Celstructuur van een dier

Cellen zijn de fundamentele, onherleidbare elementen van het leven op aarde. Sommige levende wezens, zoals bacteriën, bestaan ​​uit slechts een enkele cel; dieren zoals jij omvatten biljoenen. Cellen zijn zelf microscopisch klein, maar de meeste bevatten een duizelingwekkend aantal nog kleinere componenten die allemaal bijdragen aan de basismissie van het houden van de cel – en bij uitbreiding het ouderorganisme – levend. Dierlijke cellen maken in het algemeen deel uit van complexere levensvormen dan bacteriële of plantencellen; dienovereenkomstig zijn dierlijke cellen gecompliceerder en uitgebreider dan hun tegenhangers in de microbiële en botanische wereld.

Misschien is de gemakkelijkste manier om aan een dierencel te denken, als een fulfilmentcentrum of een groot, druk magazijn. Een belangrijke overweging om goed in gedachten te houden, een die vaak de wereld in het algemeen beschrijft maar uitstekend toepasbaar is op biologie in het bijzonder, is 'vorm past bij functie'. Dat is de De reden waarom de delen van een dierlijke cel, evenals de cel als geheel, zijn gestructureerd zoals ze zijn, hangt nauw samen met de taken die deze delen - "organellen" genoemd - hebben uitvoeren.

Levende dingen kunnen worden onderverdeeld in: prokaryotisch organismen, die eencellig zijn en omvatten:

• planten
  
• dieren
  
• schimmels

De cellen van eukaryoten omvatten een membraan rond het genetische materiaal, waardoor een kern ontstaat; prokaryoten hebben zo'n membraan niet. Ook bevat het cytoplasma van prokaryoten geen organellen, die eukaryote cellen in overvloed hebben.

De celmembraan, ook wel het plasmamembraan genoemd, vormt de buitengrens van dierlijke cellen. (Plantencellen hebben celwanden direct buiten het celmembraan voor extra bescherming en stevigheid.) Het membraan is meer dan een simpele fysieke barrière of een opslagplaats voor organellen en DNA; in plaats daarvan is het dynamisch, met zeer selectieve kanalen die de in- en uitgang van moleculen van en naar de cel zorgvuldig regelen.

Het celmembraan bestaat uit a fosfolipide dubbellaag, of lipide dubbellaag. Deze dubbellaag bestaat in wezen uit twee verschillende "vellen" van fosfolipidemoleculen, met de lipide delen van de moleculen in verschillende lagen die elkaar raken en de fosfaatdelen wijzen in tegengestelde richting point routebeschrijving. Om te begrijpen waarom dit gebeurt, moet u de elektrochemische eigenschappen van lipiden en fosfaten afzonderlijk bekijken. Fosfaten zijn polaire moleculen, wat betekent dat hun elektrochemische lading ongelijk over het molecuul is verdeeld. Water (H₂O) is ook polair en polaire stoffen hebben de neiging zich te vermengen, dus fosfaten behoren tot de stoffen die hydrofiel zijn (d.w.z. aangetrokken door water).

Het lipidegedeelte van een fosfolipide bevat twee vetzuren, dit zijn lange ketens van koolwaterstoffen met specifieke soorten bindingen die het hele molecuul verlaten zonder een ladingsgradiënt. In feite zijn lipiden per definitie niet-polair. Omdat ze tegengesteld reageren aan de manier waarop polaire moleculen reageren in de aanwezigheid van water, worden ze hydrofoob genoemd. Je zou daarom kunnen denken aan een heel fosfolipidemolecuul als 'inktvisachtig', waarbij het fosfaatgedeelte dienst doet als hoofd en lichaam en het lipide als een paar tentakels. Stel je verder twee grote "bladen" inktvissen voor, verzameld met hun tentakels vermengd en hun hoofden in tegengestelde richtingen gericht.

Celmembranen laten bepaalde stoffen komen en gaan. Dit gebeurt op een aantal manieren, waaronder diffusie, gefaciliteerde diffusie, osmose en actief transport. Sommige organellen, zoals mitochondriën, hebben hun eigen interne membranen die uit dezelfde materialen bestaan ​​als het plasmamembraan zelf.

De kern is in feite het controle- en commandocentrum van de dierlijke cel. Het bevat het DNA, dat bij de meeste dieren is gerangschikt in afzonderlijke chromosomen (je hebt 23 paar hiervan) die zijn verdeeld in kleine porties die genen worden genoemd. Genen zijn eenvoudig stukjes DNA die de code bevatten voor een bepaald eiwitproduct, dat het DNA via het molecuul RNA (ribonucleïnezuur) aan de eiwitassemblagemachine van de cel levert.

De kern omvat verschillende delen. Bij microscopisch onderzoek werd een donkere vlek, de nucleolus verschijnt in het midden van de kern; de nucleolus is betrokken bij de vervaardiging van ribosomen. De kern is omgeven door een kernmembraan, een dubbele later analoog aan het celmembraan. Deze voering, ook wel de nucleaire envelop genoemd, heeft filamenteuze eiwitten die aan de binnenlaag zijn bevestigd en die zich naar binnen uitstrekken en helpen het DNA georganiseerd en op zijn plaats te houden.

Tijdens celreproductie en -deling wordt de splitsing van de kern zelf in twee dochterkernen cytokinese genoemd. Als de kern gescheiden is van de rest van de cel, is het nuttig om het DNA geïsoleerd te houden van andere celactiviteiten, waardoor de kans dat het beschadigd raakt, wordt geminimaliseerd. Dit zorgt ook voor een uitstekende controle van de directe cellulaire omgeving, die kan worden onderscheiden van het cytoplasma van de cel als geheel.

Deze organellen, die ook in niet-dierlijke cellen worden aangetroffen, zijn verantwoordelijk voor de eiwitsynthese, die plaatsvindt in het cytoplasma. Eiwitsynthese wordt in gang gezet wanneer DNA in de kern een proces ondergaat dat transcriptie wordt genoemd maken van RNA met een chemische code die overeenkomt met de exacte strook DNA waaruit het is gemaakt (messenger-RNA of mRNA). DNA en RNA bestaan ​​beide uit monomeren (enkele herhalende eenheden) van nucleotiden, die een suiker, een fosfaatgroep en een deel dat een stikstofbase wordt genoemd, bevatten. DNA omvat vier verschillende van dergelijke basen (adenine, guanine, cytosine en thymine), en de volgorde hiervan in een lange strook DNA is de code voor het product dat uiteindelijk op ribosomen wordt gesynthetiseerd.

Wanneer nieuw gemaakt mRNA van de kern naar ribosomen in het cytoplasma gaat, kan de eiwitsynthese beginnen. Ribosomen zelf zijn gemaakt van een soort RNA genaamd ribosomaal RNA (rRNA). Ribosomen bestaan ​​uit twee eiwitsubeenheden, waarvan de ene ongeveer 50 procent massiever is dan de andere. mRNA bindt aan een bepaalde plaats op het ribosoom, en lengtes van het molecuul drie basen tegelijk worden "gelezen" en gebruikt om een ​​van de ongeveer 20 verschillende soorten aminozuren te maken, de basisbouwstenen van eiwitten. Deze aminozuren worden naar de ribosomen getransporteerd door een derde soort RNA, transfer-RNA genoemd (tRNA).

mitochondriën zijn fascinerende organellen die een bijzonder belangrijke rol spelen in het metabolisme van dieren en eukaryoten als geheel. Ze zijn, net als de kern, omsloten door een dubbel membraan. Ze hebben één basisfunctie: zoveel mogelijk energie leveren met behulp van koolhydraatbrandstofbronnen onder omstandigheden van voldoende zuurstofbeschikbaarheid.

De eerste stap in het metabolisme van dierlijke cellen is de afbraak van glucose die de cel binnenkomt tot een stof die pyruvaat wordt genoemd. Dit heet glycolyse en treedt op ongeacht of er zuurstof aanwezig is of niet. Wanneer er niet voldoende zuurstof aanwezig is, ondergaat pyruvaat fermentatie om lactaat te worden, wat zorgt voor een korte uitbarsting van cellulaire energie. Anders komt het pyruvaat de mitochondriën binnen en ondergaat het aerobe ademhaling.

Aerobe ademhaling omvat twee processen met hun eigen stappen. De eerste vindt plaats in de mitochondriale matrix (vergelijkbaar met het eigen cytoplasma van de cel) en wordt de Krebs-cyclus, de tricarbonzuurcyclus (TCA) of de citroenzuurcyclus genoemd. Deze cyclus genereert hoogenergetische elektronendragers voor het volgende proces, de elektronentransportketen. De elektronentransportkettingreacties vinden plaats op het mitochondriale membraan, in plaats van in de matrix waar de Krebs-cyclus werkt. Deze fysieke scheiding van taken, hoewel niet altijd de meest efficiënte van buitenaf, zorgt ervoor dat er een minimum aan fouten door enzymen in de ademhalingswegen worden gemaakt, alleen omdat het hebben van verschillende secties van een warenhuis de kans minimaliseert dat u de verkeerde aankoop doet, zelfs als u de winkel een flink stuk moet inlopen om er te komen het.

Omdat het aerobe metabolisme veel meer energie levert bij de vorming van ATP (adenosinetrifosfaat) per glucosemolecuul dan fermentatie, het is altijd de "voorkeursroute" en staat als een triomf van evolutie.

Er wordt aangenomen dat mitochondriën ooit, miljoenen en miljoenen jaren geleden, vrijstaande prokaryotische organismen waren, voordat ze werden opgenomen in wat nu eukaryote cellen worden genoemd. Dit wordt de endosymbiont-theorie genoemd, die een lange weg gaat in de richting van het verklaren van veel kenmerken van de mitochondriën die anders ongrijpbaar zouden zijn voor moleculair biologen. Dat eukaryoten in feite een hele energieproducent lijken te hebben gekaapt, in plaats van dat er een moet evolueren kleinere componenten, is misschien de belangrijkste factor waardoor dieren en andere eukaryoten zo lang kunnen gedijen als zij hebben.

Golgi-apparaat: Ook wel Golgi-lichamen genoemd, de Golgi-apparaat is een verwerkings-, verpakkings- en sorteercentrum voor eiwitten en lipiden die elders in de cel worden gemaakt. Deze hebben meestal het uiterlijk van een "stapel pannenkoeken". Dit zijn blaasjes, of kleine membraangebonden zakjes, die afbreken van de buitenranden van de schijven in de Golgi-lichamen wanneer hun inhoud klaar is om aan andere delen van de cel te worden afgeleverd. Het is nuttig om de Golgi-lichamen voor te stellen als postkantoren of postsorteer- en bezorgcentra, met elk blaasje afbreken van het hoofd "gebouw" en het vormen van een ingesloten eigen capsule die lijkt op een bestelwagen of Spoorwegauto.

Golgi-lichamen produceren lysosomen, die krachtige enzymen bevatten die oude en versleten celcomponenten of verdwaalde moleculen die niet in de cel zouden mogen zijn, kunnen afbreken.

Endoplasmatisch reticulum: De endoplasmatisch reticulum (ER) is een verzameling van elkaar kruisende buizen en afgeplatte blaasjes. Dit netwerk begint bij de kern en loopt helemaal door het cytoplasma naar het celmembraan. Deze worden gebruikt, zoals je misschien al hebt begrepen uit hun positie en structuur, om stoffen van het ene deel van de cel naar het andere te transporteren; meer precies, ze dienen als een kanaal waarin dit transport kan plaatsvinden.

Er zijn twee soorten ER, te onderscheiden door of ze al dan niet ribosomen hebben. Ruw ER bestaat uit gestapelde blaasjes waaraan veel ribosomen zijn vastgemaakt. In het ruwe ER zijn oligosacharidegroepen (relatief korte suikers) gehecht aan kleine eiwitten terwijl ze op weg naar andere organellen of secretoire blaasjes passeren. Glad ER daarentegen heeft geen ribosomen. Het gladde ER geeft aanleiding tot blaasjes die eiwitten en lipiden dragen, en het is ook in staat om te verzwelgen en te inactiveren schadelijke chemicaliën, waardoor ze een soort verdelger-huishoudster-beveiligingsfunctie vervullen en ook een transportmiddel zijn leiding.