Fizjologia komórki: przegląd struktury, funkcji i zachowania

Jako podstawowe jednostki życia komórki pełnią ważne funkcje w prokarionty i eukarionty. Fizjologia komórki skupia się na wewnętrznych strukturach i procesach zachodzących w żywych organizmach.

Od podziału do komunikacji, ta dziedzina bada jak komórki żyj, pracuj i umieraj.

Jedną z części fizjologii komórki jest badanie zachowania komórek. Istnieje ważny związek między strukturą, funkcją i zachowaniem komórki. Na przykład, organelle u eukariontów pełnią określone role, które pomagają komórce funkcjonować i prawidłowo się zachowywać.

Kiedy zrozumiesz fizjologię i biologię komórki, sposób, w jaki zachowuje się komórka, ma sens. Skoordynowane zachowanie jest ważne dla organizmów wielokomórkowych, ponieważ istnieje wiele komórek, które muszą ze sobą współpracować. Właściwe zachowanie komórek tworzy funkcjonalne tkanki i zdrowy organizm.

Jednak nieprawidłowe zachowanie komórek może prowadzić do chorób, takich jak rak. Na przykład, jeśli podział komórek jest poza kontrolą, komórki mogą się namnażać i tworzyć guzy.

Chociaż komórki mogą się różnić, istnieją podstawowe zachowania, które wiele z nich łączy. Zawierają:

• Podział i wzrost komórek. Komórki muszą z czasem rosnąć i dzielić się. Mitoza i mejoza to dwa najczęstsze typy podziału komórek. Mitoza wytwarza dwie identyczne komórki potomne, podczas gdy mejoza tworzy cztery różne komórki potomne z połową DNA.
• Metabolizm komórkowy. Wszystkie żywe istoty potrzebują energii lub paliwa do życia, a metabolizm pomaga im to osiągnąć. Większość komórek używa albo oddychania komórkowego lub fotosynteza, które są serią procesów chemicznych.
• Komunikacja komórkowa. Żywe komórki często muszą komunikować się i rozpowszechniać informacje w całym organizmie. Do komunikacji mogą używać receptorów lub ligandów, połączeń szczelinowych lub plazmodesmat.
• Transport komórkowy. Transport komórkowy przenosi materiały w poprzek Błona komórkowa. Może to być transport aktywny lub pasywny.
• Ruchliwość komórkowa. Ruchliwość umożliwia komórkom przemieszczanie się z jednego miejsca do drugiego. Mogą pływać, czołgać się, szybować lub używać innych metod.
  

Ważne jest, aby zrozumieć fizjologię komórki i transport błonowy. Organizmy muszą przenosić substancje do iz komórek oraz przez dwuwarstwę lipidową błony komórkowej.

Transport pasywny i aktywny to dwa powszechne rodzaje transportu komórkowego. Istnieje kilka zasadniczych różnic między transportem aktywnym a pasywnym.

Transport pasywny nie wykorzystuje energii do przemieszczania substancji. Jedną z metod używanych przez komórki jest dyfuzja, i możesz to podzielić na prosty lub ułatwione dyfuzja. Substancje mogą przemieszczać się z obszarów o wysokim stężeniu do obszarów o niskim stężeniu. Osmoza jest przykładem prostej dyfuzji, która obejmuje wodę.

Prosta dyfuzja obejmuje cząsteczki poruszające się w dół gradientu stężenia przez błonę plazmatyczną. Te cząsteczki są małe i niepolarne. Ułatwiona dyfuzja jest podobny, ale obejmuje błonowe kanały transportowe. Cząsteczki duże i polarne zależą od ułatwionej dyfuzji.

Transport aktywny potrzebuje energii do przemieszczania substancji. Cząsteczki mogą przemieszczać się wbrew gradientowi stężeń z obszarów o niskim stężeniu do obszarów o wysokim stężeniu dzięki źródłom energii, takim jak ATP. Białka nośnikowe pomagają komórkom w tym procesie, a komórki mogą korzystać z pompy protonowej lub kanału jonowego.

Endocytoza i egzocytoza są przykładami aktywnego transportu w komórkach. Pomagają przenosić duże cząsteczki wewnątrz pęcherzyków. Podczas endocytozy komórka wychwytuje cząsteczkę i przenosi ją do środka. Podczas egzocytozy komórka przenosi cząsteczkę na zewnątrz swojej błony.

Komórki mogą odbierać, interpretować i odpowiadać na sygnały. Ten rodzaj komunikacji pomaga im reagować na otoczenie i rozpowszechniać informacje w organizmie wielokomórkowym. Sygnalizacja kieruje zachowaniem komórek, umożliwiając komórkom reagowanie na określone sygnały z ich otoczenia lub innych komórek.

Transdukcja sygnału to inny termin określający sygnalizację komórkową i odnosi się do przesyłania informacji. Kaskada transdukcji sygnału to ścieżka lub seria reakcji chemicznych, które zachodzą wewnątrz komórki po uruchomieniu jej przez bodziec. Sygnalizacja może kontrolować wzrost komórek, ruch, metabolizm i nie tylko. Jednak, gdy komunikacja komórkowa idzie nie tak, może powodować choroby, takie jak rak.

Ważne jest zrozumienie podstaw komunikacji komórkowej. Ogólny proces rozpoczyna się, gdy komórka wykryje sygnał chemiczny. To uruchamia reakcję chemiczną, która ostatecznie pomaga komórce na nią odpowiedzieć. Istnieje reakcja końcowa, która prowadzi do pożądanego rezultatu.

Na przykład komórka otrzymuje od organizmu sygnał, że potrzebuje więcej podział komórek. Przechodzi przez kaskadę sygnalizacyjną, która kończy się ekspresją genów, które będą napędzać podział komórki, a komórka zaczyna się dzielić.

Większość sygnałów w komórce ma charakter chemiczny. Komórki mają białka zwane receptory i cząsteczki zwane ligandy które pomagają im podczas sygnalizacji.

Na przykład komórka może uwolnić białko do przestrzeni pozakomórkowej, aby ostrzec inne komórki. Białko może przepłynąć do drugiej komórki, która je przechwytuje, ponieważ komórka ma dla niego odpowiedni receptor. Następnie druga komórka odbiera sygnał i może na niego odpowiedzieć.

Możesz znaleźć połączenia szczelinowe w komórkach zwierzęcych i plasmodesmata w komórkach roślinnych, które są kanałami, które pomagają komórkom komunikować się. Te kanały łączą pobliskie komórki. Przepuszczają przez nie małe molekuły, dzięki czemu mogą przemieszczać się sygnały.

Po otrzymaniu sygnałów komórki mogą je zinterpretować. Dzieje się to poprzez zmianę konformacyjną lub reakcje biochemiczne. Kaskady transdukcji sygnału mogą przenosić informacje przez komórkę. Fosforylacja może aktywować lub dezaktywować białka przez dodanie grupy fosforanowej.

Niektóre kaskady przekazywania sygnału obejmują przekaźniki wewnątrzkomórkowe lub wtórne, takie jak Ca²⁺, cAMP, NO i cGMP. Są to zazwyczaj cząsteczki niebiałkowe, takie jak jony wapnia, które mogą być obfite w komórce.

Na przykład niektóre komórki mają białka, które mogą wiązać jony wapnia, co może zmieniać kształt i aktywność białek.

Komórki mogą reagować na sygnały na różne sposoby. Na przykład mogą wprowadzać zmiany w: Ekspresja genu które mogą zmienić zachowanie komórki.

Mogą również wysyłać sygnały zwrotne, aby potwierdzić, że otrzymali oryginalny sygnał i odpowiedzieli. Ostatecznie sygnalizacja może wpływać na funkcję komórki.

Ruchliwość komórek jest ważne, ponieważ pomaga organizmom przemieszczać się z jednego miejsca do drugiego. Może to być konieczne do zdobycia pożywienia lub ucieczki przed niebezpieczeństwem. Często komórka musi się poruszać w odpowiedzi na zmiany środowiskowe. Komórki mogą czołgać się, pływać, ślizgać się lub używać innych metod.

wici i rzęsy może pomóc komórce w ruchu. Rolą wici lub struktur przypominających bicz jest napędzanie komórki. Rolą rzęsek lub struktur włosowatych jest poruszanie się tam iz powrotem w rytmicznym wzorze. Plemniki mają wici, a komórki wyściełające drogi oddechowe mają rzęski.

Sygnalizacja komórkowa może prowadzić do ruchu komórek w organizmach. Ten ruch może być skierowany do lub od sygnałów i może odgrywać rolę w chorobie. Chemotaksja to ruch komórek w kierunku lub od wyższego stężenia chemicznego i jest to ważna część odpowiedzi komórkowej.

Na przykład chemotaksja umożliwia komórkom rakowym przemieszczanie się w kierunku obszaru ciała, który promuje większy wzrost.

Komórki mogą się kurczyć, a ten rodzaj ruchu ma miejsce w Komórki mięśniowe. Proces rozpoczyna się sygnałem z układu nerwowego.

Następnie komórki reagują, rozpoczynając reakcje chemiczne. Reakcje wpływają na włókna mięśniowe i powodują skurcze.