Šūnu fizioloģija: pārskats par struktūru, funkciju un uzvedību

Šūnas kā dzīves pamatvienības veic svarīgas funkcijas prokarioti un eikarioti. Šūnu fizioloģija koncentrējas uz iekšējām struktūrām un procesiem dzīvo organismu iekšienē.

No dalīšanas līdz komunikācijai šajā jomā tiek pētīts, kā šūnas dzīvot, strādāt un mirt.

Viena no šūnu fizioloģijas daļām ir šūnu uzvedības izpēte. Starp šūnu struktūru, funkcijām un uzvedību ir svarīga saikne. Piemēram, organellas eikariotos ir noteiktas lomas, kas palīdz šūnai funkcionēt un pareizi uzvesties.

Kad jūs saprotat fizioloģiju un šūnu bioloģiju, šūnas uzvedībai ir jēga. Saskaņota uzvedība ir svarīgs daudzšūnu organismiem, jo ​​ir daudz šūnu, kurām jāsadarbojas. Pareiza šūnu uzvedība rada funkcionālus audus un veselīgu organismu.

Tomēr, ja šūnu uzvedība ir nepareiza, tas var izraisīt tādas slimības kā vēzis. Piemēram, ja šūnu dalīšanās ir ārpus kontroles, šūnas var vairoties un veidot audzējus.

Lai gan šūnas var atšķirties, pastāv pamata uzvedība, ar kuru daudzi no viņiem dalās. Tie ietver:

• Šūnu dalīšanās un augšana. Šūnām laika gaitā ir jāaug un jāsadala. Mitoze un mejoze ir divi visbiežāk sastopamie šūnu dalīšanās veidi. Mitoze rada divas identiskas meitas šūnas, savukārt mejoze veido četras dažādas meitas šūnas ar pusi DNS.
• Šūnu vielmaiņa. Visām dzīvajām būtnēm dzīvošanai nepieciešama enerģija vai degviela, un vielmaiņa palīdz tām to paveikt. Lielākā daļa šūnu izmanto vai nu šūnu elpošana vai fotosintēze, kas ir virkne ķīmisko procesu.
• Šūnu komunikācija. Dzīvajām šūnām bieži vien ir nepieciešams sazināties un izplatīt informāciju visā organismā. Lai sazinātos, viņi var izmantot receptorus vai ligandus, spraugu savienojumus vai plazmodesmas.
• Šūnu transports. Šūnu transports pārvieto materiālus pa a šūnu membrānu. Tas var būt aktīvs vai pasīvs transports.
• Šūnu kustīgums. Kustīgums ļauj šūnām pārvietoties no vienas vietas uz otru. Viņi var peldēt, rāpot, slīdēt vai izmantot citas metodes.
  

Ir svarīgi izprast šūnu fizioloģiju un membrānas transportēšanu. Organismiem ir jānēsā vielas šūnās un no tām, kā arī pāri plazmas membrānas lipīdu divslānim.

Pasīvs un aktīvs transports ir divi izplatīti šūnu transporta veidi. Starp aktīvo un pasīvo transportu ir dažas būtiskas atšķirības.

Pasīvais transports vielu pārvietošanai neizmanto enerģiju. Viena metode, ko šūnas izmanto, ir difūzija, un jūs varat to sadalīt vienkārši vai atvieglota difūzija. Vielas var pāriet no augstas koncentrācijas zonām uz zemas koncentrācijas zonām. Osmoze ir vienkāršas difūzijas piemērs, kurā iesaistīts ūdens.

Vienkārša difūzija ietver molekulas, kas pārvietojas pa koncentrācijas gradientu pa plazmas membrānu. Šīs molekulas ir mazas un nepolāras. Veicināta difūzija ir līdzīgs, bet ietver membrānas transporta kanālus. Lielas un polāras molekulas ir atkarīgas no atvieglotas difūzijas.

Aktīvs transports vajadzīga enerģija vielu pārvietošanai. Pateicoties enerģijas avotiem, piemēram, ATP, molekulas var pārvietoties pret koncentrācijas gradientu no zemas koncentrācijas apgabaliem uz augstas koncentrācijas zonām. Nesējproteīni palīdz šūnām šajā procesā, un šūnas var izmantot protonu sūkni vai jonu kanālu.

Endocitoze un eksocitoze ir aktīvā transporta šūnās piemēri. Tie palīdz pārvietot lielas molekulas vezikulās. Endocitozes laikā šūna uztver molekulu un pārvieto to iekšā. Eksocitozes laikā šūna pārvieto molekulu uz savas membrānas ārpusi.

Šūnas var saņemt, interpretēt un reaģēt uz signāliem. Šis saziņas veids palīdz viņiem reaģēt uz vidi un izplatīt informāciju daudzšūnu organismā. Signalizācija vada šūnu uzvedību, ļaujot šūnām reaģēt uz noteiktiem signāliem no savas vides vai citām šūnām.

Signāla pārraide ir vēl viens termins šūnu signālam un attiecas uz informācijas pārraidi. Signāla pārneses kaskāde ir ķīmisko reakciju ceļš vai virkne, kas notiek šūnas iekšpusē pēc tam, kad stimuls to sāk. Signalizācija var kontrolēt šūnu augšanu, kustību, metabolismu un daudz ko citu. Tomēr, ja šūnu komunikācija notiek nepareizi, tā var izraisīt tādas slimības kā vēzis.

Ir svarīgi izprast šūnu komunikācijas pamatus. Vispārējais process sākas, kad šūna nosaka ķīmisko signālu. Tas izraisa ķīmisku reakciju, kas galu galā palīdz šūnai uz to reaģēt. Ir gala reakcija, kas noved pie vēlamā rezultāta.

Piemēram, šūna saņem ķermeņa signālu, sakot, ka tai vajag vairāk šūnu dalīšanās. Tas iet caur signalizācijas kaskādi, kas beidzas ar gēnu izpausmi, kas virzīs šūnu dalīšanos, un šūna sāk dalīties.

Lielākā daļa signālu šūnā ir ķīmiski. Šūnās ir olbaltumvielas, ko sauc receptori un molekulas sauc ligandiem kas viņiem palīdz signalizācijas laikā.

Piemēram, šūna var atbrīvot olbaltumvielu ārpusšūnu telpā, lai brīdinātu citas šūnas. Olbaltumviela var peldēt līdz otrai šūnai, kas to uzņem, jo ​​šūnai tam ir pareizs receptors. Tad otrā šūna saņem signālu un var uz to reaģēt.

Jūs varat atrast plaisu savienojumus dzīvnieku šūnās un plazmodesmata augu šūnās, kas ir kanāli, kas palīdz šūnām sazināties. Šie kanāli savieno blakus esošās šūnas. Tie ļauj mazām molekulām iziet cauri tiem, tāpēc signāli var pārvietoties.

Pēc tam, kad šūnas saņem signālus, tās var tos interpretēt. Tas notiek, veicot konformācijas izmaiņas vai bioķīmiskas reakcijas. Signāla transdukcijas kaskādes var pārvietot informāciju caur šūnu. Fosforilēšana var aktivizēt vai deaktivizēt olbaltumvielas, pievienojot fosfātu grupu.

Dažās signālu pārneses kaskādēs ietilpst intracelulārie kurjeri vai otrie kurjeri, piemēram, Ca²⁺, cAMP, NO un cGMP. Tās parasti ir olbaltumvielu molekulas, piemēram, kalcija joni, kuru šūnā var būt daudz.

Piemēram, dažās šūnās ir olbaltumvielas, kas var saistīt kalcija jonus, kas var mainīt olbaltumvielu formu un aktivitāti.

Šūnas var reaģēt uz signāliem dažādos veidos. Piemēram, viņi var veikt izmaiņas gēnu ekspresija tas var mainīt šūnas uzvedību.

Viņi var arī nosūtīt atgriezeniskās saites signālus, lai apstiprinātu, ka ir saņēmuši sākotnējo signālu un atbildējuši. Galu galā signalizācija var ietekmēt šūnu darbību.

Šūnu kustīgums ir svarīgs, jo tas palīdz organismiem pārvietoties no vienas vietas uz otru. Tas var būt nepieciešams, lai iegūtu pārtiku vai izvairītos no briesmām. Bieži vien, reaģējot uz vides izmaiņām, šūnai ir jāpārvietojas. Šūnas var rāpot, peldēt, slīdēt vai izmantot citas metodes.

The flagella un cilija var palīdzēt šūnai pārvietoties. Flagellas vai whiplike struktūru loma ir šūnas virzīšana. Cilia vai matainu struktūru loma ir pārvietoties uz priekšu un atpakaļ ritmiskā veidā. Spermas šūnās ir karodziņi, savukārt šūnās, kas atrodas elpošanas traktā, ir cilija.

Šūnu signāls var izraisīt šūnu kustību organismos. Šī kustība var būt vērsta uz signāliem vai prom no tiem, un tam var būt nozīme slimību gadījumos. Ķīmijtaksis ir šūnu kustība pret lielāku ķīmisko koncentrāciju vai prom no tās, un tā ir svarīga šūnu reakcijas sastāvdaļa.

Piemēram, ķīmijterapija ļauj vēža šūnām virzīties uz ķermeņa zonu, kas veicina lielāku augšanu.

Šūnas var sarauties, un šāda veida kustības notiek muskuļu šūnas. Process sākas ar signālu no nervu sistēmas.

Tad šūnas reaģē, uzsākot ķīmiskās reakcijas. Reakcijas ietekmē muskuļu šķiedras un izraisa kontrakcijas.