ความสัมพันธ์ระหว่างโครงสร้างและหน้าที่ของเซลล์

"ฟังก์ชันรูปแบบพอดี" เป็นคำละเว้นทั่วไปในโลกของวิศวกรรมทั้งทางธรรมชาติและมนุษย์ เมื่อมีปัญหาในการสร้างเครื่องมือในชีวิตประจำวันโดยตั้งใจ สิ่งนี้มักจะเห็นได้ชัดเจน: เด็กๆ จะได้รับพลั่ว แก้วน้ำ ถุงเท้าหรือค้อน พิจารณาอย่างง่ายดายว่าอุปกรณ์เหล่านี้มีไว้เพื่ออะไร ในขณะที่ในกรณีของโซ่จักรยานหรือปลอกคอสุนัขแยกกัน ปริศนานั้นยากกว่ามาก แก้.

โครงสร้างทางธรรมชาติซึ่งก่อตัวขึ้นในช่วงวิวัฒนาการนับล้านปียังคงอยู่ในสถานที่ เพราะพวกเขาได้รับการคัดเลือกเพราะความได้เปรียบในการเอาชีวิตรอดที่พวกเขาให้สิ่งมีชีวิตที่ ครอบครองพวกเขา กรณีนี้เกิดขึ้นกับเซลล์ ซึ่งเป็นโครงสร้างทางธรรมชาติที่ง่ายที่สุดซึ่งมีคุณสมบัติทั้งหมดของเอนทิตีไดนามิกที่เรียกว่า ชีวิต: การสืบพันธุ์ เมแทบอลิซึม การรักษาสมดุลทางเคมีและความแข็งแรงทางกายภาพ

เช่นเดียวกับในโลก "มาโคร" วิธีที่ส่วนต่างๆ ของเซลล์พูดถึงหน้าที่ของพวกมัน – ทั้งส่วนที่อยู่โดดเดี่ยว และส่วนที่รวมเข้ากับส่วนที่เหลือของเซลล์ - เป็นหัวข้อที่น่าสนใจของชีววิทยาในตัวของมันเอง ขวา.

องค์ประกอบและหน้าที่ของเซลล์แตกต่างกันอย่างมากระหว่างสิ่งมีชีวิต และในกรณีของสิ่งมีชีวิตหลายเซลล์ที่ซับซ้อน ระหว่างเนื้อเยื่อและอวัยวะต่าง ๆ ภายในสิ่งมีชีวิตเดียวกัน แต่เซลล์ทั้งหมดมีองค์ประกอบหลายอย่างที่เหมือนกัน ซึ่งรวมถึง:

• เยื่อหุ้มเซลล์: โครงสร้างนี้ก่อให้เกิดเยื่อบุชั้นนอกของเซลล์และมีหน้าที่รับผิดชอบต่อความสมบูรณ์ทางกายภาพของเซลล์และปล่อยให้สารบางชนิดผ่านเข้าและออกในขณะที่ปฏิเสธเส้นทางอื่น จริงๆ แล้วประกอบด้วย a เมมเบรนพลาสม่าคู่ double.
• ไซโตพลาสซึม: สิ่งนี้สร้างสารภายในของเซลล์และประกอบด้วยเมทริกซ์ที่เป็นน้ำซึ่งรองรับเนื้อหาภายในเซลล์อื่นๆ เช่น โครงนั่งร้าน ส่วนของเหลวที่ไม่ใช่ออร์แกเนลล์เรียกว่า ไซโตซอลและปฏิกิริยาเคมีส่วนใหญ่ในเซลล์เกิดขึ้นที่นี่ด้วยความช่วยเหลือของโปรตีนที่เรียกว่าเอนไซม์
• วัสดุทั่วไป: สารพันธุกรรม ซึ่งเกือบทุกเซลล์ของสิ่งมีชีวิตมีสำเนาที่สมบูรณ์ มีข้อมูลที่จำเป็นสำหรับการสังเคราะห์โปรตีนในรูปของ กรดดีออกซีไรโบนิวคลีอิก (ดีเอ็นเอ). ดีเอ็นเอคือสิ่งที่ส่งต่อไปยังรุ่นต่อๆ ไปในระหว่างกระบวนการสืบพันธุ์
• ไรโบโซม: โปรตีนเหล่านี้มีหน้าที่ในการผลิตโปรตีนทั้งหมดที่ร่างกายต้องการ พวกเขารับทิศทางจากกรดไรโบนิวคลีอิกของผู้ส่งสาร (mRNA) บนไรโบโซม กรดอะมิโนแต่ละตัวถูกเชื่อมโยงเข้าด้วยกันเพื่อสร้างสายโซ่ ก่อตัวเป็นโปรตีน mRNA ถูกสร้างขึ้นโดย DNA ในกระบวนการที่เรียกว่า การถอดความ; การแปลงคำสั่ง mRNA ให้เป็นโปรตีนบนไรโบโซมซึ่งประกอบด้วยหน่วยย่อยสองหน่วยเรียกว่า การแปล

สิ่งมีชีวิตสามารถแบ่งออกเป็นสองประเภท: โปรคาริโอตซึ่งรวมถึงโดเมนแบคทีเรียและอาร์เคียและ ยูคาริโอตซึ่งประกอบด้วยโดเมนยูคาริโอต โปรคาริโอตส่วนใหญ่เป็นสิ่งมีชีวิตเซลล์เดียว ในขณะที่ยูคาริโอตเกือบทั้งหมด - พืช สัตว์ และเชื้อรา - มีหลายเซลล์

เซลล์โปรคาริโอตประกอบด้วยโครงสร้างทั้งสี่ที่อธิบายไว้แล้ว แต่ไม่มากนัก แม้ว่าแบคทีเรียจะมี ผนังเซลล์. หลายคนก็มีเซลล์ แคปซูล; หน้าที่หลักของสิ่งเหล่านี้คือการป้องกัน โปรคาริโอตบางตัวยังมีโครงสร้างคล้ายแส้บนพื้นผิวที่เรียกว่า แฟลกเจลลา. อย่างที่คุณเดาได้จากลักษณะที่ปรากฏ ส่วนใหญ่จะใช้สำหรับการเคลื่อนไหว

ในทางตรงกันข้าม เซลล์ยูคาริโอตนั้นอุดมไปด้วย ออร์แกเนลล์ซึ่งเป็นเอนทิตีที่จับกับเมมเบรนซึ่งทำหน้าที่ในเซลล์ในลักษณะเฉพาะ ที่สำคัญ ยูคาริโอตมี DNA อยู่ภายใน a นิวเคลียสในขณะที่อยู่ในโปรคาริโอตซึ่งไม่มีโครงสร้างที่จับกับเมมเบรนภายในไม่ว่าประเภทใด DNA จะลอยอยู่ในกระจุกที่หลวมในไซโตพลาสซึมที่เรียกว่า บริเวณนิวคลีออยด์.

ความสัมพันธ์ระหว่างส่วนต่าง ๆ ของเซลล์และหน้าที่ของมันนั้นแสดงให้เห็นตัวอย่างอย่างสง่างามและชัดเจนในออร์แกเนลล์ของยูคาริโอต ในทางกลับกัน ออร์แกเนลล์ทั้งหมดมีพลาสมาเมมเบรน พลาสมาเมมเบรนทุกตัวในเซลล์ รวมทั้งเยื่อหุ้มเซลล์ชั้นนอกที่มีชื่อ เช่นเดียวกับเยื่อหุ้มเซลล์ที่ห่อหุ้มออร์แกเนลล์ไว้ ประกอบด้วย ฟอสโฟลิปิดbilayer.

bilayer นี้ประกอบด้วย "แผ่นงาน" สองแผ่นซึ่งหันหน้าเข้าหากันในรูปแบบภาพสะท้อนในกระจก ด้านในมี ไม่ชอบน้ำ, หรือน้ำขับไล่ ส่วนต่าง ๆ ของแต่ละชั้น ซึ่งประกอบด้วยไขมันในรูปของกรดไขมัน ส่วนด้านนอกตรงกันข้ามคือ ชอบน้ำหรือแสวงหาน้ำ และประกอบด้วยส่วนฟอสเฟตของโมเลกุลฟอสโฟลิปิด

ดังนั้น "ผนัง" หนึ่งของหัวฟอสเฟตที่ชอบน้ำจึงหันไปทางด้านในของออร์แกเนลล์ (หรือในกรณีของเยื่อหุ้มเซลล์โดยตัวมันเอง ไซโตพลาสซึม) ในขณะที่อีกอันหนึ่งหันไปทางด้านนอกหรือไซโตพลาสซึมด้านข้าง (หรือในกรณีของเยื่อหุ้มเซลล์ด้านนอก สิ่งแวดล้อม)

โครงสร้างของเมมเบรนทำให้โมเลกุลขนาดเล็กเช่นกลูโคสและน้ำสามารถลอยได้อย่างอิสระระหว่าง โมเลกุลฟอสโฟลิปิดในขณะที่โมเลกุลที่ใหญ่กว่าไม่สามารถและต้องสูบเข้าหรือออกอย่างแข็งขัน (หรือปฏิเสธทาง ระยะเวลา) โครงสร้างเหมาะกับการทำงานอีกครั้ง

แม้ว่าจะไม่ได้เรียกว่าออร์แกเนลล์เนื่องจากมีความสำคัญสูงสุด แต่แท้จริงแล้วนิวเคลียสเป็นศูนย์รวมของหนึ่ง พลาสมาเมมเบรนเรียกว่า เยื่อหุ่มนิวเคลียส. นิวเคลียสมี DNA บรรจุอยู่ใน โครมาตินซึ่งเป็นสสารที่มีโปรตีนสูงแยกออกเป็นโครโมโซม

เมื่อโครโมโซมแบ่งตัวและนิวเคลียสกับพวกมัน กระบวนการนี้เรียกว่า ไมโทซิส. เพื่อให้สิ่งนี้เกิดขึ้น แกนหมุนไมโทติค ต้องสร้างขึ้นภายในนิวเคลียส ซึ่งโดยพื้นฐานแล้วคือสมองของเซลล์ และใช้ส่วนสำคัญของปริมาตรโดยรวมของเซลล์ส่วนใหญ่

ออร์แกเนลล์รูปวงรีคร่าวๆ เหล่านี้เป็นโรงไฟฟ้าของยูคาริโอต เนื่องจากเป็นแหล่งของการหายใจแบบใช้ออกซิเจน ("ด้วยออกซิเจน") พลังงานส่วนใหญ่ที่ยูคาริโอตมาจากเชื้อเพลิงที่กิน (ในกรณีของสัตว์) หรือสังเคราะห์ด้วยความช่วยเหลือของแสงแดด (ในกรณีของ พืช)

เชื่อกันว่าไมโตคอนเดรียถือกำเนิดขึ้นเมื่อกว่า 2 พันล้านปีก่อนเมื่อแบคทีเรียแอโรบิกพันกันภายในเซลล์ที่มีอยู่ซึ่งไม่ใช่แอโรบิก และเริ่มให้ความร่วมมือกับพวกมันในการเผาผลาญ การพับหลายชั้นในเมมเบรนซึ่งเกิดการหายใจแบบใช้ออกซิเจนจริง เป็นอีกตัวอย่างหนึ่งของการบรรจบกันของโครงสร้างและหน้าที่ในเซลล์

โครงสร้างที่เป็นเยื่อบาง ๆ นี้ค่อนข้างเหมือนกับ "ทางหลวง" ที่มันไปถึงจากนิวเคลียส (และที่จริงแล้วมันเชื่อมกับเยื่อหุ้มของมัน) ผ่านเซลล์ ไปจนถึงส่วนไกลของไซโตพลาสซึม มันบรรทุกและปรับเปลี่ยนผลิตภัณฑ์โปรตีนที่ทำโดยไรโบโซม

เอ็นโดพลาสมิกเรติคูลัมบางตัวเรียกว่า เอ็นโดพลาสซึม reticulum หยาบrough เพราะมันเต็มไปด้วยไรโบโซม ดังที่เห็นได้ภายใต้กล้องจุลทรรศน์ รูปแบบที่ไม่มีไรโบโซมจะเรียกว่าตามลำดับ เอ็นโดพลาสมิกเรติคูลัมเรียบ.

เครื่องมือกอลจิ คล้ายกับเอนโดพลาสมิกเรติคูลัมที่บรรจุและประมวลผลโปรตีนและเซลล์ที่สร้างขึ้นอื่นๆ แต่มันถูกจัดเรียงเป็นแผ่นกลมๆ เรียงซ้อนกัน เหมือนม้วนเหรียญหรือกองแพนเค้กเล็กๆ

ไลโซโซม เป็นศูนย์กำจัดของเสียของเซลล์ และด้วยเหตุนี้ วัตถุทรงกลมขนาดเล็กเหล่านี้จึงมีเอ็นไซม์ที่ละลายและแจกจ่ายผลิตภัณฑ์ที่สลายเซลล์ซึ่งเป็นผลมาจากการเผาผลาญในแต่ละวัน ไลโซโซมเป็นชนิดของ แวคิวโอลเป็นชื่อเรียกยูนิตกลวงที่ยึดกับเมมเบรนในเซลล์ซึ่งมีจุดประสงค์เพื่อใช้เป็นภาชนะสำหรับใส่สารเคมีบางชนิด

โครงร่างเซลล์ ทำจาก ไมโครทูบูลโปรตีนจัดเรียงเหมือนหน่อไม้เล็ก ๆ และทำหน้าที่เป็นคานและคานรองรับโครงสร้าง สิ่งเหล่านี้ขยายไปทั่วไซโตพลาสซึมทั้งหมดจากนิวเคลียสไปยังเยื่อหุ้มเซลล์