Κυτταρική δομή ενός ζώου

Τα κύτταρα είναι τα θεμελιώδη, αναρίθμητα στοιχεία της ζωής στη Γη. Μερικά έμβια όντα, όπως τα βακτήρια, αποτελούνται από ένα μόνο κύτταρο. ζώα όπως εσείς περιλαμβάνουν τρισεκατομμύρια. Τα κύτταρα είναι τα ίδια μικροσκοπικά, αλλά τα περισσότερα από αυτά περιέχουν μια εντυπωσιακή σειρά ακόμη μικρότερων συστατικών ότι όλοι συμβάλλουν στη βασική αποστολή της διατήρησης του κυττάρου - και κατ 'επέκταση, του γονικού οργανισμού - ζωντανός. Γενικά, τα ζωικά κύτταρα αποτελούν μέρος πιο πολύπλοκων μορφών ζωής από τα βακτηριακά ή φυτικά κύτταρα. Κατά συνέπεια, τα ζωικά κύτταρα είναι πιο περίπλοκα και περίπλοκα από τα αντίστοιχά τους στον μικροβιακό και βοτανικό κόσμο.

Ίσως ο ευκολότερος τρόπος να σκεφτεί κανείς ένα κελί ζώων είναι το κέντρο εκπλήρωσης ή μια μεγάλη, πολυσύχναστη αποθήκη. Ένα σημαντικό ζήτημα που πρέπει να έχετε κατά νου, αυτό που συχνά περιγράφει τον κόσμο γενικά, αλλά είναι εξαιρετικά εφαρμοστέο στη βιολογία ειδικότερα, είναι το "form fits function". Αυτό είναι το λόγος για τον οποίο τα μέρη ενός ζωικού κυττάρου, καθώς και το κύτταρο στο σύνολό τους, είναι δομημένα με τον τρόπο που σχετίζονται στενά με τις εργασίες που ανατίθενται σε αυτά τα μέρη - που ονομάζονται "οργανίδια". πραγματοποιώντας.

Τα ζωντανά πράγματα μπορούν να χωριστούν σε προκαρυωτικός οργανισμοί, οι οποίοι είναι μονοκύτταροι και περιλαμβάνουν:

• φυτά
  
• των ζώων
  
• μύκητες

Τα κύτταρα των ευκαρυωτικών περιλαμβάνουν μια μεμβράνη γύρω από το γενετικό υλικό, δημιουργώντας έναν πυρήνα. οι προκαρυωτικοί δεν έχουν τέτοια μεμβράνη. Επίσης, το κυτταρόπλασμα προκαρυωτικών δεν περιέχει οργανίδια, τα οποία ευκαρυωτικά κύτταρα διαθέτουν σε αφθονία.

ο κυτταρική μεμβράνη, που ονομάζεται επίσης μεμβράνη πλάσματος, σχηματίζει το εξωτερικό όριο των ζωικών κυττάρων. (Τα φυτικά κύτταρα έχουν κυτταρικά τοιχώματα ακριβώς έξω από την κυτταρική μεμβράνη για πρόσθετη προστασία και σταθερότητα.) Η μεμβράνη είναι κάτι περισσότερο από ένα απλό φυσικό φράγμα ή μια αποθήκη για οργανίδια και DNA. Αντίθετα, είναι δυναμικό, με εξαιρετικά επιλεκτικά κανάλια που ρυθμίζουν προσεκτικά την είσοδο και την έξοδο των μορίων από και προς το κελί.

Η κυτταρική μεμβράνη αποτελείται από ένα διπλοστιβάδα φωσφολιπιδίου, ή διπλής στιβάδας λιπιδίων. Αυτή η διπλή στιβάδα αποτελείται, στην ουσία, από δύο διαφορετικά "φύλλα" μορίων φωσφολιπιδίου, με το λιπίδιο μέρη των μορίων σε διαφορετικά στρώματα που αγγίζουν και τα φωσφορικά μέρη που δείχνουν αντίθετα κατευθύνσεις. Για να καταλάβετε γιατί συμβαίνει αυτό, εξετάστε ξεχωριστά τις ηλεκτροχημικές ιδιότητες των λιπιδίων και των φωσφορικών. Τα φωσφορικά άλατα είναι πολικά μόρια, που σημαίνει ότι τα ηλεκτροχημικά τους φορτία κατανέμονται άνισα στο μόριο. Νερό (Η₂Το Ο) είναι επίσης πολικό και οι πολικές ουσίες τείνουν να αναμιχθούν, έτσι τα φωσφορικά άλατα είναι μεταξύ των ουσιών που επισημαίνονται υδρόφιλα (δηλ. Προσελκύονται στο νερό).

Το τμήμα λιπιδίων ενός φωσφολιπιδίου περιέχει δύο λιπαρά οξέα, τα οποία είναι μακρές αλυσίδες υδρογονανθράκων με συγκεκριμένους τύπους δεσμών που αφήνουν ολόκληρο το μόριο χωρίς βαθμίδα φόρτισης. Στην πραγματικότητα, τα λιπίδια είναι εξ ορισμού μη πολικά. Επειδή αντιδρούν αντίθετα με τον τρόπο που κάνουν τα πολικά μόρια παρουσία νερού, ονομάζονται υδρόφοβα. Θα μπορούσατε λοιπόν να σκεφτείτε ένα ολόκληρο μόριο φωσφολιπιδίου ως "καλαμάρι", με το φωσφορικό μέρος να χρησιμεύει ως το κεφάλι και το σώμα και το λιπίδιο ως ένα ζευγάρι πλοκάμια. Περαιτέρω, φανταστείτε δύο μεγάλα "φύλλα" καλαμαριών, συγκεντρωμένα με τα πλοκάμια τους που αναμιγνύονται και τα κεφάλια τους στραμμένα σε αντίθετες κατευθύνσεις.

Οι κυτταρικές μεμβράνες επιτρέπουν σε ορισμένες ουσίες να έρχονται και να φεύγουν. Αυτό συμβαίνει με διάφορους τρόπους, συμπεριλαμβανομένης της διάχυσης, της διευκόλυνσης της διάχυσης, της όσμωσης και της ενεργού μεταφοράς. Ορισμένα οργανίδια, όπως τα μιτοχόνδρια, έχουν τις δικές τους εσωτερικές μεμβράνες που αποτελούνται από τα ίδια υλικά με την ίδια τη μεμβράνη του πλάσματος.

ο πυρήνας είναι στην πραγματικότητα το κέντρο ελέγχου και διοίκησης του ζωικού κυττάρου. Περιέχει το DNA, το οποίο στα περισσότερα ζώα είναι διατεταγμένα σε ξεχωριστά χρωμοσώματα (έχετε 23 ζευγάρια από αυτά) που χωρίζονται σε μικρά τμήματα που ονομάζονται γονίδια. Τα γονίδια είναι απλά μήκη DNA που περιέχουν τον κωδικό για ένα συγκεκριμένο πρωτεϊνικό προϊόν, το οποίο το DNA παρέχει στον μηχανισμό συναρμολόγησης πρωτεϊνών του κυττάρου μέσω του μορίου RNA (ριβονουκλεϊκό οξύ).

Ο πυρήνας περιλαμβάνει διαφορετικά τμήματα. Κατά τη μικροσκοπική εξέταση, ένα σκοτεινό σημείο που ονομάζεται πυρήνας εμφανίζεται στη μέση του πυρήνα. ο πυρήνας εμπλέκεται στην κατασκευή ριβοσωμάτων. Ο πυρήνας περιβάλλεται από μια πυρηνική μεμβράνη, μια διπλή μεταγενέστερη ανάλογη με την κυτταρική μεμβράνη. Αυτή η επένδυση, που ονομάζεται επίσης πυρηνικός φάκελος, έχει νηματώδεις πρωτεΐνες συνδεδεμένες στο εσωτερικό στρώμα που εκτείνονται προς τα μέσα και βοηθούν στη διατήρηση του DNA οργανωμένου και στη θέση του.

Κατά την αναπαραγωγή και διαίρεση των κυττάρων, η διάσπαση του ίδιου του πυρήνα σε δύο θυγατρικούς πυρήνες ονομάζεται κυτοκίνηση. Η διάκριση του πυρήνα από το υπόλοιπο κύτταρο είναι χρήσιμη για τη διατήρηση του DNA απομονωμένου από άλλες κυτταρικές δραστηριότητες, ελαχιστοποιώντας τις πιθανότητες να υποστεί βλάβη. Αυτό επιτρέπει επίσης τον εξαιρετικό έλεγχο του άμεσου κυτταρικού περιβάλλοντος, το οποίο μπορεί να διαφέρει από το κυτταρόπλασμα του κυττάρου γενικά.

Αυτά τα οργανίδια, τα οποία βρίσκονται επίσης σε μη ζωικά κύτταρα, είναι υπεύθυνα για τη σύνθεση πρωτεϊνών, η οποία εμφανίζεται στο κυτταρόπλασμα. Η σύνθεση πρωτεϊνών τίθεται σε κίνηση όταν το DNA στον πυρήνα υφίσταται μια διαδικασία που ονομάζεται μεταγραφή, η οποία είναι η κατασκευή RNA με χημικό κωδικό που αντιστοιχεί στην ακριβή ταινία DNA από την οποία κατασκευάζεται (messenger RNA ή mRNA). Το DNA και το RNA αποτελούνται αμφότερα από μονομερή (μονές επαναλαμβανόμενες μονάδες) νουκλεοτιδίων, τα οποία περιέχουν σάκχαρο, φωσφορική ομάδα και τμήμα που ονομάζεται αζωτούχος βάση. Το DNA περιλαμβάνει τέσσερις διαφορετικές βάσεις (αδενίνη, γουανίνη, κυτοσίνη και θυμίνη) και η αλληλουχία αυτών σε μια μακρά λωρίδα DNA είναι ο κώδικας για το προϊόν που τελικά συντίθεται σε ριβοσώματα.

Όταν το νεοαποκτηθέν mRNA μετακινείται από τον πυρήνα στα ριβοσώματα στο κυτόπλασμα, μπορεί να ξεκινήσει η σύνθεση πρωτεϊνών. Τα ίδια τα ριβοσώματα αποτελούνται από ένα είδος RNA που ονομάζεται ριβοσωμικό RNA (rRNA). Τα ριβοσώματα αποτελούνται από δύο πρωτεϊνικές υπομονάδες, μία από αυτές περίπου 50 τοις εκατό πιο μαζική από την άλλη. Το mRNA συνδέεται με μια συγκεκριμένη θέση στο ριβόσωμα και τα μήκη του μορίου τρεις βάσεις κάθε φορά "διαβάζονται" και χρησιμοποιείται για την παραγωγή ενός από τα 20 διαφορετικά είδη αμινοξέων, τα οποία είναι τα βασικά δομικά στοιχεία του πρωτεΐνες. Αυτά τα αμινοξέα μεταφέρονται στα ριβοσώματα από ένα τρίτο είδος RNA, που ονομάζεται μεταφορά RNA (tRNA).

Μιτοχόνδρια είναι συναρπαστικά οργανίδια που παίζουν ιδιαίτερα σημαντικό ρόλο στο μεταβολισμό των ζώων και των ευκαρυωτικών στο σύνολό τους. Αυτοί, όπως και ο πυρήνας, περικλείονται από μια διπλή μεμβράνη. Έχουν μια βασική λειτουργία: να παρέχουν όσο το δυνατόν περισσότερη ενέργεια χρησιμοποιώντας πηγές καυσίμων υδατανθράκων υπό συνθήκες επαρκούς διαθεσιμότητας οξυγόνου.

Το πρώτο βήμα στον μεταβολισμό των ζωικών κυττάρων είναι η διάσπαση της γλυκόζης που εισέρχεται στο κύτταρο σε μια ουσία που ονομάζεται πυροσταφυλική. Αυτό ονομάζεται γλυκόλυση και συμβαίνει είτε υπάρχει οξυγόνο είτε όχι. Όταν δεν υπάρχει επαρκές οξυγόνο, το πυροσταφυλικό υφίσταται ζύμωση για να γίνει γαλακτικό, γεγονός που παρέχει βραχυπρόθεσμη έκρηξη κυτταρικής ενέργειας. Διαφορετικά, το πυροσταφυλικό εισέρχεται στα μιτοχόνδρια και υφίσταται αερόβια αναπνοή.

Η αερόβια αναπνοή περιλαμβάνει δύο διαδικασίες με τα δικά τους βήματα. Η πρώτη λαμβάνει χώρα στο μιτοχονδριακό πλέγμα (παρόμοιο με το κυτταρόπλασμα του κυττάρου) και ονομάζεται κύκλος Krebs, κύκλος τρικαρβοξυλικού οξέος (TCA) ή κύκλος κιτρικού οξέος. Αυτός ο κύκλος παράγει φορείς ηλεκτρονίων υψηλής ενέργειας για την επόμενη διαδικασία, την αλυσίδα μεταφοράς ηλεκτρονίων. Οι αλυσιδωτές αντιδράσεις μεταφοράς ηλεκτρονίων εμφανίζονται στη μιτοχονδριακή μεμβράνη, παρά στη μήτρα όπου λειτουργεί ο κύκλος Krebs. Αυτός ο φυσικός διαχωρισμός των εργασιών, ενώ δεν είναι πάντα η πιο αποτελεσματική εμφάνιση από το εξωτερικό, βοηθά στην εξασφάλιση ελάχιστων λαθών από ένζυμα στις αναπνευστικές οδούς, ακριβώς καθώς τα διαφορετικά τμήματα ενός πολυκαταστήματος ελαχιστοποιούν τις πιθανότητες να καταλήξετε σε λάθος αγορά ακόμα κι αν πρέπει να περιπλανηθείτε στο κατάστημα με αρκετούς τρόπους για να φτάσετε το.

Επειδή ο αερόβιος μεταβολισμός παρέχει πολύ περισσότερη ενέργεια από το ATP (τριφωσφορική αδενοσίνη) ανά μόριο γλυκόζης από ό, τι κάνει η ζύμωση, είναι πάντα η «προτιμώμενη» οδός και αποτελεί θρίαμβο εξέλιξη.

Τα μιτοχόνδρια πιστεύεται ότι ήταν ανεξάρτητοι προκαρυωτικοί οργανισμοί κάποτε, εκατομμύρια και εκατομμύρια χρόνια, πριν ενσωματωθούν σε αυτά που τώρα ονομάζονται ευκαρυωτικά κύτταρα. Αυτό ονομάζεται θεωρία ενδοσυμπιόντων, η οποία προχωρεί πολύ προς την εξήγηση πολλών χαρακτηριστικών των μιτοχονδρίων που διαφορετικά θα μπορούσαν να είναι αόριστα για τους μοριακούς βιολόγους. Στην πραγματικότητα, αυτοί οι ευκαρυωτικοί φαίνεται να έχουν καταλάβει έναν ολόκληρο παραγωγό ενέργειας, και όχι κάποιος που πρέπει να εξελιχθεί μικρότερα συστατικά, είναι ίσως ο κύριος παράγοντας που τα ζώα και άλλοι ευκαρυωτικοί είναι σε θέση να ευδοκιμήσουν για όσο διάστημα έχουν.

Συσκευές Golgi: Ονομάζονται επίσης σώματα Golgi, το Συσκευές Golgi είναι ένα κέντρο επεξεργασίας, συσκευασίας και διαλογής πρωτεϊνών και λιπιδίων που κατασκευάζονται αλλού στο κελί. Συνήθως έχουν "στοίβα τηγανίτες" εμφάνιση. Πρόκειται για κυστίδια, ή μικρούς σάκους που συνδέονται με μεμβράνη, που διασπώνται από τις εξωτερικές άκρες των δίσκων στα σώματα Golgi όταν τα περιεχόμενά τους είναι έτοιμα να παραδοθούν σε άλλα μέρη του κυττάρου. Είναι χρήσιμο να οραματίζεστε τα σώματα Golgi ως ταχυδρομεία ή κέντρα ταξινόμησης και παράδοσης αλληλογραφίας, με κάθε κυστίδιο διασπάται από το κύριο "κτίριο" και σχηματίζει μια κλειστή κάψουλα που μοιάζει με φορτηγό παράδοσης ή αυτοκίνητο σιδηροδρόμου.

Τα σώματα Golgi παράγουν λυσοσώματα, τα οποία περιέχουν ισχυρά ένζυμα που μπορούν να αποικοδομήσουν παλιά και φθαρμένα συστατικά των κυττάρων ή αδέσποτα μόρια που δεν πρέπει να βρίσκονται στο κύτταρο.

Ενδοπλασματικό ρήγμα: ο ενδοπλασματικό πρόγραμμα (ER) είναι μια συλλογή τεμνόμενων σωλήνων και πεπλατυσμένων κυστιδίων. Αυτό το δίκτυο ξεκινά από τον πυρήνα και εκτείνεται μέχρι το κυτταρόπλασμα μέχρι την κυτταρική μεμβράνη. Αυτά χρησιμοποιούνται, όπως ίσως έχετε ήδη συγκεντρώσει από τη θέση και τη δομή τους, για τη μεταφορά ουσιών από το ένα μέρος του κελιού στο άλλο. ακριβέστερα, χρησιμεύουν ως αγωγός στον οποίο μπορεί να πραγματοποιηθεί αυτή η μεταφορά.

Υπάρχουν δύο τύποι ER, που διακρίνονται από το αν έχουν συνδεθεί ριβοσώματα ή όχι. Το Rough ER αποτελείται από στοιβαγμένα κυστίδια στα οποία συνδέονται πολλά ριβοσώματα. Στο τραχύ ER, ομάδες ολιγοσακχαριτών (σχετικά σύντομα σάκχαρα) συνδέονται με μικρές πρωτεΐνες καθώς διέρχονται καθ 'οδόν προς άλλα οργανίδια ή εκκριτικά κυστίδια. Το Smooth ER, από την άλλη πλευρά, δεν έχει ριβοσώματα. Το ομαλό ER δημιουργεί κυστίδια που μεταφέρουν πρωτεΐνες και λιπίδια και είναι επίσης ικανό να καταπιεί και να απενεργοποιήσει επιβλαβείς χημικές ουσίες, εκτελώντας έτσι ένα είδος λειτουργίας εξολοθρευτή-οικονόμου-ασφάλειας καθώς και ως μεταφορά αγωγός.