Mit csinál a sejt minden része?

A sejtek az élet alapvető építőelemei. Költészetileg kevésbé azok az élőlények legkisebb egységei, amelyek megtartják az élethez kapcsolódó összes alapvető tulajdonságot (például fehérjeszintézist, üzemanyag-fogyasztást és genetikai anyagot). Ennek eredményeként apró méretük ellenére a sejteknek sokféle funkciót kell ellátniuk, mind koordináltan, mind függetlenül. Ez viszont azt jelenti, hogy különféle fizikai részeket kell tartalmazniuk.

A legtöbb prokarióta szervezet csak egyetlen sejtből áll, míg az olyan eukarióták teste, mint te magad, billiókat tartalmaz. Az eukarióta sejtek olyan speciális struktúrákat tartalmaznak, amelyeket organelláknak neveznek, amelyek olyan membránt tartalmaznak, mint az egész sejt körül. Ezek az organellák a sejt szárazföldi csapatai, folyamatosan ügyelve arra, hogy a sejt minden pillanatnyi igénye kielégüljön.

Minden sejt tartalmaz egy abszolút minimum sejtmembránt, genetikai anyagot és citoplazmát, más néven citoszolt. Ez a genetikai anyag dezoxiribonukleinsav vagy DNS. A prokariótákban a DNS a citoplazma egyik részében csoportosul, de nem zárja be membrán, mert csak az eukariótáknak van magja. Minden sejtnek van egy sejthártyája, amely egy foszfolipid kétrétegből áll; A prokarióta sejtek sejtfala közvetlenül a sejtmembránon kívül helyezkedik el a stabilitás és a védelem érdekében. A növények sejtjeinek, amelyek a gombákkal és az állatokkal együtt eukarióták, szintén sejtfalak vannak.

Valamennyi sejtnek van riboszómája is. A prokariótákban ezek szabadon lebegnek a citoplazmában; az eukariótákban jellemzően az endoplazmatikus retikulumhoz kötődnek. A riboszómákat gyakran az organellák egyik típusába sorolják, de egyes sémákban nem minősülnek ilyeneknek, mivel hiányzik a membrán. A riboszómák organellumainak nem jelölése következetesvé teszi az "csak eukariótáknak van organellája" sémát. Ezek az eukarióta organellumok az endoplazmatikus retikulum mellett a mitokondriumokat (vagy növényekben, kloroplasztikákat), a Golgi testeket, lizoszómákat, vakuolákat és a citoszkeletont tartalmazzák.

A sejtmembrán, más néven plazmamembrán, fizikai határ a sejt belső környezete és a külvilág között. Ne tévessze azonban ezt az alapértékelést azzal a felvetéssel, hogy a sejtmembrán szerepe pusztán védő, vagy hogy a membrán csupán valamiféle önkényes tulajdonságvonal. Az összes sejtnek ez a tulajdonsága, mind a prokarióta, mind az eukarióta, néhány milliárd éves fejlődés eredménye, és valójában egy multifunkcionális, dinamikus csoda, amely vitathatatlanul inkább egy valódi intelligenciával rendelkező entitásként funkcionál, mint puszta akadály.

A sejtmembrán híresen foszfolipid kétrétegből áll, vagyis két azonos, foszfolipid molekulákból (vagy helyesebben szólva: foszfoglicerolipidekből) álló rétegből áll. Minden egyes réteg aszimmetrikus, egyes molekulákból áll, amelyek kapcsolatban vannak a kalmárokkal vagy a néhány bojtot tartalmazó ballonokkal. A "fejek" a foszfát részek, amelyek nettó elektrokémiai töltésegyensúlytalansággal rendelkeznek, és ezért polárisnak tekinthetők. Mivel a víz is poláros, és mivel a hasonló elektrokémiai tulajdonságokkal rendelkező molekulák hajlamosak aggregálódni, a foszfolipid ezen része hidrofilnek tekinthető. A "farok" lipidek, konkrétan egy pár zsírsav. A foszfátokkal ellentétben ezek nincsenek feltöltve és így hidrofóbak. A foszfát a molekula közepén lévő három szénatomos glicerin maradék egyik oldalához kapcsolódik, és a két zsírsav a másik oldalához kapcsolódik.

Mivel a hidrofób lipidfarkok spontán összekapcsolódnak egymással az oldatban, a kétréteg úgy van kialakítva, hogy a két a foszfátrétegek kifelé és a sejt belseje felé néznek, míg a két lipidréteg összekapcsolódik a sejt belsejében kétrétegű. Ez azt jelenti, hogy a kettős membránok tükörképként vannak beállítva, akárcsak a test két oldala.

A membrán nem csupán megakadályozza, hogy a káros anyagok belsejébe kerüljenek. Szelektíven áteresztő, létfontosságú anyagokat enged be, de akadályoz másokat, például a divatos szórakozóhely kidobóját. Szelektíven lehetővé teszi a salakanyagok kibocsátását is. Néhány, a membránba ágyazott fehérje ionpumpaként működik, hogy fenntartsa az egyensúlyt (kémiai egyensúly) a sejten belül.

A sejt citoplazma, más néven citoszol, azt a pörköltet jelenti, amelyben a sejt különféle komponensei "úsznak". Minden cella, prokarióta és eukarióta, rendelkeznek citoplazmával, amely nélkül a sejtnek nem lehet több szerkezeti integritása, mint egy üres ballonnak.

Ha látott már valaha zselatin desszertet, amelynek belsejében gyümölcsdarabok voltak, gondolhat a zselatinra maga a citoplazma, a gyümölcs mint organellák és az étel, amely a zselatint sejtmembránként vagy sejtként tartja fal. A citoplazma konzisztenciája vizes, mátrixnak is nevezik. A szóban forgó sejttípustól függetlenül a citoplazma sokkal nagyobb fehérje-sűrűséget és molekuláris "mechanizmust" tartalmaz, mint az óceánvíz vagy bármely nem élő környezet, amely a sejtmembrán munkájának bizonyítéka a homeosztázis fenntartásában (az élőlényekre alkalmazott "egyensúly" kifejezés) sejtek.

A prokariótákban a sejt genetikai anyaga, a DNS, amelyet a szaporodásához, valamint a sejt többi részének az élő szervezet fehérjetermékeinek előállításához irányít, a citoplazmában található meg. Az eukariótákban a mag nevű szerkezetbe van zárva.

A magot a citoplazmából egy sejtburok határolja el, amely fizikailag hasonló a sejt plazmamembránjához. A mag burkolata olyan magpórusokat tartalmaz, amelyek lehetővé teszik bizonyos molekulák beáramlását és kijutását. Ez az organella minden sejtben a legnagyobb, a sejt térfogatának akár 10% -át teszi ki, és könnyen látható minden olyan mikroszkóppal, amely elég erős ahhoz, hogy maguk a sejtek is feltáruljanak. A tudósok az 1830-as évek óta ismerik a mag létezését.

A mag belsejében van a kromatin, a DNS-forma neve akkor jelenik meg, amikor a sejt nem készül osztódni: tekercselt, de nem különválogatott olyan kromoszómákra, amelyek a mikroszkóppal elkülönülnek. A sejtmag a rekombináns DNS-t (rDNS) tartalmazó része, a riboszomális RNS (rRNS) szintézisének szentelt DNS. Végül a nukleoplazma egy vizes anyag a mag burkolatában, amely analóg a sejt sejtjeiben lévő citoplazmával.

A genetikai anyag tárolása mellett a sejtmag határozza meg, hogy a sejt mikor oszlik el és szaporodik.

A mitokondriumok az állati eukariótákban találhatók, és a sejtek "erőműveit" képviselik, mivel ezekben a hosszúkás organellákban zajlik az aerob légzés. Az aerob légzés 36–38 molekula ATP-t vagy adenozin-trifoszfátot (a sejtek fő energiaforrása) generál minden elfogyasztott glükózmolekulára (a test végső üzemanyag-pénznemére); A glikolízis viszont, amelynek folytatásához nincs szükség oxigénre, ekkora energiát (kb. 4 ATP / glükóz molekula) csak körülbelül egytizedét termel. A baktériumok egyedül glikolízissel juthatnak ki, az eukarióták azonban nem.

Az aerob légzés két lépésben zajlik, a mitokondriumon belül két különböző helyen. Az első lépés a Krebs-ciklus, a mitokondriális mátrixon lejátszódó reakciók sora, amely hasonló a nukleoplazmához vagy másutt a citoplazmához. A Krebs-ciklusban - amelyet citromsav- vagy trikarbonsav-ciklusnak is neveznek - két piruvátmolekula, egy glikolízissel előállított három szénatomot tartalmazó molekula adja meg a hat szénatomos glükóz minden egyes molekulájának mátrixát elfogyasztott. Ott a piruvát egy reakciócikluson megy keresztül, amely anyagot generál további Krebs-ciklusokhoz és még sok máshoz ami fontos, nagy energiájú elektronhordozók az aerob anyagcsere következő lépéséhez, az elektrontranszporthoz lánc. Ezek a reakciók a mitokondriális membránon játszódnak le, és azok az eszközök, amelyek révén az ATP-molekulák felszabadulnak az aerob légzés során.

Az állatok, a növények és a gombák a Földön jelenleg élő eukarióták. Míg az állatok a glükózt és az oxigént használják üzemanyag, víz és szén-dioxid előállításához, a növények vizet, szén-dioxidot és a nap energiáját használják fel az oxigén és a glükóz előállításához. Ha ez az elrendezés nem úgy néz ki, mint egy véletlen, akkor nem az; a folyamatnövényeket anyagcsere-szükségleteikhez felhasználva fotoszintézisnek nevezzük, és lényegében pontosan az ellenkező irányú aerob légzésről van szó.

Mivel a növényi sejtek nem bontják le a glükóz melléktermékeit oxigén felhasználásával, nincsenek mitokondriumaik vagy nincs szükségük rájuk. Ehelyett a növények kloroplasztokkal rendelkeznek, amelyek valójában a fényenergiát kémiai energiává alakítják. Minden növényi sejtben 15 vagy 20 és körülbelül 100 kloroplaszt található, amelyek az állati sejtekben található mitokondriumhoz hasonlóan egykor szabadon álló baktériumok az eukarióták fejlődését megelőző napokban, miután láthatóan elnyelték ezeket a kisebb organizmusokat, és beépítették ezeknek a baktériumoknak az anyagcsere-mechanizmusát saját.

Ha a mitokondrium a sejtek erőműve, akkor a riboszómák a gyárak. A riboszómákat nem kötik meg a membránok, és így technikailag nem organellák, de a kényelem érdekében gyakran valódi organellákkal vannak csoportosítva.

A riboszómák a prokarióták és az eukarióták citoplazmájában találhatók, utóbbin azonban gyakran az endoplazmatikus retikulumhoz kapcsolódnak. Körülbelül 60 százalék fehérjéből és körülbelül 40 százalék rRNS-ből állnak. Az rRNS egy nukleinsav, mint a DNS, a messenger RNS (mRNS) és a transzfer RNS (tRNS).

A riboszómák egyetlen egyszerű okból léteznek: fehérjék előállításához. Ezt a transzlációs folyamat révén teszik meg, amely az rRNS-ben kódolt genetikai utasítások átalakítása a DNS-en keresztül fehérjetermékekké. A riboszómák a test 20 féle aminosavából állítják össze a fehérjéket, amelyek mindegyikét egy adott típusú tRNS juttatja el a riboszómához. Ezeknek az aminosavaknak a sorrendjét az mRNS határozza meg, amelyek mindegyike egyetlen azonosítóból származó információt tárolja DNS-gén - vagyis a DNS hossza, amely egyetlen fehérjetermék tervrajzaként szolgál, legyen az enzim, hormon vagy szem pigment.

A transzlációt a kis léptékű biológia úgynevezett központi dogmájának harmadik és egyben utolsó részének tekintik: a DNS mRNS-t készít, az mRNS pedig fehérjéket készít, vagy legalábbis utasításokat hordoz. A nagy sémában a riboszóma az egyetlen része a sejtnek, amely egyszerre támaszkodik mindhárom standard RNS-típusra (mRNS, rRNS és tRNS) a működéséhez.

A fennmaradó organellák többsége vezikulumok, vagy valamilyen biológiai "tasak". A Golgi-testek, amelyek mikroszkópos vizsgálata során jellegzetes "palacsinta-rakás" elrendezéssel rendelkeznek, újonnan szintetizált fehérjéket tartalmaznak; a Golgi-testek ezeket kis hólyagokban engedik el, leszorítva ezeket, és ekkor ezeknek a kis testeknek saját zárt membránjuk van. Ezeknek a kis vezikuláknak a nagy része az endoplazmatikus retikulumban tekercsel fel, amely olyan, mint egy autópálya vagy vasúti rendszer az egész sejt számára. Egyes endoplazmatikus fajokhoz számos riboszóma kapcsolódik, ami "durva" megjelenést kölcsönöz nekik mikroszkóp alatt; ennek megfelelően ezek az organellák durva endoplazmatikus retikulum vagy RER néven futnak. Ezzel szemben a riboszómamentes endoplazmatikus retikulumot sima endoplazmatikus retikulumnak vagy SER-nek nevezik.

A sejtek lizoszómákat, vezikulákat is tartalmaznak, amelyek erős enzimeket tartalmaznak, amelyek lebontják a hulladékot vagy a nem kívánt látogatókat. Ezek olyanok, mint a tisztasági személyzet mobil válasza.