Hva gjør alle delene av en celle?

Celler er livets grunnleggende byggesteiner. Mindre poetisk er de de minste enhetene av levende ting som beholder alle de grunnleggende egenskapene knyttet til selve livet (f.eks. Proteinsyntese, drivstofforbruk og genetisk materiale). Som et resultat, til tross for sin lille størrelse, må celler utføre et bredt utvalg av funksjoner, både koordinert og uavhengig. Dette betyr igjen at de må inneholde et bredt spekter av forskjellige fysiske deler.

De fleste prokaryote organismer består av bare en enkelt celle, mens kroppene til eukaryoter som deg selv inneholder billioner. Eukaryote celler inneholder spesialiserte strukturer som kalles organeller, som inkluderer en membran som ligner den som omgir hele cellen. Disse organellene er cellens bakketropper, og sørger kontinuerlig for at alle cellens øyeblikkelige behov blir dekket.

Alle celler inneholder, i et absolutt minimum, en cellemembran, genetisk materiale og cytoplasma, også kalt cytosol. Dette genetiske materialet er deoksyribonukleinsyre, eller DNA. I prokaryoter er DNA gruppert i en del av cytoplasmaet, men det er ikke lukket av en membran fordi bare eukaryoter har en kjerne. Alle celler har en cellemembran bestående av et fosfolipid dobbeltlag; prokaryote celler har en cellevegg rett utenfor cellemembranen for ekstra stabilitet og beskyttelse. Cellene til planter, som sammen med sopp og dyr er eukaryoter, har også cellevegger.

Alle celler har også ribosomer. I prokaryoter flyter disse fritt i cytoplasmaet; i eukaryoter er de vanligvis bundet til endoplasmatisk retikulum. Ribosomer klassifiseres ofte som en type organell, men i noen ordninger kvalifiserer de ikke som sådan fordi de mangler en membran. Ikke merking av ribosomer organeller gjør ordningen "bare eukaryoter har organeller" konsekvent. Disse eukaryote organellene inkluderer, i tillegg til endoplasmatisk retikulum, mitokondrier (eller i planter, kloroplaster), Golgi-legemer, lysosomer, vakuoler og cytoskelettet.

Cellemembranen, også kalt plasmamembranen, er en fysisk grense mellom cellens indre miljø og omverdenen. Ikke misforstå imidlertid denne grunnleggende vurderingen for forslaget om at cellemembranens rolle bare er beskyttende, eller at membranen bare er en slags vilkårlig egenskapslinje. Denne egenskapen til alle celler, både prokaryotiske og eukaryote, er et produkt av noen få milliarder år av evolusjon og er i faktisk et multifunksjonelt, dynamisk vidunder som uten tvil fungerer mer som en enhet med ekte intelligens enn bare barriere.

Cellemembranen består kjent av et fosfolipid dobbeltlag, noe som betyr at den består av to identiske lag som består av fosfolipidmolekyler (eller mer riktig, fosfoglyserolipider). Hvert enkelt lag er asymmetrisk, bestående av individuelle molekyler som bærer noe av et forhold til blekksprut, eller til ballonger som bærer noen dusker. "Hodene" er fosfatdelene, som har en netto elektrokjemisk ladningsubalanse og blir derfor betraktet som polare. Fordi vann også er polært, og fordi molekyler med lignende elektrokjemiske egenskaper har en tendens til å samle seg sammen, regnes denne delen av fosfolipidet som hydrofilt. "Halene" er lipider, spesielt et par fettsyrer. I motsetning til fosfater er disse uladede og dermed hydrofobe. Fosfatet er festet til den ene siden av en tre-karbon glyserolrest i midten av molekylet, og de to fettsyrene er bundet til den andre siden.

Fordi de hydrofobe lipidhalene spontant assosieres med hverandre i løsning, er dobbeltlaget satt opp slik at de to fosfatlag vender utover og mot celleinnredningen, mens de to lipidlagene smelter sammen på innsiden av dobbeltlag. Dette betyr at de doble membranene er justert som speilbilder, som de to sidene av kroppen din.

Membranen hindrer ikke bare skadelige stoffer i å komme inn i interiøret. Det er selektivt permeabelt, slik at viktige stoffer kan komme inn, men hindre andre, som spretten på en trendy nattklubb. Det tillater også selektivt å kaste ut avfallsprodukter. Noen proteiner innebygd i membranen fungerer som ionepumper for å opprettholde likevekt (kjemisk balanse) i cellen.

Cellecytoplasmaet, alternativt kalt cytosol, representerer lapskausen der de forskjellige komponentene i cellen "svømmer". Alle celler, prokaryotisk og eukaryotisk, har en cytoplasma, uten hvilken cellen ikke kunne ha mer strukturell integritet enn en tom ballong kunne.

Hvis du noen gang har sett en gelatindessert med fruktbiter innebygd inni, kan du tenke på gelatinen seg selv som cytoplasma, frukten som organeller og parabolen som holder gelatinen som en cellemembran eller -celle vegg. Konsistensen av cytoplasmaet er vannaktig, og det blir også referert til som en matrise. Uansett hvilken type celle det er snakk om, inneholder cytoplasmaet en langt høyere tetthet av proteiner og molekylære "maskiner" enn havvann eller andre ikke-levende miljø, som er et vitnesbyrd om jobben cellemembranen gjør for å opprettholde homeostase (et annet ord for "likevekt" som brukt på levende ting) inne i celler.

I prokaryoter finnes cellens genetiske materiale, DNA den bruker til å reprodusere, samt lede resten av cellen til å lage proteinprodukter for den levende organismen, i cytoplasmaet. I eukaryoter er den lukket i en struktur som kalles kjernen.

Kjernen er avgrenset fra cytoplasmaet av en kjernekappe, som er fysisk lik cellens plasmamembran. Kjernekonvolutten inneholder kjerneporer som tillater tilstrømning og utgang av visse molekyler. Denne organellen er den største i en hvilken som helst celle, og står for så mye som 10 prosent av cellens volum, og er lett synlig ved hjelp av et mikroskop som er kraftig nok til å avsløre cellene selv. Forskere har visst om eksistensen av kjernen siden 1830-tallet.

Inne i kjernen er kromatin, navnet på formen DNA tar når cellen ikke forbereder seg på å dele seg: kveilet, men ikke skilt i kromosomer som ser ut til å være tydelige ved mikroskopi. Nukleolus er den delen av kjernen som inneholder rekombinant DNA (rDNA), DNA dedikert til syntese av ribosomalt RNA (rRNA). Til slutt er nukleoplasmaet en vannaktig substans inne i kjernekapslingen som er analog med cytoplasmaet i selve cellen.

I tillegg til å lagre genetisk materiale, bestemmer kjernen når cellen vil dele seg og reprodusere.

Mitokondrier finnes i dyre-eukaryoter og representerer "kraftverk" i celler, da disse avlange organellene er der aerob respirasjon finner sted. Aerob respirasjon genererer 36 til 38 molekyler ATP, eller adenosintrifosfat (cellens viktigste energikilde) for hvert molekyl glukose (kroppens ultimate drivstoffvaluta) den bruker; glykolyse, derimot, som ikke krever oksygen for å fortsette, genererer bare omtrent en tidel så mye energi (4 ATP per glukosemolekyl). Bakterier kan klare seg bare ved glykolyse, men eukaryoter kan ikke.

Aerob respirasjon foregår i to trinn, på to forskjellige steder i mitokondriene. Det første trinnet er Krebs-syklusen, en serie reaksjoner som forekommer på mitokondrie-matrisen, som ligner på nukleoplasma eller cytoplasma andre steder. I Krebs-syklusen - også kalt sitronsyresyklusen eller trikarboksylsyresyklusen - to molekyler av pyruvat, et tre-karbonmolekyl produsert i glykolyse, gå inn i matrisen for hvert molekyl med seks karbon glukose forbrukes. Der gjennomgår pyruvatet en syklus av reaksjoner som genererer materiale for ytterligere Krebs-sykluser og mer viktigst av alt, høyenergiske elektronbærere for neste trinn i aerob metabolisme, elektrontransporten kjede. Disse reaksjonene finner sted på mitokondriell membran og er det middel som ATP-molekylene frigjøres under aerob respirasjon.

Dyr, planter og sopp er eukaryoter av notatet som for tiden bor på jorden. Mens dyr bruker glukose og oksygen for å generere drivstoff, vann og karbondioksid, bruker planter vann, karbondioksid og solens energi for å produsere oksygen og glukose. Hvis denne ordningen ikke ser ut som en tilfeldighet, er det ikke; prosessanleggene som brukes for deres metabolske behov kalles fotosyntese, og det er egentlig aerob respirasjon som går nøyaktig i motsatt retning.

Fordi planteceller ikke bryter ned glukose-biprodukter ved hjelp av oksygen, har de ikke eller trenger de mitokondrier. I stedet har planter kloroplaster, som faktisk konverterer lysenergi til kjemisk energi. Hver plantecelle har alt fra 15 eller 20 til ca. 100 kloroplaster, som, i likhet med mitokondrier i dyreceller, antas å ha eksistert en gang som frittstående bakterier i dagene før eukaryoter utviklet seg etter å ha tilsynelatende oppslukt disse mindre organismer og innlemmet disse bakterienes metabolske maskineri i deres egen.

Hvis mitokondrier er kraftverkene til celler, er ribosomer fabrikkene. Ribosomer er ikke bundet av membraner og er således ikke teknisk organeller, men de er ofte gruppert med ekte organeller for enkelhets skyld.

Ribosomer finnes i cytoplasmaet til prokaryoter og eukaryoter, men på sistnevnte er de ofte festet til endoplasmatisk retikulum. De består av omtrent 60 prosent protein og omtrent 40 prosent rRNA. rRNA er en nukleinsyre, som DNA, messenger RNA (mRNA) og transfer RNA (tRNA).

Ribosomer eksisterer av en enkel grunn: å produsere proteiner. De gjør dette via prosessen med oversettelse, som er konvertering av genetiske instruksjoner kodet i rRNA via DNA til proteinprodukter. Ribosomer samler proteiner fra de 20 typene aminosyrer i kroppen, som hver blir ført til ribosomet av en bestemt type tRNA. Rekkefølgen som disse aminosyrene tilsettes er spesifisert av mRNA, som hver inneholder informasjonen avledet fra en enkelt DNA-gen - det vil si en lengde på DNA som fungerer som en blåkopi for et enkelt proteinprodukt, det være seg et enzym, et hormon eller et øye pigment.

Oversettelse regnes som den tredje og siste delen av den såkalte sentrale dogmen i småskala biologi: DNA lager mRNA, og mRNA gir, eller i det minste bærer instruksjoner for, proteiner. I den store ordningen er ribosomet den eneste delen av cellen som samtidig er avhengig av alle tre standardtyper av RNA (mRNA, rRNA og tRNA) for å fungere.

De fleste gjenværende organeller er vesikler, eller biologiske "sekker", av noe slag. Golgi-kroppene, som har en karakteristisk "pannekakestabel" -arrangement ved mikroskopisk undersøkelse, inneholder nysyntetiserte proteiner; Golgi-kroppene frigjør disse i små vesikler ved å klemme dem av, på hvilket tidspunkt disse små kroppene har sin egen lukkede membran. De fleste av disse små vesiklene havner i det endoplasmatiske retikulumet, som er som en motorvei eller et jernbanesystem for hele cellen. Noen typer endoplasmatiske har mange ribosomer festet til seg, noe som gir dem et "grovt" utseende under et mikroskop. følgelig går disse organellene under navnet grovt endoplasmatisk retikulum eller RER. I motsetning til dette kalles ribosomfritt endoplasmatisk retikulum glatt endoplasmatisk retikulum, eller SER.

Celler inneholder også lysosomer, vesikler som inneholder kraftige enzymer som bryter ned avfall eller uønskede besøkende. Dette er som mobilsvaret til et oppryddingsmannskap.