Ћелија (биологија)

Из Википедије, слободне енциклопедије

Ћелија је основна јединица грађе и функције свих живих бића осим вируса. Скуп ћелија сличног или истог изгледа, ембрионалног порекла и функције назива се ткиво. Наука која проучава ћелију назива се цитологија. У ћелији се налазе органска и неорганска једињења. Од неорганских једињења најзаступљенији су вода и соли. Од органских једињења у ћелији се налазе угљени хидрати, масти и протеини. Оба органска једињења садрже угљеник. Ријеч ћелија први пут је употребио Роберт Хук 1665. године.

Упознавање грађе и функције ћелије представља основу за свако дубље проучавање у биологији и медицини. Резултати проучавања ћелије доприносе познавању и нормалног и патолошког стања организма.

Особине ћелије[уреди]

Епителне ћелије

Ћелија је основна градивна и функционалана јединица сваког живог бића, осим вируса. У природи постоје бројни организми чије се тело састоји из једне ћелије, као што су бактерије, праживотиње, неке алге и гљиве. Са друге стране вишећелијски организми могу имати више милиона, билиона, квадрилиона ћелија. Тако се у организму одраслог човека налази око 10 на 14 ћелија. Иако се све те ћелије међусобно разликују постоје неке особине које су заједничке свим ћелијама:

  • раст до величине која је карактеристична за дату врсту ћелије;
  • обављање одређених задатака (функција, улога);
  • примање сигнала из спољашње средине на које ћелија на одређени начин одговара;
  • живот ћелије завршава се или ћелијском деобом или ћелијском смрћу; при деоби ћелија даје нове ћелије;
  • јединствен хемијски састав;
  • јединствена грађа.

Захваљујући развоју технике и инструмената сазнања о ћелији су постала већа и потпунија. Техника микроскопирања је данас доведена скоро до савршенства – проналаском различитих врста микроскопа (електронски, фазни, и др.).

Хемијски састав ћелије[уреди]

Хемијски елементи који улазе у састав ћелија живих бића називају се биогени елементи. Од 92 природна елемента само 6 елемената – C, H, N, О, P и S – улази у састав и чини око 99% живог ткива. Према количини у којој су присутни у ћелији биогени елементи се деле на:

  • макроелементе (грч. macro= много) и
  • микроелементе (micro= мало, ситно).

Макроелементи су О, H, C, N, Ca, S, P, К и др.

Микроелементи се налазе у знатно мањим количинама од макроелемената, али је њихово присуство у живим бићима неопходно за нормално одвијање животних процеса. Такви су нпр. Cu, I, Br, Mn, F, Fe и др.

Око две трећине, односно, око 60% тежине одраслог човека чини вода (код ембриона око 80%), док беланчевине чине око 17%, масти око 10%, угљени хидрати око 1-2% и минералне материје око 5%.

Вода[уреди]

Вода представља најраспрострањеније једињење у организмима и неопходан услов за њихов опстанак. Вода је једна од главних компоненти живих система и чини чак 50-95% тежине ћелије.

Осим у самој ћелији, вода се налази у међућелијским просторима и крви животиња. У телу неких нижих бескичмењака налазимо преко 90% воде (дупљари, хидра на пр.).

Код младих листова, стабала и коренова вода чини 80-90% свеже масе, а код сочних плодова (краставаца, лубенице, парадајза) чак преко 90%. Семена садрже свега око 10% воде, а понекад само 5% (семе кикирикија).

Количина воде у ћелијама човека зависи од:

  • старости (са старошћу ћелија опада и количина воде у њима);
  • врсте ткива (крвно ткиво има већу количину воде од нпр. масног ткива),
  • метаболичке активности ћелије (активније ћелије имају више воде),
  • пола (жене имају мање воде од мушкараца).

Да би организам човека исправно функционисао потребно му је око 10l воде дневно. Два литра добија споља: унесе храном и пићем, док остатак стварају сама ткива. Вода која настаје у унутрашњости организма при катаболичким процесима (процеси разградње сложених једињења) назива се ендогена вода (лат. ендо = унутра) или метаболичка вода. Све животиње и биљке живе од воде коју углавном саме стварају. Ендогена вода се затим разлаже у ткивима и користи у различите сврхе.

Неорганске соли[уреди]

Неорганске соли су такође веома заступљене у ћелијама, а њихови катјони и анјони су неопходни за:

  • одржавање биолошких структура (градивна улога) и
  • биолошку активност једињења (метаболичка улога).

Најзаступљенији катјони су:

Међу анјонима су то:

  • Међу анјонима најважнији су фосфати јер представљају основне облике из којих се користи енергија - изграђују АТП (аденозинтрифосфат).
  • Карбонати и бикарбонати имају улогу пуфера, односно, регулишу сталност pH вредност воденог раствора. (При паду pH вредности испод 7 човек може да живи само неколико минута.)

Улоге минералних материја у организму човека[уреди]

Минералне материје организам не ствара сам, већ их уноси храном. Ради разумевања значаја ових материја биће наведене улоге неких најбитнијих:

Органска једињења[уреди]

Органска једињења обавезно садрже угљеник (C) и њиховим разлагањем се ослобађа мања или већа количина енергије (разлика у односу на неорганске материје).

Разликују се четири групе ових једињења:

  1. угљени хидрати
  2. липиди
  3. протеини
  4. нуклеинске киселине

Метаболизам ћелије[уреди]

У живој ћелији се непрекидно одвија огроман број хемијских реакција. Целина свих хемијских процеса, односно, укупан промет материје и за материју везане енергије назива се метаболизам. Метаболизам карактеришу два основна процеса:

  • анаболизам и
  • катаболизам.

Анаболизам представља синтезу сложених једињења из простих, уз потрошњу енергије какви су нпр.фотосинтеза, синтеза протеина итд.

Катаболизам су реакције разградње сложених једињења на проста, уз ослобађање енергије, припадају му процеси као што су дисање, варење и др.

У ћелији се непрекидно одвијају тесно повезани процеси разлагања органске материје уз ослобађање енергије и синтеза сложених састојака ћелије уз утрошак енергије.

Пошто се анаболизам непрекидно одвија (ћелија непрекидно синтетише протеине, шећере, масти идр.) ћелија има сталну потребу за енергијом. Жива ћелија, без обзира на врсту организма, енергију добија оксидацијом органских једињења, тј. њиховим сагоревањем (што припада катаболичким процесима). Органска једињења се полако и поступно оксидишу тако да се енергија из њих отпушта споро, делимично у виду топлоте, а делом и као хемијска енергија (АТП) коју ћелија може да користи у анаболизму.


По начину добијања органских молекула, који служе као извор енергије жива бића се деле у две велике групе:

  • аутотрофе и
  • хетеротрофе.

Аутотрофи су способни да врше фотосинтезу (или хемосинтезу), да сунчеву енергију (или хемијску енергију) искористе за синтезу органских материја које ће им служити за добијање енергије.

Хетеротрофи узимају готове органске материје храном и сагоревањем тих материја обезбеђују потребну енергију. Храна хетеротрофа директно или индиректно потиче из органских материја насталих фотосинтезом.

Прокариотска и еукариотска ћелија[уреди]

Прокариотска ћелија

Све живе системе, према сложености грађе, можемо поделити на:

  • нећелијске (ацелуларне ;лат. а= не, без; celulla = ћелија) и
  • ћелијске (целуларне).

Под ацелуларним се подразумевају они организми који нису достигли ниво ћелијске грађе, какви су вируси, док су остали организми ћелијске грађе.

Према сложености грађе ћелије сви ћелијски организми се деле на:

  • прокариоте и
  • еукариоте.

Прокариотама припадају праве бактерије (Eubacteria), цијанобактерије (модрозелелне алге)и архее (Archeabacteria), док су еукариоте сви остали једноћелијски и вишећелијски организми.

Vista-xmag.png За више информација погледајте чланак Прокариоте
Vista-xmag.png За више информација погледајте чланак Еукариоте

Ћелијска мембрана (плазма мембрана)[уреди]

Мембрана је у еукариотској ћелији присутна на површини ћелије и у њеној унутрашњости где ограничава поједине органеле. Ове мембране обезбеђују услове за одвијање свих животних процеса и одржавање разлике између унутарћелијске и ванћелијске средине. Истовремено плазма мембрана успоставља контакте са другим ћелијама и ванћелијском средином и размењује материје са њима.

У прокариотској ћелији мембрана се налази само као спољашњи омотач ћелије, односно, не образује се систем унутрашњих мембрана, као у еукариотској ћелији.

Ћелијска мембрана је танак (7,5 - 10nm), метаболички активан омотач који одваја цитоплазму од екстрацелуларног простора. Посматрана ТЕМ-ом (Трансмисиони Електронски Микроскоп) мембрана се види као трослојна структура, са два тамна слоја између којих је један светао слој. Плазмалема има сложену и динамичну молекулску организацију и бројне функције. Она је врло селективан филтер који регулише транспорт материја у ћелију и из ћелије. Липосолубилне материје лако пролазе кроз мембрану растварајући се у њеним липидима, а хидросолубилне материје пролазе уз помоћ мембранских протеина, јонских канала и носача(за тај транспорт се користи или градијент концентрације или метаболичка енергија). Својим транспортним системима мембрана истовремено регулише састав цитоплазме и екстрацелуларне течности која окружује ћелију. Поседује специјализоване делове за препознавање, повезивање и комуникацију са суседним ћелијама, осим њих, ћелија има хормонске, имуне и друге рецепторе.

Структура мембране[уреди]

Основу структуре свих мембрана ћелије чини континуирани фосфолипидни двослој који је релативно непропустљив за водене растворе. Осим фосфолипида (прецизнији назив: фосфоглицериди), у саставу мембране су још и холестерол, гликолипиди и протеини. Молекули фосфолипида се састоје из поларне (хидрофилне) главе и неполарног (хидрофобног) репа. Када се нађу у води, спонтано стварају двослојеве који затварају везикуле, липозоме. У молекулу фосфолипида, масне киселине имају паран број угљеникових атома. Једна је увек засићена, а друга незасићена масна киселина. У мембрани, молекули фосфолипида су хидрофилним крајевима окренути према њеним спољним површинама, а хидрофобним према унутрашњости мембране.

Латерална покретљивост молекула фосфолипида и других молекула мембране, представља основну динамичност мембране, односно њене флуидности у нивоу једне равни, док су различити протеини мозаично распоређени у њој. Зато се оваква структура мембране назива моделом флуидног мозаика. У мембранама су највише заступљени четири врсте фосфолипида: фосфатидилхолин, фосфатидилетаноламин, фосфатидилсерин и сфингомијелин. Молекули холестерола се налазе између молекула фосфолипида, а њихова функција је да ограничавају кретање фосфолипида и да повећају стабилност мембране.

Гликолипиди се налазе само у спољном слоју фосфолипида, односно слоју липида који није окренут према цитосолу.

Ћелијске органеле - унутрашње мембране[уреди]

У односу на запремину еукариотске ћелије, плазма мембрана на површини ћелије је сувише мале површине за смештај ензима неопходних за обављање свих животних функција. Услед тога се у унутрашњости ћелије образује читав систем мембрана које деле ћелију на одељке за обављање различитих функција. Ти одељци су ћелијске органеле. Ћелијске органеле могу бити обавијене једноструком или двоструком мембраном, мада има и органела и структура у ћелији које немају мембрану. Цитоплазмине органеле се могу груписати према сродности њихових функција у ћелији на:

Овом поделом нису обухваћени:

Цитосол и цитоплазма[уреди]

Цитоплазма представља унутрашњи садржај ћелије, одвојен од једра, у коме се налазе ћелијске органеле. Цитоплазма је течан део. Цитоплазму, дакле, чине цитосол и ћелијске органеле. Цитосол је део цитоплазме ван ћелијских органела који заузима око 55% укупне ћелијске запремине.

У цитосолу се налазе:

  • грануле (зрнца) испуњене резервним материјама, као што су грануле гликогена у ћелијама јетре и мишића или велике капљице масти у масним ћелијама;
  • велики број рибозома на којима се синтетишу протеини цитосола и ензими који учествују у ћелијском метаболизму.

Ћелијски скелет (цитоскелет)[уреди]

Цитоскелет је изграђен од преко 20 врста цитоплазматичних протеина који омогућавају промену облика ћелије, кретање органела и саме ћелије као и међусобно повезивање ћелија.

Vista-xmag.png За више информација погледајте чланак Цитоскелет

Ћелијски циклус[уреди]

Vista-xmag.png За више информација погледајте чланак животни циклус ћелије

Ћелијски циклус је живот ћелије између две деобе, при чему је једна деоба укључена у циклус. Према томе ћелијски циклус се састоји од две фазе:

Фаза деобе код еукариотских ћелија обухвата поделу једра (кариокинеза) и поделу цитоплазме и њених органела (цитокинеза). Ћелијски циклус има различито време трајања код различитих ћелија (код бактерија најчешће траје 20 мин, а различитих људских и животињских ћелија од 16 – 25 сати).

Интерфаза обухвата период у току кога се ћелија припрема за деобу. Пре деобе ћелија мора да удвостручи своју масу, да би све своје делове подједнако поделила између кћерки-ћелија.

Vista-xmag.png За више информација погледајте чланак Ћелијски циклус

Цитогеронтологија[уреди]

Старење представља универзалан биолошки процес, природну фазу у животном циклусу сваке јединке, која се завршава смрћу. То је процес који представља генетички програмирано отказивање механизама који одржавају хомеостазу (сталност унутрашње средине организма).

Vista-xmag.png За више информација погледајте чланак старење (биологија)

Старење ћелије представља постепено смањење њених функција и способноасти раста што је засновано на дискоординацији интерактивних путева у самим ћелијама, као и између њих и ткива.

Vista-xmag.png За више информација погледајте чланак старење ћелије

Литература[уреди]

  • Гроздановић-Радовановић, Јелена: Цитологија, ЗУНС, Београд, 2000
  • Диклић, Вукосава, Косановић, Марија, Дукић, Смиљка, Николиш, Јованка: Биологија са хуманом генетиком, Графопан, Београд, 2001
  • Пантић, Р, В: Биологија ћелије, Универзитет у Београду, београд, 1997
  • Петровић, Н, Ђорђе: Основи ензимологије, ЗУНС, Београд, 1998
  • Шербан, М, Нада: Ћелија - структуре и облици, ЗУНС, Београд, 2001

Спољашње везе[уреди]