Cellefysiologi: En oversigt over struktur, funktion og adfærd

Som livets grundlæggende enheder udfører celler vigtige funktioner i prokaryoter og eukaryoter. Cellefysiologi fokuserer på de interne strukturer og processer i levende organismer.

Fra division til kommunikation studerer dette felt hvordan celler leve, arbejde og dø.

En del af cellefysiologi er undersøgelsen af, hvordan celler opfører sig. Der er en vigtig sammenhæng mellem cellestruktur, funktion og adfærd. For eksempel, organeller i eukaryoter har specifikke roller, der hjælper cellen med at fungere og opføre sig ordentligt.

Når du forstår fysiologi og cellebiologi, giver den måde, hvorpå en celle opfører sig mening. Koordineret adfærd er vigtigt for flercellede organismer, fordi der er mange celler, der skal arbejde sammen. Korrekt celleopførsel skaber funktionelle væv og en sund organisme.

Men når celleopførsel går galt, kan det føre til sygdomme som kræft. For eksempel hvis celledeling er ude af kontrol, kan celler formere sig og danne tumorer.

Selvom celler kan variere, er der grundlæggende adfærd, som mange af dem deler. De omfatter:

• Celledeling og vækst. Celler skal vokse og dele sig over tid. Mitose og meiose er de to mest almindelige typer celledeling. Mitose producerer to identiske datterceller, mens meiose fremstiller fire forskellige datterceller med halvt DNA.
• Cellulær metabolisme. Alle levende ting har brug for energi eller brændstof for at leve, og stofskifte hjælper dem med at opnå dette. De fleste celler bruger begge cellulær respiration eller fotosyntese, som er en række kemiske processer.
• Mobil kommunikation. Levende celler har ofte brug for at kommunikere og sprede information gennem en organisme. De kan bruge receptorer eller ligander, hulkryds eller plasmodesmata til at kommunikere.
• Mobil transport. Celletransport flytter materialer over en celle membran. Dette kan være aktiv eller passiv transport.
• Mobil mobilitet. Motilitet giver celler mulighed for at bevæge sig fra et sted til et andet. De kan svømme, kravle, glide eller bruge andre metoder.
  

Det er vigtigt at forstå cellefysiologi og membrantransport. Organismer har brug for at bære stoffer ind og ud af deres celler og gennem lipid-dobbeltlaget i plasmamembranen.

Passiv og aktiv transport er to almindelige typer cellulær transport. Der er nogle væsentlige forskelle mellem aktiv og passiv transport.

Passiv transport bruger ikke energi til at flytte stoffer. En metode, som celler bruger, er diffusion, og du kan opdele det i enkel eller lettet diffusion. Stoffer kan flytte fra områder med høj koncentration til områder med lav koncentration. Osmose er et eksempel på simpel diffusion, der involverer vand.

Enkel diffusion involverer molekyler, der bevæger sig ned gennem koncentrationsgradienten gennem plasmamembranen. Disse molekyler er små og ikke-polære. Forenklet diffusion er ens, men involverer membrantransportkanaler. Store og polære molekyler afhænger af lettere diffusion.

Aktiv transport har brug for energi til at flytte stoffer. Molekyler kan bevæge sig mod koncentrationsgradienten fra områder med lav koncentration til områder med høj koncentration takket være energikilder som ATP. Bæreproteiner hjælper cellerne under denne proces, og cellerne kan bruge en protonpumpe eller ionkanal.

Endocytose og eksocytose er eksempler på aktiv transport i celler. De hjælper med at flytte store molekyler inde i vesikler. Under endocytose fanger cellen et molekyle og flytter det ind. Under eksocytose flytter cellen et molekyle til ydersiden af ​​sin membran.

Celler kan modtage, fortolke og reagere på signaler. Denne form for kommunikation hjælper dem med at reagere på deres miljø og sprede information inden for en multicellular organisme. Signalering styrer celleopførsel ved at lade celler reagere på specifikke signaler fra deres miljø eller andre celler.

Signaltransduktion er et andet udtryk for cellesignalering og henviser til transmission af information. En signaltransduktionskaskade er en vej eller række kemiske reaktioner, der sker inde i cellen, efter at en stimulus starter den. Signalering kan kontrollere cellevækst, bevægelse, stofskifte og mere. Men når cellekommunikation går galt, kan det forårsage sygdom som kræft.

Det er vigtigt at forstå det grundlæggende i cellekommunikation. Den generelle proces starter, når cellen registrerer et kemisk signal. Dette udløser en kemisk reaktion, der i sidste ende hjælper cellen med at reagere på den. Der er et slutrespons, der fører til det ønskede resultat.

For eksempel modtager en celle et signal fra kroppen, der siger, at den har brug for mere celledeling. Det går gennem en signalkaskade, der ender med ekspressionen af ​​gener, der vil drive celledeling, og cellen begynder at dele sig.

De fleste af signalerne i en celle er kemiske. Celler har proteiner kaldet receptorer og molekyler kaldet ligander der hjælper dem under signalering.

For eksempel kan en celle frigive et protein i det ekstracellulære rum for at advare andre celler. Proteinet kan flyde til en anden celle, som samler det op, fordi cellen har den rigtige receptor til det. Derefter modtager den anden celle signalet og kan reagere på det.

Du kan finde hulkryds i dyreceller og plasmodesmata i planteceller, som er kanaler, der hjælper celler med at kommunikere. Disse kanaler forbinder nærliggende celler. De tillader små molekyler at passere gennem dem, så signaler kan bevæge sig.

Når celler har modtaget signaler, kan de fortolke dem. Dette sker gennem en konformationsændring eller biokemiske reaktioner. Signaltransduktionskaskader kan flytte informationen gennem cellen. Phosphorylering kan aktivere eller deaktivere proteiner ved at tilføje en phosphatgruppe.

Nogle signaltransduktionskaskader inkluderer intracellulære budbringere eller anden budbringere, såsom Ca²⁺, cAMP, NO og cGMP. Disse har tendens til at være ikke-proteinmolekyler, som calciumioner, der kan være rigelige i cellen.

For eksempel har nogle celler proteiner, der kan binde calciumioner, som kan ændre formen og aktiviteten af ​​proteinerne.

Celler kan reagere på signaler på en række forskellige måder. For eksempel kan de foretage ændringer i genekspression det kan ændre, hvordan cellen opfører sig.

De kan også sende feedback-signaler for at bekræfte, at de modtog det originale signal og svarede. I sidste ende kan signalering påvirke cellefunktionen.

Cellemotilitet er vigtigt, fordi det hjælper organismer med at bevæge sig fra et sted til et andet. Dette kan være nødvendigt for at skaffe mad eller undslippe fare. Ofte skal cellen bevæge sig som et svar på miljøændringer. Celler kan kravle, svømme, glide eller bruge andre metoder.

Det flagella og cilia kan hjælpe en celle med at bevæge sig. Flagellas eller pisklignende strukturs rolle er at drive en celle. Rollen af ​​cilier eller hårlignende strukturer er at bevæge sig frem og tilbage i et rytmisk mønster. Sædceller har flageller, mens cellerne, der strækker luftvejene, har cilier.

Cellesignalering kan føre til cellebevægelse i organismer. Denne bevægelse kan være mod eller væk fra signaler, og den kan spille en rolle i sygdommen. Chemotaxis er cellebevægelse mod eller væk fra en højere kemisk koncentration, og det er en vigtig del af det cellulære respons.

For eksempel tillader kemotaxis kræftceller at bevæge sig mod et område af kroppen, der fremmer mere vækst.

Celler kan trække sig sammen, og denne type bevægelse sker i muskelceller. Processen starter med et signal fra nervesystemet.

Derefter reagerer cellerne ved at starte kemiske reaktioner. Reaktionerne påvirker muskelfibrene og forårsager sammentrækninger.