Cellestruktur av et dyr

Celler er de grunnleggende, irredusible elementene i livet på jorden. Noen levende ting, som bakterier, består bare av en enkelt celle; dyr som deg selv inkluderer billioner. Cellene er i seg selv mikroskopiske, men de fleste av dem inneholder et svimlende utvalg av enda mindre komponenter som alle bidrar til det grunnleggende oppdraget med å beholde cellen - og i forlengelse av moderorganismen - i live. Dyreceller er generelt en del av mer komplekse livsformer enn bakterie- eller planteceller; følgelig er dyreceller mer kompliserte og forseggjorte enn deres kolleger i den mikrobielle og botaniske verdenen.

Den enkleste måten å tenke på en dyrecelle er kanskje som et oppfyllingssenter eller et stort, travelt lager. Et viktig hensyn å huske nøye på, en som ofte beskriver verden generelt, men som er utsøkt anvendelig til biologi spesielt, er "form passer til funksjon." Det er det grunnen til at delene av en dyrecelle, så vel som cellen som helhet, er strukturert slik de er, er veldig nært knyttet til jobbene disse delene - kalt "organeller" - har til oppgave å utføre.

Levende ting kan deles inn i prokaryotisk organismer, som er encellede og inkluderer:

• planter
  
• dyr
  
• sopp

Cellene til eukaryoter inkluderer en membran rundt det genetiske materialet, og skaper en kjerne; prokaryoter har ingen slik membran. Dessuten inneholder cytoplasmaet av prokaryoter ingen organeller, som eukaryote celler skryter i overflod.

De cellemembran, også kalt plasmamembranen, danner den ytre grensen for dyreceller. (Planteceller har cellevegger rett utenfor cellemembranen for ekstra beskyttelse og fasthet.) Membranen er mer enn en enkel fysisk barriere eller et lager for organeller og DNA; i stedet er den dynamisk, med svært selektive kanaler som nøye regulerer inn- og utgang av molekyler til og fra cellen.

Cellemembranen består av en fosfolipid dobbeltlag, eller lipid dobbeltlag. Dette dobbeltlaget består i hovedsak av to forskjellige "ark" av fosfolipidmolekyler, med lipiden deler av molekylene som berører forskjellige lag, og fosfatdelene peker motsatt anvisninger. For å forstå hvorfor dette skjer, bør du vurdere de elektrokjemiske egenskapene til lipider og fosfater separat. Fosfater er polare molekyler, noe som betyr at deres elektrokjemiske ladninger fordeles ujevnt over molekylet. Vann (H₂O) er også polær, og polare stoffer har en tendens til å blandes, så fosfater er blant stoffene som er merket hydrofile (dvs. tiltrukket av vann).

Lipiddelen av et fosfolipid inneholder to fettsyrer, som er lange kjeder av hydrokarboner med spesifikke typer bindinger som etterlater hele molekylet uten en ladningsgradient. Faktisk er lipider per definisjon ikke-polare. Fordi de reagerer motsatt den måten polare molekyler gjør i nærvær av vann, kalles de hydrofobe. Du kan derfor tenke på et helt fosfolipidmolekyl som "blekksprutlignende", med fosfatdelen som hodet og kroppen og lipiden som et par tentakler. Tenk deg to store "ark" blekksprut, samlet med tentaklene blandet og hodene pekte i motsatt retning.

Cellemembraner tillater at visse stoffer kommer og går. Dette skjer på en rekke måter, inkludert diffusjon, forenklet diffusjon, osmose og aktiv transport. Noen organeller, som mitokondrier, har egne indre membraner som består av de samme materialene som selve plasmamembranen.

De cellekjernen er faktisk kontroll- og kommandosentret til dyrecellen. Den inneholder DNA, som i de fleste dyr er ordnet i separate kromosomer (du har 23 par av disse) som er delt inn i små porsjoner som kalles gener. Gener er ganske enkelt DNA-lengder som inneholder koden for et bestemt proteinprodukt, som DNA leverer til cellens proteinmonteringsmaskineri gjennom molekylet RNA (ribonukleinsyre).

Kjernen inkluderer forskjellige deler. Ved mikroskopisk undersøkelse, et mørkt sted kalt nucleolus vises midt i kjernen; nucleolus er involvert i produksjonen av ribosomer. Kjernen er omgitt av en kjernemembran, en dobbel senere analog med cellemembranen. Dette fôret, også kalt kjernekonvolutten, har filamentholdige proteiner festet til det indre laget som strekker seg innover og hjelper med å holde DNA organisert og på plass.

Under cellereproduksjon og deling kalles spaltingen av selve kjernen i to datterkjerner cytokinese. Å ha kjernen atskilt fra resten av cellen er nyttig for å holde DNA isolert fra andre celleaktiviteter, og minimere sjansene for at det kan bli skadet. Dette tillater også utsøkt kontroll av det umiddelbare mobilmiljøet, som kan skille seg fra celleens cytoplasma.

Disse organellene, som også finnes i ikke-dyreceller, er ansvarlige for proteinsyntese, som forekommer i cytoplasmaet. Proteinsyntese settes i gang når DNA i kjernen gjennomgår en prosess som kalles transkripsjon, som er å lage RNA med en kjemisk kode som tilsvarer den eksakte stripen av DNA som den er laget av (messenger RNA eller mRNA). DNA og RNA består begge av monomerer (enkelt repeterende enheter) av nukleotider, som inneholder et sukker, en fosfatgruppe og en del som kalles en nitrogenholdig base. DNA inkluderer fire forskjellige slike baser (adenin, guanin, cytosin og tymin), og sekvensen av disse i en lang stripe av DNA er koden for produktet som til slutt syntetiseres på ribosomer.

Når nyopprettet mRNA beveger seg fra kjernen til ribosomer i cytoplasmaet, kan proteinsyntese begynne. Ribosomer i seg selv er laget av en slags RNA som kalles ribosomalt RNA (rRNA). Ribosomer består av to proteinunderenheter, en av disse er omtrent 50 prosent mer massiv enn den andre. mRNA binder seg til et bestemt sted på ribosomet, og lengder av molekylet tre baser om gangen blir "lest" og pleide å lage en av omtrent 20 forskjellige typer aminosyrer, som er de grunnleggende byggesteinene i proteiner. Disse aminosyrene skysses til ribosomene av en tredje type RNA, kalt transfer RNA (tRNA).

Mitokondrier er fascinerende organeller som spiller en spesielt viktig rolle i metabolismen av dyr og eukaryoter som helhet. De, som kjernen, er omsluttet av en dobbel membran. De har en grunnleggende funksjon: å levere så mye energi som mulig ved å bruke karbohydratdrivstoffkilder under forhold med tilstrekkelig oksygentilgjengelighet.

Det første trinnet i dyrecellemetabolismen er nedbrytningen av glukose som kommer inn i cellen til et stoff som kalles pyruvat. Dette kalles glykolyse og oppstår enten oksygen er tilstede eller ikke. Når tilstrekkelig oksygen ikke er tilstede, gjennomgår pyruvat gjæring for å bli laktat, noe som gir en kortsiktig utbrudd av cellulær energi. Ellers kommer pyruvat inn i mitokondriene og gjennomgår aerob respirasjon.

Aerob respirasjon inkluderer to prosesser med sine egne trinn. Den første finner sted i mitokondrie-matrisen (ligner cellens eget cytoplasma) og kalles Krebs-syklusen, trikarboksylsyre (TCA) eller sitronsyresyklusen. Denne syklusen genererer høyenergiske elektronbærere for neste prosess, elektrontransportkjeden. Elektrontransportkjedereaksjonene forekommer på mitokondriell membran, snarere enn i matrisen der Krebs-syklusen opererer. Denne fysiske oppdelingen av oppgaver, selv om den ikke alltid ser den mest effektive ut fra utsiden, bidrar til å sikre et minimum av feil av enzymer i luftveiene, bare som å ha forskjellige deler av et varehus minimerer sjansen for at du avvikler med feil kjøp, selv om du må vandre inn i butikken ganske mange måter å komme til den.

Fordi aerob metabolisme tilfører mye mer energi i fra ATP (adenosintrifosfat) pr glukosemolekyl enn gjæring, er det alltid den "foretrukne" rute og står som en triumf av utvikling.

Mitokondrier antas å ha vært frittstående prokaryote organismer på en gang, for millioner og millioner av år siden, før de ble innlemmet i det som nå kalles eukaryote celler. Dette kalles endosymbiont teorien, som går langt mot å forklare mange egenskaper ved mitokondriene som ellers kan være unnvikende for molekylærbiologer. At eukaryoter i virkeligheten ser ut til å ha kapret en hel energiprodusent, snarere enn en som måtte utvikle seg fra mindre komponenter, er kanskje den viktigste faktoren i at dyr og andre eukaryoter kan trives så lenge de har.

Golgi-apparatet: Også kalt Golgi-kropper, den Golgi-apparatet er et prosesserings-, paknings- og sorteringssenter for proteiner og lipider som produseres andre steder i cellen. Disse ser vanligvis ut som en "bunke pannekaker". Dette er vesikler, eller små membranbundne sekker, som bryter av fra ytterkantene av platene i Golgi-legemene når innholdet er klart til å bli levert til andre deler av cellen. Det er nyttig å se for seg Golgi-organene som postkontorer eller postsorterings- og leveringssentre, med hver blære bryte av fra hovedbygningen og danne en lukket kapsel som ligner en lastebil eller jernbanevogn.

Golgi-legemer produserer lysosomer, som inneholder kraftige enzymer som kan nedbryte gamle og utslitte cellekomponenter eller forsvunnet molekyler som ikke burde være i cellen.

Endoplasmatisk retikulum: De endoplasmatisk retikulum (ER) er en samling av kryssende rør og flate blærer. Dette nettverket starter ved kjernen og strekker seg helt gjennom cytoplasmaet til cellemembranen. Disse brukes, som du kanskje allerede har samlet fra deres posisjon og struktur, til å transportere stoffer fra en del av cellen til den neste; mer presist, de tjener som en kanal der denne transporten kan finne sted.

Det er to typer ER, preget av om de har ribosomer festet eller ikke. Grov ER består av stablede vesikler som mange ribosomer er festet til. I grov ER er oligosakkaridgrupper (relativt korte sukker) festet til små proteiner når de passerer gjennom på vei til andre organeller eller sekretoriske blærer. Glatt ER, derimot, har ingen ribosomer. Den glatte ER gir opphov til vesikler som bærer proteiner og lipider, og det er også i stand til å oppsluk og inaktivere skadelige kjemikalier, og utfører dermed en slags utryddere-husholderske-sikkerhetsfunksjon, så vel som å være en transport ledning.