Η βιολογία του κυττάρου σε γενικές γραμμές είναι γνωστή σε όλους από το σχολικό πρόγραμμα σπουδών. Σας προσκαλούμε να θυμηθείτε τι μελετούσατε κάποτε, καθώς και να ανακαλύψετε κάτι νέο γι' αυτό. Το όνομα «κελί» προτάθηκε ήδη από το 1665 από τον Άγγλο R. Hooke. Ωστόσο, μόλις τον 19ο αιώνα άρχισε να μελετάται συστηματικά. Οι επιστήμονες ενδιαφέρθηκαν, μεταξύ άλλων, για τον ρόλο του κυττάρου στο σώμα. Μπορούν να αποτελούν μέρος πολλών διαφορετικών οργάνων και οργανισμών (αυγά, βακτήρια, νεύρα, ερυθροκύτταρα) ή να είναι ανεξάρτητοι οργανισμοί (πρωτόζωα). Παρά την ποικιλομορφία τους, υπάρχουν πολλά κοινά στις λειτουργίες και τη δομή τους.
Συναρτήσεις κελιών
Διαφέρουν όλοι στη μορφή και συχνά στη λειτουργία. Τα κύτταρα των ιστών και των οργάνων ενός οργανισμού μπορεί επίσης να διαφέρουν αρκετά έντονα. Ωστόσο, η βιολογία του κυττάρου αναδεικνύει τις λειτουργίες που είναι εγγενείς σε όλες τις ποικιλίες τους. Εδώ γίνεται πάντα η πρωτεϊνοσύνθεση. Αυτή η διαδικασία ελέγχεται από τη γενετική συσκευή. Ένα κύτταρο που δεν συνθέτει πρωτεΐνες είναι ουσιαστικά νεκρό. Ζωντανό κύτταρο είναι εκείνο του οποίου τα συστατικά αλλάζουν συνεχώς. Ωστόσο, οι κύριες κατηγορίες ουσιών παραμένουναμετάβλητο.
Όλες οι διεργασίες στο κύτταρο πραγματοποιούνται χρησιμοποιώντας ενέργεια. Αυτά είναι η διατροφή, η αναπνοή, η αναπαραγωγή, ο μεταβολισμός. Ως εκ τούτου, ένα ζωντανό κύτταρο χαρακτηρίζεται από το γεγονός ότι η ανταλλαγή ενέργειας λαμβάνει χώρα σε αυτό όλη την ώρα. Κάθε ένα από αυτά έχει μια κοινή πιο σημαντική ιδιότητα - την ικανότητα να αποθηκεύει ενέργεια και να την ξοδεύει. Άλλες λειτουργίες περιλαμβάνουν διαίρεση και ευερεθιστότητα.
Όλα τα ζωντανά κύτταρα μπορούν να ανταποκριθούν σε χημικές ή φυσικές αλλαγές στο περιβάλλον τους. Αυτή η ιδιότητα ονομάζεται διεγερσιμότητα ή ευερεθιστότητα. Στα κύτταρα, όταν διεγείρονται, αλλάζει ο ρυθμός αποσύνθεσης των ουσιών και της βιοσύνθεσης, η θερμοκρασία και η κατανάλωση οξυγόνου. Σε αυτή την κατάσταση, εκτελούν τις λειτουργίες που τους ιδιαίτερες.
Δομή κυττάρων
Η δομή του είναι αρκετά περίπλοκη, αν και θεωρείται η απλούστερη μορφή ζωής σε μια επιστήμη όπως η βιολογία. Τα κύτταρα βρίσκονται στη μεσοκυττάρια ουσία. Τους παρέχει αναπνοή, θρέψη και μηχανική αντοχή. Ο πυρήνας και το κυτταρόπλασμα είναι τα κύρια συστατικά κάθε κυττάρου. Κάθε ένα από αυτά καλύπτεται με μια μεμβράνη, το δομικό στοιχείο της οποίας είναι ένα μόριο. Η βιολογία έχει αποδείξει ότι η μεμβράνη αποτελείται από πολλά μόρια. Είναι διατεταγμένα σε πολλά στρώματα. Χάρη στη μεμβράνη, οι ουσίες διεισδύουν επιλεκτικά. Στο κυτταρόπλασμα υπάρχουν οργανίδια - οι μικρότερες δομές. Αυτά είναι το ενδοπλασματικό δίκτυο, τα μιτοχόνδρια, τα ριβοσώματα, το κυτταρικό κέντρο, το σύμπλεγμα Golgi, τα λυσοσώματα. Θα έχετε μια καλύτερη ιδέα για το πώς μοιάζουν τα κύτταρα μελετώντας τις εικόνες που παρουσιάζονται σε αυτό το άρθρο.
Μεμβράνη
Όταν εξετάζετε ένα φυτικό κύτταρο στο μικροσκόπιο (για παράδειγμα, μια ρίζα κρεμμυδιού), μπορείτε να δείτε ότι περιβάλλεται από ένα μάλλον παχύ κέλυφος. Το καλαμάρι έχει έναν γιγάντιο άξονα, η θήκη του οποίου είναι εντελώς διαφορετικής φύσης. Ωστόσο, δεν αποφασίζει ποιες ουσίες πρέπει ή όχι να επιτρέπονται στον άξονα. Η λειτουργία της κυτταρικής μεμβράνης είναι ότι είναι ένα πρόσθετο μέσο προστασίας της κυτταρικής μεμβράνης. Η μεμβράνη ονομάζεται «οχυρό του κυττάρου». Ωστόσο, αυτό ισχύει μόνο με την έννοια ότι προστατεύει και θωρακίζει το περιεχόμενό του.
Τόσο η μεμβράνη όσο και το εσωτερικό περιεχόμενο κάθε κυττάρου συνήθως αποτελούνται από τα ίδια άτομα. Αυτά είναι ο άνθρακας, το υδρογόνο, το οξυγόνο και το άζωτο. Αυτά τα άτομα βρίσκονται στην αρχή του περιοδικού πίνακα. Η μεμβράνη είναι ένα μοριακό κόσκινο, πολύ λεπτό (το πάχος της είναι 10 χιλιάδες φορές μικρότερο από το πάχος μιας τρίχας). Οι πόροι του μοιάζουν με στενά μακριά περάσματα που έγιναν στο τείχος του φρουρίου κάποιας μεσαιωνικής πόλης. Το πλάτος και το ύψος τους είναι 10 φορές μικρότερα από το μήκος τους. Επιπλέον, οι τρύπες σε αυτό το κόσκινο είναι πολύ σπάνιες. Σε ορισμένα κύτταρα, οι πόροι καταλαμβάνουν μόνο το ένα εκατομμυριοστό της συνολικής επιφάνειας της μεμβράνης.
Core
Η κυτταρική βιολογία είναι επίσης ενδιαφέρουσα από την άποψη του πυρήνα. Αυτό είναι το μεγαλύτερο οργανοειδές, το πρώτο που προσέλκυσε την προσοχή των επιστημόνων. Το 1981, ο κυτταρικός πυρήνας ανακαλύφθηκε από τον Ρόμπερτ Μπράουν, έναν Σκωτσέζο επιστήμονα. Αυτό το οργανοειδές είναι ένα είδος κυβερνητικού συστήματος όπου οι πληροφορίες αποθηκεύονται, επεξεργάζονται και στη συνέχεια μεταφέρονται στο κυτταρόπλασμα, ο όγκος του οποίου είναι πολύ μεγάλος. Ο πυρήνας είναι πολύ σημαντικός στη διαδικασίακληρονομικότητα, στην οποία παίζει σημαντικό ρόλο. Επιπλέον, εκτελεί τη λειτουργία της αναγέννησης, δηλαδή είναι σε θέση να αποκαταστήσει την ακεραιότητα ολόκληρου του κυτταρικού σώματος. Αυτό το οργανοειδές ρυθμίζει όλες τις πιο σημαντικές λειτουργίες του κυττάρου. Όσον αφορά το σχήμα του πυρήνα, τις περισσότερες φορές είναι σφαιρικό, καθώς και ωοειδές. Η χρωματίνη είναι το πιο σημαντικό συστατικό αυτού του οργανιδίου. Αυτή είναι μια ουσία που λερώνει καλά με ειδικές πυρηνικές βαφές.
Μια διπλή μεμβράνη χωρίζει τον πυρήνα από το κυτταρόπλασμα. Αυτή η μεμβράνη συνδέεται με το σύμπλεγμα Golgi και με το ενδοπλασματικό δίκτυο. Η πυρηνική μεμβράνη έχει πόρους από τους οποίους κάποιες ουσίες περνούν εύκολα, ενώ άλλες είναι πιο δύσκολο να το κάνουν. Έτσι, η διαπερατότητά του είναι επιλεκτική.
Ο πυρηνικός χυμός είναι το εσωτερικό περιεχόμενο του πυρήνα. Γεμίζει τον χώρο μεταξύ των δομών του. Απαραίτητα στον πυρήνα υπάρχουν πυρήνες (ένας ή περισσότεροι). Σχηματίζουν ριβοσώματα. Υπάρχει άμεση σχέση μεταξύ του μεγέθους των πυρήνων και της δραστηριότητας του κυττάρου: όσο μεγαλύτεροι είναι οι πυρήνες, τόσο πιο ενεργά γίνεται η βιοσύνθεση των πρωτεϊνών. και, αντιστρόφως, σε κύτταρα με περιορισμένη σύνθεση, είτε απουσιάζουν εντελώς είτε είναι μικρά.
Τα χρωμοσώματα βρίσκονται στον πυρήνα. Πρόκειται για ειδικούς νηματώδεις σχηματισμούς. Εκτός από τα φυλετικά χρωμοσώματα, υπάρχουν 46 χρωμοσώματα στον πυρήνα ενός κυττάρου στο ανθρώπινο σώμα. Περιέχουν πληροφορίες για τις κληρονομικές κλίσεις του σώματος, οι οποίες μεταδίδονται στους απογόνους.
Τα κύτταρα έχουν συνήθως έναν πυρήνα, αλλά υπάρχουν και πολυπύρηνα κύτταρα (στους μύες, το συκώτι κ.λπ.). Εάν αφαιρεθούν οι πυρήνες, τα υπόλοιπα μέρη του κυττάρου θα γίνουν μη βιώσιμα.
Κυτταρόπλασμα
Το κυτταρόπλασμα είναι μια άχρωμη βλεννώδης ημι-υγρή μάζα. Περιέχει περίπου 75-85% νερό, περίπου 10-12% αμινοξέα και πρωτεΐνες, 4-6% υδατάνθρακες, 2 έως 3% λιπίδια και λίπη, καθώς και 1% ανόργανες και ορισμένες άλλες ουσίες.
Το περιεχόμενο του κυττάρου, που βρίσκεται στο κυτταρόπλασμα, μπορεί να κινηθεί. Λόγω αυτού, τα οργανίδια τοποθετούνται βέλτιστα και οι βιοχημικές αντιδράσεις προχωρούν καλύτερα, καθώς και η διαδικασία απέκκρισης των μεταβολικών προϊόντων. Διαφορετικοί σχηματισμοί παρουσιάζονται στο στρώμα του κυτταροπλάσματος: επιφανειακές εκβολές, μαστίγια, βλεφαρίδες. Το κυτταρόπλασμα διαπερνάται από ένα σύστημα πλέγματος (κονεφοειδές), που αποτελείται από πεπλατυσμένους σάκους, κυστίδια, σωληνάρια που επικοινωνούν μεταξύ τους. Συνδέονται με την εξωτερική πλασματική μεμβράνη.
Ενδοπλασματικό δίκτυο
Αυτό το οργανίδιο ονομάστηκε έτσι επειδή βρίσκεται στο κεντρικό τμήμα του κυτταροπλάσματος (από τα ελληνικά, η λέξη "ένδον" μεταφράζεται ως "μέσα"). Το EPS είναι ένα πολύ διακλαδισμένο σύστημα κυστιδίων, σωληναρίων, σωληναρίων διαφόρων σχημάτων και μεγεθών. Διαχωρίζονται από το κυτταρόπλασμα του κυττάρου με μεμβράνες.
Υπάρχουν δύο τύποι EPS. Το πρώτο είναι κοκκώδες, το οποίο αποτελείται από δεξαμενές και σωληνάρια, η επιφάνεια των οποίων είναι διάστικτη με κόκκους (κόκκους). Ο δεύτερος τύπος EPS είναι κοκκώδης, δηλαδή λείος. Οι κόκκοι είναι ριβοσώματα. Περιέργως, η κοκκώδης EPS παρατηρείται κυρίως στα κύτταρα των ζωικών εμβρύων, ενώ στις ενήλικες μορφές είναι συνήθως κοκκώδης. Τα ριβοσώματα είναι γνωστό ότι είναι η θέση της πρωτεϊνικής σύνθεσης στο κυτταρόπλασμα. Με βάση αυτό, μπορεί να υποτεθεί ότι η κοκκώδης EPS εμφανίζεται κυρίως σε κύτταρα όπου λαμβάνει χώρα ενεργή πρωτεϊνική σύνθεση. Το κοκκώδες δίκτυο πιστεύεται ότι αντιπροσωπεύεται κυρίως σε εκείνα τα κύτταρα όπου λαμβάνει χώρα ενεργή σύνθεση λιπιδίων, δηλαδή λιπών και διαφόρων ουσιών που μοιάζουν με λίπος.
Και οι δύο τύποι EPS δεν εμπλέκονται μόνο στη σύνθεση οργανικών ουσιών. Εδώ αυτές οι ουσίες συσσωρεύονται και επίσης μεταφέρονται στα απαραίτητα μέρη. Το EPS ρυθμίζει επίσης τον μεταβολισμό που συμβαίνει μεταξύ του περιβάλλοντος και του κυττάρου.
Ριβόσωμα
Αυτά είναι κυτταρικά μη μεμβρανικά οργανίδια. Αποτελούνται από πρωτεΐνη και ριβονουκλεϊκό οξύ. Αυτά τα μέρη του κυττάρου δεν είναι ακόμα πλήρως κατανοητά από την άποψη της εσωτερικής δομής. Σε ένα ηλεκτρονικό μικροσκόπιο, τα ριβοσώματα μοιάζουν με κοκκία σε σχήμα μανιταριού ή στρογγυλεμένα. Κάθε ένα από αυτά χωρίζεται σε μικρά και μεγάλα μέρη (υπομονάδες) χρησιμοποιώντας ένα αυλάκι. Πολλά ριβοσώματα συνδέονται συχνά μεταξύ τους με έναν κλώνο ενός ειδικού RNA (ριβονουκλεϊκό οξύ) που ονομάζεται i-RNA (αγγελιοφόρος). Χάρη σε αυτά τα οργανίδια, τα μόρια πρωτεΐνης συντίθενται από αμινοξέα.
συγκρότημα Golgi
Προϊόντα βιοσύνθεσης εισέρχονται στον αυλό των σωληναρίων και των κοιλοτήτων του EPS. Εδώ συγκεντρώνονται σε μια ειδική συσκευή που ονομάζεται σύμπλεγμα Golgi (που υποδεικνύεται ως σύμπλεγμα golgi στο παραπάνω σχήμα). Αυτή η συσκευή βρίσκεται κοντά στον πυρήνα. Συμμετέχει στη μεταφορά βιοσυνθετικών προϊόντων που παραδίδονται στην κυτταρική επιφάνεια. Επίσης, το σύμπλεγμα Golgi εμπλέκεται στην απομάκρυνσή τους από το κύτταρο, στο σχηματισμόλυσοσώματα, κ.λπ.
Αυτό το οργανίδιο ανακαλύφθηκε από τον Camilio Golgi, Ιταλό κυτταρολόγο (ζωή - 1844-1926). Προς τιμήν του, το 1898, ονομάστηκε συσκευή (συγκρότημα) του Golgi. Οι πρωτεΐνες που παράγονται στα ριβοσώματα εισέρχονται σε αυτό το οργανίδιο. Όταν κάποιο άλλο οργανοειδές τα χρειάζεται, μέρος της συσκευής Golgi διαχωρίζεται. Έτσι, η πρωτεΐνη μεταφέρεται στην απαιτούμενη θέση.
Λυσοσώματα
Όταν μιλάμε για το πώς φαίνονται τα κύτταρα και ποια οργανίδια περιλαμβάνονται στη σύνθεσή τους, είναι απαραίτητο να αναφέρουμε τα λυσοσώματα. Έχουν ωοειδές σχήμα, περιβάλλονται από μεμβράνη μονής στρώσης. Τα λυσοσώματα περιέχουν ένα σύνολο ενζύμων που διασπούν πρωτεΐνες, λιπίδια και υδατάνθρακες. Εάν η λυσοσωμική μεμβράνη είναι κατεστραμμένη, τα ένζυμα διασπώνται και καταστρέφουν το περιεχόμενο μέσα στο κύτταρο. Ως αποτέλεσμα, πεθαίνει.
Κέντρο κυττάρων
Βρίσκεται σε κύτταρα που είναι ικανά να διαιρεθούν. Το κυτταρικό κέντρο αποτελείται από δύο κεντρόλια (σώματα σε σχήμα ράβδου). Όντας κοντά στο σύμπλεγμα Golgi και στον πυρήνα, συμμετέχει στον σχηματισμό της ατράκτου διαίρεσης, στη διαδικασία της κυτταρικής διαίρεσης.
Μιτοχόνδρια
Τα ενεργειακά οργανίδια περιλαμβάνουν τα μιτοχόνδρια (εικόνα παραπάνω) και τους χλωροπλάστες. Τα μιτοχόνδρια είναι οι αυθεντικές μονάδες ισχύος κάθε κυττάρου. Σε αυτά εξάγεται ενέργεια από τα θρεπτικά συστατικά. Τα μιτοχόνδρια έχουν μεταβλητό σχήμα, αλλά τις περισσότερες φορές είναι κόκκοι ή νημάτια. Ο αριθμός και το μέγεθός τους δεν είναι σταθερά. Εξαρτάται από το ποια είναι η λειτουργική δραστηριότητα ενός συγκεκριμένου κυττάρου.
Αν λάβουμε υπόψη μια ηλεκτρονική μικρογραφία,Μπορεί να φανεί ότι τα μιτοχόνδρια έχουν δύο μεμβράνες: την εσωτερική και την εξωτερική. Το εσωτερικό σχηματίζει αποφύσεις (cristae) καλυμμένες με ένζυμα. Λόγω της παρουσίας των κριστών, η συνολική επιφάνεια των μιτοχονδρίων αυξάνεται. Αυτό είναι σημαντικό για να προχωρήσει ενεργά η δραστηριότητα των ενζύμων.
Στα μιτοχόνδρια, οι επιστήμονες ανακάλυψαν συγκεκριμένα ριβοσώματα και DNA. Αυτό επιτρέπει σε αυτά τα οργανίδια να αναπαράγονται μόνα τους κατά την κυτταρική διαίρεση.
Χλωροπλάστες
Όσο για τους χλωροπλάστες, είναι ένας δίσκος ή μια μπάλα σε σχήμα, με διπλό κέλυφος (εσωτερικό και εξωτερικό). Μέσα σε αυτό το οργανοειδές υπάρχουν επίσης ριβοσώματα, DNA και grana - ειδικοί σχηματισμοί μεμβράνης που σχετίζονται τόσο με την εσωτερική μεμβράνη όσο και μεταξύ τους. Η χλωροφύλλη βρίσκεται στις μεμβράνες του gran. Χάρη σε αυτόν, η ενέργεια του ηλιακού φωτός μετατρέπεται στη χημική ενέργεια της τριφωσφορικής αδενοσίνης (ATP). Στους χλωροπλάστες, χρησιμοποιείται για τη σύνθεση υδατανθράκων (που σχηματίζονται από νερό και διοξείδιο του άνθρακα).
Συμφωνώ, οι πληροφορίες που παρουσιάζονται παραπάνω είναι απαραίτητο να γνωρίζετε όχι μόνο για να περάσετε ένα τεστ βιολογίας. Το κύτταρο είναι το δομικό υλικό που συνθέτει το σώμα μας. Και όλη η ζωντανή φύση είναι ένα πολύπλοκο σύνολο κυττάρων. Όπως μπορείτε να δείτε, έχουν πολλά συστατικά. Με την πρώτη ματιά, μπορεί να φαίνεται ότι η μελέτη της δομής ενός κυττάρου δεν είναι εύκολη υπόθεση. Ωστόσο, αν κοιτάξετε, αυτό το θέμα δεν είναι τόσο περίπλοκο. Είναι απαραίτητο να το γνωρίζουμε για να γνωρίζουμε καλά μια επιστήμη όπως η βιολογία. Η σύνθεση του κελιού είναι ένα από τα θεμελιώδη θέματα του.
