OSNOVI BIOLOGIJE

• Biologija spada u prirodne nauke.Proucava život kao pojavu i živa bica kroz koje se ta pojava manifestuje.Život je osobina po kojoj se razlikuju organizmi(sistemi) koji poseduju mehanizme signalizacije i samoodrživosti od neživih koji takve mehanizme ne poseduju.Takva uređenost sistema može takođe i da nestane. To se dešava smrcu organizma.Biologija proucava sve osobine živih sistema.To je vrlo obimna oblast ljudskog saznanja.

Termin biologija potice od grckih reci bios = život i logija = proucavanje.

Poceci bioloških istraživanja datiraju iz starih civilizacija. Mezopotamije, Egipta,Indije i Kine.Smatra se da se moderna biologija razvila u antickoj Grckoj i da najvecu zaslugu ima Aristotel (ca. 460 – ca. 370 godine Nove ere).Njegovo delou slobodnom prevodu znaci ISTRAŽIVANJE ŽIVOTINJApoznatije je latinskim prevodom Historia Animalium.U njemu su objedinjena mnoga tadašnja znanja o biodiverzitetu (biološkoj raznolikosti), anatomiji,Fiziologiji i ekologiji životinja.Aristotelovi sledbenici Lyceum i Teofrast napisali su više knjiga iz oblasti botanike koje nisu prevaziđene ni u srednjem veku

• Arapi su takođe smatrali ovu knigu veoma znacajnom i preveli je pod naslovom Kitab al-Hayawan (= Knjiga o životinjama). Danas bi je nazvali OPŠTA ZOOLOGIJA. Znacajno je da je arapski prevod podeljen u tri celine, od kojih drugi deo, De Partibus Animalium, je posvecen anatomiji i fiziologiji životinja, sa ciljem da se shvate funkcije pojedinih organa, tkiva i telesnih tecnosti životinja.

U Islamskom svetu su u srednjem vekuzapažena istraživanja bioloških pojava.O biološkim pojavama uopšte pisao je al-Jahiz (781–869),Al-Dinawari (828–896), se bavio botanikom,Rhazes (865–925) anatomijom i fiziologijom.Arapi su se znacajno nastavljali na dostignuca grckih mislilaca.U medicinskoj praksi i nauci u islamskom svetu se nastavlja rad antickih Grka.Od ovih mislilaca u zapadnom svetu je najpoznatiji Avicena(Abu _Ali al-_usayn ibn _Abd Allah ibn Sina) koji je rođen u Afshanu blizu grada Buhare 980 godine.Bio je širokog polja interesovanja, a najpoznatiji je po svom radu u oblasti medicine, koji se nastavljao na rad Hipkrata i Galena

Biologija je doživela ogroman iskorak unapređenjem mikroskopa,koji su prvi put konstruisani u Holandiji oko 1590 godine,a potom ga usavršavali mnogi pronalazaci tog vremenaNajpoznatiji je Galileo koji je napravio složeni mikroskop koji se sastojao od konveksnih i konkavnih sociva.

Antonie van Leeuwenhoek (1632–1723) je nacinio revolucionarni napredak u povecanju moci uvecavanja posmatranih predmeta i time omogucio posmatranje vrlo malih, golim okom nevidljivih, objekata –organizama u kapi vode,mišicnih vlakana,bakterija,spermatozoida,kretanja krvi kroz kapilare.

1665. godine Robert Hooke je posmatrajuci tanke listice pluta uocio male komore.Nazvao ih je celijama jer su ga podsecale na manastirske celije u kojima borave monasi. On nije pretpostavio njihovu strukturu i funkciju.Tek van Levenhukov mikroskop je doprineo napretku u sagledavanju prave prirode celije i uneo novu dimenziju razmišljanja u biologiju.Pocetkom 19. veka mnogobrojni biolozi ukazuju na centralnu ulogu celije u organnizmu biljaka i životinja.Revolucionaran iskorak cine Schleiden i Schwann (1838 i 1839) iznoseci ideju da je celija osnovna jedinica organizma i da svaka celija ima sve karakteristike života.Zahvaljujuci Levenhuku, Šlajdenu i Švanu,a docnije i znacajnom doprinosu Rudolfa Virchowa postavljena je CELIJSKA TEORIJA.

Ona ima tri postulata:

• 1. Sva živa bica izgra_ena su od celija i njihovih produkata

• 2. Nove celije nastaju deobom postojecih celija

• 3. Celije su osnovne gra_evne (strukturne) jedinice života.

U isto vreme, znacajan je i napredak u proucavanju razlicitih vrsta biljaka i životinja.Pojavljuje se pitanje njihove međusobne slicnosti i razlicitosti.Pitanje organizovanja, klasifikacije razlicitih vrsta u više i manje srodne grupe.Svrstavanje tih grupa u još vece jedinice kako bi se mogle sagledati prirodne celine i zakonitosti prirode koje su do toga dovele.Carolus Linnaeus je 1735 publlikovao osnovnu taksonomiju živog sveta.Takav princip klasifikacije živog sveta primenjuje se i danas, doduše uz određene modifikacije.

1750 Line je uveo naucna imena za sve vrste koje su se nalazile u njegovoj klasifikaciji.On je za sve vrste uveo binomijalnu nomenklaturu (= binominalna ili binarna nomenlatura).Taxonomija (grcki:taxis "uređenje" i nomija "metod")je naziv za metod i nauku o klasifikaciji vrsta.Taksonomija koristi taksonomske jedinice taxa (singular taxon).Kao rezultat dobija se taksonomska šema klasifikacija, koja predstavlja hijerarhijski uređene i poredane vrste. Kao posledica raznolikosti živog sveta postavlja se pitanje ODAKLE I KAKO.

• Najveci napredak u objašnjenju te raznolikosti i putevima njenog nastanka dao je Charles Darwin, britanski prirodnjak.U svojoj knjizi objavljenoj 1859. godine pod nazivom On the Origin of Species = POREKLO VRSTA…dao je objašnjenje pojave ogromnog broja vrsta biljaka i životinja.Darwin je dao objašnjenje da nove vrste nastaju prirodnim odabiranjem zasnovanom na raznovrsnosti i nasleđivanju.Posledica tog procesa je evolucija života. U bezbroju pojava koje biologija proucava, pet se može smatrati opštim. Oni cine osnovne aksiome savremene biologije. Oni glase:

• 1. Celije su osnovna jedinica života

• 2. Nove vrste i nasledne osobine su proizvod evolucije života

• 3. Geni su osnovna jedinica nasle_ivanja

• 4. Živa bica – organizmi, poseduju mehanizme regulacije kojima svoju

unutrašnju sredinu održavaju stabilnom

• 5. Živa bica unose i transformišu energiju

• Drugim recima u živim bicima se odvijaju bezbrojni biohemijski procesi koji

obezbeđuju– energiju,izgradnju organizma i sve ostale funkcije organizma.Oznaceni su terminom metabolizam.Pri tome je zapanjujuca slicnost metabolickih puteva u celijama veoma razlicicitih organizama.

• Na primer, Krebsovog ciklusa u bakteriji Escherichia colli i u celijama slona.

• Svi organizmi održavaju potpunu ili delimicnu stalnost svoje unutrašnje sredine, imaju sposobnost da rastu, nadražljivi su – reaguju na stimuluse i razmnožavaju se.

• Princip prilagođavanja uslovima životne sredine se odvija putem prirodne selekcije sukcesivnih generacija.

• Složenija živa bica poseduju sposobnost međusobnog komuniciranja razlicitim vrstama signala.

• BIOLOŠKA RAZNOVRSNOT – BIODIVERZITET, BESKRAJ ŽIVOTNIH FORMI JE REZULTANTA EVOLUCIJE I PRILAGO"AVANJA RAZLICITIM ŽIVOTNIM USLOVIMA.

• POSTANAK ŽIVOTA NA ZEMLJI

• Mnogi biohemijski parametri su zajednicki svim živim organizmima.Svi oni poseduju puteve za prenos naslednih informacija i njihovo kodiranje i dekodiranje.Takođe su i metabolicki putevi koji se odvijaju na nivou celije cesto veoma slicni.Ova biohemijska slicnost, gotovo uniformnost recentnih organizama ukazuje da oni svi imaju zajednicko poreklo, odnosno zajednickog pretka.

• U razlicitim periodima istorije covecanstva postojala su vrlo razlicita tumacenja o postanku života - od Kine, Egipta, Grcke i Rima.Današnja nauka, međutim, u stanju je da objasni nastanak, poreklo života, na naucni nacin koji cemo ukratko da iznesemo.

Znacajno je shvatiti da se sva živa materija na Zemlji sastoji od relativno malog broja elemenata.

• C, N, O, H, Ca, P, K, S cine približno 98% suve mase živog organizma.Najveci deo cini jedinjenje vodonika i kiseonika - voda. Ona cini najznacajniju komponentu i najcešce zauzima 60 d0 90 % mase tela. U njoj je rastvoreno bezbroj anorganskih i organskih jedinjenja. Gledajuci elementarni sastav tela životinja uocava se da na cetiri elementa otpada 99% sveže mase tela.Međutim, u onom preostalom jednom

procentu nalazi se veliki broj elemenata koji su takođe bitni za život, ali se nalaze u vrlo malim kolicinama, ponekad i u tragovima.Takve elemente cesto nazivamo mikroelementi ili oligoelementi.

• Od izuzetnog fiziološkog znacaja su i: gvožđe, fluor,cink, jod i koji su prisutni samo u tragovima – manje od 0.01 % ili u još manjim koncentracijama :kobalt, bakar,selen.

• SUVA MASA TELA IMA ZNACAJNO DRUGACIJI SASTAV

• Mehanizmi kojima je život postao iz ovog relativno malog broja elemenata nije u potpunosti poznat.Na osnovu paleontoloških istraživanja i laboratorijskih eksperimenata veoma je izvesno da se postanak života na Zemlji odvijao na nacin koji je ovde predstavljen.

Najstariji poznati fosilni organizam star je približno 3,5 milijarde godina.To je koncasta bakterija dužine približno 20-40 μm koja je pronađena u stenama Zapadne Australije.

Pre toga smatra se da je postojao period koji oznacavamo prebiotickom erom u kome život nije postojao i koji se prostire u prošlost sve do nekih 4,6 milijardi godina.U tom periodu uslovi na Zemlji su bili sasvim drugaciji. Postepeno su se menjali u toku ove milijarde godina koja je upravo razlika između prvog fosila pronađenog i ukupne starosti Zemlje.

Atmosfera Zemlje u njenom ranom razvoju sastojala se verovatno od vodene pare,azota,ugljen dioksida, malih kolicina metana, amonijaka, sumpror dioksida i vodonika.

Tridesetih godina prošlog veka Aleksandar Oparin, ruski naucnik i Halden americki naucnik su nezavisno jedan od drugoga predložili nacin na koji je verovatno došlo do stvaranja prvih jednostavnih organskih jedinjenja iz neorganskog sastava zemljine atmosfere u tom davnom vremenu.1953. godine ovaj proces je u laboratoriji izveden od strane Milera i Jurija u Americi koji su to uradili na sledeci nacin.Smesu vode,metana,amonijaka i vodonika podvrgli su elektricnom pražnjenju u toku jedne nedelje i kao rezultat dobili su rastvor koji zadržavao u vodi rastvorljiva organska jedinjenja. Interesanto je da su neka od tako dobivenih jedinjenja aminokiseline, te se ispostavlja da je na taj nacin mogao da nastane izuzetno veliki broj organskih jedinjenja

U toku hemijske evolucije jednostavnije molekule su kondezovale tvoreci složenije molecule ili su vršile polimerizaciju tj. udruživanje veceg broja istovrsnih molekula u neku složeniju strukturu. Dalji stepen u evoluciji života je sasvim sigurno njegova prostorna organizacija.

Spomenuti koacervati - koloidni rastvori su imali jedan omotac, opnu,u cijem se središtu nalazi određeni sadržaj u mnogo cemu podsecaju na organele

jednocelijskih organizama. Ovakav sistem je na određen nacin zašticen od neposrednih efekata spoljašnje sredine,omogucava koncentrisanje određenih jedinjenja unutar takvog meška, vezikule.Upravo ta povecana koncentracija određenih materija pruža mogucnost da:one lakše dolaze u kontakt, brže reaguju i na taj nacin vrše i polimerizaciji kao i druge hemijske reakcije.Da uporedimo sa nekim podacima o savremenim mikroorganizmima koji spadaju u najstarija živa bica.

• Escherichia colli sadrži milione molekula među kojima se razlikuje 3-6 hiljada razlicitih jedinjenja.

• Kod životinja je to još složenije.Tipicna životinjska celija sadrži preko 100.000 hiljada razlicitih molekula.

Vec smo spomenuli da su određeni metalni joni verovatno služili kao katalizatori hemijskih reakcija,osim toga i neki složeni polimeri su mogli da imaju takvu funkciju. Generalno vecina hemijskih reakcija zahteva određenu energiju da bi došlo do izgradnje novog jedinjenja (endergonicne =endotermne reakcije).

• Otuda se može ocekivati da je u prebiotickom periodu Zemljine istorije došlo do favorizovanja onih jedinjenja koja omogucuju odvijanje reakcija,smanjuju energiju aktivacije ili obezbeđuju energiju za te prvobitne metabolicke procese.Tako se fotosinteza razvila rano u toku Zemljine istorije i time omogucila da se gotovo neiscrpna energija Sunca koristi kao primarni izvor svih ostalih potreba živih bica na zemlji.Međutim fotosinteza je donela još jednu promenu u ukupnom stanju Zemlje, posebno njene atmosfere.U toku fotosinteze došlo je do oslobađanja kiseonika dobivenog iz vode i obogacenja atmosfere kiseonikom.Takva izmena uslova sada je predstavljala novi problem za prvobitne oblike života koji su se razvili u atmosferi vrlo siromašnoj kiseonikom. Evolucija je ocito tekla u pravcu da kiseonik ne bude štetan nego koristan sastojak atmosfere koji je iskorišten kao krajnji akceptor elektrona.

OSOBINE ZIVOG SVETA

Klasicna podela živog sveta na biljke i životinje, modemu biološku nauku vec godinama ne zadovoljava.U naucnom svetu danas je opšte prihvacena podela živog sveta na pet carstava.

– Monera (bakterije i modrozelene alge),

– Protista (današnji celijski mikroorganizmi),

– Animalia/Metazoa (višecelijske životinje),

– Plantae/Metaphita (višecelijske biljke),

– Fungi (gljive).

Ima i drgacijih pogleda, koji takođe imaju

naucnu zasnovanost.Carl Woese je 1977. predložio podelu celijskih

organizama u TRI DOMENA:– archaea,bacteria,eukaryote.

Ovde je suština u podeli prokariota u dve grupe

Prema ranijem shvatanju u okviru prokariota bile su dve podgrupe

• Eubacteria i

• Archaebacteria

Woese na osnovu razlika u 16S rRNA genima, smatra da su se dve grupe prokariota i eukariota razvile zasebno od predaka sa slabo razvijenim genetickim aparatom (=progenoti).16S rRNA ) je sastavni deo 30 S podjedinice prokariotskog ribozoma. IZRAZ "domen," je njegova kovanica iz 1990.Svaki od ova tri domena živih bica ima jasno izražene osobenosti celija. Bakterije imaju najvecu sposobnost proliferacije.Archaea pokazuju osobinu brzog prilagođavanja staništima ekstremnih uslova:Visoke temperature, Velika kiselost,Velika koncentracija sumpora.Ovo ukljucuje i korištenje vrlo razlicitih izvora hrane

Eukariota su najuspešnije u formiranju kolonija, kao što su višecelijski organizmi.

Vrlo je verovatno da se grupa eukariota razvila udruživanjem razlicitih tipova celija koje postaju ORGANELE nove strukture. Virusi nisu ukljuceni u ovu podelu, jer ne

posjeduju celijsku organizaciju.

• Prokarioti

Nemaju diferenciranu tipicnu celijsku građu, nemaju jedro i vecinu celijskih organela.To su bakterije i cijanobakterije.Drugo su eukarioti u koje spadaju sva živa bica koja imaju tipicnu celijsku građu sa diferenciranim jedrom i ostalim organelama.

Postoje znacajne razlike u građi i organizaciji prokariotske i eukariotske celije.Peptidoglikan murein, je polimer koji se sastoji od šecera i aminokiselina koji formiraju trodimenzionalnu mrežu sa spoljašnje strane plazma membrane BAKTERIJA ( ne i ARCHEA)GRADECI CELIJSKI ZID.

Šecernu komponentu cine alternirajuci ostaci (1,4) vezanih N-acetilglukozamina i Nacetilmuraminske acetilmuraminske kiseline.Na N-acetilmuraminsku kiselinu je vezan peptidni lanac sacinjen od tri do pet aminokiselina. Peptidni lanac može da bude bocno povezan sa drugim bocnim lancem.Tako grade trodimenzionalnu mrežu. Peptidoglikani imaju strukturnu ulogu u bakterijskom zidu i suprotstavljaju se osmotskom pritisku citoplazme.Peptidoglikanski sloj je znacajno deblji u Gram

pozitivnih bakterija (20 do 80nanometara).U Gram negativnih je debeo svega (7 to 8nanometara) ovaj sloj je spolja obavijen S-slojem sacinjenim od proteina ili glikoproteina koji cini cak 10 d0 15% svih proteina bakterijske celije.Peptidoglikani cine oko 90% suve mase Grampozitivnih baKterija i samo 10% Gram-egativnih sojeva. Pogrešno je mišljenje da peptidoglikani daju oblik celiji. Za oblik bakterijske celije odgovoran je MreBprotein.Peptidoglikan pomaže održavanju structure celije.MreB protein je po funkciji i građi slican aktinu i presudan je u segragaciji udvojene DNK.Prisustvo velilke lolicine peptidoglikana je osnovna karakteristika Gram pozitivnih bakterija. I kod G + i G – cestice velicine 2 nm mogu da prođu kroz peptidoglikanski sloj.U deobu (reprodukciju) bakterije - binarnu

fisiju ukljucen je i peptidoglikan.

Neke ARHEE imaju slican sloj pseudopeptidoglikana (pseudomureina) u kome je šecerna komponenta _-(1,3) vezani N-acetilglukozamin i N-acetiltalozaminuronska kiselina. To je razlog što su otporne na lizozim. Organizovanost žive materije (živih bica) ogleda se u posebnom obliku tela i veoma složenoj unutrašnjoj građi.Sva živa bica su celijske građe. celije predstavljaju osnovne struktume i funkcionalne jedinice njihove organizacije.Više celija slicne građe i iste funkcije cine tkiva(mišicno tkivo grade mišicne celije, koštano tkivo grade koštane celije itd.).Interakcija više razlicitih celija i tkiva predstavlja organ.Organi imaju specificnu gradu i funkciju (koren,stablo, plod, mozak, srce itd.).Organi koji sinhrono obavljaju složene funkcije i medusobno zavise, cine sistem organa (sistem organa za varenje, sistem organa za kretanje itd.). Biljke nemaju sisteme organa.Na kraju, savršeno jedinstvo struktume i funkcionalne organizovanosti i povezanosti svih celija preko tkiva, organa i organskih sistema predstavljaju individualni organizam.Svaki organizam je otvoreni biološki sistem.Mehanizmi koji upravljaju i koordiniraju funkcionalnu povezanost svih delova organizma su:– humoralni i nervni sistem (neurohumoralna regulacija).

Biljke nemaju nervni sistem.

U 17. veku zapocelo je razdoblje istraživanja građe živih bica.Najznacajniji radovi tog vremena su otkrice celije Roberta Huka i pronalazak sveta mikroorganizama Antona Levenhuka.Robert Braun otkriva jedro, Jan EvangelistaPurkyne (Purkinje) protoplazmu, da bi konacno,Šlajden i Švan postavili temelje celijske teorije.To je sve uslovilo da se intenzivno razvija nova biološka nauka - nauka o celiji ili citologija.Danas je citologija fundamentalna nauka iz koje su se razvile posebne citološke discipline.Saznanja iz citologije daju izuzetan doprinos primenjenim naukama (farmaciji, medicini,veterini, šumarstvu itd.).Najcešce se celija karakteriše kao najprostiji organizovani živi sistem, elementarna jedinica građe i funkcije svih živih bica.Dakle, celija je savršeni, složeni i otvoreni sistem organskih i neorganskih materija koje su u stalnoj dinamickoj ravnoteži, a opstaje i održava se sposobnošcu samoregulacije.Pojam otvoreni sistem je neophodno prihvatiti u smislu komunikacije

celije sa život- nom sredinom preko prometa materije i energije kao kljucnog za život.

U organizam živih bica ulazi neživa materija, neorganskog ili organskog porijekla i postaje živa.Da bi dobile odlike života, ove unseen materije prolaze kroz mnogobrojne biohemijske reakcije i tako postaju deo organizma.U ovom konkretnom kretanju i menjanju materije, jedna od najvažnijih odlika je oslobadanje energije iz unesenih organskih materija, održavanje stalne dinamicke ravnoteže uz samoobnavljanje i samoregulaciju.

•GRAĐA CELIJE

Oblik celije je veoma razlicit, a zavisi od mesta i funkcije koju obavlja, kao i od vrste organizma.Najcešci oblik celije je:nepravilan,loptast, jajast, prizmatican, cilindrican, plocast,vretenast itd.Unutrašnjost celije cine : Citoplazma i Jedro.citoplazma sadrži brojne organelle:endoplazmatski retikulum,Goldžijev kompleks - aparat, mitohondrije,CITOSKELET,Lizozomi,Ribozomi,Flagele (cilije),Mikrotelašca,Vakuole,hidrogenosome,melanosome,peroksisome,vesikule.

• BILJNA CELIJA• Novoformirane biljne celije prvo tvore primarni celijski zid od celuloznih mikrofibrila koje su sve orijentisane u jednom pravcu.Ovaj raspored mikrofibrila je razlog što hidrostatski pritisak izdužava celiju u jednom pravcu – upravno na osu mikrofibrila.Nakon završetka primarnog rasta celijskog zida formira se sekundarni zid od celuloze i POLIFENOLNOG JEDINJENJA LIGNINA.Velicina celije takođe je varijabilna.Najcešce se celije ne mogu videti golim okom.Najmanje po velicini su celije bakterija.Međutim, celije lubenice, jajne celije riba(ikra), jajne celije vodozemaca, gmizavaca i ptica mogu se videti i bez mikroskopa. Neke celije imaju dužinu od nekoliko centimetara ili decimetara (vlakna lana,koprive, konoplje), ili cak više od jedan metar(nervna vlakna sisara).Sve eukariotske celije su u osnovi slicne građe, sadrže mnogo organela koje se razlikuju po svojoj građi i funkciji.Celijska membrana (opna) sagradena je oddva sloja molekula lipida i protein “umetnutih” u lipidni sloj.Molekule masti su polame molekule koje se sastoje od glave i repa, a molekule protein su uronjene u dvoslojni lipidni film.Membrana odvaja ceo unutrašnji sadržaj od spoljašnje sredine, ako se radi o jednocelijskim organizmima, a kod višecelijskih od okolnih celija. Celija je osnovna jedinica života.Celije su samoreprodukujuci živi entitetikoji su ograniceni selektivno propusnom plazma membranom.Svi organizmi su izgrađeni iz celija (ili su oni u nekim slucajevima jednocelijski organizmi). Uglavnom su celije veoma slicne i nevidljive su bez korištenja mikroskopa. Jedna od osnovnih karakteristika celije je njen diverzitet. na primer telo coveka je izgrađeno od 200 tipova celija.Ovako velika varijacija se odražava na raznolikost funkcija koje ove celije obavljaju.Bez obzira na njihov oblik, velicinu ili vrstu, celije su takođe neverovatno slicne.Na površini se nalazi celijska membrana koja je selektivno propusna (reguliše sastav celije);sadrži brojne receptore na površini koji regulišu interakciju sa okolinom.Polarizovane celije (na primer epitelne) imajurazlicite apikalne i bazolateralne površine.Eukariotske celije karakteriše složena unutrašnja organizacija.Sadrži nekoliko prepoznatljivih odeljaka: organele (jedro, endoplazmatski retikulum, Goldžijev kompleks, mitohondrije itd.).Više od 90%

membrana se nalazi u unutrašnjosti celije.Sadrže metablone – funcionalne metabolicke jedinice (skup enzima nekog metabolickog puta) i omoguceno je direktno prosleđivanje metabolita od jednog do drugog enzima. Unutar citoplazme je razvijen citoskelet predstavljen mrežom kontraktilnihproteina u obliku mikrofilamenata, intermedijernih filamenata i mikrotubula.•Plazma membrana/PlazmalemaPlazma membrana (celijska membrana) razdvaja eukariotsku celiju od ekstracelularnog prostora.Uprkos obmanjivo maloj velicini (4-5-nm debljine), plazma membrana vrši nekoliko vitalnih funkcija za celiju.Jedna od njih je transport koji zahteva brojne nosace i proteinske kanale koji su ugrađeni u membranu.Ona daje oblik celiji i pruža joj otpornost.Takođe ima ulogu u komunikaciji među celijama, odgovarajuci na ekstracelularne signale, vršeci specijalne funkcije kao što je kontrakcija i provođenje nervnog impulsa. VECINA OSOBINA KOJE SE MOGU PRIPISATI ŽIVOM ORGANIZMU (NA PRIMER KRETANJE, RAST, REPRODUKCIJA I METABOLIZAM) ZAVISI DIREKTNO ILI INDIREKTNO OD MEMBRANE. Sadašnji prihvaceni koncept membrana jeoznacen kao fluidno mozaicni model ili tecno mozaicni model membrana.• Struktura membranaPošto svaki tip celije karakteriše određena funkcija, sledi da je i STRUKTURA SVAKE MEMBRANE JEDINSTVENA.Prema tome ne iznenađuje cinjenica da se proporcija lipida i proteina razlikuje kod razlicitih tipova celija i između organelaunutar svake celije.•Membranski lipidiKada se amfipaticne molekule uklone iz vode one se spontano rearanžiraju uuređenu strukturu.Međutim kada se nađu u vodi, hidrofilne grupe se orijentišu prema vodi tako da se fosfolipidi organizuju u bimolekularni sloj.Ova osobina lipida i drugih lipidnih molekula je osnova membranske strukture.Membranski lipidi su odgovorni za nekoliko važnih karakteristika bioloških membrana. 1. Membranski fluiditet – Termin fluidnost opisuje otpornost membranskih komponenti na pokrete.On je visoko determinisan procentom nezasicenih masnih kiselina u molekulama fosfolipida.Veca koncentracija nezasicenih lanaca rezultira vecom fluidnosti membrana.Holesterol umereno utice na stabilnost jer sadrži i krute (prstenove) i fleksibilne (hidrogen karbonatni dio) strukturne elemente.• 2. Selektivni permeabilitet – Zbog hidrofobne prirodne hidrogenkarbonatni (ugljovodonicni) lanci u lipidnom dvosloju obezbeđuju virtualnu neprobojnu barijeru za jonske i polarne supstance.Kretanje tih supstanci omogucava prisustvomembranskih proteina.Takođe te supstance mogu proci kroz lipidni dvosloj vezivanjem za proteinski nosac ili prolaskom kroz proteinski kanal. Na oba nacina se štite hidrofilne molecule od hidrofobnog jedra membrane.Nepolarne supstance jednostavno prolaze kroz lipidni dvosloj iduci od mesta gde je njihova koncentracija veca ka mestu gde im je koncentracija manja.Svaka membrana pokazuje sopstvenu transportnu sposobnost ili selektivnost baziranu na njenim proteinskim delovima.•3. Sposobnost samozatvaranja –Kada se poremeti lipidni dvosloj on se odmah samostalno obnavlja.Ova osobina je veoma važna, jer svako narušavanje structure celijske membrane može biti smrtonosno za celiju.•4. Asimetrija – Biološke membrane su asimetricne, što znaci da je lipidni sastavsvake polovine dvosloja razlicit. na primer eritrociti sadrže na vanjskoj strani više fosfatidilholina i sfingomijelina.Membranski fosfatidilserin i fosfatidiletanolamin su više prisutni na unutrašnjoj strani membrane.Ova asimetrija nije neocekivana pošto

je svaka polovina dvosloja izložena razlicitim sredinama.Znacajnost lipidne asimetrije u lipidnim membranama još uvek nije jasna.• Membranski protein-Vecina funkcija celijske membrane je vezana za celijske proteine.Oni predstavljaju:strukturne komponente,enzime,receptore hormona ili transportne proteine.Membranski proteini se takođe klasificiraju prema njihovoj strukturnoj poveznosti sa membranom. Proteini koji su uklopljeni i/ili se pružajukroz membranu su integralni proteini.Takva molekule se mogu izdvojiti iz membrane delovanjem organskih rastvaraca ili deterdženata.• Periferni proteini su vezani na membranu preko interakcija sa lipidima i mogu se izdvojiti iz membrane relativno blagim metodama. Ukratko se uloga membranskih proteina može opisati:1. Transport. Membrane su vrlo selektivne i dozvoljavaju samo nekim rastvorenimmaterijama da uđu ili izađu iz celije kroz kanale ili kroz proteinske.2. Enzimi. Mnoge hemijske reakcije odvijaju se na unutrašnjoj (citoplazmatskoj) strani celijske membrane posredovanjem enzima vezanih za membranu.3. Receptori na površini membrane. Membrane su izuzetno osetljive na hemijske glasnike koje detektuju proteinski receptori na njihovoj površini. 4. Površinski markeri identiteta. Membrane nose površinske markere pomocu kojih ih druge celije mogu da identifikuju.– Celije određenog tipa nose specificne kombinacije površinskih proteina i proteinskih kompleksa.– Kao kompleksne molekule najcešce se susrecu glikoproteini koji su specificni za svaki tip celije.5. Adhezioni proteini. Celije se međusobno povezuju („lepe“) posebnim proteinima.Neki to cine obrazujuci privremene interakcije,dok drugi formiraju trajnije veze.6. Povezivanje sa citoskeletom. Proteine površine membrane koji ucestvuju u interakcijama sa drugim celijama su cesto pricvršceni za citoskelet posredstvom vezujucih proteina.receptorI NA POVRŠINI CELIJE.A. Hemijski kontrolisane kapije jonskih kanala formiraju pore u plazma membrani i otvaraju se hemijskim signalima.Obicno su selektivne i omogucavaju prolazak samo određenih tipova jona.B. ENZIMATSKI RECEPTORI se vežu za ligande na ekstracelularnom listu membrane.Kataliticki region na njihovoj citoplazmatskoj strani prenosi signal i u celiji funkcionice kao enzim.C. G PROTEIN-VEZANI RECEPTORI (= guanine nucleotidebindingproteins GPCR) vežu se za ligande na vanjskoj strani membrane i G proteine unutar celije G protein potom aktivira ENZIM ILI JONSKI KANAL TAKO SE SIGNAL PRENOSI SA POVRŠINE CELIJE U NJENU UNUTRAŠNJOST.CELIJSKA KOMUNIKACIJACelije međusobno komunicirajuPostoji više nacina ove komunikacije.1. Celije su u neposrednom kontaktu i šalju signale preko tesnih veza2. Parakrinom signalizacijom kada hormon (sekret)jedne celije deluje na celije u neposrednoj blizini3. Endokrinom signalizacijom pri cemu je hormone izlucen u krv (sistem za cirkulaciju) i biva odnesen do ciljnih celija4. Signaliziranje hemijskim sinapsama pri cemu se vrši prenos signala transmiterima (medijatorima) sa neurona kroz sinapticku pukotinu do ciljne celijeCelijska signalizacija ukljucuje:

– signalne molekule - ligande– Receptor– Put prevođenja signala u celijski odgovorRECEPTOR može da bude membranski ili intracelularni.U plazma membrani se nalaze receptori za hidrofilne ligande koji ne mogu da prođu kroz membranu. Intracelularni receptori vezuju hidrofobne ligande koji prolaze kroz membranuFunkcija membraneMeđu najvažnije funkcije membana spadaju:• transport molekula i jona u i van celije• i vezivanje hormona i drugih biomolekula.Membranski transport - je veoma bitan za žive organizme. Joni i molekule konstantno prolaze kroz plazma membranu, kao i kroz membrane celijskih organela. Taj protok mora biti pažljivo regulisan kako bi zadovoljio metabolicke potrebe celije.na primer, celijska membrana povecava ulazak hranjivih molekula i izbacivanje otpadnih produkata.Dodatno je to regulisano koncentracijom jona. Pošto je lipidni dvosloj generalno nepropustan za jone i polarne supstance, specificne transportne komponente moraju se umetnuti u celijsku membranu.Biološki transportni mehanizmi su klasificirani saglasno njihovim energetskim potrebama.U pasivnom transportu direktno se ne troši energija.U jednostavnoj difuziji, molekuli u rastvorima se krecu od mesta vece koncentracije ka mestu manje koncentracije.U suštini, visoki koncentracijski gradijent, ubrzava difuziju rastvora. Difuzija gasova, kakvi su CO2 i O2, kroz membranu proporcionalna je njihovom koncentracijskom gradijentu.Difuzija organskih molekula takođe zavisiod molekulske mase i njihove rastvorljivosti u lipidima.Osmoza je difuzija molekula između dva rastvora razlicitih koncentracija, ako se izmedu njih nađe polupropustljiva membrana.Celija se u prirodnim uslovima, u odnosu na koncentraciju materija u njoj i oko nje, može naci u• izotoniji• Hipotoniji• i hipertoniji.Pojava gubitka vode zbog hipertonije (koncentracija materija veca oko celije nego uceliji) je plazmoliza.Biljka vene i suši se gubitkom vode.U olakšanoj difuziji transport molekula se odvija kroz specijalne kanale ili nosace.Svaki tip transmembranskih kanala je kreiran za transport specificnih rastvora.Ovi kanali su uglavnom hemijski regulisani i otvaraju se i zatvaraju u zavisnosti od specificnog hemijskog signala.na primer Na+ kanal, u receptorskom kompleksu nikotin acetilholin, se otvara kada se veže acetilholin.Drugi oblik olakšane difuzije obuhvata membranske proteine koji se zovu nosaci(ponekad oznaceni kao pasivnitransporteri).U transportu u kome posreduju nosaci,specificni rastvori se vezuju na nosace na jednoj strani membrane i uzrokuju konformacijske promene nosaca.Tako se rastvor prenese kroz membranu i otpusti na drugoj strani membrane.na primer transport glukoze u eritrocitima.Cesto celija mora akumulirati molekulenasuprot gradijentu koncentracije. Pošto ovaj proces zahteva energiju oznacenje kao aktivni transport.Postoje dva oblika aktivnog transporta,primarni i sekundarni.U primarnom aktivnom transportu energijase koristi iz ATP-a. Transmembranski ATP-hidrolizirajuci enzimi koriste energiju ATP- a za transportjona i molekula.Na-K pumpa (oznacena i kao Na+-K+ ATPazna pumpa) je primer primarnog transporta. U primarnom aktivnom transportu energija se koristi iz ATP-a.U sekundarnom aktivnom transportu,koncentracijski gradijent stvoren primarnim aktivnim transportom se odvija pomeranjem supstanci kroz membranu. na primer

gradijent Na+ stvoren Na+-K+ATP-aznom pumpom koristi se u bubrežnim i intestinalnim celijama za transport D-glukoze.Pinocitoza je unošenje tecnih mikrokapljica u celiju kroz celijsku membranu, tako što se invaginacijom celijske membrane vece molekule uvuku u celiju.Fagocitoza je unošenje vecih cvršcih molekula u celiju.Egzocitoza je izbacivanje vecih molekulaiz celije evaginacijom celijske membrane.•Membranski receptoriMembranski receptori igraju važnu ulogu u metabolizmu svih živih celija.U višecelijskim organizmima vezivanjem hemijskih signala, kakvi su hormoni i neurotransmiteri, membranski receptori su vitalna veza u intercelularnoj komunikaciji.Drugi receptori ucestvuju u međucelijskom prepoznavanju ili adheziji. Vezivanje liganda na membranske receptore rezultuje konformacijskompromenom, cime se uzrokuje specificni odgovor i vecina tih odgovora je veoma kompleksna.•Goldžijev aparatGoldžijev aparat je poznat i kao Goldžijev kompleks je dobio ima po italijanskom biologu Camillo Golgi-u, koji ga je prvi opisao 1898.Sacinjen je iz relativno velikih, spljoštenih,na kesice nalik membranskih vezikula koje lice na složene ploce.Lociran je uglavnom blizu nukleusa.Goldžijev aparat je odgovoran za sortiranjei pakovanje nekoliko tipova proteina, malih molekula i novosintetisanih membranskih komponenti.Goldžijev aparat ima dve strane:• Ploca (ili cisterna) položena blizu ER-a formira cis stranu,• druga strana zrela ili trans strana i ona je zatvorena membranom koja ucestvuje u sekreciji.Mali membranski mehurici sadrže novosintetisane proteine, koji su pupanjemoslobođeni iz ER-a i spojeni sa cis membranom Goldžijevog aparata.Ove molekule se transportuju iz jedne Goldžijeve kesice u sledecu, gde se oblikuju radom enzima.Kretanje specijalnih transportnih vezikula zahteva energiju.Ukoliko je blokirana proizvodnja energije, transport se nece odvijati.Kada produkt (protein) dospe do trans strane, šalje se u tacno određene delove celije.Sekretni proizvodi, kakvi su digestivni enzimi ili hormoni, se koncentrišu u sekretnim mehuricima (sekretnim granulama) nakon cega se pupoljak odvaja sa trans strane.Sekretne granule ostaju uskladištene u citoplazmi, sve dok se celija ne podstakne na njihovo izlucivanje. Proces sekrecije, poznat kao egzocitoza,sastoji se iz fuzije granula ogranicenih membranom sa plazma mebranom.Sadržaj granula se oslobađa u ekstracelularni prostor.Ponekad se proteini koji su od vitalnog znacaja za granulirani endoplazmatski retikulum transportuju zajedno sa nekim drugim proteinima u Goldžijev aparat, ali postoje mehanizmi koji omogucavajunjihov povratak u granulirani ER. Goldžijev kompleks kontroliše prenos razlicitih vrsta proteina.Neki su namenjeni za sekreciju, drugi za ekstracelularni matriks.Na kraju, drugi enzimi, kakvi su izozomalni enzimi, moraju se razdvojiti na delove zbog njihovih potencijalnih destruktivnih efekata.Važna uloga GA je stvaranje protein plazma membrane i njihovo slanje na njihovo tacno određeno mesto. Dakle, u njima se odvijaju razlicite posttranslacijske modifikacije, kao i procesiranje N-vezanih glikoproteina i biosinteza O-vezanih glikana•Lizozomi-FunkcijaLizozomi služe kao celijski digestivni sistem.Neki proteini koji se proizvode u endoplazmatskom retikulum pripadaju intracelularnim digestivnim enzimima.Ovi enzimi mogu razlagati masti, proteine i ugljene hidrate i pakovati ih u membranske kesice oznacene kao lizozomi. Lizozomi razlažu cestice hrane pocevši od

jednostavnih proteina do kompletnih mikroorganizama.Lizozomi prepoznaju hranljive vakuole i spajaju se sa njima formirajuci pakovanje opkoljeno lizozomalnom membranom.Enzimi prisutni unutar lizozoma razlažu velike molekule proteina, masti i ugljene hidrate hrane u njihove podjedinice.Ove molekule - aminokiseline, monosaharidi i masne kiseline koje nastajuprobavom izlaze iz lizozoma u citoplazmu.Lizozomi takođe mogu razložiti neispravne organele.Tako lizozomi omogucavaju celiji da reciklira korisne nutrijente.• Struktura Struktura lizozoma je veoma jednostavna.Oni sadrže membranske kesice ispunjene enzimima i vodom.Lizozomalna membrana omogucava izlazak samo malih partikula, odnosno podjedinica makromolekula, cime se osigurava izlazaksamo pravilno svarenog materijala.• Hemijske reakcijeHemijske reakcije koje se odvijaju unutar lizozoma su zajednicke za svaku digestiju.Reakcije hidrolize.-Hidroliza je razlaganje velikih molekula na njene podjedinice.Digestivni enzimi u lizozomima su jedino aktivni u kiseloj sredini.celi sistem je kiselog karaktera i ukoliko se llizozomi razlože enzimi nece probaviti ostatak celije, zbog njihove inaktivnosti u kiseloj sredini.Ekstracelularne supstance mogu uci u celiju procesom endocitoze, procesom u kome se specijalni regioni plazma membrane progresivno invaginiraju formirajuci zatvorene vezikule.Nakon toga se svaka vezikula spaja sa lizozomom, cije se komponente razlažu pomocu lizozomalnih enzima, nakon cega se membrana vezikule regenerira.Svojevremeno se obnavlja plazma membrana pomocu procesa egzocitoze.Elektronska mikroskopija pokazuje pocetak endocitoze.Svojevremeno se obnavlja plazmamembrana pomocu procesa egzocitoze.Elektronska mikroskopija pokazuje pocetak endocitoze.Celi endoplazmaticni retikulum (granulirani i agranulirani) prenosi proteine od nukleusa ka Goldžijevom kompleksu.Proteini koji se ili izlucuju ili koriste unutar celije pomeraju se uz zid endoplazmaticnog retikuluma, akumulira se u džepovima kraja ERa.Džepovi pupaju, formirajuci membranom okružene kesice nazvane vezikule koje nose svoj proteinski tovar do Goldžijevog kompleksa.•Zrnasti endoplazmaticni retikulumZrnasti ER nosi ribosome na kojima se odvija biosinteza proteina.Novo sintetisani proteini se umecu u vrecice, nazvane cisterne.Sistem zatim šalje proteine preko malih vezikula do Goldžijevog komleksa, ili u slucaju membranskih proteina, umece ih u membranu.Zrnasti ER može biti vezikularni, tubularni, može sadržati gomilu ravnih cisterni ili može premošcivati podrucje povezujuci pojedinacne ploce.Ribozomi se nalaze na vanjskoj površini vrecica ili cisterni. Oni lice na mala zrnca koja sede u rozetama ili u linearnim kalupima.Zrnasti ER formira granati reticulum (mrežu) koja je izraženija u celijama koje su aktivnije u sintezi proteina. • Glatki endoplazmaticni reticulum-FunkcijaGlatki endoplazmaticni retikulum, pronađen u eukariotskim celijama, je sistem zatvorenih membranskih cevi unutar citoplazme celije.To je transportni sistem celije,ali takođe stvara lipide,obrađuje ugljene hidrate i detoksikuje supstance, kakvi su otrovi i alkoholi.Specificne funkcije glatkog endoplazmaticnog retikuluma zavise od celije.na primer u celijama jetre, glatki endoplazmaticni retikulum detoksikuje supstance.U celijama adrenalnih žlezda i gonada, horesterol se modifikuje u glatkom ER-u , na jednom nivou njegove konverzije do steroidnih hormona. I u mišicnim celijama, glatki ER povlaci Ca2+ jone iz citoplazme.Kolicina glatkog ER-a je takođe razlicita u svakoj celiji.Celije znojnih žlezda kože imaju velike kolicine glatkog

ER-a pošto glatki ER proizvodi lipide.Glatki ER takođe razdvaja citoplazmu na celijske prostore.•Celijski skeletCitoskelet je mreža proteinskih vlakana koja:daje oblik celiji,pridržava i pomera organelle,ucestvuje u celijskom kretanju.Kada se misli na citoskelet, misli se nagradivni stub.Eukariotske celije održavaju oblik i organizaciju pomocu citoskeleta, koji sadrži tri vrste proteina:• mikrotubuli• intermedijerni filamenti• mikrofilamenti.Mikrofilamenti su mala (dijametra 5-7 nm)vlakna izgrađen od proteina aktina. Njegova funkcija je da pomaže mišicnu kontrakciju, celijski oblik i kretanja u citoplazmi.Intermedijerni filamenti (u dijametru 10nm) su proteinske strukture sa heterogenim komponentama.Bez obzira na ove raznolikosti, njihova struktura je slicna u svim celijama.Ove komponente primarno ucestvuju u održanju oblika celije, međusobnom povezivanju celija i izduživanju nervnih celija.Na primer keratinski filamenti su pronađeni u najudaljenijim slojevima kože.Mikrotubuli (dijametra 25 nm), izgrađeni iz proteina tubulina, predstavljaju najduže konstituente citoskeleta.Pronađeni u mnogim celijskim regionima, mikrotubuli su najcešce istaknuti u dugim, tankim strukturama koje podržavaju transport (na primer izduženim aksonima i dendritima nervnih celija).Oni su takođe pronađeni u mitotickom vretenu (kretanje hromozoma) i tankim organelama lokomocije poznate kao cilije i flagele.Pronađeni u mnogim celijskim regionima, mikrotubuli su najcešce istaknuti u dugim, tankim strukturama koje podržavaju transport (na primer izduženim aksonima i dendritima nervnih celija).Oni su takođe pronađeni u mitotickom vretenu(kretanje hromozoma) i tankim organelama lokomocije poznate kao cilije iflagele.• CitoplazmaCitoplazma je termin koji se odnosi na sveukupni sadržaj celije, izuzev jedra.Tecni deo citoplazme – citozol je gusta «supa»proteina, ugljenih hidrata, soli, šecera, lipida, nukleotida i aminokiselina.Citoplazma ima tri glavne funkcije, energetsku,skladišnu i proizvodnu.Citoplazma sadrži soli,razlicite organske molekule, ukljucujuci mnoge enzime koji kataliziraju reakcije. Citoplazma je odvojena od vodenog ekstracelularnog fluida plazma membranom.Ona sadrži izdvojene strukture nazvane organele.Svaka organela vrši specificnu celularnu funkciju.Ona takođe sadrži specijalizirane protein koji obezbeđuju intracelularni sistem podrške. U citoplazmi se odvijaju sledeci procesi:• glikogeneza,• glikogenoliza,• glikoliza,• sinteza masnih kiselina,• deo ornitinskog ciklusa,• glukoneogeneza,• glukogeneza• sinteza proteina.•RibozomiCitoplazmatski ribozomi eukariota su relativno male organele (dijametra 20 nm),cija funkcija je biosinteza proteina.

Izgrađeni iz razlicitih tipova proteina i rRNA.Ribozomi su kompleksne strukture i sadrže dve podjedinice nepravilnog oblika i razlicite velicine.Te dve podjedinice dolaze zajedno i formiraju cele ribosome kada pocinje biosinteza proteina i kada se ne odvija biosinteza ove podjedinice su razdvojene.Broj i distribucija ribosoma u bilo kojoj cilji zavisi od metabolicke aktivnosti i postojece sinteze proteina u cilji.Biosinteza ribozoma-Ribozomi cine cak 40-50% celijske mase bakterijske celije.U jednoj bakterijskoj celiji nalazi se oko 15000, a u eukariotskoj oko deset miliona ribozoma.Njihova biosinteza mora biti strogo kontrolisana,jer je to proces koji podrazumeva koordinisanu sintezu velikog broja komponenti (r-proteina i rRNK), kao i organizovanje tih komponenti u funkcionalno aktivne organele. Kod eukariota biosinteza ribozoma se odvija u nukleolusu.Geni za rRNK prisutni su u genomu sa 50-5000 kopija i organizovani su na slican nacin kao kod bakterija, osim što su geni za 50S rRNK fizicki odvojeni (ne nalaze se unukleolusu).•MitohondrijeMitohondriji su energetska postrojenja celije.U njima se odvija oksidativna fosforilacija i aerobna proizvodnja ATP-a.To su elipsoidne organele, velicine 2-3 μm x0,5–1 μm omeđene dvostrukom membranom, unutrašnjom i vanjskom. Unutrašnja membrana je uvijena i cini nabore ili kriste. Proteini su u unutrašnjoj membrane zastupljeni sa 70%, a lipidi sa oko 30%, dok je njihov odnos u vanjskoj membrani 1:1.Integralni proteini membrane se nazivaju porini.Intermembranski prostor je prostor između vanjske i unutrašnje membrane.Matriks je ogranicen unutrašnjom membranom.Respiratorni nosaci su integralni delovi unutrašnje membrane mitohondrija.Enzimi citratnog ciklusa (sem sukcinat dehidrogenaze) i enzimi beta-oksidacije masnih kiselina se nalaze u matriksu.Vanjska membrana je uglavnom propusna za vecinu malih molekula i jona (Mr < 5000),u suprotnosti sa unutrašnjom koja je suštinski nepropusna za gotovo sve jone i vecinu molekula.Tu se nalaze specijalni nosaci koji trasportuju molekule kakav je ADP i dugolancane masne kiseline.Mitohondrije imaju vlastiti genom (16569kb), a poticu od simbiotskih eukariota.Kodiraju sintezu 2 rRNA, 22 tRNA i 13 proteina.Oko 95% mitohondrijalnih gena kodira DNA u jedru.• Jedro - NukleusNukleus je najuocljivija organela velicine do ½ volumena celije.Sve celije poseduju nukleus sem zrelih eritrocita SISARA.Sadrži DNK organizovanu u hromozome, koji su vidljivi samo za vreme deobe cilje.Sadrži heterohromatin koji je gusto pakovan i u kome je prisutna inaktivna DNK. Nukleus sadrži celijsku geneticku informaciju i mašineriju za prevođenje te informacije u molekule proteina.Važna uloga nukleusa je u regulaciji celijske funkcije.On sadrži naslednu genetsku informaciju ivrše kontrolu nad celijskim metabolizmom u smislu uticaja na biosintezu proteina, kao i na kretanje molekula u i van nukleusa.Nukleus sadrži nukleoplazmu ogranicenu nukleolarnom membranom.Nukleoplazma sadrži mrežu hromatinskihvlakana sacinjenih iz DNK i histona.Nuklearna membrana je izgrađena iz dvemembrane, koje su perforirane jedrovim porama.Proteini i molekule RNK mogu proci krozpore jedra.Kada se jedro oboji specijalnim bojama,postaju vidljive jedna ili više sfericnih struktura koje se zovu nukleoli.Oni igraju važnu ulogu u sintezi rRNK.Genetski materijal u jedru- Hromatin je naziv koji opisuje jedrovu strukturu koja sadrži genetski kod.Izgrađuju ga DNA molekule zajedno s belancevinama jedra.Udruživanje DNA molekula s bazicnim histonskim belancevinama (u reakciji koja rezultira kondenzovanjem hromatina)omogucuje sabijanje duge DNA molekule u kompaktnu tvorevinu koju nazivamo hromozom.

•HromatinRazlikujemo:1. heterohromatin je vrlo kondenzovantokom interfaze.Nalazi se samo u celijama EUKARIOTA.Transkripcijski je neaktivan.Obicno se poput nakupina nalazi uz jedrovu membranu i nukleolus (jedarce).Kolicina heterohromatina varira ovisno oaktivnosti cilje, tako je u tumorskoj celiji mala, a u jedru spermija velika.

2.Euhromatin je rastresito upakovana –nije kondenzovana, forma hromatina(DNK, RNK i protein).Bogat je genima i cesto u aktivnoj fazi transkripcije.Za razliku od HETEROHROMATINA,NALAZI SE I U celijama prokariota i eukariota.Euhromatin predsravlja najaktivniji deo genoma jedra celije.Euhromatin ucestvuje u aktivnojtranskripciji DNK u Irnk.Rastresita struktura omogucava:regulatornim proteinima i kompleksima RNK polimeraze,vezivanje za određenu DNK sekvencu.Tako pocinje (inicira se) proces transkripcije.Euhromatin koji nije ukljucen u process transkripcije (nije trenutno aktivan)transformiše se u heterohramatin, cime se štite geni koji u tom trenutku nisu aktivni.Postoji direktna proporcija između aktivnosti proizvodnje date celije i kolicine euhromatina u njenom nukleusu. Jedan deo hromatina je uvek u stanju euhromatina (aktivan).Taj deo sadrži kodove za protein neophodne za održavanje osnovnih funkcija celije i njenog preživljavanja.Struktura euhromatina podseca na niz perlica nanizanih na konac.Perlice predstavljaju nukleozome.Nukleozomi se sastoje od 8 molekula histona (vrsta proteina) i približno 147 baznih parova DNK omotanih oko njih.U euhromatinu namotaji su opušteni i dopuštaju pristup do DNK.Svaki histon jezgre nukleozoma poseduje “rep”.Rep ima varijabilan sastav.Upravo te varijacije, razlicite funkcionalne grupe određuju ukupno uređenje hromatina.Zovu ih “prekidacima glavne kontrole”.Smatra se da je metilirani lizin “repa” u poziciji 4generalni marker euhromatina.Nukleozomi su osnovne jedinice“upakovane” DNK u eukariota.Cini ih segment DNK omotan oko histonskog proteinskog jezgra.Struktura nukleozoma može se shvatiti kao konac namotan oko kalema. Nukleozomi su osnovne jedinice hromatina eukariota.Omogucavaju smeštaj velikih eukariotskih genoma u jedro – kod sisara oko 2 m ispružene DNK staje u jedro promera 10 μm (ili manje).Istovremeno omogucavaju pristup DNK.Nukleozomi su sukcesivno uređeni u strukture višeg ranga tako da formirajuhromozom.Ovim se komprimira DNK, a istovremeno formira dodatna regulatorna kontrola.Navedene strukture obezbeđuju pravilnu ekspresiju gena.Smatra se da nukleozomi nose epigenetski nasleđene informacije u obliku kovalentnih modifikacija njihovih histona – na primer DNK metilacija ili deacetilacija histonaPod svetlosnim mikroskopom euhromatin se uocava kao svetlije obojeni delovi – pruge.Heterohromatin je tamnije obojen.Uzrok za razlicit intenzitet boje leži u vecoj i manjoj kompaktnosti (kondenzaciji) hromatina.Euhromatin posmatran elektronskim mikroskopom ima izgled izduženog ispruženog mikrofibrila velicine 10nm(DUŽINA).Euhromatin je smešten u centru jedra, a heterohromatin uz membranu.Kod prokariota euhromatin je jedina forma hromatina.Heterohromatin eukariota koji se, uporedo sa nukleuzom razvio kasnije verovatno je nacin kako je rešen smeštaj genoma velikih dimenzija.• Jedrove pore Jedrova pora ili jedrov kompleks pora (NPC)formira prolaz kroz jedrovu membranu te na taj nacin omogucuje promet materija između jedra i citoplazme. Izgrađene su od brojnih (~50) razlicitih belancevina nazvanih nukleoporini cijim udruživanjem

nastaje vodeni kanal koji povezuje citoplazmu s nukleoplazmom. Jedrova membrana je perforirana s približno 20 pora/μm2 membrane => što iznosi 3000-4000 po jedru. • DNKDNK, koja sadrži gene, je upakovana u structure koje se zovu hromozomi.Covek poseduje 23 para hromozoma sa oko 3biliona bp.Svaki eukariotski hromozom sadrži pojedinacne linearne DNK molekule ukomponovane sa histonima formirajuci nukleohistone.Histoni su grupa malih baznih protein pronađeni kod svih eukariota.Velicina genoma je razlicita. Sve informacije potrebne za samostalnu reprodukciju celije sadržane su u njenim genima, odnosno u DNK. Pored toga protok informacija kroz celiju usmeren je tako da se informacije sadržane u DNK preslikavaju posredstvom RNK u strukturu proteina koji obavljaju skoro sve funkcije neophodne za održavanje celije u životu.Geneticka informacija u DNK smeštena je u šifrovanom obliku, tj. triplet nukleotida odgovara jednoj aminokiselini.• BIOSINTEZA ENZIMA I PROTEINAZa sintezu proteina potreban je veliki broj enzima i drugih specificnih makromolekula.U sintezi proteina eukariotskih celija ucestvuje– preko 80 razlicitih ribozomalnih proteina,– 20-tak enzima potrebnih za aktivaciju AK,– oko 10-tak sporednih enzima i drugih specificnih proteinskih faktora inicijacije,elongacije i terminacije sinteze polipeptida,– kao i velik broj enzima koji vrše posttranslacionu modifikaciju sintetisanihprimarnih pp lanaca.Bez obzira na složenost, ovaj proces protice relativno brzo.Na primer obrazovanje pp lanca od 400 AK ostataka, odvija se u bakterijskoj celiji unutar 20 sec.Proces sinteze proteina oznacava se izrazom translacija, a odnosi se na prevođenje geneticke informacijie sa DNA, napisane jezikom od 4 slova, na jezik sastavljen od 20 slova aminokiselina.Otuda geneticka informacija tece u smeru:• DNK-- RNK --proteintranskripcija----- translacijaProces sinteze proteina (time i enzima)proteice u 5 osnovnih etapa, gde unutarsvakog procesa sinhronizovano deluje veliki broj regulatornih molekula:• aktivacija aminokiselina,• inicijacija pp lanca,• elongacija,• terminacija,• postranslaciona modifikacija pp lanca.• Aktivacija aminokiselinaAK su slabi elektroliti, iako imaju i baznu i kiselu komponentu, one se međusobno spontano ne spajaju. Da bi međusobno reagovale potrebno ih je podici na viši energetski nivo. Za svaku AK postoji odgovarajuci enzim pod cijim katalitickim dejstvom se vrši aktivacija AK, radi se o enzimima iz grupe sintetaza. Proces aktivacije odvija se u citosolu. Suština ovog processa ogleda se u aktiviranju karboksilne grupe AK uz utrošak ATP i formiranju finalnog produkta aminoacil-tRNA.Za svaku AK postoji specificna aminoaciltRNAsintetaza.Aktivacija AK protice postupno u dve faze:– I faza- AK + ATP= aminoacil-adenilat ipirofosforna kiselina– II faza- aminoacil-AMP + tRNK= aminoacil-tRNA+ AMP

U reakciji izme_u AK i ATP nastaje aminoacil-adenilat.Ovaj međuprodukt predstavlja aktivirani molekul (anhidrid).On nastaje u reakciji karboksilne grupe AK(njene OH grupe) i OH grupe fosforne kiseline AMP uz izdvajanje pirofosfata.Sledeca reakcija je prelaz aminoacilne grupe sa aminoacil-AMP na molekul tRNA,pri tome nastaje aminoacil-tRNA, aktivirani međuprodukt u sintezi proteina, uz izdvajanje AMP.• Determinacija sekvence AKU determinaciji sekvence ucestvuju dva procesa: • Transkripcija- proces u kome se pri biosintezi enzima prvo sintetiše „radnakopija“ gena (iRNA, mRNA) cija se sinteza obavlja na DNA u jedru, a sam proces senaziva transkripcija.• Biosinteza iRNA vrši se pod dejstvom enzima RNA-nukleotidil-transferaze, a kao supstrat ovog enzima služe slobodni nukleotidi-ATP, GTP, CTP i UTP.• BILJNE I ŽIVOTINJSKE CELIJEVecina organela i ostalih komponenti celije su zajednicke svim EUKARIOTSKIM celijama.Odlike po kojima se biljna celija razlikuje od životinjske. To su tri strukturne jedinice:• Celijski zid• Vakuole• plastidi• vakuole su mešci ograniceni membranomVakuole zauzimaju cesto zauzimaju veliki deo biljne celije.Vakuole su skladišta.Mogu da sadrže– Proteine– Jone– Otpadni materijal– Druge celijske produkte• KOD NEKIH BILJAKA SADRŽE OTROVE koji imaju zaštitnu ulogu• PLASTIDIPlastidi su karakteristicni samo za biljne celije.Plastidi su mesto u biljnoj celiji gde se:proizvodi ili skladišti hranaRazlikujemo:•hloroplaste,•Hromoplaste• i leukoplaste.• Hloroplasti su oblika sociva, obavijeni dvojnom opnom. HLOROPLASTI su posebna vrsta plastid.U ovim organelama se koristi energija sunca za sintezu šecera iz ugljen dioksida i vode.Unutrašnjost ispunjava tecni matriks (stroma) u kome se nalazi složeni membranski sistem. U tom sistemu smešteni su fotosinteticki pigmenti:• hlorofil (a, b, c i d) - zeleni pigment, lisno zelenilo,• karotinoidi (ksantofil - žuti i karotin - crvenkastonarandžasti)• i fikobilini• (fikocijanin - plavo-zeleni i fikoeritrin - crveni).Svi ovi pigmenti imaju ulogu da apsorbuju određene talasne dužine vidljivog delaspektra sunceve svetlosti.• Hloroplasti omogucavaju proces fotosinteze kojim se obezbeđuje jedini izvor hrane i kiseonika na Zemlji.• Hromoplasti su fotosinteticki neaktivni, daju boju cvetovima i plodovima.• Leukoplasti su bezbojni, predstavljaju rezervnu hranuU fotosintezi voda je donor elektronaPošto se u hidrolizi oslobađa kiseonik opšta

jednacina reakcije je:• 2n CO2 + 4n H2O + photons $ 2(CH2O)n + 2nO2 + 2n H2O• Fotosinteza se odvija u dve faze• U PRVOJ FAZI odvijaju se reakcije zavisne od svetlosti.Tu se svetlosna energija koristi za sintezu jedinjenja koja su u daljim reakcijama izvor energije ATP and NADPH.• U DRUGOJ FAZI FOTOSINTEZE nije potrebna sunceva svetlost - tamna faza(Kalvinov ciklus).Ovde se produkti prve faze za vezivanje i redukciju ugljen dioksida.Vecina organizama koristi vidljivu svetlost• DEOBA CELIJEDeoba prokariotske celije odvija se udvajanjem –binarnom fisijom.Prokariotska fisija je binarna fisija.To je jedan od vidova bespolnog razmnožavanja.Odvija se podelom prokariotske celije nadve celije.FISIJOM SE UDVAJAJU I NEKE ORGANELEEUKARIOTA.Prokariotski hromozom je jedna jedinamolekula DNK.Ona se prvo replicira.Potom se svaka od kopija veže za suprotnestrane celijske membrane.MreB protein slican aktinu presudan je u segragaciji udvojene DNK.On je takođe odgovoran za oblik bakterijske celije.Peptidoglikan celijskog zida pomaže održavanju strukture celije, ali i njenoj deobi.Kada celija pocinje da se deli originalna DNK i njen duplikat se razdvajaju.Nakon razdvajanja celije u dve nove –CITOKINEZA, formiraju se dve celije identicnoggenskog sastava,Izuzetak od ovoga su retke spontane mutacije.Rezultat ovakve deobe je genetska istovetnost svih novonastalih celija – kolonije.TO SE NAZIVA KLONOM.Ovo je znacajno u suzbijanju bakterijskih obolenja.Lek koji koci rast ili ubija jednu bakteriju određenog tipa istovetno deluje i na sve ostalecelije tog klona.Manipulacija prokariotskim hromozomom je mnogo jednostavnija nego manipulacija eukariotskim.Otuda se mnogo više zna o lokaciji njihovihgena i kontroli.U odnosu na citološke, biohemijske i geneticke karakteristike uobicajeno je da se sva živa bica dele na dva supercarstva.Prvo cine prokarioti koji nemaju diferenciranu tipicnu celijsku građu,nemaju jedro i vecinu celijskih organela.To su bakterije i cijanobakterije.Drugo su eukarioti u koje spadaju sva živa bica koja imaju tipicnu celijsku građu sa diferenciranim jedrom i ostalim organelama.• NUKLEINSKE KISELINEU sva tri ova procesa su znacajni sledeci parovi baza:uvek je karakteristicno za RNA:• G – C• A – UKod DNK je.• G – C• A – T