Indhold
- Grundlæggende cellestruktur
- Cellemembranen
- Nucleus
- ribosomer
- Mitochondria og kloroplast
- Cytoskelettet
- Andre organeller
Celler er generelt set identiske enheder, der udgør en helhed. Fængselsblokke og bikuber består for eksempel hovedsageligt af celler. Som anvendt på biologiske systemer blev udtrykket sandsynligvis opfundet af forskeren fra det 17. århundrede Robert Hooke, opfinder af det sammensatte mikroskop og pioner inden for et bemærkelsesværdigt antal videnskabelige bestræbelser. En celle, som beskrevet i dag, er den mindste enhed i en levende ting, der bevarer egenskaberne ved selve livet. Med andre ord, individuelle celler indeholder ikke kun genetisk information, men de bruger og transformerer også energi, er vært for kemiske reaktioner, opretholder ligevægt og så videre. Mere almindeligt kaldes celler typisk og passende "livets byggesten."
De centrale egenskaber ved en celle inkluderer en cellemembran til at adskille og beskytte celleindholdet fra resten af verden; cytoplasma eller et væskelignende stof i det indre af cellen, hvor metaboliske processer forekommer; og genetisk materiale (deoxyribonukleinsyre eller DNA). Dette beskriver i det væsentlige en prokaryot eller bakteriel celle i sin helhed. Mere komplekse organismer, der kaldes eukaryoter - inklusive dyr, planter og svampe - indeholder også en række andre cellestrukturer, som alle er udviklet i overensstemmelse med behovene for højt specialiserede levende ting. Disse strukturer kaldes organeller. Organeller er til eukaryote celler, hvad dine egne organer (mave, lever, lunger og så videre) er for din krop som helhed.
Grundlæggende cellestruktur
Strukturer er celler celleorganiserede enheder. De klassificeres formelt på grundlag af hvor de får deres energi. Prokaryoter inkluderer to af de seks taksonomiske kongeriger, Archaebacteria og Monera; alle disse arter er encellede, og de fleste er bakterier, og de stammer fra forbløffende 3,5 milliarder år eller deromkring (ca. 80 procent af den anslåede alder på selve Jorden). Eukaryoter er "blot" 1,5 milliarder år gamle og inkluderer Animalia, Plantae, Fungae og Protista. De fleste eukaryoter er flercellede, selvom nogle (f.eks. Gær) ikke er det.
Prokaryotiske celler har på et absolut minimum en agglomerering af genetisk materiale i form af DNA inde i en indkapsling afgrænset af en cellemembran, også kaldet en plasmamembran. Inden for denne indkapsling er også cytoplasma, som i prokaryoter har konsistensen af våd asfalt; i eukaryoter er det meget mere flydende. Derudover har mange prokaryoter også en cellevæg uden for cellemembranen til at tjene som et beskyttende lag (som du ser, cellemembranen tjener en række funktioner). Planteceller, der er eukaryote, inkluderer også cellevægge. Men prokaryote celler inkluderer ikke organeller, og dette er den primære strukturelle sondring. Selv hvis man vælger at se forskellen som en metabolske, er dette stadig knyttet til de respektive strukturelle egenskaber.
Nogle prokaryoter har flageller, der er piskelignende polypeptider anvendt til fremdrift. Nogle har også pili, som er hårlignende fremspring, der bruges til klæbende formål. Bakterier findes også i flere former: Cocci er runde (som meningokokker, som kan forårsage meningitis hos mennesker), bacciller (stænger, som den art, der forårsager miltbrand), og spirilla eller spirochetes (spiralformede bakterier, som dem, der er ansvarlige for at forårsage syfilis) .
Hvad med vira? Dette er kun små bits af genetisk materiale, som kan være DNA eller RNA (ribonukleinsyre), omgivet af en proteincoat. Vira er ikke i stand til at reproducere alene, og skal derfor inficere celler og "kapre" deres reproduktionsapparat for at formidle kopier af sig selv. Antbiotika er som et resultat målrettet mod alle former for bakterier, men er ineffektive mod vira. Der findes antivirale lægemidler, hvor der introduceres nyere og mere effektive lægemidler hele tiden, men deres virkningsmekanismer er helt forskellige fra antibiotika, der normalt målretter enten cellevægge eller metaboliske enzymer, der er specielt beregnet til prokaryotiske celler.
Cellemembranen
Cellemembranen er en mangefacetteret vidunder om biologi. Dets mest åbenlyse opgave er at tjene som en beholder til celleindholdet og tilvejebringe en barriere for fornærmelserne i det ekstra-cellulære miljø. Dette beskriver imidlertid kun en lille del af dens funktion. Cellemembranen er ikke en passiv skillevægge, men en meget dynamisk samling af porte og kanaler, der hjælper med at sikre opretholdelsen af et indre celler i cellerne (dets ligevægt eller homeostase) ved selektivt at tillade molekyler ind og ud af cellen efter behov.
Membranen er faktisk en dobbeltmembran, hvor to lag vender mod hinanden på et spejlbillede. Dette kaldes phospholipid-dobbeltlaget, og hvert lag består af et "ark" af phospholipidmolekyler eller mere korrekt glycerophospholipid-molekyler. Disse er langstrakte molekyler bestående af polære fosfat "hoveder", der vender væk fra midten af dobbeltlaget (det vil sige mod cytoplasmaen og cellen udvendigt) og ikke-polære "haler" bestående af et par fedtsyrer; disse to syrer og fosfat er bundet til modsatte sider af et tre-carbon glycerolmolekyle. På grund af den asymmetriske ladningsfordeling på phosphatgrupper og den manglende ladningsasymmetri af fedtsyrer, samles phospholipider, der er anbragt i opløsning, faktisk spontant i denne slags dobbeltlag, så det er energisk effektivt.
Stoffer kan krydse membranen på forskellige måder. Den ene er simpel diffusion, der ser små molekyler som ilt og kuldioxid bevæge sig gennem membranen fra områder med højere koncentration til områder med lavere koncentration. Faciliteret diffusion, osmose og aktiv transport hjælper også med at opretholde en konstant forsyning af næringsstoffer, der kommer ind i cellen og metaboliske affaldsprodukter, der kommer ud.
Nucleus
Kernen er stedet for DNA-lagring i eukaryote celler. (Husk, at prokaryoter mangler kerner, fordi de mangler membranbundne organeller af enhver art.) Ligesom plasmamembranen er den nukleare membran, også kaldet en nukleærhylster, en dobbeltlagd phospholipidbarriere.
Inden i kernen arrangeres det celles genetiske materiale i forskellige legemer kaldet kromosomer. Antallet af kromosomer, som en organisme har, varierer fra art til art; mennesker har 23 par, herunder 22 par "normale" kromosomer, kaldet autosomer, og et par kønskromosomer. DNA fra individuelle kromosomer er arrangeret i sekvenser kaldet gener; hvert gen bærer den genetiske kode for et bestemt proteinprodukt, hvad enten det er et enzym, som bidrager til øjenfarve eller en komponent i knoglemuskler.
Når en celle gennemgår deling, opdeler dens kerne sig på en tydelig måde på grund af replikationen af kromosomerne deri. Denne reproduktionsproces kaldes mitose, og spaltningen af kernen er kendt som cytokinesis.
ribosomer
Ribosomer er stedet for proteinsyntese i celler. Disse organeller er næsten udelukkende fremstillet af en type RNA passende kaldet ribosomalt RNA eller rRNA. Disse ribosomer, der findes i hele cellecytoplasmaet, inkluderer en stor underenhed og en lille underenhed.
Den nemmeste måde at forestille sig ribosomer er måske som små samlebånd. Når det er tid til at fremstille et givet proteinprodukt, kommer messenger RNA (mRNA), der er transkribert i kernen fra DNA, til den del af ribosomer, hvor mRNA-koden oversættes til aminosyrer, byggestenene for alle proteiner. Specifikt kan de fire forskellige nitrogenholdige baser af mRNA arrangeres på 64 forskellige måder i grupper på tre (4 hævet til den tredje magt er 64), og hver af disse "tripletter" koder for en aminosyre. Fordi der kun er 20 aminosyrer i den menneskelige krop, stammer nogle aminosyrer fra mere end en tripletkode.
Når mRNA'et oversættes, bærer endnu en type RNA, overførings-RNA (tRNA) uanset hvilken aminosyre der er blevet tilkaldt med koden til det ribosomale syntese-sted, hvor aminosyren er bundet til slutningen af protein-i- fremskridt. Når først proteinet, der kan være overalt fra snesevis til mange hundreder af aminosyrer, er fuldstændigt, frigives det fra ribosomet og transporteres til det sted, hvor det er nødvendigt.
Mitochondria og kloroplast
Mitochondria er "kraftværker" af dyerceller, og chloroplaster er deres analoger i planteceller. Mitochondria, der antages at have oprindelse som fritstående bakterier, før de blev inkorporeret i strukturer, der blev eukaryote celler, er stedet for aerob metabolisme, som kræver ilt for at udvinde energi i form af adenosintrifosfat (ATP) fra glukose. Mitokondrierne modtager pyruvatmolekyler afledt af oxygenuafhængig glukosefordeling i cytoplasmaet; i matrixen (det indre) af mitokondrierne udsættes pyruvatet for Krebs-cyklussen, også kaldet citronsyrecyklus eller tricarboxylsyre-cyklussen (TCA). Krebs-cyklussen genererer en opbygning af protonbærere med høj energi og fungerer som opsætning for de aerobe reaktioner, der kaldes elektrontransportkæden, der forekommer i nærheden af mitokondriell membran, som er endnu et lipid-dobbeltlag. Disse reaktioner genererer langt mere energi i form af ATP end glycolyse kan; uden mitokondrier kunne dyrelivet ikke have udviklet sig på Jorden på grund af de store energikrav fra "højere" organismer.
Chloroplaster er det, der giver planterne deres grønne farve, da de indeholder et pigment kaldet chlorophyll. Mens mitokondrier nedbryder glukoseprodukter, bruger kloroplaster faktisk energien fra sollys til at opbygge glukose fra kuldioxid og vand. Anlægget bruger derefter noget af dette brændstof til sine egne behov, men det meste af det sammen med det ilt, der frigøres i glukosesyntese, når økosystemet og bruges af dyr, der ikke kan fremstille deres egen mad. Uden rigeligt planteliv på Jorden kunne dyr ikke overleve; det omvendte er sandt, da dyremetabolismen genererer tilstrækkelig kuldioxid til at bruge planter.
Cytoskelettet
Cytoskelettet giver, som navnet antyder, strukturel støtte til en celle på samme måde som dit eget knogleskelet skaber en stabil stillads for dine organer og væv. Cytoskelettet består af tre komponenter: mikrofilamenter, mellemfibre og mikrotubulier, i rækkefølge fra den mindste til den største. Mikrofilamenter og mikrotubuli kan samles og adskilles i henhold til cellens behov på et givet tidspunkt, hvorimod mellemfilamenter har en tendens til at være mere permanente.
Ud over at fastgøre organeller på plads meget som føringskablerne, der er knyttet til høje kommunikationstårne, holder disse fast til jorden, hjælper cytoskelettet med at flytte ting inden i en celle. Dette kan være i form af at tjene som ankerpunkter for flagella, som nogle mikrotubuli gør; alternativt giver nogle mikrotubuli den faktiske ledning (vej) for ting at bevæge sig langs. Således kan cytoskelettet være både motor og motorvej, afhængigt af den specifikke type.
Andre organeller
Andre vigtige organeller inkluderer Golgi kroppe, der ligner stabler af pandekager ved mikroskopisk undersøgelse og fungerer som steder med proteinopbevaring og sekretion, og endoplasmisk retikulum, der flytter proteinprodukter fra en del af cellen til en anden. Endoplasmatisk retikulum findes i glatte og ru former; sidstnævnte er så navngivne, fordi de er besat med ribosomer. Golgi-legemer giver anledning til vesikler, der bryder kanterne af "pandekagerne" og indeholder proteiner; Hvis disse kan betragtes som forsendelsescontainere, er den endoplasmatiske retikulum, der modtager disse organer, som en motorvej eller jernbanesystem.
Lysosomer er også vigtige til vedligeholdelse af celler. Dette er også vesikler, men de indeholder specifikke fordøjelsesenzymer, der kan lysere (opløse) enten de metaboliske affaldsprodukter fra celler eller kemikalier, der overhovedet ikke skal være der, men på en eller anden måde har brudt cellemembranen.