Šūna (latīņu: cellula) ir dzīvo organismu pamatvienība, kas funkcionē patstāvīgi un iekļaujas organisma kopējā darbībā.
Visi organismi sastāv no vienas vai vairākām šūnām. Pēc šūnas uzbūves organismus iedala eikariotos (vienšūņi, dzīvnieki, augi, aļģes un sēnes) un prokariotos (baktērijas, arheji). Jaunas šūnas rodas, daloties vecajām šūnām. Daudzšūnu organismos līdzīgas uzbūves šūnas veido audus. Visas šūnas sastāv no membrānas, citoplazmas un organoīdiem. Lielākā daļa augu un dzīvnieku šūnu ir saskatāmas tikai ar mikroskopu, to izmēri ir starp 1 un 100 μm.
Cilvēks pirmo reizi novēroja un līdz ar to arī atklāja šūnas 17. gadsimtā, kad tika izgudrots mikroskops. Pētot korķa uzbūvi, tās saskatīja angļu biologs Roberts Huks (Robert Hooke). 1665. gadā tika izdota viņa grāmata Mikrogrāfija (Micrographia), kurā pirmo reizi lietots termins šūna. Apkopojot vairāku zinātnieku pētījumus un it īpaši balstoties uz botāniķa Matiasa J. Šleidena (Matthias Jakob Schleiden) darbiem, vācu zoologs Teodors Švāns (Teodor Schwann) pierādīja, ka augu un dzīvnieku šūnas ir līdzīgas. 1839. gadā viņš formulēja šūnu teoriju, kurā teikts, ka visi organismi sastāv no vienas vai vairākām šūnām un šūna ir struktūru un funkciju pamatvienība visos dzīvajos organismos. 1855. gadā Rūdolfs Virhovs (Rudolf Virchow) teoriju papildināja ar vēl vienu tēzi, ka jaunas šūnas rodas no iepriekš eksistējušām šūnām un ka tās satur iedzimtības informāciju, kas nepieciešama, lai regulētu šūnas funkcijas un nodotu informāciju nākamo paaudžu šūnām. Uz Zemes šūnas parādījās vismaz pirms 3,5 miljardiem gadu.
Ir divu veidu šūnas: eikariotu, kas satur kodolu, un prokariotu, kam nav kodola un citu ar membrānām norobežotu organoīdu. Prokarioti ir vienšūnas organismi, bet eikarioti var būt gan vienšūnas, gan daudzšūnu organismi.
Prokariota un eikariota šūnas salīdzinājums
Prokariota šūna | Eikariota šūna | |
---|---|---|
Tipiskie organismi | Baktērijas, arheji | Dzīvnieki, augi, sēnes, protisti |
Tipiskais izmērs | ~ 1—5 mikrometri | ~ 10—100 mikrometri |
Kodola veids | Nukleoīda rajons, nav īsta kodola | Īsts kodols ar dubultu membrānu |
DNS | Gredzenveida molekulas | Lineāras molekulas — hromatīns (DNS un olbaltumvielu komplekss) |
RNS/proteīnu sintēze | Citoplazmā | RNS sintēze kodolā Proteīnu sintēze citoplazmā |
Ribosomas | 50S un 30S | 60S un 40S (S ― sedimentācijas konstante jeb daļiņu grimšanas ātrums NaCl šķīdumā) |
Kustību organoīdi | Viciņas, veidotas no savītiem flagelīna pavedieniem | Viciņas un skropstiņas, veidotas no mikrocaurulītēm |
Mitohondriji | Nav | No viena līdz vairākiem tūkstošiem |
Hloroplasti | Nav | Aļģēm un augiem |
Organizācija | Parasti vienšūnas organismi | Vienšūnas organismi, kolonijas, daudzšūnu organismi ar specializētām šūnām |
Šūnu dalīšanās | Vienkārša dalīšanās | Mitoze, mejoze |
Hromosomas | Viena hromosoma (citoplazmā) | Vairākas hromosomas (atrodas kodolā) |
Membrānas | Membrāna tikai šūnai | Membrāna ir gan šūnai, gan organoīdiem |
Prokariotu šūnas bija pirmās dzīvības formas uz Zemes, kurām ir raksturīgi būtiski bioloģiski procesi — signālu pārnese starp šūnām un spēja būt pašpietiekamām, nodrošināt visas dzīvības norises. Tās ir vienkāršākas un mazākas par eikariotu šūnām. Prokarioti ietilpst divos domēnos: baktēriju un arheju. Šūnu DNS sastāv no vienas hromosomas, kas ir tiešā kontaktā ar citoplazmu. Neregulāras formas rajonu, kur koncentrējas lielākā daļa ģenētiskā materiāla, sauc par nukleoīdu. Vairums prokariotu ir vismazākie dzīvie organismi 0,5—2,0 µm diametrā.
Prokariotu šūnai ir trīs uzbūves elementi:
Augi, dzīvnieki, sēnes, vienšūņi un aļģes (izņemot zilaļģes) pieder pie eikariotiem. To šūnas ir aptuveni desmit reizes lielākas nekā prokariotiem, bet tilpums var būt pat tūkstoš reižu lielāks. Galvenā eikariotu šūnu pazīme ir ar membrānu norobežoti organoīdi. Tādējādi šūnā izveidojas vairāki noslēgti nodalījumi, kuros norisinās specifiski vielmaiņas procesi. Vissvarīgākais ir kodols — organoīds, kas satur šūnas DNS. Citas eikariotu šūnas atšķirības ir šādas:
Eikariotu šūnu rašanās pirms 1,2 miljardiem gadu bija svarīgs pagrieziena punkts turpmākajā dzīvības evolucijā. Kaut arī eikariotu šūnās tiek izmantots tāds pats ģenētiskais kods un vielmaiņas procesi kā prokariotiem, to augstāks uzbūves sarežģītības līmenis ļāva attīstīties daudzšūnu organismiem.
Visas dzīvās šūnas sedz plazmatiskā membrāna, kas regulē vielu caurlaidību un uztur šūnas elektrisko potenciālu. Membrānas iekšpusē atrodas citoplazma, kas sastāv no šķidrās daļas jeb citosola un dažādiem organoīdiem. Augu šūnām virs membrānas ir mehāniski izturīgs šūnapvalks, kas satur celulozi, sēņu šūnapvalkus veido hitīns, bet baktēriju ― peptidoglikāns, lipoproteīdi un lipopolisaharīdi. Visām šūnām (izņemot nobriedušus zīdītāju eritrocītus un augu vadaudus, kuriem nav kodola) ir DNS. Tāpat tām ir RNS, kas satur nepieciešamo informāciju, lai veidotu dažādas olbaltumvielas un enzīmus šūnu darbības nodrošināšanai.
Šūnas membrāna jeb plazmatiskā membrāna ieskauj šūnas citoplazmu, bet iekšējās membrānas norobežo organoīdus no citoplazmas. Dzīvniekiem plazmatiskā membrāna ir ārējā šūnas robeža, bet augiem, sēnēm un prokariotiem uz tās parasti ir vēl šūnapvalks. Membrāna galvenokārt sastāv no fosfolipīdu dubultslāņa, kas daļēji ir hidrofobs, bet daļēji ― hidrofils. Vēl tajā atrodas glikolipīdi ar taisnām vai zarotām ogļhidrātu ķēdēm un holesterīns dzīvnieku šūnās vai tam radniecīgs steroīds augu plazmatiskajā membrānā. Lipīdu sastāvs lielā mērā ietekmē plazmatiskās membrānas īpašības. Tā izmaiņām ir svarīga loma augu pielāgošanās reakcijās, piemēram, sagatavojoties aukstuma periodam.
Starp lipīdiem ir olbaltumvielu molekulas, kas stabilizē membrānu, savieno to ar citoskeletu un ārpusšūnas struktūrām. Tās darbojas arī kā kanāliņi vai sūkņi, pa kuriem pārvietojas dažādas vielas. Membrāna ir puscaurlaidīga, jo vielu molekulas un joni var to šķērsot brīvi, ierobežoti, vai netikt cauri vispār. Uz membrānas virsmas atrodas olbaltumvielas, kas darbojas kā receptori — uztver ārējos signālus, piemēram, hormonus un citas signālmolekulas.
Abas plazmatiskās membrānas puses nav vienādas. Glikolipīdu un glikoproteīnu ogļhidrātu ķēdes atrodas membrānas ārpusē un darbojas kā šūnas "pirkstu nospiedumi", jo atšķiras ne tikai dažādām sugām, bet arī vienas sugas indivīdiem. Organisma imūnsistēma spēj pazīt svešas šūnas, jo tām ir pārējām ķermeņa šūnām neatbilstoši glikolipīdi un glikoproteīni. Tāpēc organisms bieži atgrūž pārstādītus audus.
Citoskelets ir pavedienveida struktūru tīkls, kas piešķir šūnai formu un mehānisko izturību; nostiprina organoīdus konkrētā vietā, kā arī tos pārvieto; uzņem vielas un nodrošina makromolekulu pārvietošanu citoplazmā; veido dalīšanās vārpstu, kas precīzi sadala hromosomas, un piedalās citokinēzē (citoplazmas pārdalīšanās divās meitšūnās pēc kodola dalīšanās). Tā ir dinamiska sistēma, kuras elementi var sairt, pārgrupēties un atkal apvienoties. Eikariotu citoskelets sastāv no mikrofilamentiem, starpfilamentiem un mikrocaurulītēm. Pie citoskeleta pavedieniem ir piesaistītas ļoti daudzas olbaltumvielas, kas kontrolē šūnas struktūru, kustības, organoīdu pārvietošanu. Mikrofilamenti sastāv no divām spirālveidā savītām aktīna monomēru ķēdēm. Mikrocaurulītes veidotas no globulāras olbaltumvielas: tubulīna. Starpfilamenti ir ļoti daudzveidīgi gan pēc garuma, gan ķīmiskā sastāva. Tieši starpfilamenti pilda skeleta funkciju, saista dažādus citoskeleta elementus, plazmatisko membrānu un lielāko daļu organoīdu. Pēc atrašanās vietas dažādās šūnās un ķīmiskā sastāva tos iedala piecās grupās:
Prokariotu šūnās nav novērotas eikariotu citoskeletam raksturīgas olbaltumvielas, tomēr atšķirīgas uzbūves olbaltumvielas veic līdzīgu funkciju. Prokariotu citoskelets nav tik labi izpētīts, bet arī šīm šūnām tas ir iesaistīts formas uzturēšanā un citokinēzē.
Ir divi dažādi ģenētiskā materiāla veidi: dezoksiribonukleīnskābe (DNS) un ribonukleīnskābe (RNS). Abu veidu nukleīnskābes sastāv no monomēriem ― nukleotīdiem, kuru secību polimērā sauc par nukleīnskābes sekvenci. Šūna DNS izmanto ilgtermiņa informācijas glabāšanai. Organisma bioloģiskā informācija ir iekodēta tā DNS sekvencēs. RNS tiek izmantots ģenētiskās informācijas pārnešanai no DNS uz ribosomām — mRNS kopē DNS molekulā glabāto informāciju (transkripcija), kuru pēc nonākšanas ribosomā izmanto atbilstošu olbaltumvielu sintēzei. tRNS piegādā aminoskābes uz olbaltumvielu sintēzes vietu un piedalās nukleīnskābju koda tulkošanā (translācija).
Prokariotu ģenētiskais materiāls ir organizēts vienkāršā, apļveida DNS molekulā, kas atrodas citoplazmā, nukleoīda apgabalā. Eikariotu ģenētiskais materiāls ir sadalīts dažādās lineārās molekulās, kuras sauc par hromosomām, un atrodas kodolā. Papildus ģenētiskais materiāls parasti ir arī tādos organoīdos kā mitohondriji un hloroplasti. Dzīvnieku mitohondrijos ir mazāk DNS nekā augiem vai sēnēm. Katrs organisms parasti satur vienas izcelsmes mitohondriju DNS, ko manto no mātes, jo embrijā saglabājas tikai olšūnas mitohondriji.
Hloroplastos kopējais DNS daudzums veido lidz 15% no augu šūnas DNS un sastāv no dažāda garuma gredzenveida vai līnijveida molekulām. Gēnu sastāvs un sakārtojums ir līdzīgs mitohondriju genomam. Tie kodē atsevišķas daļas lielos olbaltumvielu kompleksos, bet pārējās sastāvdaļas kodē kodola genoms. Līdz ar to ne mitohondriji, ne hloroplasti nevar darboties kā autonomas, no kodola neatkarīgas vienības.
Cilvēka šūnu ģenētiskais materiāls ir ietverts kodolā un mitohondrijos. Cilvēka šūnas kodola genomā ir 46 hromosomas, to skaitā 22 homologu hromosomu pāri un viens dzimumhromosomu pāris. Mitohondriju genoms ir gredzenveida DNS molekulas, kas atšķiras no kodola DNS. Kaut arī mitohondriju DNS molekulas ir ļoti mazas, salīdzinot ar kodola genomu, tās kodē olbaltumvielas, kas iesaistītas enerģijas ražošanā, un specifiskas tRNS.
Ģenētisko materiālu var ievadīt šūnā mākslīgi, izmainot tās DNS. Šo procesu sauc par DNS rekombināciju. Tas var būt pārejoši, ja svešā DNS molekula nav ievietota šūnas genomā, vai stabili, ja tā ir nonākusi genomā. Daži vīrusi savu ģenētisko materiālu ievieto citas šūnas genomā.
Organoīdi ir pastāvīgi objekti ar noteiktu uzbūvi, kas atrodas citoplazmā un nodrošina specifiskas šūnas funkcijas. Tie dažreiz var būt visai lieli, piemēram, vakuolas dažu augu šūnās. Gan prokariotu, gan eikariotu šūnās ir organoīdi, tomēr prokariotu šūnās tie ir vienkāršāki un nav norobežoti ar membrānu. Ir vairāku veidu organoīdi. Daži, piemēram, kodols un Goldži komplekss, parasti ir pa vienam, bet citi, piemēram, mitohondriji, hloroplasti, peroksisomas un lizosomas, var būt ļoti daudz ― vairāki simti vai pat tūkstoši. Citosols jeb hialoplazma ir citoplazmas šķidrā daļa, kas veido šūnas iekšējo vidi, tam ir sīkgraudaina konsistence, kuras blīvums var mainīties. Tas galvenokārt sastāv no dažādu vielu šķīduma ūdenī, satur sāļus, cukurus, aminoskābes, daudz olbaltumvielu (apmēram 20—25% no visiem šūnas olbaltumiem). Citosolu kopā ar organoīdiem sauc par citoplazmu vai protoplazmu.
Eikariota šūnas organoīdi ir:
Dažās šūnās un/vai specifiskos apstākļos var būt sastopami arī citi organoīdi.
Eikariota un prokariota šūnas organoīdi:
Daudzas šūnas satur struktūras, kuras ir pilnīgi vai daļēji ārpus šūnas membrānas. Senāk pastāvēja uzskats, ka šūnas dzīvā daļa beidzas līdz ar plazmatisko membrānu, bet virs tās atrodas nedzīvā daļa. Daži autori lieto terminus ārpusšūnas matrikss vai šūnas sieniņa, ar kuriem apzīmē struktūras virs membrānas.
Prokariotu struktūras ārpus membrānas:
This article uses material from the Wikipedia Latviešu article Šūna, which is released under the Creative Commons Attribution-ShareAlike 3.0 license ("CC BY-SA 3.0"); additional terms may apply (view authors). Saturs ir pieejams saskaņā ar CC BY-SA 4.0, ja vien nav norādīts citādi. Images, videos and audio are available under their respective licenses.
®Wikipedia is a registered trademark of the Wiki Foundation, Inc. Wiki Latviešu (DUHOCTRUNGQUOC.VN) is an independent company and has no affiliation with Wiki Foundation.