โครงสร้างเซลล์ของสัตว์

เซลล์เป็นองค์ประกอบพื้นฐานที่ลดทอนไม่ได้ของสิ่งมีชีวิตบนโลก สิ่งมีชีวิตบางชนิด เช่น แบคทีเรีย ประกอบด้วยเซลล์เดียว สัตว์เช่นคุณรวมถึงล้านล้าน เซลล์เองก็มีขนาดเล็ก แต่ส่วนใหญ่มีส่วนประกอบที่เล็กกว่า ทั้งหมดนี้มีส่วนทำให้ภารกิจพื้นฐานในการรักษาเซลล์ – และโดยการขยาย สิ่งมีชีวิตของผู้ปกครอง – มีชีวิตอยู่ โดยทั่วไปแล้วเซลล์สัตว์เป็นส่วนหนึ่งของรูปแบบชีวิตที่ซับซ้อนมากกว่าเซลล์แบคทีเรียหรือพืช ดังนั้น เซลล์สัตว์จึงมีความซับซ้อนและซับซ้อนกว่าเซลล์ของพวกมันในโลกของจุลินทรีย์และพฤกษศาสตร์

บางทีวิธีที่ง่ายที่สุดในการนึกถึงเซลล์สัตว์อาจเป็นศูนย์ปฏิบัติธรรมหรือโกดังขนาดใหญ่ที่พลุกพล่าน ข้อพิจารณาสำคัญที่ต้องจำให้ขึ้นใจ สิ่งหนึ่งที่มักอธิบายโลกโดยทั่วไปแต่ใช้ได้กับชีววิทยาโดยเฉพาะอย่างประณีตคือ "ฟังก์ชันรูปแบบที่พอดี" นั่นคือ เหตุผลที่ว่าทำไมส่วนต่างๆ ของเซลล์สัตว์ และทั้งเซลล์ จึงมีโครงสร้างในลักษณะที่สัมพันธ์กันอย่างใกล้ชิดกับงาน ซึ่งเรียกว่า "ออร์แกเนลล์" ดำเนินการ.

สิ่งมีชีวิตสามารถแบ่งออกเป็น โปรคาริโอต สิ่งมีชีวิตซึ่งเป็นเซลล์เดียวและรวมถึง:

• พืช
  
• สัตว์
  
• เชื้อรา

เซลล์ของยูคาริโอตประกอบด้วยเยื่อหุ้มรอบๆ สารพันธุกรรม ทำให้เกิดนิวเคลียส โปรคาริโอตไม่มีเมมเบรนดังกล่าว นอกจากนี้ไซโตพลาสซึมของโปรคาริโอตยังไม่มีออร์แกเนลล์ซึ่งเซลล์ยูคาริโอตมีความอุดมสมบูรณ์

เยื่อหุ้มเซลล์เรียกอีกอย่างว่าพลาสมาเมมเบรนสร้างขอบเขตภายนอกของเซลล์สัตว์ (เซลล์พืชมีผนังเซลล์อยู่นอกเยื่อหุ้มเซลล์โดยตรงเพื่อเพิ่มการป้องกันและความแน่นหนา) เมมเบรนเป็นมากกว่าสิ่งกีดขวางทางกายภาพธรรมดาหรือคลังเก็บออร์แกเนลล์และดีเอ็นเอ แทนที่จะเป็นแบบไดนามิกด้วยช่องทางที่คัดเลือกมาอย่างดีซึ่งควบคุมการเข้าและออกของโมเลกุลเข้าและออกจากเซลล์อย่างรอบคอบ

เยื่อหุ้มเซลล์ประกอบด้วย a ฟอสโฟลิปิด bilayer, หรือไขมัน bilayer โดยพื้นฐานแล้ว bilayer นี้ประกอบด้วย "แผ่นงาน" ที่แตกต่างกันสองแผ่นของโมเลกุลฟอสโฟลิปิดที่มีไขมัน ส่วนของโมเลกุลในชั้นต่างๆ สัมผัสกัน ส่วนฟอสเฟตชี้ไปตรงข้าม ทิศทาง เพื่อให้เข้าใจถึงสาเหตุที่เกิดขึ้น ให้พิจารณาคุณสมบัติทางไฟฟ้าเคมีของลิพิดและฟอสเฟตแยกกัน ฟอสเฟตเป็นโมเลกุลที่มีขั้ว ซึ่งหมายความว่าประจุไฟฟ้าเคมีของพวกมันจะกระจายไปทั่วโมเลกุลอย่างไม่สม่ำเสมอ น้ำ (H₂O) ก็มีขั้วเช่นกัน และสารที่มีขั้วมีแนวโน้มที่จะผสมกัน ดังนั้นฟอสเฟตจึงอยู่ในสารที่ระบุว่าชอบน้ำ (เช่น ดึงดูดให้น้ำ)

ส่วนลิปิดของฟอสโฟลิปิดประกอบด้วยกรดไขมันสองชนิด ซึ่งเป็นสายโซ่ยาวของไฮโดรคาร์บอนที่มีพันธะบางประเภทที่ปล่อยโมเลกุลทั้งหมดโดยไม่มีการไล่ระดับประจุ อันที่จริง ลิปิดนั้นไม่มีขั้วตามคำจำกัดความ เนื่องจากพวกมันมีปฏิกิริยาตรงกันข้ามกับวิธีที่โมเลกุลของขั้วทำในที่ที่มีน้ำ พวกมันจึงถูกเรียกว่าไม่ชอบน้ำ ดังนั้น คุณอาจคิดว่าโมเลกุลฟอสโฟลิปิดทั้งหมดเป็น "เหมือนปลาหมึก" โดยส่วนที่เป็นฟอสเฟตเป็นส่วนหัวและลำตัว และไขมันเป็นหนวดคู่ นอกจากนี้ ลองนึกภาพปลาหมึก "แผ่น" ขนาดใหญ่สองแผ่น รวมตัวกันด้วยหนวดของพวกมันที่ปะปนกันและหัวของพวกมันจะชี้ไปในทิศทางตรงกันข้าม

เยื่อหุ้มเซลล์ยอมให้สารบางชนิดเข้าๆ ออกๆ สิ่งนี้เกิดขึ้นได้หลายวิธี รวมถึงการแพร่ การแพร่กระจายแบบอำนวยความสะดวก ออสโมซิส และการขนส่งเชิงรุก ออร์แกเนลล์บางชนิด เช่น ไมโทคอนเดรีย มีเยื่อหุ้มภายในของตัวเองซึ่งประกอบด้วยวัสดุเดียวกันกับเยื่อหุ้มพลาสมา

นิวเคลียส คือศูนย์ควบคุมและสั่งการของเซลล์สัตว์ ประกอบด้วย DNA ซึ่งในสัตว์ส่วนใหญ่จัดเรียงในโครโมโซมแยกกัน (คุณมี 23 คู่) ซึ่งแบ่งออกเป็นส่วนเล็ก ๆ ที่เรียกว่ายีน ยีนเป็นเพียงความยาวของดีเอ็นเอที่มีรหัสสำหรับผลิตภัณฑ์โปรตีนชนิดใดชนิดหนึ่ง ซึ่งดีเอ็นเอส่งไปยังกลไกการประกอบโปรตีนของเซลล์ผ่านโมเลกุล RNA (กรดไรโบนิวคลีอิก)

นิวเคลียสประกอบด้วยส่วนต่างๆ ในการตรวจด้วยกล้องจุลทรรศน์ จะพบจุดดำที่เรียกว่า นิวเคลียส ปรากฏขึ้นตรงกลางนิวเคลียส นิวเคลียสเกี่ยวข้องกับการผลิตไรโบโซม นิวเคลียสล้อมรอบด้วยเยื่อหุ้มนิวเคลียส ซึ่งต่อมาคล้ายกับเยื่อหุ้มเซลล์ ซับในนี้เรียกอีกอย่างว่าเปลือกนิวเคลียส มีโปรตีนใยติดอยู่กับชั้นในที่ขยายเข้าด้านในและช่วยรักษา DNA ให้เป็นระเบียบและเข้าที่

ในระหว่างการสืบพันธุ์และการแบ่งตัวของเซลล์ ความแตกแยกของนิวเคลียสเองเป็นนิวเคลียสของลูกสาวสองคนเรียกว่าไซโตไคเนซิส การแยกนิวเคลียสออกจากส่วนที่เหลือของเซลล์มีประโยชน์ในการรักษา DNA ให้แยกจากกิจกรรมอื่นๆ ของเซลล์ ซึ่งลดโอกาสที่มันอาจได้รับความเสียหายให้น้อยที่สุด สิ่งนี้ยังช่วยให้สามารถควบคุมสภาพแวดล้อมของเซลล์ในทันทีได้อย่างสวยงาม ซึ่งสามารถแตกต่างไปจากไซโตพลาสซึมของเซลล์ในวงกว้าง

ออร์แกเนลล์เหล่านี้ ซึ่งพบในเซลล์ที่ไม่ใช่สัตว์เช่นกัน มีหน้าที่ในการสังเคราะห์โปรตีน ซึ่งเกิดขึ้นในไซโตพลาสซึม การสังเคราะห์โปรตีนมีการเคลื่อนไหวเมื่อ DNA ในนิวเคลียสผ่านกระบวนการที่เรียกว่าการถอดรหัส ซึ่งก็คือ การสร้าง RNA ด้วยรหัสทางเคมีที่สอดคล้องกับแถบ DNA ที่แน่นอนที่สร้างขึ้น (messenger RNA หรือ mRNA). DNA และ RNA ทั้งคู่ประกอบด้วยโมโนเมอร์ (หน่วยซ้ำซ้อน) ของนิวคลีโอไทด์ซึ่งมีน้ำตาล หมู่ฟอสเฟต และส่วนที่เรียกว่าฐานไนโตรเจน ดีเอ็นเอประกอบด้วยเบสที่แตกต่างกันสี่ชนิด (อะดีนีน กัวนีน ไซโตซีน และไทมีน) และลำดับของเบสเหล่านี้ในแถบ DNA ยาวๆ คือรหัสของผลิตภัณฑ์ที่สังเคราะห์ขึ้นบนไรโบโซมในท้ายที่สุด

เมื่อ mRNA ที่สร้างขึ้นใหม่เคลื่อนจากนิวเคลียสไปยังไรโบโซมในไซโตพลาสซึม การสังเคราะห์โปรตีนสามารถเริ่มต้นได้ ไรโบโซมเองนั้นสร้างจาก RNA ชนิดหนึ่งที่เรียกว่าไรโบโซม RNA (rRNA). ไรโบโซมประกอบด้วยหน่วยย่อยโปรตีนสองหน่วย หนึ่งในนั้นมีมวลประมาณ 50 เปอร์เซ็นต์มากกว่าอีกหน่วยหนึ่ง mRNA จับกับตำแหน่งเฉพาะบนไรโบโซม และความยาวของโมเลกุลสามฐานในแต่ละครั้งจะ "อ่าน" และใช้ทำกรดอะมิโนประมาณ 20 ชนิด ซึ่งเป็นส่วนประกอบพื้นฐานของ โปรตีน กรดอะมิโนเหล่านี้ถูกส่งไปยังไรโบโซมโดย RNA ชนิดที่สามที่เรียกว่า RNA การถ่ายโอน (tRNA).

ไมโตคอนเดรีย เป็นออร์แกเนลล์ที่น่าสนใจซึ่งมีบทบาทสำคัญในการเผาผลาญของสัตว์และยูคาริโอตโดยรวม พวกเขาเหมือนนิวเคลียสถูกล้อมรอบด้วยเมมเบรนสองชั้น พวกมันมีหน้าที่พื้นฐานอย่างหนึ่ง: เพื่อจัดหาพลังงานให้ได้มากที่สุดโดยใช้แหล่งเชื้อเพลิงคาร์โบไฮเดรตภายใต้สภาวะที่มีออกซิเจนเพียงพอ

ขั้นตอนแรกในการเผาผลาญของเซลล์สัตว์คือการสลายกลูโคสเข้าสู่เซลล์ไปยังสารที่เรียกว่าไพรูเวต นี้เรียกว่า ไกลโคไลซิส และเกิดขึ้นไม่ว่าจะมีออกซิเจนหรือไม่ก็ตาม เมื่อไม่มีออกซิเจนเพียงพอ ไพรูเวตจะผ่านการหมักเพื่อให้กลายเป็นแลคเตท ซึ่งให้พลังงานเซลล์ระเบิดในระยะสั้น มิฉะนั้น ไพรูเวตจะเข้าสู่ไมโตคอนเดรียและผ่านการหายใจแบบใช้ออกซิเจน

การหายใจแบบแอโรบิกประกอบด้วยสองกระบวนการที่มีขั้นตอนของตนเอง ครั้งแรกเกิดขึ้นใน mitochondrial matrix (คล้ายกับไซโตพลาสซึมของเซลล์) และเรียกว่าวงจร Krebs วัฏจักรกรดไตรคาร์บอกซิลิก (TCA) หรือวัฏจักรกรดซิตริก วัฏจักรนี้สร้างตัวพาอิเล็กตรอนที่มีพลังงานสูงสำหรับกระบวนการถัดไป นั่นคือ ห่วงโซ่การขนส่งอิเล็กตรอน ปฏิกิริยาลูกโซ่ขนส่งอิเล็กตรอนเกิดขึ้นบนเยื่อหุ้มไมโตคอนเดรีย มากกว่าในเมทริกซ์ที่วัฏจักรเครบส์ทำงาน การแบ่งแยกงานทางกายภาพนี้แม้ว่าจะไม่ได้ดูมีประสิทธิภาพสูงสุดจากภายนอกเสมอไป แต่ก็ช่วยให้เกิดข้อผิดพลาดน้อยที่สุดโดยเอนไซม์ในทางเดินหายใจเพียง เนื่องจากการมีส่วนต่าง ๆ ของห้างสรรพสินค้าช่วยลดโอกาสที่คุณจะซื้อสินค้าผิดแม้ว่าคุณจะต้องเดินเข้าไปในร้านค่อนข้างมาก มัน.

เนื่องจากการเผาผลาญแบบแอโรบิกให้พลังงานมากกว่า ATP (adenosine triphosphate) ต่อ โมเลกุลของกลูโคสมากกว่าการหมักมักเป็นเส้นทางที่ "ชอบ" และยืนหยัดเป็นชัยชนะของ วิวัฒนาการ.

เชื่อกันว่าไมโตคอนเดรียเป็นสิ่งมีชีวิตโปรคาริโอตอิสระในคราวเดียว เมื่อหลายล้านล้านปีก่อน ก่อนที่จะรวมเข้ากับสิ่งที่เรียกว่าเซลล์ยูคาริโอต สิ่งนี้เรียกว่าทฤษฎีเอนโดซิมบิออน ซึ่งอธิบายลักษณะต่างๆ มากมายของไมโตคอนเดรีย ซึ่งอาจเข้าใจยากสำหรับนักชีววิทยาระดับโมเลกุล ยูคาริโอตนั้นดูเหมือนจะแย่งชิงผู้ผลิตพลังงานทั้งหมด แทนที่จะต้องวิวัฒนาการมาจาก ส่วนประกอบที่มีขนาดเล็กลง อาจเป็นปัจจัยหลักในสัตว์และยูคาริโอตอื่นๆ ที่สามารถเจริญเติบโตได้นานตราบเท่าที่ พวกเขามี.

เครื่องมือกอลจิ: เรียกอีกอย่างว่าร่างกอลจิ, the เครื่องมือกอลจิ เป็นศูนย์แปรรูป บรรจุ และคัดแยกโปรตีนและไขมันที่ผลิตในส่วนอื่นๆ ของเซลล์ เหล่านี้มักจะมีลักษณะเป็น "กองแพนเค้ก" ถุงเหล่านี้คือถุงหรือถุงเล็กๆ ที่หุ้มด้วยเมมเบรน ซึ่งจะแตกออกจากขอบด้านนอกของแผ่นในร่าง Golgi เมื่อเนื้อหาพร้อมที่จะส่งไปยังส่วนอื่นๆ ของเซลล์ เป็นประโยชน์ในการมองเห็นร่างของ Golgi ว่าเป็นที่ทำการไปรษณีย์หรือศูนย์คัดแยกและจัดส่งจดหมายด้วยถุงแต่ละใบ แตกออกจาก "อาคาร" หลักและสร้างแคปซูลที่ปิดล้อมคล้ายรถบรรทุกส่งหรือ รถราง.

ร่างกายของ Golgi ผลิตไลโซโซมซึ่งมีเอ็นไซม์อันทรงพลังที่สามารถย่อยสลายส่วนประกอบของเซลล์ที่เก่าและเสื่อมสภาพหรือโมเลกุลจรจัดที่ไม่ควรอยู่ในเซลล์

เอนโดพลาสซึมเรติคูลัม: เอนโดพลาสมิกเรติคูลัม (ER) คือกลุ่มของท่อที่ตัดกันและถุงน้ำที่แบนราบ เครือข่ายนี้เริ่มต้นที่นิวเคลียสและขยายไปทั่วไซโตพลาสซึมไปยังเยื่อหุ้มเซลล์ สิ่งเหล่านี้ถูกใช้ตามที่คุณอาจรวบรวมจากตำแหน่งและโครงสร้างเพื่อขนส่งสารจากส่วนใดส่วนหนึ่งของเซลล์ไปยังส่วนถัดไป แม่นยำยิ่งขึ้นพวกเขาทำหน้าที่เป็นท่อร้อยสายที่การขนส่งนี้สามารถเกิดขึ้นได้

ER มีอยู่ 2 ประเภท แยกตามว่ามีไรโบโซมติดอยู่หรือไม่ Rough ER ประกอบด้วยถุงน้ำที่เรียงซ้อนกันซึ่งมีไรโบโซมติดอยู่ ใน ER แบบหยาบ กลุ่มโอลิโกแซ็กคาไรด์ (น้ำตาลค่อนข้างสั้น) จะถูกยึดติดกับโปรตีนขนาดเล็กขณะที่พวกมันผ่านระหว่างทางไปยังออร์แกเนลล์อื่นหรือถุงคัดหลั่ง ในทางกลับกัน Smooth ER ไม่มีไรโบโซม ER ที่ราบรื่นทำให้เกิดถุงน้ำที่มีโปรตีนและไขมัน และยังสามารถกลืนกินและหยุดการทำงานได้ สารเคมีอันตรายจึงทำหน้าที่กำจัดแมลง-แม่บ้าน-รักษาความปลอดภัยตลอดจนการขนส่ง ท่อร้อยสาย