Взаємозв'язок між будовою та функцією клітин

"Форма відповідає функції" - загальний рефрен у світі як природних, так і людських форм техніки. Коли йдеться про цілеспрямовану конструкцію повсякденного інструменту, це часто очевидно: маленькій дитині дають лопату, поїлку, шкарпетки або молоток визначити з відносною легкістю, для чого призначені ці знаряддя, тоді як у випадку, скажімо, велосипедного ланцюга або собачого нашийника ізольовано, головоломку значно важче вирішити.

Природні структури, сформовані протягом мільйонів років еволюції, залишаються на місці тому що вони були відібрані через переваги виживання, які вони надають організмам володіти ними. Це стосується клітин, які є найпростішими природними структурами, що мають усі властивості динамічної сутності, відомі як життя: розмноження, обмін речовин, підтримка хімічного балансу та фізичної міцності.

Як і у "макро" світі, спосіб, як частини клітини говорять про свої функції - як ті, що стоять окремо а ті, що інтегровані з рештою клітини, - це захоплюючий предмет біології сам по собі правильно.

Склад і функції клітин значно різняться як між організмами, так і, у випадку складних багатоклітинних організмів, між різними тканинами та органами в межах одного організму. Але всі клітини мають ряд спільних елементів. До них належать:

• Клітинна мембрана: Ця структура утворює зовнішню оболонку клітини і відповідає як за фізичну цілісність клітини, так і за те, що певні речовини проникають і виходять, відмовляючи іншим у проходженні. Він насправді складається з подвійна плазматична мембрана.
• Цитоплазма: Це утворює внутрішню речовину клітин і складається з водянистого матриксу, який підтримує інший внутрішній вміст клітини, як риштування. Рідка, неорганельна частина називається цитозоль, і більшість хімічних реакцій у клітині відбуваються тут за допомогою білків, які називаються ферментами.
• Генетичний матеріал: Генетичний матеріал, який майже кожна клітина організму містить повну копію, несе інформацію, необхідну для синтезу білка, у вигляді дезоксирибонуклеїнова кислота (ДНК). ДНК - це те, що передається наступним поколінням під час репродуктивного процесу.
• Рибосоми: Ці білки відповідають за виробництво всіх білків, необхідних організму. Вони беруть напрямок від месенджера рибонуклеїнової кислоти (мРНК). На рибосомах окремі амінокислоти пов’язані між собою, утворюючи ланцюги, утворюючи білки. МРНК виробляється ДНК в процесі, який називається транскрипція; перетворення інструкцій мРНК у білки на рибосомах, які складаються з двох субодиниць, відоме як переклад.

Живі істоти можна розділити на два типи: Прокаріоти, які включають домени Бактерії та Археї, та еукаріоти, які складаються з домену Eukaryota. Більшість прокаріотів є одноклітинними організмами, тоді як майже всі еукаріоти - рослини, тварини та гриби - багатоклітинні.

Клітини прокаріотів включають чотири вже описані структури, але не багато іншого, хоча бактерії мають клітинні стінки. Багато з них також мають клітинку капсула; їх основною функцією є захист. Деякі прокаріоти також мають на своїй поверхні схожі на батоги структури джгутики. Як можна здогадатися за їх зовнішнім виглядом, вони використовуються в основному для пересування.

Еукаріотичні клітини, навпаки, багаті на органели, які є мембранно пов’язаними сутностями, які певним чином обслуговують клітину. Що важливо, еукаріоти розміщують свою ДНК всередині ядро, тоді як у прокаріотів, у яких відсутні будь-які внутрішні мембранно-зв’язані структури, ДНК плаває в пухкому скупченні в цитоплазмі, яка називається нуклеоїдна область.

Зв'язок між частинами клітини та їх функціями ілюструється елегантністю та чіткістю в органелах еукаріотів. У свою чергу, усі органели мають плазматичну мембрану. Кожна плазматична мембрана в клітинах - включаючи зовнішню, названу клітинною мембраною, а також мембрани, що охоплюють органели - складається з фосфоліпіддвошаровий.

Цей двошаровий шар складається з двох окремих "аркушів", які дзеркально відображають один одного. Усередині є гідрофобний, або водовідштовхувальні, частини кожного шару, які складаються з ліпідів у вигляді жирних кислот. Зовнішні частини, навпаки, є гідрофільний, або шукають воду, і складаються з фосфатних частин молекул фосфоліпідів.

Таким чином, одна "стінка" гідрофільних фосфатних головок звернена до внутрішньої сторони органели (або у випадку клітинної мембрани як такої, цитоплазма), тоді як інша звернена до зовнішньої або цитоплазматичної сторони (або у випадку клітинної мембрани - до зовнішньої середовище).

Будова мембрани така, що дрібні молекули, такі як глюкоза та вода, можуть вільно дрейфувати між ними фосфоліпідних молекул, тоді як більші з них не можуть і не повинні активно перекачуватися всередину або назовні (або заборонено проходити період). Знову ж таки, структура відповідає функції.

Хоча зазвичай його не називають органелою через її найвищу важливість, ядро ​​насправді є втіленням одного. Його плазматична мембрана називається ядерна оболонка. Ядро містить ДНК, упаковану в хроматин, яка багата білками речовина розщеплюється на хромосоми.

Коли хромосоми діляться, і ядро ​​з ними, називається процес мітоз. Щоб це сталося, мітотичне веретено повинен створюватися в ядрі, яке, по суті, є мозком клітини і споживає значну частку загального обсягу більшості клітин.

Ці органели приблизно овальної форми - це електростанції еукаріотів, оскільки вони є місцем аеробного (з киснем) дихання, джерелом більша частина енергії, яку еукаріоти отримують від палива, яке вони їдять (у випадку з тваринами) або синтезують за допомогою сонячного світла (у випадку рослини).

Вважається, що мітохондрії виникли понад 2 мільярди років тому, коли аеробні бактерії заводилися всередині існуючих неаеробних клітин і починали метаболічно співпрацювати з ними. Багато складок у їхній мембрані, де насправді відбувається аеробне дихання, є ще одним прикладом злиття структури та функцій у клітинах.

Ця перетинчаста структура швидше нагадує "магістраль" тим, що вона простягається від ядра (і насправді приєднується до його мембрани), через клітину, в дальню точку цитоплазми. Він несе та модифікує білкові продукти, що утворюються рибосомами.

Деякий ендоплазматичний ретикулум називається шорсткий ендоплазматичний ретикулум тому що вона усипана рибосомами, як це можна побачити під мікроскопом; відповідно відсутні форми рибосом гладка ендоплазматична сітка.

Апарат Гольджі подібний до ендоплазматичного ретикулуму тим, що він упаковує та переробляє білки та інші генеровані клітинами речовин, але він розміщений у круглих накопичених дисках, схожих на рулон монет або стос крихітних млинців.

Лізосоми є центрами утилізації клітини, і відповідно, ці маленькі кулясті тіла мають ферменти, які розчиняють і розподіляють продукти розпаду клітин, що виникають в результаті повсякденного метаболізму. Лізосоми насправді є різновидом вакуоль, назва порожнистої, зв’язаної з мембраною одиниці в клітинах, мета якої - служити контейнером для якихось хімічних речовин.

цитоскелет виготовляється з мікротрубочки, білки, розташовані як крихітні бамбукові пагони і служать структурними опорними балками і балками. Вони поширюються по всій цитоплазмі від ядра до клітинної мембрани.