Fiziologija stanica: Pregled strukture, funkcije i ponašanja

Kao osnovne jedinice života, stanice obavljaju važne funkcije u prokarionti i eukarioti. Fiziologija stanica usredotočena je na unutarnje strukture i procese unutar živih organizama.

Od podjele do komunikacije, ovo polje proučava kako Stanice živjeti, raditi i umrijeti.

Jedan dio fiziologije stanica je proučavanje ponašanja stanica. Važna je veza između stanične strukture, funkcije i ponašanja. Na primjer, organele u eukariota imaju specifične uloge koje pomažu stanici da funkcionira i ponaša se ispravno.

Kad razumijete fiziologiju i staničnu biologiju, način na koji se stanica ponaša ima smisla. Koordinirano ponašanje je važan za višećelijske organizme jer postoji mnogo stanica koje moraju surađivati. Ispravno ponašanje stanica stvara funkcionalna tkiva i zdrav organizam.

Međutim, kada ponašanje stanica pođe po zlu, to može dovesti do bolesti, poput raka. Na primjer, ako dijeljenje stanica je izvan kontrole, stanice se mogu množiti i stvarati tumore.

Iako se stanice mogu razlikovati, postoje osnovna ponašanja koja mnoga od njih dijele. Oni uključuju:

• Podjela i rast stanica. Stanice s vremenom trebaju rasti i dijeliti se. Mitoza i mejoza dvije su najčešće vrste diobe stanica. Mitoza stvara dvije identične stanice kćeri, dok mejoza stvara četiri različite stanice kćeri s polovicom DNA.
• Stanični metabolizam. Sva živa bića trebaju energiju ili gorivo za život, a metabolizam im pomaže da to postignu. Većina stanica koristi bilo koje stanično disanje ili fotosinteza, koji su niz kemijskih procesa.
• Stanična komunikacija. Žive stanice često trebaju komunicirati i širiti informacije po cijelom organizmu. Za komunikaciju mogu koristiti receptore ili ligande, spojeve između jaz ili plazmodesmate.
• Stanični transport. Stanični transport kreće materijale preko a stanična membrana. To može biti aktivan ili pasivan prijevoz.
• Stanična pokretljivost. Pokretljivost omogućuje stanicama da se premještaju s jednog mjesta na drugo. Mogu plivati, puzati, kliziti ili koristiti druge metode.
  

Važno je razumjeti fiziologiju stanica i transport membrane. Organizmi trebaju nositi tvari u i iz svojih stanica te preko lipidnog dvoslojnog sloja plazmatske membrane.

Pasivan i aktivan prijevoz su dvije uobičajene vrste staničnog transporta. Postoje neke bitne razlike između aktivnog i pasivnog prijevoza.

Pasivni transport ne koristi energiju za kretanje tvari. Jedna od metoda koju stanice koriste je difuzija, a možete ga podijeliti na jednostavan ili olakšano difuzija. Tvari se mogu premještati iz područja visoke koncentracije u područja niske koncentracije. Osmoza je primjer jednostavne difuzije koja uključuje vodu.

Jednostavna difuzija uključuje molekule koje se kreću niz gradijent koncentracije kroz plazemsku membranu. Te su molekule male i nepolarne. Olakšana difuzija je sličan, ali uključuje membranske transportne kanale. Velike i polarne molekule ovise o olakšanoj difuziji.

Aktivni transport treba energiju za kretanje tvari. Molekule se mogu kretati prema gradijentu koncentracije iz područja s niskom koncentracijom u područja s visokom koncentracijom zahvaljujući izvorima energije poput ATP-a. Proteini nosači pomažu stanicama tijekom ovog procesa, a stanice mogu koristiti protonsku pumpu ili ionski kanal.

Endocitoza i egzocitoza primjeri su aktivnog transporta u stanicama. Pomažu u kretanju velikih molekula unutar vezikula. Tijekom endocitoze, stanica zahvaća molekulu i premješta je unutra. Tijekom egzocitoze, stanica pomiče molekulu na vanjsku stranu svoje membrane.

Stanice mogu primati, interpretirati i reagirati na signale. Ova vrsta komunikacije pomaže im da odgovore na okolinu i šire informacije u višećelijskom organizmu. Signalizacija vodi ponašanje stanica dopuštajući stanicama da reagiraju na određene signale iz svog okruženja ili drugih stanica.

Prijenos signala je drugi izraz za staničnu signalizaciju i odnosi se na prijenos informacija. Kaskada prijenosa signala put je ili niz kemijskih reakcija koji se događa unutar stanice nakon što je podražaj pokrene. Signalizacija može kontrolirati rast stanica, kretanje, metabolizam i još mnogo toga. Međutim, kada komunikacija stanica krene po zlu, to može uzrokovati bolest poput raka.

Važno je razumjeti osnove stanične komunikacije. Opći postupak započinje kad stanica detektira kemijski signal. To pokreće kemijsku reakciju koja u konačnici pomaže stanici da reagira na nju. Krajnji je odgovor koji dovodi do željenog ishoda.

Na primjer, stanica prima signal od tijela da joj treba više dijeljenje stanica. Prolazi kroz signalnu kaskadu koja završava ekspresijom gena koji će pokretati diobu stanice, a stanica se počinje dijeliti.

Većina signala u stanici su kemijski. Stanice zovu bjelančevine receptori a molekule tzv ligandi koji im pomažu tijekom signalizacije.

Na primjer, stanica može osloboditi protein u izvanstanični prostor kako bi upozorila druge stanice. Protein može plutati do druge stanice, koja ga uzima, jer stanica ima odgovarajući receptor za njega. Zatim druga ćelija prima signal i može na njega reagirati.

Možete pronaći spojeve u životinjskim stanicama, a plazmodesmate u biljnim stanicama, a to su kanali koji pomažu stanicama da komuniciraju. Ti kanali povezuju stanice u blizini. Omogućuju malim molekulama da prođu kroz njih, pa signali mogu putovati.

Nakon što stanice prime signale, mogu ih protumačiti. To se događa kroz konformacijsku promjenu ili biokemijske reakcije. Kaskade prijenosa signala mogu premještati informacije kroz ćeliju. Fosforilacija može aktivirati ili deaktivirati proteine ​​dodavanjem fosfatne skupine.

Neke kaskade transdukcije signala uključuju unutarstanične ili druge glasnike, poput Ca²⁺, cAMP, NO i cGMP. To su obično ne-proteinske molekule, poput kalcijevih iona, kojih u stanici može biti puno.

Primjerice, neke stanice imaju bjelančevine koje mogu vezati ione kalcija, što može promijeniti oblik i aktivnost bjelančevina.

Stanice mogu reagirati na signale na razne načine. Na primjer, mogu unijeti promjene u ekspresija gena to može promijeniti ponašanje stanice.

Oni također mogu slati povratne signale kako bi potvrdili da su primili izvorni signal i odgovorili. U konačnici, signalizacija može utjecati na funkciju stanice.

Pokretljivost stanica je važan jer pomaže organizmima da se presele s jednog mjesta na drugo. To može biti potrebno za dobivanje hrane ili izbjegavanje opasnosti. Stanica se često treba kretati kao odgovor na promjene u okolišu. Stanice mogu puzati, plivati, kliziti ili koristiti druge metode.

The bičevi i cilija može pomoći kretanju stanice. Uloga bičeva ili struktura poput biča je pokretanje stanice. Uloga trepavica ili struktura poput dlaka je kretanje naprijed-natrag u ritmičkom uzorku. Sjemenske stanice imaju bičeve, dok stanice koje oblažu respiratorni trakt imaju trepavice.

Stanična signalizacija može dovesti do kretanja stanica u organizmima. Ovaj pokret može biti usmjeren prema signalima ili od njih, a može igrati ulogu u bolesti. Kemotaksija je kretanje stanica prema ili od veće kemijske koncentracije i važan je dio staničnog odgovora.

Na primjer, kemotaksija omogućuje stanicama raka da se kreću prema području tijela koje potiče veći rast.

Stanice se mogu kontrahirati, a ova vrsta kretanja se događa u mišićne stanice. Proces započinje signalom iz živčanog sustava.

Tada stanice reagiraju započinjanjem kemijskih reakcija. Reakcije utječu na mišićna vlakna i uzrokuju kontrakcije.