Saistība starp šūnu struktūru un funkciju

"Form fit function" ir izplatīts atturēšanās gan dabisko, gan cilvēku inženierijas formu pasaulē. Kad ir runa par ikdienas rīka mērķtiecīgu izgatavošanu, tas bieži vien ir acīmredzams: mazs bērns, iespējams, iedeva lāpstu, dzeramo glāzi, pāris zeķes vai āmuru samērā viegli nosakiet, kam domāti šie piederumi, turpretī, piemēram, velosipēda ķēdes vai suņu kaklasiksnas gadījumā, mīklu ir daudz grūtāk izdarīt atrisināt.

Dabiskās struktūras, kas izveidojušās miljoniem gadu ilgas evolūcijas gaitā, paliek savā vietā jo tie ir izraudzīti izdzīvošanas priekšrocību dēļ, kas organismiem to dod piemīt viņiem. Tas attiecas uz šūnām, kas ir vienkāršākās dabiskās struktūras, kurām piemīt visas dinamiskās vienības, kas pazīstama kā, īpašības dzīve: reprodukcija, vielmaiņa, ķīmiskā līdzsvara un fiziskās cietības uzturēšana.

Tāpat kā "makro" pasaulē, arī šūnas daļas runā par savām funkcijām - gan tām, kas stāv atsevišķi un tie, kas ir integrēti ar pārējo šūnu, ir pati par sevi aizraujoša bioloģijas tēma pa labi.

Šūnu sastāvs un funkcijas ievērojami atšķiras gan starp organismiem, gan sarežģītu daudzšūnu organismu gadījumā - starp dažādiem audiem un orgāniem vienā organismā. Bet visām šūnām ir kopīgi vairāki elementi. Tie ietver:

• Šūnu membrānu: Šī struktūra veido šūnas ārējo apvalku un ir atbildīga gan par šūnas fizisko integritāti, gan par dažu vielu iekļūšanu un izlaišanu, vienlaikus liedzot citām cilvēkiem. Tas faktiski sastāv no dubultā plazmas membrāna.
• Citoplazma: Tas veido šūnu iekšējo vielu un sastāv no ūdeņainas matricas, kas atbalsta citu iekšējo šūnu saturu, piemēram, sastatnes. Šķidrumu, kas nav organellu daļa, sauc par citozols, un lielākā daļa ķīmisko reakciju šūnā notiek šeit ar proteīnu, ko sauc par fermentiem, palīdzību.
• Ģenētiskais materiāls: Ģenētiskais materiāls, kura gandrīz katra organisma šūna satur pilnīgu kopiju, satur olbaltumvielu sintēzei nepieciešamo informāciju dezoksiribonukleīnskābe (DNS). DNS ir tas, kas reproduktīvā procesa laikā tiek nodots nākamajām paaudzēm.
• Ribosomas: Šie proteīni ir atbildīgi par visu organismam nepieciešamo olbaltumvielu ražošanu. Viņi ņem virzienu no kurjera ribonukleīnskābes (mRNS). Ribosomās atsevišķas aminoskābes ir savienotas kopā, lai izveidotu ķēdes, veidojot olbaltumvielas. MRNS veido DNS procesā, ko sauc transkripcija; mRNS instrukciju pārveidošana olbaltumvielās uz ribosomām, kas sastāv no divām apakšvienībām, ir pazīstama kā tulkojums.

Dzīvās būtnes var iedalīt divos veidos: Prokarioti, kas ietver Bacteria un Archaea domēnus un eikarioti, kas sastāv no domēna Eukaryota. Lielākā daļa prokariotu ir vienšūnas organismi, turpretī gandrīz visi eikarioti - augi, dzīvnieki un sēnītes - ir daudzšūnu.

Prokariotu šūnas ietver četras jau aprakstītās struktūras, bet ne daudz ko citu, kaut arī baktērijām ir šūnu sienas. Daudziem no viņiem ir arī šūna kapsula; to galvenā funkcija ir aizsardzība. Dažu prokariotu virsmā ir arī whiplike struktūras, ko sauc flagella. Kā jūs varat uzminēt pēc to izskata, tos galvenokārt izmanto kustībai.

Turpretī eikariotu šūnas ir bagātas organellas, kas ir ar membrānu saistītas vienības, kas kalpo šūnai īpašos veidos. Svarīgi ir tas, ka eikarioti DNS ievieto a kodols, kamēr prokariotos, kuriem trūkst jebkādu iekšējo membrānu saistītu struktūru, DNS peld brīvā citoplazmas kopā, ko sauc par nukleoidais reģions.

Attiecības starp šūnas daļām un to funkcijām ar eleganci un skaidrību parāda eikariotu organoīdos. Savukārt visiem organoīdiem ir plazmas membrāna. Katra plazmas membrāna šūnās - ieskaitot ārējo, nosaukto šūnu membrānu, kā arī membrānas, kas aptver organellus - sastāv no a fosfolipīdsdivslānis.

Šis divslānis sastāv no divām atsevišķām "loksnēm", kas vērstas viena pret otru spoguļattēla veidā. Iekšpusē ir hidrofobs, vai ūdeni atgrūdošas katra slāņa daļas, kas sastāv no lipīdiem taukskābju formā. Ārējās daļas, gluži pretēji, ir hidrofilsvai ūdeni meklē, un tie sastāv no fosfolipīdu molekulu fosfāta daļām.

Tādējādi viena hidrofilo fosfātu galviņu "siena" ir vērsta uz organeles iekšpusi (vai, ja šūnu membrāna pati par sevi ir citoplazma), kamēr otrs ir vērsts uz ārpusi vai citoplazmas pusi (vai šūnu membrānas gadījumā uz ārpusi vide).

Membrānas struktūra ir tāda, ka mazas molekulas, piemēram, glikoze un ūdens, var brīvi novirzīties starp fosfolipīdu molekulas, turpretī lielākas nevar un tās aktīvi jā pumpē iekšā vai ārā (vai jāaizliedz pāreja, periodā). Atkal, struktūra atbilst funkcijai.

Lai gan to parasti nenosaka par organellu tā augstākās nozīmes dēļ, kodols faktiski ir tā iemiesojums. Tās plazmas membrānu sauc par kodolenerģijas aploksne. Kodols satur DNS, kas iesaiņota hromatīns, kas ir bagāta ar olbaltumvielām, sadalīta hromosomās.

Kad hromosomas dalās un kodols ar tām, process tiek saukts mitoze. Lai tas notiktu, mitotiskā vārpsta ir jāizveido kodolā, kas būtībā ir šūnas smadzenes un patērē ievērojamu daļu no vairuma šūnu kopējā tilpuma.

Šīs aptuveni ovālas formas organellas ir eikariotu elektrostacijas, jo tās ir aerobās ("ar skābekli") elpošanas vietas, lielāko daļu enerģijas, ko eikarioti iegūst no degvielas, ko viņi ēd (dzīvnieku gadījumā) vai sintezē ar saules gaismas palīdzību ( augi).

Tiek uzskatīts, ka mitohondriji ir radušies pirms vairāk nekā 2 miljardiem gadu, kad aerobās baktērijas likvidējās esošo, ne aerobo šūnu iekšienē un sāka ar tām metaboliski sadarboties. Daudzas krokas viņu membrānā, kur faktiski notiek aerobā elpošana, ir vēl viens šūnas struktūras un funkcijas saplūšanas piemērs.

Šī membrāniskā struktūra drīzāk ir kā "lielceļš", jo tā sasniedz no kodola (un faktiski ir savienota ar tās membrānu) caur šūnu līdz citoplazmas tālu. Tas nes un pārveido proteīnus, ko ražo ribosomas.

Tiek saukts kāds endoplazmatiskais tīklojums raupja endoplazmas tīklene jo tas ir radzēts ar ribosomām, kā redzams mikroskopā; attiecīgi tiek sauktas formas, kurām nav ribosomu gluds endoplazmatiskais tīklojums.

The Golgi aparāts ir līdzīgs endoplazmas retikulam, jo ​​tas iesaiņo un apstrādā olbaltumvielas un citus šūnu radītos vielas, bet tas ir sakārtots apaļos sakrautos diskos, līdzīgi kā monētu rullis vai sīku pankūku kaudze.

Lizosomas ir šūnas atkritumu iznīcināšanas centri, un attiecīgi šiem mazajiem lodveida ķermeņiem ir fermenti, kas izšķīdina un izdalās šūnu sadalīšanās produkti, kas rodas ikdienas metabolismā. Lizosomas faktiski ir sava veida vakuole, nosaukums dobai, ar membrānu saistītai vienībai šūnās, kuras mērķis ir kalpot kā konteiners kāda veida ķimikālijām.

The citoskelets ir izgatavots no mikrotubulasproteīni, kas sakārtoti kā sīki bambusa dzinumi un kalpo kā strukturālas atbalsta sijas un sijas. Tie stiepjas visā citoplazmā no kodola līdz šūnu membrānai.