Клетъчни структури и трите им основни функции

Микроскопичните контейнери, известни като клетки са основните единици на живите същества на Земята. Всеки може да се похвали с всички характеристики, които учените приписват на живота. Всъщност някои живи същества се състоят само от една клетка. Вашето собствено тяло, от друга страна, е в диапазона от 100 трилиона.

Почти всички едноклетъчни организми са прокариотии в голямата схема за класификация на живота те принадлежат или към домейна на бактериите, или към домейна на Archaea. Хората, заедно с всички други животни, растения и гъби, са еукариоти.

Тези малки структури изпълняват едни и същи задачи в „микро“ мащаб, за да се запазят непокътнати, както вие, така и други организми в пълен размер, в „макро“ мащаб, за да останете живи. И очевидно, ако достатъчно отделни клетки се провалят при тези задачи, родителският организъм ще се провали заедно с него.

Структурите в клетките имат индивидуални функции и като цяло, независимо от структурата, те могат да бъдат сведени до три основни задачи: A

Както споменахме, докато клетките обикновено се разглеждат като малки компоненти на живите същества, много клетки са живи същества.

Бактерии, които не могат да се видят, но със сигурност правят присъствието им в света (напр. някои причиняват инфекциозни заболявания, други помагат на храни като сирене и кисело мляко остаряват правилно и други играят роля в поддържането на здравето на човешкия храносмилателен тракт), са пример за едноклетъчни организми и прокариоти.

Прокариотните клетки имат ограничен брой вътрешни компоненти в сравнение с техните еукариотни колеги. Те включват a клетъчната мембрана, рибозоми, Дезоксирибонуклеинова киселина (ДНК) и цитоплазма, четирите основни характеристики на всички живи клетки; те са описани подробно по-късно.

Бактериите също имат клетъчни стени извън клетъчната мембрана за допълнителна подкрепа и някои от тях също имат структури, наречени флагела, подобни на камшици конструкции, направени от протеини и които помагат на организмите, към които са привързани, да се движат в тяхната среда.

Еукариотните клетки имат множество структури, които прокариотните клетки нямат и съответно тези клетки се радват на по-широк спектър от функции. Може би най-важните са ядро и митохондрии.

Преди да се задълбочите как отделните клетъчни структури се справят с тези функции, е полезно да прегледате кои са тези структури и къде могат да бъдат намерени. Първите четири структури в следващия списък са общи за всички клетки в природата; останалите се намират в еукариоти и ако структура се намира само в определени еукариотни клетки, тази информация се отбелязва.

Клетъчната мембрана: Това се нарича още плазмената мембрана, но това може да предизвика объркване, тъй като еукариотните клетки всъщност имат плазмени мембрани около себе си органели, много от които са подробно описани по-долу. Това се състои от фосфолипиден двуслой или два идентично изградени слоя, обърнати един към друг по „огледален образ“. Това е колкото динамична машина, толкова и обикновена бариера.

Цитоплазма: Тази гелообразна матрица е веществото, в което седят ядрото, органелите и други клетъчни структури, като парченца плод в класически желатинов десерт. Веществата се движат през цитоплазма чрез дифузия или от зони с по-високи концентрации на тези вещества до зони с по-ниска концентрация.

Рибозоми: Тези структури, които нямат собствени мембрани и по този начин не се считат за истински органели, са местата за синтез на протеини в клетките и самите те са изградени от протеинови субединици. Те имат "докинг станции" за пратеник рибонуклеинова киселина (иРНК), който носи ДНК инструкции от ядрото и аминокиселини, „градивните елементи“ на протеините.

ДНК: Клетката генетичен материал седи в цитоплазмата на прокариотните клетки, но в ядрата (множествено число на „ядрото“) на еукариотните клетки. Състои се от мономери - тоест повтарящи се субединици - наречени нуклеотиди, от които има четири основни вида, ДНК се пакетира заедно с поддържащи протеини, наречени хистони, в дълго, жилаво вещество, наречено хроматин, която сама е разделена на хромозоми при еукариоти.

Органелите предоставят чудесни примери за клетъчни структури, които служат на различни, необходими и уникални цели, на които разчитат поддържане на транспортни механизми, които от своя страна зависят от това как тези структури са физически свързани с останалата част от клетка.

Митохондрии са може би най-изявените молекули по отношение както на техния отличителен външен вид под микроскоп, така и на техния функция, която е да използва продуктите от химичните реакции, които разграждат глюкозата в цитоплазмата, за да извлекат страхотно сделка от аденозин трифосфат (АТФ) стига да има кислород. Това е известно като клетъчно дишане и се извършва главно върху митохондриалната мембрана.

Други ключови органели включват ендоплазмения ретикулум, нещо като клетъчна „магистрала“, която пакетира и премества молекули между рибозомите, ядрото, цитоплазмата и клетъчната външност. Тела на Голджи, или "дискове", които се откъсват от ендоплазмения ретикулум като малки таксита. Лизозоми, които са кухи, сферични тела, които разграждат отпадъчните продукти, образувани по време на метаболитните реакции на клетката.

Трите задачи на клетъчната мембрана запазват целостта на самата клетка, служат като полупропусклива мембрана, през която могат да преминат малки молекули и улесняват активен транспорт на вещества чрез "помпи", вградени в мембраната.

Молекулите, които изграждат всеки от двата слоя на мембраната, са фосфолипиди, които имат хидрофобни "опашки", направени от мазнини, обърнати навътре (а оттам и една към друга) и хидрофилни фосфорсъдържащи "глави", които са изправени навън (и това към вътрешността и външността на самата органела, или в случая на самата клетъчна мембрана, отвътре и отвън на клетката себе си).

Те са линейни и перпендикулярни на цялостната листообразна структура на мембраната като цяло.

The фосфолипиди са достатъчно близо един до друг, за да предпазят от токсини или големи молекули, които биха навредили на интериора, ако им бъде осигурено преминаване. Но те са достатъчно отдалечени, за да позволят малки молекули, необходими за метаболитните процеси, като вода, глюкоза (всички захари клетките използват за енергия) и нуклеинови киселини (които се използват за изграждане на нуклеотиди и по този начин ДНК и АТФ, „енергийната валута“ във всички клетки).

Мембраната има "помпи", вградени сред фосфолипидите, които използват ATP, за да въвеждат или извеждат молекули, които не биха обикновено преминават, или поради техния размер, или защото концентрацията им е по-голяма от страната, която молекулите изпомпват към. Този процес, наречен активен транспорт.

Ядрото на всяка клетка съдържа пълно копие на цялата ДНК на организма под формата на хромозоми; хората имат 46 хромозоми, като 23 са наследени от всеки родител. Ядрото е заобиколено от плазмена мембрана, наречена ядрена обвивка.

По време на процес, наречен митоза, ядрената обвивка се разтваря и ядрото се разделя на две, след като всички хромозоми се копират или репликират.

Това е последвано от разделянето на цялата клетка, процес, известен като цитокинеза. Това води до създаването на две дъщерни клетки, които са идентични помежду си, както и на родителската клетка.