1. Нивои организације живих бића
Биологија је наука која проучава сав живи свет, читаву природу и сложену појаву живота. Назив потиче
од грчких речи: bios – живот и logos – наука.
Ћелија је основна јединица грађе и функције свих живих бића. Сва жива бића, просте или сложене
организације, састоје се од ћелија. Организми који су грађени од само једне, једине ћелије (бактерије,
амебе, бичари, трепљари) – једноћелијски организми, све животне функције обављају у тој једној ћелији.
Са друге стране, далеко већи број организама грађен је од много већег броја ћелија – вишећелијски
организми. Они све животне функције обављају захваљујући усклађеном функционисању великог броја
различитих ћелија.
Код вишећелијских организама, скупови ћелија исте врсте граде ткива. Ове ћелије имају заједничко
ембрионално порекло, сличне су грађе, облика, величине и обављају исту функцију.
Ткива сличне грађе и функције изграђују органе, а више органа који обављају заједничку функцију чине
систем органа. Сви системи органа функционишу као јединствена целина – организам. Дакле:
ћелија → ткиво → орган → систем органа → организам
Ова организација означена је као биолошка организација живог света.
На биолошку организацију надовезује се еколошка организација живог света. Она подразумева да је
сваки живи организам јединка. Више јединки исте врсте чини популацију. Више популација различитих
врста чини биоценозу (животну заједницу). Јединство биоценозе и спољашње средине чине екосистем.
Екосистеми једне климатске зоне које су сличне чине биом, а сви биоми функционишу као складна
целина и чине биосферу.
Сва жива бића имају велики број истих особина, што указује на њихово заједничко порекло. У те
особине убрајају се:
- ћелијска грађа – ћелија је структурна и функционална јединица свих живих бића
- метаболизам – промет материје и енергије одвија се непрекидно у току живота организама на
релативно сличан начин
- размножавање, наслеђивање и варијабилност особина – жива бића имају способност остављања
потомака који наслеђују особине родитеља, али се те особине могу разликовати од родитељских
- индивидуално развиће и растење
- надражљивост – жива бића на различите начине реагују на утицаје спољашње средине
- кретање – сва жива бића имају способност да обављају покрете
- старење и смрт – без обзира на дужину живота, сви организми старе и умиру
Грађа и структура ћелије и ћелијских органела
Сви организми, и они које људско око може да уочи и они који су тако ситни да их људско око не може
запазити - сачињени су од ћелијa. Зато се слободно може рећи како је живи свет - свет ћелија. Величина
ћелија је различита код различитих врста, али се уочава велики распон и у истом организму. Нпр. код
човека има изразито дугих ћелија и до 1 метар – нервна ћелија.
2. Наука која се бави проучавањем ћелије, њеним обликом, грађом, функцијом назива се цитологија.
Биологија ћелије је мултидисциплинарна научна дисциплина која користи достигнућа и методе више
наука у постизању свог циља, а то је разумевање структуре и функционисања ћелије: од спољашњег
изгледа и унутрашњих структура, до хемијског састава и процеса који се одигравају у ћелији. Ћелија је
основна јединица грађе и функције живих организама.
Ако што краће хоћемо да дефинишемо шта су то жива бића, можемо рећи да се састоје од организованих
делова, да прибављају енергију из своје околине, изводе хемијске реакције, мењају се током времена,
реагују на своју околину, репродукују се, расту и умиру. Сама ћелија може све то. Зато ћелија
представља основну градивну и функционалну јединицу живог света.
Фосилни подаци указују на то да су прве ћелије на земљи биле једноставне грађе и да су наликовале
данашњим бактеријама. У току еволуције од ове ране ћелије настала су два основна типа које постоје и
данас: прокариотска и еукариотска ћелија.
Особине Прокариотска ћелија Еукариотска
ћелија
Величина Ситне Крупне
Једро Нема Има
Органеле Нема Има
Генетичка
информација
ДНК кружног облика
удружена са мало
протеина
ДНК линијског
облика удружена
са протеинима,
посебно хистонима
Рибосоми Ситни Крупни
Прокариоти су бактерије и модрозелене алге, док сви остали организми сачињавају велику групу
еукариота.
ХЕМИЈСКА ГРАЂА ЋЕЛИЈЕ
Ћелије се састоје од истих елемената који се налазе у неживој природи, само је њихова количина
различита. Од 92 природна елемента 6 елемената учествује у изградњи већине једињења, чинећи 99%
живот ткива. То су: С, Н, О, N, S, Р. Њиховом комбинацијом добијају се органска и неорганска
једињења. Неорганска једињења чине: вода, минералне соли и јони. Од органских једињења издвајамо:
сахариди (угљене хидрате), липиди (масти), протеини (беланчевине) и азотне базе.
3. Свака ћелија има ћелијску мембрану, диференцирано једро и различите ћелијске органеле.
ЋЕЛИЈСКА МЕМБРАНА
Ћелијска мембрана обавија ћелију, даје јој облик, одређује њену величину и штити је од различитих
утицаја. Преко ње се обавља константна размена материја са околином – селективно пропустљива.
Овакву грађу имају и све мембране код ћелијских органела. У изградњи ћелијске мембране учествују
липиди, протеини и угљени хидрати. Двоструки липидни слој у који су уграђени протеини, који
функционишу као ензимски системи омогућавају преношење различитих молекула у ћелију и ван ње. На
површини ћелије налази се зона богата угљеним хидратима.
РИБОЗОМИ
Рибозоми су ћелијске органеле у којима се обавља процес синтезе протеина. Сваки рибозом се састоји од
велике и мале субјединице. Субјединице се у време синтезе протеина спајају и образују комплетну
ћелијску органелу.
ЕНДОПЛАЗМАТИЧНИ РЕТИКУЛУМ
Ендоплазматични ретикулум је ћелијска органела која је грађена од система мембрана које се увлаче у
виду каналића и проширења у цитоплазму.Простиру се и одржавају комуникацију између једрове опне и
ћелијске мембране. За спољашњу површину мембране ендоплазматичног ретикулум везују се рибозоми у
време када се у њима синтетишу протеини – гранулирани ендоплазматични ретикулум. Ендоплазматични
ретикулум на коме никада нису присутни полирибосоми означен је као глатки ендоплазматични
ретикулум.
ГОЛЏИЈЕВ АПАРАТ
Голџијев апарат је систем густо пакованих мембрана са којих полазе везикуле са упакованим
метаболичким продуктима ћелије. Обично се налази у близини једра и њихов број варира у зависности
4. од типа ћелија. Нарочито их пуно има у ћелијама жлезданог ткива јер им је основна улога да учествују у
секреторним функцијама ћелије.
МИТОХОНДРИЈЕ
Митохондрије су такође органеле са двојном мембраном. Спољашња мембрана је глатка и пропустљива
за велике молекуле, док је унутрашња мање пропустљива и гради читав них набора који се називају
кристе, које улазе у унутрашњост митохондрије чиме значајно повећавају укупну површину. На
површини унутрашње мембране у виду чворића налазе се ензими који омогућавају процес ћелијског
дисања. У митохондријама се налазе мали молекули митохондријске ДНК и рибозоми.
Основна улога митохондрија је обављање ћелијског дисања. Како се то одвија? Када у митохондрије
доспеју молекули кисеоника, одвијају се процеси оксидације, при чему се органски молекули оксидују.
Као крајњи продукт тог процеса настају угљен-диоксид (СО2) и вода (Н2О) а ослобађа се и одређена
количина енергије. У митохондријама се налазе молекули једињења АДП (аденозиндифосфат) и фосфор,
који се под утицајем ове енергије једине и чине ново једињење које се зове АТП (аденозинтрифосфат).
Ово једињење је на вишем органском нивоу – односно богато је енергијом. Сви процеси који се одвијају
у ћелији, и процеси синтезе и процеси разградње, у некој од својих фаза захтевају утрошак енергије. Ове
органеле су главни извори енергије па их зову ''топлане'' ћелије.
5. ЛИЗОЗОМИ
Лизозоми су ћелијске органеле углавном лоптастог облика, оивичене једноструком мембраном. Садрже
хидролитичке ензиме и у њима се разграђују различити молекули и делови ћелије који јој више не
користе.
ЈЕДРО
лат.nucleus грч.caryon
Најчешће је лоптастог облика и заузима централни положај у ћелији. Ћелије су обично једноједарне, ређе
двоједарне или вишеједарне. (хифе гљива и попречно пругасти мишићи су вишеједарни). Црвена крвна
зрнца по формирању имају једро, које за кратко време изгубе и због тога живе 120 дана.
Једров омотач састоји се од две мембране. На површини мембране која је у додиру са цитоплазмом,
спољашње мембране једровог овоја, налазе се рибозоми. Ова мембрана се наставља на ендоплазматични
ретикулум. Једров омотач има поре чиме је успостављена веза са цитоплазмом. У области пора
унутршња мембрана је у вези са спољашњом. Кроз поре информациона и рибозомална РНК прелазе из
једра у цитоплазму, а из цитоплазме у једро улазе протеини. Унутрашњост једра је испуњена
нуклеоплазмом, кариоплазмом – течном компонентом у којој се налази хроматински материјал. Највећи
део метаболичких активности ћелије обавља се у једру. Једро има и водећу улогу у току деобе ћелија.
Основна физиолошка улога једра је да управља синтезом РНК. У нуклеоплазми се јасно запажа и једна,
најчешће лоптаста структура повезана са хроматинским материјалом, а означена је као једарце,
нуклеолус. Једарце је место синтезе РНК и рибозома.
Унутрашњост једра је испуњено нуклеоплазмом у коме се налази хроматин. (хрома-боја, сома-тело). Он
у суштини представља ДНК која у својој структури садржи и протеинске елементе који су на крају
организовани у хромозоме. Њихов број, облик, величина и грађа стални су и одређени за сваку врсту.
Раније се за одређивање врста узимао само њихов број па тако човек у соматским ћелијама има 46
хромозома, али исто толико имају и маслине, бели јасен, неке врсте тропских рибица. Пошто је половина
броја хромозома у телесним ћелијама пореклом од оца, а половина од мајке, постоје парови хромозома
који су веома слични и називамо их хомологи хромозоми. Број хромозома у телесним ћелијама је
означен као диплоидан (2n) јер садржи гарнитуру хромозома од оца и гарнитуру од мајке, док се у
полним ћелијама (гаметима) налази само једна гарнитура – хаплоидан број (n). На телу сваког хромозома
6. налази се једно сужење које је означено као центромера којим је хромозом подељен на два крака.
Центромера увек има стално место на одређеном хромозому.
Краци хромозома могу бити исте или различите дужине у зависности од тога где се налази центромера, а
она се код једног хромозома налази увек на једном месту.
Хромозоми су носиоци наследних јединица – гена који су линеарно распоређени на хромозому. Скуп
свих хромозома у гаметским ћелијама означава се као основна хроматинска гарнитура или геном.
Кариотип је скуп хромозома који су карактеристични за врсту у броју, величини, облику хромозома као
и у садржају гена у њима. Када хромозоме једне врсте поређамо у хомологе парове и одређене групе
означавамо као кариограм.
Пре сваке ћелијске деобе број хромозома се удвостручи, како би свака настала ћелија имала исти број
хромозома као и мајка ћелија. Тај процес умножавања наследног материјала зове се репликација.
Разлике између биљне и животињске ћелије
Проучавањем биљних и животињских ћелија утврђена је велика сличност, али и одређене разлике. Биљна
ћелија има све одлике еукариотске ћелије, али има и своје специфичности. Биљне ћелије имају дебеле
ћелијске зидове, вакуоле и пластиде, што животињске ћелије немају. Органеле које не постоје код
биљака јесу центриоле.
ЋЕЛИЈСКЕ ДЕОБЕ И ЗНАЧАЈ ЋЕЛИЈСКИХ ДЕОБА
Митоза
Митотичком деобом ћелије умножавају се једноћелијски а расту вишећелијски организми, односно
зарастају ране и замењују се оштећени или изгубљени делови ткива (регенереација). Резултат митозе су
две ћелије које садрже исти број хромозома (2n) као и ћелија која је почела да се дели. Број хромозома се
на овај начин одржава од једне генерације ћелија до друге, тако да све телесне (соматске) ћелије једног
организма имају исти број хромозома, карактеристичан за врсту. Све новонастале ћелије добијају исту
генетичку информацију.
После деобе ћелија се диференцира, добија одређену функцију. Те ћелије почињу да обављају
метаболичку активност, расту и припремају за нову ћелијску деобу.
Процес митозе обухвата и кариокинезу и цитокинезу код свих соматских ћелија. Процес деобе ћелије је
континуиран процес али је ради лакшег изучавања подељен у неколико фаза. Интерфаза је период између
7. две деобе, то је период велике метаболичке активности ћелије, и период интензивног раста. У
интерфазном једру хромозоми су највећим делом деспирализовани (репликација и транскрипција), јако
хидратисани. Фазе у деоби ћелије су:
Профаза – врши се спирализација хромозома. Центриоли се раздвајају и крећу према супротним
половима ћелије. Образује се деобно вретено, једарце се постепено губи, а једров омотач се раскида и
ишчезава.
профаза
Метафаза – деобно вретено је потпуно формирано, а хромозоми максимално спирализовани а хромозоми
се налазе на средини ћелије – екваторијална плоча. Једна хроматида је оријентисана ка једном, а друга га
супротном полу ћелије. Започиње деоба у области центромере.
метафаза
Анафаза – хроматиде се повлаче ка половима ћелија скраћивањем нити деобног вретена.
анафаза
Телофаза – хромозоми су на супротним половима ћелије. Ћелијски омотач се реконструише, једарце
постаје видљиво, губи се деобно вретено, а хромозоми се деспирализују.
телофаза
8. Цитокинеза – код животињских ћелија у екваторијалном делу започиње сужавање цитоплазме и образује
се деобна бразда. Она се све више усеца и на крају предваја ћелију, па од једне настају две ћелије.
Мејоза
Код организама с полним размножавањем у полним жлездама се образују полне ћелије – одвија се
мејотичка деоба.
Ћелије које ће се делити овом деобом садрже 2n хромозома. У интерфази пред почетак деобе ДНК се
реплицира и генетички материјал се удвостручи. Пошто је половина броја хромозома у телесним
ћелијама пореклом од оца, а половина од мајке, постоје парови хромозома који су веома слични и
називамо их хомологи хромозоми. У мејози се одигравају 2 узастопне деобе, тако да на крају добијамо 4
ћелије са хаплоидном гарнитуром хромозома – редукциона деоба.
ГРАЂА И КАРАКТЕРИСТИКЕ ЖИВОТИЊСКИХ ТКИВА
Ткива чине групе ћелија које имају исти начин грађе и функције и истог су ембрионалног порекла.
Биолошка дисциплина која се бави изучавањем ткива назива се хистологија.
У телу животиња постоје четири врсте ткива: епително или покровно, везивно или потпорно, мишићно и
нервно.
9. Епителна ткива
Епителна ткива саграђена су од густо збијених ћелија које формирају континуиран слој. Такви слојеви
покривају спољашњу површину тела или облажу унутрашње шупљине појединих органа и одводних
канала. Основна улога овог ткива је заштитна.
Нека епителна ткива – епители, саграђена су од ћелија распоређених само у једном слоју – једнослојни
епител, а друга од ћелија распоређених у већи број слојева – вишеслојни епител.
Ћелије неких епителних ткива на својим крајевима окренутим ка шупљинама органа које облажу
снабдевене су бројним трепљама – трепљасти епител. У састав чулних органа улази чулни епител, чије су
ћелије снабдевене посебним наставцима способним да примају дражи. На многим местима епителне
ћелије имају способност да луче различите материје (слуз, хормоне, ензиме...) – жлездани епител.
Потпорна (везивна) ткива
Потпорна ткива су бројна, разнолика и распрострањена у телу. Потпорна ткива повезују друга ткива и
пружају потпору организму и имају значајну улогу у одбрани од страних тела. У састав везивних ткива,
поред малобројних ћелија, улази и међућелијска супстанца коју луче ћелије овог ткива и знатан број
влакана смештен у овој маси. Потпорна ткива су: везивно ткиво у ужем смислу, хрскавичаво, коштано.
1 – хрскавичаво ткиво; 2 – коштано ткиво; 3. – везивно ткиво
Везивно ткиво у ужем смислу – је веома значајно за функционисање људског организма. Мишићи су
причвршћени за кости опнама и жилама везивног ткива. Ово ткиво обавија зглобове и многе органе.
Разноврсног је облика и може бити:
- растресито – ретке ћелије и испреплетана везивна и еластична влакна;
- мрежасто – звездасте ћелије спојено својим крацима, што им даје мрежаст изглед;
- масно – ћелије у којима се нагомилава масна материја, оно је складиште резервних хранљивих
материја;
- еластично – садржи поред везивних ћелија и еластична влакна;
- фиброзно – садржи ћелије и много фиброзних влакана, чврсто повезује органе;
- слузно – ткиво сиромашно ћелијама, али богато слузавом међућелијском масом;
- пигментно – ћелије садрже обојене материје – пигменте
- крвно – течно везивно ткиво кога чини течна међућелијска маса (крвна плазма) и крвне ћелије.
Хрскавичаво ткиво граде по две-три груписане ћелије (хондроците) обмотане заједничим омотачем и
смештене у нарочита лежишта. Простори између њих испуњене су хрскавицом – међућелијском масом
која није тако чврста као коштана. Она је мекша и гипкија, што омогућава покрете појединих делова
тела. Налази се у саставу зглобова, на спојевима ребара, у ушној шкољци, гркљану, душнику...
10. Коштано ткиво садржи ћелије звездастог облика (остеоците). Оне излучују минералне супстанце (осеин)
у велике међућелијске просторе. То ткиву даје чврстину. Основна функција је потпорна. Од њега је
изграђен скелет.
Мишићно ткиво
Ћелије овог ткива (миоците) су најчешће вретенасте или цилиндричне. Оне граде мишиће и под утицајем
дражи могу да се скупљају и опружају. У људском телу разликују се три врсте мишићног ткива: глатко,
попречннопругасто и срчано.
Ћелије глатког мишићног ткива су издуженог облика и имају једно једро, а миофибрили су паралелно
постављени, што омогућава споре контракције глатке мускулатуре, и то без утицаја наше воље. Ове
ћелије облажу зидове унутрашњих органа као што су једњак, желудац, црева, душник, мокраћна бешика,
крвни судови и др.
Ћелије попречнопругастог ткива су издужене и цилиндричног облика. Оне садрже више једара.
Миофибрили граде карактеристичне попречне пруге које настају због разлика у финој структури
појединих миофибрила, што се огледа у наизменичним светлим и тамним пољима. Ове ћелије имају
способност брзог грчења и опружања, а функционишу под утицајем наше воље. Оне граде
попречнопругасто мишићно ткиво које облаже скелет и тако омогућава кретање.
Срчано мишићно ткиво је својом грађом слично попречнопругастом, а слично је глатком мишићном
ткиву јер су независне од утицаја наше воље. Контракције тих ћелија су брзе, ритмичне и аутоматске.
Слика 9. – Мишићно ткиво: 1 – попречнопругасто, 2 – глатко
3 – срчано
Нервно ткиво
Ово ткиво се састоји од две врсте ћелија – нервних и потпорних. Нервне ћелије (неурони) су
вискокоспецијализоване и оне су носиоци нервне делатности. Оне имају многобројне наставке којима се
међусобно додирују. Преко ових наставака спроводи се надражај од периферије до централног нервног
система, а одатле до одговарајућих органа. Потпорне ћелије (неуроглије) су звездастог облика и оне дају
потпору нервним ћелијама. Од овог ткива су изграђени мозак, кичмена мождина, нерви и ганглије.
