Struktura komórki zwierzęcia

Komórki są podstawowymi, nieredukowalnymi elementami życia na Ziemi. Niektóre żywe istoty, takie jak bakterie, składają się tylko z jednej komórki; zwierzęta takie jak ty obejmują biliony. Komórki same w sobie są mikroskopijne, ale większość z nich zawiera oszałamiającą gamę jeszcze mniejszych składników że wszystkie przyczyniają się do podstawowej misji utrzymania komórki – a co za tym idzie, organizmu macierzystego – żywy. Ogólnie mówiąc, komórki zwierzęce są częścią bardziej złożonych form życia niż komórki bakteryjne lub roślinne; w związku z tym komórki zwierzęce są bardziej skomplikowane i wyrafinowane niż ich odpowiedniki w świecie mikrobiologicznym i botanicznym.

Być może najłatwiej wyobrazić sobie komórkę zwierzęcą jako centrum logistyczne lub duży, ruchliwy magazyn. Ważną kwestią, o której należy pamiętać, często opisującą świat w ogólności, ale znakomicie odnoszącą się do biologii w szczególności, jest „forma pasuje do funkcji”. To jest Powód, dla którego części komórki zwierzęcej, a także komórka jako całość, mają taką strukturę, są bardzo ściśle związane z zadaniami, jakimi zajmują się te części – zwane „organellami” przeprowadzanie.

Żywe istoty można podzielić na prokariotyczny organizmy, które są jednokomórkowe i obejmują:

• rośliny
  
• Zwierząt
  
• grzyby

Komórki eukariontów zawierają błonę wokół materiału genetycznego, tworzącą jądro; prokariota nie mają takiej błony. Również cytoplazma prokariotów nie zawiera organelli, których komórki eukariotyczne mogą się pochwalić pod dostatkiem.

Błona komórkowa, zwany także błoną plazmatyczną, tworzy zewnętrzną granicę komórek zwierzęcych. (Komórki roślinne mają ściany komórkowe bezpośrednio na zewnątrz błony komórkowej, co zapewnia dodatkową ochronę i jędrność.) Błona jest czymś więcej niż zwykłą fizyczną barierą lub magazynem organelli i DNA; zamiast tego jest dynamiczny, z wysoce selektywnymi kanałami, które ostrożnie regulują wejście i wyjście cząsteczek do iz komórki.

Błona komórkowa składa się z dwuwarstwa fosfolipidowa, lub dwuwarstwa lipidowa. Ta dwuwarstwa składa się w zasadzie z dwóch różnych „arkuszy” cząsteczek fosfolipidów, z lipidem części cząsteczek w różnych warstwach stykają się, a części fosforanowe skierowane w przeciwną stronę wskazówki. Aby zrozumieć, dlaczego tak się dzieje, należy osobno rozważyć właściwości elektrochemiczne lipidów i fosforanów. Fosforany są cząsteczkami polarnymi, co oznacza, że ​​ich ładunki elektrochemiczne są nierównomiernie rozłożone w cząsteczce. Woda (H₂O) jest również polarny, a substancje polarne mają tendencję do mieszania się, więc fosforany należą do substancji oznaczonych jako hydrofilowe (tj. przyciągane do wody).

Część lipidowa fosfolipidu zawiera dwa kwasy tłuszczowe, które są długimi łańcuchami węglowodorów z określonymi typami wiązań, które pozostawiają całą cząsteczkę bez gradientu ładunku. W rzeczywistości lipidy są z definicji niepolarne. Ponieważ reagują odwrotnie niż cząsteczki polarne w obecności wody, nazywane są hydrofobowymi. Możesz zatem myśleć o całej cząsteczce fosfolipidu jako o „podobnej do kałamarnicy”, z częścią fosforanową służącą jako głowa i ciało, a lipidem jako parą macek. Następnie wyobraź sobie dwa duże „płaski” kałamarnic, zebrane z mieszającymi się mackami i głowami skierowanymi w przeciwnych kierunkach.

Błony komórkowe umożliwiają przychodzenie i odchodzenie pewnych substancji. Dzieje się to na wiele sposobów, w tym dyfuzję, dyfuzję ułatwioną, osmozę i aktywny transport. Niektóre organelle, takie jak mitochondria, mają własne błony wewnętrzne składające się z tych samych materiałów, co sama błona plazmatyczna.

jądro jest w efekcie centrum kontroli i dowodzenia komórki zwierzęcej. Zawiera DNA, które u większości zwierząt jest ułożone w oddzielne chromosomy (masz ich 23 pary), które są podzielone na małe części zwane genami. Geny to po prostu odcinki DNA, które zawierają kod dla konkretnego produktu białkowego, który DNA dostarcza do mechanizmu składania białek komórki poprzez cząsteczkę RNA (kwas rybonukleinowy).

Jądro zawiera różne części. W badaniu mikroskopowym ciemna plama zwana jąderko pojawia się w środku jądra; jąderko bierze udział w produkcji rybosomów. Jądro otoczone jest błoną jądrową, podwójną później analogiczną do błony komórkowej. Ta wyściółka, zwana także otoczką jądrową, zawiera nitkowate białka dołączone do wewnętrznej warstwy, które rozciągają się do wewnątrz i pomagają utrzymać porządek i miejsce DNA.

Podczas rozmnażania i podziału komórek, rozszczepienie samego jądra na dwa jądra potomne nazywa się cytokinezą. Oddzielenie jądra od reszty komórki jest przydatne w utrzymywaniu DNA izolowanego od innych działań komórkowych, minimalizując ryzyko jego uszkodzenia. Pozwala to również na doskonałą kontrolę bezpośredniego środowiska komórkowego, które może różnić się od cytoplazmy całej komórki.

Te organelle, które znajdują się również w komórkach niezwierzęcych, są odpowiedzialne za syntezę białek zachodzącą w cytoplazmie. Synteza białek jest uruchamiana, gdy DNA w jądrze przechodzi proces zwany transkrypcją, który jest tworzenie RNA z kodem chemicznym odpowiadającym dokładnie paskowi DNA, z którego jest wykonany (monowersyjny RNA lub mRNA). DNA i RNA składają się z monomerów (pojedynczych powtarzających się jednostek) nukleotydów, które zawierają cukier, grupę fosforanową i część zwaną zasadą azotową. DNA zawiera cztery różne takie zasady (adeninę, guaninę, cytozynę i tyminę), a ich sekwencja w długim pasku DNA jest kodem produktu ostatecznie syntetyzowanego na rybosomach.

Kiedy nowo utworzone mRNA przemieszcza się z jądra do rybosomów w cytoplazmie, może rozpocząć się synteza białek. Same rybosomy składają się z pewnego rodzaju RNA zwanego rybosomalnym RNA (rRNA). Rybosomy składają się z dwóch podjednostek białkowych, z których jedna jest o około 50 procent masywniejsza od drugiej. mRNA wiąże się z określonym miejscem na rybosomie, a długości cząsteczki trzy zasady na raz są „odczytywane” i służy do wytwarzania jednego z około 20 różnych rodzajów aminokwasów, które są podstawowymi elementami budulcowymi białka. Te aminokwasy są transportowane do rybosomów przez trzeci rodzaj RNA, zwany transferowym RNA (tRNA).

Mitochondria to fascynujące organelle, które odgrywają szczególnie ważną rolę w metabolizmie zwierząt i eukariontów jako całości. Podobnie jak jądro, są otoczone podwójną membraną. Spełniają jedną podstawową funkcję: dostarczanie jak największej ilości energii za pomocą węglowodanowych źródeł paliwa w warunkach odpowiedniej dostępności tlenu.

Pierwszym krokiem w metabolizmie komórek zwierzęcych jest rozkład glukozy wchodzącej do komórki do substancji zwanej pirogronianem. To się nazywa glikoliza i występuje niezależnie od obecności tlenu. Gdy nie ma wystarczającej ilości tlenu, pirogronian ulega fermentacji do mleczanu, co zapewnia krótkotrwały zastrzyk energii komórkowej. W przeciwnym razie pirogronian dostaje się do mitochondriów i podlega oddychaniu tlenowemu.

Oddychanie tlenowe obejmuje dwa procesy z własnymi krokami. Pierwszy ma miejsce w macierzy mitochondrialnej (podobnie do cytoplazmy własnej komórki) i jest nazywany cyklem Krebsa, cyklem kwasów trójkarboksylowych (TCA) lub cyklem kwasu cytrynowego. Cykl ten generuje nośniki elektronów o wysokiej energii dla następnego procesu, łańcucha transportu elektronów. Reakcje łańcuchowe transportu elektronów zachodzą na błonie mitochondrialnej, a nie w macierzy, w której działa cykl Krebsa. Ta fizyczna segregacja zadań, choć nie zawsze najbardziej wydajna z zewnątrz, pomaga zapewnić minimum błędów enzymów w drogach oddechowych, po prostu ponieważ posiadanie różnych sekcji domu towarowego minimalizuje szanse, że skończysz z niewłaściwym zakupem, nawet jeśli będziesz musiał wędrować po sklepie, aby dostać się do to.

Ponieważ metabolizm tlenowy dostarcza znacznie więcej energii z ATP (adenozynotrójfosforanu) na cząsteczka glukozy niż fermentacja, jest zawsze „preferowaną” drogą i stanowi triumf ewolucja.

Uważa się, że mitochondria były kiedyś wolnostojącymi organizmami prokariotycznymi, miliony lat temu, zanim zostały włączone do tak zwanych komórek eukariotycznych. Nazywa się to teorią endosymbiontów, która w znacznym stopniu wyjaśnia wiele cech mitochondriów, które w przeciwnym razie mogłyby być nieuchwytne dla biologów molekularnych. Wydaje się, że eukarionty przejęły kontrolę nad całym producentem energii, a nie musiały ewoluować z mniejsze składniki, jest prawdopodobnie głównym czynnikiem, dzięki któremu zwierzęta i inne eukarionty mogą się rozwijać tak długo, jak oni mają.

Aparat Golgiego: Nazywane również ciałami Golgiego, Aparat Golgiego jest centrum przetwarzania, pakowania i sortowania białek i lipidów wytwarzanych w innych częściach komórki. Zwykle mają wygląd „stosu naleśników”. Są to pęcherzyki lub małe torebki otoczone błoną, które odrywają się od zewnętrznych krawędzi dysków w ciałach Golgiego, gdy ich zawartość jest gotowa do dostarczenia do innych części komórki. Warto wyobrazić sobie ciała Golgiego jako urzędy pocztowe lub centra sortowania i dostarczania poczty, z każdym pęcherzykiem oderwanie się od głównego „budynku” i utworzenie zamkniętej kapsuły własnej przypominającej samochód dostawczy lub wagon kolejowy.

Ciała Golgiego wytwarzają lizosomy, które zawierają silne enzymy, które mogą degradować stare i zużyte składniki komórki lub zabłąkane cząsteczki, które nie powinny znajdować się w komórce.

Retikulum endoplazmatyczne: retikulum endoplazmatyczne (ER) to zbiór przecinających się rurek i spłaszczonych pęcherzyków. Ta sieć zaczyna się w jądrze i rozciąga się przez cytoplazmę do błony komórkowej. Są one używane, jak być może już zebrałeś z ich położenia i struktury, do transportu substancji z jednej części komórki do drugiej; dokładniej służą jako kanał, w którym może odbywać się ten transport.

Istnieją dwa typy ER, różniące się tym, czy mają dołączone rybosomy, czy nie. Rough ER składa się z ułożonych w stos pęcherzyków, do których przyczepionych jest wiele rybosomów. W szorstkim ER grupy oligosacharydowe (stosunkowo krótkie cukry) są przyłączone do małych białek, gdy przechodzą przez drogę do innych organelli lub pęcherzyków wydzielniczych. Z drugiej strony, gładki ER nie zawiera rybosomów. Gładki ER powoduje powstawanie pęcherzyków przenoszących białka i lipidy, a także jest zdolny do pochłaniania i inaktywacji szkodliwych chemikaliów, pełniąc w ten sposób funkcję tępiciela-gospodyni-ochrony, a także będąc środkiem transportu przewód.