Ląstelė (lot. cellula – „nedidelė patalpa“) – gyvų organizmų struktūrinis vienetas, gebantis savarankiškai egzistuoti, vystytis ir daugintis. Manoma, kad žmogaus organizmą sudaro apie 50 mlrd. ląstelių, skirstomų į 220 tipų.Ląstelės atradimo istorijaLąstelės atradimui didelės reikšmės turėjo mikroskopo išradimas. 1665 m. R.Hukas pirmasis pro mikroskopą pastebėjo, kad jo stebimas objektas (svogūno lukšto odelė, samanos lapelis) sudarytas iš atskirų beveik vienodo dydžio plytelių, narvelių ar akelių, kurias pavadino ląstelėmis. Deja, mikroskopai buvo netobuli, todėl buvo galima pastebėti tik ląstelės sienelę. Vėliau pastebėta, kad gyvų ląstelių turinį užpildo tam tikras darinys, kurį pavadino protoplastu. Gyvoji medžiaga, iš kurios sudarytas protoplastas, vadinama protoplazma. Pati protoplazma – tai vandeningas gelis, sudarytas iš vandens (60-70 proc.), mineralinių medžiagų (1 proc.) ir organinių junginių: baltymų, lipidų, angliavandenių, nukleorūgščių. Iš pavienių ląstelių formuojasi patvarūs ląstelių telkiniai, kurie vadinami audiniais.
Ląstelės dalysPagal principinę ląstelės struktūrą skiriami prokariotai ir eukariotai. Eukariotinės ląstelės yra sudėtingesnės, jų branduolys nuo likusios ląstelės dalies atskirtas dviguba membrana, tuo tarpu prokariotų (pvz., bakterijų) ląstelėse genomas nuo likusios ląstelės dalies neatskirtas.Prokariotų ląstelių struktūra• Citoplazma – yra terpė, kurioje vyksta visos gyvybiškai svarbios cheminės reakcijos ir kaupiamos maisto medžiagos. Citoplazma (gr. kytos ‘ląstelė’ ir plasma ‘lipdinys’) – plazmine membrana apgaubtas ląstelės turinys. Ja užpildyta visa prokariotinė ląstelė. Citoplazma supa eukariotinės ląstelės branduolį. Joje yra įvairūs organoidai (endoplazminis tinklas, lizosomos ir k.t.), kurių tarpai užpildyti citozoliu.
• Plazminė membrana – tai iš organinių medžiagų sudarytas išorinis ląstelės dangalas. Jis reguliuoja medžiagų patekimą ir šalinimą iš jos. Plazminė membrana, citolema, plazmolema – prokariotų ir eukariotų ląstelių dengiantis sluoksnis, reguliuojantis molekulių srautą į ląstelės vidų ir iš jos. Sudaryta iš fosfolipidų dvisluoksnio su įsiterpusiais į jį baltymais. Fosfolipidų hidrofilinės (polinės) galvutės nukreiptos į ląstelės vidaus ir išorės skysčius, o hidrofobinės (nepolinės) uodegėlės – į membranos vidų, t.y. atsuktos vienos į kitas. Plazminėje membranoje, be fosfolipidų, yra dar glikolipidų ir cholesterolio. Glikolipidai atlieka apsauginę ir kt. funkcijas, cholesterolis – mažina membranos pralaidumą.
Eukariotų ląstelių struktūra• Plazminė membrana – tai iš organinių medžiagų sudarytas išorinis ląstelės dangalas. Jis reguliuoja medžiagų patekimą ir šalinimą iš jos. • Branduolys – jame išsidėsčiusios chromosomos, vyksta nukleorūgščių sintezė, iš jo valdoma ląstelės veikla. Ląstelės branduolys – ląstelės struktūrinė dalis, kuri saugo didžiąją dalį ląstelės genetinės informacijos (chromosomose). Branduolio pagrindinės funkcijos – kontroliuoti chemines reakcijas citoplazmoje, ir saugoti informaciją, reikalingą ląstelių dalijimuisi.• Chromosomos – sudarytos iš baltymų ir deoksiribonukleorūgščių (DNR). DNR yra paveldimos informacijos apie ląstelės sudėtį ir struktūrą laikmena. Skirtingų rūšių organizmams būdingas skirtingas chromosomų skaičius. • Branduolėlis – branduolio dalis, kurioje gaminamos ribonukleorūgštys ir surenkami ribosomų subvienetai. • Citoplazma – yra ląstelės dalis tarp plazminės membranos ir branduolio, joje vyksta daugelis biocheminių reakcijų ir kaupiamos maisto medžiagos. • Ribosomos – baltymų gamybos vieta. • Šiurkštusis endoplazminis tinklas – kaupia ir transportuoja baltymus. • Lygusis endoplazminis tinklas – gamina ir transportuoja kai kuriuos lipidus, modifikuoja vaistus, toksinus ir pan., kaupia kalcio jonus. • Mikrokūneliai – smulkios ląstelės pūslelės, kuriose yra fermentų. Jų dydis 0,1-1,5 mikronų. Turi pralaidžią membraną. Susidaro iš išsiplėtusių, pripildytų fermento endoplazminio tinklo cisternų, kurios atsiskiria nuo endoplazminio tinklo arba, galbūt, lieka susijungusios.• Goldžio kompleksas – jame modifikuojami baltymai, sintetinami sfingolipidai, formuojamos pūslelės, nešančios reikiamas biomolekules į kitus ląstelės sandus. • Mitochondrijos – jose sintetinama ATP, hemas, jos palaiko neorganinių jonų homeostazę, svarbios apoptozei. • Lizosomos – jose skaidomi organiniai junginiai. • Ląstelės centras, centrosoma – yra mikrovamzdelių organizacijos centras, dalyvauja ląstelės dalijimosi procese.
Ląstelės yra išsidėsčiusios tarpląstelinėje medžiagoje, kuri joms teikia mechaninio tvirtumo. Visų vienaląsčių ir daugialąsčių organizmų ląstelės yra panašios savo sandara, chemine sudėtimi, svarbiausiais gyvybinės veiklos ir medžiagų apykaitos požymiais. Pagal sandarą jos yra skirstomos į dvi grupes: tai ikibranduolinės ląstelės (prokariotai) ir branduolinės ląstelės (eukariotai). Kiekvieno organizmo ląstelė yra vieninga gyva sistema. Kiekvienos ląstelės pagrindinės dalys yra šios: apvalkalėlis, citoplazma ir branduolys. Citoplazmoje – pusiau skystoje vidinėje ląstelės terpėje – išsidėsčiusios smulkiausios struktūros – organoidai. Be organoidų yra dar ir kiti, kurie yra tik gyvūninėse ar augalinėse ląstelėse. Ląstelių apvalkalėlis yra sudėtingos sandaros. Jį sudaro išorinis sluoksnis ir po juo esanti plazminė membrana. Gyvūnų ir augalų ląstelės skiriasi išorinio sluoksnio sandara. Augalų, taip pat bakterijų, melsvadumblių ir grybų ląstelių paviršių dengia standus apvalkalėlis. Daugumos augalų ją sudaro ląsteliena. Ląstelės sienelė labai svarbi: ji yra išorinis karkasas, apsauginis apvalkalėlis, suteikiantis augalinėms ląstelėms stangrumą. Pro sienelę į ląstelės vidų gali patekti vanduo, druskos, daugelio organinių medžiagų molekulės. Gyvūnų ląstelių paviršiaus sluoksnis, skirtingai negu augalų ląstelių, labai plonas ir elastingas. Šį sluoksnį sudaro polisacharidai ir baltymai. Viršutinis gyvūnų ląstelių sluoksnis vadinamas glikokaliksu. Jis pirmiausiai atlieka gyvūnų ląstelės tiesioginio kontakto su aplinka, su visomis ją supančiomis medžiagomis funkciją, bet jis nėra apsauginis, kaip augalų ląstelių. Po glikokaliksu ir ląstelės sienele yra plazminė membrana, kuri gaubia citoplazmą ir kurią sudaro baltymai ir lipidai. Jie tvarkingai išsidėstę ir tarp jų vyksta cheminės reakcijos. Plazminė membrana atlieka daug svarbių funkcijų, nuo kurių priklauso ląstelių gyvybinė veikla. Ji sudaro užtvarą tarp ląstelės terpės ir aplinkos. Pro plazminės membranos kalanalus į ląstelę patenka vanduo, atskirų jonų pavidalo druskos, neorganinės ir organinės molekulės. Taip pat pro ją pašalinami į aplinką susidarę produktai. Medžiagų transportavimas – viena svarbiausių plazminio tinklo funkcijų. Ši membrana jungia ląsteles, sudarančias daugialąsčių gyvūnų audinius. O augalų ląstelės susijungia kanalais, pripildytais citoplazmos ir apsuptais plazmine membrana. Citoplazma, kurią nuo aplinkos skiria plazminė membrana, yra pusiau skysta vidinė ląstelių terpė. Eukariotinių ląstelių citoplazmoje glūdi branduolys ir įvairūs organoidai. Branduolys yra citoplazmos centre. Čia pat glūdi įvairūs intarpai – ląstelės veiklos produktai, vakuolės, smulkučiai vamzdeliai ir siūleliai. Čia vyksta svarbiausi medžiagų apykaitos procesai, ji jungia branduolį ir visus organoidus į bendrą visumą ir užtikrina jų sąveiką kaip vieningos gyvos sistemos veiklą. Kiekvienoje vienaląsčių ir daugialąsčių gyvūnų bei augalų ląstelėje yra branduolys. Jo dydis ir forma priklauso nuo ląstelės dydžio. Dauguma ląstelių turi vieną branduolį, todėl jos vadinamos vienbranduolinėmis. Bet yra ir daugiabranduolinių ląstelių (kepenų, raumenų, pirmuonių). Branduolio sandara ir funkcijos įvairiais ląstelės gyvenimo periodais nevienodos. Nesidalijančios ląstelės branduolį sudaro: a) branduolio sultys b) branduolio apvalkalėlis c) branduolėlis d) chromosomos. Branduolio apvalkalėlis skiria branduolį nuo citoplazmos. Jis susideda iš išorinės ir vidinės membranų (atitinka plazminės membranos sudėtį), tarp kurių yra pusiau skystos medžiagos pripildyta ertmė. Apvalkalėlyje yra daugybė smulkių porų. Branduolio sultys – pusiau skysta medžiaga – vidinė branduolio terpė. Čia yra branduolėliai ir chromosomos. Branduolėlis – standus apvalus kūnelis, kurio dydis gali kisti. Jų skaičius įvairiais ląstelės bei organizmų gyvybinės veiklos periodais irgi kinta. Jame yra RNR ir baltymų. Taip pat branduolėliai susiję su chromosomomis; juose sintetinamos RNR. Chromosomos – svarbiausia brnaduolio sudėtinė dalis. Jos išsidėsčiusios branduolio sultyse ir susipynusios tarpusavyje. Itin svarbus procesas, susijęs su chromosomomis, vykstantis interfazės metu – DNR sintezė, kuomet kiekviena chromosoma padvigubėja. Visą vidinę citoplazmos zoną užpildo smulkūs kanalai ir ertmės. Šie kanalai šakojasi, jungiasi vienas su kitu ir sudaro tinklą, vadinamą endoplazminiu tinklu. Endoplazminis tinklas būna dviejų tipų – grūdėtasis ir lygusis. Ant membranų kanalų ir grūdėtojo tinklo ertmėse yra daugybė mažų apvalių kūnelių ribosomų, kurios suteikia membranoms gruoblėta vaizdą. Lygiojo endoplazminio tinklo membranos neperneša ribosomų savo paviršiumi. Endoplazminis tinklas atlieka daugelį įvairių funkcijų. Svarbiausioji grūdėtojo endoplazminio tinklo funkcija – dalyvavimas baltymų sintezėje, kuri vyksta ribosomose. Ant lygiojo endoplazminio tinklo membranų sintetinami lipidai ir angliavandeniai. Visi šie sintezės produktai kaupiasi kanaluose ir ertmėse, o paskui transportuojami į įvairius ląstelės organoidus, kur jie naudojami arba kaupiasi citoplazmoje kaip ląstelių intarpai. Endoplazminis tinklas susieja visus pagrindinius ląstelės organoidus. Ribosomos aptiktos visų organizmų ląstelėse. Tai maži kūneliai, sudaryti iš mažos ir didesnės dalies. Jų vienoje ląstelėje būna daug tūkstančių, išsidėsčiusių ant grūdėtojo endoplazminio tinklo membranų ar citoplazmoje. Ribosomų funkcija – baltymų sintetinimas. Tai sudėtingas procesas, kuriame dalyvauja ne viena ribosoma, o jų grupė. Tokia grupė vadinama polisoma. Endoplazminis tinklas ir ribosomos, esančios ant jo membranų, yra vieningas baltymų biosintezės ir transportavimo aparatas. Daugumos gyvūnų ir augalų ląstelių citoplazmoje yra smulkių kūnelių – mitochondrijų, kurių vidinė sandara yra ištyrinėta elektroniniu mikroskopu. Mitochondrijos apvalkalėlį sudaro dvi membranos – išorinė ir vidinė. Išorinė membrana lygi, neturi jokių raukšlių, nukreiptų į mitochondrijos ertmę. Vidinės membranos raukšlės vadinamos kristomis. Įvairių ląstelių mitochondrijos turi nevienodą kristų kiekį. Jų gali būti nuo kelių dešimčių iki kelių šimtų. Mitochondrijų svarbiausia atliekama funkcija – adenozintrifosforo (ATF) sintezė. ATF sintetinama visų organizmų ląstelių mitochondrijose ir yra universalus energijos šaltinis, palaikantis ląstelės ir viso organizmo gyvybinę veiklą. Naujos mitochondrijos susidaro dalijantis ląstelėje jau esančioms mitochondrijoms. Goldžio aparatas yra ir augalų, ir gyvūnų ląstelėse, jo sandara panaši, nors skirtingos formos. Goldžio aparatą sudaro: membranų atskirtos ir grupėmis išsidėsčiusios ertmės, stambios ir smulkios pūslelės, esančios ertmių galuose. Visi šie elementai sudaro vieningą aparatą. Goldžio aparatas atlieka daug svarbių funkcijų. Į jį transportuojami ląstelės susintetinti produktai – baltymai, riebalai, angliavandeniai. Šios medžiagos iš pradžių kaupiasi, paskui patenka į citoplazmą, kur jų turinys arba sunaudojamas, arba pašalinamas. Ant goldžio aparato membranų sintetinami riebalai ir angliavandeniai, kurie sunaudojami ląstelėje ir kurie įeina į membranos sudėtį. Goldžio aparato dėka atsinaujina ir auga plazminė membrana. Plastidžių yra visų augalų ląstelių citoplazmoje. Gyvūnų ląstelėse jų nėra. Plastidės būna trijų pagrindinių tipų: žalios – chloroplastai, raudonos, rausvos ir geltonos – chromoplastai, bespalvės – leukoplastai. Chloroplastų yra augalų lapų ir kitų žalių organų ląstelėse, taip pat dumbliuose. Jie dažniausiai būna ovalūs. Žalia jų spalva priklauso nuo juose esančio chlorofilo. Chloroplastas – svarbiausias augalų ląstelių organoidas, kuriame vyksta fotosintezė. Chloroplastų sandara panaši į mitochondrijų. Nuo citoplazmos chloroplastą skiria dvi membranos – išorinė ir vidinė. Išorinė membrana lygi, o vidinėje yra daug raukšlėtų išaugų, nukreiptų į chloroplasto vidų. Todėl chloroplaste labai daug membranų, kurios sudaro atskiras struktūras – granules. Granulių membranose yra išsidėsčiusios chlorofilo molekulės, todėl kaip tik čia vyksta fotosintezė. Chloroplastuose sintetinama ir ATF. Tarp vidinių jo sienelių glūdi DNR, RNR ir ribosomos. Chromoplastų būna įvairių augalų dalių – žiedų, vaisių, stiebų ląstelių citolpazmoje. Jie nudažo lapus, žiedus, vaisius. Leukoplastų, kurių forma įvairi, būna stiebų, šaknų, stiebagumbių citoplamoje. Chloroplastai, chromoplastai ir leukoplastai gali virsti vieni kitais. Pvz.: nokstant rudenį vaisiams chloroplastai virsta chromoplastais. Lizosomos nuo citoplasmos atskirtos membranomis. Jose yra fermentų, kurie gali skaidyti baltymus, riebalus, angliavandenius, nukleino rūgštis. Prie maisto dalelės, patekusios į citoplazmą, prisiartina lizosoma ir susilieja su ja; susidaro virškinamoji vakuolė. Virškinant maisto dalelę, susidariusios medžiagos patenka į citoplazmą ir yra ląstelės sunaudojamos. Lizosomos aktyviai virškina maisto medžiagas, dalyvauja šalinant gyvybinės veikos procese nunykstančias ląstelių dalis, visas ląsteles ir organus. Naujos lizosomos nuolat susidaro ląstelėje. Gyvūnų ląstelėse netoli branduolio yra organoidas, vadinamas ląstelės centru. Pagrindinę ląstelės centro dalį sudaro du maži kūneliai – centriolės, esančios sutirštėjusios citoplazmos dalelėje. Centriolės turi didelę reikšmę ląstelės dalinimuisi, jos padeda susidaryti dalinimosi verpstei. Ląstelės turi ir judėjimo organoidus. Pirmiausia tai blakstienėlės (infuzorijų judėjimo organai) ir žiuželiai (pirmuonių, žiuželinių, daugialąsčių gyvūnų spermatozoidų judėjimo organai). Daugelis vienaląsčių organizmų ir gyvūnų ląstelių juda pseudopodijomis (amebos, leukocitai). Dar ląstelės turi ir intarpus – angliavandenius, riebalus ir baltymus. Visos šios medžiagos kaupiasi ląstelės citoplazmoje kaip įvairaus dydžio ir formos lašeliai bei grūdeliai. Jie periodiškai sintetinami ląstelėje ir suvartojami gyvybinėje veikloje. Taigi galima matyti, jog ląstelė yra sudėtingai sudaryta. Atrodytų, tokia maža dalelytė, bet kokia reikšminga. Kiekviena jos dalelė atlieka skirtingas funkcijas, o jos visos kartu leidžia laisvai funkcionuoti organizmams.