1.1. Stanica - osnova građe i djelovanja živih bića
Uvod
Stanična biologija jest grana biologije koja proučava građu i uloge stanica, diobe stanica, metaboličke procese u stanicama i kemijski sastav stanica.
Razmislite zašto su bitna znanstvena istraživanja o stanici i u kojim se situacijama iz svakodnevnoga života mogu primijeniti spoznaje iz stanične biologije.
Stanična biologija jest grana biologije koja proučava:
- građu i uloge stanica
- diobe stanica
- metaboličke procese u stanicama
- kemijski sastav stanica.
Razmislite zašto su bitna znanstvena istraživanja o stanici.
U kojim se situacijama iz svakodnevnoga života mogu primijeniti spoznaje iz stanične biologije?
Poznavanje građe i uloge stanica pomaže u:
- razvijanju novih lijekova i cjepiva
- uzgoju tkiva i organa za transplantaciju
- unapređenju procesa medicinski potpomognute oplodnje
- uzgoju zdrave hrane.
Povijest stanične biologije
Proučite lentu vremena koja prikazuje značajne događaje za razvoj stanične biologije.
Zatim riješite zadatke. Klikom na godinu prikazat će vam se tekst o novome otkriću i/ili izumu te godine.
Zašto je otkriću stanice morao prethoditi izum mikroskopa?
Za stanice kažemo da su otkrivene, a za kulturu stanica da je izumljena. Objasni razliku između otkrića i izuma.
Prisjeti se obilježja virusa. Objasni zašto se virusi ne mogu uzgajati izravno na hranjivim podlogama, a mogu u kulturi stanica.
Koji je izum omogućio istraživanje građe virusa? Obrazloži svoj odgovor.
Mnoge udruge za zaštitu životinja protive se testiranju lijekova, kozmetičkih preparata i drugih proizvoda na životinjama. Koje bi dostignuće stanične biologije moglo pružiti alternativu takvim testiranjima? Obrazloži svoj odgovor.
Objasni na primjerima iz lente vremena kako su neka otkrića iz područja stanične biologije imala utjecaj na razvoj drugih grana biologije.
Osim grana biologije, i prirodne su znanosti međusobno povezane. Objasni na primjerima iz lente vremena utjecaj fizike i kemije na razvoj biologije.
Mikroskopiranje je najstarija metoda proučavanja stanica
Proučavanje stanica nezamislivo je bez upotrebe mikroskopa. Današnji svjetlosni mikroskopi mogu uvećati sliku promatranih stanica do 3 000 puta.
Proučavanje stanica nezamislivo je bez upotrebe mikroskopa.
Svjetlosni mikroskopi mogu uvećati sliku promatranih stanica do 3 000 puta.
Mikroskopiranje svjetlosnim mikroskopom
svjetlosni mikroskop
krvne stanice promatrane svjetlosnim mikroskopom; povećanje 1100 X
×
svjetlosni mikroskop
krvne stanice promatrane svjetlosnim mikroskopom; povećanje 1100 X
Osim svjetlosnim mikroskopima stanice možemo proučavati i elektronskim mikroskopima. Njihovo najveće povećanje iznosi preko 1000 000 puta, no zbog složenoga procesa pripreme preparata elektronskim mikroskopom ne možemo promatrati žive stanice.
Stanice možemo proučavati i elektronskim mikroskopima.
Najveće povećanje elektronskim mikroskopom iznosi do 100 000 puta.
Složen je proces pripreme preparata elektronskim mikroskopom.
Zbog složenosti procesa pripreme ne možemo promatrati žive stanice.
Mikroskopiranje elektronskim mikroskopom
elektronski mikroskop
krvne stanice promatrane dvjema vrstama elektronskoga mikroskopa; povećanje 5 000 X
×
elektronski mikroskop
krvne stanice promatrane dvjema vrstama elektronskoga mikroskopa; povećanje 5 000 X
Robert Hooke i Antonie van Leeuwenhoek sami su izrađivali svoje jednostavne svjetlosne mikroskope. Leeuwenhoek je za života izradio više od 400 mikroskopa kojima je promatrao eritrocite, spermije, živa bića iz barske vode, bakterije sa zuba i druge stanice. Smatramo ga ocem mikroskopiranja jer je usavršio tehniku brušenja leća pa su njegovi mikroskopi mogli uvećati sliku promatranoga objekta do 270 puta.
Robert Hooke i Antonie van Leeuwenhoek sami su izrađivali svoje jednostavne svjetlosne mikroskope.
Leeuwenhoek je za života izradio više od 400 mikroskopa.
Mikroskopima je promatrao eritrocite, spermije, živa bića iz barske vode, bakterije sa zuba i druge stanice.
Leeuwenhoek je otac mikroskopiranja jer je usavršio tehniku brušenja leća.
Njegovi mikroskopi mogli su uvećati sliku promatranoga objekta do 270 puta.
Povijest mikroskopiranja
Hookeov mikroskop
Hookeov crtež stanica pluta
Leeuwenhoekov mikroskop
Leeuwenhoekovi crteži spermija, bakterija i organizama iz kapljice barske vode
×
Hookeov mikroskop
Hookeov crtež stanica pluta
Leeuwenhoekov mikroskop
Leeuwenhoekovi crteži spermija, bakterija i organizama iz kapljice barske vode
Uradi sam! Mikroskopski preparat pluta možete izraditi sami i usporediti svoj crtež promatranoga preparata s prvim crtežom stanica u povijesti. Pažljivo skalpelom izrežite vrlo tanak komad plutenoga čepa, stavite ga u kapljicu vode na predmetno stakalce. Poklopite predmetnim stakalcem te promotrite pod različitim povećanjima svjetlosnoga mikroskopa.
Mikroskopski preparat pluta možete izraditi sami.
Zatim možete usporediti svoj crtež promatranoga preparata s prvim crtežom stanica u povijesti.
Pažljivo skalpelom izrežite vrlo tanak komad plutenoga čepa.
Stavite komadić čepa u kapljicu vode na predmetno stakalce.
Poklopite predmetnim stakalcem.
Promotrite pod različitim povećanjima svjetlosnoga mikroskopa.
Sva su živa bića izgrađena od stanica. A što je s virusima?
S pomoću slike prisjetite se podjele živoga svijeta na domene i carstva. Potrebno je naglasiti da je na slici prikazana pojednostavljena podjela živih bića. Zbog stalnih novih otkrića molekularnih biologa ova podjela podložna je promjenama.
Slika 1.1.1.:Podjela živog svijeta na domene i carstva
Zašto se u podjeli živoga svijeta ne spominju virusi? Za razliku od arheja i bakterija koje su jednostanični organizmi građeni od stanica bez jezgre i za razliku od eukariota koji su jednostanični ili višestanični organizmi izgrađeni od stanica s jezgrom, virusi nisu stanične građe. Njima nedostaju i neka druga obilježja živoga svijeta kao što su metabolizam i podražljivost. Zato viruse ne bi bilo ispravno nazivati živim organizmima i/ili ubrajati u neku od domena živoga svijeta. Virusi se mogu umnožavati, ali samo kada se nalaze unutar žive stanice. Za razliku od živih bića, koja u svojim stanicama sadrže i molekulu DNA i molekule RNA, virusi su građeni od proteinskog omotača unutar kojeg se nalazi ili molekula DNA ili molekula RNA, ali nikada obje.
Zašto se u podjeli živoga svijeta ne spominju virusi?
Arheje i bakterije su jednostanični organizmi građeni od stanica bez jezgre.
Eukarioti su jednostanični ili višestanični organizmi izgrađeni od stanica s jezgrom.
Virusi nisu stanične građe.
Obilježja živoga svijeta poput metabolizma i podražljivosti nedostaju virusima.
Zato viruse
- ne bi bilo ispravno nazivati živim organizmima
- ne bi bilo ispravno ubrajati ih u jednu od domena živoga svijeta.
Virusi se mogu umnožavati, ali samo kada se nalaze u živoj stanici.
Slika 1.1.1.: Podjela živog svijeta na domene i carstva
Pogledajte videozapis koji prikazuje građu virusa i odgovorite na pitanja.
Pogledajte videozapis koji prikazuje građu virusa.
Odgovorite na pitanja.
Prikazana je usporedna građa dvaju virusa različita oblika. Jedan je u obliku štapića, a drugi u obliku ikosaedra. Oba virusa u unutrašnjosti imaju nukleinsku kiselinu prikazanu na videozapisu poput plave niti, a izvana imaju ovojnicu (kapsidu) koja je na videozapisu narančaste boje i izgrađena od proteina koji su prikazani kao mnoštvo kuglica. Zatim je prikazana građa HIV-a. Taj virus je kuglastog oblika i prikazana je njegova unutrašnjost. Vidljivo je da oko kapside ima dodatnu lipidnu ovojnicu iz koje izlaze glikoproteini koji na videozapisu izgledaju kao stupići. Nakon toga prikazan je napad bakteriofaga na bakteriju štapićastog oblika. Bakteriofag ima glavu koja je u obliku ikosaedra, na nju se nastavlja dugi rep koji izgleda poput štapa , a na samom dnu se nalaze tanke repne niti pomoću kojih se prihvaća za bakteriju.
1. Zašto viruse ne nazivamo organizmima, već zaraznim česticama?
2. Zašto bakteriofag ubacuje u bakterijsku stanicu svoju molekulu DNA, a ne svoj proteinski omotač?
1. Zašto viruse ne nazivamo organizmima, već zaraznim česticama?
2. Zašto bakteriofag ubacuje u bakterijsku stanicu svoju molekulu DNA, a ne svoj proteinski omotač?
Usporedba virusa i bakterija
Ispunite Vennov dijagram koji prikazuje sličnosti i razlike između virusa i bakterija.
Prioni – uzročnici bolesti sitniji od virusa
Prioni (engl. protein infectious only) zarazne su proteinske čestice koje uzrokuju bolesti u životinja i ljudi. Najpoznatija prionska bolest jest kravlje ludilo koja zahvaća stoku. Ljudi se mogu zaraziti uzročnikom te bolesti konzumiranjem mesa zaražene životinje. Prioni su vrsta proteina koja može potaknuti postojeće ("normalne") proteine u mozgu da se ponašaju "nenormalno", odnosno da "normalni" proteini izmijene svoj oblik, uslijed čega se mijenja i njihova funkcija pa počnu "nenormalno" funkcionirati. Prionske bolesti zahvaćaju živčani sustav, a nakupljanje "nenormalnih" proteina u mozgu može uzrokovati oštećenje pamćenja, promjene ličnosti i poteškoće s kretanjem. Prionske bolesti su neizliječive i smrtonosne i stručnjaci još uvijek ne znaju puno o njima. Iako smrtonosne prionske bolesti, nasreću, su vrlo rijetke.
Slika 1.1.2.:Promatrajući posebnim uređajem goveđe oko izloženo svjetlosti, mogu se vidjeti promjene uzrokovane na mrežnici oka uzrokovane zaraznim prionima.
Prionizarazne su proteinske čestice koje uzrokuju bolesti u životinja i ljudi.
Prionske bolesti zahvaćaju živčani sustav i trenutačno su neizlječive i smrtonosne.
Prioni su vrsta proteina koja može potaknuti postojeće ("normalne") proteine u mozgu da se ponašaju "nenormalno", odnosno da "normalni" proteini izmijene svoj oblik, uslijed čega se mijenja i njihova funkcija.
Najpoznatija prionska bolest jest kravlje ludilo koja zahvaća stoku.
Ljudi se mogu zaraziti uzročnikom te bolesti konzumiranjem mesa zaražene životinje.
Slika 1.1.2.:Promatrajući posebnim uređajem goveđe oko izloženo svjetlosti, mogu se vidjeti promjene uzrokovane na mrežnici oka uzrokovane zaraznim prionima.
Za kraj…
Stanična biologija jest grana biologije koja proučava stanice, a njezine se spoznaje mogu primijeniti u razvoju cjepiva i lijekova, uzgoju tkiva i organa za transplantaciju, u medicinski potpomognutoj oplodnji i drugdje.
Stanice je u 17. stoljeću otkrio R. Hooke promatrajući mrtve stanice pluta. Nekoliko godina kasnije A. van Leeuwenhoek prvi je promatrao žive stanice.
Staničnu teoriju koja tvrdi da su sva živa bića građena od stanica ustanovili su u 19. stoljeću M. Schleiden i T. Schwann.
Virusi nisu građeni od stanica te ih ne smatramo živim bićima, već zaraznim česticama koje se sastoje od proteina i nukleinske kiseline te uzrokuju bolesti. Prioni su još sitniji uzročnici bolesti od virusa, a građeni su isključivo od proteina.
Stanična biologija jest grana biologije koja proučava stanice.
Spoznaje iz stanične biologije mogu se primijeniti:
u razvoju cjepiva i lijekova
u uzgoju tkiva i organa za transplantaciju
u medicinski potpomognutoj oplodnji i drugdje.
Stanice je u 17. stoljeću otkrio R. Hooke promatrajući mrtve stanice pluta.
Nekoliko godina kasnije A. van Leeuwenhoek prvi je promatrao žive stanice.
U 19. stoljeću M. Schleiden i T. Schwann ustanovili su staničnu teoriju.
Stanična teorija tvrdida su sva živa bića građena od stanica.
Virusi nisu građeni od stanica te ih ne smatramo živim bićima.
Smatra se da su virusi zarazne čestice.
Virusi se sastoje od proteina i nukleinske kiseline te uzrokuju bolesti.
Prioni su sitniji uzročnici bolesti od virusa, a građeni su isključivo od proteina.
1/5
Što NE možemo promatrati svjetlosnim mikroskopom? (Dva su odgovora točna.)
2/5
Koja je tvrdnja o virusima točna?
3/5
Odredi točnost sljedeće tvrdnje.
Stanična teorija kaže da su sva živa bića izgrađena od stanica s jezgrom.
4/5
Upiši prezime znanstvenika koji je prvi upotrijebio naziv stanica.
✓×
Ispravan odgovor:
Upiši prezime znanstvenika koji je prvi upotrijebio naziv stanica.
5/5
Upiši prezime znanstvenika koji je prvi promatrao protoktiste pod mikroskopom.
✓×
Ispravan odgovor:
Upiši prezime znanstvenika koji je prvi promatrao protoktiste pod mikroskopom.
