Innhold
- Grunnleggende cellestruktur
- Cellemembranen
- Nucleus
- ribosomer
- Mitokondrier og kloroplast
- Cytoskeletten
- Andre organeller
Celler er generelt sett identiske enheter som utgjør en helhet. Fengselsblokker og bikuber, for eksempel, består hovedsakelig av celler. Som anvendt på biologiske systemer, ble begrepet sannsynligvis myntet av 1600-tallets vitenskapsmann Robert Hooke, oppfinner av mikroskopet av sammensatt og pioner i et bemerkelsesverdig antall vitenskapelige bestrebelser. En celle, som beskrevet i dag, er den minste enheten av en levende ting som beholder egenskapene til livet selv. Med andre ord, individuelle celler inneholder ikke bare genetisk informasjon, men de bruker og transformerer også energi, vert kjemiske reaksjoner, opprettholder likevekt og så videre. Mer kjent kalles celler typisk og passende "livets byggesteiner."
De essensielle egenskapene til en celle inkluderer en cellemembran for å skille og beskytte celleinnholdet fra resten av verden; cytoplasma, eller et væskelignende stoff i celleinteriøret der metabolske prosesser oppstår; og genetisk materiale (deoksyribonukleinsyre, eller DNA). Dette beskriver i det vesentlige en prokaryot eller bakteriell celle i sin helhet. Mer komplekse organismer, som også kalles eukaryoter - inkludert dyr, planter og sopp - har også en rekke andre cellestrukturer, alle utviklet seg i samsvar med behovene til høyspesialiserte levende ting. Disse strukturene kalles organeller. Organeller er for eukaryote celler hva dine egne organer (mage, lever, lunger og så videre) er for kroppen din som en helhet.
Grunnleggende cellestruktur
Strukturelle celler er organisasjonsenheter. De er formelt klassifisert på grunnlag av hvor de får energien sin. Prokaryoter inkluderer to av de seks taksonomiske kongedømmene, Archaebacteria og Monera; alle disse artene er encellede og de fleste er bakterier, og de dateres tilbake til forbløffende 3,5 milliarder år (omtrent 80 prosent av den estimerte alderen på jorda selv). Eukaryoter er "bare" 1,5 milliarder år gamle og inkluderer Animalia, Plantae, Fungae og Protista. De fleste eukaryoter er flercellede, selv om noen (f.eks. Gjær) ikke er det.
Prokaryote celler har på et absolutt minimum en agglomerering av genetisk materiale i form av DNA inne i en innhegning avgrenset av en cellemembran, også kalt en plasmamembran. Innenfor denne innkapslingen er også cytoplasma, som i prokaryoter har konsistensen av våt asfalt; i eukaryoter er det mye mer flytende. I tillegg har mange prokaryoter også en cellevegg utenfor cellemembranen for å tjene som et beskyttende lag (som du ser, cellemembranen har en rekke funksjoner). Spesielt inkluderer planteceller, som er eukaryote, også cellevegger. Men prokaryote celler inkluderer ikke organeller, og dette er den primære strukturelle skillet. Selv om man velger å se skillet som en metabolske, er dette fortsatt knyttet til de respektive strukturelle egenskapene.
Noen prokaryoter har flag, som er piskelignende polypeptider brukt for fremdrift. Noen har det også pili, som er hårlignende fremspring som brukes til limformål. Bakterier kommer også i flere former: Kokker er runde (som meningokokkene, som kan forårsake hjernehinnebetennelse hos mennesker), bacciller (stenger, som artene som forårsaker miltbrann), og spirilla eller spirochetes (spiralformede bakterier, som de som er ansvarlige for å forårsake syfilis) .
Hva med virus? Dette er bare bittesmå biter av genetisk materiale, som kan være DNA eller RNA (ribonukleinsyre), omgitt av et proteinbelegg. Virus klarer ikke å reprodusere seg på egen hånd, og må derfor smitte celler og "kapre" reproduksjonsapparatet sitt for å formidle kopier av seg selv. Antbiotika er som et resultat målrettet mot alle slags bakterier, men er ineffektive mot virus. Antivirale medisiner eksisterer, og nyere og mer effektive blir introdusert hele tiden, men virkningsmekanismene deres er helt forskjellige fra antibiotika, som vanligvis er rettet mot enten cellevegger eller metabolske enzymer spesielt for prokaryote celler.
Cellemembranen
Cellemembranen er en mangefasettert vidunderet av biologi. Den mest åpenbare jobben er å tjene som en beholder for innholdet i cellen og gi en barriere for fornærmelsene fra det ekstra-cellulære miljøet. Dette beskriver imidlertid bare en liten del av funksjonen. Cellemembranen er ikke en passiv skillevegg, men en meget dynamisk samling av porter og kanaler som hjelper til med å sikre opprettholdelse av et indre indre miljø (det vil si likevekt eller homeostase) ved selektiv å tillate molekyler inn og ut av cellen etter behov.
Membranen er faktisk en dobbel membran, med to lag som vender mot hverandre på speilbilde. Dette kalles fosfolipid-dobbeltlag, og hvert lag består av et "ark" med fosfolipidmolekyler, eller mer korrekt, glyserofosfolipidmolekyler. Dette er langstrakte molekyler som består av polare fosfat "hoder" som vender bort fra midten av dobbeltlaget (det vil si mot cytoplasma og cellen utvendig) og ikke-polare "haler" bestående av et par fettsyrer; disse to syrene og fosfat er festet til motsatte sider av et tre-karbon glycerolmolekyl. På grunn av den asymmetriske ladningsfordelingen på fosfatgrupper og mangelen på ladningsasymmetri av fettsyrer, samles fosfolipider som plasseres i løsning faktisk spontant i denne typen dobbeltlag, så den er energisk effektiv.
Stoffer kan krysse membranen på mange forskjellige måter. Den ene er enkel diffusjon, som ser små molekyler som oksygen og karbondioksid bevege seg gjennom membranen fra regioner med høyere konsentrasjon til områder med lavere konsentrasjon. Tilrettelagt diffusjon, osmose og aktiv transport hjelper også med å opprettholde en jevn tilførsel av næringsstoffer som kommer inn i cellen og metaboliske avfallsprodukter som kommer ut.
Nucleus
Kjernen er stedet for DNA-lagring i eukaryote celler. (Husk at prokaryoter mangler kjerner fordi de mangler membranbundne organeller av noe slag.) I likhet med plasmamembranen er kjernemembranen, også kalt en nukleær konvolutt, en dobbeltlags fosfolipidbarriere.
Innenfor kjernen er genetisk materiale fra en celle arrangert i distinkte kropper som kalles kromosomer. Antall kromosomer en organisme har varierer fra art til art; mennesker har 23 par, inkludert 22 par "normale" kromosomer, kalt autosomer, og ett par sexkromosomer. DNA fra individuelle kromosomer er ordnet i sekvenser som kalles gener; hvert gen har den genetiske koden for et bestemt proteinprodukt, det være seg et enzym, en bidragsyter til øyenfarge eller en komponent i skjelettmuskel.
Når en celle gjennomgår deling, deler kjernen seg på en tydelig måte på grunn av replikasjonen av kromosomene i den. Denne reproduksjonsprosessen kalles mitose, og spaltningen av kjernen er kjent som cytokinesis.
ribosomer
Ribosomer er stedet for proteinsyntese i celler. Disse organellene er laget nesten utelukkende av en type RNA passende kalt ribosomalt RNA, eller rRNA. Disse ribosomene, som finnes i cellecytoplasma, inkluderer en stor underenhet og en liten underenhet.
Kanskje er den enkleste måten å se for seg ribosomer som bittesmå samlebånd. Når det er på tide å produsere et gitt proteinprodukt, gjør messenger RNA (mRNA) transkribert i kjernen fra DNA veien til den delen av ribosomer der mRNA-koden er oversatt til aminosyrer, byggesteinene til alle proteiner. Spesifikt kan de fire forskjellige nitrogenholdige basene av mRNA ordnes på 64 forskjellige måter i grupper på tre (4 hevet til den tredje kraften er 64), og hver av disse "tripletter" koder for en aminosyre. Fordi det bare er 20 aminosyrer i menneskekroppen, er noen aminosyrer avledet fra mer enn en triplettkode.
Når mRNA blir oversatt, bærer nok en annen type RNA, overførings-RNA (tRNA) uansett hvilken aminosyre som er blitt tilkalt med koden til det ribosomale syntesstedet, der aminosyren er festet til enden av protein-i- framgang. Når proteinet, som kan være hvor som helst fra flere titalls til mange hundre aminosyrer langt, er fullstendig, frigjøres det fra ribosomet og transporteres dit det trengs.
Mitokondrier og kloroplast
Mitokondrier er "kraftverkene" av dyreceller, og kloroplastene er deres analoger i planteceller. Mitokondrier, antatt å ha sin opprinnelse som frittstående bakterier før de ble innlemmet i strukturene som ble eukaryote celler, er stedet for aerob metabolisme, som krever oksygen for å hente ut energi i form av adenosintrifosfat (ATP) fra glukose. Mitokondriene mottar pyruvatmolekyler avledet fra oksygenuavhengig glukosenedbrytning i cytoplasmaet; i matrisen (indre) av mitokondriene blir pyruvat underkastet Krebs-syklusen, også kalt sitronsyresyklusen eller trikarboksylsyre-syklusen (TCA). Krebs-syklusen genererer en oppbygging av høye-energi protonbærere og fungerer som oppsett for de aerobe reaksjonene kalt elektrontransportkjeden, som forekommer i nærheten på mitokondriell membran, som er enda et lipid-dobbeltlag. Disse reaksjonene genererer langt mer energi i form av ATP enn glykolyse kan; uten mitokondrier kunne dyrelivet ikke ha utviklet seg på jorden på grunn av de enorme energikravene til "høyere" organismer.
Kloroplaster er det som gir planter den grønne fargen, da de inneholder et pigment som kalles klorofyll. Mens mitokondrier bryter ned glukoseprodukter, bruker kloroplastene faktisk energien fra sollys for å bygge glukose fra karbondioksid og vann. Anlegget bruker da noe av dette drivstoffet til sine egne behov, men det meste av det, sammen med oksygenet som frigjøres i glukosesyntese, når økosystemet og brukes av dyr, som ikke kan lage sin egen mat. Uten rikelig planteliv på jorden kunne ikke dyr overleve; Det omvendte er sant, ettersom dyremetabolismen genererer tilstrekkelig karbondioksid for planter å bruke.
Cytoskeletten
Cytoskjelettet gir, som navnet antyder, strukturell støtte til en celle på samme måte som ditt eget benete skjelett gir et stabilt stillas for organer og vev. Cytoskjelettet består av tre komponenter: mikrofilamenter, mellomfibre og mikrotubuli, i rekkefølge fra minste til største. Mikrofilamenter og mikrotubuli kan settes sammen og demonteres i henhold til cellens behov på et gitt tidspunkt, mens mellomliggende filamenter har en tendens til å være mer permanente.
I tillegg til å feste organeller på plass omtrent som føringstrådene festet til høye kommunikasjonstårn holder disse festet til bakken, hjelper cytoskjelettet med å flytte ting i en celle. Dette kan være i form av å tjene som ankerpunkter for flagella, slik noen mikrotubuli gjør; Alternativt gir noen mikrotubuler den faktiske ledningen (veien) for ting å bevege seg langs. Dermed kan cytoskjelettet være både motor og motorvei, avhengig av den spesifikke typen.
Andre organeller
Andre viktige organeller inkluderer Golgi kropper, som ser ut som stabler av pannekaker ved mikroskopisk undersøkelse og fungerer som steder for proteinlagring og sekresjon, og endoplasmatisk retikulum, som flytter proteinprodukter fra en del av cellen til en annen. Endoplasmatisk retikulum kommer i glatte og røffe former; sistnevnte er så navngitt fordi de er besatt med ribosomer. Golgikropper gir opphav til vesikler som bryter av kantene på "pannekakene" og inneholder proteiner; Hvis disse kan betraktes som fraktcontainere, er endoplasmatisk retikulum som mottar disse kroppene som en motorvei eller jernbanesystem.
Lysosomer er også viktige for vedlikehold av celler. Dette er også vesikler, men de inneholder spesifikke fordøyelsesenzymer som kan lysse (oppløse) enten metabolske avfallsprodukter fra celler eller kjemikalier som ikke er ment å være der i det hele tatt, men på en eller annen måte har brutt cellemembranen.