celica - arnes

CELICA

1.CELIČNA TEORIJA

2. ZGRADBA CELICE

3. EVOLUCIJA CELICE

Robert Hook

CELIČNA TEORIJA

1.Teodhore Schwann (zoolog)

2. Matthias Schleiden (botanik)

3.Rudolf Wirchow (zdravnik, antropolog)

CELIČNA TEORIJA

• Celica je gradbena in funkcionalna enota živega.

• Nove celice lahko nastanejo le z delitvijo obstoječih celic.

• Celice vsebujejo dedni zapis z navodili za razvoj in delovanje.

• …

RAZNOLIKOST CELIC

RAZNOLIKOST CELIC

VELIKOST CELIC JE OMEJENA

PROKARIONTI

EVKARIONTI

RASTLINSKA CELICA

ŽIVALSKA CELICA

CELICA GLIV

ZRNATI CELIČNI ORGANELIRibosomi

• Zgradba: iz rRNA in proteinov. Velikosti navajamo s svedbergi (S) - merilo za hitrost posedanja pri centrifugiranju. Evkarionti: 80S; prokarionti:70 S.

• Lega: prosto v citosolu, vezani na ER ali na jedrno ovojnico. Mitohondriji in kloroplasti imajo lastne ribosome.

• Funkcija: prevajanje mRNA v protein. Delujejo kot katalizatorji sinteze beljakovin. Nekateri antibiotiki delujejo na ribosome, celice ne morejo sintetizirati proteinov, zato se njihova rast ustavi.

ENOMEMBRANSKI CELIČNI ORGANELIEndoplazemski retikulum

Gladki ER = agranulirani ER = AER

Zgradba: cevaste strukture, ni ribosomov.

Lega: ob zrnatem ER; običajno predstavlja manjši delež ER, izjeme: hepatocite, celice nadledvične žleze.

Funkcija:

• Sinteza fosfolipidov (gradniki mb).

• Sinteza steroidov (endokrine žleze).

• Razstrupljanje (v jetrnih celicah).

• Transport beljakovin do GA.

SER = sarkoplazemski retikulum

• Specializiran AER v mišicah.

• Mrežasto obdaja posamezne miofibrile.

• V njem se kopičijo Ca-ioni, ki regulirajo krčenje mišičnih vlaken.

Zrnati ER = granularni ER = GER

Zgradba: membranske cisterne, ribosomi

Lega: zunanja jedrna ovojnica se nadaljuje v GER; več GER v celicah, ki izločajo beljakovine npr. encime ali protitelesa.

Funkcija:

• Sinteza membranskih beljakovin.

• Sinteza sekrecijskih beljakovin.

Golgijev aparat = GA

Golgijev aparat

Zgradba: cisterne naložene v skladovnice. Na konveksni = CIS-strani je povezan z ER. Na konkavni = TRANS- strani se odcepljajo vezikli.

Lega: povezan z ER.

Funkcija: modifikacije, razvrščanje in pakiranje produktov v vezikle za uporabo v celici ali celično sekrecijo oz. eksocitozo, npr. hormoni in Ig.

Funkcija:

• V GA encimi modificirajo proteine z dodajanjem ogljikovih hidratov (glikozilacija) in fosfatov (fosforilacija), ki predstavljajo signal za določeni organel ali eksocitozo.

• Vključen v sintezo glikolipidov in glikoproteinov.

• 80 % metabolizma v GA pri rastlinah namenjeno sintezi polisaharidov, kot so hemiceluloza in pektini, ki gradijo celično steno.

• Protein, lipidi in polisaharidi se prenašajo iz GA do cilja preko veziklov, ki se odcepljajo iz trans Golgijevega omrežja.

Membranski transport

Lizosomi

Lizosomi

Zgradba: vezikli, ki vsebujejo encime za razgradnjo proteinov, NK, ogljikovih hidratov in lipidov. Nastanejo z odcepljanjem od GA.

Funkcija:

• Heterofagija: razgradnja snovi, ki vstopajo v celico.

• Avtofagija: razgradnja lastnih snovi in nefunkcionalnih celičnih organelov.

• Primarni lizosom: vezikli z encimi.

• Sekundarni lizosom (prebavna vakuola): nastane, ko se primarni lizosom združi endocitotskim veziklom.

• Terciarni lizosom (rezidualna telesa): lizosom z nepredelanimi snovmi.

Vakuola

Vakuola

• pri zrelih rastlinskih celicah največji organel, saj lahko zavzema več kot 95% celične prostornine.

Zgradba: obdana z membrano - tonoplastom, znotraj je vodna raztopina - vakuolni sok. Velika vakuola nastane z zlivanjem veziklov ER in GA ter manjših vakuol.

Lega: v sredini celice, obdana s citosolom.

Funkcija:

• zaradi privzemanja vode se vakuola poveča in stisne citoplazmo z vsemi organeli ob plazmalemo in proti celični steni ustvarja turgorski pritisk - turgor, ki omogoča celično čvrstost.

• v vakuoli so: voda, encimi, ioni (Ca2+, K+ ), soli, barvila, kristali, alkaloidi, rastni hormoni, založne beljakovine, čreslovine ali tanini idr.

• deluje kot organel za skladiščenje tako založnih (sladkorji, beljakovine) kot odpadnih produktov metabolizma.

DVOMEMBRANSKI CELIČNI ORGANELIMitohondrij

Zgradba

• valjaste oblike, velikost: 1-3µm

• deli: zunanja membrana (gladka), notranja membrana (nagubana), kriste, matriks, mitohondrijska DNK, ribosomi

• število mitohondrijev v celicah je različno in je odvisno od presnovne aktivnosti celic

Funkcija

• celično dihanje: skupno ime za metabolnereakcije v celici, s katerimi si pridobi energijo iz organskih molekul; energija se sprošča v procesu oksidacije organskih molekul

• »tovarne energije« - je zelo poenostavljena predstavitev mitohondrijev, v resnici sodelujejo pri številnih metaboličnih procesih: sinteza hemoglobina, metabolizem holesterola (sinteza estrogena in testosterona), metabolizem neurotransmitorjev

Kloroplast

Zgradba

• lečasti/kroglasti; premer: 5-10µm, v celici: 40-200

• deli: zunanja membrana, notranja membrana, tilakoidna membrana, medmembranskiprostor, tilakoidni prostor, grana, stroma, ribosomi, klorofilna DNK

Funkcija

• tilakoidna membrana: vsebuje klorofil, beljakovine in druge molekule za prenos elektronov in protonov, ATP-sintaza; tu poteka 1. stopnja fotosinteze – reakcije odvisne od svetlobe

• stroma: vsebuje DNK, ribosome, encime, ATP; tu poteka 2. stopnja fotosinteze – od svetlobe neodvisne reakcije, Calvinov cikel, sinteza sladkorjev

• zapis kemijske reakcije za fotosintezo

Plastidi

• vsi se razvijejo iz izvornih plastidov in lahko prehajajo iz ene oblike v drugo

• kromoplasti: barvila

• leukoplasti: založne snovi: amiloplasti, elaioplasti, proteinoplasti

Plastidi

Primerjava mitohondrij - kloroplast

• Skupne značilnosti:

• notranje membrane: tesno zložene, nagubane, ATP-sintaza

• lastna DNK: krožna, nadzoruje sintezo encimov, ki sodelujejo v presnovi (fotosinteza/celično dihanje)

• lastni ribosomi (podobni prokariontskim)

• rastejo in se delijo neodvisno od delitve celice

kloroplast mitohondrij

oblika lečasti/okrogli valjasti

velikost 5-10µm 1-3 µm

obarvanost zeleni - klorofil rožnati - citokrom

število membran 3 2

proces fotosinteza celično dihanje

vir energije za izdelavo ATP

energija sončne svetlobe

energija vezana v kem. vezeh hrane

prisotnost v celicah

celice zelenih delov rastlin

v vseh živalskih in rastlinskih celicah

ENDOSIMBIONTSKA HIPOTEZA

• Evkarionti so se razvili iz velikih prokariontskihcelic, ki so manjše prokarionte vključile v svojo celico. Razvilo se je sožitje - endosimbioza. Mitohondriji so se razvili iz škrlatnih bakterij,kloroplasti pa iz cianobakterij, ki so bile sposobne opravljati fotosintezo. Novonastali organeli so postali odvisni od jedra gostiteljske celice, ki je nadzorovalo nekatere procese v njih.

Jedro

CITOSKELET

• Citosol je prepreden z beljakovinskimi nitkami.

• Sistem nitk sestavlja ogrodje celice.

• Celici daje mehansko oporo in obliko; usmerja gibanje v notranjosti, sodeluje pri gibanju celic.

• Je zelo dinamičen del celice.

• Aktinski filamenti: polimeri aktina; najmanjši –7 nm; najbolj gibljivi; tvorijo svežnje, mreže 3D gele

• Mikrotubuli: polimer tubulina; največji – 25 nm; najbolj togi.

• Intermediarni filamenti: iz različnih vlaknatih beljakovin; v obliki vrvi; za mehansko trdnost celice; debeli cca. 10 nm.

• Bički in migetalke• Enaka zgradba: 9x2+2 mikrotubulov.• Razlika: število in dolžina (migetalke do 10 μm, bički do

100 μm).

• Bazalno telo• Zgradba: 9x3 mikrotubili na obodu.• Nujni za razvoj bička ali migetalke.

• Centriol• Enaka zgradba kot bazalno telo.• Sodeluje pri nastanku delitvenega vretena. Značilen le

za živalske celice.

NITASTI CELIČNI ORGANELIBički in migetalke; Bazalno telo

Centriol

CELIČNA STENA

• Naloga: oblika in zaščita celice.

• Med razvojem celice se kemijsko spreminja.

• Primarna: celuloza, hemiceluloza, pektin, beljakovine; celice lahko spreminjajo obliko.

• Sekundarna: celuloza, lignin (les), suberin (pluta); celice se prenehajo deliti.

• Osrednja lamela: pektinska plast med celicami.

HIPOTEZE O NASTANKU ŽIVLJENJA

1.TRAJNOSTNA HIPOTEZA

2. STVARITELJSKA (KREACIJSKA) HIPOTEZA

3. KOZMIČNA (PANSPERMIJSKA) HIPOTEZA

4. HIPOTEZA O SPONTANEM NASTANKU

abiogeneza

5. BIOKEMIJSKA EVOLUCIJSKA HIPOTEZA

Za nastanek prvih celic je bilo potrebno:

• Sinteza organskih molekul (kopičenje; ni kisika)

• Polimerizacija → KEMOEVOLUCIJA

• Nastanek membrane (liposomi, protobionti)

• Pojav dednosti (samopodvajajoče molekule, ribocimi) → BIOEVOLUCIJA

BIOKEMIJSKA EVOLUCIJSKA HIPOTEZA

20. STOLETJE

MILLER

EVOLUCIJA CELICE

ARHEJE

EVBAKTERIJE

ENDOSIMBIONTSKA TEORIJA