Anatómia és élettan I

A sejt az élet alapja, az élőlények alapvető szerkezeti egysége. Az olyan molekulák, mint a víz és az aminosavak nem élnek, de a sejtek igen! Minden élet valamilyen típusú sejtekből áll.

Az élő rendszerek egyik jellemzője a homeosztázis, vagyis a viszonylag állandó belső állapot fenntartásának képessége. A sejt az első olyan komplexitási szint, amely képes fenntartani a homeosztázist, és a sejt egyedi szerkezete teszi lehetővé ezt a kritikus funkciót.

A kurzus ezen szakaszában megismerkedhetsz a sejttel és mindazokkal a részekkel, amelyek működéséhez szükségesek. A sejtmembránra is összpontosítani fogsz, amely az a szerkezet, amely körülveszi a sejtet, és elválasztja a belső környezetét a külső környezettől. Ez egy kritikus alkotóelem, mert ez szabályozza, hogy mi léphet be és mi távozhat a sejtből. Ez a rész azt is leírja, hogyan szaporodnak a sejtek a homeosztázis fenntartása érdekében.

A jelenlegi sejtelmélet szerint:

1. Minden ismert élőlény egy vagy több sejtből áll.
2. Minden új sejt a már meglévő sejtek kettéosztódásával jön létre.
3. A sejt minden élő szervezetben a szerkezet és a működés legalapvetőbb egysége.

A modern sejtelméletek azt állítják, hogy az élethez nélkülözhetetlen összes funkció a sejtben zajlik; és hogy a sejtosztódás során a sejt tartalmazza és továbbadja a következő generációnak a sejt működésének irányításához és szabályozásához szükséges információt.

Kezdjük a sejt tanulmányozását az állati sejt alapvető anatómiájának vizsgálatával. Minden sejt a fenti képen látható három összetevőből áll.

1. A sejtmembrán, amely körülveszi és védi a sejtet
2. A citoplazma, amely a sejt vizes belseje, amely ionokat, fehérjéket és organellákat tartalmaz
3. Organellák, amelyek a sejt életéhez, növekedéséhez és szaporodásához szükséges összes tevékenységet végzik

A szervezetben a sejtek a szerveződés egy szintjét képviselik a organellák és a szövetek között. Az organellák viszont specializált makromolekulákból állnak, a szövetek pedig specializált sejtek gyűjteményei. Az agy, a vese, a máj, az izom és a tüdő szövetei az őket alkotó sejtek felépítése és működése miatt különböznek egymástól. Így az egyes szövettípusokat alkotó sejtek alakjukban, méretükben és belső szerkezetükben különböznek, hogy lehetővé tegyék a szöveten belüli sajátos élettani funkciójukat.Az anatómia és élettan tanulmányozása során az egyik fontos fogalom, amit szem előtt kell tartanunk, hogy a szerkezet határozza meg a funkciót. Ha megnézzük egy sejt alakját, az támpontot ad a sejt funkciójára vonatkozóan.

Nézzük meg az alábbi sejteket, és gondolkodjunk el azon, hogy az alakja szükséges a szerepéhez. Nézzétek meg, hogy össze tudjátok-e egyeztetni a sejtet a funkciójával.

Organellák

Minden sejtfolyamat a sejt egy meghatározott helyén zajlik, gyakran egy organellában vagy annak környékén. Gondoljunk úgy egy organellára, mint a makromolekulák és a sejt közötti szerveződési szintre. Az organellák speciális feladatokat látnak el a sejten belül, olyan funkciókat lokalizálva, mint a szaporodás, az energiatermelés, a fehérjeszintézis, valamint a táplálék és a hulladékok feldolgozása. A különböző sejtek az organellák elrendeződésében és számában, valamint szerkezetileg is különböznek egymástól, így alakul ki a szervezetben található több száz sejttípus.

Ez a szakasz a sejt organelláinak megértésére összpontosít, arra, hogy hogyan lépnek kölcsönhatásba egymással, és hogyan működnek a sejtben a szállítás, a növekedés és az osztódás során. Megismerheted, hogy a sejt milyen ellenőrzött kémiai környezetet tart fenn, és ez milyen korlátokat szab az általa végrehajtható kémiai reakciók típusainak. Ez a háttér elengedhetetlen az olyan kulcsfontosságú folyamatok megértéséhez, mint például az, hogy a sejt hogyan szabadít fel energiát a glükózból, hogyan állít elő és hajtogat össze fehérjéket, és hogyan megy végbe a növekedés és a sejtosztódás.

Gondolj egy városra és a városon belüli különböző munkahelyekre. A sejt is hasonló, ahol minden egyes organellum meghatározott célt szolgál. Vannak olyan organellák, amelyeknek az a feladatuk, hogy formát és szerkezetet adjanak a sejtnek, hasonlóan a város utcáihoz és hídjaihoz. Ezek a fehérjékben gazdag organellumok közé tartoznak a köztes filamentumok, a mikrotubulusok és a mikrofilamentumok. Ezek némelyike valójában más organellákat mozgat a sejtben, vagy megváltoztatja a sejt alakját. Amikor egy izomsejt összehúzódik vagy megrövidül, azt az aktin és a miozin fehérjékből álló mikrofilamentumok segítségével teszi. Egy speciális, mikrotubulusokból álló organellum a sejtmaghoz közeli területen, a centroszómában található. A centroszóma egy pár úgynevezett mikrotubulusköteget tartalmaz, amelyeket centrioláknak nevezünk. A centriolák azért fontosak, mert a mitózisnak nevezett sejtreprodukció során a kromoszómákat a sejt ellentétes végeire mozgatják. Az idegsejteknek nincsenek centriólusai, és nem tudnak szaporodni.

A többi organellum segít a sejt számára szükséges fehérjék szintézisében. Ezeket a fehérjeüzemeket riboszómáknak nevezik. Ezek lehetnek szétszórva a sejtben, vagy kapcsolódhatnak egy endoplazmatikus retikulumnak vagy ER-nek nevezett membráncsatorna-rendszerhez. Ha az ER-hez riboszómák kapcsolódnak, akkor durva ER-nek nevezzük (a riboszómák durva vagy szemcsés megjelenést kölcsönöznek neki). Ha az ER-ből hiányoznak a riboszómák, akkor sima ER-nek nevezzük, és a lipidszintézis és a toxinok tárolása a feladata. Amikor egy fehérjét előállítunk, annak egy meghatározott alakba kell hajtogatódnia ahhoz, hogy működjön. Gyakran további szénhidrátokból álló oldalláncokat kell hozzácsatolni. A fehérje feldolgozása a durva ER-ben történik. Miután kialakult, a golgi-készülékbe kerül, amely a sejt elosztó üzeme. Ez fejezi be az esetleges fehérjefeldolgozást, majd egy vezikulába csomagolja a rendeltetési helyére történő szállításhoz. Egyes fehérjékre a sejtmembránban van szükség, és a vezikulák gondoskodnak arról, hogy eljussanak a membránba. A golgi apparátus egy speciális típusú vezikulát is készít, amelyet lizoszómának nevezünk. A lizoszóma a sejt szemetesembere. Befogadja a sejttörmeléket és a hulladékot, és elpusztítja azt. A lizoszóma nagyon erős hidrolitikus enzimeket tartalmaz, hogy ezt elérje. Nagyon fontos, hogy az enzimek a lizoszómában maradjanak, különben elpusztítanák a sejtet.

A sejt erőműve a mitokondrium. Ez az organellum termeli az ATP-t, vagyis a sejt számára az energiát. A mitokondriumoknak még saját DNS-ük is van, amit mitokondriális DNS-nek (mDNS) nevezünk, és képesek szaporodni.

Végül ott van a sejt irányítója. Ez a sejtmag. Nem minden sejtnek van sejtmagja, és azokat anukleátusnak nevezik. Ha megnézzük a vörösvértestek képét, a sejt közepén egy fehér pontot látunk – ez az a hely, ahol a sejtmag szokott lenni. A sejtmag éréskor kilökődik. Néhány sejtnek egynél több sejtmagja van, ezeket nevezzük többmagvúnak. A vázizomsejtek nagyon nagy sejtek, és többmagvúak. A sejtmag tartalmazza a sejt DNS-ét és a sejtmaghüvelyt. A nukleolus egy olyan organellum, amely riboszómákat állít elő. A DNS a genetikai kód. Ez tartalmazza a géneket, amelyek a szervezetedben található összes fehérje előállításának utasításait tartalmazzák. A sejtmagot saját membrán veszi körül, amely apró lyukakkal, úgynevezett magpórusokkal van ellátva. A membránt magmembránnak vagy magburkának nevezik.

A lenti interaktív ábra egy eukarióta sejt rajzát mutatja. A listában szereplő sejtkomponensek olyan képekre mutatnak, amelyek ugyanezeket a struktúrákat emelik ki egy élő sejtben.