Hvad gør alle dele af en celle?

Celler er livets grundlæggende byggesten. Mindre poetisk er de de mindste enheder af levende ting, der bevarer alle de grundlæggende egenskaber forbundet med selve livet (fx proteinsyntese, brændstofforbrug og genetisk materiale). Som et resultat, på trods af deres lille størrelse, er celler nødt til at udføre en lang række funktioner, både koordinerede og uafhængige. Dette betyder igen, at de skal indeholde en bred vifte af forskellige fysiske dele.

De fleste prokaryote organismer består kun af en enkelt celle, hvorimod organer af eukaryoter som dig selv indeholder billioner. Eukaryote celler indeholder specialiserede strukturer kaldet organeller, som inkluderer en membran svarende til den, der omgiver hele cellen. Disse organeller er cellens jordtropper og sørger løbende for, at alle cellens øjeblikkelige behov er opfyldt.

Alle celler indeholder på et absolut minimum en cellemembran, genetisk materiale og cytoplasma, også kaldet cytosol. Dette genetiske materiale er deoxyribonukleinsyre eller DNA. I prokaryoter er DNA grupperet i en del af cytoplasmaet, men det er ikke lukket af en membran, fordi kun eukaryoter har en kerne. Alle celler har en cellemembran bestående af et phospholipid dobbeltlag; prokaryote celler har en cellevæg direkte uden for cellemembranen for yderligere stabilitet og beskyttelse. Plantecellerne, som sammen med svampe og dyr er eukaryoter, har også cellevægge.

Alle celler har også ribosomer. I prokaryoter flyder disse frit i cytoplasmaet; i eukaryoter er de typisk bundet til det endoplasmatiske retikulum. Ribosomer klassificeres ofte som en type organel, men i nogle ordninger kvalificeres de ikke som sådan, fordi de mangler en membran. Ikke mærkning af ribosomer organeller gør ordningen "kun eukaryoter har organeller" konsistent. Disse eukaryote organeller inkluderer, ud over det endoplasmatiske retikulum, mitokondrier (eller i planter, kloroplaster), Golgi-legemer, lysosomer, vakuoler og cytoskeletet.

Cellemembranen, også kaldet plasmamembran, er en fysisk grænse mellem cellens indre miljø og omverdenen. Du må dog ikke tage fejl af denne grundlæggende vurdering for at antage, at cellemembranens rolle kun er beskyttende, eller at membranen kun er en slags vilkårlig egenskabslinje. Dette træk ved alle celler, såvel prokaryotiske som eukaryotiske, er produktet af et par milliarder års udvikling og er i faktisk et multifunktionelt, dynamisk vidunder, der uden tvivl fungerer mere som en enhed med ægte intelligens end blot barriere.

Cellemembranen består berømt af et phospholipid dobbeltlag, hvilket betyder, at det består af to identiske lag, der består af phospholipidmolekyler (eller mere korrekt, phosphoglycerolipider). Hvert enkelt lag er asymmetrisk og består af individuelle molekyler, der bærer noget af et forhold til blæksprutter eller til balloner, der bærer et par kvaster. "Hovedene" er phosphatdelene, som har en netto elektrokemisk ladningsubalance og betragtes således som polære. Fordi vand også er polært, og fordi molekyler med lignende elektrokemiske egenskaber har tendens til at samle sig sammen, betragtes denne del af phospholipiden som hydrofil. "Halerne" er lipider, specifikt et par fedtsyrer. I modsætning til fosfater er disse uladede og dermed hydrofobe. Fosfatet er bundet til den ene side af en tre-carbon glycerolrest i midten af ​​molekylet, og de to fedtsyrer er forbundet til den anden side.

Fordi de hydrofobe lipidhaler spontant associeres med hinanden i opløsning, er dobbeltlaget indstillet således, at de to fosfatlag vender udad og mod celleindretningen, hvorimod de to lipidlag blandes på indersiden af dobbeltlag. Dette betyder, at de dobbelte membraner er justeret som spejlbilleder, ligesom de to sider af din krop.

Membranen forhindrer ikke kun skadelige stoffer i at komme ind i det indre. Det er selektivt permeabelt, hvilket tillader vitale stoffer, men udelukker andre, som bounceren på en trendy natklub. Det tillader også selektivt udstødning af affaldsprodukter. Nogle proteiner indlejret i membranen fungerer som ionpumper for at opretholde ligevægt (kemisk balance) i cellen.

Cellecytoplasmaet, alternativt kaldet cytosolen, repræsenterer gryderet, hvori de forskellige komponenter i cellen "svømmer". Alle celler, prokaryotisk og eukaryotisk, har en cytoplasma, uden hvilken cellen ikke mere kunne have strukturel integritet end en tom ballon kunne.

Hvis du nogensinde har set en gelatindessert med stykker frugt indlejret inde, kan du tænke på gelatinen sig selv som cytoplasma, frugten som organeller og skålen, der holder gelatinen som en cellemembran eller -celle væg. Konsistensen af ​​cytoplasmaet er vandig, og det kaldes også en matrix. Uanset hvilken type celle det drejer sig om, indeholder cytoplasmaet en langt højere tæthed af proteiner og molekylære "maskiner" end havvand eller andre ikke-levende miljø, hvilket er et bevis på det job, som cellemembranen gør for at opretholde homeostase (et andet ord for "ligevægt" som anvendt på levende ting) indeni celler.

I prokaryoter findes celleens genetiske materiale, det DNA, den bruger til at reproducere såvel som at lede resten af ​​cellen til at fremstille proteinprodukter til den levende organisme, i cytoplasmaet. I eukaryoter er det lukket i en struktur kaldet kernen.

Kernen afgrænses fra cytoplasmaet ved hjælp af en nuklear hylster, der fysisk ligner cellens plasmamembran. Atomhylsteret indeholder nukleare porer, der muliggør tilstrømning og udstrømning af visse molekyler. Denne organelle er den største i enhver celle og tegner sig for så meget som 10 procent af en celles volumen og er let synlig ved hjælp af ethvert mikroskop, der er kraftigt nok til at afsløre cellerne selv. Forskere har kendt til eksistensen af ​​kernen siden 1830'erne.

Inde i kernen er kromatin, navnet på formularen DNA tager, når cellen ikke forbereder sig på at dele sig: oprullet, men ikke adskilt i kromosomer, der ser tydelige ud ved mikroskopi. Nukleolus er den del af kernen, der indeholder rekombinant DNA (rDNA), DNA dedikeret til syntese af ribosomalt RNA (rRNA). Endelig er nukleoplasmaet en vandig substans inde i den nukleare hylster, der er analog med cytoplasmaet i selve cellen.

Ud over lagring af genetisk materiale bestemmer kernen, hvornår cellen vil dele sig og reproducere.

Mitokondrier findes i dyre-eukaryoter og repræsenterer cellernes "kraftværker", da disse aflange organeller er hvor aerob respiration finder sted. Aerob respiration genererer 36 til 38 molekyler ATP eller adenosintrifosfat (cellernes vigtigste energikilde) for hvert molekyle glukose (kroppens ultimative brændstofvaluta), det bruger; glykolyse, derimod, som ikke kræver ilt for at fortsætte, genererer kun omkring en tiendedel så meget energi (4 ATP pr. glukosemolekyle). Bakterier kan klare sig ved glykolyse alene, men eukaryoter ikke.

Aerob respiration finder sted i to trin på to forskellige steder inden for mitokondrier. Det første trin er Krebs-cyklussen, en række reaktioner, der forekommer på den mitokondriale matrix, som er beslægtet med nukleoplasma eller cytoplasma andetsteds. I Krebs-cyklussen - også kaldet citronsyrecyklus eller tricarboxylsyre-cyklus - to molekyler af pyruvat, et tre-kulstofmolekyle produceret i glykolyse, indtast matrixen for hvert enkelt molekyle med seks kulstofglukose forbrugt. Der gennemgår pyruvatet en cyklus af reaktioner, der genererer materiale til yderligere Krebs-cyklusser og mere vigtigst af alt, højenergi-elektronbærere til det næste trin i aerob stofskifte, elektrontransporten kæde. Disse reaktioner finder sted på den mitokondrielle membran og er det middel, hvormed ATP-molekylerne frigøres under aerob respiration.

Dyr, planter og svampe er de eukaryoter, der i øjeblikket beboer jorden. Mens dyr bruger glukose og ilt til at generere brændstof, vand og kuldioxid, bruger planter vand, kuldioxid og solens energi til at fremstille ilt og glukose. Hvis dette arrangement ikke ligner en tilfældighed, er det ikke; procesanlæg, der anvendes til deres metaboliske behov kaldes fotosyntese, og det er i det væsentlige aerob respiration, der kører nøjagtigt i den modsatte retning.

Da planteceller ikke nedbryder glukose-biprodukter ved hjælp af ilt, har de ikke eller har brug for mitokondrier. I stedet har planter kloroplaster, som faktisk omdanner lysenergi til kemisk energi. Hver plantecelle har overalt fra 15 eller 20 til ca. 100 kloroplaster, som, ligesom mitokondrier i dyreceller, antages at have eksisteret en gang som fritstående bakterier i dagene før eukaryoter udviklede sig efter tilsyneladende opslugt af disse mindre organismer og inkorporeret disse bakteriers metaboliske maskiner i deres egen.

Hvis mitokondrier er cellernes kraftværker, er ribosomer fabrikkerne. Ribosomer er ikke bundet af membraner og er således ikke teknisk organeller, men de er ofte grupperet med ægte organeller for nemheds skyld.

Ribosomer findes i cytoplasmaet af prokaryoter og eukaryoter, men på sidstnævnte er de ofte knyttet til det endoplasmatiske retikulum. De består af ca. 60 procent protein og ca. 40 procent rRNA. rRNA er en nukleinsyre, ligesom DNA, messenger RNA (mRNA) og transfer RNA (tRNA).

Ribosomer findes af en simpel grund: at fremstille proteiner. De gør dette via processen med translation, som er konvertering af genetiske instruktioner kodet i rRNA via DNA til proteinprodukter. Ribosomer samler proteiner fra de 20 typer aminosyrer i kroppen, som hver især transporteres til ribosomet af en bestemt type tRNA. Den rækkefølge, hvormed disse aminosyrer tilsættes, specificeres af mRNA'et, som hver indeholder informationen afledt af en enkelt DNA-gen - det vil sige en længde af DNA, der tjener som en plan for et enkelt proteinprodukt, det være sig et enzym, et hormon eller et øje pigment.

Oversættelse betragtes som den tredje og sidste del af den såkaldte centrale dogme inden for småbiologi: DNA fremstiller mRNA, og mRNA laver eller bærer i det mindste instruktioner til proteiner. I den store ordning er ribosomet den eneste del af cellen, der samtidig er afhængig af alle tre standardtyper af RNA (mRNA, rRNA og tRNA) for at fungere.

De fleste af de resterende organeller er vesikler eller biologiske "sække" af en eller anden art. Golgi-legeme, der har et karakteristisk "pandekagestak" -arrangement ved mikroskopisk undersøgelse, indeholder nysyntetiserede proteiner; Golgi-legeme frigiver disse i små vesikler ved at klemme dem af, på hvilket tidspunkt disse små kroppe har deres egen lukkede membran. De fleste af disse små vesikler ender i det endoplasmatiske retikulum, som er som en motorvej eller et jernbanesystem for hele cellen. Nogle former for endoplasmatisk har mange ribosomer knyttet til sig, hvilket giver dem et "groft" udseende under et mikroskop. følgelig går disse organeller under navnet groft endoplasmatisk retikulum eller RER. I modsætning hertil kaldes ribosomfrit endoplasmatisk retikulum glat endoplasmatisk retikulum eller SER.

Celler indeholder også lysosomer, vesikler, der indeholder kraftige enzymer, der nedbryder affald eller uønskede besøgende. Disse er som det cellulære svar til en oprydningsbesætning.