Solufysiologia: yleiskatsaus rakenteeseen, toimintaan ja käyttäytymiseen

Elämän perusyksiköinä solut suorittavat tärkeitä toimintoja prokaryootit ja eukaryootit. Solufysiologia keskittyy elävien organismien sisäisiin rakenteisiin ja prosesseihin.

Jaosta viestintään, tämä kenttä tutkii miten solut elää, työskentele ja kuole.

Yksi osa solufysiologiaa on tutkimus solujen käyttäytymisestä. Solurakenteen, toiminnan ja käyttäytymisen välillä on tärkeä yhteys. Esimerkiksi, organellit eukaryooteilla on erityiset roolit, jotka auttavat solua toimimaan ja käyttäytymään kunnolla.

Kun ymmärrät fysiologiaa ja solubiologiaa, solun käyttäytymisellä on järkeä. Koordinoitu käyttäytyminen on tärkeä monisoluisille organismeille, koska on monia soluja, jotka joutuvat toimimaan yhdessä. Oikea solukäyttäytyminen luo toiminnalliset kudokset ja terveellisen organismin.

Kun solujen käyttäytyminen menee pieleen, se voi kuitenkin johtaa sairauksiin, kuten syöpään. Esimerkiksi jos solujen jakautuminen on hallinnassa, solut voivat lisääntyä ja muodostaa kasvaimia.

Vaikka solut voivat erota toisistaan, monilla niistä on peruskäyttäytymistä. Ne sisältävät:

• Solujen jakautuminen ja kasvu. Solujen täytyy kasvaa ja jakautua ajan myötä. Mitoosi ja meioosi ovat kaksi yleisintä solujen jakautumistyyppiä. Mitoosi tuottaa kaksi identtistä tytärsolua, kun taas meioosi tuottaa neljä erilaista tytärsolua, joissa on puolet DNA: sta.
• Solun aineenvaihdunta. Kaikki elävät tarvitsevat energiaa tai polttoainetta elääkseen, ja aineenvaihdunta auttaa heitä saavuttamaan tämän. Suurin osa soluista käyttää kumpaakin soluhengitys tai fotosynteesi, jotka ovat sarja kemiallisia prosesseja.
• Matkapuhelinyhteys. Elävien solujen täytyy usein kommunikoida ja levittää tietoa koko organismissa. He voivat käyttää reseptoreita tai ligandeja, aukkoyhteyksiä tai plasmodesmatoita yhteydenpitoon.
• Solukuljetus. Solujen kuljetus siirtää materiaaleja a solukalvo. Tämä voi olla aktiivista tai passiivista kuljetusta.
• Solun liikkuvuus. Liikkuvuus antaa solujen liikkua paikasta toiseen. He voivat uida, indeksoida, liukua tai käyttää muita menetelmiä.
  

On tärkeää ymmärtää solufysiologia ja membraanikuljetukset. Organismien on kuljettava aineita soluistaan ​​ja soluistaan ​​sekä plasmamembraanin kaksoiskerroksen lipidien läpi.

Passiivinen ja aktiivinen liikenne ovat kaksi yleistä solukuljetustyyppiä. Aktiivisen ja passiivisen kuljetuksen välillä on joitain olennaisia ​​eroja.

Passiivinen kuljetus ei käytä energiaa aineiden siirtämiseen. Yksi menetelmä, jota solut käyttävät, on diffuusioja voit jakaa sen yksinkertainen tai helpottaa diffuusio. Aineet voivat siirtyä alueilta, joilla on suuri pitoisuus, alueille, joilla on pieni pitoisuus. Osmoosi on esimerkki yksinkertaisesta diffuusiosta, johon liittyy vettä.

Yksinkertainen diffuusio sisältää molekyylejä, jotka liikkuvat pitoisuusgradientissa plasmakalvon läpi. Nämä molekyylit ovat pieniä ja polaarittomia. Helpotettu diffuusio on samanlainen, mutta siihen liittyy kalvonsiirtokanavia. Suuret ja polaariset molekyylit riippuvat helpotetusta diffuusiosta.

Aktiivinen liikenne tarvitsee energiaa aineiden siirtämiseen. Molekyylit voivat siirtyä pitoisuusgradienttia vastaan ​​alhaisen pitoisuuden alueilta korkean pitoisuuden alueille sellaisten energialähteiden ansiosta, kuten ATP. Kantajaproteiinit auttavat soluja tämän prosessin aikana, ja solut voivat käyttää protonipumppua tai ionikanavaa.

Endosytoosi ja eksosytoosi ovat esimerkkejä aktiivisesta kulkeutumisesta soluissa. Ne auttavat siirtämään suuria molekyylejä rakkuloissa. Endosytoosin aikana solu sieppaa molekyylin ja siirtää sen sisälle. Eksosytoosin aikana solu siirtää molekyylin kalvonsa ulkopuolelle.

Solut voivat vastaanottaa, tulkita ja vastata signaaleihin. Tämän tyyppinen viestintä auttaa heitä reagoimaan ympäristöönsä ja levittämään tietoa monisoluisen organismin sisällä. Signalointi ohjaa solujen käyttäytymistä antamalla solujen reagoida tiettyihin signaaleihin ympäristöstään tai muista soluista.

Signaalin välitys on toinen termi solun signaloinnille ja viittaa tiedonsiirtoon. Signaalinsiirtokaskadi on reitti tai sarja kemiallisia reaktioita, joka tapahtuu solun sisällä sen jälkeen, kun ärsyke aloittaa sen. Signalointi voi hallita solujen kasvua, liikkumista, aineenvaihduntaa ja muuta. Kuitenkin, kun soluyhteys menee pieleen, se voi aiheuttaa syöpää kuten sairauksia.

On tärkeää ymmärtää solukommunikaation perusteet. Yleinen prosessi alkaa, kun solu havaitsee kemiallisen signaalin. Tämä käynnistää kemiallisen reaktion, joka lopulta auttaa solua reagoimaan siihen. On loppuvaste, joka johtaa haluttuun lopputulokseen.

Esimerkiksi solu saa keholta signaalin sanomalla, että se tarvitsee enemmän solujen jakautuminen. Se käy läpi signalointikaskadin, joka päättyy solujen jakautumista ohjaavien geenien ilmentymiseen, ja solu alkaa jakautua.

Suurin osa solun signaaleista on kemiallisia. Soluissa on proteiineja reseptorit ja kutsutut molekyylit ligandit jotka auttavat heitä signaloinnin aikana.

Esimerkiksi solu voi vapauttaa proteiinin solunulkoiseen tilaan hälyttämään muita soluja. Proteiini voi kellua toiseen soluun, joka nostaa sen, koska solulla on oikea reseptori sitä varten. Sitten toinen solu vastaanottaa signaalin ja voi vastata siihen.

Löydät aukosiltoja eläinsoluista ja plasmodesmataa kasvisoluista, jotka ovat kanavia, jotka auttavat soluja kommunikoimaan. Nämä kanavat yhdistävät lähellä olevat solut. Ne antavat pienten molekyylien kulkea niiden läpi, joten signaalit voivat kulkea.

Kun solut ovat vastaanottaneet signaaleja, ne voivat tulkita ne. Tämä tapahtuu konformaation muutoksen tai biokemiallisten reaktioiden kautta. Signaalinsiirtokaskadit voivat siirtää tietoa solun läpi. Fosforylaatio voi aktivoida tai deaktivoida proteiinit lisäämällä fosfaattiryhmän.

Jotkut signaalinsiirtokaskadit sisältävät solunsisäisiä lähettimiä tai toisia lähettimiä, kuten Ca²⁺, cAMP, NO ja cGMP. Nämä ovat yleensä ei-proteiinimolekyylejä, kuten kalsiumioneja, joita voi olla runsaasti solussa.

Esimerkiksi joissakin soluissa on proteiineja, jotka voivat sitoa kalsiumioneja, mikä voi muuttaa proteiinien muotoa ja aktiivisuutta.

Solut voivat vastata signaaleihin monin tavoin. Esimerkiksi, he voivat tehdä muutoksia geenien ilmentyminen se voi muuttaa solun käyttäytymistä.

He voivat myös lähettää palautesignaaleja vahvistaakseen, että he saivat alkuperäisen signaalin ja vastasivat. Viime kädessä signalointi voi vaikuttaa solun toimintaan.

Solujen liikkuvuus on tärkeä, koska se auttaa organismeja siirtymään paikasta toiseen. Tämä voi olla välttämätöntä ruoan saamiseksi tai vaaran välttämiseksi. Usein solun täytyy liikkua vastauksena ympäristön muutoksiin. Solut voivat ryömiä, uida, liukua tai käyttää muita menetelmiä.

lippu ja cilia voi auttaa solua liikkumaan. Flagella- tai whike-rakenteiden rooli on solun kuljettaminen. Silmien tai karvojen kaltaisten rakenteiden rooli on liikkua edestakaisin rytmikkäästi. Siittiösoluilla on flagella, kun taas hengitysteitä ympäröivillä soluilla on silmä.

Solun signalointi voi johtaa solujen liikkumiseen organismeissa. Tämä liike voi olla kohti signaaleja tai poissa niistä, ja sillä voi olla merkitys sairaudessa. Kemotaksis on solun liike kohti suurempaa kemiallista konsentraatiota tai pois siitä, ja se on tärkeä osa soluvastetta.

Esimerkiksi kemotaksis antaa syöpäsolujen liikkua kohti kehon aluetta, joka edistää enemmän kasvua.

Solut voivat supistua, ja tämän tyyppinen liike tapahtuu lihassolut. Prosessi alkaa hermoston signaalilla.

Sitten solut reagoivat aloittamalla kemialliset reaktiot. Reaktiot vaikuttavat lihassyihin ja aiheuttavat supistuksia.