Vztah mezi strukturou a funkcí buněk

„Forma odpovídá funkci“ je ve světě běžným refrénem přírodních i lidských forem inženýrství. Když jde o účelnou konstrukci každodenního nářadí, je to často zřejmé: Malé dítě, které by dostalo lopatu, skleničku na pití, ponožky nebo kladivo, by pravděpodobně mohlo relativně snadno určit, k čemu jsou tyto nástroje, zatímco v případě, řekněme samostatného řetězu na kolo nebo obojku pro psa, je skládačka podstatně obtížnější řešit.

Přírodní struktury vytvořené v průběhu milionů let evoluce zůstávají na svém místě protože byly vybrány kvůli výhodám přežití, které organizmům dávají vlastnit je. To je případ buněk, které jsou nejjednoduššími přírodními strukturami, které mají všechny vlastnosti dynamické entity známé jako život: reprodukce, metabolismus, udržování chemické rovnováhy a fyzické pevnosti.

Stejně jako v „makro“ světě, způsob, jakým části buňky mluví ke svým funkcím - obě ty, které stojí osamoceně a ty, které jsou integrovány se zbytkem buňky - je samo o sobě fascinujícím předmětem biologie že jo.

Složení a funkce buněk se značně liší jak mezi organismy, tak v případě složitých mnohobuněčných organismů mezi různými tkáněmi a orgány ve stejném organismu. Ale všechny buňky mají řadu společných prvků. Tyto zahrnují:

• Buněčná membrána: Tato struktura tvoří vnější výstelku buňky a je zodpovědná jak za fyzickou integritu buňky, tak za umožnění průchodu určitých látek dovnitř a ven, zatímco ostatním brání v průchodu. Skutečně se skládá z a dvojitá plazmatická membrána.
• Cytoplazma: Toto tvoří vnitřní substanci buněk a skládá se z vodnaté matrice, která podporuje další obsah vnitřních buněk, jako je lešení. Tekutá neorganická část se nazývá cytosola většina chemických reakcí v buňce zde probíhá pomocí proteinů nazývaných enzymy.
• Genetický materiál: Genetický materiál, který téměř každá buňka organismu obsahuje kompletní kopii, nese informace potřebné pro syntézu bílkovin ve formě deoxyribonukleová kyselina (DNA). DNA je to, co se během reprodukčního procesu předává dalším generacím.
• Ribozomy: Tyto proteiny jsou zodpovědné za výrobu všech proteinů, které organismus potřebuje. Berou směr od messenger ribonukleové kyseliny (mRNA). Na ribozomech jsou jednotlivé aminokyseliny spojeny dohromady a vytvářejí řetězce, které tvoří bílkoviny. MRNA je vyrobena DNA v procesu zvaném transkripce; konverze instrukcí mRNA na proteiny na ribozomech, které se skládají ze dvou podjednotek, je známá jako překlad.

Živé věci lze rozdělit do dvou typů: Prokaryotes, které zahrnují domény Bacteria a Archaea a eukaryoty, které se skládají z domény Eukaryota. Většina prokaryotů jsou jednobuněčné organismy, zatímco téměř všechny eukaryoty - rostliny, zvířata a houby - jsou mnohobuněčné.

Prokaryotické buňky zahrnují již popsané čtyři struktury, ale nic jiného, ​​i když bakterie ano buněčné stěny. Mnoho z nich má také buňku kapsle; jejich primární funkcí je ochrana. Někteří prokaryoti mají na svém povrchu také struktury podobné whipl bičíky. Jak můžete uhodnout podle jejich vzhledu, používají se hlavně pro pohyb.

Eukaryotické buňky jsou naopak bohaté na organely, což jsou entity vázané na membránu, které slouží buňce konkrétním způsobem. Důležité je, že eukaryoti uchovávají svou DNA uvnitř a jádro, zatímco u prokaryot, kterým chybí vnitřní struktury vázané na membránu jakéhokoli druhu, DNA plave ve volném shluku v cytoplazmě zvaném nukleoidní oblast.

Vztah mezi částmi buňky a jejich funkcemi je doložen elegancí a jasností v organelách eukaryot. Všechny organely zase mají plazmatickou membránu. Každá plazmatická membrána v buňkách - včetně vnější, pojmenované buněčné membrány a membrán obklopujících organely - se skládá z fosfolipiddvouvrstvá.

Tato dvojvrstva se skládá ze dvou samostatných „listů“ obrácených k sobě zrcadlově. Vnitřek má hydrofobní, nebo vodoodpudivé části každé vrstvy, které sestávají z lipidů ve formě mastných kyselin. Vnější části jsou naopak hydrofilnínebo hledají vodu a sestávají z fosfátových částí fosfolipidových molekul.

Jedna „stěna“ hydrofilních fosfátových hlav tedy směřuje dovnitř organely (nebo v případě buněčné membrány jako takové zatímco druhá směřuje k vnější nebo cytoplazmatické straně (nebo v případě buněčné membrány ven) životní prostředí).

Struktura membrány je taková, že malé molekuly, jako je glukóza a voda, se mohou volně pohybovat mezi fosfolipidové molekuly, zatímco větší nemohou a musí být aktivně čerpány dovnitř nebo ven (nebo odepřeny průchod, doba). Opět platí, že struktura odpovídá funkci.

I když se obvykle neoznačuje jako organela kvůli své nejvyšší důležitosti, jádro je vlastně ztělesněním jedné. Jeho plazmatická membrána se nazývá jaderný obal. Jádro obsahuje DNA zabalenou do chromatin, což je hmota bohatá na bílkoviny rozdělená na chromozomy.

Když se chromozomy rozdělí a jádro s nimi, proces se nazývá mitóza. Aby k tomu došlo, mitotické vřeteno musí být vytvořen uvnitř jádra, což je v podstatě mozek buňky a spotřebovává významnou část celkového objemu většiny buněk.

Tyto zhruba oválné organely jsou elektrárnami eukaryot, protože jsou místem aerobního („s kyslíkem“) dýchání, zdrojem většina energie, kterou eukaryoty pocházejí z paliva, které konzumují (v případě zvířat) nebo syntetizují pomocí slunečního záření (v případě rostliny).

Předpokládá se, že mitochondrie vznikly před více než 2 miliardami let, kdy se aerobní bakterie likvidovaly uvnitř existujících neaerobních buněk a začaly s nimi metabolicky spolupracovat. Mnoho záhybů v jejich membráně, kde ve skutečnosti dochází k aerobnímu dýchání, je dalším příkladem soutoku struktury a funkce v buňkách.

Tato membránová struktura je spíše jako „dálnice“ v tom, že sahá od jádra (a je ve skutečnosti spojena s jeho membránou), přes buňku, až na vzdálený konec cytoplazmy. Nese a upravuje proteinové produkty vyrobené ribozomy.

Nazývá se nějaké endoplazmatické retikulum hrubé endoplazmatické retikulum protože je posetý ribozomy, jak je vidět pod mikroskopem; odpovídajícím způsobem se nazývají formy postrádající ribozomy hladké endoplazmatické retikulum.

The Golgiho aparát je podobný endoplazmatickému retikulu v tom, že balí a zpracovává proteiny a další generované buňky látky, ale je uspořádán do kulatých skládaných disků, podobně jako role mincí nebo hromada malých palačinek.

Lyzozomy jsou centry pro likvidaci odpadu v buňce, a proto tato malá kulová těla mají enzymy, které rozpouštějí a dávkují produkty rozpadu buněk, které jsou výsledkem každodenního metabolismu. Lysosomy jsou vlastně druh vakuola, název pro dutou, na membránu vázanou jednotku v buňkách, jejímž účelem je sloužit jako nádoba na chemikálie jakéhokoli druhu.

The cytoskelet je vyroben z mikrotubuly, bílkoviny uspořádané jako drobné bambusové výhonky a sloužící jako nosné nosníky a nosníky. Ty sahají přes celou cytoplazmu od jádra k buněčné membráně.