สรีรวิทยาของเซลล์: ภาพรวมของโครงสร้าง หน้าที่ และพฤติกรรม

ในฐานะหน่วยพื้นฐานของชีวิต เซลล์มีหน้าที่สำคัญใน โปรคาริโอตและยูคาริโอต. สรีรวิทยาของเซลล์มุ่งเน้นไปที่โครงสร้างและกระบวนการภายในของสิ่งมีชีวิต

จากแผนกสู่การสื่อสาร สาขาวิชานี้ศึกษาวิธีการ เซลล์ อยู่ ทำงาน และตาย

ส่วนหนึ่งของสรีรวิทยาของเซลล์คือการศึกษาพฤติกรรมของเซลล์ มีความเชื่อมโยงที่สำคัญระหว่างโครงสร้าง หน้าที่ และพฤติกรรมของเซลล์ ตัวอย่างเช่น ออร์แกเนลล์ ในยูคาริโอตมีบทบาทเฉพาะที่ช่วยให้เซลล์ทำงานและทำงานได้อย่างถูกต้อง

เมื่อคุณเข้าใจสรีรวิทยาและชีววิทยาของเซลล์ วิธีการทำงานของเซลล์ก็สมเหตุสมผล พฤติกรรมที่ประสานกัน มีความสำคัญต่อสิ่งมีชีวิตหลายเซลล์เพราะมีหลายเซลล์ที่ต้องทำงานร่วมกัน พฤติกรรมของเซลล์ที่เหมาะสมจะสร้างเนื้อเยื่อที่ใช้งานได้และร่างกายที่แข็งแรง

อย่างไรก็ตาม เมื่อพฤติกรรมของเซลล์ผิดพลาด ก็สามารถนำไปสู่โรคต่างๆ เช่น มะเร็งได้ ตัวอย่างเช่น if การแบ่งเซลล์ อยู่นอกเหนือการควบคุม เซลล์สามารถขยายพันธุ์และสร้างเนื้องอกได้

แม้ว่าเซลล์อาจแตกต่างกัน แต่ก็มีพฤติกรรมพื้นฐานที่หลายคนเหมือนกัน พวกเขารวมถึง:

• การแบ่งตัวและการเจริญเติบโตของเซลล์
   เซลล์ต้องเติบโตและแบ่งตัวตามกาลเวลา ไมโทซิสและไมโอซิสเป็นการแบ่งเซลล์สองประเภทที่พบบ่อยที่สุด ไมโทซิส สร้างเซลล์ลูกสาวที่เหมือนกันสองเซลล์ ในขณะที่ไมโอซิสสร้างเซลล์ลูกสาวที่แตกต่างกันสี่เซลล์โดยมี DNA ครึ่งหนึ่ง
• เมแทบอลิซึมของเซลล์ สิ่งมีชีวิตทั้งหมดต้องการพลังงานหรือเชื้อเพลิงในการดำรงชีวิต และเมตาบอลิซึมช่วยให้พวกมันบรรลุเป้าหมายนี้ เซลล์ส่วนใหญ่ใช้อย่างใดอย่างหนึ่ง การหายใจระดับเซลล์ หรือ การสังเคราะห์แสงซึ่งเป็นชุดของกระบวนการทางเคมี
• การสื่อสารเคลื่อนที่ เซลล์ที่มีชีวิตมักจะต้องสื่อสารและเผยแพร่ข้อมูลไปทั่วสิ่งมีชีวิต พวกเขาสามารถใช้ตัวรับหรือลิแกนด์ ชุมทางช่องว่าง หรือพลาสโมเดสมาตาเพื่อสื่อสาร
• การขนส่งเซลลูล่าร์ การขนส่งเซลล์จะเคลื่อนย้ายวัสดุไปทั่ว เยื่อหุ้มเซลล์. นี่อาจเป็นการขนส่งแบบแอ็คทีฟหรือแบบพาสซีฟ
• การเคลื่อนที่ของเซลล์ การเคลื่อนไหวช่วยให้เซลล์สามารถย้ายจากที่หนึ่งไปยังอีกที่หนึ่งได้ พวกเขาอาจว่ายน้ำ คลาน เหินหรือใช้วิธีการอื่น
  

สิ่งสำคัญคือต้องเข้าใจสรีรวิทยาของเซลล์และการขนส่งเมมเบรน สิ่งมีชีวิตจำเป็นต้องนำสารเข้าและออกจากเซลล์ของพวกมัน และข้ามลิปิดไบเลเยอร์ของเยื่อหุ้มพลาสมา

การขนส่งแบบพาสซีฟและแอคทีฟ เป็นการขนส่งเซลลูลาร์ทั่วไปสองประเภท มีความแตกต่างที่สำคัญบางประการระหว่างการขนส่งแบบแอคทีฟและพาสซีฟ

การขนส่งแบบพาสซีฟไม่ใช้พลังงานในการเคลื่อนย้ายสาร วิธีหนึ่งที่เซลล์ใช้คือ การแพร่กระจายและแบ่งออกได้เป็น เรียบง่าย หรือ อำนวยความสะดวก การแพร่กระจาย สารสามารถเคลื่อนจากบริเวณที่มีความเข้มข้นสูงไปยังบริเวณที่มีความเข้มข้นต่ำ ออสโมซิสเป็นตัวอย่างของการแพร่กระจายอย่างง่ายที่เกี่ยวข้องกับน้ำ

การแพร่กระจายอย่างง่าย เกี่ยวข้องกับโมเลกุลที่เคลื่อนลงจากการไล่ระดับความเข้มข้นผ่านเยื่อหุ้มพลาสมา โมเลกุลเหล่านี้มีขนาดเล็กและไม่มีขั้ว อำนวยความสะดวกในการแพร่กระจาย คล้ายคลึงกันแต่เกี่ยวข้องกับช่องทางการขนส่งเมมเบรน โมเลกุลขนาดใหญ่และขั้วขึ้นอยู่กับการแพร่กระจายที่สะดวก

การขนส่งที่ใช้งานอยู่ ต้องการพลังงานในการเคลื่อนย้ายสาร โมเลกุลสามารถเคลื่อนที่ต้านการไล่ระดับความเข้มข้นจากบริเวณที่มีความเข้มข้นต่ำไปยังบริเวณที่มีความเข้มข้นสูงได้ด้วยแหล่งพลังงานเช่น ATP โปรตีนพาหะช่วยเซลล์ในระหว่างกระบวนการนี้ และเซลล์สามารถใช้โปรตอนปั๊มหรือช่องไอออน

เอนโดไซโทซิส และ เอ็กโซไซโทซิส เป็นตัวอย่างของการขนส่งที่ใช้งานอยู่ในเซลล์ ช่วยเคลื่อนย้ายโมเลกุลขนาดใหญ่ภายในถุงน้ำ ระหว่างการเกิด endocytosis เซลล์จะจับโมเลกุลและเคลื่อนเข้าไปภายใน ในระหว่างกระบวนการเอ็กโซไซโทซิส เซลล์จะย้ายโมเลกุลไปยังด้านนอกของเยื่อหุ้มเซลล์

เซลล์สามารถรับ ตีความ และตอบสนองต่อสัญญาณได้ การสื่อสารประเภทนี้ช่วยให้พวกเขาตอบสนองต่อสภาพแวดล้อมและเผยแพร่ข้อมูลภายในสิ่งมีชีวิตหลายเซลล์ การส่งสัญญาณจะชี้นำพฤติกรรมของเซลล์โดยปล่อยให้เซลล์ตอบสนองต่อสัญญาณเฉพาะจากสภาพแวดล้อมหรือเซลล์อื่นๆ

การส่งสัญญาณ เป็นอีกคำหนึ่งสำหรับการส่งสัญญาณของเซลล์และหมายถึงการส่งข้อมูล น้ำตกการถ่ายโอนสัญญาณเป็นทางเดินหรือชุดของปฏิกิริยาเคมีที่เกิดขึ้นภายในเซลล์หลังจากการกระตุ้นเริ่มต้นขึ้น การส่งสัญญาณสามารถควบคุมการเติบโตของเซลล์ การเคลื่อนไหว เมตาบอลิซึม และอื่นๆ อย่างไรก็ตาม เมื่อการสื่อสารของเซลล์ผิดพลาด ก็อาจทำให้เกิดโรคได้ เช่น มะเร็ง

สิ่งสำคัญคือต้องเข้าใจพื้นฐานของการสื่อสารเซลล์ กระบวนการทั่วไปเริ่มต้นเมื่อเซลล์ตรวจพบสัญญาณทางเคมี สิ่งนี้ทำให้เกิดปฏิกิริยาเคมีที่ช่วยให้เซลล์ตอบสนองต่อมันในที่สุด มีการตอบสนองที่นำไปสู่ผลลัพธ์ที่ต้องการ

เช่น เซลล์ได้รับสัญญาณจากร่างกายว่าต้องการมากกว่านี้ การแบ่งเซลล์. มันผ่านน้ำตกสัญญาณที่ลงท้ายด้วยการแสดงออกของยีนที่จะผลักดันการแบ่งเซลล์ และเซลล์ก็เริ่มแบ่งตัว

สัญญาณส่วนใหญ่ในเซลล์เป็นสัญญาณเคมี เซลล์มีโปรตีนที่เรียกว่า ตัวรับ และโมเลกุลที่เรียกว่า ลิแกนด์ ที่ช่วยพวกเขาในระหว่างการส่งสัญญาณ

ตัวอย่างเช่น เซลล์สามารถปล่อยโปรตีนออกสู่พื้นที่นอกเซลล์เพื่อเตือนเซลล์อื่นๆ โปรตีนสามารถลอยไปยังเซลล์ที่สองซึ่งหยิบขึ้นมาได้เนื่องจากเซลล์มีตัวรับที่เหมาะสม จากนั้นเซลล์ที่สองจะรับสัญญาณและสามารถตอบสนองต่อมันได้

คุณสามารถหาช่องว่างระหว่างเซลล์สัตว์และพลาสโมเดสมาตาในเซลล์พืช ซึ่งเป็นช่องทางที่ช่วยให้เซลล์สื่อสารกัน ช่องทางเหล่านี้เชื่อมต่อเซลล์ใกล้เคียง พวกมันยอมให้โมเลกุลขนาดเล็กผ่านเข้าไป ดังนั้นสัญญาณจึงสามารถเดินทางได้

หลังจากที่เซลล์ได้รับสัญญาณแล้ว ก็สามารถแปลความหมายได้ สิ่งนี้เกิดขึ้นจากการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างหรือปฏิกิริยาทางชีวเคมี ลำดับการส่งสัญญาณสามารถย้ายข้อมูลผ่านเซลล์ได้ ฟอสฟอรีเลชั่นสามารถกระตุ้นหรือปิดใช้งานโปรตีนได้โดยการเพิ่มกลุ่มฟอสเฟต

ลำดับขั้นของการส่งสัญญาณบางอย่างรวมถึงผู้ส่งสารภายในเซลล์หรือผู้ส่งสารที่สอง เช่น Ca²⁺, ค่าย, NO และ cGMP สิ่งเหล่านี้มักจะเป็นโมเลกุลที่ไม่ใช่โปรตีน เช่น แคลเซียมไอออน ซึ่งอาจมีอยู่มากมายในเซลล์

ตัวอย่างเช่น เซลล์บางเซลล์มีโปรตีนที่สามารถจับแคลเซียมไอออน ซึ่งสามารถเปลี่ยนรูปร่างและกิจกรรมของโปรตีนได้

เซลล์สามารถตอบสนองต่อสัญญาณได้หลายวิธี ตัวอย่างเช่น พวกเขาอาจทำการเปลี่ยนแปลงใน การแสดงออกของยีน ที่สามารถเปลี่ยนลักษณะการทำงานของเซลล์ได้

พวกเขาอาจส่งสัญญาณตอบรับเพื่อยืนยันว่าพวกเขาได้รับสัญญาณต้นฉบับและตอบกลับ ในที่สุด การส่งสัญญาณอาจส่งผลต่อการทำงานของเซลล์

การเคลื่อนที่ของเซลล์ มีความสำคัญเพราะช่วยให้สิ่งมีชีวิตย้ายจากที่หนึ่งไปยังอีกที่หนึ่ง ซึ่งอาจจำเป็นต้องได้รับอาหารหรือหลีกหนีอันตราย บ่อยครั้ง เซลล์ต้องเคลื่อนไหวเพื่อตอบสนองต่อการเปลี่ยนแปลงของสิ่งแวดล้อม เซลล์อาจคลาน ว่าย ร่อน หรือใช้วิธีการอื่น

ดิ แฟลกเจลลา และ cilia สามารถช่วยให้เซลล์เคลื่อนที่ได้ หน้าที่ของแฟลเจลลาหรือโครงสร้างคล้ายแส้คือการขับเคลื่อนเซลล์ บทบาทของ cilia หรือโครงสร้างคล้ายขนคือการเคลื่อนไปมาในรูปแบบจังหวะ เซลล์สเปิร์มมีแฟลกเจลลา ในขณะที่เซลล์ในทางเดินหายใจมีตา

การส่งสัญญาณของเซลล์สามารถนำไปสู่การเคลื่อนไหวของเซลล์ในสิ่งมีชีวิต การเคลื่อนไหวนี้อาจหันไปทางหรือห่างจากสัญญาณ และสามารถมีบทบาทในการเกิดโรคได้ เคมีบำบัด คือการเคลื่อนที่ของเซลล์ไปยังหรือออกจากความเข้มข้นของสารเคมีที่สูงขึ้น และเป็นส่วนสำคัญของการตอบสนองของเซลล์

ตัวอย่างเช่น เคมีบำบัดช่วยให้เซลล์มะเร็งเคลื่อนที่ไปยังส่วนต่างๆ ของร่างกายที่ส่งเสริมการเจริญเติบโตมากขึ้น

เซลล์สามารถหดตัวได้ และการเคลื่อนไหวประเภทนี้จะเกิดขึ้นใน เซลล์กล้ามเนื้อ. กระบวนการเริ่มต้นด้วยสัญญาณจากระบบประสาท

จากนั้นเซลล์ตอบสนองโดยเริ่มปฏิกิริยาเคมี ปฏิกิริยาดังกล่าวส่งผลต่อเส้นใยกล้ามเนื้อและทำให้เกิดการหดตัว