Anatomi og fysiologi I

Cellerne er grundlaget for livet – den grundlæggende strukturelle enhed i levende væsener. Molekyler som f.eks. vand og aminosyrer er ikke levende, men celler er det! Alt liv består af celler af den ene eller anden type.

Et af kendetegnene ved levende systemer er evnen til at opretholde homeostase, dvs. en relativt konstant indre tilstand. Cellen er det første kompleksitetsniveau, der er i stand til at opretholde homøostase, og det er cellens unikke struktur, der muliggør denne kritiske funktion.

I dette afsnit af kurset vil du lære om cellen og alle de dele, der gør den funktionel. Du vil også fokusere på cellemembranen, som er den struktur, der omgiver cellen og adskiller dens indre miljø fra det ydre miljø. Det er en vigtig komponent, fordi den kontrollerer, hvad der kan komme ind og ud af cellen. I dette afsnit vil du også beskrive, hvordan celler reproducerer sig for at opretholde homøostase.

Den nuværende celleteori siger, at:

1. Alle kendte levende væsener består af en eller flere celler.
2. Alle nye celler skabes ved, at allerede eksisterende celler deler sig i to.
3. Cellen er den mest grundlæggende enhed for struktur og funktion i alle levende organismer.

De moderne celleteoretikere hævder, at alle funktioner, der er væsentlige for livet, foregår i cellen, og at cellen under celledelingen indeholder og overfører den information, der er nødvendig for at gennemføre og regulere cellens funktion, til den næste generation.

Lad os begynde vores undersøgelse af cellen ved at undersøge den grundlæggende anatomi af en dyrecelle. Hver celle består af tre komponenter, som er vist på billedet ovenfor.

1. En cellemembran, som omgiver og beskytter cellen
2. Cytoplasmaet, som er cellens vandige indre, der indeholder ioner, proteiner og organeller
3. Organeller, som udfører alle de aktiviteter, der er nødvendige for, at cellen kan leve, vokse og formere sig

I kroppen repræsenterer cellerne et organisationsniveau mellem organeller og væv. Organellerne består til gengæld af specialiserede makromolekyler, og væv er samlinger af specialiserede celler. Hjerne-, nyre-, lever-, muskel- og lungevævet adskiller sig fra hinanden på grund af strukturen og funktionen af de celler, der udgør dem. De celler, der indgår i hver vævstype, varierer således i form, størrelse og indre struktur for at muliggøre deres specifikke fysiologiske funktion i vævet.Et vigtigt begreb at huske på, når man studerer anatomi og fysiologi, er, at struktur bestemmer funktion. Når du ser på en celles form, giver den dig et fingerpeg om dens funktion.

Opmærk nedenstående celler, og tænk over, hvordan formen er nødvendig for dens funktion. Se, om du kan matche cellen med dens funktion.

Organeller

Hver celleproces foregår et bestemt sted i cellen, ofte placeret i eller omkring en organel. Tænk på en organel som et organisationsniveau mellem makromolekylerne og cellen. Organeller udfører specialiserede opgaver i cellen og lokaliserer funktioner som replikation, energiproduktion, proteinsyntese og behandling af mad og affald. De forskellige celler adskiller sig fra hinanden i arrangementet og antallet af organeller samt strukturelt, hvilket giver anledning til de hundredvis af celletyper, der findes i kroppen.

Fokus i dette afsnit er at forstå cellens organeller, hvordan de interagerer med hinanden, og hvordan de fungerer under transport, vækst og deling i cellen. Du lærer om det kontrollerede kemiske miljø, som en celle opretholder, og hvilke begrænsninger dette medfører for de typer af kemiske reaktioner, som den kan udføre. Denne baggrund er afgørende for at forstå nøgleprocesser, f.eks. hvordan en celle frigiver energi fra glukose, laver og folder proteiner og gennemgår vækst og celledeling.

Tænk på en by og de forskellige arbejdspladser i en by. En celle er magen til, hvor hver organel tjener et bestemt formål. Der er organeller, hvis opgave er at give cellen form og struktur, ligesom byens gader og broer. Disse proteinrige organeller omfatter intermediære filamenter, mikrotubuli og mikrofilamenter. Nogle af disse bevæger faktisk andre organeller rundt i cellen eller ændrer cellens form. Når en muskelcelle trækker sig sammen eller forkorter sig, sker det ved hjælp af mikrofilamenter, der består af proteinerne actin og myosin. En særlig organel, der består af mikrotubuli, er placeret i et område nær kernen, centrosomet. Centrosomet indeholder et par kaldet mikrotubulibundter kendt som centrioler. Centriolerne er vigtige, fordi de flytter kromosomer til de modsatte ender af cellen under cellefornyelsen, den såkaldte mitose. Neuroner har ikke centrioler og kan ikke replikere sig.

Andre organeller hjælper med at syntetisere de proteiner, som cellen har brug for. Disse proteinfabrikker kaldes ribosomer. De kan ligge spredt i cellen eller være fastgjort til et membrankanalsystem kaldet det endoplasmatiske retikulum eller ER. Når ribosomerne er fastgjort til ER, kaldes det for groft ER (ribosomerne giver det et groft eller grynet udseende). Når ER’et ikke har ribosomer, kaldes det glat ER og fungerer til lipidsyntese og opbevaring af toksiner. Når et protein fremstilles, skal det foldes i en bestemt form for at kunne fungere. Ofte skal der vedhæftes yderligere sidekæder af kulhydrater. Proteinet forarbejdes i det grove ER. Når det er dannet, kommer det ind i golgi-apparatet, som er cellens fordelingsanlæg. Den afslutter eventuel proteinbehandling og pakker det derefter ind i en vesikel til transport til dets bestemmelsessted. Nogle proteiner er nødvendige i cellemembranen, og vesiklerne sørger for, at de når frem til membranen. Golgi-apparatet fremstiller også en særlig type vesikel, der kaldes lysosom. Lysosomet er cellens skraldemand. Den optager celleaffald og affald og ødelægger det. Lysosomet indeholder meget kraftige hydrolytiske enzymer til at opnå dette. Det er meget vigtigt, at enzymerne forbliver i lysosomet, ellers ville de ødelægge cellen.

Cellens kraftværk er mitokondrierne. Denne organel genererer ATP eller energi til cellen. Mitokondrier har endda deres eget DNA, kaldet mitokondrie-DNA (mDNA), og kan replikere.

Sidst er der cellens controller. Dette er kernen. Ikke alle celler har en kerne og betegnes som anucleate. Hvis du kigger på billedet af de røde blodlegemer, vil du se en hvid prik i midten af cellen – det er der, hvor kernen plejede at være. Kernen bliver skudt ud, når de modnes. Nogle celler har mere end én kerne og betegnes som multinukleate. Skeletmuskelceller er meget store celler og er multinuklede. Kernen indeholder cellens DNA og nukleolus. Nukleolus er en organel, der fremstiller ribosomer. DNA’et er din genetiske kode. Det indeholder generne, som indeholder instruktionerne til at lave alle proteiner i din krop. Kernen er omgivet af sin egen membran med små huller, der kaldes kerneporer. Membranen kaldes kernemembranen eller kernehinde.

Det interaktive diagram nedenfor viser en tegning af en eukaryote celle. Cellekomponenterne på listen linker til billeder, der fremhæver de samme strukturer i en levende celle.