Περιεχόμενο
- Επισκόπηση κυτταρικής συμπεριφοράς
- Επισκόπηση βασικών συμπεριφορών κυττάρων
- Τι είναι οι ενεργές και παθητικές μεταφορές;
- Παθητική μεταφορά
- Ενεργή μεταφορά
- Πώς επικοινωνούν τα κελιά;
- Λήψη σήματος
- Ερμηνεία του σήματος
- Ανταπόκριση σε ένα σήμα
- Πώς μετακινούνται τα κύτταρα;
- Χημειοταξία στους οργανισμούς
- Κυτταρικές συστολές
Ως βασικές μονάδες της ζωής, τα κύτταρα εκτελούν σημαντικές λειτουργίες σε προκαρυώτες και ευκαρυώτες. Η φυσιολογία των κυττάρων επικεντρώνεται στις εσωτερικές δομές και διαδικασίες μέσα στους ζωντανούς οργανισμούς.
Από τη διαίρεση στην επικοινωνία, αυτό το πεδίο μελετά το πώς τα κύτταρα ζουν, εργάζονται και πεθαίνουν.
Επισκόπηση κυτταρικής συμπεριφοράς
Ένα μέρος της φυσιολογίας των κυττάρων είναι η μελέτη του πώς συμπεριφέρονται τα κύτταρα. Υπάρχει ένας σημαντικός σύνδεσμος μεταξύ κυτταρικής δομής, λειτουργίας και συμπεριφοράς. Για παράδειγμα, τα οργανίδια στα ευκαρυωτικά έχουν συγκεκριμένους ρόλους που βοηθούν τη λειτουργία των κυττάρων και συμπεριφέρονται σωστά.
Όταν καταλαβαίνετε τη φυσιολογία και την κυτταρική βιολογία, ο τρόπος που συμπεριφέρεται ένα κύτταρο έχει νόημα. Συντονισμένη συμπεριφορά είναι σημαντική για τους πολυκύτταρους οργανισμούς επειδή υπάρχουν πολλά κύτταρα που πρέπει να συνεργαστούν. Η σωστή συμπεριφορά των κυττάρων δημιουργεί λειτουργικούς ιστούς και έναν υγιή οργανισμό.
Ωστόσο, όταν η συμπεριφορά των κυττάρων πάει στραβά, μπορεί να οδηγήσει σε ασθένειες, όπως ο καρκίνος. Για παράδειγμα, εάν η κυτταρική διαίρεση είναι εκτός ελέγχου, τα κύτταρα μπορούν να πολλαπλασιάζονται και να σχηματίζουν όγκους.
Επισκόπηση βασικών συμπεριφορών κυττάρων
Αν και τα κελιά μπορούν να διαφέρουν, υπάρχουν βασικές συμπεριφορές που πολλές από αυτές μοιράζονται. Περιλαμβάνουν:
Τι είναι οι ενεργές και παθητικές μεταφορές;
Είναι σημαντικό να κατανοήσουμε τη φυσιολογία των κυττάρων και τη μεμβρανική μεταφορά. Οι οργανισμοί πρέπει να φέρουν ουσίες μέσα και έξω από τα κύτταρα τους και κατά μήκος της λιπιδικής διπλοστοιβάδας της μεμβράνης πλάσματος.
Η παθητική και η ενεργητική μεταφορά είναι δύο συνήθεις τύποι κυψελοειδών μεταφορών. Υπάρχουν ορισμένες ουσιαστικές διαφορές μεταξύ ενεργητικής και παθητικής μεταφοράς.
Παθητική μεταφορά
Η παθητική μεταφορά δεν χρησιμοποιεί ενέργεια για να μεταφέρει ουσίες. Μια μέθοδος που χρησιμοποιούν τα κύτταρα είναι διάχυση, και μπορείτε να το διαιρέσετε απλός ή διευκολύνθηκε διάχυση. Οι ουσίες μπορούν να κινηθούν από περιοχές με υψηλή συγκέντρωση σε περιοχές χαμηλής συγκέντρωσης. Η όσμωση είναι ένα παράδειγμα απλής διάχυσης που περιλαμβάνει νερό.
Η απλή διάχυση περιλαμβάνει μόρια που μετακινούνται προς τα κάτω η κλίση της συγκέντρωσης μέσω της μεμβράνης του πλάσματος. Αυτά τα μόρια είναι μικρά και μη πολικά. Η διευκόλυνση της διάχυσης είναι παρόμοια αλλά περιλαμβάνει κανάλια μεταφοράς μεμβράνης. Τα μεγάλα και πολικά μόρια εξαρτώνται από τη διευκόλυνση της διάχυσης.
Ενεργή μεταφορά
Η ενεργός μεταφορά χρειάζεται ενέργεια για να μεταφέρει ουσίες. Τα μόρια μπορούν να κινούνται έναντι της κλίσης της συγκέντρωσης από περιοχές χαμηλής συγκέντρωσης σε περιοχές υψηλής συγκέντρωσης χάρη σε πηγές ενέργειας όπως το ATP. Οι πρωτεΐνες μεταφοράς βοηθούν τα κύτταρα κατά τη διάρκεια αυτής της διαδικασίας και τα κύτταρα μπορούν να χρησιμοποιήσουν μια αντλία πρωτονίων ή ένα κανάλι ιόντων.
Ενδοκύτωση και εξωκυττάρωση είναι παραδείγματα δραστικής μεταφοράς σε κύτταρα. Βοηθούν στη μεταφορά μεγάλων μορίων μέσα σε κυστίδια. Κατά τη διάρκεια της ενδοκυττάρωσης, το κύτταρο συλλαμβάνει ένα μόριο και το μετακινεί μέσα. Κατά τη διάρκεια της εξωκυττάρωσης, το κύτταρο μετακινεί ένα μόριο στο εξωτερικό της μεμβράνης του.
Πώς επικοινωνούν τα κελιά;
Τα κύτταρα μπορούν να λαμβάνουν, να ερμηνεύουν και να ανταποκρίνονται στα σήματα. Αυτός ο τύπος επικοινωνίας τους βοηθά να ανταποκρίνονται στο περιβάλλον τους και να διαδίδουν πληροφορίες μέσα σε έναν πολυκύτταρο οργανισμό. Η σηματοδότηση καθοδηγεί τη συμπεριφορά των κυττάρων επιτρέποντας στα κύτταρα να ανταποκρίνονται σε συγκεκριμένα σήματα από το περιβάλλον τους ή από άλλα κύτταρα.
Η μεταγωγή σήματος είναι ένας άλλος όρος για την κυτταρική σηματοδότηση και αναφέρεται στη μετάδοση πληροφοριών. Ένας καταρράκτης μεταγωγής σήματος είναι μια πορεία ή μια σειρά χημικών αντιδράσεων που συμβαίνουν στο εσωτερικό του κυττάρου μετά από ένα ερέθισμα το ξεκινά. Η σηματοδότηση μπορεί να ελέγξει την κυτταρική ανάπτυξη, την κίνηση, το μεταβολισμό και άλλα. Ωστόσο, όταν η κυτταρική επικοινωνία πάει στραβά, μπορεί να προκαλέσει ασθένειες όπως ο καρκίνος.
Είναι σημαντικό να κατανοήσετε τα βασικά της επικοινωνίας κυττάρων. Η γενική διαδικασία ξεκινά όταν το κύτταρο ανιχνεύσει ένα χημικό σήμα. Αυτό δημιουργεί μια χημική αντίδραση που τελικά βοηθά το κύτταρο να ανταποκριθεί σε αυτό. Υπάρχει μια τελική απόκριση που οδηγεί στο επιθυμητό αποτέλεσμα.
Για παράδειγμα, ένα κύτταρο λαμβάνει ένα σήμα από το σώμα λέγοντας ότι χρειάζεται περισσότερη διαίρεση κυττάρων. Πηγαίνει μέσω ενός καταρράκτη σηματοδοσίας που τελειώνει με την έκφραση γονιδίων που θα οδηγήσουν την κυτταρική διαίρεση και το κύτταρο αρχίζει να διαιρείται.
Λήψη σήματος
Τα περισσότερα από τα σήματα σε ένα κελί είναι χημικά. Τα κύτταρα έχουν καλούμενες πρωτεΐνες υποδοχείς και τα μόρια που ονομάζονται συνδέτες που τους βοηθούν κατά τη διάρκεια της σηματοδότησης.
Για παράδειγμα, ένα κύτταρο μπορεί να απελευθερώσει μια πρωτεΐνη στον εξωκυτταρικό χώρο για να προειδοποιήσει άλλα κύτταρα. Η πρωτεΐνη μπορεί να επιπλέει σε ένα δεύτερο κύτταρο, το οποίο το παίρνει επειδή το κύτταρο έχει τον κατάλληλο υποδοχέα γι 'αυτό. Στη συνέχεια, το δεύτερο κύτταρο λαμβάνει το σήμα και μπορεί να ανταποκριθεί σε αυτό.
Μπορείτε να βρείτε κόμβους διακένου σε ζωικά κύτταρα και πλασμοδεμάτων σε φυτικά κύτταρα, τα οποία είναι κανάλια που βοηθούν τα κύτταρα να επικοινωνούν. Αυτά τα κανάλια συνδέουν κοντινά κελιά. Επιτρέπουν στα μικρά μόρια να περάσουν από αυτά, έτσι ώστε τα σήματα να μπορούν να ταξιδεύουν.
Ερμηνεία του σήματος
Αφού τα κελιά λάβουν σήματα, μπορούν να τα ερμηνεύσουν. Αυτό συμβαίνει μέσω μιας αλλαγής διαμόρφωσης ή βιοχημικών αντιδράσεων. Οι καταρράκτες μεταγωγής σήματος μπορούν να μεταφέρουν τις πληροφορίες μέσω του κελιού. Η φωσφορυλίωση μπορεί να ενεργοποιήσει ή να απενεργοποιήσει τις πρωτεΐνες προσθέτοντας μια φωσφορική ομάδα.
Ορισμένες αλληλουχίες μεταγωγής σήματος περιλαμβάνουν ενδοκυτταρικούς αγγελιαφόρους ή δεύτερους αγγελιαφόρους, όπως το Ca2+, οΑΜΡ, ΝΟ και cGMP. Αυτά τείνουν να είναι μη πρωτεϊνικά μόρια, όπως ιόντα ασβεστίου, που μπορεί να είναι άφθονα στο κύτταρο.
Για παράδειγμα, μερικά κύτταρα έχουν πρωτεΐνες που μπορούν να δεσμεύσουν ιόντα ασβεστίου, οι οποίες μπορούν να αλλάξουν το σχήμα και τη δραστικότητα των πρωτεϊνών.
Ανταπόκριση σε ένα σήμα
Τα κύτταρα μπορούν να ανταποκριθούν στα σήματα με διάφορους τρόπους. Για παράδειγμα, μπορούν να κάνουν αλλαγές στην έκφραση γονιδίων που μπορούν να αλλάξουν τον τρόπο με τον οποίο συμπεριφέρεται το κύτταρο.
Μπορούν επίσης να παρέχουν μηνύματα ανατροφοδότησης για να επιβεβαιώσουν ότι έλαβαν το αρχικό σήμα και απάντησαν. Τελικά, η σηματοδότηση μπορεί να επηρεάσει τη λειτουργία των κυττάρων.
Πώς μετακινούνται τα κύτταρα;
Η κυτταρική κινητικότητα είναι σημαντική επειδή βοηθά τους οργανισμούς να μετακινούνται από τη μία θέση στην άλλη. Αυτό μπορεί να είναι απαραίτητο για να αποκτήσετε τρόφιμα ή να διαφύγετε κίνδυνο. Συχνά, το κύτταρο πρέπει να κινηθεί ως απόκριση στις περιβαλλοντικές αλλαγές. Τα κύτταρα μπορούν να ανιχνεύσουν, να κολυμπήσουν, να γλιστρήσουν ή να χρησιμοποιήσουν άλλες μεθόδους.
ο flagella και βλεφαρίδες μπορεί να βοηθήσει μια κυτταρική κίνηση. Ο ρόλος των δομών μαστιγίων ή μαστιγίων είναι να προωθούν ένα κύτταρο. Ο ρόλος των κροσσών ή των τριχωτών δομών είναι να μετακινούνται εμπρός και πίσω με ένα ρυθμικό μοτίβο. Τα κύτταρα των σπερματοζωαρίων έχουν μαστίγια, ενώ τα κύτταρα που ευθυγραμμίζουν την αναπνευστική οδό έχουν κροκάλες.
Χημειοταξία στους οργανισμούς
Η κυτταρική σηματοδότηση μπορεί να οδηγήσει σε μετακίνηση κυττάρων σε οργανισμούς. Αυτή η κίνηση μπορεί να είναι προς ή μακριά από τα σήματα, και μπορεί να παίξει ρόλο στην ασθένεια. Χημειοταξία είναι κυτταρική κίνηση προς ή μακριά από υψηλότερη χημική συγκέντρωση και είναι ένα σημαντικό μέρος της κυτταρικής απόκρισης.
Για παράδειγμα, η χημειοταξία επιτρέπει στα καρκινικά κύτταρα να κινηθούν προς μια περιοχή του σώματος που προάγει περισσότερη ανάπτυξη.
Κυτταρικές συστολές
Τα κύτταρα μπορούν να συστέλλονται και αυτό το είδος κίνησης συμβαίνει στα μυϊκά κύτταρα. Η διαδικασία ξεκινάει με ένα σήμα από το νευρικό σύστημα.
Στη συνέχεια, τα κύτταρα ανταποκρίνονται αρχίζοντας χημικές αντιδράσεις. Οι αντιδράσεις επηρεάζουν τις μυϊκές ίνες και προκαλούν συστολές.