gotove organske materije hranom i sagorevanjem tih materija obezbeđuju potrebnu energiju. Hrana heterotrofa direktno ili indirektno potiče iz organskih materija nastalih fotosintezom.

Prokariotska i eukariotska ćelija[uredi]

Prokariotska ćelija

Sve žive sisteme, prema složenosti građe, možemo podeliti na:

  • nećelijske (acelularne ;lat. a= ne, bez; celulla = ćelija) i
  • ćelijske (celularne).

Pod acelularnim se podrazumevaju oni organizmi koji nisu dostigli nivo ćelijske građe, kakvi su virusi, dok su ostali organizmi ćelijske građe.

Prema složenosti građe ćelije svi ćelijski organizmi se dele na:

  • prokariote i
  • eukariote.

Prokariotama pripadaju prave bakterije (Eubacteria), cijanobakterije (modrozelelne alge)i arhee (Archeabacteria), dok su eukariote svi ostali jednoćelijski i višećelijski organizmi.

Vista-xmag.png Za više informacija pogledajte članak Prokariote
Vista-xmag.png Za više informacija pogledajte članak Eukariote

Ćelijska membrana (plazma membrana)[uredi]

Membrana je u eukariotskoj ćeliji prisutna na površini ćelije i u njenoj unutrašnjosti gde ograničava pojedine organele. Ove membrane obezbeđuju uslove za odvijanje svih životnih procesa i održavanje razlike između unutarćelijske i vanćelijske sredine. Istovremeno plazma membrana uspostavlja kontakte sa drugim ćelijama i vanćelijskom sredinom i razmenjuje materije sa njima.

U prokariotskoj ćeliji membrana se nalazi samo kao spoljašnji omotač ćelije, odnosno, ne obrazuje se sistem unutrašnjih membrana, kao u eukariotskoj ćeliji.

Ćelijska membrana je tanak (7,5 - 10nm), metabolički aktivan omotač koji odvaja citoplazmu od ekstracelularnog prostora. Posmatrana TEM-om (Transmisioni Elektronski Mikroskop) membrana se vidi kao troslojna struktura, sa dva tamna sloja između kojih je jedan svetao sloj. Plazmalema ima složenu i dinamičnu molekulsku organizaciju i brojne funkcije. Ona je vrlo selektivan filter koji reguliše transport materija u ćeliju i iz ćelije. Liposolubilne materije lako prolaze kroz membranu rastvarajući se u njenim lipidima, a hidrosolubilne materije prolaze uz pomoć membranskih proteina, jonskih kanala i nosača(za taj transport se koristi ili gradijent koncentracije ili metabolička energija). Svojim transportnim sistemima membrana istovremeno reguliše sastav citoplazme i ekstracelularne tečnosti koja okružuje ćeliju. Poseduje specijalizovane delove za prepoznavanje, povezivanje i komunikaciju sa susednim ćelijama, osim njih, ćelija ima hormonske, imune i druge receptore.

Struktura membrane[uredi]

Osnovu strukture svih membrana ćelije čini kontinuirani fosfolipidni dvosloj koji je relativno nepropustljiv za vodene rastvore. Osim fosfolipida (precizniji naziv: fosfogliceridi), u sastavu membrane su još i holesterol, glikolipidi i proteini. Molekuli fosfolipida se sastoje iz polarne (hidrofilne) glave i nepolarnog (hidrofobnog) repa. Kada se nađu u vodi, spontano stvaraju dvoslojeve koji zatvaraju vezikule, lipozome. U molekulu fosfolipida, masne kiseline imaju paran broj ugljenikovih atoma. Jedna je uvek zasićena, a druga nezasićena masna kiselina. U membrani, molekuli fosfolipida su hidrofilnim krajevima okrenuti prema njenim spoljnim površinama, a hidrofobnim prema unutrašnjosti membrane.

Lateralna pokretljivost molekula fosfolipida i drugih molekula membrane, predstavlja osnovnu dinamičnost membrane, odnosno njene fluidnosti u nivou jedne ravni, dok su različiti proteini mozaično raspoređeni u njoj. Zato se ovakva struktura membrane naziva modelom fluidnog mozaika. U membranama su najviše zastupljeni četiri vrste fosfolipida: fosfatidilholin, fosfatidiletanolamin, fosfatidilserin i sfingomijelin. Molekuli holesterola se nalaze između molekula fosfolipida, a njihova funkcija je da ograničavaju kretanje fosfolipida i da povećaju stabilnost membrane.

Glikolipidi se nalaze samo u spoljnom sloju fosfolipida, odnosno sloju lipida koji nije okrenut prema citosolu.

Ćelijske organele - unutrašnje membrane[uredi]

Shema tipične životinjske ćelije: Organele: (1) Jedarce (2) Jedro (3) Ribozom (4) Alveola, (5) Endoplazmatični retikulum, (6) Goldžijev aparat, (7) Ćelijski skelet, (8) Endoplazmatični retikulum, (9) Mitohondrije, (10) Vakuola, (11) Citoplazma, (12) Lizozom, (13) Centriola

U odnosu na zapreminu eukariotske ćelije, plazma membrana na površini ćelije je suviše male površine za smeštaj enzima neophodnih za obavljanje svih životnih funkcija. Usled toga se u unutrašnjosti ćelije obrazuje čitav sistem membrana koje dele ćeliju na odeljke za obavljanje različitih funkcija. Ti odeljci su ćelijske organele. Ćelijske organele mogu biti obavijene jednostrukom ili dvostrukom membranom, mada ima i organela i struktura u ćeliji koje nemaju membranu. Citoplazmine organele se mogu grupisati prema srodnosti njihovih funkcija u ćeliji na:

Ovom podelom nisu obuhvaćeni:

Citosol i citoplazma[uredi]

Citoplazma predstavlja unutrašnji sadržaj ćelije, odvojen od jedra, u kome se nalaze ćelijske organele. Citoplazma je tečan deo. Citoplazmu, dakle, čine citosol i ćelijske organele. Citosol je deo citoplazme van ćelijskih organela koji zauzima oko 55% ukupne ćelijske zapremine.

U citosolu se nalaze:

  • granule (zrnca) ispunjene rezervnim materijama, kao što su granule glikogena u ćelijama jetre i mišića ili velike kapljice masti u masnim ćelijama;
  • veliki broj ribozoma na kojima se sintetišu proteini citosola i enzimi koji učestvuju u ćelijskom metabolizmu.

Ćelijski skelet (citoskelet)[uredi]

Citoskelet je izgrađen od preko 20 vrsta citoplazmatičnih proteina koji omogućavaju promenu oblika ćelije, kretanje organela i same ćelije kao i međusobno povezivanje ćelija.

Vista-xmag.png Za više informacija pogledajte članak Citoskelet

Ćelijski ciklus[uredi]

Vista-xmag.png Za više informacija pogledajte članak životni ciklus ćelije

Ćelijski ciklus je život ćelije između dve deobe, pri čemu je jedna deoba uključena u ciklus. Prema tome ćelijski ciklus se sastoji od dve faze:

Faza deobe kod eukariotskih ćelija obuhvata podelu jedra (kariokineza) i podelu citoplazme i njenih organela (citokineza). Ćelijski ciklus ima različito vreme trajanja kod različitih ćelija (kod bakterija najčešće traje 20 min, a različitih ljudskih i životinjskih ćelija od 16 – 25 sati).

Interfaza obuhvata period u toku koga se ćelija priprema za deobu. Pre deobe ćelija mora da udvostruči svoju masu, da bi sve svoje delove podjednako podelila između kćerki-ćelija.

Vista-xmag.png Za više informacija pogledajte članak Ćelijski ciklus

Citogerontologija[uredi]

Starenje predstavlja univerzalan biološki proces, prirodnu fazu u životnom ciklusu svake jedinke, koja se završava smrću. To je proces koji predstavlja genetički programirano otkazivanje mehanizama koji održavaju homeostazu (stalnost unutrašnje sredine organizma).

Vista-xmag.png Za više informacija pogledajte članak starenje (biologija)

Starenje ćelije predstavlja postepeno smanjenje njenih funkcija i sposobnoasti rasta što je zasnovano na diskoordinaciji interaktivnih puteva u samim ćelijama, kao i između njih i tkiva.

Vista-xmag.png Za više informacija pogledajte članak starenje ćelije

Literatura[uredi]

  • Grozdanović-Radovanović, Jelena: Citologija, ZUNS, Beograd, 2000
  • Diklić, Vukosava, Kosanović, Marija, Dukić, Smiljka, Nikoliš, Jovanka: Biologija sa humanom genetikom, Grafopan, Beograd, 2001
  • Pantić, R, V: Biologija ćelije, Univerzitet u Beogradu, beograd, 1997
  • Petrović, N, Đorđe: Osnovi enzimologije, ZUNS, Beograd, 1998
  • Šerban, M, Nada: Ćelija - strukture i oblici, ZUNS, Beograd, 2001

Spoljašnje veze[uredi]