Ορισμοί Δομής Κυττάρου

Περιεχόμενο

• Βασική Δομή Κυττάρου
• Η κυτταρική μεμβράνη
• Ο Πυρήνας
• Ribosomes
• Μιτοχόνδρια και χλωροπλάστες
• Ο κυτταροσκελετός
• Άλλοι οργανισμοί

Τα κύτταρα, γενικά, είναι όμοιες με πανομοιότυπες μονάδες που αποτελούν ένα σύνολο. Τα μπλοκ των φυλακών και οι μελισσοί, για παράδειγμα, αποτελούνται κυρίως από κύτταρα. Όπως εφαρμοζόταν στα βιολογικά συστήματα, ο όρος ήταν πιθανόν εφευρεμένος από τον επιστήμονα του 17ου αιώνα Robert Hooke, εφευρέτη του σύνθετου μικροσκοπίου και πρωτοπόρος σε ένα αξιοσημείωτο αριθμό επιστημονικών προσπαθειών. Ένα κύτταρο, όπως περιγράφεται σήμερα, είναι η μικρότερη μονάδα ενός ζωντανού πράγματος που διατηρεί τα χαρακτηριστικά της ίδιας της ζωής. Με άλλα λόγια, μεμονωμένα κύτταρα δεν περιέχουν μόνο γενετικές πληροφορίες, αλλά χρησιμοποιούν και μετασχηματίζουν ενέργεια, χημικές αντιδράσεις ξενιστών, διατηρούν ισορροπία και ούτω καθεξής. Πιο συγγενικά, τα κύτταρα τυπικά και κατάλληλα ονομάζονται "τα δομικά στοιχεία της ζωής".

Τα βασικά χαρακτηριστικά ενός κυττάρου περιλαμβάνουν μια κυτταρική μεμβράνη για να διαχωρίσει και να προστατεύσει τα περιεχόμενα των κυττάρων από τον υπόλοιπο κόσμο. κυτταρόπλασμα ή μια ουσία παρόμοια με το υγρό στο εσωτερικό του κυττάρου στο οποίο εμφανίζονται μεταβολικές διεργασίες. και γενετικό υλικό (δεσοξυριβονουκλεϊνικό οξύ ή ϋΝΑ). Αυτό ουσιαστικά περιγράφει ένα προκαρυωτικό ή βακτηριακό κύτταρο στο σύνολό του. Πιο πολύπλοκοι οργανισμοί, όμως, που ονομάζονται ευκαρυωτικοί - συμπεριλαμβανομένων των ζώων, των φυτών και των μυκήτων - χαρακτηρίζονται από μια ποικιλία άλλων κυτταρικών δομών, όλες εξελίχθηκαν σύμφωνα με τις ανάγκες των εξειδικευμένων ζωντανών πραγμάτων. Αυτές οι δομές ονομάζονται οργανίδια. Τα Organelles είναι στα ευκαρυωτικά κύτταρα που τα δικά σας όργανα (στομάχι, ήπαρ, πνεύμονες κ.ο.κ.) είναι στο σώμα σας στο σύνολό του.

Βασική Δομή Κυττάρου

Τα κύτταρα, δομικά, είναι μονάδες οργάνωσης. Είναι επίσημα ταξινομημένα με βάση το πού παίρνουν την ενέργειά τους. Οι προκαρυώτες περιλαμβάνουν δύο από τα έξι ταξινομικά βασίλεια, το Archaebacteria και το Monera. όλα αυτά τα είδη είναι μονοκύτταρα και τα περισσότερα είναι βακτηρίδια και χρονολογούνται από ένα εκπληκτικό 3,5 δισεκατομμύριο περίπου χρόνια (περίπου το 80% της εκτιμώμενης ηλικίας της ίδιας της Γης). Οι ευκαρυώτες είναι "απλά" 1,5 δισεκατομμυρίων ετών και περιλαμβάνουν τα Animalia, Plantae, Fungae και Protista. Οι περισσότεροι ευκαρυώτες είναι πολυκυτταρικοί, αν και μερικοί (π.χ. ζυμομύκητες) δεν είναι.

Τα προκαρυωτικά κύτταρα, στο απόλυτο ελάχιστο, παρουσιάζουν μια συσσωμάτωση γενετικού υλικού υπό μορφή DNA εντός ενός περιβλήματος οριοθετούμενου από μια κυτταρική μεμβράνη, που ονομάζεται επίσης μεμβράνη πλάσματος. Μέσα σε αυτό το περίβλημα είναι, επίσης, το κυτταρόπλασμα, το οποίο στα προκαρυωτικά έχει τη συνοχή της υγρής ασφάλτου. στα ευκαρυωτικά, είναι πολύ πιο ρευστό. Επιπλέον, πολλοί προκαρυωτικοί έχουν επίσης ένα κυτταρικό τοίχωμα έξω από την κυτταρική μεμβράνη για να χρησιμεύσουν ως προστατευτικό στρώμα (όπως βλέπετε, η κυτταρική μεμβράνη εξυπηρετεί μια ποικιλία λειτουργιών). Συγκεκριμένα, τα φυτικά κύτταρα, τα οποία είναι ευκαρυωτικά, περιλαμβάνουν επίσης κυτταρικά τοιχώματα. Αλλά τα προκαρυωτικά κύτταρα δεν περιλαμβάνουν οργανίδια, και αυτή είναι η κύρια διαρθρωτική διάκριση. Ακόμα κι αν κάποιος επιλέξει να δει τη διάκριση ως μεταβολική, αυτή εξακολουθεί να συνδέεται με τις αντίστοιχες δομικές ιδιότητες.

Μερικοί προκαρυώτες έχουν flagella, τα οποία είναι πολυπεπτίδια τύπου bitch που χρησιμοποιούνται για πρόωση. Κάποιοι έχουν επίσης pili, τα οποία είναι σαν τρίχες προβολές που χρησιμοποιούνται για συγκολλητικούς σκοπούς. Τα βακτήρια έρχονται επίσης σε πολλαπλά σχήματα: τα Cocci είναι στρογγυλά (όπως οι μηνιγγιτιδόκοκκοι, που μπορεί να προκαλέσουν μηνιγγίτιδα στους ανθρώπους), τα βακίλλι (ράβδοι, όπως τα είδη που προκαλούν άνθρακα) και τα σπιρίλλια ή τα σπειροχάρια (ελικοειδή βακτήρια, .

Τι γίνεται με τους ιούς; Αυτά είναι απλά μικροσκοπικά κομμάτια γενετικού υλικού, τα οποία μπορούν να είναι ϋΝΑ ή RNA (ριβονουκλεϊνικό οξύ), που περιβάλλεται από μια πρωτεϊνική επικάλυψη. Οι ιοί δεν είναι σε θέση να αναπαράγουν μόνοι τους και γι 'αυτό πρέπει να μολύνουν τα κύτταρα και να «πειθαρχούν» την αναπαραγωγική τους συσκευή για να διαδώσουν αντίγραφα των ίδιων. Ως εκ τούτου, τα αντιβιοτικά στοχεύουν σε όλα τα βακτήρια αλλά είναι αναποτελεσματικά κατά των ιών. Υπάρχουν αντιιικά φάρμακα, με νεότερα και πιο αποτελεσματικά φάρμακα που εισάγονται συνεχώς, αλλά οι μηχανισμοί δράσης τους είναι τελείως διαφορετικοί από αυτούς των αντιβιοτικών, οι οποίοι συνήθως στοχεύουν είτε τα κυτταρικά τοιχώματα είτε τα μεταβολικά ένζυμα ειδικά στα προκαρυωτικά κύτταρα.

Η κυτταρική μεμβράνη

Η κυτταρική μεμβράνη είναι ένα πολύπλευρο θαύμα της βιολογίας. Η πιο προφανής δουλειά του είναι να χρησιμεύσει ως δοχείο για το περιεχόμενο της κυψέλης και να προσφέρει ένα φραγμό στις προσβολές του εξωκυτταρικού περιβάλλοντος. Αυτό, ωστόσο, περιγράφει μόνο ένα μικρό μέρος της λειτουργίας του. Η κυτταρική μεμβράνη δεν είναι παθητική διαίρεση, αλλά μια εξαιρετικά δυναμική συναρμολόγηση πύλων και διαύλων που βοηθούν στην εξασφάλιση της διατήρησης ενός εσωτερικού περιβάλλοντος των κυττάρων (δηλαδή της ισορροπίας ή της ομοιοστασίας), επιτρέποντας επιλεκτικά την είσοδο και έξοδο μορίων από το κύτταρο όπως απαιτείται.

Η μεμβράνη είναι στην πραγματικότητα μια διπλή μεμβράνη, με δύο στρώματα αντικριστά αντικριστά σε τρόπο καθρέφτη-εικόνα. Αυτό ονομάζεται διπλοστοιβάδα φωσφολιπιδίων και κάθε στρώμα αποτελείται από ένα "φύλλο" μορίων φωσφολιπιδίου ή πιο κατάλληλα από μόρια γλυκεροφωσφολιπιδίων. Πρόκειται για επιμήκη μόρια που αποτελούνται από «κεφαλές» πολικών φωσφορικών που βρίσκονται απέναντι από το κέντρο της διπλής στιβάδας (δηλαδή, προς το κυτταρόπλασμα και το εξωτερικό του κυττάρου) και μη πολικές "ουρές" που αποτελούνται από ένα ζεύγος λιπαρών οξέων. αυτά τα δύο οξέα και το φωσφορικό είναι προσκολλημένα σε αντίθετες πλευρές ενός μορίου γλυκερόλης τριών ατόμων άνθρακα. Λόγω της ασύμμετρης κατανομής του φορτίου στις φωσφορικές ομάδες και της έλλειψης ασυμμετρίας φορτίου των λιπαρών οξέων, τα φωσφολιπίδια που τοποθετούνται σε διάλυμα συναρμολογούνται πραγματικά αυθόρμητα σε αυτό το είδος διπλής στιβάδας, επομένως είναι ενεργειακά αποδοτικά.

Οι ουσίες μπορούν να διασχίσουν τη μεμβράνη με διάφορους τρόπους. Η μία είναι απλή διάχυση, η οποία βλέπει μικρά μόρια όπως το οξυγόνο και το διοξείδιο του άνθρακα να κινούνται μέσω της μεμβράνης από περιοχές υψηλότερης συγκέντρωσης σε περιοχές χαμηλότερης συγκέντρωσης. Η διευκόλυνση της διάχυσης, της όσμωσης και των ενεργών μεταφορών συμβάλλουν επίσης στη διατήρηση μιας σταθερής προσφοράς θρεπτικών ουσιών που εισέρχονται στο κύτταρο και εξερχόμενων μεταβολικών αποβλήτων.

Ο Πυρήνας

Ο πυρήνας είναι η θέση αποθήκευσης DNA σε ευκαρυωτικά κύτταρα. (Υπενθυμίζουμε ότι οι προκαρυώτες στερούνται πυρήνες επειδή δεν διαθέτουν μεμβράνη που συνδέονται με οργανίδια οποιουδήποτε είδους). Όπως και η μεμβράνη του πλάσματος, η πυρηνική μεμβράνη, που ονομάζεται επίσης πυρηνική περιβάλλουσα, είναι διπλή στρώση φωσφολιπιδικού φραγμού.

Μέσα στον πυρήνα, το γενετικό υλικό ενός κυττάρου είναι διατεταγμένο σε ξεχωριστά σώματα που ονομάζονται χρωμοσώματα. Ο αριθμός των χρωμοσωμάτων ενός οργανισμού ποικίλλει από είδος σε είδος. οι άνθρωποι έχουν 23 ζεύγη, συμπεριλαμβανομένων 22 ζευγών "φυσιολογικών" χρωμοσωμάτων, που ονομάζονται αυτοσώματα, και ένα ζευγάρι σεξουαλικών χρωμοσωμάτων. Το DNA των μεμονωμένων χρωμοσωμάτων είναι διατεταγμένο σε αλληλουχίες που ονομάζονται γονίδια. κάθε γονίδιο φέρει τον γενετικό κώδικα για ένα συγκεκριμένο πρωτεϊνικό προϊόν, είτε πρόκειται για ένα ένζυμο, είτε για το χρώμα του ματιού είτε για ένα συστατικό του σκελετικού μυός.

Όταν ένα κύτταρο υφίσταται διαίρεση, ο πυρήνας του χωρίζεται σε ένα ξεχωριστό τρόπο, λόγω της αντιγραφής των χρωμοσωμάτων μέσα σε αυτόν. Αυτή η αναπαραγωγική διαδικασία ονομάζεται μίτωση και η διάσπαση του πυρήνα είναι γνωστή ως κυτοκίνη.

Ribosomes

Τα ριβοσώματα είναι η θέση της πρωτεϊνικής σύνθεσης στα κύτταρα. Αυτά τα οργανίδια κατασκευάζονται σχεδόν εξ ολοκλήρου από έναν τύπο RNA που ονομάζεται Ribosomal RNA ή rRNA. Αυτά τα ριβοσώματα, τα οποία βρίσκονται στο κυτταρόπλασμα κυττάρων, περιλαμβάνουν μία μεγάλη υπομονάδα και μία μικρή υπομονάδα.

Ίσως ο ευκολότερος τρόπος για να οραματίζονται τα ριβοσώματα είναι τόσο μικροσκοπικές γραμμές συναρμολόγησης. Όταν έρθει η ώρα να κατασκευαστεί ένα συγκεκριμένο πρωτεϊνικό προϊόν, το αγγελιαφόρο RNA (mRNA) που μεταγράφεται στον πυρήνα από το DNA κάνει το δρόμο του στο τμήμα των ριβοσωμάτων όπου ο κώδικας mRNA μεταφράζεται σε αμινοξέα, τα δομικά στοιχεία όλων των πρωτεϊνών. Συγκεκριμένα, οι τέσσερις διαφορετικές αζωτούχες βάσεις του mRNA μπορούν να ταξινομηθούν με 64 διαφορετικούς τρόπους σε ομάδες των τριών (4 ανυψωμένες στην τρίτη δύναμη είναι 64) και κάθε μία από αυτές τις "τριπλές" κωδικοποιεί ένα αμινοξύ. Επειδή υπάρχουν μόνο 20 αμινοξέα στο ανθρώπινο σώμα, μερικά αμινοξέα προέρχονται από περισσότερους από έναν τριπλό κώδικα.

Όταν το mRNA μεταφράζεται, ακόμη ένας άλλος τύπος RNA μεταφοράς RNA (tRNA) μεταφέρει οποιοδήποτε αμινοξύ έχει καλείται από τον κώδικα στην ριβοσωμική θέση της σύνθεσης, όπου το αμινοξύ συνδέεται στο άκρο της πρωτεΐνης-σε- πρόοδος. Μόλις η πρωτεΐνη, η οποία μπορεί να είναι οπουδήποτε από δεκάδες μέχρι πολλές εκατοντάδες αμινοξέων, είναι πλήρης, απελευθερώνεται από το ριβόσωμα και μεταφέρεται όπου χρειάζεται.

Μιτοχόνδρια και χλωροπλάστες

Τα μιτοχόνδρια είναι τα «φυτά ηλεκτρικής ενέργειας» των ζωικών κυττάρων και οι χλωροπλάστες είναι τα ανάλογα τους σε φυτικά κύτταρα. Τα μιτοχόνδρια, τα οποία πιστεύεται ότι προέρχονταν από τα ελεύθερα βακτήρια πριν γίνουν ενσωματωμένα στις δομές που έγιναν ευκαρυωτικά κύτταρα, είναι η θέση του αερόβιου μεταβολισμού, που απαιτεί οξυγόνο να εκχυλίσει ενέργεια με τη μορφή τριφωσφορικής αδενοσίνης (ATP) από τη γλυκόζη. Τα μιτοχόνδρια λαμβάνουν μόρια πυροσταφυλικού οξέος που προέρχονται από την ανεξάρτητη από οξυγόνο διάσπαση της γλυκόζης στο κυτταρόπλασμα. στο εσωτερικό της μήτρας των μιτοχονδρίων, το πυρουβικό οξύ υποβάλλεται στον κύκλο Krebs, που ονομάζεται επίσης κύκλος κιτρικού οξέος ή κύκλος τρικαρβοξυλικού οξέος (TCA). Ο κύκλος του Krebs παράγει μια συσσώρευση φορέων πρωτονίων υψηλής ενέργειας και χρησιμεύει ως διάταξη για τις αερόβιες αντιδράσεις που ονομάζονται αλυσίδες μεταφοράς ηλεκτρονίων, η οποία συμβαίνει κοντά στη μιτοχονδριακή μεμβράνη, η οποία είναι ακόμη μια λιπιδική διπλοστοιβάδα. Αυτές οι αντιδράσεις παράγουν πολύ περισσότερη ενέργεια με τη μορφή ΑΤΡ από ότι η γλυκόλυση. χωρίς τα μιτοχόνδρια, η ζωική ζωή δεν θα μπορούσε να εξελιχθεί στη Γη λόγω των τεράστιων ενεργειακών απαιτήσεων των "ανώτερων" οργανισμών.

Οι χλωροπλάστες είναι που δίνουν στα φυτά το πράσινο χρώμα τους, καθώς περιέχουν μια χρωστική που ονομάζεται χλωροφύλλη. Ενώ τα μιτοχόνδρια διασπούν τα προϊόντα γλυκόζης, οι χλωροπλάστες χρησιμοποιούν στην πραγματικότητα την ενέργεια από το φως του ήλιου για να κατασκευάσουν γλυκόζη από διοξείδιο του άνθρακα και νερό. Το εργοστάσιο στη συνέχεια χρησιμοποιεί μερικά από αυτά τα καύσιμα για δικές του ανάγκες, αλλά το μεγαλύτερο μέρος του, μαζί με το οξυγόνο που απελευθερώνεται στη σύνθεση γλυκόζης, φτάνει στο οικοσύστημα και χρησιμοποιείται από ζώα που δεν μπορούν να φτιάξουν τη δική τους τροφή. Χωρίς την άφθονη φυτική ζωή στη Γη, τα ζώα δεν μπορούσαν να επιβιώσουν. το αντίστροφο είναι αλήθεια, καθώς ο μεταβολισμός των ζώων δημιουργεί επαρκές διοξείδιο του άνθρακα για τη χρήση των φυτών.

Ο κυτταροσκελετός

Ο κυτταροσκελετός, όπως υποδηλώνει το όνομά του, παρέχει δομική στήριξη σε ένα κύτταρο με τον ίδιο τρόπο που ο οστέινος σκελετός σας παρέχει ένα σταθερό ικρίωμα για τα όργανα και τους ιστούς σας. Ο κυτταροσκελετός αποτελείται από τρία συστατικά: μικροϊνών, ενδιάμεσων ινών και μικροσωληνίσκων, από το μικρότερο στο μεγαλύτερο. Τα μικροϊνίδια και οι μικροσωληνίσκοι μπορούν να συναρμολογηθούν και να αποσυναρμολογηθούν ανάλογα με τις ανάγκες του κυττάρου σε δεδομένη χρονική στιγμή, ενώ τα ενδιάμεσα νημάτια τείνουν να είναι πιο μόνιμα.

Εκτός από την τοποθέτηση των οργανιδίων στη θέση τους, σαν τα καλώδια οδήγησης που είναι προσαρτημένα σε ψηλούς πύργους επικοινωνίας, διατηρούν αυτά σταθερά στο έδαφος, ο κυτταροσκελετός βοηθά στη μετακίνηση των αντικειμένων μέσα σε ένα κελί. Αυτό μπορεί να έχει τη μορφή υπηρεσίας ως σημεία αγκυροβόλησης για μαστίγια, όπως κάνουν ορισμένοι μικροσωληνίσκοι. εναλλακτικά, μερικοί μικροσωληνίσκοι παρέχουν τον πραγματικό αγωγό (οδό) για να μετακινηθούν τα πράγματα. Έτσι, ο κυτταροσκελετός μπορεί να είναι κινητήρας και αυτοκινητόδρομος, ανάλογα με τον συγκεκριμένο τύπο.

Άλλοι οργανισμοί

Άλλα σημαντικά οργανίδια περιλαμβάνουν Φορείς Golgi, τα οποία μοιάζουν με στοίβες τηγανιών σε μικροσκοπική εξέταση και χρησιμεύουν ως θέσεις αποθήκευσης και έκκρισης πρωτεϊνών, και ενδοπλασματικό δίκτυο, το οποίο μετακινεί πρωτεϊνικά προϊόντα από ένα τμήμα του κυττάρου στο άλλο. Το ενδοπλασματικό δίκτυο υπάρχει σε ομαλές και τραχείες μορφές. τα τελευταία ονομάζονται έτσι επειδή είναι γεμάτα με ριβοσώματα. Τα σώματα Golgi δημιουργούν κυστίδια που διασπούν τις άκρες των "τηγανιών" και περιέχουν πρωτεΐνες. αν αυτά μπορούν να θεωρηθούν ως δοχεία μεταφοράς, τότε το ενδοπλασματικό δίκτυο που δέχεται αυτά τα σώματα είναι σαν ένα αυτοκινητόδρομο ή ένα σιδηροδρομικό σύστημα.

Τα λυσοσώματα είναι επίσης σημαντικά στη συντήρηση των κυττάρων. Αυτά είναι επίσης κυστίδια, αλλά περιέχουν συγκεκριμένα πεπτικά ένζυμα που μπορούν να λύσουν είτε τα μεταβολικά απόβλητα των κυττάρων είτε τα χημικά που δεν υποτίθεται ότι υπάρχουν καθόλου, αλλά με κάποιο τρόπο έχουν παραβιαστεί η κυτταρική μεμβράνη.