Sejtfiziológia: A szerkezet, a funkció és a viselkedés áttekintése

Az élet alapvető egységeként a sejtek fontos funkciókat látnak el prokarióták és eukarióták. A sejtfiziológia az élő szervezetek belső szerkezeteire és folyamataira összpontosít.

A megosztottságtól a kommunikációig ez a terület hogyan sejtek élni, dolgozni és meghalni.

A sejtfiziológia egyik része a sejtek viselkedésének vizsgálata. Fontos kapcsolat van a sejtek felépítése, funkciója és viselkedése között. Például, sejtszervecskék az eukariótákban meghatározott szerepeik vannak, amelyek segítik a sejtek működését és megfelelő viselkedését.

Amikor megérted a fiziológiát és a sejtbiológiát, a sejt viselkedésének értelme van. Összehangolt viselkedés fontos a többsejtű szervezetek számára, mert sok sejtnek kell együtt működnie. A megfelelő sejtmagatartás funkcionális szöveteket és egészséges szervezetet hoz létre.

Ha azonban a sejtek viselkedése rosszul megy, ez olyan betegségekhez vezethet, mint például a rák. Például, ha sejtosztódás nincs kontroll alatt, a sejtek szaporodhatnak és daganatokat képezhetnek.

Bár a sejtek eltérhetnek, vannak olyan alapvető magatartások, amelyek közül sokan osztoznak. Tartalmazzák:

• Sejtosztódás és növekedés. A sejteknek növekedniük és osztódniuk kell az idő múlásával. A mitózis és a meiózis a sejtosztódás két leggyakoribb típusa. Mitózis két azonos leánysejtet termel, míg a meiózis négy különböző leánysejtet termel a DNS felével.
• Sejtanyagcsere. Minden élőlénynek energiára vagy üzemanyagra van szüksége az élethez, és az anyagcsere segíti őket ebben. A legtöbb sejt bármelyiket használja sejtlégzés vagy fotoszintézis, amelyek kémiai folyamatok sora.
• Sejtkommunikáció. Az élő sejteknek gyakran kommunikálniuk és információt kell terjeszteniük az egész szervezetben. A kommunikációhoz használhatnak receptorokat vagy ligandumokat, réscsomópontokat vagy plazmodesmákat.
• Sejtszállítás. A sejtszállítás az anyagokat áthelyezi a sejt membrán. Ez lehet aktív vagy passzív szállítás.
• Sejtmozgás. A mozgékonyság lehetővé teszi a sejtek egyik helyről a másikra való mozgását. Úszhatnak, mászhatnak, csúszhatnak vagy más módszereket alkalmazhatnak.
  

Fontos megérteni a sejtfiziológiát és a membrántranszportot. A szervezeteknek anyagokat kell szállítaniuk sejtjeikbe és azokból, valamint a plazmamembrán kettős lipidrétegén keresztül.

Passzív és aktív közlekedés a sejtszállítás két általános típusa. Van néhány lényeges különbség az aktív és a passzív szállítás között.

A passzív szállítás nem használ fel energiát az anyagok mozgatásához. A sejtek egyik módszere az diffúzió, és fel lehet osztani egyszerű vagy megkönnyítette diffúzió. Az anyagok a magas koncentrációjú területekről az alacsony koncentrációjú területekre mozoghatnak. Az ozmózis az egyszerű diffúzió példája, amely magában foglalja a vizet.

Egyszerű diffúzió magában foglalja a koncentrációgradiensben a plazmamembránon keresztül mozgó molekulákat. Ezek a molekulák kicsiek és nem polárosak. Könnyített diffúzió hasonló, de magában foglalja a membrántranszport csatornákat. A nagy és poláros molekulák a megkönnyített diffúziótól függenek.

Aktiv szállitás energiára van szüksége az anyagok mozgatásához. A molekulák a koncentrációgradienssel szemben az alacsony koncentrációjú területekről a magas koncentrációjú területekre mozoghatnak az olyan energiaforrásoknak köszönhetően, mint az ATP. A hordozófehérjék segítik a sejteket ebben a folyamatban, és a sejtek protonpumpát vagy ioncsatornát használhatnak.

Endocitózis és exocitózis példák az aktív transzportra a sejtekben. Segítenek nagy molekulák mozgatásában a vezikulákban. Az endocitózis során a sejt megfog egy molekulát, és belül mozgatja. Az exocitózis során a sejt egy molekulát mozgat a membránja külsejére.

A sejtek képesek fogadni, értelmezni és reagálni a jelekre. Ez a fajta kommunikáció segíti őket abban, hogy reagáljanak környezetükre és információkat terjesszenek egy többsejtű organizmuson belül. A jelzés irányítja a sejtek viselkedését, lehetővé téve a sejtek számára, hogy reagáljanak a környezetükből vagy más sejtekről érkező meghatározott jelekre.

Jelátvitel a sejtjelzés másik kifejezése, és az információ továbbítására utal. A jelátviteli kaszkád a kémiai reakciók útja vagy sorozata, amely a sejt belsejében történik, miután egy inger elindítja azt. A jelzés szabályozhatja a sejtek növekedését, mozgását, anyagcseréjét és még sok mást. Ha azonban a sejtkommunikáció rosszul megy, akkor olyan betegségeket okozhat, mint a rák.

Fontos megérteni a sejtkommunikáció alapjait. Az általános folyamat akkor kezdődik, amikor a sejt kémiai jelet észlel. Ez olyan kémiai reakciót indít el, amely végső soron segít a sejtnek reagálni rá. Van egy végválasz, amely a kívánt eredményhez vezet.

Például egy sejt jelet kap a testtől, mondván, hogy többre van szüksége sejtosztódás. Olyan jelátviteli kaszkádon megy keresztül, amely a sejtosztódást vezérlő gének expressziójával ér véget, és a sejt osztódni kezd.

A sejtben lévő jelek többsége kémiai. A sejteknek fehérjei vannak receptorok és az úgynevezett molekulák ligandumok amelyek segítik őket a jelzés során.

Például egy sejt felszabadíthat egy fehérjét az extracelluláris térbe más sejtek riasztására. A fehérje lebeghet egy második sejtbe, amely felveszi, mert a sejt rendelkezik a megfelelő receptorral. Ezután a második cella megkapja a jelet, és válaszolni tud rá.

Az állati sejtekben réspontokat találhat, a növényi sejtekben pedig a plazmodesmatákat, amelyek csatornák segítik a sejtek kommunikációját. Ezek a csatornák összekapcsolják a közeli cellákat. Hagyják, hogy kis molekulák áthaladjanak rajtuk, így a jelek tovább tudnak haladni.

Miután a sejtek jeleket kapnak, értelmezni tudják őket. Ez konformációs változással vagy biokémiai reakciókkal történik. A jelátviteli kaszkádok mozgathatják az információt a cellán. A foszforilezés foszfátcsoport hozzáadásával aktiválhatja vagy deaktiválhatja a fehérjéket.

Néhány jelátviteli kaszkád tartalmaz intracelluláris hírvivőket vagy másodlagos hírvivőket, például Ca-t²⁺, cAMP, NO és cGMP. Ezek általában nem fehérje molekulák, például kalciumionok, amelyek bőségesen előfordulhatnak a sejtben.

Például egyes sejtekben vannak olyan fehérjék, amelyek képesek megkötni a kalciumionokat, amelyek megváltoztathatják a fehérjék alakját és aktivitását.

A sejtek sokféleképpen reagálhatnak a jelekre. Például módosíthatják a génexpresszió ez megváltoztathatja a sejt viselkedését.

Küldhetnek visszajelzési jeleket is annak megerősítésére, hogy megkapták az eredeti jelet és válaszoltak. Végül a jelzés befolyásolhatja a sejtek működését.

Sejtmozgás fontos, mert elősegíti az organizmusok egyik helyről a másikra való mozgását. Erre szükség lehet az élelmiszer megszerzéséhez vagy a veszély elkerülése érdekében. Gyakran a sejtnek mozognia kell a környezeti változásokra adott válaszként. A sejtek mászhatnak, úszhatnak, csúszhatnak vagy más módszereket alkalmazhatnak.

A flagella és csillók segíthet egy sejt mozgásában. A flagella vagy whiplike szerkezetek szerepe a sejtek meghajtása. A csillók vagy a hajszerű struktúrák szerepe az, hogy ritmikus mintázatban előre-hátra mozognak. A spermasejtekben flagella van, míg a légzőrendszert szegélyező sejtekben csillók vannak.

A sejtjelzés sejtek mozgásához vezethet az organizmusokban. Ez a mozgás lehet a jelek felé vagy attól távol, és szerepet játszhat a betegségekben. Chemotaxis a sejtek mozgása a magasabb kémiai koncentráció felé vagy attól távol, és ez a sejtválasz fontos része.

Például a kemotaxis lehetővé teszi a rákos sejtek számára, hogy a test egy olyan része felé mozogjanak, amely elősegíti a nagyobb növekedést.

A sejtek összehúzódhatnak, és ez a fajta mozgás történik izomsejtek. A folyamat az idegrendszer jelével indul.

Ezután a sejtek kémiai reakciók megkezdésével reagálnak. A reakciók befolyásolják az izomrostokat és összehúzódásokat okoznak.