Sisältö
Solut ovat yleisesti ottaen samanlaisia identtisiä yksiköitä, jotka muodostavat kokonaisuuden. Esimerkiksi vankila- ja mehiläispesät koostuvat pääosin soluista. Biologisiin järjestelmiin sovellettuna termin todennäköisesti keksi 1700-luvun tutkija Robert Hooke, yhdistelmämikroskoopin keksijä ja edelläkävijä huomattavassa määrässä tieteellisiä pyrkimyksiä. Solu, kuten tänään kuvataan, on elävän olennon pienin yksikkö, jolla on itsensä elämän ominaisuudet. Toisin sanoen, yksittäiset solut eivät sisällä vain geneettistä tietoa, vaan ne myös käyttävät ja muuttavat energiaa, isäntäkemiallisia reaktioita, ylläpitävät tasapainoa ja niin edelleen. Puhuvaisemmin soluja kutsutaan tyypillisesti ja tarkoituksenmukaisesti "elämän rakennuspalikoiksi".
Solun olennaisiin ominaisuuksiin sisältyy solukalvo solun sisällön erottamiseksi ja suojaamiseksi muulta maailmalta; sytoplasma tai nestemäinen aine solun sisällä, jossa tapahtuu metabolisia prosesseja; ja geneettinen materiaali (deoksiribonukleiinihappo tai DNA). Tämä kuvaa olennaisesti prokaryoottista tai bakteerisolua kokonaisuudessaan. Monimutkaisemmilla organismeilla, joita kutsutaan eukaryooteiksi - mukaan lukien eläimet, kasvit ja sienet - on myös monia muita solurakenteita, ja ne kaikki ovat kehittyneet erittäin erikoistuneiden elävien olentojen tarpeiden mukaisesti. Näitä rakenteita kutsutaan organelleiksi. Orgaanien on tarkoitus eukaryoottisoluiksi, mitä omat elimistösi (vatsa, maksa, keuhkot ja niin edelleen) ovat koko kehollesi.
Solun perusrakenne
Solut ovat rakenteellisesti organisaatioyksiköitä. Ne luokitellaan muodollisesti sen perusteella, mistä he saavat energiansa. Prokaryootteihin kuuluu kaksi kuudesta taksonomisesta valtakunnasta, arkebakteerit ja Monera; kaikki nämä lajit ovat yksisoluisia ja suurin osa on bakteereja, ja niiden juuret ovat hämmästyttävän noin 3,5 miljardia vuotta (noin 80 prosenttia maan itse arvioidusta ikästä). Eukaryootit ovat "vain" 1,5 miljardia vuotta vanhoja, ja niihin kuuluvat Animalia, Plantae, Fungae ja Protista. Useimmat eukaryootit ovat monisoluisia, vaikka jotkut (esim. Hiiva) eivät ole.
Prokaryoottisilla soluilla on absoluuttisella minimillä geneettisen materiaalin agglomeroituminen DNA: n muodossa kotelon sisällä, jonka rajaa solumembraani, jota kutsutaan myös plasmamembraaniksi. Tämän kotelon sisällä on myös sytoplasma, jolla prokaryooteilla on märän asfaltin konsistenssi; eukaryooteissa se on paljon juoksevampaa. Lisäksi monilla prokaryooteilla on myös soluseinä solukalvon ulkopuolella toimimaan suojakerroksena (kuten näette, solukalvo palvelee erilaisia toimintoja). Erityisesti kasvisolut, jotka ovat eukaryoottisia, sisältävät myös soluseinät. Mutta prokaryoottisoluissa ei ole organelleja, ja tämä on ensisijainen rakenteellinen ero. Vaikka valitaan näkemään ero metaboolisena, se liittyy silti vastaaviin rakenteellisiin ominaisuuksiin.
Joillakin prokaryooteilla on siimoja, jotka ovat piiskamaisia polypeptidejä, joita käytetään kuljettamiseen. Joillakin on myös pili, jotka ovat hiusmaisia ulkonemia, joita käytetään liimaamiseen. Bakteerit ovat myös monimuotoisia: Kookit ovat pyöreitä (kuten meningokokit, jotka voivat aiheuttaa ihmisille aivokalvontulehduksen), baciilli (sauvat, kuten pernaruttoa aiheuttavat lajit) ja spirilla tai spirochetes (kierteiset bakteerit, kuten syfilisestä vastaavat) .
Entä virukset? Nämä ovat vain pieniä bittiä geneettistä materiaalia, joka voi olla DNA tai RNA (ribonukleiinihappo), jota ympäröi proteiinikerros. Virukset eivät kykene lisääntymään yksinään, ja siksi niiden on tartuttava solut ja "kaapattava" lisääntymislaitteistonsa levittääkseen kopioita itsestään. Antibiootit ovat seurauksena kaikista bakteereista, mutta ne ovat tehottomia viruksia vastaan. Viruslääkkeitä on olemassa, ja uusimpia ja tehokkaampia lääkkeitä otetaan käyttöön koko ajan, mutta niiden toimintamekanismit ovat täysin erilaisia kuin antibioottien, jotka yleensä kohdistuvat joko soluseiniin tai prokaryoottisoluihin liittyviin metabolisiin entsyymeihin.
Solukalvo
Solukalvo on biologian monipuolinen ihme. Sen ilmeisin tehtävä on toimia säiliönä solun sisällölle ja muodostaa esteen solun ulkopuolisen ympäristön loukkauksille. Tämä kuvaa kuitenkin vain pienen osan sen toiminnasta. Solumembraani ei ole passiivinen osio, mutta erittäin dynaaminen porttien ja kanavien kokoonpano, jotka auttavat varmistamaan solun sisäisen ympäristön (ts. Sen tasapainon tai homeostaasin) ylläpitämisen sallimalla selektiivisesti molekyylit soluun ja ulos solusta tarpeen mukaan.
Kalvo on oikeastaan kaksoiskalvo, jonka kaksi kerrosta osoittavat vastakkain peilikuvana. Tätä kutsutaan fosfolipidikak- sikerrokseksi, ja jokainen kerros koostuu "levystä" fosfolipidimolekyyleistä tai oikeammin glyserofosfolipidimolekyyleistä. Nämä ovat pitkänomaisia molekyylejä, jotka koostuvat polaarisista fosfaatti "päistä", jotka osoittavat poispäin kaksikerroksen keskustasta (ts. Kohti sytoplasmaa ja solun ulkopintaa), ja ei-polaariset "hännät", jotka koostuvat parista rasvahapoista; nämä kaksi happoa ja fosfaatti ovat kiinnittyneet kolmen hiilen glyserolimolekyylin vastakkaisille puolille. Koska fosfaattiryhmillä on epäsymmetrinen varausjakauma ja rasvahappojen varauksen epäsymmetrialla, liuokseen asetetut fosfolipidit koottuvat itseensä itsestään tällaisessa kaksikerroksessa, joten se on energiatehokas.
Aineet voivat kulkea kalvon läpi monin tavoin. Yksi on yksinkertainen diffuusio, jossa pienet molekyylit, kuten happi ja hiilidioksidi, liikkuvat kalvon läpi korkeamman pitoisuuden alueilta pienemmän pitoisuuden alueille. Helppo diffuusio, osmoosi ja aktiivinen kuljetus auttavat myös ylläpitämään soluun tulevien ravinteiden tasaista tarjontaa ja poistuvien aineenvaihduntatuotteiden jätettä.
Ydin
Ydin on DNA: n varastointipaikka eukaryoottisoluissa. (Muista, että prokaryooteista puuttuu ytimiä, koska niistä puuttuu minkäänlaisia membraaniin sitoutuneita organelleja.) Kuten plasmamembraani, myös ydinkalvo, jota kutsutaan myös ydinkuoreksi, on kaksikerroksinen fosfolipidisuoja.
Ytimen sisällä solun geneettinen materiaali on järjestetty erillisiin kappaleisiin, joita kutsutaan kromosomeiksi. Organismin kromosomien lukumäärä vaihtelee lajeittain; ihmisillä on 23 paria, mukaan lukien 22 paria "normaalia" kromosomeja, joita kutsutaan autosomeiksi, ja yksi pari sukupromosomeja. Yksittäisten kromosomien DNA on järjestetty sekvensseihin, joita kutsutaan geeneiksi; Jokaisella geenillä on tietyn proteiinituotteen geneettinen koodi, olipa se entsyymi, silmien värin edistäjä tai luurankojen lihaskomponentti.
Kun solu jakaa, sen ydin jakautuu selvästi, johtuen kromosomien replikaatiosta siinä. Tätä lisääntymisprosessia kutsutaan mitoosiksi, ja ytimen katkaisu tunnetaan sytokiininä.
ribosomit
Ribosomit ovat proteiinisynteesin paikka soluissa. Nämä organelit valmistetaan melkein kokonaan RNA-tyypistä, jota kutsutaan sopivasti ribosomaaliseksi RNA: ksi tai rRNA: ksi. Nämä ribosomit, joita löytyy koko solusytoplasmasta, sisältävät yhden suuren alayksikön ja yhden pienen alayksikön.
Ehkä helpoin tapa kuvailla ribosomeja on kuin pienet kokoonpanolinjat. Kun on aika valmistaa tietty proteiinituote, ytimestä DNA: sta transkriboitu Messenger-RNA (mRNA) kulkee ribosomien osaan, jossa mRNA-koodi muunnetaan aminohapoiksi, kaikkien proteiinien rakennuspalikoiksi. Tarkemmin sanottuna mRNA: n neljä erilaista typpipitoista emästä voidaan järjestää 64 eri tavoin ryhmiin, joissa on kolme (4 nostettu kolmanteen voimaan on 64), ja jokainen näistä "kolmoisryhmistä" koodaa aminohappoa. Koska ihmiskehossa on vain 20 aminohappoa, jotkut aminohapot ovat peräisin useammasta kuin yhdestä kolmoiskoodista.
Kun mRNA: ta käännetään, vielä erään tyyppisellä RNA: lla, siirto-RNA (tRNA) kantaa mitä tahansa aminohappoa, jonka koodi on kutsunut, ribosomaaliseen synteesikohtaan, jossa aminohappo on kiinnittynyt proteiini-in- edistystä. Kun proteiini, joka voi olla mistä tahansa kymmenistä moniin satoihin aminohapoihin pitkä, on valmis, se vapautuu ribosomista ja kuljetetaan minne tahansa missä sitä tarvitaan.
Mitokondriat ja kloroplastit
Mitokondriat ovat eläinsolujen "voimalaitoksia", ja kloroplastit ovat niiden analogeja kasvisoluissa. Mitokondrioiden, joiden uskotaan alkaneen itsenäisinä bakteereina ennen niiden liittämistä rakenteisiin, joista tuli eukaryoottisia soluja, on aerobisen aineenvaihdunnan paikka, joka vaatii happea energian uuttamiseksi adenosiinitrifosfaatin (ATP) muodossa glukoosista. Mitokondria vastaanottaa pyruvaattimolekyylejä, jotka ovat peräisin happea riippumattomasta glukoosin hajoamisesta sytoplasmassa; mitokondrioiden matriisissa (sisäosassa) pyruvaatti altistetaan Krebs-syklille, jota kutsutaan myös sitruunahapposykliksi tai trikarboksyylihapposykliksi (TCA). Krebs-sykli muodostaa korkean energian protonikantajien muodostumisen ja toimii aerobisissa reaktioissa, joita kutsutaan elektronin kuljetusketjuksi, joka tapahtuu lähellä mitokondriaalista kalvoa, joka on vielä yksi lipidien kaksikerros. Nämä reaktiot tuottavat paljon enemmän energiaa ATP: n muodossa kuin glykolyysi voi; ilman mitokondrioita eläinten elämä ei olisi voinut kehittyä maapallolla "korkeampien" organismien ihmeellisten energiantarpeiden takia.
Klooroplastit antavat kasveille vihreän värin, koska ne sisältävät klorofylliksi kutsuttu pigmenttiä. Mitokondrit hajottavat glukoosituotteita, kun taas klooriplastit käyttävät auringonvalon energiaa glukoosin muodostamiseen hiilidioksidista ja vedestä. Sitten kasvi käyttää osaa tästä polttoaineesta omiin tarpeisiinsa, mutta suurin osa siitä, yhdessä glukoosisynteesissä vapautuneen hapen kanssa, pääsee ekosysteemiin ja sitä käyttävät eläimet, jotka eivät voi tehdä omia ruokia. Ilman runsasta kasvien elämää maapallolla eläimet eivät voisi selviytyä; päinvastoin, totta, koska eläinten aineenvaihdunta tuottaa tarpeeksi hiilidioksidia kasvien käytettäväksi.
Sytoskeleton
Sytoskeleton, kuten nimensä päättelee, tarjoaa solulle rakenteellista tukea samalla tavalla kuin oma luinen luuranko tarjoaa vakaan rakennustelineen elimillesi ja kudoksillesi. Sytoskeleton koostuu kolmesta komponentista: mikrosäikeistä, välikuiduista ja mikrotubuluksista pienimmästä suurimpaan. Mikrofilamentit ja mikrotubulit voidaan koota ja purkaa solun tarpeiden mukaan tiettynä ajankohtana, kun taas välifilamentit ovat yleensä pysyviä.
Sen lisäksi, että organelit kiinnitetään paikoilleen, kuten korkeisiin viestintorneihin kiinnitetyt ohjauslangat pitävät nämä kiinnitettyinä maahan, sytoskeleton avulla liikutetaan asioita solun sisällä. Tämä voi olla muodossa, joka toimii kiinnityspisteinä flagellalle, kuten jotkut mikrotubulukset tekevät; vaihtoehtoisesti jotkut mikrotubulukset tarjoavat todellisen putken (reitin) asioiden liikkumiseksi. Täten sytoskeleton voi olla sekä moottori- että moottoritie, tietystä tyypistä riippuen.
Muut organelit
Muita tärkeitä organelleja ovat Golgin ruumiit, jotka näyttävät pannukakkujen pinoilta mikroskooppitutkimuksessa ja toimivat proteiinien varastointi- ja erityskohtina, ja endoplasminen reticulum, joka siirtää proteiinituotteita solun yhdestä osasta toiseen. Endoplasminen reticulum on sileä ja karkea muoto; jälkimmäisiä nimitetään niin, koska niissä on ribosomeja. Golgin rungot aiheuttavat rakkuloita, jotka katkaisevat "pannukakkujen" reunat ja sisältävät proteiineja; Jos näitä voidaan pitää kuljetuskontteina, niin endoplasminen retikulumi, joka vastaanottaa nämä kappaleet, on kuin moottoritie- tai rautatiejärjestelmä.
Lysosomit ovat tärkeitä myös solujen ylläpidossa. Nämä ovat myös vesikkeleitä, mutta ne sisältävät erityisiä ruuansulatuksessa käytettäviä entsyymejä, jotka voivat hajottaa (liuottaa) joko solujen metabolisia jätetuotteita tai kemikaaleja, joita ei ole tarkoitus olla siellä ollenkaan, mutta jotka ovat jotenkin rikkoneet solukalvoa.