Микроскопические контейнеры, известные как клетки являются основными единицами живых существ на Земле. Каждый может похвастаться всеми характеристиками, которые ученые приписывают жизни. Фактически, некоторые живые существа состоят только из одной клетки. С другой стороны, ваше собственное тело имеет около 100 триллионов.
Почти все одноклеточные организмы прокариотыи в общей схеме классификации жизни они принадлежат либо домену бактерий, либо домену архей. Люди, как и все другие животные, растения и грибы, эукариоты.
Эти крошечные структуры выполняют те же задачи в «микромасштабе», чтобы сохранить себя неповрежденными, что вы и другие полноразмерные организмы выполняете в «макро» масштабе, чтобы оставаться в живых. И очевидно, что если достаточное количество отдельных клеток не справляется с этими задачами, родительский организм потерпит неудачу вместе с этим.
Структуры внутри ячеек имеют индивидуальные функции, и в целом, независимо от структуры, их можно свести к трем основным работам: физический интерфейс или граница
с определенными молекулами; систематические средства доставки химикатов внутрь, вдоль или из конструкции; а также специфическая, уникальная метаболическая или репродуктивная функция.Прокариотические клетки vs. Эукариотические клетки
Как уже упоминалось, хотя клетки обычно рассматриваются как крошечные компоненты живых существ, многие клетки находятся живые существа.
Бактерии, которые нельзя увидеть, но они определенно дают почувствовать свое присутствие в мире (например, некоторые вызывают инфекционные заболевания, другие помогают пищевым продуктам, таким как сыр и йогурт. возраста должным образом, а третьи играют роль в поддержании здоровья пищеварительного тракта человека), являются примером одноклеточных организмов и прокариоты.
Прокариотические клетки имеют ограниченное количество внутренних компонентов по сравнению с их эукариотическими аналогами. К ним относятся клеточная мембрана, рибосомы, дезоксирибонуклеиновая кислота (ДНК) а также цитоплазма, четыре основные характеристики всех живых клеток; они подробно описаны ниже.
Бактерии также имеют клеточные стенки за пределами клеточной мембраны для дополнительной поддержки, а некоторые из них также имеют структуры, называемые жгутики, похожие на кнут конструкции, которые сделаны из белка и помогают организмам, к которым они прикреплены, перемещаться в окружающей среде.
Эукариотические клетки имеют множество структур, которых нет у прокариотических клеток, и, соответственно, эти клетки обладают более широким спектром функций. Возможно, наиболее важными из них являются ядро и митохондрии.
Структуры клеток и их функции
Прежде чем углубляться в то, как отдельные клеточные структуры выполняют эти функции, полезно рассмотреть, что это за структуры и где их можно найти. Первые четыре структуры в следующем списке являются общими для всех ячеек в природе; другие обнаруживаются у эукариот, и если структура обнаруживается только в определенных эукариотических клетках, эта информация отмечается.
Клеточная мембрана: Это также называется плазматическая мембрана, но это может вызвать путаницу, потому что эукариотические клетки на самом деле имеют плазматические мембраны вокруг органеллы, многие из которых подробно описаны ниже. Он состоит из фосфолипидного бислоя или двух идентично сконструированных слоев, обращенных друг к другу в «зеркальном отображении». Это настолько же динамичная машина, насколько и простое препятствие.
Цитоплазма: Эта гелеобразная матрица представляет собой вещество, в котором находятся ядра, органеллы и другие клеточные структуры, как кусочки фруктов в классическом желатиновом десерте. Вещества перемещаются через цитоплазма путем диффузии или из областей с более высокой концентрацией этих веществ в области с более низкой концентрацией.
Рибосомы: Эти структуры, которые не имеют собственных мембран и поэтому не считаются настоящими органеллами, являются участками синтеза белка в клетках и сами состоят из белковых субъединиц. У них есть «док-станции» для мессенджер рибонуклеиновая кислота (мРНК), который несет инструкции ДНК из ядра и аминокислот, «строительных блоков» белков.
ДНК: Клетки генетический материал сидит в цитоплазме прокариотических клеток, но в ядрах (множественное число от «ядра») эукариотических клеток. Состоящие из мономеров, то есть повторяющихся субъединиц, называемых нуклеотиды, из которых существует четыре основных вида, ДНК упакована вместе с поддерживающими белками, называемыми гистонами, в длинное волокнистое вещество, называемое хроматин, который сам делится на хромосомы у эукариот.
Органеллы эукариотических клеток
Органеллы представляют собой прекрасные примеры клеточных структур, которые служат различным, необходимым и уникальным целям, которые зависят от поддержание транспортных механизмов, которые, в свою очередь, зависят от того, как эти структуры физически соотносятся с остальной частью клетка.
Митохондрии являются, пожалуй, наиболее заметными молекулами с точки зрения как их отличительного внешнего вида под микроскопом, так и их функция, которая заключается в использовании продуктов химических реакций, расщепляющих глюкозу в цитоплазме, для извлечения большого количества сделка аденозинтрифосфат (АТФ) пока присутствует кислород. Это известно как клеточное дыхание и происходит в основном на митохондриальной мембране.
Другие ключевые органеллы включают эндоплазматическая сеть, своего рода клеточная «магистраль», которая упаковывает и перемещает молекулы между рибосомами, ядром, цитоплазмой и внешней частью клетки. Тела Гольджи, или «диски», которые отрываются от эндоплазматической сети, как маленькие такси. Лизосомы, которые представляют собой полые сферические тела, которые расщепляют продукты жизнедеятельности, образующиеся в ходе метаболических реакций клетки.
Плазменные мембраны - привратники клеток
Три функции клеточной мембраны - сохранение целостности самой клетки, служащая полупроницаемой мембраной, через которую могут проходить небольшие молекулы, и облегчение активный транспорт веществ с помощью «насосов», встроенных в мембрану.
Молекулы, составляющие каждый из двух слоев мембраны: фосфолипиды, которые имеют гидрофобные «хвосты» из жира, которые обращены внутрь (и, следовательно, друг к другу), и гидрофильные фосфорсодержащие «головы», которые обращены наружу (и это внутрь и снаружи самой органеллы, или, в случае собственно клеточной мембраны, внутри и снаружи клетки сам).
Они линейны и перпендикулярны общей листовой структуре мембраны в целом.
Более пристальный взгляд на фосфолипиды
В фосфолипиды расположены достаточно близко друг к другу, чтобы не допустить попадания токсинов или крупных молекул, которые могут повредить внутреннюю часть, если им будет предоставлен проход. Но они расположены достаточно далеко друг от друга, чтобы позволить малым молекулам, необходимым для метаболических процессов, таким как вода, глюкоза (весь сахар). клетки используют для получения энергии) и нуклеиновые кислоты (которые используются для создания нуклеотидов и, следовательно, ДНК и АТФ, «энергетической валюты» во всех ячеек).
Мембрана имеет встроенные в фосфолипиды «насосы», которые используют АТФ для ввода или вывода молекул, которые не могут обычно проходят, либо из-за своего размера, либо из-за того, что их концентрация выше на той стороне, где происходит накачка молекул к. Этот процесс называется активный транспорт.
Ядро - это мозг клетки
Ядро каждой клетки содержит полную копию всей ДНК организма в виде хромосом; у человека 46 хромосом, 23 из которых унаследованы от каждого родителя. Ядро окружено плазматической мембраной, называемой ядерная оболочка.
Во время процесса, называемого митоз, ядерная оболочка растворяется, и ядро делится на две части после того, как все хромосомы скопированы или реплицированы.
Вскоре за этим следует деление всей клетки, процесс, известный как цитокинез. Это приводит к созданию двух дочерних клеток, которые идентичны друг другу, а также родительской клетке.