Ką veikia visos ląstelės dalys?

Ląstelės yra pagrindiniai gyvenimo blokai. Mažiau poetiškai jie yra mažiausi gyvių vienetai, išlaikantys visas pagrindines savybes, susijusias su pačiu gyvenimu (pvz., Baltymų sintezę, degalų sąnaudas ir genetinę medžiagą). Todėl, nepaisant mažo dydžio, ląstelės turi atlikti labai įvairias funkcijas - tiek koordinuotas, tiek nepriklausomas. Tai savo ruožtu reiškia, kad juose turi būti daugybė skirtingų fizinių dalių.

Daugumą prokariotinių organizmų sudaro tik viena ląstelė, o tokių eukariotų organizmuose, kaip jūs patys, yra trilijonai. Eukariotinėse ląstelėse yra specializuotos struktūros, vadinamos organeliais, kurių membrana yra panaši į visą ląstelę supančią. Šie organeliai yra ląstelės sausumos būriai, nuolat užtikrindami, kad būtų patenkinti visi ląstelės poreikiai.

Visose ląstelėse yra minimalus ląstelės membrana, genetinė medžiaga ir citoplazma, dar vadinama citozoliu. Ši genetinė medžiaga yra dezoksiribonukleino rūgštis arba DNR. Prokariotuose DNR yra susitelkusi vienoje citoplazmos dalyje, tačiau jos neuždaro membrana, nes tik eukariotai turi branduolį. Visose ląstelėse yra ląstelių membrana, susidedanti iš dvigubo fosfolipidinio sluoksnio; prokariotinės ląstelės turi ląstelės sienelę tiesiai už ląstelės membranos, kad būtų užtikrintas didesnis stabilumas ir apsauga. Augalų ląstelės, kurios kartu su grybais ir gyvūnais yra eukariotai, taip pat turi ląstelių sieneles.

Visos ląstelės taip pat turi ribosomas. Prokariotuose šie laisvai plaukioja citoplazmoje; eukariotuose jie paprastai yra susijungę su endoplazminiu tinklu. Ribosomos dažnai klasifikuojamos kaip organelių rūšys, tačiau kai kuriose schemose jos tokiomis neatitinka, nes jose trūksta membranos. Nepaženklinus ribosomų organelių, schema „tik eukariotai turi organelius“ yra nuosekli. Šie eukariotiniai organeliai, be endoplazminio tinklo, apima mitochondrijas (arba augaluose, chloroplastuose), Golgi kūnus, lizosomas, vakuoles ir citoskeletą.

Ląstelės membrana, dar vadinama plazmos membrana, yra fizinė riba tarp vidinės ląstelės aplinkos ir išorinio pasaulio. Vis dėlto nesuklyskite atlikdami šį pagrindinį vertinimą teigdami, kad ląstelės membrana yra tik apsauginė arba kad membrana yra tik kažkokia savavališko savybės linija. Ši visų ląstelių savybė, tiek prokariotinė, tiek eukariotinė, yra kelių milijardų metų evoliucijos rezultatas ir yra iš tikrųjų daugiafunkcinis, dinamiškas stebuklas, kuris, be abejo, veikia labiau kaip esybė, turinti tikrą intelektą, nei vien tik barjeras.

Ląstelės membrana garsiai susideda iš dvigubo fosfolipidinio sluoksnio, o tai reiškia, kad ji susideda iš dviejų identiškų sluoksnių, sudarytų iš fosfolipidų molekulių (arba, teisingiau, fosfoglicerolipidų). Kiekvienas sluoksnis yra asimetriškas, susidedantis iš atskirų molekulių, kurios yra susijusios su kalmarais arba balionais, turinčiais keletą kutų. „Galvos“ yra fosfato dalys, turinčios grynąjį elektrocheminio krūvio disbalansą ir todėl laikomos poliarinėmis. Kadangi vanduo taip pat yra poliarinis ir kadangi panašių elektrocheminių savybių molekulės yra linkusios kauptis kartu, ši fosfolipido dalis laikoma hidrofiline. „Uodegos“ yra lipidai, būtent riebalų rūgščių pora. Skirtingai nuo fosfatų, jie yra nepakrauti ir todėl hidrofobiški. Fosfatas yra prijungtas prie vienos anglies glicerolio liekanos, esančios molekulės viduryje, vienos pusės, o dvi riebalų rūgštys sujungtos su kita puse.

Kadangi hidrofobinės lipidų uodegos savaime susijungia tirpale, dvisluoksnis yra pastatytas taip, kad abu fosfato sluoksniai nukreipti į išorę ir į ląstelės vidų, tuo tarpu du lipidų sluoksniai susimaišo į vidų dvisluoksnis. Tai reiškia, kad dvigubos membranos yra lygiuojamos kaip veidrodiniai vaizdai, kaip ir dvi jūsų kūno pusės.

Membrana ne tik neleidžia kenksmingoms medžiagoms patekti į vidų. Jis yra selektyviai laidus, leidžiantis gyvybiškai svarbias medžiagas, bet neleidžiantis kitiems, pavyzdžiui, madingo naktinio klubo šokliui. Taip pat selektyviai leidžiama išmesti atliekas. Kai kurie baltymai, įterpti į membraną, veikia kaip jonų siurbliai, palaikantys pusiausvyrą (cheminę pusiausvyrą) ląstelėje.

Ląstelės citoplazma, kitaip vadinama citozoliu, reiškia troškinį, kuriame „plaukioja“ įvairūs ląstelės komponentai. Visos langeliai, prokariotiniai ir eukariotiniai, turi citoplazmą, be kurios ląstelė negalėtų turėti daugiau struktūrinio vientisumo nei tuščias balionas.

Jei kada nors matėte želatinos desertą, kurio viduje įdėti vaisių gabalėliai, galite pagalvoti apie želatiną pati kaip citoplazma, vaisiai kaip organeliai ir indas, laikantis želatiną kaip ląstelės membraną ar ląstelę siena. Citoplazmos konsistencija yra vandeninga, ji taip pat vadinama matrica. Nepaisant nagrinėjamos ląstelės tipo, citoplazmoje yra daug didesnis baltymų tankis ir molekulinė „mašina“ nei vandenyno vandenyje ar negyvybingame vandenyje. aplinka, kuri yra darbas, kurį ląstelės membrana atlieka palaikydama homeostazę (kitas žodis „pusiausvyra“, taikoma gyviems daiktams) viduje ląstelių.

Prokariotuose ląstelės genetinė medžiaga, DNR, kurią ji naudoja daugindama, taip pat nukreipia likusią ląstelės dalį gamindama baltymų produktus gyvam organizmui, yra citoplazmoje. Eukariotuose jis yra uždarytas struktūroje, vadinamoje branduoliu.

Branduolį iš citoplazmos išskiria branduolio apvalkalas, kuris yra fiziškai panašus į ląstelės plazmos membraną. Branduolio apvalkale yra branduolio poros, leidžiančios patekti ir išeiti iš tam tikrų molekulių. Ši organelė yra didžiausia bet kurioje ląstelėje, sudaranti net 10 procentų ląstelės tūrio, ir yra lengvai matoma naudojant bet kokį pakankamai galingą mikroskopą, kad būtų galima atskleisti pačias ląsteles. Apie branduolio egzistavimą mokslininkai žino nuo 1830 m.

Branduolio viduje yra chromatinas, DNR formos pavadinimas įgaunamas tada, kai ląstelė nesirengia dalytis: susisukusi, bet neatskirta į chromosomas, kurios mikroskopijos metu atrodo skirtingos. Branduolys yra branduolio dalis, kurioje yra rekombinantinė DNR (rDNR), DNR, skirta ribosomų RNR (rRNR) sintezei. Galiausiai, nukleoplazma yra vandeninga medžiaga branduolio gaubte, kuri yra analogiška citoplazmai ląstelėje.

Be genetinės medžiagos saugojimo, branduolys nustato, kada ląstelė dalinsis ir dauginsis.

Mitochondrijos yra gyvūnų eukariotuose ir jos reprezentuoja ląstelių „jėgaines“, nes būtent šie pailgi organeliai yra aerobinis kvėpavimas. Aerobinis kvėpavimas sukuria nuo 36 iki 38 ATP molekulių arba adenozino trifosfato (pagrindinio ląstelių energijos šaltinio) kiekvienai gliukozės molekulei (kūno galutinei kuro valiutai), kurią ji sunaudoja; Kita vertus, glikolizė, kuriai vykti nereikia deguonies, sukuria tik maždaug dešimtadalį tiek energijos (4 ATP vienai gliukozės molekulei). Bakterijos gali išgyventi vien glikolizės būdu, tačiau eukariotai negali.

Aerobinis kvėpavimas vyksta dviem etapais, dviejose skirtingose ​​vietose mitochondrijose. Pirmasis žingsnis yra Krebso ciklas - reakcijų, vykstančių ant mitochondrijų matricos, serijos, panašios į nukleoplazmą ar citoplazmą kitur. Krebso cikle, dar vadinamame citrinos rūgšties ciklu arba trikarboksirūgšties ciklu, - dvi piruvato molekulės, trijų anglies molekulių, susidariusių glikolizės metu, patenka į kiekvienos šešių anglies gliukozės molekulių matricą Suvartojo. Ten piruvatas patiria reakcijų ciklą, kuris sukuria medžiagą tolesniems Krebso ciklams ir dar daugiau Svarbiausia - didelės energijos elektronų nešėjai kitam aerobinės apykaitos etapui - elektronų transportavimui grandinė. Šios reakcijos vyksta ant mitochondrijų membranos ir yra priemonės, kuriomis ATP molekulės išsiskiria aerobinio kvėpavimo metu.

Gyvūnai, augalai ir grybai yra natos eukariotai, šiuo metu gyvenantys Žemėje. Nors gyvūnai naudoja gliukozę ir deguonį kurui, vandeniui ir anglies dioksidui gaminti, augalai deguonies ir gliukozės gamybai naudoja vandenį, anglies dvideginį ir saulės energiją. Jei šis susitarimas neatrodo sutapimas, taip nėra; proceso augalai, naudojami medžiagų apykaitos poreikiams, vadinami fotosinteze, ir tai iš esmės yra aerobinis kvėpavimas, vykdomas tiksliai priešinga kryptimi.

Kadangi augalų ląstelės skaidydamos gliukozės produktus neskaldo deguonies, jos neturi arba jiems nereikia mitochondrijų. Vietoj to, augalai turi chloroplastų, kurie iš tikrųjų šviesos energiją paverčia chemine. Kiekvienoje augalo ląstelėje yra nuo 15 iki 20 iki maždaug 100 chloroplastų, kurie, kaip manoma, kaip mitochondrijos gyvūnų ląstelėse, kadaise egzistavo kaip laisvai stovintys bakterijos tomis dienomis, kol eukariotai išsivystė po to, kai jie akivaizdžiai apėmė šiuos mažesnius organizmus ir įtraukė šių bakterijų savo.

Jei mitochondrijos yra ląstelių jėgainės, ribosomos yra gamyklos. Ribosomos nėra surištos membranomis ir todėl nėra techniškai organelės, tačiau patogumo sumetimais jos dažnai grupuojamos su tikrais organeliais.

Ribosomos yra prokariotų ir eukariotų citoplazmoje, tačiau ant pastarųjų jos dažnai tvirtinamos prie endoplazminio tinklo. Jie susideda iš maždaug 60 procentų baltymų ir apie 40 procentų rRNR. rRNR yra nukleorūgštis, tokia kaip DNR, pasiuntinė RNR (mRNR) ir pernešimo RNR (tRNR).

Ribosomos egzistuoja dėl vienos paprastos priežasties: gaminti baltymus. Jie tai daro per vertimo procesą, kuris yra genetinių instrukcijų, koduojamų rRNR per DNR, pavertimas baltymų produktais. Ribosomos surenka baltymus iš 20 organizme esančių aminorūgščių rūšių, kurių kiekviena yra perkeliama į ribosomą tam tikros rūšies tRNR. Šių aminorūgščių pridėjimo tvarką nurodo MRNR, kiekviena iš kurių turi informaciją, gautą iš vieno DNR genas - tai yra DNR ilgis, kuris naudojamas kaip vieno baltymo produkto, ar tai būtų fermentas, hormonas ar akis, planas. pigmentas.

Vertimas laikomas trečiąja ir paskutine vadinamosios centrinės mažos apimties biologijos dogmos dalimi: DNR gamina mRNR, o mRNR - baltymus arba bent jau pateikia jiems nurodymus. Didžiojoje schemoje ribosoma yra vienintelė ląstelės dalis, kuri, norėdama funkcionuoti, vienu metu remiasi visais trim RNR tipais (mRNR, rRNR ir tRNR).

Dauguma likusių organelių yra pūslelės arba biologiniai „maišeliai“. Golgi kūnuose, kuriems atliekant mikroskopinį tyrimą būdingas „blynų kamino“ išdėstymas, yra naujai susintetintų baltymų; Golgi kūnai atpalaiduoja juos mažose pūslelėse, juos nuspausdami, tuo metu šie maži kūnai turi savo uždarą membraną. Dauguma šių mažų pūslelių susisuka į endoplazminį tinklą, kuris yra tarsi greitkelio ar geležinkelio sistema visai ląstelei. Kai kuriose endoplazminėse rūšyse yra daugybė ribosomų, kurios mikroskopu suteikia „grubų“ vaizdą; atitinkamai, šie organeliai vadinami šiurkščiu endoplazminiu tinklu arba RER. Priešingai, ribosomos neturintis endoplazminis tinklas vadinamas lygiuoju endoplazminiu tinklu arba SER.

Ląstelėse taip pat yra lizosomų, pūslelių, kuriose yra galingų fermentų, skaidančių atliekas ar nepageidaujamus lankytojus. Tai yra tarsi korinis atsakymas valymo komandai.