Anatomia i fizjologia I

Komórki są podstawą życia – podstawową jednostką strukturalną istot żywych. Molekuły takie jak woda i aminokwasy nie są żywe, ale komórki są! Całe życie składa się z komórek tego czy innego typu.

Jedną z cech charakterystycznych systemów żywych jest zdolność do utrzymania homeostazy, czyli względnie stałego stanu wewnętrznego. Komórka jest pierwszym poziomem złożoności zdolnym do utrzymania homeostazy i jest to unikalna struktura komórki, która umożliwia tę krytyczną funkcję.

W tej części kursu, dowiesz się o komórce i wszystkich częściach, które czynią ją funkcjonalną. Skupisz się również na błonie komórkowej, która jest strukturą otaczającą komórkę i oddzielającą jej środowisko wewnętrzne od zewnętrznego. Jest to kluczowy element, ponieważ kontroluje, co może wejść i wyjść z komórki. Ta sekcja opisze również, jak komórki rozmnażają się w celu utrzymania homeostazy.

Obecna teoria komórki stwierdza, że:

1. Wszystkie znane żywe istoty składają się z jednej lub więcej komórek.
2. Wszystkie nowe komórki są tworzone przez wcześniej istniejące komórki dzielące się na dwie.
3. Komórka jest najbardziej podstawową jednostką struktury i funkcji we wszystkich żywych organizmach.

Nowocześni teoretycy komórki twierdzą, że wszystkie funkcje niezbędne do życia zachodzą w komórce; i że podczas podziału komórki, komórka zawiera i przekazuje następnemu pokoleniu informacje niezbędne do prowadzenia i regulowania funkcjonowania komórki.

Zacznijmy nasze badanie komórki od zbadania podstawowej anatomii komórki zwierzęcej. Każda komórka składa się z trzech elementów pokazanych na powyższym obrazku.

1. Błona komórkowa, która otacza i chroni komórkę
2. Cytoplazma, która jest wodnistym wnętrzem komórki, która zawiera jony, białka i organelle
3. Organelle, które wykonują wszystkie czynności niezbędne komórce do życia, wzrostu i rozmnażania

W ciele, komórki stanowią poziom organizacji pomiędzy organellami i tkankami. Organelle z kolei składają się z wyspecjalizowanych makromolekuł i tkanek są zbiory wyspecjalizowanych komórek. Tkanki mózgu, nerek, wątroby, mięśni i płuc różnią się od siebie ze względu na strukturę i funkcję ich komórek składowych. Tak więc, komórki składające się na każdy typ tkanki różnią się kształtem, rozmiarem i strukturą wewnętrzną, aby umożliwić ich specyficzną funkcję fizjologiczną w obrębie tkanki.Jedną z ważnych koncepcji, o której należy pamiętać podczas studiowania anatomii i fizjologii jest to, że struktura określa funkcję. Kiedy patrzysz na kształt komórki, daje ci to wskazówkę co do jej funkcji.

Obserwuj komórki poniżej i zastanów się, w jaki sposób kształt jest niezbędny dla jej roli. Sprawdź, czy potrafisz dopasować komórkę do jej funkcji.

Organelle

Każdy proces komórkowy jest przeprowadzany w określonym miejscu w komórce, często zlokalizowanym w organelli lub wokół niej. Pomyśl o organelli jako o poziomie organizacji pomiędzy makromolekułami a komórką. Organelle wykonują wyspecjalizowane zadania w obrębie komórki, lokalizując funkcje takie jak replikacja, produkcja energii, synteza białek oraz przetwarzanie pokarmu i odpadów. Różne komórki różnią się pod względem rozmieszczenia i liczby organelli, jak również strukturalnie, dając początek setkom typów komórek występujących w organizmie.

Skupiamy się w tej sekcji na zrozumieniu organelli komórkowych, jak oddziałują one ze sobą i jak funkcjonują podczas transportu, wzrostu i podziału w komórce. Dowiesz się o kontrolowanym środowisku chemicznym utrzymywanym przez komórkę i jakie ograniczenia nakłada to na rodzaje reakcji chemicznych, które może ona przeprowadzać. To tło jest niezbędne do zrozumienia kluczowych procesów, takich jak to, jak komórka uwalnia energię z glukozy, tworzy i składa białka, przechodzi przez wzrost i podział komórki.

Pomyśl o mieście i różnych miejscach pracy w mieście. Komórka jest podobny z każdym organelle służąc szczególny cel. Istnieją organelle, których zadaniem jest zapewnienie kształtu i struktury do komórki, podobnie jak ulice miasta i mosty. Te bogate w białka organelle obejmują filamenty pośrednie, mikrotubule i mikrofilamenty. Niektóre z nich faktycznie poruszają inne organelle wokół komórki lub zmieniają jej kształt. Kiedy komórka mięśniowa kurczy się lub skraca, robi to za pomocą mikrofilamentów zbudowanych z białek aktyny i miozyny. Jedna specjalna organella zbudowana z mikrotubul znajduje się w obszarze w pobliżu jądra, centrosomie. Centrosom zawiera parę wiązek mikrotubul znanych jako centriole. Centriole są ważne, ponieważ przemieszczają chromosomy na przeciwległe końce komórki podczas replikacji komórek zwanej mitozą. Neurony nie mają centrioli i nie mogą się replikować.

Inne organelle pomagają syntetyzować białka potrzebne komórce. Te fabryki białek nazywane są rybosomami. Mogą one być rozproszone w komórce lub dołączone do systemu kanałów błonowych zwanych retikulum endoplazmatycznym lub ER. Kiedy do ER są przyłączone rybosomy, określa się je jako ER szorstkie (rybosomy nadają mu szorstki lub ziarnisty wygląd). Gdy ER nie ma rybosomów, nazywane jest gładkim ER i służy do syntezy lipidów i przechowywania toksyn. Kiedy białko jest produkowane, musi być złożone w określony kształt, aby mogło działać. Często muszą być dołączone dodatkowe łańcuchy boczne węglowodanów. Białko jest przetwarzane w ER szorstkim. Po uformowaniu wchodzi do aparatu Golgiego, który jest zakładem rozprowadzającym dla komórki. Kończy on przetwarzanie białka, a następnie pakuje je do pęcherzyka w celu przetransportowania do miejsca przeznaczenia. Niektóre białka są potrzebne w błonie komórkowej, a pęcherzyki zapewniają, że dotrą one do błony. Aparat Golgiego wytwarza również specjalny rodzaj pęcherzyków, nazywanych lizosomami. Lizosom jest śmieciarzem komórki. Przyjmuje on resztki i odpady komórkowe i niszczy je. Aby to osiągnąć, lizosom zawiera bardzo silne enzymy hydrolityczne. To jest bardzo ważne, że enzymy pozostają w lizosomie lub będą one zniszczyć cell.

Zakład energetyczny komórki jest mitochondria. Organelle te generują ATP lub energię dla komórki. Mitochondria nawet mają swoje własne DNA określane jako mitochondrialne DNA (mDNA) i mogą replikować.

Wreszcie jest kontroler komórki. To jest jądro. Nie wszystkie komórki mają jądro i są określane jako anucleate. Jeśli spojrzysz na obraz czerwonych krwinek, zobaczysz białą kropkę w centrum komórki – to tam, gdzie kiedyś było jądro. Jądro jest wyrzucane, gdy komórki dojrzewają. Niektóre komórki mają więcej niż jedno jądro i są określane jako wielojądrzaste. Komórki mięśni szkieletowych są bardzo dużymi komórkami i są wielojądrowe. Jądro zawiera DNA komórki oraz nukleol. Nukleol jest organellą, która tworzy rybosomy. DNA jest Twoim kodem genetycznym. Zawiera on geny, które zawierają instrukcje tworzenia każdego białka w Twoim organizmie. Jądro otoczone jest własną błoną z maleńkimi otworami zwanymi porami jądrowymi. Błona ta nazywana jest błoną jądrową lub otoczką jądrową.

Następny schemat interaktywny przedstawia rysunek komórki eukariotycznej. Składniki komórki na liście odsyłają do obrazów, które podkreślają te same struktury w żywej komórce.