Τα μικροσκοπικά δοχεία γνωστά ως κύτταρα είναι οι βασικές μονάδες ζωντανών πραγμάτων στη Γη. Καθένας διαθέτει όλα τα χαρακτηριστικά που οι επιστήμονες αποδίδουν στη ζωή. Στην πραγματικότητα, ορισμένα ζωντανά όντα αποτελούνται από ένα μόνο κελί. Το σώμα σας, από την άλλη πλευρά, κυμαίνεται από 100 τρισεκατομμύρια.
Σχεδόν όλοι οι μονοκύτταροι οργανισμοί είναι προκαρυώτες, και στο μεγάλο σχήμα ταξινόμησης-ζωής, αυτά ανήκουν είτε στον τομέα των βακτηρίων είτε στον τομέα Archaea. Οι άνθρωποι, μαζί με όλα τα άλλα ζώα, φυτά και μύκητες, είναι ευκαρυώτες.
Αυτές οι μικροσκοπικές δομές εκτελούν τα ίδια καθήκοντα σε κλίμακα «μικρο» για να διατηρηθούν άθικτοι με εσάς και άλλους οργανισμούς πλήρους μεγέθους σε κλίμακα «μακρο» για να παραμείνετε ζωντανοί. Και προφανώς, εάν αρκετά μεμονωμένα κύτταρα αποτύχουν σε αυτά τα καθήκοντα, ο γονικός οργανισμός θα αποτύχει μαζί του.
Οι δομές εντός των κυττάρων έχουν μεμονωμένες λειτουργίες και, γενικά, ανεξάρτητα από τη δομή, αυτές μπορούν να μειωθούν σε τρεις βασικές εργασίες: Α
φυσική διεπαφή ή όριο με συγκεκριμένα μόρια. ένα συστηματικό μέσο κλεισίματος χημικών ουσιών εντός, κατά μήκος ή εκτός της δομής; και μια συγκεκριμένη, μοναδική μεταβολική ή αναπαραγωγική λειτουργία.Προκαρυωτικά κύτταρα εναντίον Ευκαρυωτικά κύτταρα
Όπως αναφέρθηκε, ενώ τα κύτταρα θεωρούνται γενικά ως μικροσκοπικά συστατικά των ζωντανών όντων, πολλά κύτταρα είναι έμβια όντα.
Βακτήρια, η οποία δεν μπορεί να φανεί αλλά σίγουρα κάνει την παρουσία τους αισθητή στον κόσμο (π.χ., ορισμένες προκαλούν λοιμώδεις ασθένειες, άλλοι βοηθούν τρόφιμα όπως το τυρί και το γιαούρτι ηλικία σωστά και άλλοι παίζουν ρόλο στη διατήρηση της υγείας του ανθρώπινου πεπτικού συστήματος), είναι ένα παράδειγμα μονοκύτταρων οργανισμών και προκαρυώτες.
Τα προκαρυωτικά κύτταρα έχουν περιορισμένο αριθμό εσωτερικών συστατικών σε σύγκριση με τα αντίστοιχα ευκαρυωτικά. Αυτά περιλαμβάνουν ένα κυτταρική μεμβράνη, ριβοσώματα, δεοξυριβονουκλεϊκό οξύ (DNA) και κυτόπλασμα, τα τέσσερα βασικά χαρακτηριστικά όλων των ζωντανών κυττάρων. αυτά περιγράφονται λεπτομερώς αργότερα.
Τα βακτήρια έχουν επίσης κυτταρικά τοιχώματα έξω από την κυτταρική μεμβράνη για πρόσθετη υποστήριξη, και μερικά από αυτά έχουν επίσης δομές που ονομάζονται μαστίγια, κατασκευές που είναι κατασκευασμένες από πρωτεΐνες και βοηθούν τους οργανισμούς στους οποίους είναι συνδεδεμένοι να κινούνται στο περιβάλλον τους.
Τα ευκαρυωτικά κύτταρα έχουν ένα πλήθος δομών που δεν προκαλούν τα προκαρυωτικά κύτταρα, και κατά συνέπεια, αυτά τα κύτταρα απολαμβάνουν ένα ευρύτερο φάσμα λειτουργιών. Ίσως τα πιο σημαντικά είναι τα πυρήνας και το μιτοχόνδρια.
Κυτταρικές δομές και οι λειτουργίες τους
Πριν ανακαλύψετε βαθιά πώς οι μεμονωμένες δομές κυττάρων χειρίζονται αυτές τις λειτουργίες, είναι χρήσιμο να αναθεωρήσετε ποιες είναι αυτές οι δομές και πού μπορούν να βρεθούν. Οι πρώτες τέσσερις δομές στον ακόλουθο κατάλογο είναι κοινές σε όλα τα κύτταρα στη φύση. Οι άλλοι βρίσκονται σε ευκαρυωτικά, και εάν μια δομή βρίσκεται μόνο σε ορισμένα ευκαρυωτικά κύτταρα, σημειώνονται αυτές οι πληροφορίες.
Η κυτταρική μεμβράνη: Αυτό ονομάζεται επίσης το μεμβράνη πλάσματος, αλλά αυτό μπορεί να προκαλέσει σύγχυση επειδή τα ευκαρυωτικά κύτταρα έχουν πραγματικά μεμβράνες πλάσματος γύρω από αυτές οργανίδια, πολλά από τα οποία αναφέρονται παρακάτω. Αυτό αποτελείται από μια διπλή στιβάδα φωσφολιπιδίου, ή δύο ίδιες κατασκευασμένες στιβάδες που βλέπουν το ένα το άλλο με τρόπο «καθρέφτη». Είναι ένα τόσο δυναμικό μηχάνημα όσο είναι ένα απλό εμπόδιο.
Κυτόπλασμα: Αυτή η μήτρα τύπου γέλης είναι η ουσία στην οποία κάθονται ο πυρήνας, τα οργανίδια και άλλες κυτταρικές δομές, σαν κομμάτια φρούτων σε ένα κλασικό επιδόρπιο ζελατίνης. Οι ουσίες κινούνται μέσω του κυτόπλασμα με διάχυση, ή από περιοχές υψηλότερων συγκεντρώσεων αυτών των ουσιών σε περιοχές χαμηλότερης συγκέντρωσης.
Ριβοσώματα: Αυτές οι δομές, οι οποίες δεν έχουν τις δικές τους μεμβράνες και επομένως δεν θεωρούνται αληθινά οργανίδια, είναι οι θέσεις σύνθεσης πρωτεϊνών στα κύτταρα και οι ίδιες είναι κατασκευασμένες από πρωτεϊνικές υπομονάδες. Έχουν "σταθμούς σύνδεσης" για αγγελιοφόρο ριβονουκλεϊκό οξύ (mRNA), που φέρει οδηγίες DNA από τον πυρήνα και τα αμινοξέα, τα «δομικά στοιχεία» πρωτεϊνών.
DNA: Το κελί γενετικό υλικό κάθεται στο κυτταρόπλασμα των προκαρυωτικών κυττάρων, αλλά στους πυρήνες (τον πληθυντικό του "πυρήνα") των ευκαρυωτικών κυττάρων. Αποτελείται από μονομερή - δηλαδή επαναλαμβανόμενες υπομονάδες - που ονομάζονται νουκλεοτίδια, από τα οποία υπάρχουν τέσσερα βασικά είδη, το DNA συσκευάζεται μαζί με υποστηρικτικές πρωτεΐνες που ονομάζονται ιστόνες σε μια μακρά, χορδής ουσία που ονομάζεται χρωματίνη, το οποίο χωρίζεται σε χρωμοσώματα σε ευκαρυωτικά.
Organelles των ευκαρυωτικών κυττάρων
Τα οργανίδια παρέχουν εξαιρετικά παραδείγματα δομών κυττάρων που εξυπηρετούν ξεχωριστούς, απαραίτητους και μοναδικούς σκοπούς που βασίζονται τη διατήρηση μηχανισμών μεταφοράς που με τη σειρά τους εξαρτώνται από το πώς αυτές οι δομές σχετίζονται φυσικά με το υπόλοιπο κύτταρο.
Μιτοχόνδρια είναι ίσως τα πιο εξέχοντα μόρια όσον αφορά τόσο τη διακριτική τους εμφάνιση κάτω από ένα μικροσκόπιο όσο και τα λειτουργία, η οποία είναι η χρήση των προϊόντων των χημικών αντιδράσεων που διαλύουν τη γλυκόζη στο κυτταρόπλασμα για να εξαγάγει μια μεγάλη συμφωνία της τριφωσφορική αδενοσίνη (ATP) εφ 'όσον υπάρχει οξυγόνο. Αυτό είναι γνωστό ως κυτταρική αναπνοή και λαμβάνει χώρα κυρίως στη μιτοχονδριακή μεμβράνη.
Άλλα βασικά οργανίδια περιλαμβάνουν το ενδοπλασματικό πρόγραμμα, ένα είδος κυψελοειδούς «αυτοκινητόδρομου» που συσκευάζει και κινεί μόρια μεταξύ ριβοσωμάτων, πυρήνα, κυτοπλάσματος και εξωτερικού κυττάρου. Σώματα Golgi, ή "δίσκοι" που διαχωρίζονται από το ενδοπλασματικό πρόγραμμα όπως τα μικρά ταξί. Λυσοσώματα, τα οποία είναι κοίλα, σφαιρικά σώματα που διαλύουν τα απόβλητα που σχηματίζονται κατά τη διάρκεια των μεταβολικών αντιδράσεων του κυττάρου.
Οι μεμβράνες πλάσματος είναι οι πύλες των κυττάρων
Οι τρεις εργασίες της κυτταρικής μεμβράνης διατηρούν την ακεραιότητα του ίδιου του κυττάρου, χρησιμεύοντας ως ημιδιαπερατή μεμβράνη στην οποία περνούν μικρά μόρια και διευκολύνουν την ενεργή μεταφορά ουσιών μέσω "αντλιών" ενσωματωμένων στη μεμβράνη.
Τα μόρια που αποτελούν το καθένα από τα δύο στρώματα της μεμβράνης είναι φωσφολιπίδια, που έχουν υδρόφοβες "ουρές" από λίπος που βλέπουν προς τα μέσα (και επομένως το ένα προς το άλλο) και "κεφάλια" που περιέχουν υδρόφιλο φωσφόρο που αντιμετωπίζουν προς τα έξω (και αυτό προς το εσωτερικό και το εξωτερικό του ίδιου του οργανικού, ή στην περίπτωση της σωστής κυτταρικής μεμβράνης, το εσωτερικό και το εξωτερικό του κυττάρου εαυτό).
Αυτά είναι γραμμικά και κάθετα στη συνολική δομή τύπου μεμβράνης της μεμβράνης στο σύνολό της.
Μια πιο προσεκτική ματιά στα φωσφολιπίδια
ο φωσφολιπίδια είναι αρκετά κοντά μεταξύ τους για να κρατήσουν τοξίνες ή μεγάλα μόρια που θα μπορούσαν να βλάψουν το εσωτερικό, εάν τους δοθεί διέλευση. Αλλά είναι αρκετά μακριά για να επιτρέψουν μικρά μόρια που απαιτούνται για μεταβολικές διεργασίες, όπως νερό, γλυκόζη (όλα τα σάκχαρα τα κύτταρα χρησιμοποιούν για ενέργεια) και νουκλεϊκά οξέα (τα οποία χρησιμοποιούνται για την κατασκευή νουκλεοτιδίων και επομένως DNA και ATP, το «ενεργειακό νόμισμα» σε όλα κύτταρα).
Η μεμβράνη έχει "αντλίες" ενσωματωμένες μεταξύ των φωσφολιπιδίων που χρησιμοποιούν ATP για να φέρουν ή να μετακινήσουν μόρια που δεν θα συνήθως περνούν, είτε λόγω του μεγέθους τους είτε επειδή η συγκέντρωσή τους είναι μεγαλύτερη από την πλευρά των αντλιών προς. Αυτή η διαδικασία κάλεσε ενεργή μεταφορά.
Ο πυρήνας είναι ο εγκέφαλος του κυττάρου
Ο πυρήνας κάθε κυττάρου περιέχει ένα πλήρες αντίγραφο όλου του DNA ενός οργανισμού με τη μορφή χρωμοσωμάτων. Οι άνθρωποι έχουν 46 χρωμοσώματα, με 23 κληρονομικά από κάθε γονέα. Ο πυρήνας περιβάλλεται από μια μεμβράνη πλάσματος που ονομάζεται πυρηνικός φάκελος.
Κατά τη διάρκεια μιας διαδικασίας που ονομάζεται μίτωσις, ο πυρηνικός φάκελος διαλύεται και ο πυρήνας χωρίζεται στα δύο αφού αντιγραφούν ή αντιγραφούν όλα τα χρωμοσώματα.
Αυτό ακολουθείται σύντομα από τη διαίρεση ολόκληρου του κελιού, μια διαδικασία γνωστή ως κυτοκίνηση. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα τη δημιουργία δύο θυγατρικών κυττάρων που είναι πανομοιότυπα μεταξύ τους καθώς και με το γονικό κελί.