რას აკეთებს უჯრედის ყველა ნაწილი?

უჯრედები ცხოვრების ძირითადი საშენი მასალაა. ნაკლებად პოეტურად, ისინი ცოცხალ არსებათა უმცირესი ერთეულებია, რომლებიც ინარჩუნებენ სიცოცხლესთან დაკავშირებულ ყველა ძირითად თვისებას (მაგალითად, ცილების სინთეზი, საწვავის ხარჯი და გენეტიკური მასალა). შედეგად, მცირე ზომის მიუხედავად, უჯრედებს უწევს მრავალფეროვანი ფუნქციების შესრულება, როგორც კოორდინირებული, ისე დამოუკიდებელი. ეს, თავის მხრივ, ნიშნავს, რომ მათ უნდა ჰქონდეთ მკაფიო ფიზიკური ნაწილების ფართო სპექტრი.

პროკარიოტული ორგანიზმების უმეტესობა მხოლოდ ერთი უჯრედისგან შედგება, მაშინ როდესაც თავად ეუკარიოტების სხეულები ტრილიონებს შეიცავს. ეუკარიოტული უჯრედები შეიცავს სპეციალურ სტრუქტურებს, რომლებსაც ორგანელები ეწოდება, რომლებიც მოიცავს მთელ უჯრედის გარსის მსგავს მემბრანას. ეს ორგანოელები არიან უჯრედის სახმელეთო ჯარები, რომლებიც მუდმივად დარწმუნდებიან, რომ უჯრედის ყველა საჭიროება დაკმაყოფილებულია.

ყველა უჯრედი შეიცავს, აბსოლუტურად მინიმუმ, უჯრედის მემბრანს, გენეტიკურ მასალას და ციტოპლაზმას, რომელსაც ციტოზოლსაც უწოდებენ. ეს გენეტიკური მასალაა დეოქსირიბონუკლეინის მჟავა, ან დნმ. პროკარიოტებში დნმ გროვდება ციტოპლაზმის ერთ ნაწილში, მაგრამ იგი არ არის გარშემორტყმული გარსით, რადგან მხოლოდ ეუკარიოტებს აქვთ ბირთვი. ყველა უჯრედს აქვს უჯრედის მემბრანა, რომელიც შედგება ფოსფოლიპიდური შრისაგან; პროკარიოტულ უჯრედებს აქვთ უჯრედის კედელი უშუალოდ უჯრედის მემბრანის გარეთ, დამატებითი სტაბილურობისა და დაცვის მიზნით. მცენარეთა უჯრედებს, რომლებიც სოკოებსა და ცხოველებთან ერთად არის ეუკარიოტები, ასევე აქვთ უჯრედის კედლები.

ყველა უჯრედს აქვს რიბოსომებიც. პროკარიოტებში ეს თავისუფლად ცურავს ციტოპლაზმაში; ეუკარიოტებში ისინი ჩვეულებრივ უკავშირდებიან ენდოპლაზმურ ბადეს. რიბოსომები ხშირად კლასიფიცირდება, როგორც ორგანოს ტიპის, მაგრამ ზოგიერთ სქემაში ისინი არ აკმაყოფილებენ ასეთებს, რადგან მათ მემბრანა არ აქვთ. Ribosomes organelles არ არის მარკირება, რომ "მხოლოდ ევკარიოტებს აქვთ ორგანელები" თანმიმდევრულია. ეს ეუკარიოტული ორგანელები, ენდოპლაზმური ბადის გარდა, მოიცავს მიტოქონდრიებს (ან მცენარეებში, ქლოროპლასტებს), გოლჯის სხეულებს, ლიზოსომებს, ვაკუოლებსა და ციტოსკლეტს.

უჯრედის მემბრანა, რომელსაც ასევე უწოდებენ პლაზმურ მემბრანს, არის ფიზიკური საზღვარი უჯრედის შინაგან გარემოსა და გარესამყაროს შორის. ამასთან, ნუ შეცდებით ამ საბაზისო შეფასებას იმის მოსაზრებაში, რომ უჯრედის მემბრანის როლი არის მხოლოდ დამცავი, ან რომ მემბრანა წარმოადგენს მხოლოდ რაიმე სახის თვითნებურ ხაზს. ყველა უჯრედის, პროკარიოტული და ეუკარიოტული, ეს თვისება რამდენიმე მილიარდი წლის ევოლუციის პროდუქტია და არის ფაქტობრივად, მრავალფუნქციური, დინამიური საოცრება, რომელიც სავარაუდოდ უფრო ნამდვილი ინტელექტის მქონე სუბიექტს ფუნქციონირებს, ვიდრე უბრალო ბარიერი.

უჯრედის მემბრანა ცნობილია ფოსფოლიპიდური შრისგან, რაც ნიშნავს, რომ იგი შედგება ორი იდენტური შრისგან, რომლებიც შედგება ფოსფოლიპიდური მოლეკულებისგან (ან უფრო სწორად, ფოსფოგლიცერილიპიდებისგან). თითოეული ცალკეული ფენა ასიმეტრიულია, შედგება ცალკეული მოლეკულებისგან, რომლებსაც რაღაც კავშირი აქვთ კალმარებთან, ან რამდენიმე ბუშტის მქონე ბუშტებთან. "თავები" არის ფოსფატის ნაწილები, რომლებსაც აქვთ წმინდა ელექტროქიმიური მუხტის დისბალანსი და ამრიგად, პოლარულად ითვლება. იმის გამო, რომ წყალი ასევე არის პოლარული და რადგან მსგავსი ელექტროქიმიური თვისებების მქონე მოლეკულები აგროვებენ ერთად, ფოსფოლიპიდის ეს ნაწილი ითვლება ჰიდროფილურად. "კუდები" არის ლიპიდები, კერძოდ წყვილი ცხიმოვანი მჟავები. ფოსფატებისგან განსხვავებით, ეს არ არის დამუხტული და, შესაბამისად, ჰიდროფობიურია. ფოსფატი ერთდება მოლეკულის შუა ნაწილში სამი ნახშირბადის გლიცერინის ნარჩენის ერთ მხარეს და ორი ცხიმოვანი მჟავა უერთდება მეორე მხარეს.

იმის გამო, რომ ჰიდროფობიური ლიპიდური კუდები სპონტანურად ასოცირდება ერთმანეთთან ხსნარში, შრის ფენა ისე დგება, რომ ორი ფოსფატის ფენები გარედან და უჯრედის შინაგანიკენ მიემართება, ხოლო ორი ლიპიდური შრე შიგნიდან იშლება ორსაფენიანი. ეს ნიშნავს, რომ ორმაგი მემბრანა გასწორებულია როგორც სარკისებური გამოსახულებები, ისევე როგორც თქვენი სხეულის ორი მხარე.

მემბრანა არ უშლის მავნე ნივთიერებებს ინტერიერში მოხვედრას. ეს არის შერჩევით გამტარი, რაც საშუალებას აძლევს სასიცოცხლო ნივთიერებებს, მაგრამ აუკრძალავს სხვებს, მაგალითად ღამღამობის კლუბში. იგი ასევე შერჩევით საშუალებას იძლევა ნარჩენების გამომუშავებას. გარსის ჩანერგილი ზოგიერთი ცილა იონური ტუმბოების როლს ასრულებს უჯრედში წონასწორობის (ქიმიური ბალანსი) შესანარჩუნებლად.

უჯრედის ციტოპლაზმა, რომელსაც სხვაგვარად ციტოზოლს უწოდებენ, წარმოადგენს იმ კვერს, რომელშიც "ბანაობენ" უჯრედის სხვადასხვა კომპონენტები. ყველა უჯრედი, პროკარიოტული და ეუკარიოტული, აქვთ ციტოპლაზმა, რომლის გარეშეც უჯრედს აღარ შეეძლო სტრუქტურული მთლიანობა, ვიდრე ცარიელი ბუშტი.

თუ ოდესმე გინახავთ ჟელატინის დესერტი, რომელშიც ნაჭერი ხილია ჩადებული, შეიძლება ჟელატინი გაიხსენოთ თავად ციტოპლაზმა, ნაყოფი ორგანელებად და ჭურჭელი, რომელშიც ჟელატინი ფიქსირდება როგორც უჯრედის მემბრანა ან უჯრედი კედელი ციტოპლაზმის თანმიმდევრულობა წყლიანია და მას მატრიცადაც მოიხსენიებენ. განსახილველი უჯრედის ტიპის მიუხედავად, ციტოპლაზმა შეიცავს ბევრად უფრო მეტ სიმკვრივეს ცილებსა და მოლეკულურ "აპარატებში", ვიდრე ოკეანის წყალში ან სხვა არაცოცხალ გარემო, რაც იმის დასტურია, რომ უჯრედის მემბრანა ასრულებს ჰომეოსტაზის შენარჩუნებას (სხვა სიტყვა "წონასწორობა", რომელიც გამოიყენება ცოცხალ არსებებზე) უჯრედები.

პროკარიოტებში, ციტოპლაზმაში გვხვდება უჯრედის გენეტიკური მასალა, დნმ, რომელსაც იყენებს რეპროდუცირებისთვის, ისევე როგორც დანარჩენი უჯრედის მიმართვა ცოცხალი ორგანიზმისთვის ცილის პროდუქტების შესაქმნელად. ეუკარიოტებში იგი ჩასმულია სტრუქტურაში, რომელსაც ბირთვი ეწოდება.

ბირთვი ციტოპლაზმიდან გამოიყოფა ბირთვული კონვერტით, რომელიც ფიზიკურად მსგავსია უჯრედის პლაზმური მემბრანისა. ბირთვული კონვერტი შეიცავს ბირთვულ ფორებს, რომლებიც საშუალებას იძლევა გარკვეული მოლეკულების შემოდინება და გამოსვლა. ეს ორგანელა ყველაზე დიდია უჯრედში, უჯრედის მოცულობის 10 პროცენტს შეადგენს და ადვილად ჩანს ნებისმიერი მიკროსკოპის გამოყენებით, რომელიც საკმარისად მძლავრია უჯრედების გამოსავლენად. მეცნიერებმა ბირთვის არსებობის შესახებ 1830-იანი წლებიდან იცოდნენ.

ბირთვის შიგნით არის ქრომატინი, ფორმის დნმ-ს სახელი ენიჭება მაშინ, როდესაც უჯრედი არ ემზადება გაყოფისთვის: დახვეულია, მაგრამ არ არის გამოყოფილი ქრომოსომებად, რომლებიც მიკროსკოპიით მკაფიოდ ჩანს. ბირთვი არის ბირთვის ნაწილი, რომელიც შეიცავს რეკომბინანტულ დნმ-ს (rDNA), დნმ-ს, რომელიც ეძღვნება რიბოსომული RNA- ს (rRNA) სინთეზს. დაბოლოს, ნუკლეოპლაზმა არის წყლის ნივთიერება ბირთვული კონვერტის შიგნით, რომელიც ანალოგიურია ციტოპლაზმის უჯრედში.

გენეტიკური მასალის შენახვის გარდა, ბირთვი განსაზღვრავს როდის გაიყოფა და გამრავლება ხდება უჯრედში.

მიტოქონდრია გვხვდება ცხოველების ეუკარიოტებში და წარმოადგენს უჯრედების "ელექტროსადგურებს", რადგან ამ მოგრძო ორგანელებში ხდება აერობული სუნთქვა. აერობული სუნთქვით წარმოიქმნება 36–38 მოლეკულა ATP, ან ადენოზინტრიფოსფატი (უჯრედების ძირითადი ენერგიის წყარო) გლუკოზის (სხეულის საბოლოო საწვავის ვალუტა) მოლეკულის ყველა მოლეკულისთვის; გლიკოლიზი, რომელიც ჟანგბადს არ საჭიროებს, წარმოშობს ამ ენერგიის მხოლოდ მეათედს (4 ATP გლუკოზის მოლეკულაზე). ბაქტერიებს შეუძლიათ მიიღონ მხოლოდ გლიკოლიზი, ეუკარიოტებს კი არა.

აერობული სუნთქვა ხდება ორ ეტაპად, მიტოქონდრიის ორ სხვადასხვა ადგილას. პირველი ნაბიჯი არის კრებსის ციკლი, რეაქციების სერია, რომლებიც ხდება მიტოქონდრიულ მატრიქსზე, რომელიც მსგავსია ნუკლეოპლაზმასთან ან ციტოპლაზმასთან სხვაგან. კრებსის ციკლში - ასევე უწოდებენ ლიმონმჟავას ციკლს ან ტრიკარბოქსილის მჟავას ციკლს - პიროვატის ორი მოლეკულა, გლიკოლიზში წარმოებული სამი ნახშირბადის მოლეკულა, შეიყვანეთ მატრიქსში ექვსი ნახშირბადის გლუკოზის თითოეული მოლეკულისთვის მოხმარებული. იქ პირუვატი განიცდის რეაქციების ციკლს, რომელიც წარმოქმნის მასალას კრებსების შემდგომი ციკლისთვის და სხვა მნიშვნელოვანია, მაღალენერგეტიკული ელექტრონული მატარებლები აერობული მეტაბოლიზმის შემდეგი ეტაპისთვის, ელექტრონების ტრანსპორტირებისთვის ჯაჭვი. ეს რეაქციები ხდება მიტოქონდრიულ მემბრანაზე და არის ატრობული სუნთქვის დროს ATP მოლეკულების გათავისუფლების საშუალება.

ცხოველები, მცენარეები და სოკოები არის ნოუკას ეუკარიოტები, რომლებიც ამჟამად დედამიწაზე ბინადრობენ. მიუხედავად იმისა, რომ ცხოველები იყენებენ გლუკოზას და ჟანგბადს საწვავის, წყლისა და ნახშირორჟანგის წარმოქმნისთვის, მცენარეები იყენებენ წყალს, ნახშირორჟანგს და მზის ენერგიას ჟანგბადის და გლუკოზის წარმოებისთვის. თუ ეს შეთანხმება დამთხვევას არ ჰგავს, ეს ასე არ არის; პროცესის მცენარეები, რომლებიც იყენებენ მეტაბოლურ მოთხოვნილებებს, ეწოდება ფოტოსინთეზს და ეს არის ძირითადად აერობული სუნთქვა, რომელიც საპირისპირო მიმართულებით მიმდინარეობს.

იმის გამო, რომ მცენარეული უჯრედები არ იშლიან გლუკოზის სუბპროდუქტებს ჟანგბადის გამოყენებით, მათ არ აქვთ ან სჭირდებათ მიტოქონდრია. ამის ნაცვლად, მცენარეები ფლობენ ქლოროპლასტებს, რომლებიც სინამდვილეში სინათლის ენერგიას ქიმიურ ენერგიად აქცევს. თითოეულ მცენარეთა უჯრედს აქვს 15 – დან 20 – მდე 100 – მდე ქლოროპლასტი, რომლებიც, მიტოქონდრიების მსგავსად, ცხოველურ უჯრედებში, ითვლება, რომ ოდესღაც არსებობდა როგორც თავისუფალი ეუკარიოტების განვითარებამდე რამდენიმე დღით ადრე მოხდა ბაქტერიების განვითარება მას შემდეგ, რაც აშკარად გაანადგურა ეს პატარა ორგანიზმები და ამ ბაქტერიების მეტაბოლური აპარატები შეიტანეს საკუთარი.

თუ მიტოქონდრია უჯრედების ელექტროსადგურებია, რიბოსომები ქარხნებია. რიბოსომები არ უკავშირდება მემბრანებს და, ამრიგად, ისინი ტექნიკურად არ არიან ორგანზოლები, მაგრამ ისინი მოხერხებულობისთვის ხშირად ჯგუფდებიან ნამდვილ ორგანელებთან.

რიბოსომები გვხვდება პროკარიოტებისა და ეუკარიოტების ციტოპლაზმაში, მაგრამ ამ უკანასკნელზე ისინი ხშირად ენდოპლაზმურ ბადეს ერთვის. ისინი შედგება დაახლოებით 60 პროცენტი ცილისა და დაახლოებით 40 პროცენტი rRNA– სგან. rRNA არის ნუკლეინის მჟავა, ისევე როგორც დნმ, მესენჯერი RNA (mRNA) და გადამტანი RNA (tRNA).

რიბოსომები არსებობს ერთი მარტივი მიზეზის გამო: ცილების წარმოება. ისინი ამას აკეთებენ თარგმნის პროცესის საშუალებით, რაც არის rRNA– ში კოდირებული გენეტიკური ინსტრუქციების გადაქცევა ცილის პროდუქტებში. რიბოსომები აწყობენ ცილებს ორგანიზმში ამინომჟავების 20 ტიპისგან, რომელთაგან თითოეული იკვრება რიბოსომში გარკვეული ტიპის tRNA– ს მიერ. ამ ამინომჟავების თანმიმდევრობის განსაზღვრა ხდება mRNA– ით, რომელთაგან თითოეულში მოცემულია ცალკეულიდან მიღებული ინფორმაცია დნმ – ის გენი - ეს არის დნმ – ის სიგრძე, რომელიც ემსახურება როგორც ერთ ცილოვან პროდუქტს, იქნება ეს ფერმენტი, ჰორმონი თუ თვალი. პიგმენტი.

თარგმანი ითვლება მცირე ბიოლოგიის ე.წ. ცენტრალური დოგმატის მესამე და საბოლოო ნაწილად: დნმ ქმნის mRNA- ს, ხოლო mRNA ქმნის ან, სულ მცირე, ახორციელებს ინსტრუქციებს ცილებს. დიდ სქემაში, რიბოსომა უჯრედის ერთადერთი ნაწილია, რომელიც ფუნქციონირებისთვის ერთდროულად ეყრდნობა RNA– ს სამივე სტანდარტულ ტიპს (mRNA, rRNA და tRNA).

დარჩენილი ორგანოს უმეტესობა არის ბუშტუკები, ან რაიმე სახის ბიოლოგიური "ტომრები". გოლჯის სხეულები, რომლებსაც აქვთ მიკროსკოპული გამოკვლევისთვის დამახასიათებელი "ბლინების დასტის" წყობა, შეიცავს ახლად სინთეზირებულ ცილებს; გოლჯის სხეულებს ათავისუფლებენ ისინი მცირე ზომის ბუშტუკებში, მათი დაჭერით, ამ დროს ამ პატარა სხეულებს აქვთ საკუთარი დახურული გარსი. ამ მცირე ზომის ბუშტუკების უმეტესობა მიედინება ენდოპლაზმურ ბადეში, რაც მაგისტრალის ან სარკინიგზო სისტემის მსგავსია მთელი უჯრედისთვის. ზოგიერთ სახის ენდოპლაზმურს ბევრი რიბოსომა აქვს მიმაგრებული, რაც მათ მიკროსკოპში "უხეშ" სახეს აძლევს; შესაბამისად, ამ ორგანელებს უწოდებენ უხეში ენდოპლაზმური ბადე ან RER. ამის საპირისპიროდ, რიბოსომისგან თავისუფალი ენდოპლაზმური ბადე ეწოდება გლუვ ენდოპლაზმურ ბადეს, ან SER.

უჯრედები ასევე შეიცავს ლიზოსომებს, ბუშტუკებს, რომლებიც შეიცავს ძლიერ ფერმენტებს, რომლებიც ანადგურებენ ნარჩენებს ან არასასურველ ვიზიტორებს. ეს ჰგავს ფიჭურ პასუხს გამწმენდი ეკიპაჟისთვის.