Cellstruktur av ett djur

Celler är de grundläggande, oreducerbara elementen i livet på jorden. Vissa levande saker, såsom bakterier, består av endast en enda cell; djur som dig själv inkluderar biljoner. Celler är själva mikroskopiska, men de flesta av dem innehåller en häpnadsväckande uppsättning av ännu mindre komponenter som alla bidrar till det grundläggande uppdraget att behålla cellen - och i förlängningen, moderorganismen - vid liv. Djurceller är generellt sett en del av mer komplexa livsformer än bakterieceller eller växtceller; följaktligen är djurceller mer komplicerade och detaljerade än deras motsvarigheter i den mikrobiella och botaniska världen.

Det kanske enklaste sättet att tänka på en djurcell är som ett fullgörandecenter eller ett stort, livligt lager. Ett viktigt övervägande att tänka noga på, en som ofta beskriver världen i allmänhet men som är mycket användbar för biologi i synnerhet, är "form passar funktion." Det är anledningen till att delarna av en djurcell, såväl som cellen som helhet, är strukturerade som de är mycket nära relaterade till de jobb som dessa delar - kallade "organeller" - har till uppgift utföra.

Levande saker kan delas in i prokaryot organismer, som är encelliga och inkluderar:

• växter
  
• djur
  
• svampar

Cellerna av eukaryoter inkluderar ett membran runt det genetiska materialet, vilket skapar en kärna; prokaryoter har inget sådant membran. Dessutom innehåller cytoplasman av prokaryoter inga organeller, vilka eukaryota celler skryter i överflöd.

De cellmembranet, även kallat plasmamembran, bildar den yttre gränsen för djurceller. (Växtceller har cellväggar direkt utanför cellmembranet för extra skydd och fasthet.) Membranet är mer än en enkel fysisk barriär eller ett lager för organeller och DNA; istället är den dynamisk med mycket selektiva kanaler som noggrant reglerar in- och utgången av molekyler till och från cellen.

Cellmembranet består av en fosfolipid tvåskiktsmembran, eller lipid dubbelskikt. Detta dubbelskikt består i huvudsak av två olika "ark" av fosfolipidmolekyler, med lipiden delar av molekylerna i olika lager som rör och fosfatdelarna pekar motsatt vägbeskrivning. För att förstå varför detta inträffar, överväga de elektrokemiska egenskaperna hos lipider och fosfater separat. Fosfater är polära molekyler, vilket innebär att deras elektrokemiska laddningar fördelas ojämnt över molekylen. Vatten (H₂O) är också polärt, och polära ämnen tenderar att blandas, så fosfater är bland de ämnen som är märkta hydrofila (dvs lockas till vatten).

Lipiddelen av en fosfolipid innehåller två fettsyror, som är långa kedjor av kolväten med specifika typer av bindningar som lämnar hela molekylen utan en laddningsgradient. I själva verket är lipider per definition icke-polära. Eftersom de reagerar motsatt det sätt som polära molekyler gör i närvaro av vatten kallas de hydrofoba. Du kan därför tänka på en hel fosfolipidmolekyl som "bläckfiskliknande", med fosfatdelen som huvud och kropp och lipiden som ett par tentakler. Föreställ dig vidare två stora "lakksprutar", samlade med tentaklarna minglade och huvudet pekade i motsatt riktning.

Cellmembran tillåter vissa ämnen att komma och gå. Detta sker på ett antal sätt, inklusive diffusion, underlättad diffusion, osmos och aktiv transport. Vissa organeller, såsom mitokondrier, har sina egna inre membran bestående av samma material som själva plasmamembranet.

De kärna är i själva verket kontrollcentralen för djurcellen. Den innehåller DNA, som hos de flesta djur är ordnade i separata kromosomer (du har 23 par av dessa) som är uppdelade i små portioner som kallas gener. Gener är helt enkelt DNA-längder som innehåller koden för en viss proteinprodukt, som DNA levererar till cellens proteinmonteringsmaskiner genom molekylen RNA (ribonukleinsyra).

Kärnan innehåller olika delar. Vid mikroskopisk undersökning kallades en mörk fläck kärnkärna visas i mitten av kärnan; kärnan är involverad i tillverkningen av ribosomer. Kärnan är omgiven av ett kärnmembran, en dubbel senare analogt med cellmembranet. Detta foder, även kallat kärnhölje, har trådiga proteiner fästa vid det inre skiktet som sträcker sig inåt och hjälper till att hålla DNA organiserat och på plats.

Under cellreproduktion och delning kallas klyvningen av själva kärnan i två dotterkärnor cytokinese. Att ha kärnan åtskild från resten av cellen är användbar för att hålla DNA isolerat från andra cellaktiviteter, vilket minimerar risken för att den kan skadas. Detta möjliggör också utsökt kontroll av den omedelbara cellulära miljön, som kan skilja sig från cellens cytoplasma i stort.

Dessa organeller, som också finns i icke-djurceller, är ansvariga för proteinsyntes, som förekommer i cytoplasman. Proteinsyntes sätts i rörelse när DNA i kärnan genomgår en process som kallas transkription, vilket är framställning av RNA med en kemisk kod som motsvarar den exakta remsa av DNA som den är tillverkad av (budbärar-RNA eller mRNA). DNA och RNA består båda av monomerer (enstaka upprepande enheter) av nukleotider, som innehåller ett socker, en fosfatgrupp och en del som kallas en kvävebas. DNA innehåller fyra olika sådana baser (adenin, guanin, cytosin och tymin), och sekvensen av dessa i en lång remsa av DNA är koden för produkten som slutligen syntetiseras på ribosomer.

När nygjord mRNA rör sig från kärnan till ribosomer i cytoplasman kan proteinsyntes börja. Ribosomer själva är gjorda av ett slags RNA som kallas ribosomalt RNA (rRNA). Ribosomer består av två proteinunderenheter, en av dessa är cirka 50 procent mer massiv än den andra. mRNA binder till ett visst ställe på ribosomen och längderna av molekylen tre baser åt gången "läses" och brukade tillverka en av cirka 20 olika typer av aminosyror, som är de grundläggande byggstenarna för proteiner. Dessa aminosyror skickas till ribosomerna av en tredje typ av RNA, kallat transfer-RNA (tRNA).

Mitokondrier är fascinerande organeller som spelar en särskilt viktig roll i ämnesomsättningen hos djur och eukaryoter som helhet. De, liksom kärnan, är inneslutna av ett dubbelt membran. De har en grundläggande funktion: att leverera så mycket energi som möjligt med kolhydratbränslekällor under förhållanden med tillräcklig syretillgänglighet.

Det första steget i metabolism av djurceller är nedbrytningen av glukos som kommer in i cellen till ett ämne som kallas pyruvat. Det här kallas glykolys och uppstår oavsett om syre är närvarande eller inte. När tillräckligt med syre inte är närvarande genomgår pyruvat jäsning för att bli laktat, vilket ger en kortvarig explosion av cellulär energi. Annars kommer pyruvat in i mitokondrierna och genomgår aerob andning.

Aerob andning inkluderar två processer med sina egna steg. Den första äger rum i den mitokondriella matrisen (liknar cellens eget cytoplasma) och kallas Krebs-cykeln, tricarboxylsyra (TCA) eller citronsyracykeln. Denna cykel genererar högenergi-elektronbärare för nästa process, elektrontransportkedjan. Elektrontransportkedjereaktionerna uppträder på mitokondriellt membran snarare än i matrisen där Krebs-cykeln fungerar. Denna fysiska segregering av uppgifter, även om den inte alltid ser mest effektivt utifrån, hjälper till att säkerställa ett minimum av misstag av enzymer i andningsvägarna, bara eftersom att ha olika delar av ett varuhus minimerar chansen att du slutar med fel köp även om du måste vandra in i butiken på ett sätt att komma till Det.

Eftersom aerob metabolism levererar mycket mer energi från ATP (adenosintrifosfat) per glukosmolekyl än fermentering, är det alltid den "föredragna" vägen och står som en triumf för Evolution.

Mitokondrier antas ha varit fristående prokaryota organismer på en gång, för miljoner och miljontals år sedan, innan de införlivades i det som nu kallas eukaryota celler. Detta kallas endosymbiont-teorin, som går långt för att förklara många egenskaper hos mitokondrier som annars kan vara svårfångade för molekylärbiologer. Att eukaryoter i själva verket verkar ha kapat en hel energiproducent, snarare än en som behöver utvecklas från mindre komponenter, är kanske den viktigaste faktorn i att djur och andra eukaryoter kan trivas så länge som de har.

Golgiapparat: Kallas också Golgi-kroppar Golgiapparat är ett bearbetnings-, förpacknings- och sorteringscenter för proteiner och lipider som tillverkas någon annanstans i cellen. Dessa har vanligtvis ett "stack av pannkakor". Dessa är blåsor, eller små membranbundna säckar, som bryts av från skivornas yttre kanter i Golgi-kropparna när deras innehåll är redo att levereras till andra delar av cellen. Det är användbart att föreställa sig Golgi-organen som postkontor eller postsorterings- och leveranscentra, med varje vesikel bryta av från huvudbyggnaden och bilda en sluten kapsel som liknar en leveransbil eller järnvägsvagn.

Golgi-kroppar producerar lysosomer, som innehåller kraftfulla enzymer som kan bryta ner gamla och utslitna cellkomponenter eller avvikande molekyler som inte borde finnas i cellen.

Endoplasmatiska retiklet: De endoplasmatiska retiklet (ER) är en samling korsande rör och tillplattade blåsor. Detta nätverk börjar vid kärnan och sträcker sig hela vägen genom cytoplasman till cellmembranet. Dessa används, som du kanske redan har samlat från deras position och struktur, för att transportera ämnen från en del av cellen till nästa; närmare bestämt tjänar de som en kanal där denna transport kan ske.

Det finns två typer av ER, som kännetecknas av om de har ribosomer fästa eller inte. Grov ER består av staplade vesiklar till vilka massor av ribosomer fästs. I grov ER är oligosackaridgrupper (relativt korta sockerarter) bundna till små proteiner när de passerar genom på väg till andra organeller eller sekretoriska vesiklar. Smooth ER, å andra sidan, har inga ribosomer. Den smidiga ER ger upphov till vesiklar som bär proteiner och lipider, och det kan också svälja och inaktivera skadliga kemikalier och därigenom utföra en typ av förintrings-hushållers-säkerhetsfunktion samt vara en transport rörledning.