Stanice su temeljni, nesvodivi elementi života na Zemlji. Neka se živa bića, poput bakterija, sastoje od samo jedne stanice; životinje poput vas uključuju bilijune. Stanice su same po sebi mikroskopske, no većina ih sadrži zapanjujući niz još manjih komponenata koji svi doprinose osnovnoj misiji zadržavanja stanice - a time i roditeljskog organizma - živ. Životinjske stanice su, općenito govoreći, dio složenijih oblika života od bakterijskih ili biljnih stanica; sukladno tome, životinjske su stanice složenije i složenije od svojih kolega u mikrobnom i botaničkom svijetu.
Možda je najlakši način razmišljati o životinjskoj stanici kao o centru za ispunjenje ili velikom, prometnom skladištu. Važno razmatranje koje treba imati na umu, a koje često opisuje svijet općenito, ali je izuzetno primjenjivo na biologiju, jest "oblik odgovara funkciji". Odnosno razlog zašto su dijelovi životinjske stanice, kao i stanica u cjelini, takvi kakvi jesu, vrlo je usko povezan s poslovima kojima su ti dijelovi - nazvani "organeli" - zadaća provođenje.
Osnovni pregled stanica
Živa se bića mogu podijeliti na prokariotski organizmi, koji su jednoćelijski i uključuju:
- bilje
- životinje
- gljivice
Stanice eukariota uključuju membranu oko genetskog materijala, stvarajući jezgru; prokarionti nemaju takvu membranu. Također, citoplazma prokariota ne sadrži organele, kojima se eukariotske stanice mogu pohvaliti.
Membrana životinjskih stanica
The stanična membrana, koja se naziva i plazma membrana, čini vanjsku granicu životinjskih stanica. (Biljne stanice imaju stanične stijenke izravno izvan stanične membrane radi dodatne zaštite i čvrstoće.) Membrana je više od jednostavne fizičke barijere ili skladišta organela i DNA; umjesto toga, dinamičan je, s visoko selektivnim kanalima koji pažljivo reguliraju ulaz i izlaz molekula u i iz stanice.
Stanična se membrana sastoji od a fosfolipidni dvosloj, ili lipidni dvosloj. Ovaj se dvosloj sastoji u osnovi od dva različita "lista" molekula fosfolipida s lipidom dijelovi molekula u različitim slojevima dodiruju se, a dijelovi fosfata usmjereni su u suprotnost upute. Da biste razumjeli zašto se to događa, odvojeno razmotrite elektrokemijska svojstva lipida i fosfata. Fosfati su polarne molekule, što znači da su njihovi elektrokemijski naboji neravnomjerno raspoređeni po molekuli. Voda (H2O) je također polarna, a polarne tvari se teže miješati, pa su fosfati među tvarima označenima kao hidrofilni (tj. Privlače ih voda).
Lipidni dio fosfolipida sadrži dvije masne kiseline, koje su dugi lanci ugljikovodika sa specifičnim vrstama veza koje ostavljaju cijelu molekulu bez gradijenta naboja. U stvari, lipidi su po definiciji nepolarni. Budući da reagiraju suprotno načinu na koji polarne molekule reagiraju u prisutnosti vode, nazivaju se hidrofobnima. Stoga biste o cijeloj molekuli fosfolipida mogli razmišljati kao o "lignjama", pri čemu dio fosfata služi kao glava i tijelo, a lipid kao par pipaka. Dalje, zamislite dva velika "lista" lignji, okupljenih sa miješanim pipcima i glavama usmjerenim u suprotnim smjerovima.
Stanične membrane omogućuju određenim tvarima dolazak i odlazak. To se događa na više načina, uključujući difuziju, olakšanu difuziju, osmozu i aktivni transport. Neke organele, poput mitohondrija, imaju vlastite unutarnje membrane koje se sastoje od istih materijala kao i sama plazma membrana.
Nukleus
The jezgra je zapravo kontrolno i zapovjedno središte životinjske stanice. Sadrži DNA koja je u većine životinja raspoređena u zasebne kromosome (imate ih 23 para) koji su podijeljeni u male dijelove koji se nazivaju geni. Geni su jednostavno duljine DNA koje sadrže kôd određenog proteinskog proizvoda, koji DNA dostavlja na stanični stroj za okupljanje proteina kroz molekulu RNA (ribonukleinska kiselina).
Jezgra uključuje različite dijelove. Na mikroskopskom pregledu, tamna mrlja nazvana nukleolus pojavljuje se u sredini jezgre; nukleolus je uključen u proizvodnju ribosoma. Jezgra je okružena nuklearnom membranom, dvostruko kasnije analognom staničnoj membrani. Ova obloga, koja se naziva i nuklearna ovojnica, ima filamentne proteine pričvršćene na unutarnji sloj koji se protežu prema unutra i pomažu u održavanju DNA na mjestu.
Tijekom reprodukcije i diobe stanica, cijepanje same jezgre na dvije kćerne jezgre naziva se citokineza. Odvajanje jezgre od ostatka stanice korisno je za zadržavanje DNA izolirane od ostalih aktivnosti stanice, umanjujući šanse da bi mogla biti oštećena. To također omogućuje izvrsnu kontrolu neposrednog staničnog okoliša, koji se može razlikovati od citoplazme stanice u cjelini.
Ribosomi
Te su organele, koje se također nalaze u ne-životinjskim stanicama, odgovorne za sintezu proteina koja se događa u citoplazmi. Sinteza proteina pokreće se kada DNA u jezgri podvrgne procesu koji se naziva transkripcija, a to je stvaranje RNA s kemijskim kodom koji odgovara točnoj traci DNA od koje je izrađena (messenger RNA ili mRNA). DNA i RNA sastoje se od monomera (pojedinačne jedinice koje se ponavljaju) nukleotida, koji sadrže šećer, fosfatnu skupinu i dio koji se naziva dušična baza. DNA uključuje četiri različite takve baze (adenin, gvanin, citozin i timin), a njihov slijed u dugoj traci DNA kôd je proizvoda koji se na kraju sintetizira na ribosomima.
Kad se novonastala mRNA premjesti iz jezgre u ribosome u citoplazmi, može započeti sinteza proteina. Sami ribosomi napravljeni su od neke vrste RNA koja se naziva ribosomska RNA (rRNA). Ribosomi se sastoje od dvije proteinske podjedinice, od kojih je jedna za oko 50 posto masivnija od druge. mRNA se veže za određeno mjesto na ribosomu, a duljine molekule tri baze odjednom se "očitavaju" i koristio se za stvaranje jedne od 20-ak različitih vrsta aminokiselina, koje su osnovni gradivni elementi bjelančevine. Te aminokiseline prebacuju se u ribosome pomoću treće vrste RNA, koja se naziva prijenosna RNA (tRNA).
Mitohondriji
Mitohondrije fascinantne su organele koje igraju posebno važnu ulogu u metabolizmu životinja i eukariota u cjelini. Oni su, poput jezgre, zatvoreni dvostrukom membranom. Oni imaju jednu osnovnu funkciju: opskrbiti što više energije koristeći ugljikohidratne izvore goriva pod uvjetima odgovarajuće dostupnosti kisika.
Prvi korak u metabolizmu životinjskih stanica je razgradnja glukoze koja ulazi u stanicu do tvari koja se naziva piruvat. Ovo se zove glikoliza a javlja se bez obzira je li prisutan kisik ili ne. Kad nema dovoljno kisika, piruvat podvrgava fermentaciji da bi postao laktat, što osigurava kratkotrajni proboj stanične energije. Inače, piruvat ulazi u mitohondrije i podvrgava se aerobnom disanju.
Aerobno disanje uključuje dva procesa vlastitim koracima. Prva se odvija u mitohondrijskom matriksu (slično citoplazmi stanice) i naziva se Krebsov ciklus, ciklus trikarboksilne kiseline (TCA) ili ciklus limunske kiseline. Ovaj ciklus generira visokoenergetske nosače elektrona za sljedeći proces, lanac transporta elektrona. Lančane reakcije prijenosa elektrona javljaju se na membrani mitohondrija, a ne u matrici u kojoj djeluje Krebsov ciklus. Ova fizička razdvojenost zadataka, iako nije uvijek najučinkovitija izvana, pomaže osigurati minimum pogrešaka enzima u respiratornim putovima, samo budući da posjedovanje različitih odjeljaka robne kuće smanjuje šanse da završite s pogrešnom kupnjom, čak i ako morate uletjeti u trgovinu na prilično načine kako doći do to.
Budući da aerobni metabolizam opskrbljuje daleko više energije iz ATP (adenozin trifosfata) po osobi molekule glukoze nego fermentacija, ona je uvijek "preferirani" put i stoji kao trijumf evolucija.
Vjeruje se da su mitohondrije bili samostojeći prokariotski organizmi u svoje vrijeme, prije milijuna i milijuna godina, prije nego što su postali ugrađeni u ono što se danas naziva eukariotskim stanicama. To se naziva endosimbionskom teorijom, koja uvelike objašnjava mnoštvo karakteristika mitohondrija koje bi inače mogle biti nedostižne molekularnim biolozima. Čini se da su ti eukarioti zapravo oteli čitavog proizvođača energije, umjesto da mora iz njega evoluirati manje komponente, možda je glavni čimbenik da životinje i drugi eukarioti mogu napredovati sve dok oni imaju.
Ostale organele životinjskih stanica
Golgijev aparat: Naziva se i Golgijeva tijela, Golgijev aparat je centar za preradu, pakiranje i sortiranje proteina i lipida koji se proizvode negdje drugdje u stanici. Obično imaju izgled "hrpe palačinki". To su vezikule ili male vrećice povezane s membranom, koje se odvajaju od vanjskih rubova diskova u Golgijevim tijelima kada je njihov sadržaj spreman za dostavu u druge dijelove stanice. Korisno je Golgijeva tijela zamisliti kao poštanske urede ili centre za sortiranje i dostavu pošte, sa svakom vezikulom otkinuvši se od glavne "zgrade" i formirajući vlastitu zatvorenu kapsulu nalik na dostavni kamion ili željeznički vagon.
Golgijeva tijela proizvode lizosome koji sadrže snažne enzime koji mogu razgraditi stare i istrošene stanične komponente ili zalutale molekule koje ne bi trebale biti u stanici.
Endoplazmatski retikulum: The endoplazmatski retikulum (ER) je skup presijecajućih cijevi i spljoštenih vezikula. Ta mreža započinje od jezgre i proteže se sve kroz citoplazmu do stanične membrane. Koriste se, kao što ste možda već skupili iz njihova položaja i strukture, za transport tvari iz jednog dijela stanice u drugi; točnije, oni služe kao kanal u kojem se taj prijevoz može odvijati.
Postoje dvije vrste ER, koje se razlikuju po tome imaju li vezane ribosome ili ne. Grubi ER sastoji se od naslaganih vezikula na koje se veže puno ribosoma. U grubom ER, oligosaharidne skupine (relativno kratki šećeri) vezane su uz male proteine dok prolaze na putu do drugih organela ili sekretornih mjehurića. Glatki ER, s druge strane, nema ribosoma. Glatka ER stvara vezikule koje nose proteine i lipide, a također je sposobna progutati i inaktivirati štetnih kemikalija, izvršavajući na taj način svojevrsnu funkciju osiguranja istrebljivača, kućnog pomoćnika, kao i prijevoz cijev.
