Клітинна фізіологія: огляд будови, функції та поведінки

Як основні одиниці життя, клітини виконують важливі функції в прокаріоти та еукаріоти. Клітинна фізіологія фокусується на внутрішніх структурах і процесах усередині живих організмів.

Від поділу до спілкування, ця галузь вивчає, як клітин жити, працювати і вмирати.

Однією з частин фізіології клітин є вивчення поведінки клітин. Існує важливий зв’язок між клітинною структурою, функцією та поведінкою. Наприклад, органели у еукаріотів виконуються специфічні ролі, які допомагають клітині функціонувати і поводитися належним чином.

Коли ви розумієте фізіологію та клітинну біологію, спосіб поведінки клітини має сенс. Злагоджена поведінка важливо для багатоклітинних організмів, оскільки існує багато клітин, які повинні працювати разом. Правильна поведінка клітин створює функціональні тканини та здоровий організм.

Однак, коли поведінка клітин піде не так, це може призвести до захворювань, таких як рак. Наприклад, якщо поділ клітин виходить з-під контролю, клітини можуть розмножуватися і утворювати пухлини.

Хоча клітини можуть відрізнятися, є багато основних форм поведінки, якими багато хто з них поділяють. Вони включають:

• Поділ і ріст клітин. Клітини з часом повинні рости і ділитися. Мітоз і мейоз - два найпоширеніші типи поділу клітин. Мітоз виробляє дві однакові дочірні клітини, тоді як мейоз утворює чотири різні дочірні клітини з половиною ДНК.
• Клітинний метаболізм. Всім живим необхідна енергія або паливо, щоб жити, і метаболізм допомагає їм це досягти. Більшість клітин використовують або те, і інше клітинне дихання або фотосинтез, які являють собою ряд хімічних процесів.
• Стільниковий зв’язок. Живим клітинам часто потрібно спілкуватися та поширювати інформацію по всьому організму. Вони можуть використовувати рецептори або ліганди, щілинні з'єднання або плазмодесмати для зв'язку.
• Стільниковий транспорт. Клітинний транспорт переміщує матеріали через клітинна мембрана. Це може бути активний або пасивний транспорт.
• Клітинна рухливість. Моторика дозволяє клітинам переміщатися з одного місця в інше. Вони можуть плавати, повзати, ковзати або використовувати інші методи.
  

Важливо розуміти фізіологію клітини та транспорт мембрани. Організми повинні переносити речовини всередину та поза клітинами, а також через ліпідний бішар плазматичної мембрани.

Пасивний та активний транспорт є двома поширеними видами клітинного транспорту. Існують деякі істотні відмінності між активним та пасивним транспортом.

Пасивний транспорт не використовує енергію для переміщення речовин. Одним із методів, який використовують клітини, є дифузія, і ви можете поділити його на простий або полегшений дифузія. Речовини можуть переміщатися з районів високої концентрації в зони низької концентрації. Осмос - приклад простої дифузії, яка включає воду.

Проста дифузія включає молекули, що рухаються вниз по градієнту концентрації через плазматичну мембрану. Ці молекули малі та неполярні. Полегшена дифузія подібний, але включає мембранні транспортні канали. Великі та полярні молекули залежать від полегшеної дифузії.

Активний транспорт потрібна енергія для переміщення речовин. Молекули можуть рухатися проти градієнта концентрації з областей низької концентрації в зони високої концентрації завдяки таким джерелам енергії, як АТФ. Білки-носії допомагають клітинам під час цього процесу, і клітини можуть використовувати протонний насос або іонний канал.

Ендоцитоз і екзоцитоз є прикладами активного транспорту в клітинах. Вони допомагають переміщати великі молекули всередину везикул. Під час ендоцитозу клітина захоплює молекулу і переміщує її всередину. Під час екзоцитозу клітина переміщує молекулу назовні своєї мембрани.

Клітини можуть приймати, інтерпретувати та реагувати на сигнали. Цей тип спілкування допомагає їм реагувати на навколишнє середовище та поширювати інформацію в багатоклітинному організмі. Сигналізація керує поведінкою клітин, дозволяючи клітинам реагувати на конкретні сигнали свого оточення або інших клітин.

Передача сигналу є іншим терміном для сигналізації стільникового зв'язку і відноситься до передачі інформації. Каскад передачі сигналу - це шлях або серія хімічних реакцій, що відбувається всередині клітини після запуску стимулу. Сигналізація може контролювати ріст клітин, рух, метаболізм тощо. Однак, коли клітинна комунікація йде не так, це може спричинити таке захворювання, як рак.

Важливо зрозуміти основи клітинного спілкування. Загальний процес починається, коли клітина виявляє хімічний сигнал. Це запускає хімічну реакцію, яка в кінцевому рахунку допомагає клітині реагувати на неї. Існує кінцева відповідь, яка веде до бажаного результату.

Наприклад, клітина отримує сигнал від тіла про те, що їй потрібно більше поділ клітин. Він проходить через сигнальний каскад, який закінчується експресією генів, які будуть керувати поділом клітини, і клітина починає ділитися.

Більшість сигналів у клітині є хімічними. У клітинах називаються білки рецептори і молекули називають ліганди які допомагають їм під час сигналізації.

Наприклад, клітина може вивільнити білок у позаклітинний простір, щоб попередити інші клітини. Білок може плисти до другої клітини, яка підхоплює його, оскільки клітина має відповідний для нього рецептор. Потім друга комірка приймає сигнал і може відповісти на нього.

Ви можете знайти розривні сполучення в клітинах тварин і плазмодесмати у рослинних клітинах, які є каналами, які допомагають клітинам спілкуватися. Ці канали з'єднують сусідні комірки. Вони пропускають через них малі молекули, тому сигнали можуть рухатися.

Після того, як клітини отримують сигнали, вони можуть їх інтерпретувати. Це відбувається через конформаційні зміни або біохімічні реакції. Каскади передачі сигналу можуть переміщати інформацію через комірку. Фосфорилювання може активувати або деактивувати білки, додаючи фосфатну групу.

Деякі каскади передачі сигналу включають внутрішньоклітинні мессендери або другі месенджери, такі як Ca²⁺, cAMP, NO та cGMP. Це, як правило, небілкові молекули, такі як іони кальцію, яких може бути багато в клітині.

Наприклад, деякі клітини мають білки, які можуть зв’язувати іони кальцію, що може змінювати форму і активність білків.

Клітини можуть реагувати на сигнали різними способами. Наприклад, вони можуть внести зміни в експресія гена що може змінити поведінку клітини.

Вони також можуть надсилати сигнали зворотного зв'язку, щоб підтвердити, що вони отримали вихідний сигнал і відповіли. Зрештою, сигналізація може впливати на функцію клітини.

Рухливість клітин має важливе значення, оскільки допомагає організмам переміщатися з одного місця в інше. Це може знадобитися для придбання їжі або втечі від небезпеки. Часто клітині потрібно рухатися як реакція на зміни навколишнього середовища. Клітини можуть повзати, плавати, ковзати або використовувати інші методи.

джгутики і війки може допомогти клітині рухатися. Роль джгутикових або хлистоподібних структур полягає в приведенні клітини в рух. Роль війок або структур, схожих на волосся, полягає в русі вперед і назад у ритмічному малюнку. Сперматозоїди мають джгутики, тоді як клітини, що вистилають дихальні шляхи, мають вії.

Клітинна сигналізація може призвести до руху клітин в організмах. Цей рух може спрямовуватися до сигналів або віддалятися від них, і це може зіграти певну роль у захворюванні. Хемотаксис це рух клітин до або від вищої хімічної концентрації або від нього, і це важлива частина клітинної реакції.

Наприклад, хемотаксис дозволяє раковим клітинам рухатися до ділянки тіла, яке сприяє більшому зростанню.

Клітини можуть скорочуватися, і цей тип руху відбувається в м’язові клітини. Процес починається з сигналу нервової системи.

Потім клітини реагують, починаючи хімічні реакції. Реакції впливають на м’язові волокна і викликають скорочення.