Indhold
- Grundlæggende oversigt over celler
- Dyrecellemembranen
- Nucleus
- ribosomer
- Mitochondria
- Andre dyrecelleorganeller
Celler er de grundlæggende, irreducible elementer i livet på Jorden. Nogle levende ting, såsom bakterier, består kun af en enkelt celle; dyr som dig selv inkluderer billioner. Celler er i sig selv mikroskopiske, men alligevel indeholder de fleste af dem et svimlende udvalg af endnu mindre komponenter, som alle bidrager til den grundlæggende mission om at holde cellen - og i forlængelse heraf den overordnede organisme - i live. Dyreceller er generelt set en del af mere komplekse livsformer end bakterieceller eller planteceller; følgelig er dyreceller mere komplicerede og detaljerede end deres modparter i de mikrobielle og botaniske verdener.
Den nemmeste måde at tænke på en dyrecelle er måske som et opfyldelsescenter eller et stort, travlt lager. En vigtig overvejelse at huske nøje på, en der ofte beskriver verden generelt, men som er udsøgt anvendelig til biologi i særdeleshed, er "form pas funktion". Det er grunden til, at dele af en dyrecelle såvel som cellen som helhed er struktureret som de er, er meget tæt knyttet til de job, disse dele - kaldet "organeller" - har til opgave at udføre.
Grundlæggende oversigt over celler
Celler blev beskrevet i de meget tidlige dage af rå mikroskoper i 1600'erne og 1700'erne. Robert Hooke krediteres af nogle kilder for at have oprettet navnet, selvom han så på kork gennem sit mikroskop på det tidspunkt.
En celle kan tænkes at være den mindste enhed i en levende organisme, der bevarer alle livets egenskaber, såsom metabolisk aktivitet og homeostase. Alle celler, uanset deres specialiserede funktion eller den organisme, de tjener, har tre basale dele: en cellemembran, også kaldet en plasmamembran, som den ydre grænse; en agglomerering af genetisk materiale (DNA eller deoxyribonukleinsyre) mod midten; og cytoplasma (undertiden kaldet cytosol), et halvflydende stof, hvor reaktioner og andre aktiviteter forekommer.
Levende ting kan opdeles i prokaryot organismer, der er encellede og inkluderer bakterier, og eukaryote organismer, der inkluderer planter, dyr og svampe. Cellerne fra eukaryoter inkluderer en membran omkring det genetiske materiale, hvilket skaber en kerne; prokaryoter har ingen sådan membran. Cytoplasma af prokaryoter indeholder heller ingen organeller, som eukaryote celler praler i overflod.
Dyrecellemembranen
Det celle membran, også kaldet plasmamembranen, danner dyrecellers ydre grænse. (Planteceller har cellevægge direkte uden for cellemembranen for øget beskyttelse og fasthed.) Membranen er mere end en simpel fysisk barriere eller et lager til organeller og DNA; i stedet er det dynamisk med meget selektive kanaler, der omhyggeligt regulerer indgangen og udgangen af molekyler til og fra cellen.
Cellemembranen består af en phospholipid dobbeltlag, eller lipid-dobbeltlag. Dette dobbeltlag består i det væsentlige af to forskellige "ark" af phospholipidmolekyler, hvor lipiddelene af molekylerne i forskellige lag berører og phosphatdelene peger i modsatte retninger. For at forstå, hvorfor dette sker, skal du overveje de elektrokemiske egenskaber hos lipider og fosfater separat. Phosfater er polære molekyler, hvilket betyder, at deres elektrokemiske ladninger er uensartet fordelt over molekylet. Vand (H2O) er også polært, og polære stoffer er tilbøjelige til at blandes, så phosphater er blandt de stoffer, der er mærket hydrofile (dvs. tiltrukket af vand).
Lipiddelen af et phospholipid indeholder to fedtsyrer, som er lange kæder af kulbrinter med specifikke typer bindinger, der forlader hele molekylet uden en ladningsgradient. Faktisk er lipider pr. Definition ikke-polære. Fordi de reagerer modsat den måde, som polære molekyler gør i nærværelse af vand, kaldes de hydrofobe. Du kan derfor tænke på et helt phospholipidmolekyle som "blæksprutte-lignende", med fosfatdelen, der tjener som hoved og krop og lipid som et par tentakler. Forestil dig endvidere to store "ark" med blæksprutter, samlet med deres tentakler blandet og deres hoveder peget i modsatte retninger.
Cellemembraner tillader, at visse stoffer kommer og går. Dette forekommer på en række måder, herunder diffusion, lettet diffusion, osmose og aktiv transport. Nogle organeller, såsom mitokondrier, har deres egne indre membraner, der består af de samme materialer som selve plasmamembranen.
Nucleus
Det kerne er faktisk kontrol- og kommandocentret for dyrecellen. Den indeholder DNA, som i de fleste dyr er arrangeret i separate kromosomer (du har 23 par af disse), der er opdelt i små portioner kaldet gener. Gener er simpelthen længder af DNA, der indeholder koden for et bestemt proteinprodukt, som DNA'et leverer til cellernes proteinmonteringsmaskineri gennem molekylet RNA (ribonukleinsyre).
Kernen inkluderer forskellige dele. Ved mikroskopisk undersøgelse kaldte en mørk plet nucleolus vises midt i kernen; nucleolus er involveret i fremstillingen af ribosomer. Kernen er omgivet af en kernemembran, en dobbelt senere analog med cellemembranen. Denne foring, også kaldet kernekonvolutten, har filamentøse proteiner fastgjort til det indvendige lag, der strækker sig indad og hjælper med at holde DNA organiseret og på plads.
Under cellereproduktion og opdeling kaldes spaltningen af selve kernen i to datterkerne cytokinesis. At have kernen adskilt fra resten af cellen er nyttigt til at holde DNA'et isoleret fra andre celleaktiviteter, hvilket minimerer chancerne for, at det kan blive beskadiget. Dette muliggør også udsøgt kontrol af det øjeblikkelige cellulære miljø, som kan adskilles fra cytoplasmaet for cellen som helhed.
ribosomer
Disse organeller, som også findes i celler, der ikke er dyr, er ansvarlige for proteinsyntese, der forekommer i cytoplasmaet.Proteinsyntesen sættes i gang, når DNA i kernen gennemgår en proces kaldet transkription, hvilket er fremstilling af RNA med en kemisk kode svarende til den nøjagtige DNA-strimmel, som den er lavet fra (messenger RNA eller mRNA). DNA og RNA består begge af monomerer (enkelt gentagne enheder) af nukleotider, der indeholder et sukker, en fosfatgruppe og en del kaldet en nitrogenbase. DNA inkluderer fire forskellige sådanne baser (adenin, guanin, cytosin og thymin), og sekvensen af disse i en lang DNA-strimmel er koden for produktet, der til sidst syntetiseres på ribosomer.
Når nyligt fremstillet mRNA bevæger sig fra kernen til ribosomer i cytoplasmaet, kan proteinsyntese begynde. Ribosomer i sig selv er lavet af en slags RNA kaldet ribosomalt RNA (rRNA). Ribosomer består af to proteinunderenheder, hvoraf den ene er omkring 50 procent mere massiv end den anden. mRNA binder til et bestemt sted på ribosomet, og længderne af molekylets tre baser ad gangen "læses" og bruges til at fremstille en af ca. 20 forskellige slags aminosyrer, som er de grundlæggende byggesten til proteiner. Disse aminosyrer sendes til ribosomerne af en tredje slags RNA, kaldet transfer RNA (tRNA).
Mitochondria
Mitokondrier er fascinerende organeller, der spiller en særlig vigtig rolle i metabolismen af dyr og eukaryoter som helhed. De er som kernen lukket af en dobbelt membran. De har en grundlæggende funktion: at levere så meget energi som muligt ved hjælp af kulhydratbrændstofkilder under betingelser med tilstrækkelig ilttilgængelighed.
Det første trin i dyrecellemetabolismen er opdelingen af glukose, der kommer ind i cellen til et stof kaldet pyruvat. Dette kaldes glykolyse og forekommer, uanset om der er ilt eller ikke. Når der ikke er tilstrækkelig ilt, gennemgår pyruvat gæring til at blive laktat, hvilket tilvejebringer en kortvarig sprængning af cellenergi. Ellers går pyruvat ind i mitokondrierne og gennemgår aerob respiration.
Aerob respiration inkluderer to processer med deres egne trin. Den første finder sted i den mitokondriske matrix (svarer til cellernes egen cytoplasma) og kaldes Krebs-cyklus, tricarboxylsyre-cyklus (TCA) eller citronsyrecyklus. Denne cyklus genererer elektronikbærere med høj energi til den næste proces, elektrontransportkæden. Elektrontransportkædereaktionerne forekommer på mitochondrialmembranen snarere end i matrixen, hvor Krebs-cyklus fungerer. Denne fysiske adskillelse af opgaver, selv om den ikke altid er den mest effektive udseende udefra, hjælper med at sikre et minimum af fejl ved enzymer i luftvejene, ligesom det at have forskellige sektioner i et stormagasin minimerer chancerne for, at du afvikles med det forkerte køb, selvom du er nødt til at vandre ind i butikken ganske måder at komme til det på.
Fordi aerob metabolisme leverer langt mere energi i fra ATP (adenosintriphosphat) pr. Molekyle glukose end gæring, er det altid den "foretrukne" rute og står som en triumf for evolution.
Mitokondrier antages at have været fritstående prokaryotiske organismer på én gang, for millioner og millioner af år siden, før de blev inkorporeret i det, der nu kaldes eukaryote celler. Dette kaldes endosymbiont-teorien, der går langt i retning af at forklare en masse egenskaber ved mitokondrierne, som ellers kan være undgåelige for molekylærbiologer. At eukaryoter i virkeligheden ser ud til at have kapret en hel energiproducent snarere end en skal udvikle sig fra mindre komponenter, er måske den største faktor i, at dyr og andre eukaryoter kan trives så længe de har.
Andre dyrecelleorganeller
Golgi apparat: Også kaldet Golgi-organer, the Golgi-apparat er et forarbejdnings-, emballerings- og sorteringscenter for proteiner og lipider fremstillet andetsteds i cellen. Disse har normalt en "stak pandekager" -udseende. Dette er vesikler eller små membranbundne sække, der bryder af fra yderkanterne på skiverne i Golgi-legemerne, når deres indhold er klar til at blive leveret til andre dele af cellen. Det er nyttigt at forestille sig Golgi-organerne som postkontorer eller postsorterings- og leveringscentre, idet hver vesikel bryder fra hovedbygningen og danner en lukket kapsel, der ligner sin egen lastbil eller jernbanevogn.
Golgi-legemer producerer lysosomer, som indeholder kraftfulde enzymer, der kan nedbryde gamle og nedslidte cellekomponenter eller spredte molekyler, der ikke bør være i cellen.
Endoplasmatisk retikulum: Det endoplasmisk retikulum (ER) er en samling af skærende rør og udfladerede vesikler. Dette netværk starter ved kernen og strækker sig hele vejen igennem cytoplasmaet til cellemembranen. Disse bruges, som du måske allerede har samlet fra deres position og struktur, til at transportere stoffer fra den ene del af cellen til den næste; mere præcist tjener de som en ledning, hvor denne transport kan finde sted.
Der er to typer ER, der adskilles ved, om de har bundet ribosomer eller ej. Rough ER består af stablede vesikler, hvortil der er knyttet mange ribosomer. I det grove ER er oligosaccharidgrupper (relativt korte sukkerarter) bundet til små proteiner, når de passerer gennem vej til andre organeller eller sekretoriske vesikler. Glat ER har på den anden side ingen ribosomer. Den glatte ER giver anledning til vesikler, der bærer proteiner og lipider, og det er også i stand til at opslynge og inaktivere skadelige kemikalier og derved udføre en slags rydder-husholderske-sikkerhedsfunktion såvel som at være en transportledning.