Физиологија ћелије: преглед структуре, функције и понашања

Као основне јединице живота, ћелије врше важне функције у прокариоти и еукариоти. Ћелијска физиологија се фокусира на унутрашње структуре и процесе унутар живих организама.

Од поделе до комуникације, ово поље проучава како ћелије живети, радити и умирати.

Један део физиологије ћелија је проучавање понашања ћелија. Постоји важна веза између ћелијске структуре, функције и понашања. На пример, органеле код еукариота имају специфичне улоге које помажу ћелији да функционише и понаша се правилно.

Када разумете физиологију и ћелијску биологију, начин на који се ћелија понаша има смисла. Координирано понашање је важан за вишећелијске организме јер постоји много ћелија које морају да раде заједно. Правилно понашање ћелија ствара функционална ткива и здрав организам.

Међутим, када понашање ћелија пође наопако, то може довести до болести, попут рака. На пример, ако ћелијске деобе је ван контроле, ћелије се могу множити и формирати туморе.

Иако се ћелије могу разликовати, постоје основна понашања која многи од њих деле. То укључује:

• Подела и раст ћелија. Ћелије треба да расту и деле се током времена. Митоза и мејоза су две најчешће врсте дељења ћелија. Митоза производи две идентичне ћерке ћелије, док мејоза ствара четири различите ћерке са половином ДНК.
• Ћелијски метаболизам. Свим живим бићима је потребна енергија или гориво за живот, а метаболизам им помаже да то постигну. Већина ћелија користи било који ћелијско дисање или фотосинтеза, који су низ хемијских процеса.
• Ћелијска комуникација. Живе ћелије често требају да комуницирају и шире информације по целом организму. За комуникацију могу да користе рецепторе или лиганде, раскрснице или плазмодесмате.
• Ћелијски транспорт. Ћелијски транспорт премешта материјале преко а ћелијске мембране. Ово може бити активан или пасиван транспорт.
• Ћелијска покретљивост. Покретљивост омогућава ћелијама да се крећу са једне локације на другу. Могу да пливају, пузе, клизе или користе друге методе.
  

Важно је разумети физиологију ћелија и транспорт мембране. Организми треба да носе супстанце у и из ћелија и преко липидног двослоја плазмене мембране.

Пасиван и активан транспорт су две уобичајене врсте ћелијског транспорта. Постоје неке суштинске разлике између активног и пасивног транспорта.

Пасивни транспорт не користи енергију за кретање супстанци. Једна од метода коју ћелије користе је дифузија, и можете га поделити на једноставно или олакшано дифузија. Супстанце се могу кретати из подручја високе концентрације у подручја ниске концентрације. Осмоза је пример једноставне дифузије која укључује воду.

Једноставна дифузија укључује молекуле који се крећу низ градијент концентрације кроз плаземску мембрану. Ови молекули су мали и неполарни. Олакшана дифузија је сличан, али укључује мембранске транспортне канале. Велики и поларни молекули зависе од олакшане дифузије.

Активни превоз потребна му је енергија за померање супстанци. Молекули се могу кретати против градијента концентрације из подручја ниске концентрације у подручја високе концентрације захваљујући изворима енергије попут АТП. Протеини носачи помажу ћелијама током овог процеса, а ћелије могу да користе протонску пумпу или јонски канал.

Ендоцитоза и егзоцитоза су примери активног транспорта у ћелијама. Они помажу у кретању великих молекула унутар везикула. Током ендоцитозе, ћелија хвата молекул и премешта га унутра. Током егзоцитозе, ћелија помера молекул на спољну страну своје мембране.

Ћелије могу да примају, тумаче и реагују на сигнале. Ова врста комуникације помаже им да одговоре на околину и шире информације у вишећелијском организму. Сигнализација води понашање ћелија омогућавајући ћелијама да одговоре на одређене сигнале из свог окружења или других ћелија.

Трансдукција сигнала је други израз за ћелијску сигнализацију и односи се на пренос информација. Каскада преноса сигнала је пут или низ хемијских реакција који се дешавају унутар ћелије након што је стимулус покрене. Сигнализација може контролисати раст ћелија, кретање, метаболизам и још много тога. Међутим, када ћелијска комуникација пође по злу, то може да изазове болест попут рака.

Важно је разумети основе ћелијске комуникације. Општи процес започиње када ћелија детектује хемијски сигнал. Ово покреће хемијску реакцију која на крају помаже ћелији да реагује на њу. Постоји крајњи одговор који доводи до жељеног исхода.

На пример, ћелија од тела прима сигнал да јој треба више ћелијске деобе. Пролази кроз сигналну каскаду која се завршава експресијом гена који ће покретати деобу ћелија и ћелија почиње да се дели.

Већина сигнала у ћелији су хемијски. Ћелије називају протеине рецептори а молекули звани лиганди који им помажу током сигнализације.

На пример, ћелија може да ослободи протеин у ванћелијски простор да упозори друге ћелије. Протеин може плутати до друге ћелије, која га узима, јер ћелија има одговарајући рецептор за њега. Тада друга ћелија прима сигнал и може да одговори на њега.

Можете пронаћи спојеве празнина у ћелијама животиња и плазмодесмате у ћелијама биљака, који су канали који помажу ћелијама да комуницирају. Ови канали повезују ћелије у близини. Омогућавају малим молекулима да пролазе кроз њих, па сигнали могу да путују.

Након што ћелије приме сигнале, могу их протумачити. То се дешава кроз конформациону промену или биохемијске реакције. Каскаде преноса сигнала могу премештати информације кроз ћелију. Фосфорилација може активирати или деактивирати протеине додавањем фосфатне групе.

Неке каскаде преноса сигнала укључују унутарћелијске или друге преноснике, као што је Ца²⁺, цАМП, НО и цГМП. То су обично не-протеински молекули, попут јона калцијума, којих у ћелији може бити пуно.

На пример, неке ћелије имају протеине који могу да вежу јоне калцијума, што може променити облик и активност протеина.

Ћелије могу реаговати на сигнале на разне начине. На пример, могу унети промене у Експресија гена то може променити понашање ћелије.

Такође могу слати повратне сигнале да потврде да су примили оригинални сигнал и одговорили. На крају, сигнализација може утицати на функцију ћелије.

Покретљивост ћелија је важан јер помаже организмима да се премештају са једног места на друго. То је можда потребно за набавку хране или избегавање опасности. Често ћелија треба да се креће као одговор на промене у окружењу. Ћелије могу пузати, пливати, клизити или користити друге методе.

Тхе бичеви и цилиа може помоћи ћелији да се креће. Улога бичева или структура сличних бичевима је да покрећу ћелију. Улога трепавица или структура попут длака је да се крећу напред-назад у ритмичком обрасцу. Сперматозоиди имају бичеве, док ћелије које облажу респираторни тракт имају трепавице.

Сигнализација ћелија може довести до кретања ћелија у организмима. Ово кретање може бити ка сигналима или од њих, а може имати улогу у болести. Хемотаксис је кретање ћелија ка или од веће хемијске концентрације и важан је део ћелијског одговора.

На пример, хемотаксија омогућава ћелијама карцинома да се крећу према делу тела које промовише већи раст.

Ћелије се могу контраховати, а ова врста кретања се дешава у мишићне ћелије. Процес започиње сигналом из нервног система.

Тада ћелије реагују започињањем хемијских реакција. Реакције утичу на мишићна влакна и изазивају контракције.