Однос између структуре и функције ћелије

„Облик одговара функцији“ уобичајени је рефрен у свету како природног, тако и људског облика инжењерства. Када се ради о сврсисходној конструкцији свакодневног алата, то је често очигледно: дете које је добило лопату, чашу за пиће, пар чарапа или чекић вероватно би могло с релативно лакоћом одредите чему служе ови уређаји, док је у случају, на пример, изолованог ланца за бицикл или псеће огрлице, слагалицу знатно теже решити реши.

Природне структуре, настале током милиона година еволуције, остају на свом месту јер су изабрани због предности преживљавања које дају организмима који поседовати их. То је случај са ћелијама, које су најједноставније природне структуре које имају сва својства динамичног ентитета позната као живот: репродукција, метаболизам, одржавање хемијске равнотеже и физичке чврстоће.

Као и у „макро“ свету, начин на који делови ћелије говоре о својим функцијама - и онима који стоје самостално а они који су интегрисани са остатком ћелије - сам по себи је фасцинантан предмет биологије јел тако.

Састав и функција ћелија се знатно разликују како између организама тако и, у случају сложених вишећелијских организама, између различитих ткива и органа у истом организму. Али све ћелије имају низ заједничких елемената. Ови укључују:

• Ћелијске мембране: Ова структура чини спољну облогу ћелије и одговорна је како за физички интегритет ћелије, тако и за омогућавање проласка и изласка одређених супстанци, док другима ускраћује пролаз. Заправо се састоји од а двострука плазма мембрана.
• Цитоплазма: Ово чини унутрашњу супстанцу ћелија и састоји се од воденасте матрице која подржава остали унутрашњи садржај ћелија, попут скеле. Течни, неорганелски део назива се цитосол, а већина хемијских реакција у ћелији се овде дешава уз помоћ протеина званих ензими.
• Генетски материјал: Генетски материјал, који готово свака ћелија организма садржи потпуну копију, у облику садржи информације потребне за синтезу протеина дезоксирибонуклеинска киселина (ДНК). ДНК је оно што се преноси током следећих генерација током репродуктивног процеса.
• Рибозоми: Ови протеини су одговорни за производњу свих протеина који су организму потребни. Усмеравају се од мессенгер рибонуклеинске киселине (мРНК). На рибосомима су појединачне аминокиселине повезане заједно да би створиле ланце, формирајући протеине. МРНК ствара ДНК у процесу тзв транскрипција; претварање упутстава за мРНК у протеине на рибосомима, који се састоје од две подјединице, познат је као превод.

Жива бића се могу поделити у две врсте: Прокариоти, који укључују домене Бактерије и Археје, и еукариоти, који се састоје од домена Еукариота. Већина прокариота су једноћелијски организми, док су готово сви еукариоти - биљке, животиње и гљиве - вишећелијски.

Прокариотске ћелије укључују четири већ описане структуре, али не много друго, иако бактерије то имају зидови ћелија. Многи од њих имају и ћелију капсула; примарна функција њих је заштита. Неки прокариоти такође имају бичасте структуре на својој површини зване бичеви. Као што претпостављате по њиховом изгледу, они се углавном користе за кретање.

Супротно томе, еукариотске ћелије су богате органеле, који су мембрански везани ентитети који на посебан начин служе ћелији. Оно што је најважније, еукариоти своју ДНК смештају у језгро, док код прокариота, којима недостају унутрашње мембрански везане структуре било које врсте, ДНК плута у растреситом скупу у цитоплазми званом нуклеоидни регион.

Однос делова ћелије и њихових функција приказан је елеганцијом и јасноћом у органелама еукариота. Заузврат, све органеле имају плаземску мембрану. Свака плазма мембрана у ћелијама - укључујући спољну, названу ћелијску мембрану, као и мембране које затварају органеле - састоји се од фосфолипиддвослој.

Овај двослојни слој састоји се од два појединачна „листа“ окренута један према другом у огледалу. Унутрашњост садржи хидрофобни, или одбијају воду, делови сваког слоја који се састоје од липида у облику масних киселина. Супротно томе, спољни делови су хидрофилни, или траже воду, а састоје се од фосфатних делова молекула фосфолипида.

Тако је један „зид“ хидрофилних фосфатних глава окренут ка унутрашњости органеле (или у случају ћелијске мембране пер се, цитоплазма) док је друга окренута ка спољашњој или цитоплазматској страни (или у случају ћелијске мембране према споља Животна средина).

Структура мембране је таква да мали молекули попут глукозе и воде могу слободно да плутају између њих фосфолипидни молекули, док се већи не могу и не смеју активно пумпати унутра или ван (или ускраћивати пролаз, раздобље). Опет, структура одговара функцији.

Иако се обично не назива органелом због свог врхунског значаја, језгро је заправо његово оличење. Његова плазма мембрана се назива нуклеарна коверта. Језгро садржи ДНК упаковану у хроматин, која је материја богата протеинима подељена у хромозоме.

Када се хромозоми деле и језгро са њима, процес се назива митоза. Да би се ово догодило, митотско вретено мора бити створен унутар језгра, које је у основи мозак ћелије и троши значајан део укупне запремине већине ћелија.

Ове органеле отприлике овалног облика су електране еукариота, јер су место аеробног дисања („кисеоником“), извор већина енергије коју еукариоти добијају из горива које једу (у случају животиња) или синтетишу уз помоћ сунчеве светлости (у случају биљке).

Верује се да су митохондрије настале пре више од 2 милијарде година када су се аеробне бактерије намотале унутар постојећих неаеробних ћелија и почеле метаболички сарађивати са њима. Много набора на њиховој мембрани, где се аеробно дисање заправо дешава, још је један пример спајања структуре и функције у ћелијама.

Ова мембранска структура је прилично попут „аутопута“ по томе што сеже од језгра (и заправо је спојена са његовом мембраном), кроз ћелију, до далеких токова цитоплазме. Носи и модификује протеинске производе направљене од рибосома.

Неки ендоплазматски ретикулум се назива груби ендоплазматски ретикулум јер је посут рибосомима, као што се то може видети под микроскопом; одговарајуће се називају облици којима недостаје рибозома глатки ендоплазматски ретикулум.

Тхе Голџијев апарат је сличан ендоплазматском ретикулуму по томе што пакује и обрађује протеине и друге генерисане ћелије супстанци, али је поређана у округле наслагане дискове, слично колуту новчића или хрпи ситних палачинки.

Лизозоми су ћелијски центри за одлагање отпада, и сходно томе, ова мала кугласта тела имају ензиме који растварају и издају производе распадања ћелија који настају свакодневним метаболизмом. Лизозоми су заправо врста вацуоле, назив за шупљу, мембрански везану јединицу у ћелијама чија је сврха да служи као контејнер за неку врсту хемикалија.

Тхе цитоскелет је израђен од микротубуле, протеини распоређени попут ситних изданака бамбуса и служећи као структурни носачи и греде. Они се протежу кроз целу цитоплазму од језгра до ћелијске мембране.