Augu valsts un dzīvnieku šūnu kopējais un atšķirīgais

1. Šūnas pētīšana

Lielākā daļa mūsu planētas dzīvo organismu sastāv no šūnām, un to individuālā attīstība sākas no vienas šūnas.

Šūna ir vismazākā, pati elementārākā strukturālā un funkcionālā dzīvo būtņu pamatvienība, kura spēj izpildīt visas dzīvības funkcijas un uzturēt dzīvību. Mācību par šūnu sauc par citoloģiju (gr. kytos – šūna, logos – mācība) vai šūnu bioloģiju, tā pētī šūnu uzbūvi, attīstību un funkcijas visos līmeņos [1.].

Šūnas 1665. gadā atklāja angļu zinātnieks Roberts Huks. Viņš ar nazi nogrieza pudeles korķa plānu sloksnīti un aplūkoja to pašdarinātā mi

i
ikroskopā. Vēlāk, pētot ļoti dažādu augu stumbrus, viņš saskatīja līdzīgas uzbūves struktūras. Drīz pēc tam pētnieki atklāja gan dzīvnieku šūnas, gan mikroskopiskas būtnes, kuras sastāv tikai no vienas šūnas.

1.zīm. Mikroskops 2.zīm. Mikroskops

Vācu botāniķis M.Šleidens un zoologs T. Švāns 1838. gadā formulēja šūnu teoriju. Pēc šīs teorijas:

1) visi organismi sastāv no vienas vai vairākām šūnām

2) katra šūna ir dzīva organisma pamatvienība, kas funkcionē patstāvīgi un vienlaikus iekļaujas organisma kopējā darbībā

R. Vihrovs 1855. gadā šo teoriju papildināja vēl ar vienu tēzi:

3) jaunas šūnas rodas, tikai daloties vecajām šū

ū
ūnām

Ikviena šūna ir bioloģiska sistēma, kurai piemīt svarīgākās dzīvības funkcijas: vielmaiņa (vielu uzņemšana no ārvides, organisko vielu sintēze, noārdīšana, vielmaiņas gala produktu izdalīšana), pašregulācija (noteiktas, relatīvi nemainīgas iekšējās vides saglabāšana), kairināmība (spēja reaģēt uz ārvides iedarbību) un vairošanās [2.].

2. Šūnas uzbūve

1. Membrāna

Visas dz

z
zīvās šūnas sedz šūnas ārējā membrāna (no latīņu val. membrāna – āda, plēve). Tās biezums ir tikai 7,5 nm [3.]. Šūnas ārējā membrānā ir poras. Augu šūnām virs membrānas ir biezs šūnapvalks, kas sastāv no celulozes un citām vielām. Dzīvnieku šūnām šūnapvalka nav.

Membrāna ir šūnas strukturālais skelets, vielmaiņas regulētāja starp ārvidi un šūnu, pinocitozes (šķidrumu pilienu uzņemšanas) un fagocitozes (cietu daļiņu uzņemšanas) nodrošinātāja, uzbudinājuma uztvērēja un vadītāja [3.].

2. Citoplazma

Citoplazma, ko no apkārtējās vides norobežo ārējā membrāna, piepilda visu šūnu. Tā ir pusšķidra un sastāv no ūdens un citām neorganiskām un organiskām vielām [1.]. Citoplazmā atrodas kodols, šūnas pastāvīgie struktūrelementi – organoīdi, kuri nodrošina šūnas dzīvības norises. Citoplazmu kopā ar organoīdiem sauc par protoplazmu. Dzīvā šūnā citoplazma atrodas nepārtrauktā kustībā un nodrošina vielmaiņu [3.].

3. Kodols

Kodols ir pa

a
astāvīgs visu daudzšūnu augu un dzīvnieku šūnu komponents. Vairumam šūnām ir viens kodols. Taču ir arī šūnas ar diviem, trim un pat vairākiem desmitiem vai simtiem kodolu. Tādas šūnas sauc par daudzkodolu šūnām, un tās sastopamas starp vienšūnas organismiem, kā arī mugurkaulnieku aknās un kaulu smadzenēs [3.]. Kodola forma un bieži vien arī lielums ir atkarīgi no šūnas formas. Tā forma parasti ir apaļa vai ovāla. Apkārt kodolam ir divkārša membrāna, kurā ir daudz poru, bet iekšā atrodas hromatīns, kodoliņi un
n
n kodola sula (karioplazma). Kodola sula ir pusšķidras konsistences viela. To aptver kodola apvalks, un tā aizpilda visu kodolu. Kodola sulā atrodas kodoliņi un hromatīns. Hromatīns ir iedzimtības materiāls, no kura, kodolam daloties, veidojas hromosomas. Hromosomas ir koncentrēta DNS, kurā ietverta informācija par organismu. Laikā, kad kodols nedalās, hromatīns tajā bieži vien redzams atsevišķu nelielu veidojumu vai pavedienu veidā. Kodoliņi ir blīvi ieapaļi ķermenīši. Tie atrodas kodolos tikai tad, kad tie nedalās; dalīšanās laikā kodoliņi izzūd, bet meitšūnu kodolos veidojas no jauna. Kodoliņa sastāvā ietilpst RNS un olbaltumvielas. Kodoliņam ir ļoti nozīmīga funkcija – tajā veidojas ribosomas, kuras pēc tam no kodola pāriet citoplazmā. Kodoliņa ribosomās notiek olbaltumvielu sintēze [2.].

4. Kodola un citoplazmas savstarpējā iedarbība

Šūnas kodols un citoplazma ir savstarpēji cieši saistīti. Ja kodolu no šūnas izņem, citoplazma nenovēršami iet bojā, bet kodols nevar eksistēt bez citoplazmas pat īsu laika sprīdi. Šūnas dzīvei nepieciešams, lai kodols, citoplazma un visi tās organoīdi funkcionētu kā viens vesels. Jebkurš ievainojums nenovēršami izraisa šūnas bojā eju. Šūnā nav tādu struktūras komponentu, kuri spētu patstāvīgi eksistēt ilgāku laiku. Šūna ir elementāra vienota dzīva sistēma.

5. Ribosomas

Ribosomas ir sīki organoīdi, kuru skaits vienā šūnā var sasniegt vairākus tūkstošus. Ap tām nav membrānas. Ribosomas atrodas uz endoplazmatiskā tīkla sieniņām, uz kodola membrānas un citoplazmā. Ribosomas konstatētas visās daudzšūnu dzīvnieku un augu šūnās, kā arī vienšūnas organismos. Tas norāda, ka ikvienā šūnā ribosomas ir obligāts organoīds, kas izpilda svarīgu funkciju: ribosomās sintezējas olbaltumvielas [2.].

6. Endoplazmatiskais tīkls

Endoplazmatiskais tīkls ir kanāliņu un vakuolu sistēma, kuras sienas veido membrāna. Izšķir gludo un graudaino endoplazmatisko tīklu. Graudiņi ir pie membrānām piestiprinātas ribosomas. Graudains endoplazmatiskais tīkls transportē dažādus savienojumus pa šūnu, uzkrāj vielas, kuras ir nepieciešamas citas šūnas rajoniem vai arī tiek izvadītas ārā no šūnas. Gludais endoplazmatiskais tīkls sintezē lipīdus ogļhidrātus [4.].

7. Goldži komplekss

Goldži komplekss ir šūnas organoīds, kas nosaukts itāļu zinātnieka K. Goldži vārdā, kurš pirmais ieraudzīja to nervu šūnas citoplazmā (1898. gadā) un nosauca par tīklveida aparātu. Tagad Goldži komplekss konstatēts visās augu un dzīvnieku šūnās [3.]. Tā forma un lielumi var būt dažādi. Daudzās šūnās, piemēram, nervu šūnās, tas ir sarežģīts tīkls, kas novietots ap kodolu; augu šūnās un vienšūņos Goldži kompleksam ir atsevišķu sirpveida vai nūjiņveida ķermenīšu forma. Tomēr šī organoīda uzbūve augu un dzīvnieku šūnās ir vienāda [4.]. Goldži kompleksu veido trīs galvenie komponenti:

1) lieli, grupās novietoti dobumi (pa 5 – 8)

2) no dobumiem atejošu caurulīšu sarežģīta sistēma

3) lieli un sīki pūslīši, kas atrodas caurulīšu galā

Visus šos elementus, kuri kopā veido vienotu kompleksu, norobežo membrānas, kam ir tāda pati uzbūve kā šūnas ārējai membrānai.

Goldži komplekss izpilda daudz svarīgu bioloģisku funkciju: pa endoplazmatiskā tīkla kanāliem uz to pārvietojas šūnā sintezētie produkti, kā arī dažādas vielas, kas iekļuvušas šūnā no ārējās vides [3.]. Tās ir šūnu sintezētās olbaltumvielas, daudzu šūnu izdalītie olbaltumvielu dabas sekrēti, olšūnas dzeltenums, kas veidojas, olšūnai nogatavojoties, polisaharīdi un tauki. Visas šīs vielas vispirms uzkrājas Goldži kompleksa elementos, bet pēc tam pilienu vai graudu veidā nokļūst citoplazmā un vai nu tiek izlietotas turpat šūnā dzīvības procesu norisēs, vai arī tiek izvadītas no šūnas ārējā vidē.

8. Lizosomas

Lizosomas ir sīki, ar membrānu klāti sfēriski pūslīši, kas atrodami visās šūnas daļās [2.]. No citoplazmas tās norobežo blīva membrāna. Lizosomās koncentrēti fermenti, kas spēj sašķelt visas šūnā iekļuvušas barības vielas. Barības vielu šķelšanos fermentu iedarbībā sauc par līzi, no tā radies arī paša organoīda nosaukums – lizosoma [3.]. Lizosomas konstatētas gan augu, gan dzīvnieku šūnās.

9. Vakuolas

Vakuolas ir ar šķidrumu pildīti dobumi, kurus no citoplazmas norobežo membrāna. Vienšūņiem ir divējādas vakuolas: gremošanas vakuolas, kas satur gremošanas fermentus, un pulsējošās vakuolas, kuras izdala šķidros vielmaiņas galaproduktus un regulē osmotisko spiedienu. Šķīduma osmotiskais spiediens ir spiediens, kas nepieciešams, lai aizkavētu ūdens iekļūšanu šķīdumā, kuru atdala no ūdens puscaurlaidīga membrāna [4.]. Gremošanas vakuolas ir arī daudzšūnu dzīvnieku šūnās. Jaunās augu šūnās ir vakuolu sistēma kanāliņu un pūslīšu veidā, bet, šūnām novecojot, tie saplūst, un izveidojas ar šūnsulu pildīta vakuola, kura aizņem šūnas lielāko daļu. Vakuolas regulē ūdens un sāļu maiņu, uztur turgora spiedienu, uzkrāj rezerves barības vielas, izslēdz no vielu maiņas toksiskās vielas [2.].

10. Mitohondriji

Mitohondriji (no grieķu val. mitos – pavediens, hondros – grauds, granula) ir apaļas, ovālas nūjiņveida formas organoīdi. To sieniņas sastāv no divām membrānām. Ārējā membrāna ir gluda, bet iekšējā membrāna veido krokas, kuras sauc par kristām [3.]. Mitohondriji apgādā šūnu ar enerģiju. Mitohondrijos oksidējas organiskās vielas, uzkrājas adenozīntrifosforskābe (ATF), kura ir nozīmīgs enerģijas avots [2.].

11. Plastīdas

Plastīdas ir augu šūnu organoīdi: ar tām augu šūna atšķiras no dzīvnieku šūnas. Tās atrodas citoplazmā. Izšķir trīs galvenos plastīdu tipus: zaļās plastīdas – hloroplastus; sarkanās, oranžās un citas krāsas plastīdas – hromoplastus un bezkrāsainās plastīdas – leikoplastus.

Hloroplasti atrodas augu lapu un citu zaļo daļu šūnās. Hloroplastiem raksturīgo zaļo krāsu piešķir tajos esošais zaļais pigments hlorofils[3.]. Hloroplastos notiek fotosintēze – organisko vielu veidošanās no neorganiskajām vielām gaismas ietekmē [2.].

Hromoplasti nosaka ziedu, dārzeņu un lapu dažādās krāsas – no dzeltenas līdz dažādai sarkanai nokrāsai.

Leikoplasti atrodas augu bezkrāsaino daļu šūnās: stumbrā, saknēs, bumbuļos.

Visi šie plastīdu tipi ir cieši saistīti un var pārveidoties cits citā. Tā, piemēram, rudenī, kad mainās lapu krāsā hloroplasti pārvēršas hromoplastos.

12. Šūnas centrs

Netālu no kodola atrodas šūnas centrs jeb centrosoma, kurai ir svarīga loma šūnas dalīšanas laikā. Šūnas centrs sastāv no diviem ļoti sīkiem ķermenīšiem un no īpaša citoplazmas sablīvējuma [4.]. Augu šūnām nav šūnas centra.

13. Speciālie organoīdi

Šīs grupas organoīdi ir saistīti ar kādu noteiktu šūnas funkciju. Skropstiņas un vicas, kas infuzorijām un vicaiņiem izpilda pārvietošanās orgānu funkciju. Skropstiņas ir arī daudzām daudzšūnu dzīvnieku epitēlija šūnām, piemēram, elpošanas ceļu epitēlijam. Elpošanas ceļos skropstiņas izpilda kustību funkciju – izvada organismā iekļuvušos putekļus. Dzīvnieku un cilvēka muskuļu šūnās atrodas ļoti tievi pavedieni – miofibrillas, kuru funkcija saistīta ar muskuļu saraušanos. Vienšūņos, kā arī daudzšūnu organismu šūnās, galvenokārt epitēlija šūnās, atrodas ļoti tievi un stingri pavedieni, kas izpilda šūnas iekšējā skeleta funkciju.

14. Ieslēgumi

Atšķirībā no organoīdiem ieslēgumi nav pastāvīgas šūnu sastāvdaļas. Šūnas dzīvības procesos tie gan parādās, gan izzūd. Visbiežāk tie ir rezerves barības vielas, ko šūnas pastāvīgi izmanto (tauku pilieni, cietes graudi, glikoigēns un citas vielas).

1. att. Augu šūnas uzbūve

3. Secinājumi

No iepriekšminēta var secināt, ka augu un dzīvnieku šūnu uzbūve un funkcijas ir ļoti līdzīgas. Ikviena vienšūnas un daudzšūnu organisma šūna sastāv no divām ļoti svarīgām, savstarpēji nesaraujami saistītām daļām: citoplazmas un kodola, kas sastāda elementāru vienotu dzīvu sistēmu. Ikviena šūna ir bioloģiska sistēma, kurai piemīt svarīgākās dzīvības funkcijas: vielmaiņa (vielu uzņemšana no ārvides, organisko vielu sintēze, noārdīšana, vielmaiņas gala produktu izdalīšana), pašregulācija (noteiktas, relatīvi nemainīgas iekšējās vides saglabāšana), kairināmība (spēja reaģēt uz ārvides iedarbību) un vairošanās.

Augiem, atšķirībā no dzīvniekiem, šūnas ārējo membrānu klāj šūnapvalks, citoplazmā ir plastīdas un vakuolas ar šūnsulu, bet nav centrosomu – organoīdu, kuri piedalās šūnu dalīšanās procesā.

Augu un dzīvnieku šūnu raksturīgākas iezīmes apkopotas tabulā 1.1.

2. att. Augu un dzīvnieku šūnu uzbūve

1.1. tabula

Augu un dzīvnieku šūnu raksturīgākas iezīmes.

Organoīds Uzbūve Funkcija

Kodols

Hromatīna pavedieni, karioplazma, kodoliņš, poras, divkāršā membrāna • saglabā un nodod nākamajām paaudzēm iedzimtības informāciju

• regulē visus šūnas procesus

Šūnas membrānas

Augiem – celuloze,

dzīvniekiem – hitīns • veido šūnas ārējo skeletu

• nodrošina vielu apmaiņu

• uztver un vada uzbudinājumu

• nodrošina šūnu aizsardzību

Citoplazma

Protoplazma= citoplazma +

organoīdi • veido šūnas iekšējo vidi

• nodrošina vielu apmaiņu

Endoplazmatiskais tīkls

a) gludais

b) graudainais a) caurulīšu sistēma

b) cisternu un membrānu sistēma, uz kuras ir novietotas ribosomas a) veic lipīdu un ogļhidrātu uzkrāšanu

b) veic olbaltumvielu sintēzi

Ribosomas

a) endoplazmatiskā tīkla ribosomas

b) citoplazmas ribosomas

b) sastāv no olbaltumvielām a) veido olbaltumvielas

b) uzkrājas enerģijas rezerves

Mitohondriji Membrāna, pusšķidra viela DNS un RNS sintēze

Lizosomas

Nelieli pūslīši • veic barības sagremošanu

• sašķeļ atmirušās šūnas daļas

Goldži komplekss

Dobes cisternas, caurulītes, pūslīši • regulē ūdens daudzumu

• piedalās šūnu membrānas veidošanā

• uzņem no endoplazmatiska tīkla organiskās vielas un vielas no šūnas vides

Vakuolas Augiem – vakuolas ar šūnsulu,

dzīvniekiem- gremošanas vakuola • uztur turgora spiedienu

• izslēdz no aprites toksiskās vielas

Plastīdas Tikai augiem.

a) hloroplasti

b) hromoplasti

c) leikoplasti a) veic fotosintēzi

c) piešķir krāsu

Šūnas centrs

Tikai dzīvniekiem.

• piedalās šūnas dalīšanas procesā

Ieslēgumi

Tauku pilieni, cietes graudi • rezerves barības vielu krājumi

Speciālie organoīdi Šūnas izaugumi:

• skropstiņas

• vicas

• miofibrillas • pārvietošanās

• izvada organismā iekļuvušos putekļus

Izmantotā literatūra

1. Garančs A. Dzīvnieku fizioloģija jautājumos un atbildēs: mācību grāmata. – Jelgava, LLU, 1999. – 302.lpp.: tab.

2. Kusiņa M. Šūna un organisms: mācību grāmata.- Rīga, 1997. -240 lpp.:il., tab.

3. Poļanskis J. Vispārīgā bioloģija.-2.izd.- Rīga,1975.- 310lpp.:il., tab.

4. Isains V., Jurcevs V. Botānika: mācību grāmata. – Rīga, 1969. -516lpp.: il., tab.

5. http://www.botanika.lv/2.2php?id=31