"Oblik odgovara funkciji" uobičajeni je refren u svijetu kako prirodnog, tako i ljudskog oblika inženjerstva. Kada se radi o svrhovitoj konstrukciji svakodnevnog alata, to je često očito: malo dijete koje je dobilo lopatu, čašu za piće, par čarapa ili čekić vjerojatno bi moglo s relativno lakoćom odredite čemu služe ovi uređaji, dok je u slučaju, na primjer, izoliranog lanca za bicikle ili pseće ogrlice, zagonetku znatno teže riješiti.
Prirodne strukture, nastale tijekom milijuna godina evolucije, ostaju na svom mjestu jer su odabrani zbog prednosti preživljavanja koje daju organizmima koji posjeduju ih. To je slučaj sa stanicama, koje su najjednostavnije prirodne strukture koje imaju sva svojstva dinamičke cjeline poznate kao život: reprodukcija, metabolizam, održavanje kemijske ravnoteže i fizičke čvrstoće.
Strukture i funkcije stanica
Kao i u "makro" svijetu, način na koji dijelovi stanice govore o svojim funkcijama - i onima koji stoje samostalno a oni koji su integrirani s ostatkom stanice - sam po sebi je fascinantan predmet biologije pravo.
Stanični sastav i funkcija znatno se razlikuju kako između organizama, tako i, u slučaju složenih višećelijskih organizama, između različitih tkiva i organa unutar istog organizma. Ali sve stanice imaju niz zajedničkih elemenata. To uključuje:
- Stanična membrana: Ova struktura tvori vanjsku sluznicu stanice i odgovorna je kako za fizički integritet stanice, tako i za omogućavanje prolaska i izlaska određenih tvari, dok drugima uskraćuje prolaz. Zapravo se sastoji od a dvostruka plazma membrana.
- Citoplazma: To tvori unutarnju supstancu stanica i sastoji se od vodenaste matrice koja podupire drugi sadržaj unutarnjih stanica, poput skele. Tekući, neorganelski dio naziva se citosol, a većina kemijskih reakcija u stanici ovdje se događa uz pomoć proteina zvanih enzimi.
- Genetski materijal: Genetski materijal, u kojem gotovo svaka stanica organizma sadrži potpunu kopiju, u obliku sadrži podatke potrebne za sintezu proteina deoksiribonukleinska kiselina (DNA). DNA je ono što se prenosi sljedećim generacijama tijekom reproduktivnog procesa.
- Ribosomi: Ti su proteini odgovorni za proizvodnju svih bjelančevina koje su organizmu potrebne. Oni se usmjeravaju prema glasniku ribonukleinske kiseline (mRNA). Na ribosomima su pojedinačne aminokiseline povezane zajedno da bi stvorile lance, tvoreći proteine. MRNA stvara DNA u procesu tzv transkripcija; pretvorba uputa za mRNA u proteine na ribosomima, koji se sastoje od dvije podjedinice, poznata je kao prijevod.
Prokariotske stanice vs. Eukariotske stanice
Živa bića možemo podijeliti u dvije vrste: Prokarioti, koji uključuju domene Bakterije i Arheje i eukarioti, koji se sastoje od domene Eukaryota. Većina prokariota su jednoćelijski organizmi, dok su gotovo svi eukarioti - biljke, životinje i gljive - višećelijski.
Prokariotske stanice uključuju četiri već opisane strukture, ali ne mnogo drugo, iako bakterije to imaju stanične stijenke. Mnogi od njih imaju i ćeliju kapsula; njihova primarna funkcija je zaštita. Neki prokarioti na svojoj površini također imaju bič slične strukture bičevi. Kao što možete pretpostaviti po njihovom izgledu, oni se uglavnom koriste za kretanje.
Suprotno tome, eukariotske stanice bogate organele, koji su membranski vezani entiteti koji na poseban način služe stanici. Što je najvažnije, eukarioti svoju DNK smještaju unutar jezgra, dok kod prokariota, kojima nedostaju unutarnje membranski vezane strukture bilo koje vrste, DNA pluta u labavom nakupinu u citoplazmi zvanoj nukleoidna regija.
Organele i opne: opće karakteristike
Odnos između dijelova stanice i njihovih funkcija prikazan je elegancijom i jasnoćom u organelama eukariota. Zauzvrat, sve organele imaju plazemsku membranu. Svaka plazma membrana u stanicama - uključujući vanjsku, nazvanu staničnu membranu, kao i membrane koje zatvaraju organele - sastoji se od fosfolipiddvosloj.
Ovaj se dvosloj sastoji od dva pojedinačna "lista" okrenuta jedan prema drugome na zrcalni način. Unutrašnjost sadrži hidrofobni, ili odbijaju vodu, dijelovi svakog sloja koji se sastoje od lipida u obliku masnih kiselina. Vanjski dijelovi, nasuprot tome, jesu hidrofilni, ili traže vodu, a sastoje se od dijelova fosfata molekula fosfolipida.
Tako je jedan "zid" hidrofilnih fosfatnih glava okrenut prema unutrašnjosti organele (ili u slučaju stanične membrane kao takve, citoplazma) dok je druga okrenuta prema vanjskoj ili citoplazmatskoj strani (ili u slučaju stanične membrane prema van okoliš).
Struktura membrane je takva da male molekule poput glukoze i vode mogu slobodno plutati između fosfolipidne molekule, dok se veće ne mogu i ne smiju aktivno pumpati unutra ili van (ili zabraniti prolaz, razdoblje). Opet, struktura odgovara funkciji.
Jezgra
Iako se obično ne naziva organelom zbog svoje vrhunske važnosti, jezgra je zapravo utjelovljenje jedne. Njegova se plazma membrana naziva nuklearna ovojnica. Jezgra sadrži DNA upakiranu u kromatin, koja je tvar bogata proteinima podijeljena u kromosome.
Kada se kromosomi podijele i jezgra s njima, naziva se proces mitoza. Da bi se to dogodilo, mitotsko vreteno mora se stvoriti unutar jezgre, koja je u osnovi mozak stanice i troši značajan dio ukupnog volumena većine stanica.
Mitohondrije
Ove organele otprilike ovalnog oblika su elektrane eukariota, jer su mjesto aerobnog disanja ("kisikom"), izvor većina energije koju eukarioti dobivaju iz goriva koje jedu (u slučaju životinja) ili sintetiziraju uz pomoć sunčeve svjetlosti (u slučaju bilje).
Vjeruje se da su mitohondriji nastali prije više od 2 milijarde godina kada su se aerobne bakterije namotale unutar postojećih neaerobnih stanica i počele metabolički surađivati s njima. Mnogo nabora na njihovoj membrani, gdje se zapravo događa aerobno disanje, još je jedan primjer spajanja strukture i funkcije u stanicama.
Endoplazmatski retikulum
Ova membranska struktura prilično je poput "autoceste" jer doseže od jezgre (i zapravo je spojena s njenom membranom), kroz stanicu, do krajnjih dijelova citoplazme. Nosi i modificira proteinske proizvode koje stvaraju ribosomi.
Nazvan je neki endoplazmatski retikulum grubi endoplazmatski retikulum jer je zasut ribosomima, što se može vidjeti pod mikroskopom; odgovarajuće se nazivaju oblici kojima nedostaje ribosoma glatki endoplazmatski retikulum.
Ostale organele
The Golgijev aparat sličan je endoplazmatskom retikulumu po tome što pakira i obrađuje proteine i druge generirane stanice tvari, ali raspoređen je u okrugle naslagane diskove, slično kao kolut kovanica ili hrpa sićušnih palačinki.
Lizozomi su ćelijska središta za zbrinjavanje otpada, te u skladu s tim, ta mala kuglasta tijela imaju enzime koji otapaju i distribuiraju produkte razgradnje stanica koji nastaju svakodnevnim metabolizmom. Lizozomi su zapravo vrsta vakuole, naziv za šuplju, membranski vezanu jedinicu u stanicama čija je svrha služiti kao spremnik za neku vrstu kemikalija.
The citoskelet napravljeno je od mikrotubule, proteini raspoređeni poput sićušnih izbojaka bambusa i služeći kao strukturni nosači i grede. Oni se protežu cijelom citoplazmom od jezgre do stanične membrane.
