Structura celulară a unui animal

Celulele sunt elementele fundamentale, ireductibile ale vieții pe Pământ. Unele viețuitoare, cum ar fi bacteriile, constau doar dintr-o singură celulă; animalele ca tine includ trilioane. Celulele sunt ele însele microscopice, dar cele mai multe dintre ele conțin o gamă uimitoare de componente chiar mai mici că toți contribuie la misiunea de bază de a păstra celula - și prin extensie, organismul părinte - în viaţă. Celulele animale fac, în general, parte din forme de viață mai complexe decât celulele bacteriene sau vegetale; în consecință, celulele animale sunt mai complicate și mai elaborate decât omologii lor din lumea microbiană și botanică.

Poate că cel mai simplu mod de a vă gândi la o celulă animală este ca un centru de împlinire sau un depozit mare și ocupat. Un aspect important care trebuie avut în vedere, unul care descrie adesea lumea în general, dar care se aplică în mod deosebit biologiei în special, este „funcția de potrivire a formei”. Adică motiv pentru care părțile unei celule animale, precum și celula în ansamblu, sunt structurate așa cum sunt, este foarte strâns legată de locurile de muncă pe care aceste părți - numite "organele" - le revine sarcina efectuarea.

Lucrurile vii pot fi împărțite în procariotă organisme unicelulare și care includ:

• plante
  
• animale
  
• ciuperci

Celulele eucariotelor includ o membrană în jurul materialului genetic, creând un nucleu; procariotele nu au o astfel de membrană. De asemenea, citoplasma procariotelor nu conține organite, pe care celulele eucariote se laudă din abundență.

membrana celulara, numită și membrană plasmatică, formează limita exterioară a celulelor animale. (Celulele vegetale au pereți celulari direct în afara membranei celulare pentru protecție și fermitate suplimentară.) Membrana este mai mult decât o simplă barieră fizică sau un depozit pentru organite și ADN; în schimb, este dinamic, cu canale extrem de selective care reglează cu atenție intrarea și ieșirea moleculelor către și din celulă.

Membrana celulară este formată dintr-un dublu strat de fosfolipide, sau bistrat lipidic. Acest strat strat constă, în esență, din două „foi” diferite de molecule de fosfolipide, cu lipida părți ale moleculelor în diferite straturi atingându-se și părțile fosfat îndreptate spre opus directii. Pentru a înțelege de ce se întâmplă acest lucru, luați în considerare proprietățile electrochimice ale lipidelor și fosfaților separat. Fosfații sunt molecule polare, ceea ce înseamnă că sarcinile lor electrochimice sunt distribuite inegal în moleculă. Apă (H₂O) este, de asemenea, polară, iar substanțele polare tind să se amestece, deci fosfații se numără printre substanțele etichetate hidrofile (adică atrase de apă).

Porțiunea lipidică a unui fosfolipid conține doi acizi grași, care sunt lanțuri lungi de hidrocarburi cu tipuri specifice de legături care lasă întreaga moleculă fără un gradient de încărcare. De fapt, lipidele sunt prin definiție nepolare. Deoarece reacționează opus modului în care acționează moleculele polare în prezența apei, ele sunt numite hidrofobe. Așadar, s-ar putea să vă gândiți la o întreagă moleculă de fosfolipide ca „asemănătoare cu calmarul”, cu partea de fosfat care servește drept cap și corp și lipida ca o pereche de tentacule. Mai departe, imaginează-ți două „foi” mari de calmar, adunate cu tentaculele amestecate și cu capul îndreptat în direcții opuse.

Membranele celulare permit anumite substanțe să vină și să plece. Acest lucru se întâmplă în mai multe moduri, inclusiv difuzie, difuzie facilitată, osmoză și transport activ. Unele organite, cum ar fi mitocondriile, au membranele lor interne constând din aceleași materiale ca și membrana plasmatică.

nucleu este, de fapt, centrul de control și comandă al celulei animale. Conține ADN-ul, care la majoritatea animalelor este aranjat în cromozomi separați (aveți 23 de perechi din aceștia) care sunt împărțiți în porțiuni mici numite gene. Genele sunt pur și simplu lungimi de ADN care conțin codul pentru un anumit produs proteic, pe care ADN-ul îl livrează mecanismului de asamblare a proteinelor celulei prin molecula ARN (acid ribonucleic).

Nucleul include porțiuni diferite. La examinarea microscopică, o pată întunecată numită nucleol apare la mijlocul nucleului; nucleolul este implicat în fabricarea ribozomilor. Nucleul este înconjurat de o membrană nucleară, o dublă analogă ulterior membranei celulare. Această căptușeală, numită și anvelopă nucleară, are proteine ​​filamentoase atașate la stratul interior care se extind spre interior și ajută la menținerea ADN-ului organizat și în poziție.

În timpul reproducerii și diviziunii celulare, clivajul nucleului în sine în două nuclee fiice se numește citokineză. A avea nucleul separat de restul celulei este util în menținerea ADN-ului izolat de alte activități celulare, minimizând șansele ca acesta să poată fi deteriorat. Acest lucru permite, de asemenea, un control rafinat al mediului celular imediat, care poate fi distinct de citoplasma celulei în general.

Aceste organite, care se găsesc și în celulele non-animale, sunt responsabile de sinteza proteinelor, care are loc în citoplasmă. Sinteza proteinelor este pusă în mișcare atunci când ADN-ul din nucleu suferă un proces numit transcripție, care este realizarea de ARN cu un cod chimic corespunzător benzii exacte de ADN din care este fabricat (ARN mesager sau ARNm). ADN-ul și ARN-ul sunt alcătuite din monomeri (unități repetante unice) de nucleotide, care conțin un zahăr, o grupare fosfat și o porțiune numită bază azotată. ADN-ul include patru astfel de baze diferite (adenină, guanină, citozină și timină), iar succesiunea acestora într-o bandă lungă de ADN este codul produsului sintetizat în cele din urmă pe ribozomi.

Când ARNm nou fabricat se deplasează de la nucleu la ribozomi din citoplasmă, poate începe sinteza proteinelor. Ribozomii înșiși sunt compuși dintr-un fel de ARN numit ARN ribozomal (ARNr). Ribozomii constau din două subunități proteice, una dintre acestea cu aproximativ 50% mai masivă decât cealaltă. ARNm se leagă de un anumit site de pe ribozom, iar lungimile moleculei, trei baze la un moment dat sunt „citite” și obținea unul din aproximativ 20 de tipuri diferite de aminoacizi, care sunt elementele de bază ale proteine. Acești aminoacizi sunt transportați la ribozomi de către un al treilea tip de ARN, numit ARN de transfer (ARNt).

Mitocondriile sunt organite fascinante care joacă un rol deosebit de important în metabolismul animalelor și eucariotele în ansamblu. Acestea, la fel ca nucleul, sunt închise de o membrană dublă. Acestea au o funcție de bază: să furnizeze cât mai multă energie posibil folosind surse de combustibil carbohidrați în condiții de disponibilitate adecvată de oxigen.

Primul pas în metabolismul celulelor animale este descompunerea glucozei care intră în celulă într-o substanță numită piruvat. Aceasta se numește glicoliză și apare indiferent dacă este sau nu oxigen. Atunci când nu este suficient oxigen, piruvatul este fermentat pentru a deveni lactat, ceea ce asigură o explozie pe termen scurt de energie celulară. În caz contrar, piruvatul intră în mitocondrii și suferă respirație aerobă.

Respirația aerobă include două procese cu pași proprii. Primul are loc în matricea mitocondrială (similar cu citoplasma proprie a celulei) și se numește ciclul Krebs, ciclul acidului tricarboxilic (TCA) sau ciclul acidului citric. Acest ciclu generează purtători de electroni de mare energie pentru următorul proces, lanțul de transport al electronilor. Reacțiile în lanț de transport de electroni apar pe membrana mitocondrială, mai degrabă decât în ​​matricea în care funcționează ciclul Krebs. Această segregare fizică a sarcinilor, deși nu este întotdeauna cea mai eficientă din exterior, ajută la asigurarea unui minim de greșeli de către enzime în căile respiratorii, doar deoarece diferite secțiuni ale unui magazin universal minimizează șansele de a vă lăsa cu o achiziție greșită, chiar dacă trebuie să vă plimbați în magazin destul de multe modalități de a ajunge la aceasta.

Deoarece metabolismul aerob furnizează mult mai multă energie din ATP (adenozin trifosfat) per moleculă de glucoză decât fermentația, este întotdeauna calea „preferată” și reprezintă un triumf al evoluţie.

Se crede că mitocondriile au fost organisme procariote de sine stătătoare la un moment dat, cu milioane și milioane de ani în urmă, înainte de a fi încorporate în ceea ce sunt acum numite celule eucariote. Aceasta se numește teoria endosimbiontului, care merge mult spre explicarea multor caracteristici ale mitocondriilor care altfel ar putea fi evazive pentru biologii moleculari. Eucariotele de fapt par să fi deturnat un întreg producător de energie, mai degrabă decât unul care trebuie să evolueze componente mai mici, este probabil principalul factor în care animalele și alte eucariote sunt capabile să prospere atâta timp cât ei au.

Aparate Golgi: De asemenea, numite corpuri Golgi, aparate Golgi este un centru de procesare, ambalare și sortare pentru proteinele și lipidele fabricate în altă parte a celulei. Acestea au de obicei un aspect de „teanc de clătite”. Acestea sunt vezicule sau saci mici legați de membrană, care se desprind de marginile exterioare ale discurilor din corpurile Golgi atunci când conținutul lor este gata să fie livrat în alte părți ale celulei. Este util să se prevadă corpurile Golgi ca oficii poștale sau centre de sortare și livrare a corespondenței, cu fiecare veziculă despărțindu-se de „clădirea” principală și formând o capsulă închisă asemănătoare unui camion de livrare sau vagon de cale ferată.

Corpurile Golgi produc lizozomi, care conțin enzime puternice care pot degrada componentele celulare vechi și uzate sau molecule rătăcite care nu ar trebui să se afle în celulă.

Reticulul endoplasmatic: reticul endoplasmatic (ER) este o colecție de tuburi care se intersectează și vezicule aplatizate. Această rețea începe de la nucleu și se extinde până la nivelul membranei celulare prin citoplasmă. Acestea sunt folosite, așa cum s-ar putea să fi adunat deja din poziția și structura lor, pentru a transporta substanțe dintr-o parte a celulei în următoarea; mai exact, ele servesc drept conductă în care poate avea loc acest transport.

Există două tipuri de ER, distinse prin faptul că au ribozomi atașați sau nu. ER dură constă din vezicule stivuite de care se atașează o mulțime de ribozomi. În ER brută, grupările oligozaharidice (zaharuri relativ scurte) sunt atașate la proteine ​​mici pe măsură ce trec în drum spre alte organite sau vezicule secretoare. Smooth ER, pe de altă parte, nu are ribozomi. ER netedă dă naștere la vezicule care transportă proteine ​​și lipide și este, de asemenea, capabil să înghită și să inactiveze substanțe chimice dăunătoare, îndeplinind astfel un fel de funcție de exterminator-menaj-securitate, precum și de a fi un mijloc de transport conductă.