Stanica Stanina teorija Sva iva bia su graena

Stanica Stanična teorija: Sva živa bića su građena od stanica Stanica je osnovna građevna i funkcionalna jedinica živih bića

Po građi stanice 2 osnovna organizacijska tipa stanica: prokariotske eukariotske Archea i Eubacteria: 3000 vrsta Jednostanični organizmi 4 carstva: milijuni vrsta Jednostanični ili višestanični

Klasifikacija u 5 carstava Prokarioti (monera) Prokariotski jednostanični organizmi (bakterije, cijanobakterije) Protoktisti (protisti) Eukariotski jednostanični i višestanični organizmi jednostavne građe (praživotinje, alge) Gljive Heterotrofni organizmi koji apsorbiraju organsku hranu Životinje Heterotrofni organizmi koji se hrane drugim organizmima Biljke Autotrofni organizmi koji fotosintetiziraju (pretvaraju anorganske molekule u organske pomoću Sunčeve energije)

Nukleoid Stanična stjenka Jezgra Stanična membrana Citoplazma Citoskelet

Po građi i broju stanica • Jednostanični organizmi: u 1 stanici se događaju svi biokemijski procesi koji omogućuju život --- prokarioti i eukarioti • Višestanični organizmi: stanice su osnovne građevne jedinice čije funkcije se nadopunjuju u svrhu održanja života na razini organizma --- eukarioti; stanice su specijalizirane za određene funkcije, koegzistiraju i kooperiraju izuzetak Protozoa - Euglena Jednostanični heterotrofni protisti

Amoeba Plasmodium protos zoon, prve životinje: love i hvataju bakterije • Protisti ili protoktisti su carstvo jednostaničnih eukariota, ne spadaju ni u biljke ni u životinje • Čine ih heterotrofni protozoe + autotrofne alge • Metazoe = višestanične životinje

• Kolonijalne vrste: postoji podjela rada; to su nakupine stanica koje teže životu u skupinama sa stanicama specijaliziranim za reprodukciju; mogu živjeti neovisno tj. kao jednostanični organizmi Prethodnik višestaničnih organizama u evoluciji pr. Zelena alga Volvox- živi u koloniji

Prokariotska stanica (protocit) • • Grč. pro= prije, karyon= jezgra Veličina 0, 2 -10µm Nemaju jezgru Nemaju organele • Prokariotski organizmi Nalaze se u tlu, zraku, vodi Obilježava ih brzi rast i reprodukcija Koriste se velikim spektrom organske i anorganske tvari kao izvorom energije • Prokarioti su uvijek jednostanični, pripadaju carstvu monera kojeg čine arhebakterije, eubakterije i cijanobakterije • Eukarioti mogu biti jednostanični ili višestanični, pripadaju carstvima protista, gljiva, biljaka, životinja

Prokariotska/ bakterijska stanica Sitni jednostanični organizmi Veličina u prosjeku 1 mm Vidljivi svjetlosnim mikroskopom Oblik: kuglaste, štapićaste, spiralne

Površina: • Stanična membrana- granica ali i veza prema okolišu (prenosi podražaje, transportira tvari); građena od dvosloja fosfolipida u koji su uklopljene bjelančevine. • Stanična stijenka- čvrsta struktura, štiti stanicu od rasprsnuća, određuje oblik stanice, građena je od peptidoglikana ili mureina (dugački polisaharidni lanci poprečno umreženi peptidnim lancima); upravo stjenka je važna u otrovnom djelovanju bakterije na domaćina. • Kapsula ili čahura- sluzava tvar (šećeri ili bjelančevine) sa zaštitnom ulogom i omogućuje stanici da se pričvrsti na podlogu. • Bičevi- služe za pokretanje; i pili- omogućuju prianjanje na stanice domaćina i konjugaciju.

Unutrašnjost: • Citoplazmavoda- oko 80%, organske makromolekule (zrnca glikogena, lipida), male molekule, anorganski ioni; nema organela, nema strujanja, nema kostura; molekula DNA, ribosomi, pričuvne tvari.

Nasljedna tvar bakterija: • Genetička uputa nalazi se u prstenastoj DNA smotanoj u središnjem dijelu citoplazme - NUKLEOID. • Nukleoid ulogom odgovara jezgri ali nema ovojnicu. • Osim DNA organizirane u bakterijski “kromosom”, bakterija još posjeduje plazmide= prstenasta DNA koja sadrži tek nekoliko gena. • Za preživljavanje bakterije u normalnim okolnostima, dovoljan je kromosom, koji sadrži potpunu genetičku informaciju. Geni na plazmidima određuju dodatne osobine bakterije koje omogućuju preživljavanje u posebnim uvjetima.

Razmnožavanje bakterija: • Nespolno • Dvostrukom diobom: kromosomi se udvostruče, primaknu se polovima, a u sredini stanice stvara se pregrada kojom se stanica majka podijeli u 2 stanice kćeri. • Neovisno o replikaciji bakterijskog kromosoma, istovremeno se zbiva i replikacija plazmidne DNA. • Potencijal razmnožavanja bakterije je vrlo velik

• U bakterija ne postoji spolni oblik razmnožavanja. • Ipak je moguća izmjena gena.

Izmjena genetičkog materijala između bakterija: • Konjugacija- 2 bakterije prihvate se spolnim pilima, stanica davateljica preda dio genetičkog materijala primateljici zahvaljujući genu koji se nalazi na plazmidu. • Prenosi se upravo plazmid, a on se ugradi u kromosomsku DNA primateljice.

Izmjena genetičkog materijala između bakterija: • Transformacija- dio DNA iz raspadnute bakterije ulazi u drugu bakteriju i ugradi se u njen kromosom. • Transdukcija- virus ugrađuje svoju DNA u bakteriju; pri izrezivanju iz bakterije, izreže se i dio bakterijske DNA; prilikom širenja virusa- širi se i ugrađena bakterijska DNA.

Preživljavanje nepoželjnih uvjeta (visoka T): • Neke bakterije mogu stvoriti endosporeimaju višeslojni omotač koji omogućuje preživljavanje u nepovoljnim okolnostima; • U toj fazi nema metaboličkih procesa; kad nastupe povoljni uvjeti, endospora proklije u stanicu, sposobnu za rast i razmnožavanje.

Prehrana bakterija: (prehrana= način kojim organizam dolazi do energije, te elemenata (C i N) za sintezu organskih molekula) • Autotrofne bakterije: same sintetiziraju organske spojeve iz jednostavnih anorganskih spojeva: fotoautotrofi i kemoautotrofi. • Heterotrofne: koriste gotove organske spojeve koje su sintetizirali autotrofi: saprofiti, paraziti, simbionti.

Autotrofi • Fotoautotrofi: u procesu fotosinteze svjetlosna energija pretvara se u kemijsku te se ugrađuje u kemijske veze šećera glukoze koji u istom procesu nastaje iz CO 2 i H 2 O. Osim šećera nastaje i kisik. • Kemoautotrofi: sintetiziraju organske spojeve koristeći se energijom koja se oslobađa pri kemijskim reakcijama u kojima kisik reagira s anorganskim spojevima.

Heterotrofi: svoje složene UH grade iz glukoze, svoje složene proteine iz AK • Većina heterotrofnih bakterija su saprofiti: • Saprofiti: razgrađuju složene organske molekule mrtvih organizama, pa iz jednostavnih oganskih molekula sintetiziraju vlastite složene • Mogu uzimati hranu i iz živih organizama: • Paraziti: bakterije koje uzimaju hranu iz stanica živih organizama, na njegovu štetu • Simbionti: bakterije koje žive s drugim organizmima u obostrano korisnoj zajednici E. coli u ljudskim crijevima

Energija za životne procese Sintetski procesi odvijaju se uz pomoć energije koja se oslobađa razgradnjom glukoze: to je ona ista energija koju su u molekulu glukoze autotrofni organizmi ugradili prilikom fotosinteze • Aerobno disanje: uz utrošak kisika glukoza se razgrađuje (potpuno-do CO 2 i H 2 O), uz oslobađanje energije • Vrenje ili fermentacija: nepotpuna razgradnja glukoze (do alkohola ili mliječne kiseline), bez kisika, energetski dobitak malen • Uz pomoć enzima

Respiracija bakterija • Aerobne- troše kisik: bakterija octenog vrenja za pretvorbu etilnog alkohola iz vina u vinski ocat troši kisik • Anaerobne- žive bez kisika- bakterija koja laktozu pretvara u mliječnu kiselinu ne treba kisik

Važnost/ uloga bakterija • Važan čimbenik u kruženju kemijskih elemenata životno važnih, proizvođači/ razlagači organske tvari • Uzročnici vrenja • Koriste se u kemijskoj industriji- u proizvodnji hrane i organskih spojeva; u farmaceutskoj- lijekovi; u genetičkom inženjeringu za umnožavanje bakterijama stranih gena od posebnog interesa za potrebe čovjeka- lijekovi. • Razgrađuju otpadne industrijske tvari • Uzročnici bolesti

Praktično značenje bakterija/ primjeri • Paraziti: kao proizvod metabolizma bakterija nastaju otrovi- ili je otrov u stijenci- koji uzrokuju bolest-smrt domaćina. • Baktericidi: dezinfekcijska sredstava ili antibakterijski lijekovi- djeluju na bakterijske enzime. • Simbionti: E. coli u ljudskim crijevima proizvodi vitamine, bakterije u crijevima biljojeda koje omogućuju razgradnju celuloze. • Umjetni uzgoj - bakterijske kulture!

Bakteriologija- mikrobiologija • 17. st. Van Leeuwenhoek mikroskop • 19. st. L. Pasteur, R. Koch • Pasteur – dokazao da su bakterije uzročnici bolesti i uzročnici vrenja, razvio cijepljenje • Koch – otkrio uzročnika tuberkuloze i kolere • 20. st. A. Fleming - penicilin

Eukariotska stanica (eucit) • • Grč. eu= pravi, karyon= jezgra 10 -100 X veće od prokariotskih: 10 -200µm Imaju pravu jezgru (sadrži nasljednu tvar) Imaju organele (membranama razgraničeni prostori u kojima se odvijaju određene biokemijske reakcije) • Prokarioti su uvijek jednostanični, pripadaju carstvu monera • Eukarioti mogu biti jednostanični ili višestanični, pripadaju carstvima protista, gljiva, biljaka, životinja. Svi višestanični organizmi građeni su od eukariotskih stanica.

Strukture, biljna i životinjska stanica: 1. 2. 3. 4. Jezgra i jezgrica Mitohondrij Ribosom Endoplazmatski retikulum 5. Gologijevo tjelešce 6. Centrioli 7. Mikrotubuli i mikrofilamenti 1. Smještaj nasljednog materijala 2. Tvorba energije 3. Tvorba proteina 4. 5. Prerada proteina 5. 6. Organizacija diobenog vretena

B Stanična stjenka Vakuole Kloroplast 10 ak specijaliziranih • Ž Citoplazmatska membrana Bič 200 specijaliziranih

Jezgra, lat. nucleus • To je najveći organel, veličine oko 5 µm, okrugla ili ovalna, u središtu najčešće • Većina st. ima 1 jezgru (papučica i neke gljive imaju više jezgara, eritrocit nema jezgru) • Stanice bez jezgre ne mogu se dijeliti • 3 glavne funkcije jezgre: pohrana genoma, regulacija genske ekspresije, stvaranje ribosoma

• Nukleoplazma, obavijena ovojnicom, na ovojnici pore • U njoj je nasljedna tvar – genska informacija – DNA, organizirana u kromosome • Jezgrica- dio jezgre koji oblikuje ribosome

• U jezgri je pohranjena nasljedna uputa (genetički informacija): cjelokupni plan građe i funkcije organizma sadržan je u DNA, tj. u genima- jedinicama nasljeđivanja • Iz jezgre odlaze u citoplazmu molekule glasnici koji određuju sintezu proteina u citoplazmi, funkcionalnih i strukturnih, koji dalje reguliraju metaboličke procese. • Jezgra prima informacije iz citoplazme o tome koje gene potaknuti na aktivnost.

• Za razliku od bakterija, eukariotska stanica sadrži veći broj molekula DNAone su zajedno s proteinima organizirane u kromosome • Broj kromosoma karakterističan je za svaku vrstu živih bića • Za vrijeme diobe, DNA je sažeta i skraćena, pa i vidljiva svjetlosnim mikroskopom • Nakon diobe se razlabavi u tanke nitikromatin

• U jezgri su najčešće 2 jezgrice (nukleolus)u jezgrici se stvara ribosomske RNA koja s proteinima tvori u citoplazmi ribosome • Jezgrina ovojnica ima 2 membrane s prostorom između njih, i s porama: svaka je dvosloj lipida s uronjenim bjelančevinama. • Uz unutarnju membranu je sloj bjelančevina koji omogućuje potporu, oblik jezgre i oblikovanje jezgrine ovojnice nakon diobe. Uz vanjsku su ribosomi.

Citoplazma i citoskelet • Nekada se sav stanični sadržaj osim jezgre nazivao – citoplazma • Danas se zna da je citoplazma puna membranskih prostora i da se kroz nju provlače proteinske niti (stanični kostur) • Citoskelet- 3 vrste niti: mikrofilamenti, mikrotubuli, intermedijarni filamenti- omogućuju kretnje, održavaju oblik stanice, transportiraju organele • Danas je to naziv za polutekući sadržaj stanice (70% voda, ostalo proteini i molekule) u koji su uronjene sve stanične strukture. • Tekući dio stanice= citosol.

Organele • Pregrađivanje membranama i oblikovanje organela omogućuje bolju organizaciju stanice: različite kemijske reakcije odvijaju se u zasebnim prostorima, što omogućuje i specijalizaciju stanica i udruživanje u tkiva

Sustav unutarnjih membrana • Obavljaju sintezu, pohranu, transport, razgradnju, izlučivanje proteina i drugih proizvoda

Endoplazmatski retikulum • Sustav vrećica i kanala koji se pruža kroz citoplazmu • Zrnati ER je prekriven ribosomima: to su čestice koje se sastoje od proteina i r. RNA. Na površini ER pomoću ribosoma sintetiziraju se proteini, koji putuju prema periferiji stanice. • Glatki ER ima enzime koji kataliziraju sintezu UH i lipida, steroidnih hormona. Tu se otrovne tvari kemijski mjenjaju.

Golgijevo tijelo • Vezikule ER nastavljaju se na GT • Sastoji se od plosnatih šupljina- cisterna omeđenih membranom, naslagane su jedna na drugu, ima ih 3 -8. • Bjelančevine dolaze u GT iz ER, tu se koncentriraju, prerađuju i raspoređuju u mjehuriće za izlučivanje u druge organele ili van stanice. • Također, modificiraju i lipide i UH

Organele • Ribosomi • Endoplazmatski retikulum ultrastrukture • Sinteza proteina, transport tvari, sinteza steroida, dijelova membrana • Golgijevo tijelo • Vezanje šećera za proteine, pakiranje molekula • Lizosomi • Stanična probava • Mitohondrij • Stanično disanje • Centrioli • Organizacija diobenog vretena

Lizosomi • Oni Golgijevi mjehurići koji sadrže probavne enzime kojima stanica razgrađuje molekule nazivaju se lizosomi • Razgrađuju istrošene dijelove stanice • U lizosomu je p. H 5: kisela sredina omogućuje brže djelovanje enzima

Mikrotjelešca • Također membranozne vezikule • Peroksisom- sadrži enzim katalazu

Mitohondrij • 1 -nekoliko stotina/ 1 stanicu • Mogu se vidjeti i svjetlosnim mikroskopom (1 -8μ) • Obavijeni su ovojnicom s 2 membrane, u unutrašnjosti je matriks; unutarnja membrana je naborana, sadrži enzime i proteine, a nabori ulaze duboko u matriks • U matriksu je prstenasta molekula DNA, ribosomi i enzimi • Mitohondrijska DNA podsjeća na onu u prokariotske stanice.

• Stvaraju kemijsko gorivo za stanične aktivnosti • Razlažu male ugljikove molekule u CO 2 i H 20, uz pomoć kisika, pri čemu se oslobađa energija pohranjena u molekulama ATP (=aerobno disanje)

• Život je moguć jer postoji stalni dotok tvari i energije potrebne za izgradnju staničnih struktura i za održanje složene stanične organizacije • Organeli koji imaju glavnu ulogu u pretvorbi energije su mitohondriji i kloroplasti

Dodatne organele/ strukture u biljnim stanicama • Stanična stijenka – štiti stanicu, daje joj čvrstoću, građena od celuloze, primarna i sekundarna • Plastidi – kloroplasti: tu se zbiva fotosinteza – pretvorbom Sunčeve energije stvaraju organske molekule (kromoplasti, leukoplasti) • Velike vakuole- pohranjuju tvari i vodu

Kloroplast • Zelena okrugla tjelešca promjera 4 -8 µm, sadrže zeleni pigment klorofil, lako se uočavaju zbog boje. • Građeni od ovojnice s 2 membrane, 3. membranski sustav su tilakoidi- spljoštene membranske vreće, (svaka nakupina tilakoida zove se granum) nalaze se u osnovnoj tvari stromi koja sadrži ribosome i DNA.

• U tilakoidnim membranima događa se fotosinteza: Sunčeva energija dolazi u obliku svjetlosnih zraka, pretvara se u kemijsku, i pohranjuje u sintetiziranim organskim molekulama (ATP); ATP odlazi u stromu • U tom procesu iz molekule vode i ugljikova dioksida proizvodi se glukoza • Šećer u sebi sadrži energiju koju svi organizmi koriste za život

• Sav život na Zemlji ovisi o zelenoj biljci jer ona jedina proizvodi organsku tvar koja je hrana za sve organizme, a atmosferu obogaćuje kisikom, koji je također potreban za život aerobnih organizama

• Kloroplasti sadrže vlastitu DNA- oni i mitohondriji potječu od autotrofnih bakterija- stanica ih je progutala: endosimbioza

Međustanični matriks • • • Međustanične veze Matriks Kanalići Dezmosomi Plazmodezmije

Stanična membrana • Plazmatska membrana- na granici stanice i okoliša: razdvaja, ali i spaja - kontrolira prolaz molekula • Drži štetne tvari izvan, korisne unutar stanice, regulira protok tvari u i iz stanice, propušta korisne, ispušta štetne, prima i stvara signale komuniciranja • S vanjske strane membrane, neke eukariotske stanice imaju staničnu stjenku koja podupire i štiti stanicu.

Biomembrane • Plazmatska ili stanična membrana obavija stanicu. • Membrane omeđuju organele. • Membrane su pregrade, ali omogućuju i izmjenu tvari i energije. • Sjedište su enzima i signalnih molekula. • Debljina oko 8 nm- vide se tek elektronskim mikroskopom. • Sve membrane imaju jednak plan građe (model sendviča : model tekućeg mozaika).

Organizacija membrane • Membrana je građena od dvostrukog sloja lipida, u njega su uronjeni proteini, ili se nalaze na rubu membrane • S vanjske strane nekih membrana nalaze se ugljikohidrati kovalentnim vezama vezani za proteine ili lipide • Lipidi su odgovorni za građu, proteni za funkciju, UH za označivanje i prepoznavanje stanica • Membrane nisu krute i statičke, lipidi i proteini mogu se bočno pomicati

• Fosfolipidi imaju hidrofilni – prema van, i hidrofobni dio – prema unutra • Lipidni dvosloj ima zaštitnu ulogu: polarne tvari i velike hidrofilne molekule ne mogu ući • Proteini su prolazni putevi za tvari

• Membrana je selektivno propusna/ semipermeabilna • Tvari prolaze pasivno, same od sebe, ili aktivno, potreban je utrošak energije.

Pasivan prolaz: • difuzija (od mjesta veće koncentracije prema mjestu manje), • osmoza (difuzija vode iz vodene otopine preko membrane iz hipotonične u hipertoničnu), • olakšana difuzija (uz pomoć prenositelja na membrani).

Aktivan prolaz: • proteini u membrani prenose tvari protivno koncentracijskom gradijentu- time stanica održava svoj kemijski sastav; prijenos je omogućen odcjepljenjem fosfatne skupine iz ATP-a čime se oslobađa energija.

• Endocitoza Membrana se uvrne i obuhvati sadržaj za unošenje, zatim se zatvara i okruži sadržaj, koji tako okružen ulazi u stanicu, i ostaje odvojen od citoplazme • Izbacivanje je egzocitoza

• Prokariotske stanice su evolucijski starije, jednostavnije, ali izvrsno prilagođene uvjetima života na Zemlji. • Prijelaz iz prok. u euk. st. – skokovit: preteče eukariotskih st. preuzele su neke organele kao već izgrađene strukture: plastidi i mitohondriji su nekad bili prokariotski organizmi. • Jezgra i ER su nastali uvrtanjem plazmatske membrane. • Prijelaz s prokariotske st. na eukariotsku omogućio je razvoj mnogostaničnih organizama, jer samo eukariotske st. imaju sposobnost združenog djelovanja.

Subjekti bez stanične organizacije • Virusi= submikroskopski stanični paraziti, vide se samo elektronskim mikroskopom/ veličine nm • Nemaju stanični ustroj, to su složene makromolekule sastavljene od DNA ili RNA i proteina: nukleinska kiselina je nosilac genetičke informacije, a protein je zaštitni omotač Neki virusi imaju još i dodatnu vanjsku ovojnicu

• Virusi su na granici živoga i neživoga: oni su neživa organska tvar sve dok se ne nađu u domaćinskoj stanici Virusi su obvezatni paraziti na molekularnoj razini • Svojstvo nežive tvari kojom se odlikuju virusi: sposobnost kristaliziranja • Svojstvo žive tvari: razmnožavanje i prijenos genetičke informacije na potomstvo

• Virusni genetički program zapisan je u njihovoj nukleinskoj kiselini • Stanični molekularni mehanizam prihvaća taj virusni genetički program, te - vođen njime – pokreće sintezu virusnih spojeva, što je preteča za stvaranje novih virusnih čestica • Na staničnim ribosomima iz staničnih aminokiselina, sintetiziraju se proteini virusnog omotača, virusni enzimi koji upravljaju umnožavanjem virusne nukleinske kiseline, koje se sintetiziraju iz staničnih nukleotida, uz utrošak stanične ATP!!!

Posljedica: • Zaražena stanica proizvodi virusne molekule umjesto da provodi vlastite sintetske procese • Pri tome još dodatno (neki) virusi razaraju stanicu domaćina

Porijeklo virusa: • Potječu iz stanica – oni su podivljali genetički materijal koji je izašao iz stanice i postao loš prijelazom u nekog drugog domaćina.

• Virusi su uzročnici zaraznih bolesti u čovjeka, biljaka i životinja • Virologija – dio mikrobiologije • Antivirusni lijekovi djeluju i na stanicu domaćina

Uzročnici bolesti manji od virusa • Viroidi- molekule RNA bez proteinskog omotača koje se mogu razmnožavati u biljnim stanicama. Ne upravljaju sintezom proteina jer su premali da bi bili genetski materijal. • Satelitne RNA- gole RNA koje uzrokuju biljne bolesti, repliciraju se u domaćinskoj stanci uz pomoć određenog, specifičnog virusa. • Prioni- male proteinske molekule, ne sadrže nukleinske kiseline; uvjetuju povećanje broja svojih molekula u stanicama zaraženog organizma, uzrokujući bolesti.