Visi organizmai iš ląstelių
(Įvadas į ląstelės biologiją)
VISŲ LAIKŲ ŽEMĖS ISTORIJOJE DYDŽIO REKORDININKAI
Pavadinimas Kūno ilgis Kūno masė
Stambiausi vandens organizmai
Mėlynasis banginis 33 m * 136 t
Ryklys Carcharodon megalodon
(išmiręs) 33 m * 125 t
Rudadumblis Macrocystis >60 m
Kalmaras Architheutis 18 m
Stambiausi sausumos organizmai
Brachiozauras 30 m * 50 t
Beragis raganosis Indricotherium
(stambiausias sausumos žinduolis) 8,5 m
(6 m aukštis) * 18 t
Afrikinis dramblys
(stambiausias dabartinis žinduolis) 4 m (aukštis) 7,5 t
Eukaliptas 110 m
Sekvoja 116 m
4 m (skersmuo) *1500 t
Smulkiausi organizmai
Mikoplazmos 0,33 *
Bešaknė volfija
(mažiausias žiedinis augalas) 1,2 mm
Žemės gyvybė labai įvairi: vieni organizmai vienaląsčiai, kiti daugialąsčiai. Pvz., ameba teturi vieną ląstelę, o žmogus, manoma, apie 1014 ląstelių.
Vienaląsčiai irgi nevienodi. Vienų ląstelės labai paprastos sandaros, tokie vienaląsčiai vadinami prokariotais. Kitų – sudėtingesnes, jie vadinami eukariotais.
Visi daugialąsčiai – augalai, gyvūnai, grybai – yra eukariotai. Itin retai daugialąsčio organizmą sudaro vienodos ląstelės. Daugumos daugialąsčių organizmą sudaro daugelio atmainų ląstelės. Pavyzdžiui, histologai suaugusio žmogaus organizme priskaičiuoja apie 210 tipų ląstelių. Jos skiriasi dydžiu, forma, sandara, atliekamomis funkcijomis, jautrumu aplinkos poveikiams. Šios ląstelės sudaro audinius, audiniai – organus.
Tad norint gerai suvokti, kaip veikia gyvi organizmai, kuo paremta gyvybė, reikia suprasti ląstelių sandarą ir funkcijas. O yra ir neląstelinė gyvybės forma – virusai. Kas jie tokie, irgi nesuprasi nesuprasdamas ląstelės.
[Pav.1.1]
Ir šiais laikais neretai gyvas būtybes įvairiomis kalbomis vadina sutvėrimais arba padarais. Angliškai – creature („kūrinys“), rusiškai – ńīēäąķčå arba ņāąšü (irgi „kūrinys“, tik pirmasis žodis dažnai turi teigiamą atspalvį, o antrasis – neigiamą). Šie žodžiai atsirado iš žmonių tikėjimo, kad gyvybė buvo sukurta kažkokios aukštesnės būtybės, dievo.
Apie gyvybės atsiradimą kalbėsime vėliau. O dabar palyginkime organizmus su tokiais dirbtiniais daiktais kaip statiniai.
[1-2]
Senovėje pastatus neretai statydavo iš daugelio rūšių plytų. Pavyzdžiui, Vilniuje šv. 0nos bažnyčia pastatyta iš 38 rūšių plytų. Dauguma daugialąsčių organizmų irgi sudaryti iš daugelio rūšių ląstelių. Tačiau plytos – negyvi, pasyvūs kūnai. Jos – labai paprastos mechaninės konstrukcijos. Plytų funkcijos – laikyti aukščiau esančias plytas bei perdengimus, atitverti pastato vidų nuo išorės, nepraleisti dulkių, vandens, vėjo, šilumos. Laikui einant plytos yra, suirus dideliai daliai plytų suyra ir statinys.
O ląstelės – organizmo “plytos” – gyvos. Didžioji dalis jų aktyviai atlieka savo funkcijas. Ir tos funkcijos labai įvairios – jos atitveria vienas organizmo dalis vieną nuo kitos ir nuo išorės, sudaro tvirtus darinius, susitraukdamos judina visą kūną, skaido ir gamina įvairiausias medžiagas, gabena jas, priima signalus ir apdoroja informaciją…
Tik nedidelė dalis ląstelių savo funkcijas atlieka jau būdamos negyvos, pasyviai. Tai medienos ir karnienos plaušai (jie – tvirti storasieniai vamzdeliai, atsparūs tempimui ir spaudimui), tai kamštinės ląstelės (jos tiesiog sudaro negyvas pertvaras), vandens indai (tiesiog vamzdžiai, kuriais teka vanduo ir ištirpusios mineralinės medžiagos). BENDRA EUKARIOTINĖS LĄSTELĖS SANDARA
Matų priešdėliai
Giga- G 109
Mega M 106
Kilo k 103
Mili- m 10-3
Mikro- *
10-6
Nano- n 10-9
intarpas „LĄSTELIŲ DYDIS IR MATAI“
Ląstelės labai mažos: bakterinės ląstelės paprastai būna apie 2 * ilgio, o aukštesniųjų gyvūnų ląstelės – 20-30 * ilgio. O sudedamosios ląstelių dalys – dar mažesnės. Tad ir matai vartojami maži (kursyvu išskirti nesisteminiai ilgio matai):
.mikrometras (*m) = mikronas (*) = 10-6 metro
nanometras (nm) = 10-9 metro
angstremas = 0,1 nanometro
Kodėl nebūna ląstelių mažesnių už mikroorganizmą Mycoplasma? Nes ląstelę sudarančios molekulės negali būti mažesnės. O ląstelės gali būti gyva tik turėdama tam tikrą biomolekulių skaičių. Mažesnių ląstelių būtų tik tada, jei būtų mažesnių atomų.
O kodėl nebūna labai didelių ląstelių? Todėl, kad ląstelių gyvybinė veikla priklauso nuo medžiagų, kurias ląstelė gauna iš aplinkos pro paviršių. O kuo ląstelė didesnė, tuo mažiau paviršiaus tenka vienam tūrio vienetui, kuris vartoja pro paviršių patenkančias maisto medžiagas ir deguonį. Ir tuo prasčiau ląstelėje pasiskirsto medžiagos. Juk daugelis molekulių ląstelėje keliauja tik difuzijos būdu.
Kai kurių biologinių objektų dydžiai
Objektas Ilgis (nm)
Alanino (amino rūgštis) molekulė 0,5
Gliukozės (monosacharidas) molekulė 0,7
Fosfatidilcholino (membraninis lipidas) molekulė 3,5
Mioglobino (nedidelis baltymas) molekulė 3,6
Hemoglobino (vidutinio dydžio baltymas) molekulė 6,8
Bakterijos Escherichia coli ribosoma 18
Poliomielito virusas 30
Miozino (ilgas raumenų baltymas) molekulė (ilgis) 160
Tabako mozaikos virusas 300
Kepenų ląstelės mitochondrija 1 500
Bakterija Escherichia coli 2 000
Špinato lapo chloroplastas 8 000
Kepenų ląstelė 20
primena maišelį, stangriai pripildytą klampaus skysčio. Ląstelę nuo aplinkos skiria plona lipidinė plėvelė – plazminė membrana. Citozoliu vadinamas klampus ląstelės vidų užpildantis tirpalas – vanduo su ištirpusiomis organinėmis ir neorganinėmis medžiagomis ir jame kybančiais ląstelės organoidais . Citozolis ir visi jame esantys organoidai sudaro citoplazmą . Tik vienintelis ląstelės branduolys, nors taip pat yra citozolyje, nėra citoplazmos dalis. Citoplazmą nuo aplinkos visada riboja plazminė membrana. Augalinės, grybinės ir prokariotinės ląstelės aogobtos dar ir ląstelės sienele. Ląstelės sienelė ir plazminė membrana sudaro ląstelės apvalkalėlį.
[1.3]
Tipiškos bakterijos ir tipiškos žinduolio ląstelės cheminės sudėtys
Komponentė Bakterija Žinduolio ląstelė
Ląstelės masės %
H2O 70 70
Neorganiniai jonai (Na+, K+, Mg2+, Ca2+, Cl- ir kt.) 1 1
Įvairios smulkiamolekulės organinės medžiagos 3 3
Baltymai 15 18
RNR 6 1,1
DNR 1 0,25
Fosfolipidai 2 3
Kiti lipidai – 2
Polisacharidai 2 2
Bendras ląstelės tūris 2*10-12 cm3 4*10-9 cm3