Jau no 17. gadsimta vidus, kad Roberts Huks atklāja šūnu, cilvēki ir mēģināši izprast un atklāt dzīvības pamatvienības noslēpumus, rast atbildes uz jautājumiem, kāpēc esam tik līdzīgi, bet tomēr tik atšķirīgi? Kāpēc visus dzīvos organismus vieno dzīvības pazīmes, kas izpaužas tik dažādi organismu starpā? Uz šiem un daudziem citiem jautājumiem atbildes var atrast organisma šūnās.
Šūna ir dzīvo organismu pamatvienība. Tā ir vissīkākā dzīvā daļiņa, kas spēj patstāvīgi darboties un kam piemīt visas dzīvības pazīmes.
Deviņpadsmitajā gadsimtā zinātnieki noformulēja šūnu teoriju, kas noteica vairākus pamatprincipus.
- Visi dzīvie organismi sastāv no šūnām, jo šūna ir dzīvības pamatvienība.
- Šūna ir dzīvības pamatvienība – tā ir mazākā vienība, kas spēj veikt visas dzīvības funkcijas.
- Jaunas šūnas rodas tikai no esošām šūnāmm, tās veidojas šūnu dalīšanās rezultātā.
- Šūnās notiek vielmaiņa un tām ir kopīgs bioķīmiskais sastāvs, jo visās šūnās notiek līdzīgi ķīmiskie procesi.
- Šūnas satur ģenētisko informāciju, kas tiek nodota pēcnācējiem – DNS nes informāciju, kas nepieciešama organisma attīstībai un darbībai.
Šūnu teorijas pamatprincipi
Jau 7. klasē Tu mācījies par šūnas uzbūvi un organoīdu funkcijām. 9. klasē atkārtosi un papildināsi savas zināšanas par šūnu uzbūves sastāvu ar jaunām šūnu organellām!
Šūnas sastāvdaļas jeb organoīdus sauc par organellām.
- Šūnas kodols ir organoīds, kas satur ģenētisko materiālu DNS (dezoksiribonukleīnskābi), kas nosaka šūnas funkcijas un iedzimtību. Kodolu apņem apvalks, kurā atrodas poras, kas regulē vielu apmaiņu starp kodolu un citoplazmu. Kodols kontrolē šūnas darbību, regulējot olbaltumvielu sintēzi un šūnas dalīšanos.
- Kodoliņš ir neliela, blīva struktūra šūnas kodolā, kas ir atbildīga par ribosomu veidošanos. Tas sastāv no RNS (ribonukleīnskābes) un olbaltumvielām, kas nepieciešamas ribosomu sastāvdaļu sintēzei un to transportēšanai uz citoplazmu. Kodoliņa aktivitāte ir saistīta ar šūnas vielmaiņas intensitāti un olbaltumvielu sintēzes nepieciešamību.
Šūnas kodola uzbūve
- Plazmatiskā membrāna ir puscaurlaidīga barjera, kas norobežo šūnu no apkārtējās vides un regulē vielu apmaiņu. Tā sastāv no lipīdu dubultslāņa ar iestrādātām olbaltumvielām, kas piedalās signālu pārraidē un vielu transportā. Plazmatiskā membrāna nodrošina šūnas homeostāzi jeb līdzsvaru tajā, aizsardzību un komunikāciju ar citām šūnām.
- Šūnapvalks ir cieta ārējā struktūra, kas atrodas ap augu, sēņu un baktēriju šūnām un piešķir tām stingrību. Tas galvenokārt sastāv no celulozes (augiem) vai hitīna (sēnēm), kas nodrošina mehānisko aizsardzību un atbalstu. Šūnapvalks arī regulē ūdens un vielu uzsūkšanos, palīdzot saglabāt šūnas formu un pasargājot no ārējās vides ietekmes.
Šūnapvalka un plazmatiskās membrānas uzbūve
- Citoplazma ir pusšķidra vide, kas aizpilda šūnu un satur šūnas organoīdus, nodrošinot to darbību. Tā sastāv no ūdens, olbaltumvielām, lipīdiem un citām organiskām un neorganiskām vielām, kas nepieciešamas vielmaiņas procesiem. Citoplazmā notiek dažādas ķīmiskās reakcijas, kas uztur šūnas dzīvotspēju un nodrošina vielu transportu starp organoīdiem.
- Hloroplasts ir augu un aļģu (arī dažu vienšūņu) šūnās sastopams organoīds, kas veic fotosintēzi un nodrošina skābekļa izdalīšanos. Hloroplastos atrodas hlorofils – pigments, kas uztver saules gaismu. Hloroplasts ļauj augiem ražot organiskās vielas no neorganiskām vielām, tādējādi nodrošinot barību gan pašiem, gan citiem organismiem.
- Mitohondrijs ir šūnas enerģijas centrs, kurā notiek šūnas elpošana un ATP (enerģijas) sintēze. Šim organoīdam ir divslāņu membrāna. Mitohondrijos esošie fermenti noārdīšanas procesā iegūst enerģiju no barības vielām, kas tiek izmantota visām šūnas funkcijām.
Enerģijas maiņa hloroplastos un mitohondrijos
- Vakuola ir ar šķidrumu pildīts pūslītis, kas galvenokārt atrodas augu šūnās un uzkrāj ūdeni, barības vielas un atkritumvielas. Tā palīdz uzturēt šūnas osmotisko spiedienu, kas nodrošina augu stāvokli un formu. Vakuolā uzkrātās vielas var kalpot arī kā aizsargmehānisms pret zālēdājiem vai mikroorganismiem, jo dažreiz tajā tiek uzkrāti toksīni vai rūgtas vielas.
- Ribosomas ir nelieli organoīdi, kas sastāv no RNS un olbaltumvielām. Tās ir atbildīgas par olbaltumvielu sintēzi. Tās var atrasties brīvi citoplazmā vai var būt piesaistītas endoplazmatiskajam tīklam, veidojot graudaino endoplazmatisko tīklu. Ribosomu darbība nodrošina šūnas augšanu, attīstību un dažādu enzīmu sintēzi, kas nepieciešami dzīvības procesiem.
- Endoplazmatiskais tīkls ir membrānu sistēma, kas iedalās gludajā un graudainajā endoplazmatiskajā tīklā. Graudainais endoplazmatiskais tīkls, uz kura virsmas atrodas ribosomas, ir iesaistīts olbaltumvielu sintēzē un transportā, savukārt gludais piedalās lipīdu sintēzē. Šis organoīds nodrošina vielu pārvietošanos šūnā un veicina tās iekšējo organizāciju.
- Goldži komplekss ir maisiņu un pūslīšu sistēma, kas apstrādā un izdala šūnā sintezētās vielas. Tajā tiek modificētas un iepakotas olbaltumvielas un lipīdi, kas pēc tam tiek transportēti uz citām šūnas daļām vai izvadīti ārpus šūnas.
Dzīvnieku un augu šūnu uzbūve