Клеточная структура животного

Клетки - это фундаментальные, несводимые элементы жизни на Земле. Некоторые живые существа, например бактерии, состоят только из одной клетки; такие животные, как вы, включают триллионы. Клетки сами по себе микроскопические, но большинство из них содержат огромное количество даже более мелких компонентов. все это способствует основной миссии по сохранению клетки - и, в более широком смысле, родительского организма - живой. Клетки животных, вообще говоря, являются частью более сложных форм жизни, чем клетки бактерий или растений; соответственно, животные клетки сложнее и сложнее, чем их аналоги в микробном и ботаническом мире.

Возможно, самый простой способ представить себе животную клетку - это центр выполнения заказов или большой, загруженный склад. Следует помнить о важном соображении, которое часто описывает мир в целом, но прекрасно применимо к биологии в частности, - это «форма соответствует функции». Это Причина, по которой части животной клетки, а также клетка в целом, структурированы таким образом, очень тесно связана с работой, которую выполняют эти части, называемые «органеллами». проведение.

Живое можно разделить на прокариотический организмы, которые являются одноклеточными и включают:

• растения
  
• животные
  
• грибы

Клетки эукариот включают мембрану вокруг генетического материала, образующую ядро; у прокариот такой мембраны нет. Также цитоплазма прокариот не содержит органелл, которыми эукариотические клетки в изобилии могут похвастаться.

В клеточная мембрана, также называемая плазматической мембраной, образует внешнюю границу клеток животных. (Клеточные клетки растений имеют клеточные стенки непосредственно за пределами клеточной мембраны для дополнительной защиты и прочности.) Мембрана - это больше, чем простой физический барьер или склад для органелл и ДНК; вместо этого он динамичен, с высокоселективными каналами, которые тщательно регулируют вход и выход молекул в клетку и из клетки.

Клеточная мембрана состоит из фосфолипидный бислой, или липидный бислой. Этот бислой состоит, по сути, из двух разных «листов» молекул фосфолипидов, причем липидная части молекул в разных слоях соприкасаются, а фосфатные части указывают противоположно направления. Чтобы понять, почему это происходит, рассмотрим отдельно электрохимические свойства липидов и фосфатов. Фосфаты - это полярные молекулы, а это означает, что их электрохимические заряды неравномерно распределены по молекуле. Вода (H₂O) также является полярным, и полярные вещества имеют тенденцию смешиваться, поэтому фосфаты относятся к числу веществ, помеченных как гидрофильные (т. Е. Притягиваемые к воде).

Липидная часть фосфолипида содержит две жирные кислоты, которые представляют собой длинные цепи углеводородов с определенными типами связей, которые оставляют всю молекулу без градиента заряда. На самом деле липиды по определению неполярны. Поскольку они реагируют противоположно тому, как полярные молекулы в присутствии воды, их называют гидрофобными. Поэтому вы можете думать о целой молекуле фосфолипида как о «кальмаре», где фосфатная часть служит головой и телом, а липид - парой щупалец. Далее, представьте себе два больших «листа» кальмаров, собранных вместе, их щупальца перемешаны, а головы направлены в противоположные стороны.

Клеточные мембраны позволяют определенным веществам приходить и уходить. Это происходит разными способами, включая диффузию, облегченную диффузию, осмос и активный транспорт. Некоторые органеллы, например митохондрии, имеют собственные внутренние мембраны, состоящие из тех же материалов, что и сама плазматическая мембрана.

В ядро по сути, является центром управления и командования животной клетки. Он содержит ДНК, которая у большинства животных расположена в отдельных хромосомах (у вас их 23 пары), которые разделены на небольшие части, называемые генами. Гены - это просто отрезки ДНК, содержащие код определенного белкового продукта, который ДНК доставляет в механизм сборки белка клетки через молекулу РНК (рибонуклеиновая кислота).

Ядро состоит из разных частей. При микроскопическом исследовании темное пятно, называемое ядрышко появляется в середине ядра; ядрышко участвует в производстве рибосом. Ядро окружено ядерной мембраной, двойной, позже аналогичной клеточной мембране. Эта подкладка, также называемая ядерной оболочкой, имеет нитевидные белки, прикрепленные к внутреннему слою, которые простираются внутрь и помогают организовать ДНК и удерживать ее на месте.

Во время размножения и деления клетки расщепление самого ядра на два дочерних ядра называется цитокинезом. Отдельное ядро ​​от остальной части клетки полезно для изоляции ДНК от других клеточных активностей, сводя к минимуму вероятность ее повреждения. Это также позволяет точно контролировать непосредственное клеточное окружение, которое может отличаться от цитоплазмы клетки в целом.

Эти органеллы, которые также находятся в клетках неживотных животных, отвечают за синтез белка, который происходит в цитоплазме. Синтез белка приводится в движение, когда ДНК в ядре подвергается процессу, называемому транскрипцией. создание РНК с химическим кодом, соответствующим точной полоске ДНК, из которой она сделана (информационная РНК или мРНК). И ДНК, и РНК состоят из мономеров (одиночных повторяющихся звеньев) нуклеотидов, которые содержат сахар, фосфатную группу и часть, называемую азотистым основанием. ДНК включает четыре различных таких основания (аденин, гуанин, цитозин и тимин), и их последовательность в длинной полосе ДНК является кодом продукта, в конечном итоге синтезируемого на рибосомах.

Когда вновь созданная мРНК перемещается из ядра в рибосомы в цитоплазме, может начаться синтез белка. Сами рибосомы состоят из разновидности РНК, называемой рибосомальной РНК (рРНК). Рибосомы состоят из двух белковых субъединиц, одна из которых примерно на 50 процентов массивнее другой. мРНК связывается с определенным сайтом на рибосоме, и длина молекулы по три основания одновременно "считывается" и используется для получения одного из примерно 20 различных видов аминокислот, которые являются основными строительными блоками белки. Эти аминокислоты доставляются к рибосомам с помощью третьего типа РНК, называемого транспортной РНК (тРНК).

Митохондрии это удивительные органеллы, которые играют особенно важную роль в метаболизме животных и эукариот в целом. Они, как и ядро, окружены двойной мембраной. У них одна основная функция: поставлять как можно больше энергии, используя источники углеводного топлива в условиях достаточной доступности кислорода.

Первым шагом в метаболизме животных клеток является расщепление поступающей в клетку глюкозы до вещества, называемого пируватом. Это называется гликолиз и происходит независимо от того, присутствует кислород или нет. Когда кислорода недостаточно, пируват подвергается ферментации, превращаясь в лактат, который обеспечивает кратковременный всплеск клеточной энергии. В противном случае пируват попадает в митохондрии и подвергается аэробному дыханию.

Аэробное дыхание включает два процесса с отдельными этапами. Первый происходит в митохондриальном матриксе (аналогично собственной цитоплазме клетки) и называется циклом Кребса, циклом трикарбоновой кислоты (ТСА) или циклом лимонной кислоты. Этот цикл генерирует высокоэнергетические переносчики электронов для следующего процесса - цепи переноса электронов. Цепные реакции переноса электронов происходят на митохондриальной мембране, а не в матрице, в которой работает цикл Кребса. Это физическое разделение задач, хотя и не всегда выглядит наиболее эффективным снаружи, помогает обеспечить минимум ошибок ферментов дыхательных путей, просто поскольку наличие разных отделов универмага сводит к минимуму вероятность того, что вы сделаете неправильную покупку, даже если вам придется бродить по магазину, довольно много способов добраться до Это.

Поскольку аэробный метаболизм обеспечивает гораздо больше энергии в виде АТФ (аденозинтрифосфата) на человека. молекулы глюкозы, чем ферментация, это всегда «предпочтительный» путь и является триумфом эволюция.

Считается, что митохондрии были отдельно стоящими прокариотическими организмами в свое время, миллионы и миллионы лет назад, прежде чем они стали частью того, что сейчас называется эукариотическими клетками. Это называется теорией эндосимбионтов, которая имеет большое значение для объяснения многих характеристик митохондрий, которые в противном случае могли бы быть неуловимы для молекулярных биологов. По сути, похоже, что эукариоты захватили целый производитель энергии, а не один, который должен развиться из более мелкие компоненты, возможно, является основным фактором, позволяющим животным и другим эукариотам процветать до тех пор, пока они имеют.

Аппарат Гольджи: Также называемые телами Гольджи, аппарат Гольджи это центр обработки, упаковки и сортировки белков и липидов, производимых в других частях клетки. Обычно они выглядят как «стопка блинов». Это пузырьки или небольшие мембранные мешочки, которые отламываются от внешних краев дисков в теле Гольджи, когда их содержимое готово к доставке в другие части клетки. Полезно представить тела Гольджи как почтовые отделения или центры сортировки и доставки почты, где каждый пузырек оторвавшись от основного «здания» и образуя собственную закрытую капсулу, напоминающую грузовик для доставки, или вагон.

Тельца Гольджи производят лизосомы, которые содержат мощные ферменты, которые могут разрушать старые и изношенные клеточные компоненты или бродячие молекулы, которых не должно быть в клетке.

Эндоплазматическая сеть: В эндоплазматическая сеть (ER) представляет собой совокупность пересекающихся трубок и уплощенных пузырьков. Эта сеть начинается в ядре и простирается через цитоплазму до клеточной мембраны. Они используются, как вы, возможно, уже поняли из их положения и структуры, для транспортировки веществ из одной части клетки в другую; точнее, они служат каналом, по которому может происходить этот транспорт.

Существует два типа ER, которые различаются по тому, прикреплены ли к ним рибосомы или нет. Грубый ER состоит из уложенных друг на друга пузырьков, к которым прикреплено множество рибосом. В грубом ER олигосахаридные группы (относительно короткие сахара) присоединяются к небольшим белкам, когда они проходят через них на пути к другим органеллам или секреторным пузырькам. Smooth ER, с другой стороны, не имеет рибосом. Гладкий ER дает везикулы, несущие белки и липиды, а также способен поглощать и инактивировать вредных химикатов, тем самым выполняя своего рода функцию истребителя-экономки-охранника, а также являясь транспортным средством канал.