Cellestruktur av et dyr

Innhold

• Grunnleggende oversikt over celler
• Dyrecellemembranen
• Nucleus
• ribosomer
• Mitokondriene
• Andre dyrecelleorganeller

Celler er de grunnleggende, irredusible elementene i livet på jorden. Noen levende ting, for eksempel bakterier, består bare av en enkelt celle; dyr som deg selv inkluderer billioner. Celler er i seg selv mikroskopiske, men de fleste av dem inneholder et svimlende utvalg av enda mindre komponenter som alle bidrar til det grunnleggende oppdraget å holde cellen - og i forlengelse av det, foreldreorganismen - i live. Dyreceller er generelt sett en del av mer komplekse livsformer enn bakterieceller eller planteceller; følgelig er dyreceller mer kompliserte og forseggjorte enn sine kolleger i den mikrobielle og botaniske verdenen.

Den kanskje enkleste måten å tenke på en dyrecelle er som et oppfyllingssenter eller et stort, travelt lager. En viktig vurdering å huske nøye på, en som ofte beskriver verden generelt, men som er utsøkt anvendelig for biologi spesielt, er "form fit function." Det er grunnen til at delene av en dyrecelle, så vel som cellen som helhet, er strukturert slik de er, er veldig nært knyttet til jobbene disse delene - kalt "organeller" - har til oppgave å utføre.

Grunnleggende oversikt over celler

Celler ble beskrevet i de første tidene av rå mikroskop, på 1600- og 1700-tallet. Robert Hooke blir kreditert av noen kilder som å ha opprettet navnet, selv om han så på kork gjennom mikroskopet på den tiden.

En celle kan tenkes å være den minste enheten av en levende organisme som beholder alle livets egenskaper, for eksempel metabolsk aktivitet og homeostase. Alle celler, uansett deres spesialiserte funksjon eller organismen de serverer, har tre grunnleggende deler: en cellemembran, også kalt en plasmamembran, som ytre grense; en agglomerering av genetisk materiale (DNA eller deoksyribonukleinsyre) mot midten; og cytoplasma (noen ganger kalt cytosol), et halvflytende stoff der reaksjoner og andre aktiviteter forekommer.

Levende ting kan deles inn i prokaryote organismer, som er encellede og inkluderer bakterier, og eukaryot organismer, som inkluderer planter, dyr og sopp. Cellene til eukaryoter inkluderer en membran rundt arvestoffet, og skaper en kjerne; prokaryoter har ingen slik membran. Cytoplasma av prokaryoter inneholder heller ingen organeller, som eukaryote celler kan skryte av i overflod.

Dyrecellemembranen

De cellemembran, også kalt plasmamembranen, danner den ytre grensen til dyreceller. (Plantecellene har cellevegger rett utenfor cellemembranen for ekstra beskyttelse og fasthet.) Membranen er mer enn en enkel fysisk barriere eller et lager for organeller og DNA; i stedet er det dynamisk, med svært selektive kanaler som nøye regulerer inntreden og utgangen av molekyler til og fra cellen.

Cellemembranen består av en fosfolipid dobbeltlag, eller lipid-dobbeltlag. Dette dobbeltlaget består i hovedsak av to forskjellige "ark" med fosfolipidmolekyler, med lipiddelene til molekylene i forskjellige lag berører og fosfatdelene peker i motsatte retninger. For å forstå hvorfor dette skjer, bør du vurdere de elektrokjemiske egenskapene til lipider og fosfater hver for seg. Fosfater er polare molekyler, noe som betyr at deres elektrokjemiske ladninger er fordelt ujevnt over molekylet. Vann (H₂O) er også polare, og polare stoffer har en tendens til å blandes, så fosfater er blant stoffene merket hydrofile (dvs. tiltrukket av vann).

Lipiddelen av et fosfolipid inneholder to fettsyrer, som er lange kjeder med hydrokarboner med spesifikke typer bindinger som etterlater hele molekylet uten en ladningsgradient. Faktisk er lipider per definisjon ikke-polære. Fordi de reagerer motsatt av måten polare molekyler gjør i nærvær av vann, kalles de hydrofobe. Du kan derfor tenke på et helt fosfolipidmolekyl som "blekksprutlignende", med fosfatdelen som hodet og kroppen og lipiden som et par tentakler. Tenk deg videre to store "ark" av blekksprut, samlet med tentaklene minglende og hodene deres pekt i motsatte retninger.

Cellemembraner lar visse stoffer komme og gå. Dette skjer på en rekke måter, inkludert diffusjon, forenklet diffusjon, osmose og aktiv transport. Noen organeller, for eksempel mitokondrier, har egne indre membraner som består av de samme materialene som selve plasmamembranen.

Nucleus

De cellekjernen er faktisk kontroll- og kommandosenteret til dyrecellen. Den inneholder DNA, som hos de fleste dyr er ordnet i separate kromosomer (du har 23 par av disse) som er delt inn i små porsjoner kalt gener. Gener er ganske enkelt lengder med DNA som inneholder koden for et bestemt proteinprodukt, som DNA leverer til cellene proteinmonteringsmaskineri gjennom molekylet RNA (ribonukleinsyre).

Kjernen inkluderer forskjellige porsjoner. Ved mikroskopisk undersøkelse kalte en mørk flekk nucleolus vises midt i kjernen; nucleolus er involvert i produksjonen av ribosomer. Kjernen er omgitt av en kjernemembran, en dobbel senere analog til cellemembranen. Dette fôret, også kalt atomkonvolutten, har filamentøse proteiner festet til det indre laget som strekker seg innover og hjelper til med å holde DNA organisert og på plass.

Under celleproduksjon og deling kalles spaltingen av selve kjernen i to datterkjerner cytokinesis. Å ha kjernen atskilt fra resten av cellen er nyttig for å holde DNA isolert fra andre celleaktiviteter, og minimere sjansen for at den kan bli skadet. Dette tillater også utsøkt kontroll av det umiddelbare cellulære miljøet, som kan skille seg fra cytoplasmaet til cellen for øvrig.

ribosomer

Disse organellene, som også finnes i celler som ikke er dyr, er ansvarlige for proteinsyntese, som forekommer i cytoplasma.Proteinsyntese settes i gang når DNA i kjernen gjennomgår en prosess som kalles transkripsjon, som er å lage RNA med en kjemisk kode som tilsvarer den nøyaktige DNA-stripen som den er laget fra (messenger RNA eller mRNA). DNA og RNA består begge av monomerer (enkelt repeterende enheter) av nukleotider, som inneholder et sukker, en fosfatgruppe og en del som kalles en nitrogenholdig base. DNA inkluderer fire forskjellige slike baser (adenin, guanin, cytosin og tymin), og sekvensen av disse i en lang DNA-stripe er koden for produktet som til slutt syntetiseres på ribosomer.

Når nylaget mRNA beveger seg fra kjernen til ribosomer i cytoplasmaet, kan proteinsyntese begynne. Ribosomer i seg selv er laget av en slags RNA kalt ribosomalt RNA (rRNA). Ribosomer består av to protein-underenheter, en av disse er omtrent 50 prosent mer massiv enn den andre. mRNA binder seg til et bestemt sted på ribosomet, og lengdene på molekylet tre baser av gangen "leses" og brukes til å lage en av omtrent 20 forskjellige typer aminosyrer, som er de grunnleggende byggesteinene til proteiner. Disse aminosyrene blir sendt til ribosomene av en tredje type RNA, kalt transfer RNA (tRNA).

Mitokondriene

mitokondrier er fascinerende organeller som spiller en spesielt viktig rolle i metabolismen til dyr og eukaryoter som helhet. De, som kjernen, er omsluttet av en dobbel membran. De har en grunnleggende funksjon: å levere så mye energi som mulig ved bruk av karbohydratbrenselkilder under forhold med tilstrekkelig oksygentilgjengelighet.

Det første trinnet i metabolisme av dyreceller er nedbrytningen av glukose som kommer inn i cellen til et stoff som kalles pyruvat. Dette kalles glykolyse og oppstår enten oksygen er til stede eller ikke. Når tilstrekkelig oksygen ikke er tilstede, gjennomgår pyruvat gæring for å bli laktat, noe som gir en kortvarig sprekker av celleenergi. Ellers går pyruvat inn i mitokondriene og gjennomgår aerob respirasjon.

Aerob respirasjon inkluderer to prosesser med egne trinn. Den første finner sted i mitokondriell matrise (ligner cellernes egen cytoplasma) og kalles Krebs-syklusen, trikarboksylsyresyklusen (TCA) eller sitronsyresyklusen. Denne syklusen genererer elektroniske bærere med høy energi til neste prosess, elektrontransportkjeden. Elektron-transportkjedereaksjonene oppstår på mitokondriell membran, i stedet for i matrisen der Krebs-syklusen fungerer. Denne fysiske segregeringen av oppgaver, selv om det ikke alltid er den mest effektive utseendet utenfra, hjelper deg med å sikre et minimum av feil ved enzymer i luftveiene, akkurat som ved at forskjellige deler av et varehus minimerer sjansene for at du havner feil kjøp selv om du må vandre inn i butikken ganske måter å komme til den på.

Fordi aerob metabolisme tilfører langt mer energi i fra ATP (adenosintrifosfat) per molekyl glukose enn gjæring, er det alltid den "foretrukne" ruten og står som en triumf for evolusjonen.

Mitokondrier antas å ha vært frittstående prokaryote organismer på en gang, for millioner og millioner av år siden, før de ble innlemmet i det som nå kalles eukaryote celler. Dette kalles endosymbiont-teorien, som går langt i retning av å forklare mange egenskaper ved mitokondriene som ellers kan være unnvikende for molekylærbiologer. At eukaryoter faktisk ser ut til å ha kapret en hel energiprodusent, i stedet for at en må utvikle seg fra mindre komponenter, er kanskje hovedfaktoren i at dyr og andre eukaryoter kan trives så lenge de har.

Andre dyrecelleorganeller

Golgi-apparatet: Også kalt Golgi-organer, the Golgi-apparatet er et prosesserings-, pakke- og sorteringssenter for proteiner og lipider laget andre steder i cellen. Disse har vanligvis en "bunke med pannekaker" -utseende. Dette er vesikler, eller små membranbundne sekker, som bryter av fra ytterkantene av platene i Golgi-kroppene når innholdet er klart til å bli levert til andre deler av cellen. Det er nyttig å se for seg Golgi-organene som postkontorer eller postsorterings- og utleveringssentre, hvor hver vesikkel bryter av fra hovedbygningen og danner en lukket kapsel som sin egen ligner en utleveringsbil eller jernbanevogn.

Golgikropper produserer lysosomer, som inneholder kraftige enzymer som kan nedbryte gamle og utslitte cellekomponenter eller omstreifede molekyler som ikke skal være i cellen.

Endoplasmatisk retikulum: De endoplasmatisk retikulum (ER) er en samling av kryssende rør og flate vesikler. Dette nettverket starter ved kjernen og strekker seg hele cytoplasmaet til cellemembranen. Disse brukes, som du kanskje allerede har samlet fra deres posisjon og struktur, til å transportere stoffer fra en del av cellen til den neste; mer presist, de tjener som en ledning der denne transporten kan finne sted.

Det er to typer ER, som kjennetegnes ved om de har ribosomer festet eller ikke. Rough ER består av stablede vesikler som mange ribosomer er festet til. I det grove ER er oligosakkaridgrupper (relativt korte sukkerarter) festet til små proteiner når de passerer gjennom vei til andre organeller eller sekretoriske vesikler. Glatt ER har derimot ingen ribosomer. Den glatte ER gir opphav til vesikler som bærer proteiner og lipider, og den er også i stand til å oppslukke og inaktivere skadelige kjemikalier, og dermed utføre en slags utryddelse-husholderske-sikkerhetsfunksjon i tillegg til å være en transportledning.