Ląstelių fiziologija: struktūros, funkcijų ir elgesio apžvalga

Ląstelės, būdamos pagrindiniais gyvenimo vienetais, atlieka svarbias funkcijas prokariotai ir eukariotai. Ląstelių fiziologija orientuota į gyvų organizmų vidines struktūras ir procesus.

Nuo padalijimo iki bendravimo šioje srityje tiriama, kaip ląstelių gyventi, dirbti ir mirti.

Viena ląstelių fiziologijos dalis yra ląstelių elgesio tyrimas. Yra svarbus ryšys tarp ląstelės struktūros, funkcijos ir elgesio. Pavyzdžiui, organelės eukariotuose turi specifinius vaidmenis, kurie padeda ląstelei funkcionuoti ir tinkamai elgtis.

Kai suprantate fiziologiją ir ląstelių biologiją, yra prasmingas ląstelės elgesys. Koordinuotas elgesys yra svarbus daugialąsčiams organizmams, nes yra daugybė ląstelių, kurios turi veikti kartu. Tinkamas ląstelių elgesys sukuria funkcinius audinius ir sveiką organizmą.

Tačiau, jei ląstelių elgesys neteisingas, tai gali sukelti ligas, tokias kaip vėžys. Pavyzdžiui, jei ląstelių dalijimasis yra nekontroliuojamas, ląstelės gali daugintis ir formuoti navikus.

Nors ląstelės gali skirtis, yra pagrindinis elgesys, kuriuo dalijasi daugelis. Jie įtraukia:

• Ląstelių dalijimasis ir augimas. Ląstelės laikui bėgant turi augti ir dalytis. Mitozė ir mejozė yra du dažniausiai pasitaikantys ląstelių dalijimosi tipai. Mitozė gamina dvi identiškas dukterines ląsteles, o mejozė - keturias skirtingas dukterines ląsteles su puse DNR.
• Ląstelių apykaita. Visiems gyviems daiktams gyventi reikia energijos ar degalų, o medžiagų apykaita padeda tai pasiekti. Dauguma ląstelių naudoja bet kurį ląstelinis kvėpavimas arba fotosintezė, kurie yra cheminių procesų serija.
• Korinis ryšys. Gyvosioms ląstelėms dažnai reikia bendrauti ir skleisti informaciją visame organizme. Jie gali naudoti receptorius ar ligandus, tarpų jungtis ar plazmodesmas, kad galėtų bendrauti.
• Ląstelių transportas. Ląstelių transportas perkelia medžiagas per a ląstelės membrana. Tai gali būti aktyvus arba pasyvus transportas.
• Ląstelių judrumas. Judrumas leidžia ląstelėms judėti iš vienos vietos į kitą. Jie gali plaukioti, ropoti, sklandyti ar naudoti kitus metodus.
  

Svarbu suprasti ląstelių fiziologiją ir membranų transportą. Organizmai turi pernešti medžiagas į savo ląsteles ir iš jų bei per plazmos membranos dvigubą lipidų sluoksnį.

Pasyvus ir aktyvus transportas yra du įprasti korinio transporto tipai. Yra keletas esminių skirtumų tarp aktyvaus ir pasyvaus transporto.

Pasyvus transportas nenaudoja energijos medžiagų judėjimui. Vienas iš ląstelių naudojamų metodų yra difuzijair galite jį padalyti į paprastas arba palengvino difuzija. Medžiagos gali pereiti iš didelės koncentracijos sričių į mažos koncentracijos sritis. Osmosas yra paprastos difuzijos, susijusios su vandeniu, pavyzdys.

Paprasta difuzija apima molekules, judančias žemyn koncentracijos gradientu per plazmos membraną. Šios molekulės yra mažos ir nepolinės. Palengvinta difuzija yra panašus, bet apima membranos transportavimo kanalus. Didelės ir polinės molekulės priklauso nuo palengvintos difuzijos.

Aktyvus transportas reikia energijos medžiagoms judėti. Dėl energijos šaltinių, tokių kaip ATP, molekulės gali judėti prieš koncentracijos gradientą iš mažos koncentracijos sričių į didelės koncentracijos sritis. Nešiotojai baltymai padeda ląstelėms šio proceso metu, o ląstelės gali naudoti protonų siurblį arba jonų kanalą.

Endocitozė ir egzocitozė yra aktyvaus transporto ląstelėse pavyzdžiai. Jie padeda judinti dideles molekules pūslelių viduje. Endocitozės metu ląstelė užfiksuoja molekulę ir juda viduje. Egzocitozės metu ląstelė perkelia molekulę į savo membranos išorę.

Ląstelės gali priimti, interpretuoti ir reaguoti į signalus. Šis bendravimo tipas padeda jiems reaguoti į aplinką ir skleisti informaciją daugialąsčiame organizme. Signalizavimas lemia ląstelių elgseną, leisdamas ląstelėms reaguoti į konkrečius savo aplinkos ar kitų ląstelių signalus.

Signalo perdavimas yra dar vienas ląstelių signalizavimo terminas ir reiškia informacijos perdavimą. Signalo perdavimo perdavimo kaskada yra kelias arba cheminių reakcijų serija, vykstanti ląstelės viduje, kai stimulas ją pradeda. Signalizacija gali kontroliuoti ląstelių augimą, judėjimą, medžiagų apykaitą ir dar daugiau. Tačiau kai ląstelių ryšys sutrinka, tai gali sukelti tokias ligas kaip vėžys.

Svarbu suprasti ląstelių bendravimo pagrindus. Bendras procesas prasideda, kai ląstelė aptinka cheminį signalą. Tai sukelia cheminę reakciją, kuri galiausiai padeda ląstelei į ją reaguoti. Yra galutinis atsakymas, kuris lemia norimą rezultatą.

Pavyzdžiui, ląstelė gauna kūno signalą, sakantį, kad jai reikia daugiau ląstelių dalijimasis. Jis eina per signalinę kaskadą, kuri baigiasi genų, kurie paskatins ląstelių dalijimąsi, išraiška, ir ląstelė pradeda dalytis.

Dauguma ląstelėje esančių signalų yra cheminiai. Ląstelės turi baltymus, vadinamus receptoriai ir molekulės vadinamos ligandai kurie jiems padeda signalizacijos metu.

Pavyzdžiui, ląstelė gali išskirti baltymą į tarpląstelinę erdvę, kad perspėtų kitas ląsteles. Baltymai gali plaukti į antrą ląstelę, kuri ją pasiima, nes ląstelė turi jam tinkamą receptorių. Tada antroji ląstelė priima signalą ir gali į jį reaguoti.

Gyvūnų ląstelėse galite rasti spragų jungtis ir augalų ląstelių plazmodesmatose, kurios yra kanalai, padedantys ląstelėms bendrauti. Šie kanalai sujungia netoliese esančias ląsteles. Jie leidžia mažoms molekulėms praeiti pro juos, todėl signalai gali keliauti.

Kai ląstelės gauna signalus, jos gali juos interpretuoti. Tai įvyksta per konformacinius pokyčius ar biochemines reakcijas. Signalo perdavimo perdavimo kaskados gali perkelti informaciją per ląstelę. Fosforilinimas gali suaktyvinti arba išjungti baltymus, pridedant fosfatų grupę.

Kai kurios signalo perdavimo perdavimo pakopos apima tarpląstelinius pasiuntinius arba antruosius pasiuntinius, tokius kaip Ca²⁺, cAMP, NO ir cGMP. Tai paprastai yra ne baltymų molekulės, pavyzdžiui, kalcio jonai, kurių ląstelėje gali būti daug.

Pavyzdžiui, kai kurios ląstelės turi baltymų, kurie gali surišti kalcio jonus, o tai gali pakeisti baltymų formą ir aktyvumą.

Ląstelės gali reaguoti į signalus įvairiais būdais. Pavyzdžiui, jie gali atlikti pakeitimus genų ekspresija tai gali pakeisti ląstelės elgesį.

Jie taip pat gali siųsti grįžtamojo ryšio signalus, kad patvirtintų, jog gavo pradinį signalą ir atsakė. Galiausiai signalizacija gali paveikti ląstelių funkciją.

Ląstelių judrumas yra svarbus, nes jis padeda organizmams judėti iš vienos vietos į kitą. Tai gali būti reikalinga norint gauti maisto arba išvengti pavojaus. Dažnai ląstelė turi judėti kaip atsakas į aplinkos pokyčius. Ląstelės gali nuskaityti, plaukti, slysti ar naudoti kitus metodus.

vėliava ir blakstienos gali padėti ląstelei judėti. „Flagella“ ar „whiplike“ struktūrų vaidmuo yra varyti ląstelę. Blakstienėlių ar plaukuotųjų struktūrų vaidmuo yra judėti pirmyn ir atgal ritmiškai. Spermatozoidų ląstelėse yra vėliavėlės, o kvėpavimo takus jungiančiose ląstelėse - blakstienos.

Ląstelių signalizacija gali sukelti ląstelių judėjimą organizmuose. Šis judėjimas gali būti nukreiptas į signalus arba nutolęs nuo jų, ir jis gali vaidinti ligą. Chemotaksis yra ląstelių judėjimas link didesnės cheminės koncentracijos arba nuo jos ir yra svarbi ląstelių reakcijos dalis.

Pavyzdžiui, chemotaksis leidžia vėžinėms ląstelėms judėti link kūno vietos, skatinančios didesnį augimą.

Ląstelės gali susitraukti, o tokio tipo judėjimas vyksta raumenų ląstelės. Procesas prasideda nuo nervų sistemos signalo.

Tada ląstelės reaguoja pradėdamos chemines reakcijas. Reakcijos veikia raumenų skaidulas ir sukelia susitraukimus.