Κυτταρική δομή ενός ζώου

Περιεχόμενο

• Βασική επισκόπηση των κυττάρων
• Η μεμβράνη ζωικών κυττάρων
• Ο Πυρήνας
• Ribosomes
• Το Μιτοχόνδρια
• Άλλα Οργανικά Κυττάρων Ζώων

Τα κύτταρα είναι τα θεμελιώδη, αναντικατάστατα στοιχεία της ζωής στη Γη. Ορισμένα ζωντανά πράγματα, όπως τα βακτήρια, αποτελούνται από ένα μόνο κελί. ζώα όπως εσείς περιλαμβάνουν τρισεκατομμύρια. Τα κύτταρα είναι τα ίδια μικροσκοπικά, όμως τα περισσότερα από αυτά περιέχουν μια εντυπωσιακή σειρά ακόμα μικρότερων συνιστωσών που συμβάλλουν στη βασική αποστολή της διατήρησης του κυττάρου - και κατ 'επέκταση του γονικού οργανισμού - ζωντανών. Τα ζωικά κύτταρα, γενικά, αποτελούν μέρος πιο πολύπλοκων μορφών ζωής από τα βακτηριακά ή φυτικά κύτταρα. Κατά συνέπεια, τα ζωικά κύτταρα είναι πιο περίπλοκα και περίτεχνα από τα αντίστοιχά τους στον μικροβιακό και βοτανικό κόσμο.

Ίσως ο ευκολότερος τρόπος να σκεφτεί κανείς ένα ζωικό κελί είναι ως κέντρο εκπλήρωσης ή μεγάλη, απασχολημένη αποθήκη. Ένα σημαντικό στοιχείο που πρέπει να ληφθεί υπόψη στο έπακρο, ένα που συχνά περιγράφει τον κόσμο εν γένει, αλλά είναι εξαιρετικά εφαρμόσιμο στη βιολογία ειδικότερα, είναι η "μορφή που ταιριάζει". Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο τα τμήματα ενός ζωικού κυττάρου, καθώς και ολόκληρο το κελί, είναι δομημένα με τον τρόπο που αυτά είναι πολύ στενά συνδεδεμένα με τις θέσεις εργασίας που αυτά τα τμήματα - που ονομάζονται "organelles" - έχουν την εντολή να εκτελούν.

Βασική επισκόπηση των κυττάρων

Τα κύτταρα περιγράφηκαν στις πρώτες ημέρες των ακατέργαστων μικροσκοπίων, στα 1600 και 1700. Ο Robert Hooke πιστώνεται από ορισμένες πηγές ότι δημιούργησε το όνομα, αν και κοιτούσε τον φελλό μέσω του μικροσκοπίου του τότε.

Ένα κύτταρο μπορεί να θεωρηθεί ως η μικρότερη μονάδα ενός ζωντανού οργανισμού που διατηρεί όλες τις ιδιότητες της ζωής, όπως η μεταβολική δραστηριότητα και η ομοιόσταση. Όλα τα κύτταρα, ανεξάρτητα από την εξειδικευμένη λειτουργία τους ή τον οργανισμό που εξυπηρετούν, έχουν τρία βασικά μέρη: μια κυτταρική μεμβράνη, που ονομάζεται επίσης μεμβράνη πλάσματος, ως το εξωτερικό όριο. μια συσσωμάτωση γενετικού υλικού (DNA, ή δεοξυριβονουκλεϊκού οξέος) προς τη μέση. και το κυτταρόπλασμα (μερικές φορές ονομάζεται κυτοσόλη), μια ημι-υγρή ουσία στην οποία συμβαίνουν αντιδράσεις και άλλες δραστηριότητες.

Τα ζωντανά πράγματα μπορούν να χωριστούν σε προκαρυωτικό οργανισμοί, οι οποίοι είναι μονοκύτταροι και περιλαμβάνουν βακτήρια, και ευκαρυωτικό οργανισμών, οι οποίοι περιλαμβάνουν φυτά, ζώα και μύκητες. Τα κύτταρα των ευκαρυωτικών περιλαμβάνουν μια μεμβράνη γύρω από το γενετικό υλικό, δημιουργώντας έναν πυρήνα. οι προκαρυώτες δεν έχουν τέτοια μεμβράνη. Επίσης, το κυτταρόπλασμα των προκαρυωτικών δεν περιέχει οργανίδια, τα οποία ευκαρυωτικά κύτταρα καυχάται.

Η μεμβράνη ζωικών κυττάρων

ο κυτταρική μεμβράνη, που ονομάζεται επίσης μεμβράνη πλάσματος, σχηματίζει το εξωτερικό όριο των ζωικών κυττάρων. (Τα φυτικά κύτταρα έχουν κυτταρικά τοιχώματα ακριβώς έξω από την κυτταρική μεμβράνη για πρόσθετη προστασία και σταθερότητα.) Η μεμβράνη είναι κάτι περισσότερο από απλό φυσικό φράγμα ή αποθήκη για οργανίδια και DNA. Αντίθετα, είναι δυναμική, με ιδιαίτερα επιλεκτικά κανάλια που ρυθμίζουν προσεκτικά την είσοδο και την έξοδο μορίων από και προς το κύτταρο.

Η κυτταρική μεμβράνη αποτελείται από α φωσφολιπιδίου διπλής στιβάδας, ή λιπιδική διπλοστοιβάδα. Αυτή η διπλοστοιβάδα αποτελείται ουσιαστικά από δύο διαφορετικά "φύλλα" μορίων φωσφολιπιδίου, με τα λιπιδικά μέρη των μορίων σε διαφορετικές στιβάδες να έρχονται σε επαφή και τα φωσφορικά τμήματα να δείχνουν προς αντίθετες κατευθύνσεις. Για να κατανοήσουμε γιατί συμβαίνει αυτό, εξετάστε χωριστά τις ηλεκτροχημικές ιδιότητες των λιπιδίων και των φωσφορικών αλάτων. Τα φωσφορικά είναι πολικά μόρια, πράγμα που σημαίνει ότι τα ηλεκτροχημικά τους φορτία κατανέμονται άνισα στο μόριο. Νερό (Η₂Ο) είναι επίσης πολική και οι πολικές ουσίες τείνουν να αναμειγνύονται, έτσι τα φωσφορικά άλατα είναι μεταξύ των ουσιών που είναι σημασμένα υδρόφιλα (δηλ., Προσελκύονται από το νερό).

Το λιπιδικό τμήμα ενός φωσφολιπιδίου περιέχει δύο λιπαρά οξέα, τα οποία είναι μακρές αλυσίδες υδρογονανθράκων με ειδικούς τύπους δεσμών που αφήνουν ολόκληρο το μόριο χωρίς βαθμίδα φορτίου. Στην πραγματικότητα, τα λιπίδια είναι εξ ορισμού μηπολικά. Επειδή αντιδρούν αντίθετα με τον τρόπο που κάνουν τα πολικά μόρια παρουσία νερού, ονομάζονται υδρόφοβα. Επομένως, μπορείτε να σκεφτείτε ένα ολόκληρο μόριο φωσφολιπιδίου ως "καλαμάρι", με το μέρος του φωσφορικού να χρησιμεύει ως το κεφάλι και το σώμα και το λίπος ως ζευγάρι πλοκάμια. Περαιτέρω, φανταστείτε δύο μεγάλα "φύλλα" καλαμάρια, που συγκεντρώθηκαν με τα πλοκάμια τους να ανακατεύονται και τα κεφάλια τους να δείχνουν προς αντίθετες κατευθύνσεις.

Οι κυτταρικές μεμβράνες επιτρέπουν σε ορισμένες ουσίες να έρθουν και να πάνε. Αυτό συμβαίνει με διάφορους τρόπους, συμπεριλαμβανομένης της διάχυσης, διευκόλυνση της διάχυσης, όσμωση και ενεργή μεταφορά. Ορισμένα οργανίδια, όπως τα μιτοχόνδρια, έχουν τις δικές τους εσωτερικές μεμβράνες που αποτελούνται από τα ίδια υλικά όπως η ίδια η μεμβράνη πλάσματος.

Ο Πυρήνας

ο πυρήνας είναι, στην πραγματικότητα, το κέντρο ελέγχου και χειρισμού του ζωικού κυττάρου. Περιέχει το DNA, το οποίο στα περισσότερα ζώα είναι διατεταγμένο σε ξεχωριστά χρωμοσώματα (έχετε 23 ζεύγη από αυτά) που χωρίζονται σε μικρά τμήματα που ονομάζονται γονίδια. Τα γονίδια είναι απλά μήκη DNA που περιέχουν τον κώδικα για ένα συγκεκριμένο πρωτεϊνικό προϊόν, το οποίο το DNA παραδίδει στον μηχανισμό συγκέντρωσης πρωτεϊνών κυττάρων μέσω του μορίου RNA (ριβονουκλεϊκό οξύ).

Ο πυρήνας περιλαμβάνει διαφορετικά τμήματα. Με μικροσκοπική εξέταση, ένα σκοτεινό σημείο που ονομάζεται πυρήνα εμφανίζεται στη μέση του πυρήνα. ο πυρήνας εμπλέκεται στην κατασκευή ριβοσωμάτων. Ο πυρήνας περιβάλλεται από μια πυρηνική μεμβράνη, ένα διπλό αργότερα ανάλογο με την κυτταρική μεμβράνη. Αυτή η επένδυση, που ονομάζεται επίσης πυρηνικός φάκελος, έχει νηματοειδείς πρωτεΐνες προσαρτημένες στο εσωτερικό στρώμα που επεκτείνονται προς τα μέσα και βοηθούν να διατηρηθεί το DNA οργανωμένο και στη θέση του.

Κατά τη διάρκεια της αναπαραγωγής και της διαίρεσης των κυττάρων, η διάσπαση του ίδιου του πυρήνα σε δύο θυγατρικούς πυρήνες ονομάζεται κυτταροκίνηση. Έχοντας τον πυρήνα χωριστό από το υπόλοιπο κύτταρο είναι χρήσιμο για τη διατήρηση του DNA που απομονώνεται από άλλες κυτταρικές δραστηριότητες, ελαχιστοποιώντας τις πιθανότητες να υποστεί βλάβη. Αυτό επιτρέπει επίσης τον εξαίσιο έλεγχο του άμεσου κυτταρικού περιβάλλοντος, το οποίο μπορεί να διαφέρει από το κυτταρόπλασμα του κυττάρου γενικότερα.

Ribosomes

Αυτά τα οργανίδια, τα οποία επίσης βρίσκονται σε μη ζωικά κύτταρα, είναι υπεύθυνα για τη σύνθεση πρωτεϊνών, η οποία εμφανίζεται στο κυτταρόπλασμα.Η πρωτεϊνική σύνθεση τίθεται σε κίνηση όταν το DNA στον πυρήνα υφίσταται μια διαδικασία που ονομάζεται μεταγραφή, η οποία είναι η παρασκευή του RNA με ένα χημικό κώδικα που αντιστοιχεί στην ακριβή λωρίδα του DNA από το οποίο κατασκευάζεται (αγγελιοφόρος RNA ή mRNA). Το DNA και το RNA αποτελούνται από μονομερή (μονά επαναλαμβανόμενες μονάδες) νουκλεοτιδίων, τα οποία περιέχουν ένα σάκχαρο, μια φωσφορική ομάδα και ένα τμήμα που ονομάζεται βάση αζώτου. Το DNA περιλαμβάνει τέσσερις διαφορετικές βάσεις (αδενίνη, γουανίνη, κυτοσίνη και θυμίνη) και η αλληλουχία αυτών σε μια μακρά λωρίδα DNA είναι ο κώδικας για το προϊόν που τελικά συντίθεται σε ριβοσώματα.

Όταν το νέο mRNA μετακινείται από τον πυρήνα σε ριβοσώματα στο κυτταρόπλασμα, μπορεί να ξεκινήσει η σύνθεση πρωτεϊνών. Τα ίδια τα ριβοσώματα είναι κατασκευασμένα από ένα είδος RNA που ονομάζεται ριβοσωμικό RNA (rRNA). Τα ριβοσώματα αποτελούνται από δύο πρωτεϊνικές υπομονάδες, μία από τις οποίες είναι περίπου 50% πιο μαζική από την άλλη. Το mRNA συνδέεται σε μια συγκεκριμένη θέση στο ριβόσωμα και τα μήκη του μορίου τρία βάσεις κάθε φορά «διαβάζονται» και χρησιμοποιούνται για να δημιουργήσουν ένα από τα 20 διαφορετικά είδη αμινοξέων, τα οποία είναι τα βασικά δομικά στοιχεία των πρωτεϊνών. Αυτά τα αμινοξέα μεταφέρονται στα ριβοσώματα με ένα τρίτο είδος RNA, που ονομάζεται RNA μεταφοράς (tRNA).

Το Μιτοχόνδρια

Μιτοχόνδρια είναι συναρπαστικά οργανίδια που διαδραματίζουν έναν ιδιαίτερα σημαντικό ρόλο στο μεταβολισμό των ζώων και των ευκαρυωτικών στο σύνολό τους. Αυτοί, όπως ο πυρήνας, περικλείονται από μια διπλή μεμβράνη. Έχουν μία βασική λειτουργία: την παροχή όσο το δυνατόν περισσότερης ενέργειας χρησιμοποιώντας πηγές καυσίμων υδατανθράκων υπό συνθήκες επαρκούς διαθεσιμότητας οξυγόνου.

Το πρώτο βήμα στον μεταβολισμό των ζωικών κυττάρων είναι η διάσπαση της γλυκόζης που εισέρχεται στο κύτταρο σε μια ουσία που ονομάζεται πυροσταφυλικό. Αυτό ονομάζεται γλυκόλυση και συμβαίνει εάν υπάρχει οξυγόνο ή όχι. Όταν δεν υπάρχει επαρκής οξυγόνο, το πυροσταφυλικό υφίσταται ζύμωση για να γίνει γαλακτικό, το οποίο παρέχει βραχυπρόθεσμη έκρηξη κυτταρικής ενέργειας. Διαφορετικά, το πυροσταφυλικό προϊόν εισέρχεται στα μιτοχόνδρια και υφίσταται αερόβια αναπνοή.

Η αερόβια αναπνοή περιλαμβάνει δύο διαδικασίες με τα δικά τους βήματα. Το πρώτο λαμβάνει χώρα στο μιτοχονδριακό πλέγμα (παρόμοιο με το κυτταρόπλασμα) και ονομάζεται κύκλος Krebs, κύκλος τρικαρβοξυλικού οξέος (TCA) ή κύκλος κιτρικού οξέος. Αυτός ο κύκλος παράγει φορείς μεταφοράς ηλεκτρονίων υψηλής ενέργειας για την επόμενη διαδικασία, την αλυσίδα μεταφοράς ηλεκτρονίων. Οι αντιδράσεις της αλυσίδας μεταφοράς ηλεκτρονίων εμφανίζονται στη μιτοχονδριακή μεμβράνη και όχι στη μήτρα όπου λειτουργεί ο κύκλος του Krebs. Αυτός ο φυσικός διαχωρισμός των καθηκόντων, ενώ δεν είναι πάντοτε ο πιο αποτελεσματικός από εξωτερική άποψη, βοηθάει στην εξασφάλιση ελάχιστων λαθών από ένζυμα στις αναπνευστικές οδούς, ακριβώς όπως έχοντας διαφορετικά τμήματα ενός πολυκαταστήματος ελαχιστοποιεί τις πιθανότητες να εκκαθαριστεί με το λάθος αγορά, ακόμη και αν έχετε να περιπλανηθείτε στο κατάστημα αρκετά τρόπους για να φτάσετε σε αυτό.

Επειδή ο αερόβιος μεταβολισμός παρέχει πολύ περισσότερη ενέργεια στην ΑΤΡ (τριφωσφορική αδενοσίνη) ανά μόριο γλυκόζης από ό, τι η ζύμωση, είναι πάντα η "προτιμώμενη" οδός και αποτελεί το θρίαμβο εξέλιξης.

Τα μιτοχόνδρια πιστεύεται ότι ήταν ελεύθερα διακλαδισμένοι προκαρυωτικοί οργανισμοί σε μια στιγμή, πριν από εκατομμύρια και εκατομμύρια χρόνια, πριν ενσωματωθούν σε αυτά που ονομάζονται τώρα ευκαρυωτικά κύτταρα. Αυτό ονομάζεται θεωρία endosymbiont, η οποία πηγαίνει πολύ μακριά στην εξήγηση πολλών χαρακτηριστικών των μιτοχονδρίων, τα οποία διαφορετικά θα μπορούσαν να είναι αδύνατα για τους μοριακούς βιολόγους. Ότι οι ευκαρυώτες φαίνεται ότι έχουν καταλάβει έναν ολόκληρο παραγωγό ενέργειας, αντί να χρειάζεται να εξελιχθούν από μικρότερα συστατικά, είναι ίσως ο κύριος παράγοντας για την ευημερία των ζώων και των άλλων ευκαρυωτικών για όσο χρονικό διάστημα έχουν.

Άλλα Οργανικά Κυττάρων Ζώων

Συσκευή Golgi: Ονομάζονται επίσης όργανα Golgi, το Συσκευές Golgi είναι ένα κέντρο επεξεργασίας, συσκευασίας και διαλογής για τις πρωτεΐνες και τα λιπίδια κάνουν αλλού στο κελί. Αυτά συνήθως έχουν μια "στοίβα τηγανίτες" εμφάνιση. Αυτά είναι κυστίδια ή μικρά σάκοι με μεμβράνη που διασπώνται από τα εξωτερικά άκρα των δίσκων στα σώματα Golgi όταν το περιεχόμενό τους είναι έτοιμο να παραδοθεί σε άλλα μέρη του κυττάρου. Είναι χρήσιμο να οραματιστούν τα όργανα του Golgi ως ταχυδρομικά γραφεία ή κέντρα διαλογής και αποστολής αλληλογραφίας, με κάθε κυψελίδα να διακόπτεται από το κύριο «κτίριο» και να σχηματίζει μια κλειστή κάψουλα που μοιάζει με φορτηγό μεταφοράς ή σιδηροδρομικό όχημα.

Τα σώματα Golgi παράγουν λυσοσώματα, τα οποία περιέχουν ισχυρά ένζυμα που μπορούν να υποβαθμίσουν παλιά και φθαρμένα συστατικά κυττάρων ή αδέσποτα μόρια που δεν πρέπει να βρίσκονται στο κύτταρο.

Ενδοπλασματικό δικτυωτό: ο ενδοπλασματικό δίκτυο (ER) είναι μια συλλογή διασταυρωμένων σωλήνων και πεπλατυσμένων κυστιδίων. Αυτό το δίκτυο ξεκινά από τον πυρήνα και εκτείνεται σε όλο το μήκος του κυτταροπλάσματος στην κυτταρική μεμβράνη. Αυτά χρησιμοποιούνται, όπως ίσως έχετε ήδη συγκεντρώσει από τη θέση και τη δομή τους, για τη μεταφορά ουσιών από ένα μέρος του κυττάρου στο επόμενο. πιο συγκεκριμένα, χρησιμεύουν ως αγωγός στον οποίο μπορεί να πραγματοποιηθεί αυτή η μεταφορά.

Υπάρχουν δύο τύποι ER, που διακρίνονται από το εάν έχουν συνδεδεμένα ριβόσωμα ή όχι. Το τραχύ ER αποτελείται από στοιβάζονται κυστίδια στα οποία συνδέονται πολλά ριβοσώματα. Στο τραχύ ER, ομάδες ολιγοσακχαριτών (σχετικά μικρά σάκχαρα) συνδέονται με μικρές πρωτεΐνες καθώς περνούν καθ 'οδόν προς άλλα οργανίδια ή εκκριτικά κυστίδια. Η ομαλή ER, από την άλλη πλευρά, δεν έχει ριβοσώματα. Το ομαλό ER δημιουργεί φλύκταινες που φέρουν πρωτεΐνες και λιπίδια και είναι επίσης ικανό να καταπιεί και να απενεργοποιεί επιβλαβείς χημικές ουσίες, εκτελώντας έτσι ένα είδος εξουδετέρωσης-οικονόμων λειτουργία ασφαλείας, καθώς και ως αγωγός μεταφοράς.