Ćelija (biologija)

Ovaj članak ili neki od njegovih odlomaka nije dovoljno potkrijepljen izvorima (literatura, veb-sajtovi ili drugi izvori). Ako se pravilno ne potkrijepe pouzdanim izvorima, sporne rečenice i navodi mogli bi biti izbrisani. Pomozite Wikipediji tako što ćete navesti validne izvore putem referenci te nakon toga možete ukloniti ovaj šablon.

Ćelije su osnovne organizaciono-funkcionalne jedinice svih živih bića, tj. gradivne jedinice tkiva, organa i organskih sistema. Ćelije su složene i raznolike, specijalizovane za posebne oblike opstanka. Prema složenosti organizacije i funkcije, ćelije mogu biti prokariotske i eukariotske. Prokariotske ćelije u svom sastavu nemaju jedro, dok eukariotske imaju.^[1] Nauka koja se bavi izučavanjem ćelija naziva se citologija (=biologija ćelije).

Prokarioti su mali jednoćelijski organizmi, obično manji od 1 mikrometra. Jednostavnije su strukturne organizacije, jer nemaju jedro niti ćelijske organele. Nasljedne upute se nalaze unutar citoplazme u okrugloj strukturi gdje nedostaju mnogi hemijski sastojci, koji sadrže hromosomi eukariotskih ćelija – radi se zapravo samo o jednoj kružnoj molekuli DNK.

Postoje tri glavne skupine prokariota: bakterije, mikroplazme i modrozelene alge.

Ćelije eukariota mogu biti samostalni jednoćelijski organizmi (ameba, papučica, modrozelene alge,alge, npr.) ili tvore tkiva i sisteme organa, te čine višećelijski organizam. Eukariotska ćelija ima jedro u kojoj se nalazi DNK upakirana u hromosome i citoplazmu. Citoplazma sadrži različite organele: mitohondrije, ribozome, endoplazmatski retikulum, Golđijev aparat, lizosome, a okružena je ćelijskom membranom.

Eukariotske ćelije možemo podijeliti na biljne ćelije obavijene ćelijskom membranom i sa hloroplastima gdje se odvija fotosinteza, te životinjske ćelije sa centriolama koje omogućuju kretanje i stvaranje diobenog vretena. U višećelijskom organizmu skupine ćelija su specijalizovane za obavljanje određenih funkcija (izlučivanje, upijanje, potpore, kontrakcije, provođenje impulsa), dok je u jednoćelijskom organizmu samo jedna ćelija prilagođena izvršavanju svih potrebnih funkcija.

Osobine eukariotskih i prokariotskih ćelija

	Prokarioti	Eukarioti
Prosječni organizmi	bakterije	protisti, gljive, biljke, životinje
Prosječni promjer	~ 1-10 µm	~ 10-100 µm (osim manjih spermija)
Vrsta jedra	nukoleoidna regija, nema jedro	pravo jedro sa dvostrukom membranom
DNK	kružna	linearne molekule (hromosomi) s histonima
Sinteza RNK i proteina	odvija se u citoplazmi	sinteza RNK u jedru sinteza proteina u citoplazmi
Ribozomi	50S+30S	60S+40S
Citoplazma	slabo strukturirana	jako strukturirana endomembranama i citoskeletom
Pokretanje	bičevi (flagelin)	bičevi i trepetljike (tubulin)
Mitohondrija	nema	jedan i više (iznimno nema)
Hloroplasti	nema	alge i biljke
Organizacija	jedna ćelija	jedna ćelija, kolonije, višećelijski organizmi s podjelom rada
dioba ćelije	svojna dioba (obična dioba)	mitoza mejoza

Usporedba građe životinjskih i biljnih ćelija

	Prosječna životinjska ćelija	Prosječna biljna ćelija
Organele	Jedro Jedarce (unutar jedra) Hrapavi endoplazmatski retikulum (ER) Glatki endoplazmatski retikulum Ribozomi Citoskelet Golđijev aparat Citoplazma Mitohondrije Vezikule Lizozomi Centrozomi Centriole Vakuole	Jedro Jedarce (unutar jedra) Hrapavi endoplazmatski retikulum (ER) Glatki endoplazmatski retikulum Ribozomi Citoskelet Golđijev aparat (diktiozomi) Citoplazma Mitohondrije Vezikule Hloroplast i drugi plastidi Srednja vakuola Tonoplasti Peroksizomi Vakuole Glioksizomi
Ostale strukture	Plazmatska membrana Bičevi Treplje	Plazmatska membrana Bičevi (samo kod gameta) Ćelijski zid Plazmodezma

Organizovane "citoplazmatske difererencijacije" ćelijske strukture (razni organoidi i jedro) nalaze se u osnovnoj citoplazmatskoj masi, koja se često naziva hijaloplazma ili matriks. Među organizovanim ćelijskim strukturama veliki značaj imaju različiti ćelijski organoidi (organele), koji predstavljaju posebne ćelijske strukture. Odlikuju se određenom morfologijom, ultrastrukturom, hemijskim sastavom i imaju posebne funkcije u životu ćelije. Ćelijske organele se ponekad dijele na opće i specijalne. Prva grupa obuhvata one koje se nalaze u svim ili gotovo svim ćelijama, dok se druga grupa javlja samo u nekim specijaliziranim ćelijama.^[2][3][4]

• Endoplazmatski retikulum (unutarplazmatska mreža) predstavlja poseban sistem dvostrukih membrana u citoplazmi. Njegova organizacija je veoma različita, što je u vezi sa funkcionalnim osobenostima ćelija. Pod elektronskim mikroskopom endoplazmatska mreža predstavljena je sistemom međusobno povezanih kanala, koji su ograničeni dvostrukim membranama. Oblik kanala je veoma različit. Unutrašnjost endoplazmatske mreže ispunjena je homogenom masom, koja se razlikuje od okolne citoplazme, a čija je uloga još nepoznata. Postoje dvije vrste endoplazmatske mreže: granulirana (hrapava) i agranulirana (glatka). Na spoljašnjoj površini granulirane endoplazmatske mreže nalaze se nakupnine sitnih tjelešaca koje se nazivaju ribosomi. Ova vrsta endoplazmatske mreže karakteristična je za ćelije u kojima se vrši intenzivna sinteza bjelančevina. Agranulirana endoplazmatska mreža na vanjskoj površini nema ribosoma, a susreće se u ćelijama u kojima se vrši sinteza ugljičnih hidrata, masti itd.
• Ribosomi su relativno davno otkrivena sitna tjelešca, koja su tada nazvana ribo-nukleotidne granule. Obavezne su kao sastavni dijelovi citoplazme u svim biljnim i životinjskim ćelijama, gdje imaju izuzetno važnu i posebnu funkciju. Zbog toga ih treba smatrati organoidima ćelije. Ribosomi su mala sferična tjelešca, koja se mogu nalaziti slobodno u citoplazmi ili su vezana za spoljašnju membranu endoplazmatske mreže. Ponekad se javljaju i u vidu manjeg ili većeg broja međusobno povezanih jedinica i tada se nazivaju poliribosomi ili polisomi. Ribosomi su uglavnom građeni od jednakih dijelova bjelančevina i RNK. Osim toga, u njihov sastav ulaze i lipidi i mineralne soli kalcija i magnezija. Osnovna funkcija ribosoma je unutarćelijska sinteza proteina.
• Mitohondrije (hondriosomi) su ćelijske organele koje se odlikuju posebnom građom i funkcijom. Nalaze se u svim vrstama ćelija, kako jednoćelijskih organizama tako i višećelijskih. To su centri disanja i generatori energije. Najčešće su loptastog ili izduženog oblika, te veoma različitih dimenzija (dužine od 0,3 do 40 milimikrona). U citoplazmi su rasute, a ponekad i grupisane oko jedra ili uz unutrašnju stranu ćelijske membrane. Svaka mitohondrija je obavijena ovojnicom koja je građena od dvije lipoproteinske membrane: vanjske i unutrašnje, slične ćelijskoj opni. Unutrašnjost mitohondrija ima naročitu strukturu, gdje se u njihovom sadržaju nalaze brojni enzimi koji imaju posebno značajnu ulogu u procesu disanja. Građa i unutrašnja struktura mitohondrija su promjenljive i u neposrednoj su vezi s njihovom aktivnošću.
• Golgijev (Golđijev) kompleks (Golgijev aparat, diktiosomi) je ćelijska organela koja je prvi put otkrivena u citoplazmi nervnih ćelija. Kasnije je uočen u gotovo svim specijaliziranim ćelijama. U početku se vjerovalo da ovu organelu sadrže samo životinjske ćelije, a danas se pouzdano zna da se ona nalazi i u biljnim ćelijama. Golgijev kompleks se odlikuje posebnom strukturnom organizacijom, sa sljedećim komponentama: mikrovezikule (mjehurići), membranski sistem (sastavljen od većeg broja spoljašnjih kesa ili tubula) i vakuole (koje imaju glatke zidove). U području Golgijevog aparata su često prisutne izlučene granule (zrnca). U sastav Golgijevog kompleksa ulaze fosfolipidi i ćelijske fosfataze. Smatra se da je osnovna uloga ove ćelijske organele vezana za proces lučenja (sekrecije).
• Lizosomi su ćelijske organele koje su vezane za membranu i sadrže digestivne enzime (kiselinske hidrolaze, a otkrivene su tek 1955. godine. Njihovo prisustvo u citoplazmi je prvo bilo dokazano biohemijskim metodama. Lizosomi predstavljaju naročite, male mjehuraste tvorevine ograničene dvostrukom membranom i ispunjene sokom s hidrolitičkim fermentima. Do sada je dokazano više od 10 različitih fermenata, sličnih onima iz probavnog sistema, sposobnih da aktivno vrše razgradnju većine složenih organskih komponenata. Lizosomi imaju ulogu "probavnog sistema" ćelije, a najveća koncentracija ovih organela otkrivena je u ćelijama jetre i leukocitima. Lizosomi pokazuju veliku raznolikost, kako u različitim vrstama ćelija, tako i unutar jedne ćelije. Poznati su sljedeće vrste lizosoma: ishodišni lizosomi, jagosomi, zaostala tjelešca i autofagirajuće vakuole.
• Ćelijski centar (centrosom) je citoplazmatična organela koja postoji u životinjskim ćelijama, kao i u ćelijama nekih biljaka (alge, gljive, mahovine i neke golo-sjemenice). Javlja se za vrijeme ćelijske diobe i stoji u vezi s pojavom njenog polariteta, odnosno orijentacijom diobnog vretena. U uobičajenom obliku, ćelijski centar se sastoji od jednog do dva ili većeg broja veoma malih tjelešaca - centriola. Oni su obično okruženi naročitim područjem citoplazme, koji se naziva centrosfera. Centriol i centrosfera zajedno sačinjavaju strukturu koja se naziva centrosom ili ćelijski centar. Centrioli imaju važnu ulogu ne samo za vrijeme ćelijske diobe, nego pokazuju i izvjesne odnose s bazalnim tijelima cilija (treplje) i flagela (bičeva), pa se vjeruje da su oni homologe ćelijske strukture.
• Plastidi su citoplazmatske organele biljnih ćelija. Kao i ostale ćelijske strukture, od protoplazme su odvojeni sopstvenom opnom. U mladim (embrionalnim) ćelijama nalaze se u obliku proplastida. S obzirom na funkciju i boju, plastidi se dijele na: hloroplaste, hromoplaste i leukoplaste.

- Hloroplasti se nalaze u ćelijama svih zelenih dijelova biljaka, a sadrže hlorofil od koga potječe ta zelena boja. Kod viših biljaka hloroplasti obično imaju sočivast oblik, dok je kod nižih oblika veoma promjenljiv. Dijametar hloroplasta varira od 3 do 10 mikrona. Obično su ravnomjemo raspoređeni u citoplazmi, ali se ponekad naročito grupišu oko jedra ili uz ćelijsku membranu. Hemijski sastav hloroplasta je manje-više jednoobrazan. Kod viših biljaka se sastoje od bjelančevina, masti i hlorofila, a sadrže i karotinoide i male količine nukleinskih kiselina. Hlorofil je osnovna materija hloroplasta, koja im određuje posebnu funkciju. Pored hlorofila, hloroplasti sadrže i druge pigmente, kao što su karoten i ksantofil. Hloroplasti imaju vrlo složenu strukturu, a njihova je osnovna uloga sinteza ugljičnih hidrata uz učešće neorganskih tvari i sunčeve energije (fotosinteza).

- Hromoplasti zamjenjuju hloroplaste u ćelijama organa koji imaju žutu i crvenu boju. Obrazuju se iz protoplastida i leukoplasta (bezbojnih plastida), pri čemu se hlorofil zamjenjuje karotenoidima i ksantofilom. Hromoplasti određuju boju plodova, cvjetova, korjenova itd.

- Leukoplasti imaju oblik hloroplasta, ali nemaju hlorofila. Često su vrlo slični mitohondrijama, iako su drugačijih dimenzija. Kao i hloroplasti, i oni imaju finu lamelarnu strukturu. Kod viših biljaka leukoplasti se nalaze u podzemnim organima. Leukoplasti su, kao što je poznato, bez boje. Ako se takvi organi (krtole krompira, na primjer) izlože svjetlosti, prelaze u hloroplaste. Leukoplasti su fotosintetički neaktivni plastidi.

• Posebni organoidi su ćelijske strukture koje su u vezi sa posebnim ćelijskim funkcijama kao sto su: grčenje, kretanje i sl. Od posebnih organoida (organela) najčešći su: miofibrili, neurofibrili, treplje i bičevi.

- Miofibrili se nalaze u svim ćelijama koje imaju sposobnost grčenja. To su vlaknaste tvorevine smještene u citoplazmi mišićnih ćelija, a omogućuju njihovu osnovnu ulogu (grčenja i opružanja).

- Neurofibrili su organele koje imaju samo nervne ćelije. Imaju oblik tankih niti i značajnu ulogu u prenošenju nervnih podražaja.

- Treplje i bičevi su, također, posebni organoidi ćelije. Omogućavaju kretanje, ishranu i druge uloge. Po porijeklu su citoplazmatične tvorevine površinskih slojeva ćelije. To su niti koje omogućavaju grčenje, čije dimenzije jako variraju. Treplje nalazimo u posebnim ćelijama gotovo svih životinja, a kod praživotinja - trepljaša - Cilliata) se javljaju kao "organi" za kretanje. Bičevi se razlikuju od treplji po većoj dužini i manjem broju. Nalazimo ih kod mnogih bakterija i među praživotinjama - bičarima. Prisutni su i u spermatozoidima većine životinja, čovjeka i nižih biljaka.^[5]

Jedro (jezgro, nukleus) je važna i obavezni sastavni dio svih eukariotskih ćelija. Ono je dobro izraženo, s izuzetkom nekih bakterija i modrozelenih algi, kod kojih je jedarni materijal organizovan kao nukleoid. Obično ima oblik okruglog prozračnog tijela, okruženog tankom jedrovom opnom. U živim ćelijama ono je optički homogena struktura u kojoj se uočava jedno ili više malih tjelešaca - jedaraca. Životni ciklus ćelije obuhvata dva perioda: interfazni ili metabolički i mitotički period (period diobe). Ovi periodi se odlikuju prepoznatljivim i posebnim promjenama u jedru.

Većina eukariotskih organizama u svojim ćelijama ima samo jedno jedro. Izuzeci od ovog pravila su neki predstavnici algi i gljiva. Višejedarnost u životinjskom svijetu je rijetka. Poznato je da (među protozoama) paramecijum ima redovno dva jedra. Manje jedro je tzv. mikronukleus i učestvuje u razmnožavanju, dok veće jedro (makronukleus) ima ulogu u metabolizmu životinje. Kod višećelijskih organizama veći broj jedara se javlja samo u vlaknima poprečno-prugastih mišića, a koja su nastala stapanjem većeg broja ćelija (sincitija). Među eukariotskim organizmima crvena krvna zrnca sisara (osim kamile) nemaju jedra. Ova bezjedarnost je sekundarna pojava.

Iako se jedro može javiti u različitim oblicima, najčešće je loptasto ili elipsoidno. U ćelijama bijelih krvnih zrnaca jedro uvijek ima režnjeviti, razuđeni oblik. Kod praživotinja se često javljaju različiti oblici: izdužen, izvijen, kobasičast itd. Kod živih ćelija, interfazno jedro izgleda homogeno i optički prazno. Na fiksiranim (posebno obojenim) preparatima jedro ispoljava svoje odgovarajuće strukture. Obojena masa jedra se zbog afiniteta prema boji naziva hromatin. Danas se pouzdano zna da je hromatin materija od koje su građeni hromosomi i da predstavlja nukleoproteinski sastojak interfaznog jedra. Jedro je vrlo složen ćelijski sastojak, čiju strukturu čine: jedrova opna, jedrov sok, jedarce i hromosomi.

• Jedrova opna (kariomembrana) je dvostruka membrana koja odvaja jedrov sadržaj od citoplazme. Proučavanja fine građe jedra pokazala su da je njegova ovojnica sastavljena od dvije membrane koje imaju slične osobine kao i ćelijska membrana. Sastavljene su od lipoproteina. Jedrova ovojnica se na početku ćelijske diobe raspada, a nakon diobe ponovo organizira.
• Jedrov sok je vodeni rastvor raznih materija, a označava se i kao nukleoplazma ili karioplazma. U jedrovom soku su smješteni njegovi osnovni sastojci i strukture – hromosomi i jedarca. Pored toga, jedro sadrži i proteine, ribonukleinsku kiselinu i čitav niz raznih enzima.
• Jedarce – nukleolus (jedno ili više njih) nalazi se u jedrovom soku. Jedarca su manje-više okruglog oblika i dobro se zapažaju za vrijeme interfaze, dok se za vrijeme ćelijske diobe gube (dezorganiziraju). Po završetku ćelijske diobe ponovo se javljaju. Jedarca najvećim dijelom sadrže bjelančevine (do 70%), zatim ribonukleinske kiseline, fosfolipide i enzime.
• Hromosomi su najvažnije sastojci jedra, jer su nosioci nasljednih jedinica – gena, koji svojom aktivnošću određuju i reguliraju metaboličke i sve ostale životne procese u ćelijama, uključujući i samoobnavljanje (autoreprodukciju). Hromosomi se stalno nalaze u jedru, stalne su strukture, tj. održavaju svoj individualitet tokom ćelijskog ciklusa. Odlikuju se sposobnošću za samoobnavljanjem i prilikom diobe jedra dijele se i oni, što odražava njihov stalnost, kako u nizu ćelijskih dioba, tako i u stalnosti narednih generacija.

Broj hromosoma kod raznih vrsta živih bića manje ili više je različit, ali je za svaku vrstu određen i stalan. Skup svih hromosoma u ćeliji označava se kao hromosomska garnitura. Razlikuju se dva tipa hromosomskih garnitura: haploidna i diploidna. Kod organizama sa seksualnim razmnožavanjem gamete imaju haploidni broj hromosoma (n), a somatične ćelije imaju diploidan hromosomski broj (2n), jer sadrže dvije haploidne garniture, porijeklom od dva roditelja. Prema tome, diploidnu hromosomsku garnituru čini, ustvari, n homolognih parova (homologan = istosmislen, odgovarajući, s istim odnosima). U svakom paru ovih hromosoma jedan potiče od oca, a drugi (isti takav) od majke. Veličina hromosoma je različita kd raznih vrsta, a također je različita i kod iste garniture. Kao i broj, i veličina hromosoma je stalna i posebna oznaka za svaku vrstu organizama. Dužina hromosoma varira izmedu 0,5 μ i 40 μ, a debljina između 0,2 μ i 2 μ. Izuzetak čine tzv. gigantski hromosomi u ćelijama pljuvačnih žlijezda nekih insekata, koji mogu imati 20 puta veću dužinu nego tipični međufazni hromosomi.

I oblik hromosoma je također različit kod raznih vrsta organizama, a različit je i u istoj hromosomskoj garnituri. Međutim, kao i broj i veličina, tako je i oblik hromosoma stalan i poseban za svaku vrstu organizama. Zavisno od fizičkog stanja, odnosno faze ćelijske diobe, hromosomi najčešće imaju izgled kratkog konca ili štapića. Oni su u metafazi definitivno formirani i tada ispoljavaju svoj prepoznatljivi izgled, kada se najintenzivnije boje i ispoljavaju svoje najznačajnije morfološke karakteristike.

Na tijelu svakog hromosoma redovno postoji jedno suženje (konstrikcija) koje se naziva primarno suženje. Na tom mjestu se nalazi posebna hromosomska struktura, centromera (kinetohor). Osnovna uloga centromere je vezana za kretanje hromosoma ka polovima "diobenog vretena" za vrijeme ćelijske diobe. Od položaja centromere zavisi i oblik hromosoma u ćelijskoj diobi. Po tom kriteriju, hromosomi mogu hiti jednokraki (s terminalnom centromerom) i dvokraki (s centromerom u ostalim regionima).

Osim primarnog suženja, hromosomi mogu pokazivati i druge konstrikcije na jednom ili na oba kraka. Ova suženja se nazivaju sekundarnim. Kod nekih hromosoma ona odvajaju mali vršni segment (dio) hromosoma, koji se naziva satelit ili trabant, a njegovi nosioci satelitski hromosomi, koji imaju ulogu organizatora jedarca. Terminalni dijelovi hromosoma se po svom ponašanju razlikuju od njegovih ostalih dijelova, iako ne pokazuju nikakve vidljive morfološke razlike. Ti krajevi su označeni kao telomere. Uloga telomera je u vezi s kinetikom i polaritetom hromosoma za vrijeme ćelijske diobe. Osnovni sastojak hromosoma čini hromonema, smještena u unutrašnjosti hromosomske matrice (matriksa). Hromoneme predstavljaju posebnu dvojnu spiralu nukleoproteinskih niti, od kojih se obrazuju obje hromatide. Hromonema se po dužini razlikuje na posebne dijelove, koji se nazivaju hromomere. Glavni hemijski sastojci hromosoma su nukleinske kiseline i proteini. Na ove komponente, od cjelokupne hromosomske mase, otpada 70-90%. Osim DNK i proteina, hromosomi sadrže različite količine RNK i nehistonskih proteina. Količina DNK i kiselih proteina veoma varira u zavisnosti od metaboličke aktivnosti ćelija. Unutrašnja struktura hromosoma je veoma složena. Ona se danas dosta proučava putem raznih sredstava i metoda, što omogućava da se dobije potpunija predstava o hromosomu kao strukturnoj i funkcionalnoj jedinici jedra.

Građa i funkcija ćelijskih organela i struktura
Organele/Strukture	Građa	Funkcija
Plazma membrana	Dvostruka fosfolipidna membrana sa umetnutim proteinskim međuslojem	Semipermeabilni transport molekula u i izvan ćelije
Jedro (Nukleus)	Nukleoplazma, hromosom i jedarca obavijeni opnom	Ćelijska reprodukcija Kontrola sinteze strukturnih I regulatornih (enzimskih ) proteina
Jedarce (Nukleolus)	Bogato hromatinom, proteinima i RNK	Nastanak ribosoma
Ribosom	Velika makromolekula sa velikom i malom podjedinicom od matriksa RNK I brojnih specifičnih proteina	Sinteza proteina
Endoplazmatski retikulum (Endoplazmatska mreža)	Sistem izuvijanih membranoznih – tubularnih i pljosnatih – kanala, koji se protežu od površinskog sloja jedarne membrane u citoplazmu	Granularni – povezan sa ribosomima: Sinteza proteina Agranularni: Sinteza lipida i ugljikohidrata
Golđijev aparat	Nakupine membranoznih kesica I granula	Procesuiranje, pakovanje i sekrecija proteina
Vakuole i vezikule	membranozne kese	Skladištenje raznih supstanci
Lizosomi	Membranozni mjehurići koji sadrže hidrolitičke enzime	Unutarćelijska digestija (ćelijski "probavni sistem")
Mitohondrije	Semiautonomne i samoobnavljajuće tvorevine (najčešće mjehuraste ili štapičasto – cilindrične), obavijene dvostrukim membranama	Centri aerobne respiracije i generatori energije
Plastidi (Nukleus)	U lumenu je stroma okružena membranama; u njoj je grana sa naslaganim tilakoidima sa tilakoidnim membranama	Hloroplasti: Fotosinteza Hromoplasti: Pigmentacija]] Leukoplasti: Skladištenje škroba
Citoskelet	Mikrotubuli, i aktinski filament	Oblikovanje ćelije i kretanje njenih dijelova
Centrioli	9 + 0 šablom mikrotubula	Organizacija mikrotubula; nastanak bazalnih tijela
Treplje Bičevi	Devet parnih + dvije centralne mikrotubule	Lokomocija

Protoplazma (protoplast) je složeni koloidni sistem. Pod koloidima se podrazumijevaju smjese, koje u osnovnoj tečnoj masi sadrže čestice, čvrste, tečne ili gasovite, veličine iznad 0,001 mikrona. Protoplazma kao cjelina ima svojstva koloida (polutečno agregatno stanje, neprekidno kretanje čestica itd.) ali svi njeni sastojci u tom pogledu nisu jednaki. Za sve koloide je karakteristična pojava koagulacije – zgrušavanja koloidnih čestica. Koagulacija, međutim, ima različit tok i posljedice u raznim koloidnim rastvorima, a s obzirom na to koloidi se dijele na hidrofobne i hidrofilne. Hidrofobni koloidi su nestalni i lahko koaguliraju, a koagulacija im je nepovratna. Hidrofilni koloidi su mnogo stabilniji i teže koaguliraju. Koagulacija njihovih čestica je povratna (reverzibilna), što znači da se one i nakon zgrušavanja mogu ponovo raspršiti u otapalu.

Ove naročite odlike hidrofilnih koloida potječu otuda što između čestica faze i molekula sredstva postoji jako privlačenje. Protoplazma spada u hidrofilne koloide. Glavninu koloidnih čestica protoplazme predstavljaju proteinske makromolekule. Bjelančevine stupaju u vezu s molekulama vode, tako da voda (sredstvo) zajedno s bjelančevinama stvara koloidne čestice (fazu). Zahvaljujući tome, pojedini dijelovi protoplazme mogu tako prelaziti iz žitkog stanja (sol) u pihtijasto (polučvrsto - gel), procesom reverzibilne koagulacije. Pihtijasti makromolekularni dijelovi protoplazme većinom nastaju od dugačkih lanaca polimera, a ti lanci obrazuju svojevrsne mreže u čijim se očicama nalazi vezana voda. Ovakva mrežasta struktura omogućava da u gel-stanje prelaze koloidi s vrlo visokim sadržajem vode, čak i do 85%.

Ćelijska opna, struktura putem koje protoplazma saobraća s okolnim svijetom, ispoljava izvjesna prepoznatljiva svojstva. Od posebnog značaja je njena propustljivost (permeabilnost). Kroz ćelijsku opnu mogu u oba smjera prolaziti ioni, voda i mnoge supstance malih molekula; krupnije čestice, npr. makromolekule, ćelijska opna ne propušta (osim putem specijalnih procesa fagocitoze i pinocitoze, ali to zapravo nije prolaženje kroz ćelijsku opnu). Zato se kaže da je ćelijska opna semipermeabilna (tj. polupropustljiva; tačnije bi bilo reći da je selektivno propustljiva, što bi značilo da "bira" šta će propustiti).

Prolaz materija kroz ćelijsku opnu zasniva se na pojavi difuzije. Difuzija je kretanje čestica raznih materija iz mjesta gdje ih ima više, na mjesta gdje ih ima manje. Drugim riječima, čestice date materije kreću se iz prostora veće koncentracije, u prostor gdje je koncentracija te materije manja. Ukoliko ne postoje neke zapreke, difuzija vodi ravnomjernoj raspršenosti čestica unutar izvjesnog jedinstvenog prostora. Difuzija kroz polupropustljive membrane ima određene osobenosti i označava se kao osmoza. Za osmozu je karakteristično kretanje molekula supstance – rastvarača, a to je u živim sistemima redovno – voda.

Stavljene u čistu vodu, ćelije nabubre, pošto protoplazma sadrži mnogo raznih molekula koje su prevelike da bi slobodno prolazile kroz ćelijsku opnu, dok male molekule vode relativno lahko prolaze kroz opnu i ulaze u ćeliju. U takvoj situaciji, koncentracija molekula vode unutar ćelije je manja od koncentracije napolju, jer je voda u ćeliji "razrijeđena" zbog prisustva krupnih molekula, koje ne mogu proći kroz ćelijsku membranu (opnu). Stoga voda, putem osmoze prodire u ćeliju izazivajući njeno bubrenje. Ukoliko ćelija dospije u vodenu sredinu gdje ima više rastvorenih molekula nego što ih sadrži protoplazma, dolazi do obratne pojave: koncentracija molekula vode u ćeliji je veća nego spolja i voda napušta ćeliju. Navedeni primjeri prikazuju ekstremne posljedice osmoze u sasvim naročitim uslovima. Osmotski procesi se do neke mjere odvijaju u gotovo svim ćelijama svih živih bića i predstavljaju važan put razmjene materije između protoplazme i okolne sredine.

Protoplazma svake ćelije, bez obzira na njenu unutrašnju diferencijaciju i bez obzira na to da li se radi o prokariotskoj ili eukariotskoj ćeliji, ima na svojoj površini posebnu strukturu – ćelijsku membranu ili opnu. Ovaj površinski sloj se naziva i protoplazmatična ili citoplazmatična membrana. Botaničari je često označavaju i starim imenom – plazmolema. Zbog izuzetnog značaja koji membrana ima za život ćelije, ova struktura je već dugi niz godina istraživana upotrebom raznih tehnika i metoda. Ona je veoma tanka i ne može se vidjeti optičkim mikroskopom. Zahvaljujući razvoju elektronske mikroskopije, naučnici su uspjeli da upoznaju strukturu i ulogu ovog značajnog ćelijskog sastojka.

Ćelijska membrana je sastavljena od tri sloja. Unutrašnji sloj je građen od lipida, dok su spoljašnji slojevi proteinske strukture. Plazmamembrana je uglavnom građena od lipida i velikog broja raznih vrsta proteina (lipoproteinski kompleks). Od lipida, najčešće se javljaju fosfolipidi. Ispitivanja su pokazala da se u membrani nalaze i enzimi, koji učestvuju u membranskim metaboličkim aktivnostima. Debljina membrane plazme, kao i njen molekularni sastav mogu biti znatno promjenljivi u zavisnosti od vrste ćelija i vrste organizma.

Na površini membrane plazme često se mogu naći izlučene razne materije od kojih zavise fiziološka svojstva ćelije. Ima izvjesnih dokaza o postojanju plazminih pora koje omogućavaju prodiranje molekula i jona. Plazmatska membrana ima mnogobrojne i izuzetno značajne uloge u životu ćelije. Pored toga što odvaja unutrašnjost ćelije od spoljašnje sredine, ona ima važnu ulogu i u metabolizmu, pošto su za membranu vezani (ili s njom čine sastavni dio) mnogi enzimski sistemi. Glavna uloga joj je regulacija toka materijala koji ulazi u ćeliju ili iz nje izlazi. To se odvija pasivnom difuzijom i aktivnim transportom. Ćelijska membrana je selektivna, tj. propušta samo određene male molekule (voda, neki joni itd.), dok se krupne čestice u ćeliju unose na drugi način (fagocitozom i pinocitozom). Proces kojim se koloidne tvari (bjelančevine) odvajaju od ostalih materija iz zajedničkog rastvora označava se kao dijaliza. Odvija se zahvaljujući pojavi da polupropustiljive membrane propuštaju samo jone i manje molekule. Dijaliza pomoću vještačkih membrana primijenjuje se u prečiščavanju krvi teških bubrežnih bolesnika.

Biljne ćelije, za razliku od životinjskih, na površini protoplazmatične membrane imaju poseban vanjski omotač - ćelijski zid. Ovaj omotač joj pruža zaštitu, te joj daje čvrstinu i određuje oblik ćelije. Ćelijski zid se uglavnom sastoji od ugljičnih hidrata, a plazmolema od lipoproteina. Osnovna materija glavnog ćelijskog zida je celuloza. Njene duge molekule (micele) okupljene su u fina duga vlakna, mikrofibrile, koje su povezane u veće skupine, makrofibrile. One su međusobno izukrštane u raznim pravcima i sačinjavaju njegovu tipičnu skeletnu strukturu, koja zidu daje čvrstinu i elastičnost. U prostorima između celuloznih fibrila nalaze se srazmjerno velike količine vode, zatim hemiceluloza, pektinske materije, a prema najnovijim podacima i proteini. Glavni zidovi susjednih ćelija su povezani, slijepljeni pektinskim materijama koje grade tzv. srednju lamelu. Kroz nju i kroz glavne zidove prolaze veoma tanka citoplazminska vlakna – plazmodezme koje povezuju protoplazmu susjednih ćelija. Neke ćelije kod viših biljaka stalno ostaju obavijene samo glavnim zidom, dok se kod nekih tokom razvoja stvaraju različita zadebljanja. Stvaranjem novih slojeva nastaje tzv. sekundarni ćelijski zid. Njegova debljina može biti vrlo različita. Ako dolazi do veoma jakog zadebljanja zidova, takve ćelije se nazivaju sklerenhimske. Njihov lumen se postepeno smanjuje, što dovodi do odumiranja živog unutrašnjeg sadržaja. Takve mrtve ćelije imaju isključivo mehaničku ulogu u organizmu. U zidovima ćelija na površini raznih biljnih organa javljaju se suberin, hitin, voskovi koji štite od suvišnog isparavanja, napada raznih štetočina i sl. Čvrstoću zida nekih biljaka često pojačavaju i neorganske materije, najčešće kalcij i silicij.

U živoj ćeliji se neprekidno odvija ogroman broj hemijskih reakcija. Cjelina svih hemijskih procesa, odnosno, ukupan promet materije i za materiju vezane energije naziva se metabolizam. Metabolizam karakterišu dva osnovna procesa:

• anabolizam i
• katabolizam.

Anabolizam predstavlja sintezu složenih spojeva iz prostih uz potrošnju energije kakvi su npr. fotosinteza, sinteza proteina itd. Katabolizam su reakcije razgradnje složenih jedinjenja na prosta uz oslobađanje energije, a pripadaju mu procesi kao što su disanje, varenje i dr. U ćeliji se neprekidno odvijaju tijesno povezani procesi razlaganja organske materije uz oslobađanje energije i sinteza složenih sastojaka ćelije uz utrošak energije.

Pošto se anabolizam neprekidno odvija (ćelija neprekidno sintetizuje proteine, šećere, masti idr.), ćelija ima stalnu potrebu za energijom. Živa ćelija, bez obzira na vrstu organizma, energiju dobija oksidacijom organskih jedinjenja, tj. njihovim sagorijevanjem (što pripada kataboličkim procesima). Organska jedinjenja se polahko i postupno oksidiraju tako da se energija iz njih otpušta sporo, djelimično u vidu toplote, a dijelom i kao hemijska energija (ATP) koju ćelija može da koristi u anabolizmu.

Po načinu dobijanja organskih molekula, koji služe kao izvor energije živa bića se dijele u dvije velike grupe:

• autotrofna i
• heterotrofna.

Autotrofni organizmi su sposobni da vrše fotosintezu (ili hemosintezu), da sunčevu energiju (ili hemijsku energiju) iskoriste za sintezu organskih materija koje će im služiti za dobijanje energije. Heterotrofni organizmi uzimaju gotove organske materije hranom i sagorijevanjem tih materija obezbjeđuju potrebnu energiju. Hrana heterotrofnih organizama direktno ili indirektno potiče iz organskih materija nastalih fotosintezom.^[6]

• Citologija
• Histologija
• Citogenetika
• Genetika

• Nauka 50: Ćelija (RTS Obrazovno-naučni program - Zvanični kanal)