Взаимосвязь между структурой и функцией клетки

«Форма соответствует функции» - это распространенный рефрен в мире как естественных, так и человеческих форм инженерии. Когда речь идет о целенаправленном изготовлении повседневного инструмента, это часто очевидно: маленький ребенок, получивший лопату, стакан для питья, пару носков или молоток, вероятно, мог бы относительно легко определить, для чего предназначены эти орудия, тогда как в случае, например, велосипедной цепи или изолированного собачьего ошейника, загадку значительно сложнее решить решать.

Природные структуры, сформированные в течение миллионов лет эволюции, остаются на своих местах. потому что они были выбраны из-за преимуществ выживания, которые они дают организмам, которые обладать ими. Так обстоит дело с ячейками, которые представляют собой простейшие естественные структуры, обладающие всеми свойствами динамической сущности, известной как жизнь: размножение, обмен веществ, поддержание химического баланса и физической прочности.

Как и в «макро» мире, то, как части клетки взаимодействуют со своими функциями - и те, и другие. а те, что интегрированы с остальной частью клетки, - это увлекательный предмет биологии сам по себе. верно.

Состав и функции клеток значительно различаются как между организмами, так и, в случае сложных многоклеточных организмов, между различными тканями и органами одного и того же организма. Но все клетки имеют ряд общих элементов. Это включает:

• Клеточная мембрана: Эта структура образует внешнюю оболочку клетки и отвечает как за физическую целостность клетки, так и за то, что позволяет одним веществам проходить внутрь и наружу, препятствуя прохождению других. На самом деле он состоит из двойная плазматическая мембрана.
• Цитоплазма: Он образует внутреннее вещество клеток и состоит из водянистого матрикса, который поддерживает другое внутреннее содержимое клетки, например, строительные леса. Жидкая часть, не являющаяся органеллами, называется цитозоль, и большинство химических реакций в клетке происходит здесь с помощью белков, называемых ферментами.
• Генетический материал: Генетический материал, полная копия которого содержится почти в каждой клетке организма, несет в себе информацию, необходимую для синтеза белка, в виде дезоксирибонуклеиновая кислота (ДНК). ДНК - это то, что передается последующим поколениям в процессе репродукции.
• Рибосомы: Эти белки отвечают за производство всех белков, необходимых организму. Они принимают направление от рибонуклеиновой кислоты-мессенджера (мРНК). На рибосомах отдельные аминокислоты соединяются вместе, образуя цепи, образующие белки. МРНК производится ДНК в процессе, называемом транскрипция; преобразование инструкций мРНК в белки на рибосомах, которые состоят из двух субъединиц, известно как перевод.

Живое можно разделить на два типа: Прокариоты, которые включают домены Bacteria и Archaea, и эукариоты, которые состоят из домена Eukaryota. Большинство прокариот - одноклеточные организмы, тогда как почти все эукариоты - растения, животные и грибы - многоклеточные.

Прокариотические клетки включают четыре уже описанные структуры, но не более того, хотя у бактерий есть клеточные стенки. У многих из них тоже есть ячейка капсула; их основная функция - защита. Некоторые прокариоты также имеют на своей поверхности шиповидные структуры, называемые жгутики. Как можно догадаться по внешнему виду, они используются в основном для передвижения.

Эукариотические клетки, напротив, богаты органеллы, которые представляют собой связанные с мембраной образования, которые служат клетке определенным образом. Важно отметить, что эукариоты размещают свою ДНК внутри ядров то время как у прокариот, у которых отсутствуют какие-либо внутренние мембраносвязанные структуры, ДНК плавает в рыхлом кластере в цитоплазме, называемом область нуклеоида.

Взаимосвязь между частями клетки и их функциями элегантно и четко иллюстрируется органеллами эукариот. В свою очередь, все органеллы имеют плазматическую мембрану. Каждая плазматическая мембрана в клетках, включая внешнюю так называемую клеточную мембрану, а также мембраны, содержащие органеллы, состоит из фосфолипиддвухслойный.

Этот бислой состоит из двух отдельных «листов», обращенных друг к другу зеркально. Внутри есть гидрофобный, или водоотталкивающие части каждого слоя, которые состоят из липидов в форме жирных кислот. Внешние части, напротив, имеют вид гидрофильный, или ищущие воду, и состоят из фосфатных частей молекул фосфолипидов.

Таким образом, одна «стенка» из гидрофильных фосфатных головок обращена внутрь органеллы (или в случае клеточной мембраны как таковой, цитоплазма), тогда как другая обращена к внешней или цитоплазматической стороне (или, в случае клеточной мембраны, снаружи среда).

Структура мембраны такова, что небольшие молекулы, такие как глюкоза и вода, могут свободно перемещаться между молекулы фосфолипидов, в то время как более крупные не могут и должны активно закачиваться внутрь или наружу (или запрещается прохождение, период). Опять же, структура соответствует функции.

Хотя его обычно не называют органеллой из-за его первостепенной важности, ядро ​​на самом деле является ее воплощением. Его плазматическая мембрана называется ядерная оболочка. Ядро содержит ДНК, упакованную в хроматин, который представляет собой богатое белком вещество, расщепленное на хромосомы.

Когда делятся хромосомы, а вместе с ними и ядро, процесс называется митоз. Чтобы это произошло, митотическое веретено должен создаваться в ядре, которое, по сути, является мозгом клетки и потребляет значительную часть общего объема большинства клеток.

Эти органеллы примерно овальной формы являются энергетическими установками эукариот, потому что они являются местом аэробного («кислородного») дыхания, источником большая часть энергии, которую эукариоты получают из топлива, которое они едят (в случае животных) или синтезируют с помощью солнечного света (в случае растения).

Считается, что митохондрии возникли более 2 миллиардов лет назад, когда аэробные бактерии оказались внутри существующих неаэробных клеток и начали метаболически взаимодействовать с ними. Множество складок их мембран, где на самом деле происходит аэробное дыхание, - еще один пример слияния структуры и функции клеток.

Эта мембранная структура больше похожа на «шоссе» в том смысле, что она тянется от ядра (и фактически соединяется с его мембраной) через клетку к дальним участкам цитоплазмы. Он переносит и изменяет белковые продукты, вырабатываемые рибосомами.

Некоторая эндоплазматическая сеть называется шероховатой эндоплазматической сети потому что он усыпан рибосомами, что можно увидеть под микроскопом; формы, лишенные рибосом, соответственно называются гладкая эндоплазматическая сеть.

В аппарат Гольджи похож на эндоплазматический ретикулум в том, что он упаковывает и обрабатывает белки и другие генерируемые клетками вещества, но он расположен в виде круглых дисков, расположенных друг над другом, как сверток монет или стопка крошечных блинов.

Лизосомы являются центрами утилизации отходов клетки, и, соответственно, эти маленькие шаровидные тельца содержат ферменты, которые растворяют и выделяют продукты распада клетки, возникающие в результате повседневного метаболизма. Лизосомы на самом деле являются разновидностью вакуоль, название полого, связанного с мембраной элемента в клетках, цель которого - служить контейнером для каких-то химических веществ.

В цитоскелет сделан из микротрубочки, белки расположены как крошечные побеги бамбука и служат опорными балками и балками. Они проходят через всю цитоплазму от ядра до клеточной мембраны.