โครงสร้างเซลล์และหน้าที่หลักสามประการ

ภาชนะขนาดเล็กที่เรียกว่า เซลล์ เป็นหน่วยพื้นฐานของสิ่งมีชีวิตบนโลก แต่ละคนมีลักษณะเฉพาะทั้งหมดที่นักวิทยาศาสตร์กำหนดให้มีชีวิต ที่จริงแล้ว สิ่งมีชีวิตบางชนิดประกอบด้วยเซลล์เพียงเซลล์เดียว ในทางกลับกัน ร่างกายของคุณมีช่วง 100 ล้านล้าน

สิ่งมีชีวิตเซลล์เดียวเกือบทั้งหมดคือ โปรคาริโอตและในแผนการจำแนกประเภทชีวิตทั้งหมด สิ่งเหล่านี้เป็นของโดเมนแบคทีเรียหรือโดเมนอาร์เคีย มนุษย์ รวมทั้งสัตว์ พืช และเชื้อราอื่นๆ ล้วนเป็น ยูคาริโอต.

โครงสร้างเล็กๆ เหล่านี้ทำงานเดียวกันในระดับ "ไมโคร" เพื่อรักษาตัวเองให้ไม่บุบสลายเหมือนที่คุณและสิ่งมีชีวิตขนาดเต็มอื่นๆ ทำในระดับ "มาโคร" เพื่อให้มีชีวิตอยู่ และแน่นอนว่า หากเซลล์แต่ละเซลล์ล้มเหลวในการทำงานเหล่านี้มากพอ สิ่งมีชีวิตของพ่อแม่ก็จะล้มเหลวไปพร้อมกับมัน

โครงสร้างภายในเซลล์มีหน้าที่แต่ละอย่าง และโดยทั่วไป ไม่ว่าโครงสร้างจะเป็นอย่างไร สิ่งเหล่านี้สามารถลดลงเหลือสามงานที่สำคัญ: A ส่วนต่อประสานทางกายภาพหรือขอบเขต ด้วยโมเลกุลจำเพาะ วิธีการอย่างเป็นระบบในการขนส่งสารเคมีเข้า ตามแนว หรือออกจากโครงสร้าง; และ ฟังก์ชันเมตาบอลิซึมหรือการสืบพันธุ์ที่เฉพาะเจาะจงและเป็นเอกลักษณ์.

ดังที่ได้กล่าวมาแล้วในขณะที่เซลล์โดยทั่วไปถือเป็นส่วนประกอบเล็กๆ ของสิ่งมีชีวิต แต่เซลล์จำนวนมาก กำลัง สิ่งมีชีวิต.

แบคทีเรียซึ่งไม่สามารถมองเห็นได้ แต่ทำให้รู้สึกว่ามีอยู่ในโลก (เช่น บางชนิดทำให้เกิดโรคติดเชื้อ บางชนิดช่วยอาหาร เช่น ชีสและโยเกิร์ต อายุที่เหมาะสมและคนอื่น ๆ มีบทบาทในการรักษาสุขภาพของระบบย่อยอาหารของมนุษย์) เป็นตัวอย่างของสิ่งมีชีวิตเซลล์เดียวและของ โปรคาริโอต

เซลล์โปรคาริโอตมีส่วนประกอบภายในจำนวนจำกัดเมื่อเทียบกับเซลล์ที่เป็นยูคาริโอต ได้แก่ เยื่อหุ้มเซลล์, ไรโบโซม, กรดดีออกซีไรโบนิวคลีอิก (ดีเอ็นเอ) และ ไซโตพลาสซึม, คุณสมบัติที่สำคัญสี่ประการของเซลล์ที่มีชีวิตทั้งหมด; สิ่งเหล่านี้จะอธิบายโดยละเอียดในภายหลัง

แบคทีเรียยังมีผนังเซลล์นอกเยื่อหุ้มเซลล์เพื่อเพิ่มการรองรับ และบางชนิดก็มีโครงสร้างที่เรียกว่า แฟลกเจลลาโครงสร้างคล้ายแส้ที่ทำจากโปรตีนและช่วยให้สิ่งมีชีวิตที่พวกมันติดอยู่เคลื่อนที่ไปมาในสภาพแวดล้อมของพวกมัน

เซลล์ยูคาริโอตมีโครงสร้างที่เซลล์โปรคาริโอตไม่มี ดังนั้นเซลล์เหล่านี้จึงมีฟังก์ชันที่หลากหลายกว่า บางทีสิ่งที่สำคัญที่สุดคือ นิวเคลียส และ ไมโตคอนเดรีย.

ก่อนที่จะเจาะลึกถึงวิธีที่โครงสร้างเซลล์แต่ละเซลล์จัดการกับฟังก์ชันเหล่านี้ คุณควรทบทวนว่าโครงสร้างเหล่านั้นคืออะไรและจะหาได้จากที่ใด โครงสร้างสี่รายการแรกในรายการต่อไปนี้เป็นเรื่องปกติของทุกเซลล์ในธรรมชาติ ส่วนอื่นๆ จะพบในยูคาริโอต และหากพบโครงสร้างในเซลล์ยูคาริโอตบางเซลล์เท่านั้น ข้อมูลนี้จะถูกบันทึกไว้

เยื่อหุ้มเซลล์: นี้เรียกอีกอย่างว่า เมมเบรนพลาสม่าแต่สิ่งนี้อาจทำให้เกิดความสับสนได้เนื่องจากเซลล์ยูคาริโอตจริง ๆ แล้วมีเยื่อหุ้มพลาสมาอยู่รอบ ๆ พวกมัน ออร์แกเนลล์ซึ่งหลายรายการมีรายละเอียดด้านล่าง ประกอบด้วยฟอสโฟลิปิด bilayer หรือสองชั้นที่สร้างขึ้นเหมือนกันโดยหันหน้าเข้าหากันในลักษณะ "ภาพสะท้อน" มันเป็นเครื่องจักรไดนามิกมากพอ ๆ กับที่เป็นอุปสรรคง่ายๆ

ไซโตพลาสซึม: เมทริกซ์คล้ายเจลนี้เป็นสารที่นิวเคลียส ออร์แกเนลล์ และโครงสร้างเซลล์อื่นๆ นั่งเหมือนชิ้นผลไม้ในขนมเจลาตินคลาสสิก สารเคลื่อนผ่าน ไซโตพลาสซึม โดยการแพร่กระจายหรือจากบริเวณที่มีความเข้มข้นสูงกว่าของสารเหล่านั้นไปยังบริเวณที่มีความเข้มข้นต่ำกว่า

ไรโบโซม: โครงสร้างเหล่านี้ซึ่งไม่มีเยื่อหุ้มของตัวเองจึงไม่ถือว่าเป็นออร์แกเนลล์ที่แท้จริง เป็นแหล่งสังเคราะห์โปรตีนในเซลล์และประกอบขึ้นเองจากหน่วยย่อยของโปรตีน พวกเขามี "สถานีเชื่อมต่อ" สำหรับ กรดไรโบนิวคลีอิก (mRNA)ซึ่งมีคำสั่งดีเอ็นเอจากนิวเคลียสและกรดอะมิโนซึ่งเป็น "หน่วยการสร้าง" ของโปรตีน

ดีเอ็นเอ: เซลล์ วัสดุทั่วไป ตั้งอยู่ในไซโตพลาสซึมของเซลล์โปรคาริโอต แต่อยู่ในนิวเคลียส (พหูพจน์ของ "นิวเคลียส") ของเซลล์ยูคาริโอต ประกอบด้วยโมโนเมอร์ - นั่นคือ หน่วยย่อยซ้ำ - เรียกว่า นิวคลีโอไทด์ซึ่งมีอยู่สี่ชนิดพื้นฐาน DNA ถูกบรรจุพร้อมกับโปรตีนสนับสนุนที่เรียกว่า histones ให้กลายเป็นสารที่มีลักษณะเป็นเส้นยาวเรียกว่า โครมาตินซึ่งตัวมันเองแบ่งออกเป็น โครโมโซม ในยูคาริโอต

ออร์แกเนลล์ให้ตัวอย่างที่ดีของโครงสร้างเซลล์ที่ให้บริการวัตถุประสงค์ที่แตกต่าง จำเป็น และไม่เหมือนใครซึ่งอาศัย rely การรักษากลไกการขนส่งซึ่งจะขึ้นอยู่กับว่าโครงสร้างเหล่านี้สัมพันธ์ทางกายภาพกับส่วนที่เหลือของ .อย่างไร เซลล์

ไมโตคอนเดรีย อาจเป็นโมเลกุลที่โดดเด่นที่สุดในแง่ของทั้งลักษณะที่ปรากฏภายใต้กล้องจุลทรรศน์และ ซึ่งก็คือการใช้ผลิตภัณฑ์จากปฏิกิริยาเคมีที่สลายกลูโคสในไซโตพลาสซึมเพื่อสกัดได้ดีเยี่ยม ข้อตกลงของ อะดีโนซีน ไตรฟอสเฟต (ATP) ตราบใดที่มีออกซิเจนอยู่ นี้เรียกว่า การหายใจระดับเซลล์ และเกิดขึ้นที่เยื่อหุ้มไมโตคอนเดรียเป็นหลัก

ออร์แกเนลล์ที่สำคัญอื่นๆ ได้แก่ เอนโดพลาสมิกเรติคูลัมซึ่งเป็น "ทางหลวง" ของเซลล์ชนิดหนึ่งที่บรรจุและเคลื่อนย้ายโมเลกุลระหว่างไรโบโซม นิวเคลียส ไซโตพลาสซึม และภายนอกเซลล์ Golgi ร่างกายหรือ "แผ่นดิสก์" ที่แตกออกจากเอนโดพลาสมิกเรติคิวลัม เช่น แท็กซี่ขนาดเล็ก ไลโซโซมซึ่งเป็นวัตถุทรงกลมกลวงที่สลายของเสียที่เกิดขึ้นระหว่างปฏิกิริยาเมตาบอลิซึมของเซลล์

งานทั้งสามของเยื่อหุ้มเซลล์คือการรักษาความสมบูรณ์ของเซลล์เอง โดยทำหน้าที่เป็นเมมเบรนแบบกึ่งซึมผ่านได้ ซึ่งโมเลกุลขนาดเล็กอาจผ่านและอำนวยความสะดวก การขนส่งที่ใช้งาน ของสารผ่านทาง "ปั๊ม" ที่ฝังอยู่ในเมมเบรน

โมเลกุลที่ประกอบขึ้นเป็นสองชั้นของเมมเบรนแต่ละชั้นคือ ฟอสโฟลิปิดซึ่งมี "หาง" ไม่ชอบน้ำ ทำจากไขมันที่หันเข้าด้านใน (และหันเข้าหากัน) และ "หัว" ที่ประกอบด้วยฟอสฟอรัสที่ชอบน้ำ ออกสู่ภายนอก (และสิ่งนี้ไปสู่ด้านในและด้านนอกของออร์แกเนลล์เอง หรือในกรณีของเยื่อหุ้มเซลล์ที่เหมาะสม ภายในและภายนอกเซลล์ เอง)

สิ่งเหล่านี้เป็นเส้นตรงและตั้งฉากกับโครงสร้างที่เหมือนแผ่นโดยรวมของเมมเบรนโดยรวม

ดิ ฟอสโฟลิปิด อยู่ใกล้กันมากพอที่จะกันสารพิษหรือโมเลกุลขนาดใหญ่ที่อาจทำร้ายภายในได้หากผ่านได้ แต่อยู่ห่างกันมากพอที่จะยอมให้โมเลกุลเล็กๆ ที่จำเป็นสำหรับกระบวนการเมตาบอลิซึม เช่น น้ำ กลูโคส (น้ำตาลทั้งหมด เซลล์ใช้เป็นพลังงาน) และกรดนิวคลีอิก (ซึ่งใช้สร้างนิวคลีโอไทด์ ดังนั้น DNA และ ATP ซึ่งเป็น "สกุลเงินของพลังงาน" ทั้งหมด เซลล์).

เมมเบรนมี "ปั๊ม" ที่ฝังอยู่ในฟอสโฟลิปิดที่ใช้ ATP เพื่อนำเข้าหรือเคลื่อนย้ายโมเลกุลที่ไม่ ปกติจะผ่านเข้าไปได้ ไม่ว่าจะเพราะขนาดของมันหรือเพราะความเข้มข้นของพวกมันมากกว่าที่ด้านข้าง โมเลกุลก็จะถูกสูบ pump ไปทาง. กระบวนการนี้เรียกว่า การขนส่งที่ใช้งาน.

นิวเคลียสของแต่ละเซลล์มีสำเนาดีเอ็นเอของสิ่งมีชีวิตทั้งหมดในรูปแบบของโครโมโซม มนุษย์มีโครโมโซม 46 อัน โดย 23 อันที่สืบทอดมาจากพ่อแม่แต่ละคน นิวเคลียสล้อมรอบด้วยพลาสมาเมมเบรนที่เรียกว่า เยื่อหุ่มนิวเคลียส.

ในระหว่างกระบวนการที่เรียกว่า ไมโทซิสเปลือกนิวเคลียสจะละลาย และนิวเคลียสจะแยกออกเป็นสองส่วนหลังจากโครโมโซมทั้งหมดถูกคัดลอกหรือทำซ้ำ

ตามด้วยการแบ่งเซลล์ทั้งหมด กระบวนการที่เรียกว่า ไซโตไคเนซิส. ส่งผลให้เกิดการสร้างเซลล์ลูกสาวสองเซลล์ที่เหมือนกันกับเซลล์แม่