Anatomi och fysiologi I

Cellerna är grunden för livet – den grundläggande strukturella enheten i levande organismer. Molekyler som vatten och aminosyror är inte levande men celler är det! Allt liv består av celler av en eller annan typ.

Ett av kännetecknen för levande system är förmågan att upprätthålla homeostas, eller ett relativt konstant inre tillstånd. Cellen är den första komplexitetsnivån som kan upprätthålla homeostas, och det är cellens unika struktur som möjliggör denna kritiska funktion.

I det här avsnittet av kursen kommer du att lära dig mer om cellen och alla de delar som gör den funktionell. Du kommer också att fokusera på cellmembranet, som är den struktur som omger cellen och skiljer dess inre miljö från den yttre miljön. Det är en kritisk komponent eftersom den kontrollerar vad som kan komma in i och ut ur cellen. I det här avsnittet kommer du också att beskriva hur celler reproducerar sig för att upprätthålla homeostas.

Den nuvarande cellteorin säger att:

1. Alla kända levande varelser består av en eller flera celler.
2. Alla nya celler skapas genom att redan existerande celler delar sig i två.
3. Cellen är den mest grundläggande enheten för struktur och funktion i alla levande organismer.

Moderna cellteoretiker hävdar att alla funktioner som är viktiga för livet sker i cellen, och att cellen under celldelningen innehåller och överför till nästa generation den information som behövs för att leda och reglera cellens funktion.

Låt oss börja vår studie av cellen med att undersöka den grundläggande anatomin hos en djurcell. Varje cell består av tre komponenter som visas i bilden ovan.

1. Ett cellmembran som omger och skyddar cellen
2. Cytoplasman som är cellens vattniga inre som innehåller joner, proteiner och organeller
3. Organeller som utför alla de aktiviteter som är nödvändiga för att cellen ska kunna leva, växa och föröka sig

Inom kroppen representerar cellerna en organisationsnivå mellan organeller och vävnader. Organellerna består i sin tur av specialiserade makromolekyler och vävnaderna är samlingar av specialiserade celler. Hjärn-, njur-, lever-, muskel- och lungvävnader skiljer sig från varandra på grund av strukturen och funktionen hos de celler som ingår i dem. De celler som ingår i varje vävnadstyp varierar således i form, storlek och inre struktur för att möjliggöra deras specifika fysiologiska funktion inom vävnaden. ett viktigt begrepp att ha i åtanke när du studerar anatomi och fysiologi är att strukturen bestämmer funktionen. När du tittar på en cells form ger den dig en fingervisning om dess funktion.

Observera cellerna nedan och fundera på hur formen är nödvändig för dess funktion. Se om du kan matcha cellen med dess funktion.

Organeller

Varje cellprocess utförs på en specifik plats i cellen, ofta belägen i eller runt en organell. Tänk på en organell som en organisationsnivå mellan makromolekyler och cellen. Organeller utför specialiserade uppgifter inom cellen och lokaliserar funktioner som replikation, energiproduktion, proteinsyntes och bearbetning av mat och avfall. De olika cellerna skiljer sig åt i arrangemanget och antalet organeller samt strukturellt, vilket ger upphov till de hundratals celltyper som finns i kroppen.

Fokus för det här avsnittet är att förstå cellens organeller, hur de interagerar med varandra och hur de fungerar under transport, tillväxt och delning i cellen. Du kommer att lära dig om den kontrollerade kemiska miljö som en cell upprätthåller och vilka begränsningar detta innebär för de typer av kemiska reaktioner som den kan utföra. Denna bakgrund är viktig för att förstå nyckelprocesser som till exempel hur en cell frigör energi från glukos, tillverkar och viker proteiner och genomgår tillväxt och celldelning.

Tänk på en stad och de olika jobben i en stad. En cell är liknande med varje organell som tjänar ett specifikt syfte. Det finns organeller vars uppgift är att ge cellen form och struktur, ungefär som stadens gator och broar. Dessa proteinrika organeller omfattar intermediära filament, mikrotubuli och mikrofilament. Vissa av dessa flyttar faktiskt andra organeller runt i cellen eller ändrar cellens form. När en muskelcell drar ihop sig eller förkortar sig gör den det med hjälp av mikrofilamenten som består av proteinerna aktin och myosin. En speciell organell som består av mikrotubuli finns i ett område nära kärnan, centrosomen. Centrosomen innehåller ett par så kallade mikrotubulibuntar som kallas centrioler. Centriolerna är viktiga eftersom de flyttar kromosomerna till motsatta ändar av cellen under cellförnyelsen som kallas mitos. Neuroner har inga centrioler och kan inte replikera sig.

Andra organeller hjälper till att syntetisera de proteiner som cellen behöver. Dessa proteinfabriker kallas ribosomer. De kan vara utspridda i cellen eller fästas vid ett membrankanalsystem som kallas endoplasmatiskt retikulum eller ER. När ER har ribosomer fäst vid sig kallas det för grovt ER (ribosomerna ger det ett grovt eller kornigt utseende). När ER saknar ribosomer kallas det för glatt ER och fungerar för lipidsyntes och lagring av toxiner. När ett protein tillverkas måste det vikas till en viss form för att fungera. Ofta måste ytterligare sidokedjor av kolhydrater fästas. Proteinet bearbetas i det grova ER. När det väl är format går det in i golgiapparaten som är cellens distributionsanläggning. Den slutför all proteinbearbetning och paketerar det sedan i en vesikel för transport till sin destination. Vissa proteiner behövs i cellmembranet och vesiklarna ser till att de når fram till membranet. Golgiapparaten tillverkar också en speciell typ av vesikel som kallas lysosom. Lysosomen är cellens sophämtare. Den tar in cellrester och avfall och förstör det. Lysosomen innehåller mycket kraftfulla hydrolytiska enzymer för att åstadkomma detta. Det är mycket viktigt att enzymerna stannar kvar i lysosomen, annars skulle de förstöra cellen.

Cellens kraftverk är mitokondrierna. Denna organell genererar ATP eller energi för cellen. Mitokondrierna har till och med ett eget DNA som kallas mitokondrie-DNA (mDNA) och kan replikera sig.

Slutligt finns cellens styrenhet. Detta är kärnan. Alla celler har inte en kärna och benämns anukleat. Om du tittar på bilden av de röda blodkropparna ser du en vit prick i mitten av cellen – det är där kärnan brukade vara. Kärnan stöts ut när de mognar. Vissa celler har mer än en kärna och kallas multinukleat. Skelettmuskelceller är mycket stora celler och är flerkärniga. Kärnan innehåller cellens DNA och nukleolus. Nukleolus är en organell som tillverkar ribosomer. DNA:t är din genetiska kod. Det innehåller generna som innehåller instruktionerna för att göra varje protein i din kropp. Kärnan är omgiven av sitt eget membran med små hål som kallas kärnporer. Membranet kallas kärnmembran eller kärnhölje.

Det interaktiva diagrammet nedan visar en ritning av en eukaryotisk cell. Cellkomponenterna i listan länkar till bilder som belyser samma strukturer i en levande cell.