Created Παρασκευή 27 Μαρτίου 2026
Cell (Biology): An Overview of Prokaryotic & Eukaryotic Cells
Ενημερώθηκε στις 15 Μαΐου 2019
Από τη Lana Bandoim
Τα φυτά και τα κουτάβια φαίνονται εντελώς διαφορετικά, αλλά τα κύτταρα αποτελούν τη βάση και για τους δύο αυτούς οργανισμούς. Τα κύτταρα βρίσκονται τόσο στους προκαρυώτες όσο και στους ευκαρυώτες, αλλά οι δομές και οι διαφορετικές λειτουργίες των προκαρυωτικών και των ευκαρυωτικών κυττάρων διαφέρουν σημαντικά.
Η κατανόηση της βιολογίας των κυττάρων θα σας βοηθήσει να κατανοήσετε τα θεμέλια των ζωντανών οργανισμών.
Τα κύτταρα είναι οι βασικοί δομικοί λίθοι που συνθέτουν όλους τους ζωντανούς οργανισμούς. Ωστόσο, δεν μπορείτε να δείτε τα περισσότερα μεμονωμένα κύτταρα χωρίς μικροσκόπιο. Στη δεκαετία του 1660, ο επιστήμονας Robert Hooke ανακάλυψε τα κύτταρα χρησιμοποιώντας μικροσκόπιο για να εξετάσει μέρος φελλού.
Αν κοιτάξετε τη γενική οργάνωση των ζωντανών οργανισμών στη Γη, θα δείτε ότι τα κύτταρα αποτελούν τη βάση. Τα κύτταρα μπορούν να σχηματίσουν ιστούς, οι οποίοι μπορούν να δημιουργήσουν όργανα και συστήματα οργάνων. Διάφορα μόρια και δομές αποτελούν το ίδιο το κύτταρο.
Οι πρωτεΐνες αποτελούνται από μικρότερες μονάδες που ονομάζονται αμινοξέα. Η δομή των πρωτεϊνών μπορεί να ποικίλλει ανάλογα με την πολυπλοκότητά τους, και μπορείτε να τις ταξινομήσετε ως πρωτογενείς, δευτερογενείς, τριτογενείς ή τεταρτογενείς. Αυτή η δομή ή σχήμα καθορίζει τη λειτουργία της πρωτεΐνης.
Οι υδατάνθρακες μπορεί να είναι απλοί υδατάνθρακες που παρέχουν ενέργεια στο κύτταρο, ή σύνθετοι υδατάνθρακες που τα κύτταρα μπορούν να αποθηκεύσουν για μελλοντική χρήση. Τα φυτικά και τα ζωικά κύτταρα έχουν διαφορετικούς τύπους υδατανθράκων.
Τα λιπίδια είναι ένας τρίτος τύπος οργανικού μορίου μέσα στα κύτταρα. Τα λιπίδια αποτελούνται από λιπαρά οξέα και μπορεί να είναι είτε κορεσμένα είτε ακόρεστα. Αυτά τα λιπίδια περιλαμβάνουν στεροειδή όπως η χοληστερόλη και άλλες στερόλες.
Τα πυρηνικά οξέα είναι ο τέταρτος τύπος οργανικού μορίου μέσα στα κύτταρα. Οι δύο κύριοι τύποι πυρηνικών οξέων είναι το δεοξυριβονουκλεϊκό οξύ ([DNA]) και το ριβονουκλεϊκό οξύ ([RNA]). Περιέχουν τις γενετικές πληροφορίες του κυττάρου. Τα κύτταρα μπορούν να οργανώσουν το DNA σε χρωμοσώματα.
Οι επιστήμονες πιστεύουν ότι τα κύτταρα αναπτύχθηκαν πριν από 3,8 δισεκατομμύρια χρόνια, αφού μεγάλα οργανικά μόρια σχηματίστηκαν και περιέβαλαν τον εαυτό τους με μια προστατευτική μεμβράνη. Κάποιοι θεωρούν ότι πρώτα σχηματίστηκε το RNA. Τα ευκαρυωτικά κύτταρα μπορεί να εμφανίστηκαν αφού τα προκαρυωτικά κύτταρα ενώθηκαν για να σχηματίσουν έναν μεγαλύτερο οργανισμό.
Τα ευκαρυωτικά κύτταρα έχουν DNA περιβαλλόμενο από μεμβράνη, ενώ τα προκαρυωτικά κύτταρα δεν διαθέτουν αυτό και επίσης λείπουν άλλα οργανίδια.
Τα γονίδια κωδικοποιούν πρωτεΐνες μέσα στα κύτταρα. Αυτές οι πρωτεΐνες μπορούν στη συνέχεια να επηρεάσουν τη λειτουργία ενός κυττάρου και να καθορίσουν τι κάνει.
Κατά τη μεταγραφή DNA, το κύτταρο αποκωδικοποιεί τις πληροφορίες στο DNA και τις αντιγράφει για να δημιουργήσει αγγελιαφόρο RNA (mRNA). Τα κύρια στάδια αυτής της διαδικασίας είναι έναρξη, επιμήκυνση της αλυσίδας, τερματισμός και διόρθωση. Η ρύθμιση της μεταγραφής επιτρέπει στο κύτταρο να ελέγχει τη δημιουργία γενετικού υλικού όπως το RNA και την έκφραση των γονιδίων.
Κατά τη διάρκεια της μετάφρασης, το κύτταρο αποκωδικοποιεί το mRNA για να δημιουργήσει αλυσίδες αμινοξέων, οι οποίες μπορούν να γίνουν πρωτεΐνες. Η διαδικασία περιλαμβάνει έναρξη, επιμήκυνση και τερματισμό. Η ρυθμιστική μετάφραση επιτρέπει στο κύτταρο να ελέγχει τη σύνθεση των πρωτεϊνών.
Η μετα-μεταφραστική επεξεργασία επιτρέπει στο κύτταρο να τροποποιεί τις πρωτεΐνες προσθέτοντας λειτουργικές ομάδες σε αυτές.
Το κύτταρο ελέγχει την έκφραση των γονιδίων κατά τη μεταγραφή και τη μετάφραση. Η οργάνωση της χρωματίνης βοηθά επίσης, επειδή ρυθμιστικές πρωτεΐνες μπορούν να δεσμεύονται σε αυτή και να επηρεάζουν την έκφραση των γονιδίων.
Οι τροποποιήσεις στο DNA, όπως η ακετυλίωση και η μεθυλίωση, συνήθως συμβαίνουν μετά τη μετάφραση. Βοηθούν επίσης στον έλεγχο της έκφρασης των γονιδίων, κάτι που είναι σημαντικό για την ανάπτυξη του κυττάρου και τη συμπεριφορά του.
Τα προκαρυωτικά κύτταρα έχουν κυτταρική μεμβράνη, κυτταρικό τοίχωμα, κυτταρόπλασμα και ριβοσώματα. Ωστόσο, οι προκαρυώτες έχουν πυρηνοειδές αντί για πυρήνα περιβαλλόμενο από μεμβράνη. Τα Gram-αρνητικά και Gram-θετικά βακτήρια είναι παραδείγματα προκαρυωτών, και μπορείτε να τα ξεχωρίσετε λόγω διαφορών στα κυτταρικά τους τοιχώματα.
Τα περισσότερα προκαρυωτικά κύτταρα διαθέτουν κάψα για προστασία. Μερικά έχουν τριχοειδή προσάρτημα (pilus) ή προσαρτήματα, που είναι τριχωτές δομές στην επιφάνεια, ή μαστίγιο, που είναι μια μαστιγωτή δομή.
Όπως τα προκαρυωτικά κύτταρα, τα ευκαρυωτικά κύτταρα έχουν πλασματική μεμβράνη, κυτταρόπλασμα και ριβοσώματα. Ωστόσο, τα ευκαρυωτικά κύτταρα διαθέτουν επίσης πυρήνα περιβαλλόμενο από μεμβράνη, οργανίδια περιβαλλόμενα από μεμβράνη και ραβδοειδή χρωμοσώματα.
Στα ευκαρυωτικά κύτταρα θα βρείτε επίσης το ενδοπλασματικό δίκτυο και το σύμπλεγμα Golgi.
Ο κυτταρικός μεταβολισμός περιλαμβάνει μια σειρά χημικών αντιδράσεων που μετατρέπουν την ενέργεια σε καύσιμο. Οι δύο κύριες διαδικασίες που χρησιμοποιούν τα κύτταρα είναι η αναπνοή και η φωτοσύνθεση.
Οι δύο κύριοι τύποι αναπνοής είναι η αερόβια (απαιτεί οξυγόνο) και η αναερόβια (δεν απαιτεί οξυγόνο). Η γαλακτική ζύμωση είναι ένας τύπος αναερόβιας αναπνοής που διασπά τη γλυκόζη.
Η κυτταρική αναπνοή είναι μια σειρά διαδικασιών που διασπούν το σάκχαρο. Περιλαμβάνει τέσσερα κύρια μέρη: γλυκόλυση, οξείδωση πυροσταφυλικού οξέος (pyruvate oxidation), κύκλος κιτρικού οξέος ή κύκλος Krebs και οξειδωτική φωσφορυλίωση (oxidative phosphorylation). Η αλυσίδα μεταφοράς ηλεκτρονίων είναι το τελευταίο βήμα του κύκλου και το σημείο όπου το κύτταρο παράγει την περισσότερη ενέργεια.
Η φωτοσύνθεση είναι η διαδικασία με την οποία τα φυτά παράγουν ενέργεια. Η χλωροφύλλη επιτρέπει στο φυτό να απορροφά το ηλιακό φως, το οποίο χρειάζεται για να παραγάγει ενέργεια. Οι δύο κύριοι τύποι διαδικασιών στη φωτοσύνθεση είναι οι φωτοανεξάρτητες και οι φωτοεξαρτώμενες αντιδράσεις.
Τα ένζυμα είναι μόρια όπως οι πρωτεΐνες που βοηθούν στην επιτάχυνση των χημικών αντιδράσεων μέσα στο κύτταρο. Διάφοροι παράγοντες μπορούν να επηρεάσουν τη λειτουργία των ενζύμων, όπως η θερμοκρασία. Αυτός είναι ο λόγος που η ομοιόσταση, ή η ικανότητα του κυττάρου να διατηρεί σταθερές συνθήκες, είναι σημαντική. Ένας από τους ρόλους ενός ενζύμου στον μεταβολισμό είναι η διάσπαση μεγαλύτερων μορίων.
Τα κύτταρα μπορούν να αναπτυχθούν και να διαιρεθούν μέσα στους οργανισμούς. Ο κυτταρικός κύκλος περιλαμβάνει τρία κύρια μέρη: μεσόφαση, μίτωση και κυτταροκίνηση. Η μίτωση είναι μια διαδικασία που επιτρέπει σε ένα κύτταρο να δημιουργήσει δύο πανομοιότυπα θυγατρικά κύτταρα.
Τα στάδια της μίτωσης είναι:
Κατά τη διάρκεια της κυτταροκίνησης, το κυτταρόπλασμα διαιρείται και σχηματίζονται τα δύο πανομοιότυπα θυγατρικά κύτταρα. Η μεσόφαση είναι η περίοδος κατά την οποία το κύτταρο είτε ξεκουράζεται είτε αναπτύσσεται, και μπορεί να χωριστεί σε μικρότερες φάσεις:
Η γήρανση (senescence ή aging) συμβαίνει σε όλα τα κύτταρα. Τελικά, τα κύτταρα σταματούν να διαιρούνται. Προβλήματα στον κυτταρικό κύκλο μπορούν να προκαλέσουν ασθένειες όπως ο καρκίνος.
Η μείωση συμβαίνει όταν ένα κύτταρο διαιρείται και δημιουργεί τέσσερα νέα κύτταρα με το μισό του αρχικού DNA. Αυτή η φάση μπορεί να χωριστεί σε μείωση I και μείωση II.
Ο έλεγχος της έκφρασης των γονιδίων επηρεάζει τη συμπεριφορά ενός κυττάρου.
Η επικοινωνία κυττάρου με κύτταρο επιτρέπει τη διάδοση πληροφοριών μέσα σε έναν οργανισμό. Περιλαμβάνει σήματα κυττάρου με μόρια όπως υποδοχείς ή προσδέτες (ligands). Τόσο οι χασματικές συνδέσεις (gap junctions) όσο και τα πλασμοδέσματα βοηθούν τα κύτταρα να επικοινωνούν.
Υπάρχουν σημαντικές διαφορές μεταξύ ανάπτυξης και διαφοροποίησης των κυττάρων. Η ανάπτυξη σημαίνει ότι το κύτταρο αυξάνει το μέγεθός του και διαιρείται, ενώ η διαφοροποίηση σημαίνει ότι το κύτταρο γίνεται εξειδικευμένο. Η διαφοροποίηση είναι σημαντική για τα ώριμα κύτταρα και τους ιστούς, επειδή επιτρέπει σε έναν οργανισμό να έχει διαφορετικούς τύπους κυττάρων που εκτελούν διάφορες λειτουργίες.
Η κινητικότητα (mobility ή motility) των κυττάρων μπορεί να περιλαμβάνει σύρσιμο, κολύμπι, ολίσθηση και άλλες κινήσεις. Συχνά, οι κροσσοί και τα μαστίγια βοηθούν το κύτταρο να κινηθεί. Η κινητικότητα επιτρέπει στα κύτταρα να μετακινούνται σε θέσεις για να σχηματίσουν ιστούς και όργανα.
Τα επιθηλιακά κύτταρα επενδύουν τις επιφάνειες του ανθρώπινου σώματος. Ο συνδετικός ιστός, ιδιαίτερα η εξωκυττάρια μήτρα, υποστηρίζει τα επιθηλιακά κύτταρα.
Οι οκτώ τύποι επιθηλιακών κυττάρων είναι:
Οι αλλαγές στην έκφραση των γονιδίων μπορούν να δημιουργήσουν διαφορετικούς τύπους κυττάρων. Η διαφοροποίηση είναι υπεύθυνη για τους εξειδικευμένους τύπους κυττάρων που παρατηρούνται σε πιο σύνθετους οργανισμούς.
Τα κύτταρα του κυκλοφορικού συστήματος περιλαμβάνουν:
Τα κύτταρα του νευρικού συστήματος περιλαμβάνουν νευρώνες που βοηθούν στην επικοινωνία των νεύρων. Η δομή ενός νευρώνα περιλαμβάνει σώμα, δενδρίτες, άξονα και σύναψη. Οι νευρώνες μπορούν να μεταδίδουν σήματα.
Τα κύτταρα του νευρικού συστήματος περιλαμβάνουν επίσης τη γλοία. Τα γλοιακά κύτταρα περιβάλλουν τους νευρώνες και τους υποστηρίζουν. Οι διαφορετικοί τύποι γλοίας περιλαμβάνουν:
Τα μυϊκά κύτταρα αποτελούν ένα ακόμη παράδειγμα κυτταρικής διαφοροποίησης. Οι διάφοροι τύποι περιλαμβάνουν:
(https://www.nature.com/scitable/topicpage/what-is-a-cell-14023083/)
(https://www.yourgenome.org/facts/what-is-a-cell)
(https://www.britannica.com/science/cell-biology)
(https://bscb.org/learning-resources/softcell-e-learning/what-is-a-cell/)
(http://whoami.sciencemuseum.org.uk/whoami/findoutmore/yourbody/whatdoyourcellsdo/whatisacellmadeof)
(https://www.bbc.com/bitesize/articles/zr69dxs)
Η Lana Bandoim είναι ανεξάρτητη συγγραφέας και επιμελήτρια. Κατέχει πτυχίο Bachelor of Science στη βιολογία και τη χημεία από το Butler University. Το έργο της έχει δημοσιευτεί στα Forbes, Yahoo! News, Business Insider, Lifescript, Healthline και σε πολλές άλλες εκδόσεις. Έχει υπάρξει κριτής στα Scholastic Writing Awards της Alliance for Young Artists & Writers. Έχει επίσης προταθεί για βραβείο Best Shortform Science Writing από το Best Shortform Science Writing Project.
Ενημερώθηκε στις 24 Ιουνίου 2019 Από τη Sylvie Tremblay
Όπως έχετε ήδη μάθει, τα κύτταρα είναι η βασική μονάδα της ζωής.
Και είτε ελπίζετε να αριστεύσετε στα τεστ βιολογίας του γυμνασίου ή του λυκείου είτε αναζητάτε μια επανάληψη πριν από τη βιολογία στο πανεπιστήμιο, η γνώση της δομής του ευκαρυωτικού κυττάρου είναι απαραίτητη.
Συνεχίστε την ανάγνωση για μια γενική επισκόπηση που θα καλύψει όλα όσα χρειάζεται να γνωρίζετε για (τα περισσότερα) μαθήματα βιολογίας γυμνασίου και λυκείου. Ακολουθήστε τους συνδέσμους για αναλυτικούς οδηγούς σε κάθε κυτταρικό οργανίδιο, ώστε να αριστεύσετε στα μαθήματά σας.
Τι ακριβώς είναι τα ευκαρυωτικά κύτταρα; Αποτελούν μία από τις δύο κύριες κατηγορίες κυττάρων – ευκαρυωτικά και προκαρυωτικά. Είναι επίσης τα πιο σύνθετα από τα δύο. Τα ευκαρυωτικά κύτταρα περιλαμβάνουν τα ζωικά κύτταρα – συμπεριλαμβανομένων των ανθρώπινων κυττάρων – τα φυτικά κύτταρα, τα κύτταρα των μυκήτων και των φυκών.
Τα ευκαρυωτικά κύτταρα χαρακτηρίζονται από έναν πυρήνα περιβαλλόμενο από μεμβράνη. Αυτό τα διαφοροποιεί από τα προκαρυωτικά κύτταρα, τα οποία έχουν πυρηνοειδές – μια περιοχή πυκνή σε κυτταρικό DNA – αλλά δεν διαθέτουν πραγματικά ξεχωριστό διαμέρισμα περιβαλλόμενο από μεμβράνη, όπως ο πυρήνας.
Τα ευκαρυωτικά κύτταρα διαθέτουν επίσης οργανίδια, τα οποία είναι δομές περιβαλλόμενες από μεμβράνη που βρίσκονται μέσα στο κύτταρο. Αν παρατηρούσατε ευκαρυωτικά κύτταρα κάτω από μικροσκόπιο, θα βλέπατε διακριτές δομές κάθε σχήματος και μεγέθους. Τα προκαρυωτικά κύτταρα, από την άλλη πλευρά, θα φαίνονταν πιο ομοιόμορφα, επειδή δεν διαθέτουν αυτές τις δομές περιβαλλόμενες από μεμβράνη για να «διασπούν» το κύτταρο.
Γιατί λοιπόν τα οργανίδια καθιστούν τα ευκαρυωτικά κύτταρα ιδιαίτερα;
Σκεφτείτε τα οργανίδια σαν δωμάτια στο σπίτι σας: το σαλόνι, τα υπνοδωμάτια, τα μπάνια κ.ο.κ. Όλα διαχωρίζονται από τοίχους – στο κύτταρο, αυτοί θα ήταν οι κυτταρικές μεμβράνες – και κάθε τύπος δωματίου έχει τη δική του ξεχωριστή χρήση, που συνολικά καθιστά το σπίτι σας ένα άνετο μέρος για να ζείτε. Τα οργανίδια λειτουργούν με παρόμοιο τρόπο· όλα έχουν συγκεκριμένους ρόλους που βοηθούν τα κύτταρά σας να λειτουργούν.
Όλα αυτά τα οργανίδια βοηθούν τα ευκαρυωτικά κύτταρα να εκτελούν πιο σύνθετες λειτουργίες. Έτσι, οι οργανισμοί με ευκαρυωτικά κύτταρα – όπως οι άνθρωποι – είναι πιο σύνθετοι από τους προκαρυωτικούς οργανισμούς, όπως τα βακτήρια.
Ας μιλήσουμε για τον «εγκέφαλο» του κυττάρου: τον πυρήνα, ο οποίος περιέχει το μεγαλύτερο μέρος του γενετικού υλικού του κυττάρου. Το μεγαλύτερο μέρος του DNA του κυττάρου σας βρίσκεται στον πυρήνα, οργανωμένο σε χρωμοσώματα. Στους ανθρώπους, αυτό σημαίνει 23 ζεύγη χρωμοσωμάτων, ή συνολικά 46 χρωμοσώματα.
Ο πυρήνας είναι το σημείο όπου το κύτταρο «αποφασίζει» ποια γονίδια θα είναι πιο ενεργά (ή «εκφρασμένα») και ποια λιγότερο ενεργά (ή «κατασταλμένα»). Είναι το σημείο της μεταγραφής, που αποτελεί το πρώτο βήμα προς τη σύνθεση πρωτεϊνών και την έκφραση ενός γονιδίου σε πρωτεΐνη.
Ο πυρήνας περιβάλλεται από μια διπλοστιβάδα πυρηνικής μεμβράνης που ονομάζεται πυρηνικός φάκελος. Ο φάκελος περιέχει αρκετούς πυρηνικούς πόρους, οι οποίοι επιτρέπουν σε ουσίες, συμπεριλαμβανομένου του γενετικού υλικού και του αγγελιαφόρου RNA ή mRNA, να περνούν μέσα και έξω από τον πυρήνα.
Και τέλος, ο πυρήνας περιέχει τον πυρηνίσκο, που είναι η μεγαλύτερη δομή μέσα στον πυρήνα. Ο πυρηνίσκος βοηθά τα κύτταρά σας να παράγουν ριβοσώματα – περισσότερα γι’ αυτά σε λίγο – και παίζει επίσης ρόλο στην απόκριση του κυττάρου στο στρες.
Στη βιολογία των κυττάρων, κάθε ευκαρυωτικό κύτταρο χωρίζεται σε δύο κατηγορίες: τον πυρήνα, που μόλις περιγράψαμε παραπάνω, και το κυτταρόπλασμα, που είναι, ουσιαστικά, όλα τα υπόλοιπα.
Το κυτταρόπλασμα στα ευκαρυωτικά κύτταρα περιέχει τα άλλα οργανίδια που περιβάλλονται από μεμβράνη, τα οποία θα συζητήσουμε παρακάτω. Περιέχει επίσης μια ουσία που μοιάζει με γέλη και ονομάζεται κυτοσόλιο – ένα μείγμα νερού, διαλυμένων ουσιών και δομικών πρωτεϊνών – το οποίο αποτελεί περίπου το 70% του όγκου του κυττάρου.
Κάθε ευκαρυωτικό κύτταρο – ζωικά κύτταρα, φυτικά κύτταρα, ό,τι θέλετε – περιβάλλεται από μια πλασματική μεμβράνη. Η δομή της πλασματικής μεμβράνης αποτελείται από διάφορα συστατικά, ανάλογα με τον τύπο του κυττάρου που εξετάζετε, αλλά όλα μοιράζονται ένα βασικό συστατικό: μια διπλοστιβάδα φωσφολιπιδίων.
Κάθε μόριο φωσφολιπιδίου αποτελείται από μια υδρόφιλη (ή φιλική προς το νερό) φωσφορική κεφαλή, καθώς και από δύο υδρόφοβα (ή απωθητικά προς το νερό) λιπαρά οξέα. Η διπλή μεμβράνη σχηματίζεται όταν δύο στρώματα φωσφολιπιδίων ευθυγραμμίζονται ουρά με ουρά, με τα λιπαρά οξέα να σχηματίζουν το εσωτερικό στρώμα της μεμβράνης και τις φωσφορικές ομάδες το εξωτερικό.
Αυτή η διάταξη δημιουργεί σαφή όρια για το κύτταρο, καθιστώντας κάθε ευκαρυωτικό κύτταρο μια ξεχωριστή μονάδα.
Υπάρχουν επίσης και άλλα συστατικά της πλασματικής μεμβράνης. Πρωτεΐνες μέσα στην πλασματική μεμβράνη βοηθούν στη μεταφορά υλικών μέσα και έξω από το κύτταρο, και επίσης λαμβάνουν χημικά σήματα από το περιβάλλον στα οποία τα κύτταρά σας μπορούν να ανταποκριθούν.
Ορισμένες από τις πρωτεΐνες της πλασματικής μεμβράνης (μια ομάδα που ονομάζεται γλυκοπρωτεΐνες) έχουν επίσης υδατάνθρακες προσδεδεμένους. Οι γλυκοπρωτεΐνες λειτουργούν ως «ταυτότητα» για τα κύτταρά σας και παίζουν σημαντικό ρόλο στην ανοσία.
Αν μια κυτταρική μεμβράνη δεν σας φαίνεται τόσο ισχυρή και ασφαλής, έχετε δίκιο – δεν είναι! Γι’ αυτό τα κύτταρά σας χρειάζονται έναν κυτταροσκελετό από κάτω για να βοηθήσει στη διατήρηση του σχήματος του κυττάρου. Ο κυτταροσκελετός αποτελείται από δομικές πρωτεΐνες που είναι αρκετά ισχυρές ώστε να υποστηρίζουν το κύτταρο και μπορούν ακόμη να βοηθήσουν το κύτταρο να αναπτυχθεί και να κινηθεί.
Υπάρχουν τρεις κύριοι τύποι ινιδίων που συγκροτούν τον κυτταροσκελετό του ευκαρυωτικού κυττάρου:
Μικροσωληνίσκοι: Αυτά είναι τα μεγαλύτερα ινίδια του κυτταροσκελετού και αποτελούνται από μια πρωτεΐνη που ονομάζεται τουβουλίνη. Είναι εξαιρετικά ισχυροί και ανθεκτικοί στη συμπίεση, επομένως είναι κρίσιμοι για τη διατήρηση του σωστού σχήματος των κυττάρων. Παίζουν επίσης ρόλο στην κινητικότητα του κυττάρου και βοηθούν στη μεταφορά υλικών μέσα στο κύτταρο.
Ενδιάμεσα ινίδια: Αυτά τα μεσαίου μεγέθους ινίδια αποτελούνται από κερατίνη (η οποία, παρεμπιπτόντως, είναι επίσης η κύρια πρωτεΐνη που βρίσκεται στο δέρμα, τα νύχια και τα μαλλιά σας). Συνεργάζονται με τους μικροσωληνίσκους για να βοηθήσουν στη διατήρηση του σχήματος του κυττάρου.
Μικροϊνίδια: Η μικρότερη κατηγορία ινιδίων στον κυτταροσκελετό, τα μικροϊνίδια αποτελούνται από μια πρωτεΐνη που ονομάζεται ακτίνη. Η ακτίνη είναι ιδιαίτερα δυναμική – οι ίνες ακτίνης μπορούν εύκολα να μικραίνουν ή να μεγαλώνουν, ανάλογα με τις ανάγκες του κυττάρου. Τα ινίδια ακτίνης είναι ιδιαίτερα σημαντικά για την κυτταροκίνηση (όταν ένα κύτταρο χωρίζεται σε δύο στο τέλος της μίτωσης) και παίζουν επίσης βασικό ρόλο στη μεταφορά και την κινητικότητα του κυττάρου.
Ο κυτταροσκελετός είναι ο λόγος που τα ευκαρυωτικά κύτταρα μπορούν να αποκτούν πολύ σύνθετα σχήματα χωρίς, ουσιαστικά, να καταρρέουν πάνω στον εαυτό τους.
Αν παρατηρήσετε ένα ζωικό κύτταρο στο μικροσκόπιο, θα βρείτε ένα ακόμη οργανίδιο, το κεντροσωμάτιο, που σχετίζεται στενά με τον κυτταροσκελετό.
Το κεντροσωμάτιο λειτουργεί ως το κύριο κέντρο οργάνωσης μικροσωληνίσκων (MTOC) του κυττάρου. Παίζει κρίσιμο ρόλο στη μίτωση – σε τέτοιο βαθμό ώστε ελαττώματα στο κεντροσωμάτιο συνδέονται με ασθένειες της κυτταρικής ανάπτυξης, όπως ο καρκίνος.
Θα βρείτε το κεντροσωμάτιο μόνο στα ζωικά κύτταρα. Τα φυτικά και τα μυκητιακά κύτταρα χρησιμοποιούν διαφορετικούς μηχανισμούς για την οργάνωση των μικροσωληνίσκων τους.
Ενώ όλα τα ευκαρυωτικά κύτταρα διαθέτουν κυτταροσκελετό, ορισμένοι τύποι κυττάρων – όπως τα φυτικά κύτταρα – έχουν κυτταρικό τοίχωμα για ακόμη μεγαλύτερη προστασία. Σε αντίθεση με την κυτταρική μεμβράνη, η οποία είναι σχετικά ρευστή, το κυτταρικό τοίχωμα είναι μια άκαμπτη δομή που βοηθά στη διατήρηση του σχήματος του κυττάρου.
Η ακριβής σύσταση του κυτταρικού τοιχώματος εξαρτάται από τον τύπο του οργανισμού που εξετάζετε (τα φύκη, οι μύκητες και τα φυτικά κύτταρα έχουν διαφορετικά κυτταρικά τοιχώματα). Ωστόσο, γενικά αποτελούνται από πολυσακχαρίτες, που είναι σύνθετοι υδατάνθρακες, καθώς και από δομικές πρωτεΐνες για υποστήριξη.
Το κυτταρικό τοίχωμα των φυτών είναι μέρος αυτού που βοηθά τα φυτά να στέκονται όρθια (τουλάχιστον μέχρι να στερηθούν τόσο πολύ νερό ώστε να αρχίσουν να μαραίνονται) και να αντέχουν περιβαλλοντικούς παράγοντες όπως ο άνεμος. Λειτουργεί επίσης ως ημιπερατή μεμβράνη, επιτρέποντας σε ορισμένες ουσίες να εισέρχονται και να εξέρχονται από το κύτταρο.
Εκείνα τα ριβοσώματα που παράγονται στον πυρηνίσκο;
Θα βρείτε πολλά από αυτά στο ενδοπλασματικό δίκτυο, ή ER. Συγκεκριμένα, θα τα βρείτε στο αδρό ενδοπλασματικό δίκτυο (ή RER), το οποίο πήρε το όνομά του από την «αδρή» εμφάνιση που έχει χάρη σε όλα αυτά τα ριβοσώματα.
Γενικά, το ER είναι το εργοστάσιο παραγωγής του κυττάρου και είναι υπεύθυνο για την παραγωγή ουσιών που χρειάζονται τα κύτταρά σας για να αναπτυχθούν. Στο RER, τα ριβοσώματα εργάζονται εντατικά για να βοηθήσουν τα κύτταρά σας να παράγουν τις χιλιάδες διαφορετικές πρωτεΐνες που χρειάζονται για να επιβιώσουν.
Υπάρχει επίσης ένα τμήμα του ER που δεν καλύπτεται από ριβοσώματα, το οποίο ονομάζεται λείο ενδοπλασματικό δίκτυο (ή SER). Το SER βοηθά τα κύτταρά σας να παράγουν λιπίδια, συμπεριλαμβανομένων των λιπιδίων που σχηματίζουν την πλασματική μεμβράνη και τις μεμβράνες των οργανιδίων. Βοηθά επίσης στην παραγωγή ορισμένων ορμονών, όπως τα οιστρογόνα και η τεστοστερόνη.
Ενώ το ER είναι το εργοστάσιο παραγωγής του κυττάρου, η συσκευή Golgi, που μερικές φορές ονομάζεται και σύμπλεγμα Golgi, είναι το κέντρο συσκευασίας του κυττάρου.
Η συσκευή Golgi λαμβάνει τις πρωτεΐνες που έχουν παραχθεί πρόσφατα στο ER και τις «συσκευάζει» ώστε να μπορούν να λειτουργήσουν σωστά μέσα στο κύτταρο. Επίσης συσκευάζει ουσίες σε μικρές μονάδες περιβαλλόμενες από μεμβράνη που ονομάζονται κυστίδια, και στη συνέχεια αποστέλλονται στη σωστή τους θέση μέσα στο κύτταρο.
Η συσκευή Golgi αποτελείται από μικρούς σάκους που ονομάζονται δεξαμενές (cisternae), οι οποίοι βοηθούν στην επεξεργασία των υλικών. Η cis πλευρά της συσκευής Golgi είναι η εισερχόμενη πλευρά που δέχεται νέα υλικά, ενώ η trans πλευρά είναι η εξερχόμενη πλευρά που τα απελευθερώνει.
Τα λυσοσώματα παίζουν επίσης βασικό ρόλο στην επεξεργασία πρωτεϊνών, λιπών και άλλων ουσιών. Είναι μικρά οργανίδια περιβαλλόμενα από μεμβράνη και είναι ιδιαίτερα όξινα, κάτι που τα βοηθά να λειτουργούν σαν το «στομάχι» του κυττάρου σας.
Ο ρόλος των λυσοσωμάτων είναι να πέπτουν υλικά, διασπώντας ανεπιθύμητες πρωτεΐνες, υδατάνθρακες και λιπίδια ώστε να μπορούν να απομακρυνθούν από το κύτταρο. Τα λυσοσώματα είναι ιδιαίτερα σημαντικό μέρος των κυττάρων του ανοσοποιητικού σας συστήματος, επειδή μπορούν να πέπτουν παθογόνους οργανισμούς – και να τους εμποδίζουν να σας βλάψουν συνολικά.
Από πού λοιπόν παίρνει το κύτταρό σας την ενέργεια για όλη αυτή την παραγωγή και μεταφορά; Από τα μιτοχόνδρια, που μερικές φορές αποκαλούνται το «εργοστάσιο ενέργειας» ή η «μπαταρία» του κυττάρου. Ο ενικός του μιτοχονδρίου είναι μιτοχόνδριο.
Όπως ίσως ήδη υποψιάζεστε, τα μιτοχόνδρια είναι τα κύρια σημεία παραγωγής ενέργειας. Συγκεκριμένα, είναι το σημείο όπου λαμβάνουν χώρα οι δύο τελευταίες φάσεις της κυτταρικής αναπνοής – και εκεί όπου το κύτταρο παράγει το μεγαλύτερο μέρος της χρησιμοποιήσιμης ενέργειάς του, με τη μορφή ATP.
Όπως τα περισσότερα οργανίδια, περιβάλλονται από διπλοστιβάδα λιπιδίων. Ωστόσο, τα μιτοχόνδρια έχουν στην πραγματικότητα δύο μεμβράνες (μια εσωτερική και μια εξωτερική). Η εσωτερική μεμβράνη είναι έντονα αναδιπλωμένη, προσφέροντας μεγαλύτερη επιφάνεια, κάτι που δίνει σε κάθε μιτοχόνδριο περισσότερο χώρο για να πραγματοποιεί χημικές αντιδράσεις και να παράγει περισσότερη ενέργεια για το κύτταρο.
Διαφορετικοί τύποι κυττάρων έχουν διαφορετικό αριθμό μιτοχονδρίων. Για παράδειγμα, τα ηπατικά και τα μυϊκά κύτταρα είναι ιδιαίτερα πλούσια σε αυτά.
Ενώ τα μιτοχόνδρια μπορεί να είναι το ενεργειακό κέντρο του κυττάρου, το υπεροξειδιόσωμα είναι ένα κεντρικό μέρος του μεταβολισμού του κυττάρου.
Αυτό συμβαίνει επειδή τα υπεροξειδιοσώματα βοηθούν στην απορρόφηση θρεπτικών ουσιών μέσα στα κύτταρά σας και είναι γεμάτα με πεπτικά ένζυμα για να τα διασπούν. Τα υπεροξειδιοσώματα περιέχουν επίσης και εξουδετερώνουν το υπεροξείδιο του υδρογόνου – το οποίο διαφορετικά θα μπορούσε να βλάψει το DNA ή τις κυτταρικές μεμβράνες σας – προάγοντας τη μακροπρόθεσμη υγεία των κυττάρων σας.
Δεν περιέχει κάθε κύτταρο χλωροπλάστες – δεν βρίσκονται σε ζωικά ή μυκητιακά κύτταρα, αλλά βρίσκονται σε φυτικά κύτταρα και σε ορισμένα φύκη – όμως όσα τους διαθέτουν τους αξιοποιούν αποτελεσματικά. Οι χλωροπλάστες είναι το σημείο της φωτοσύνθεσης, δηλαδή του συνόλου των χημικών αντιδράσεων που βοηθούν ορισμένους οργανισμούς να παράγουν χρησιμοποιήσιμη ενέργεια από το ηλιακό φως και επίσης συμβάλλουν στην απομάκρυνση του διοξειδίου του άνθρακα από την ατμόσφαιρα.
Οι χλωροπλάστες είναι γεμάτοι με πράσινες χρωστικές που ονομάζονται χλωροφύλλη, οι οποίες συλλαμβάνουν συγκεκριμένα μήκη κύματος φωτός και εκκινούν τις χημικές αντιδράσεις που συνθέτουν τη φωτοσύνθεση. Αν κοιτάξετε μέσα σε έναν χλωροπλάστη, θα βρείτε στοιβάδες υλικού που μοιάζουν με τηγανίτες και ονομάζονται θυλακοειδή, περιβαλλόμενες από έναν ανοιχτό χώρο (που ονομάζεται στρώμα).
Κάθε θυλακοειδές διαθέτει επίσης τη δική του μεμβράνη – τη μεμβράνη του θυλακοειδούς.
Αν παρατηρήσετε ένα φυτικό κύτταρο στο μικροσκόπιο, είναι πολύ πιθανό να δείτε μια μεγάλη «φυσαλίδα» που καταλαμβάνει μεγάλο μέρος του χώρου. Αυτό είναι το κεντρικό κενοτόπιο.
Στα φυτά, το κεντρικό κενοτόπιο γεμίζει με νερό και διαλυμένες ουσίες και μπορεί να γίνει τόσο μεγάλο ώστε να καταλαμβάνει έως και τα τρία τέταρτα του κυττάρου. Ασκεί πίεση σπαργής (turgor pressure) στο κυτταρικό τοίχωμα, βοηθώντας να «διογκωθεί» το κύτταρο ώστε το φυτό να μπορεί να στέκεται όρθιο.
Άλλοι τύποι ευκαρυωτικών κυττάρων, όπως τα ζωικά κύτταρα, έχουν μικρότερα κενοτόπια. Διαφορετικά κενοτόπια βοηθούν στην αποθήκευση θρεπτικών ουσιών και αποβλήτων, ώστε αυτά να παραμένουν οργανωμένα μέσα στο κύτταρο.
Χρειάζεστε μια υπενθύμιση για τις σημαντικότερες διαφορές μεταξύ φυτικών και ζωικών κυττάρων; Σας καλύπτουμε:
Τα φυτικά κύτταρα περιέχουν τουλάχιστον ένα μεγάλο κενοτόπιο για τη διατήρηση του σχήματος του κυττάρου, ενώ τα ζωικά κενοτόπια είναι μικρότερα σε μέγεθος.
Τα ζωικά κύτταρα διαθέτουν, ενώ τα φυτικά κύτταρα δεν διαθέτουν.
Τα φυτικά κύτταρα τους έχουν, ενώ τα ζωικά κύτταρα δεν έχουν.
Τα φυτικά κύτταρα έχουν ένα εξωτερικό κυτταρικό τοίχωμα, ενώ τα ζωικά κύτταρα διαθέτουν μόνο την πλασματική μεμβράνη.
Structure (https://micro.magnet.fsu.edu/cells/animalcell.html)
(https://sta.uwi.edu/fms/MDSC1001/THECELL.pdf)
(https://wikispaces.psu.edu/display/110Master/Subcellular+Architecture+of+the+Eukaryotic+Cell)
(https://www.windows2universe.org/?page=/earth/Life/cell_organelles.html)
Η Sylvie Tremblay κατέχει μεταπτυχιακό τίτλο Master of Science στη μοριακή και κυτταρική βιολογία και διαθέτει πολυετή εμπειρία ως ερευνήτρια στον καρκίνο και νευροεπιστήμονας. Πριν ξεκινήσει τη συγγραφική της δραστηριότητα, εργάστηκε ως βοηθός διδασκαλίας (TA) και δίδαξε φοιτητές στη βιολογία, τη χημεία, τα μαθηματικά και τη φυσική.
Ενημερώθηκε στις 21 Μαΐου 2019 Από τη Lana Bandoim
Οι επιστήμονες πιστεύουν ότι τα προκαρυωτικά κύτταρα ήταν μερικές από τις πρώτες μορφές ζωής στη Γη. Αυτά τα κύτταρα εξακολουθούν να είναι άφθονα σήμερα και μπορούν να διαιρεθούν σε βακτήρια και αρχαία.
Ένα κλασικό παράδειγμα προκαρυωτικού κυττάρου είναι το Escherichia coli (E. coli).
Τα προκαρυωτικά κύτταρα είναι θεμελιώδη για την κατανόηση της κυτταρικής βιολογίας στο λύκειο. Συνεχίστε την ανάγνωση για να μάθετε για τα διάφορα κυτταρικά συστατικά των προκαρυωτών.
Οι προκαρυώτες τείνουν να είναι απλοί, μονοκύτταροι οργανισμοί χωρίς οργανίδια περιβαλλόμενα από μεμβράνη ή πυρήνα. Οι ευκαρυώτες διαθέτουν αυτές τις δομές.
Δισεκατομμύρια χρόνια πριν, οι προκαρυώτες μπορεί να εξελίχθηκαν από οργανικά μόρια περιβαλλόμενα από μεμβράνη που ονομάζονται πρωτοβιόντα (protobionts). Μπορεί να ήταν οι πρώτες μορφές ζωής στον πλανήτη.
Μπορείτε να διαιρέσετε τους προκαρυώτες σε δύο τομείς: Βακτήρια και Αρχαία.
(Σημειώστε ότι όταν γράφετε για τους τομείς, τα ονόματα πρέπει να γράφονται με κεφαλαίο. Ωστόσο, μπορείτε να τα αφήνετε με πεζά όταν γράφετε γενικά για τις δύο ομάδες.)
Και οι δύο ομάδες αποτελούνται από μικρούς, μονοκύτταρους οργανισμούς, αλλά υπάρχουν διαφορές μεταξύ τους. Τα βακτήρια έχουν πεπτιδογλυκάνη στα κυτταρικά τους τοιχώματα, ενώ τα αρχαία όχι. Επιπλέον, τα βακτήρια έχουν λιπαρά οξέα στα λιπίδια της πλασματικής τους μεμβράνης, ενώ τα αρχαία έχουν ομάδες φυτανυλίου.
Μερικά παραδείγματα κοινών βακτηρίων περιλαμβάνουν τα E. coli και Staphylococcus aureus (γνωστότερο ως σταφυλόκοκκος). Οι αλόφιλοι που ζουν σε αλμυρά περιβάλλοντα αποτελούν παράδειγμα αρχαίων.
Τα βακτήρια είναι ένας από τους δύο τομείς που αποτελούν τα προκαρυωτικά κύτταρα. Αποτελούν ποικίλες μορφές ζωής και αναπαράγονται με δυαδική σχάση.
Υπάρχουν τρία βασικά σχήματα βακτηριακών κυττάρων: κόκκοι, βάκιλλοι και σπειρύλλια. Οι κόκκοι είναι ωοειδή ή σφαιρικά βακτήρια, οι βάκιλλοι έχουν σχήμα ράβδου και τα σπειρύλλια έχουν σπειροειδές σχήμα.
Τα βακτήρια παίζουν σημαντικό ρόλο στην ανθρώπινη ασθένεια και υγεία. Μερικά από αυτά τα μικρόβια, όπως το Staphylococcus aureus, μπορούν να προκαλέσουν λοιμώξεις στους ανθρώπους. Ωστόσο, άλλα βακτήρια είναι ωφέλιμα, όπως το Lactobacillus acidophilus, το οποίο βοηθά τον οργανισμό σας να διασπά τη λακτόζη που βρίσκεται στα γαλακτοκομικά προϊόντα.
Αρχικά ταξινομημένα ως αρχαία βακτήρια και αποκαλούμενα «αρχαιοβακτήρια», τα αρχαία διαθέτουν πλέον τον δικό τους τομέα. Πολλά είδη αρχαίων είναι ακραιόφιλα και ζουν σε ακραίες συνθήκες, όπως σε θερμές πηγές που βράζουν ή σε όξινα νερά, τις οποίες τα βακτήρια δεν μπορούν να αντέξουν.
Μερικά παραδείγματα περιλαμβάνουν υπερθερμόφιλα που υπάρχουν σε θερμοκρασίες άνω των 176 βαθμών Φαρενάιτ (80 βαθμών Κελσίου) και αλόφιλα που μπορούν να ζουν σε διαλύματα αλατιού από 10 έως 30 τοις εκατό. Τα κυτταρικά τοιχώματα στα αρχαία προσφέρουν προστασία και τους επιτρέπουν να ζουν σε ακραία περιβάλλοντα.
Τα αρχαία έχουν πολλά διαφορετικά σχήματα και μεγέθη που κυμαίνονται από ράβδους έως σπείρες. Ορισμένες πτυχές της συμπεριφοράς των αρχαίων, όπως η αναπαραγωγή, είναι παρόμοιες με των βακτηρίων. Ωστόσο, άλλες συμπεριφορές, όπως η γονιδιακή έκφραση, μοιάζουν με εκείνες των ευκαρυωτών.
Οι προκαρυώτες μπορούν να αναπαραχθούν με διάφορους τρόπους. Οι βασικοί τύποι αναπαραγωγής περιλαμβάνουν την εκβλάστηση, τη δυαδική σχάση και τον κατακερματισμό. Αν και ορισμένα βακτήρια σχηματίζουν σπόρια, αυτό δεν θεωρείται αναπαραγωγή επειδή δεν δημιουργούνται απόγονοι μέσω αυτής της διαδικασίας.
Η εκβλάστηση συμβαίνει όταν ένα κύτταρο δημιουργεί έναν οφθαλμό που μοιάζει με φυσαλίδα. Ο οφθαλμός συνεχίζει να αναπτύσσεται όσο παραμένει προσκολλημένος στο μητρικό κύτταρο. Τελικά, ο οφθαλμός αποσπάται από το μητρικό κύτταρο.
Η δυαδική σχάση συμβαίνει όταν ένα κύτταρο διαιρείται σε δύο πανομοιότυπα θυγατρικά κύτταρα. Ο κατακερματισμός συμβαίνει όταν ένα κύτταρο διασπάται σε μικρά κομμάτια ή θραύσματα, και κάθε κομμάτι γίνεται ένα νέο κύτταρο.
Η δυαδική σχάση είναι ένας κοινός τύπος αναπαραγωγής στα προκαρυωτικά κύτταρα. Η διαδικασία περιλαμβάνει το διαχωρισμό του μητρικού κυττάρου σε δύο κύτταρα που είναι πανομοιότυπα. Το πρώτο βήμα στη δυαδική σχάση είναι η αντιγραφή του DNA. Στη συνέχεια, το νέο DNA μετακινείται στο αντίθετο άκρο του κυττάρου.
Έπειτα, το κύτταρο αρχίζει να μεγαλώνει και να διαστέλλεται. Τελικά, σχηματίζεται ένας διαχωριστικός δακτύλιος στη μέση που «σφίγγει» το κύτταρο σε δύο κομμάτια. Το αποτέλεσμα είναι δύο πανομοιότυπα κύτταρα.
Όταν συγκρίνετε τη δυαδική σχάση με τη διαίρεση κυττάρων στους ευκαρυώτες, μπορεί να παρατηρήσετε κάποιες μικρές ομοιότητες. Για παράδειγμα, τόσο η μίτωση όσο και η δυαδική σχάση δημιουργούν πανομοιότυπα θυγατρικά κύτταρα. Και οι δύο διαδικασίες περιλαμβάνουν επίσης την αντιγραφή του DNA.
Η κυτταρική δομή των προκαρυωτών μπορεί να ποικίλλει, αλλά οι περισσότεροι οργανισμοί έχουν μερικά βασικά συστατικά. Οι προκαρυώτες διαθέτουν κυτταρική μεμβράνη ή πλασματική μεμβράνη που λειτουργεί σαν προστατευτικό κάλυμμα. Έχουν επίσης ένα άκαμπτο κυτταρικό τοίχωμα για επιπλέον στήριξη και προστασία.
Τα προκαρυωτικά κύτταρα έχουν ριβοσώματα, τα οποία είναι μόρια που συνθέτουν πρωτεΐνες. Το γενετικό τους υλικό βρίσκεται στο νουκλεοειδές, που είναι η περιοχή όπου ζει το DNA. Επιπλέον, δακτυλιοειδή μόρια DNA που ονομάζονται πλασμίδια αιωρούνται στο κυτταρόπλασμα. Είναι σημαντικό να σημειωθεί ότι οι προκαρυώτες δεν διαθέτουν πυρηνική μεμβράνη.
Εκτός από αυτές τις εσωτερικές δομές, ορισμένα προκαρυωτικά κύτταρα διαθέτουν τρίχες (pilus) ή μαστίγια (flagellum) για να βοηθούν στην κίνηση. Το pilus είναι μια εξωτερική τριχωτή δομή, ενώ το flagellum είναι μια εξωτερική δομή τύπου μαστίγιου. Ορισμένοι προκαρυώτες, όπως τα βακτήρια, έχουν κάψουλα έξω από τα κυτταρικά τους τοιχώματα. Η αποθήκευση θρεπτικών ουσιών μπορεί επίσης να ποικίλει, αλλά πολλοί προκαρυώτες χρησιμοποιούν κόκκους αποθήκευσης στο κυτταρόπλασμά τους.
Οι γενετικές πληροφορίες στους προκαρυώτες βρίσκονται μέσα στο νουκλεοειδές. Σε αντίθεση με τους ευκαρυώτες, οι προκαρυώτες δεν έχουν πυρήνα περιβαλλόμενο από μεμβράνη. Αντίθετα, τα κυκλικά μόρια DNA ζουν σε μια περιοχή του κυτταροπλάσματος. Για παράδειγμα, το κυκλικό βακτηριακό χρωμόσωμα είναι ένας μεγάλος βρόχος αντί για μεμονωμένα χρωμοσώματα.
Η σύνθεση DNA στα βακτήρια ξεκινά με την έναρξη της αντιγραφής σε μια συγκεκριμένη αλληλουχία νουκλεοτιδίων. Στη συνέχεια, ακολουθεί η επιμήκυνση για την προσθήκη νέων νουκλεοτιδίων. Τέλος, πραγματοποιείται τερματισμός αφού σχηματιστεί το νέο χρωμόσωμα.
Στους προκαρυώτες, η γονιδιακή έκφραση συμβαίνει με διαφορετικό τρόπο. Τόσο τα βακτήρια όσο και τα αρχαία μπορούν να έχουν ταυτόχρονη μεταγραφή και μετάφραση.
Αυτό σημαίνει ότι τα κύτταρα μπορούν να παράγουν αμινοξέα, που είναι οι δομικοί λίθοι των πρωτεϊνών, οποιαδήποτε στιγμή.
Το κυτταρικό τοίχωμα στους προκαρυώτες έχει πολλούς σκοπούς. Προστατεύει το κύτταρο και παρέχει στήριξη. Επιπλέον, βοηθά το κύτταρο να διατηρήσει το σχήμα του και εμποδίζει το σκάσιμο. Βρίσκεται έξω από την πλασματική μεμβράνη και η συνολική δομή του είναι πιο περίπλοκη από αυτή που βρίσκεται στα φυτά.
Στα βακτήρια, το κυτταρικό τοίχωμα αποτελείται από πεπτιδογλυκάνη ή μουρεΐνη, που αποτελείται από αλυσίδες πολυσακχαριτών. Ωστόσο, τα κυτταρικά τοιχώματα διαφέρουν μεταξύ των Gram-θετικών και Gram-αρνητικών βακτηρίων.
Τα Gram-θετικά βακτήρια έχουν παχύ κυτταρικό τοίχωμα, ενώ τα Gram-αρνητικά έχουν λεπτό. Επειδή τα τοιχώματά τους είναι λεπτά, τα Gram-αρνητικά βακτήρια διαθέτουν επιπλέον στρώμα λιποπολυσακχαριτών.
Τα αντιβιοτικά και άλλα φάρμακα μπορούν να στοχεύσουν τα κυτταρικά τοιχώματα των βακτηρίων χωρίς να βλάψουν τους ανθρώπους, επειδή οι άνθρωποι δεν έχουν αυτού του είδους τα τοιχώματα στα κύτταρά τους. Ωστόσο, ορισμένα βακτήρια αναπτύσσουν ανθεκτικότητα στα αντιβιοτικά, και τα φάρμακα σταματούν να είναι αποτελεσματικά.
Η ανθεκτικότητα στα αντιβιοτικά συμβαίνει όταν τα βακτήρια εξελίσσονται, και αυτά με μεταλλάξεις που τους επιτρέπουν να επιβιώσουν στα φάρμακα μπορούν να πολλαπλασιαστούν.
Η αποθήκευση θρεπτικών συστατικών είναι σημαντική για τους προκαρυώτες, επειδή μερικοί ζουν σε περιβάλλοντα όπου η πρόσβαση σε σταθερές πηγές τροφής είναι δύσκολη. Οι προκαρυώτες έχουν αναπτύξει ειδικές δομές για την αποθήκευση θρεπτικών συστατικών.
Οι κενές φυσαλίδες λειτουργούν ως αποθηκευτικές φυσαλίδες για τρόφιμα ή θρεπτικά συστατικά. Τα βακτήρια μπορούν επίσης να έχουν ενσωματώματα, που είναι δομές για την αποθήκευση γλυκογόνου ή αμύλων. Τα μικροδιαμερίσματα στους προκαρυώτες έχουν πρωτεϊνικά κελύφη και μπορούν να φιλοξενήσουν ένζυμα ή πρωτεΐνες. Υπάρχουν εξειδικευμένα είδη μικροδιαμερισμάτων, όπως τα μαγνητοσώματα και τα καρβοξυσώματα.
Υπάρχει αυξανόμενη ανησυχία για την ανθεκτικότητα στα αντιβιοτικά σε όλο τον κόσμο. Η ανθεκτικότητα στα αντιβιοτικά συμβαίνει όταν τα βακτήρια μπορούν να εξελιχθούν και να μην ανταποκρίνονται πλέον σε φάρμακα που προηγουμένως τα κατέστρεφαν. Αυτό σημαίνει ότι τα άτομα που παίρνουν ένα αντιβιοτικό δεν θα μπορούν να σκοτώσουν τα βακτήρια μέσα στο σώμα τους.
Η φυσική επιλογή προάγει την ανθεκτικότητα στα βακτήρια. Για παράδειγμα, κάποια βακτήρια έχουν τυχαίες μεταλλάξεις που τους επιτρέπουν να αντιστέκονται στα αντιβιοτικά. Όταν παίρνετε ένα φάρμακο, δεν θα λειτουργήσει σε αυτά τα ανθεκτικά βακτήρια. Στη συνέχεια, αυτά τα βακτήρια μπορούν να αναπτυχθούν και να πολλαπλασιαστούν.
Μπορούν επίσης να μεταδώσουν την ανθεκτικότητά τους σε άλλα βακτήρια μέσω ανταλλαγής γονιδίων, δημιουργώντας υπερμικρόβια που είναι δύσκολο να αντιμετωπιστούν. Το Methicillin-resistant Staphylococcus aureus (MRSA) είναι ένα παράδειγμα υπερμικροβίου που είναι ανθεκτικό στα αντιβιοτικά.
Η αντιγραφή του DNA συμβαίνει ταχύτερα στους προκαρυώτες σε σχέση με τους ευκαρυώτες, επομένως τα βακτήρια μπορούν να αναπαραχθούν πολύ πιο γρήγορα από ό,τι οι άνθρωποι. Η απουσία σημείων ελέγχου κατά την αντιγραφή στα βακτήρια σε σύγκριση με τους ευκαρυώτες επιτρέπει επίσης περισσότερες τυχαίες μεταλλάξεις. Όλοι αυτοί οι παράγοντες συντελούν στην ανθεκτικότητα στα αντιβιοτικά.
Παρόλο που τα βακτήρια συχνά προκαλούν ανθρώπινες ασθένειες, οι άνθρωποι έχουν επίσης συμβιωτικές σχέσεις με ορισμένα μικρόβια. Τα ευεργετικά βακτήρια είναι σημαντικά για την υγεία του δέρματος, του στόματος και του πεπτικού συστήματος.
Για παράδειγμα, τα Bifidobacteria ζουν στα έντερά σας και βοηθούν στη διάσπαση της τροφής. Είναι κρίσιμο μέρος ενός υγιούς εντερικού συστήματος.
Τα πρεβιοτικά είναι τρόφιμα που βοηθούν τη μικροχλωρίδα στο έντερό σας. Ορισμένα κοινά παραδείγματα περιλαμβάνουν σκόρδο, κρεμμύδι, πράσα, μπανάνες, ρίζες πικραλίδας και σπαράγγια. Τα πρεβιοτικά παρέχουν τις ίνες και τα θρεπτικά συστατικά που χρειάζονται τα ευεργετικά βακτήρια του εντέρου για να αναπτυχθούν.
Από την άλλη, τα προβιοτικά είναι ζωντανά βακτήρια που μπορούν να βοηθήσουν την πέψη σας. Μπορείτε επίσης να βρείτε προβιοτικά οργανισμούς σε τρόφιμα όπως το γιαούρτι ή το kimchi.
Υπάρχουν τρεις κύριοι τύποι μεταφοράς γονιδίων στους προκαρυώτες: μεταγωγή (transduction), σύζευξη (conjugation) και μεταμόρφωση (transformation). Η μεταγωγή είναι οριζόντια μεταφορά γονιδίων που συμβαίνει όταν ένας ιός βοηθά στη μετακίνηση DNA από ένα βακτήριο σε ένα άλλο.
Η σύζευξη περιλαμβάνει προσωρινή συγχώνευση μικροβίων για να μεταφέρουν DNA. Αυτή η διαδικασία συνήθως περιλαμβάνει ένα pilus. Η μεταμόρφωση συμβαίνει όταν ένας προκαρυώτης παίρνει κομμάτια DNA από το περιβάλλον του.
Η μεταφορά γονιδίων είναι σημαντική για τις ασθένειες επειδή επιτρέπει στα μικρόβια να μοιράζονται DNA και να γίνονται ανθεκτικά στα φάρμακα. Για παράδειγμα, βακτήρια ανθεκτικά σε ένα αντιβιοτικό μπορούν να μοιραστούν γονίδια με άλλα βακτήρια. Μπορεί να συναντήσετε τη μεταφορά γονιδίων μεταξύ μικροβίων στα μαθήματα επιστήμης, ειδικά στα εργαστήρια πανεπιστημίου, επειδή είναι σημαντική για την επιστημονική έρευνα.
Ο μεταβολισμός στους προκαρυώτες ποικίλλει περισσότερο από ό,τι στους ευκαρυώτες. Επιτρέπει σε προκαρυώτες όπως τους ακραιόφιλους (extremophiles) να ζουν σε ακραία περιβάλλοντα. Ορισμένοι οργανισμοί χρησιμοποιούν φωτοσύνθεση, ενώ άλλοι μπορούν να αντλήσουν ενέργεια από ανόργανα καύσιμα.
Μπορείτε να ταξινομήσετε τους προκαρυώτες σε αυτότροφους και ετερότροφους. Οι αυτότροφοι λαμβάνουν άνθρακα από το διοξείδιο του άνθρακα και φτιάχνουν τη δική τους οργανική τροφή από ανόργανα υλικά, ενώ οι ετερότροφοι παίρνουν άνθρακα από άλλα ζωντανά όντα και δεν μπορούν να φτιάξουν τη δική τους οργανική τροφή.
Οι κύριοι τύποι αυτότροφων είναι οι φωτότροφοι, λιθότροφοι και οργανότροφοι. Οι φωτότροφοι χρησιμοποιούν τη φωτοσύνθεση για να αντλήσουν ενέργεια και να παράγουν καύσιμο. Ωστόσο, δεν παράγουν όλοι οξυγόνο όπως τα φυτικά κύτταρα κατά τη διαδικασία.
Τα Κυανοβακτήρια είναι ένα παράδειγμα φωτότροφων. Οι λιθότροφοι χρησιμοποιούν ανόργανες ενώσεις ως τροφή και συνήθως βασίζονται σε πετρώματα ως πηγή. Ωστόσο, οι λιθότροφοι δεν μπορούν να πάρουν άνθρακα από τα πετρώματα, οπότε χρειάζονται αέρα ή άλλα υλικά που περιέχουν αυτό το στοιχείο. Οι οργανότροφοι χρησιμοποιούν οργανικές ενώσεις για να αποκτήσουν θρεπτικά συστατικά.
Οι προκαρυώτες και οι ευκαρυώτες δεν είναι το ίδιο, επειδή οι τύποι κυττάρων που διαθέτουν διαφέρουν σημαντικά. Οι προκαρυώτες δεν έχουν τα μεμβρανικά οργανίδια και τον πυρήνα που βρίσκουμε στους ευκαρυώτες· το DNA τους αιωρείται μέσα στο κυτταρόπλασμα.
Επιπλέον, οι προκαρυώτες έχουν μικρότερη επιφάνεια σε σχέση με τους ευκαρυώτες. Επιπρόσθετα, οι προκαρυώτες είναι μονοκύτταροι, παρόλο που κάποιοι οργανισμοί μπορούν να συγκεντρωθούν για να σχηματίσουν αποικίες.
Τα προκαρυωτικά κύτταρα είναι λιγότερο οργανωμένα από τα ευκαρυωτικά. Υπάρχουν επίσης διαφορές στα επίπεδα ρύθμισης, όπως η ανάπτυξη των κυττάρων στους προκαρυώτες. Αυτό φαίνεται στους ρυθμούς μετάλλαξης των βακτηρίων, επειδή η λιγότερη ρύθμιση επιτρέπει ταχεία μετάλλαξη και πολλαπλασιασμό.
Δεδομένου ότι οι προκαρυώτες δεν έχουν οργανίδια, ο μεταβολισμός τους είναι διαφορετικός και λιγότερο αποτελεσματικός. Αυτό εμποδίζει την ανάπτυξή τους σε μεγάλο μέγεθος και μερικές φορές περιορίζει την ικανότητά τους να αναπαράγονται. Παρ’ όλα αυτά, οι προκαρυώτες είναι σημαντικό μέρος όλων των οικοσυστημάτων. Από την ανθρώπινη υγεία μέχρι την επιστημονική έρευνα, αυτοί οι μικροοργανισμοί έχουν σημασία και μπορούν να σας επηρεάσουν σημαντικά.
(https://basicbiology.net/micro/cells/prokaryotic-cells)
(https://courses.lumenlearning.com/boundless-biology/chapter/structure-of-prokaryotes/)
(http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/Biology/prokar.html)
(https://www.britannica.com/science/prokaryote)
(https://opentextbc.ca/biology/chapter/3-2-comparing-prokaryotic-and-eukaryotic-cells/)
Cells (https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/B9780128125021000147)
(https://www.nature.com/scitable/definition/prokaryote-procariote-18)
(https://courses.lumenlearning.com/wm-biology2/chapter/evolutionary-history-of-prokaryotes/)
Η Lana Bandoim είναι ελεύθερη συγγραφέας και συντάκτρια. Κατέχει πτυχίο Bachelor of Science στη βιολογία και τη χημεία από το Πανεπιστήμιο Butler. Το έργο της έχει δημοσιευτεί σε μέσα όπως τα Forbes, Yahoo! News, Business Insider, Lifescript, Healthline και πολλά άλλα. Έχει υπάρξει κριτής για τα Scholastic Writing Awards της Alliance for Young Artists & Writers. Επίσης, έχει προταθεί για βράβευση Best Shortform Science Writing από το Best Shortform Science Writing Project.
Ενημερώθηκε στις 22 Μαρτίου 2019 Από τη Lana Bandoim
Κάθε οργανισμός ξεκινά τη ζωή του ως ένα μόνο κύτταρο, και οι περισσότεροι ζωντανοί οργανισμοί πρέπει να πολλαπλασιάσουν τα κύτταρά τους για να αναπτυχθούν. Η ανάπτυξη και η διαίρεση των κυττάρων αποτελούν μέρος του φυσιολογικού κύκλου ζωής των οργανισμών στη Γη, συμπεριλαμβανομένων τόσο των προκαρυωτικών όσο και των ευκαρυωτικών κυττάρων. Οι ζωντανοί οργανισμοί παίρνουν ενέργεια από την τροφή ή το περιβάλλον για να αναπτυχθούν και να μεγαλώσουν.
Η κατανόηση της διαίρεσης των κυττάρων είναι κρίσιμη για την κατάκτηση της κυτταρικής βιολογίας.
Οι οργανισμοί χρειάζονται τη διαίρεση των κυττάρων για να επιβιώσουν και να πολλαπλασιαστούν. Ο κύριος στόχος της διαίρεσης των κυττάρων είναι η δημιουργία περισσότερων κυττάρων. Για παράδειγμα, τα περισσότερα κύτταρα του ανθρώπινου σώματος είναι σωματικά κύτταρα και διαιρούνται τακτικά. Αυτή η ανανέωση κυττάρων και ιστών είναι σημαντική για την υγεία και την ανάπτυξη του οργανισμού.
Επιτρέπει σε έναν ζωντανό οργανισμό να αντικαταστήσει τα νεκρά, παλιά ή κατεστραμμένα κύτταρα και βοηθά ορισμένους οργανισμούς να μεγαλώσουν. Η διαίρεση των κυττάρων αποτελεί επίσης κρίσιμο μέρος της αναπαραγωγής και της παραγωγής γαμετών, δηλαδή των κυττάρων του φύλου.
Υπάρχουν τρεις κύριοι τύποι διαίρεσης κυττάρων: μίτωση, μείωση και δυαδική σχάση.
Η μίτωση δημιουργεί δύο ταυτόσημα κύτταρα από ένα κυτταρικό γονέα. Ο κύριος στόχος της μίτωσης είναι η ανάπτυξη και η αντικατάσταση των φθαρμένων ή παλιών κυττάρων. Τα περισσότερα κύτταρα του ανθρώπινου σώματος περνούν από μίτωση.
Η μείωση δημιουργεί τέσσερα διαφορετικά θυγατρικά κύτταρα με το μισό αριθμό χρωμοσωμάτων από ένα γονικό κύτταρο. Ο κύριος στόχος της μείωσης είναι η παραγωγή σπερματοζωαρίων ή ωαρίων.
Η δυαδική σχάση είναι ο τρόπος με τον οποίο τα μονοκύτταρα όντα διαιρούνται και δημιουργούν αντίγραφα των κυττάρων τους. Οι προκαρυώτες χρησιμοποιούν τη δυαδική σχάση για να αναπαράγουν το DNA τους και να διαιρέσουν το κύτταρο σε δύο ταυτόσημα κομμάτια: νέα κύτταρα.
Ο κυτταρικός κύκλος είναι μια σειρά από βήματα και διαδικασίες που περιγράφουν τη ζωή ενός κυττάρου. Όταν τα κύτταρα διαιρούνται, δεν το κάνουν συνεχώς. Αντίθετα, περνούν από περιόδους ανάπτυξης και αντιγραφής του DNA. Τα ευκαρυωτικά κύτταρα έχουν δύο κύρια μέρη στον κύκλο τους: μεσόφαση και μιτωτική (M) φάση.
Η μεσόφαση είναι το μέρος του κύκλου που συμβαίνει μεταξύ των διαίρεσεων των κυττάρων. Αποτελείται από τις φάσεις G1, S και G2. Κατά τη διάρκεια της μεσόφασης, το κύτταρο αναπτύσσεται και αντιγράφει το γενετικό του υλικό καθώς προετοιμάζεται για διαίρεση. Δημιουργεί αντίγραφα των οργανιδίων, οργανώνει το περιεχόμενό του και μεγαλώνει.
Η μιτωτική (M) φάση είναι η πραγματική φάση διαίρεσης των κυττάρων.
Μετά το τέλος της διαίρεσης του κυττάρου, το κύτταρο μπορεί να περάσει σε ηρεμία, γήρανση, διαφοροποίηση, απόπτωση ή νέκρωση.
Αν ένα κύτταρο εισέλθει σε φάση ηρεμίας, ονομάζεται G₀ φάση. Η ηρεμία είναι μια κατάσταση αδράνειας για το κύτταρο και μπορεί να συμβεί λόγω έλλειψης θρεπτικών ουσιών ή παραγόντων ανάπτυξης. Το κύτταρο μπορεί να εγκαταλείψει τη φάση ηρεμίας και να γίνει ξανά ενεργό.
Αντίθετα, η γήρανση είναι μια κατάσταση αδράνειας του κυττάρου που συμβαίνει λόγω γήρατος ή βλάβης. Η γήρανση δεν είναι αναστρέψιμη και το κύτταρο μπορεί να πεθάνει.
Διαφοροποίηση συμβαίνει όταν ένα κύτταρο γίνεται εξειδικευμένο, όπως όταν γίνεται ερυθρό αιμοσφαίριο στον ανθρώπινο οργανισμό. Η τερματική διαφοροποίηση είναι μια μόνιμη φάση και το κύτταρο δεν μπορεί να περάσει ξανά από τον κυτταρικό κύκλο.
Απόπτωση είναι ο προγραμματισμένος κυτταρικός θάνατος και αποτελεί φυσιολογικό μέρος του κύκλου. Η νέκρωση είναι κυτταρικός θάνατος που προκαλείται από τραυματισμό ή βλάβη.
Μερικές φορές η ανάπτυξη ή η διαίρεση των κυττάρων μπορεί να πάει στραβά. Η παθολογική ανάπτυξη των κυττάρων μπορεί να προκαλέσει ασθένειες όπως ο καρκίνος. Αν τα παλιά ή κατεστραμμένα κύτταρα δεν πεθάνουν και τα κύτταρα του οργανισμού συνεχίσουν να διαιρούνται, μπορεί να αναπτυχθεί καρκίνος.
Τα καρκινικά κύτταρα μπορούν να αναπτυχθούν ανεξέλεγκτα και να σχηματίσουν όγκους. Επιπλέον, τα καρκινικά κύτταρα συνήθως δεν είναι εξειδικευμένα όπως τα άλλα κύτταρα.
Κατά τη διάρκεια της μίτωσης, το γονικό κύτταρο διαιρείται σε δύο ταυτόσημα θυγατρικά κύτταρα. Αυτός ο τύπος διαίρεσης κυττάρων βοηθά τον οργανισμό να αναπτυχθεί και να αντικαταστήσει παλιά ή κατεστραμμένα κύτταρα.
Οι φάσεις της μίτωσης περιλαμβάνουν:
Μετά το τέλος της μίτωσης, το κύτταρο μπορεί να εισέλθει στη μεσόφαση μέχρι να έρθει η ώρα για νέα διαίρεση.
Ο κυτταρικός κύκλος εξηγεί τα διάφορα στάδια στη ζωή ενός κυττάρου. Η μεσόφαση περιλαμβάνει τις φάσεις G₁, S και G₂. Κατά τη διάρκεια της G₁ (φάση χάσματος 1), το κύτταρο μεγαλώνει και αρχίζει να αντιγράφει τα οργανίδια του. Στη φάση S, το κύτταρο δημιουργεί αντίγραφα του DNA και του κεντροσώματος.
Κατά τη διάρκεια της G₂ (φάση χάσματος 2), το κύτταρο μεγαλώνει περισσότερο και συνθέτει περισσότερες πρωτεΐνες ή οργανίδια. Η μίτωση συμβαίνει κατά τη διάρκεια της M φάσης. Όταν ένα κύτταρο εξέρχεται από τις κύριες φάσεις, μπορεί να εισέλθει στη G₀, που είναι μια φάση ηρεμίας.
Η μείωση είναι ένας τύπος διαίρεσης κυττάρων που επιτρέπει σε ένα γονικό κύτταρο να δημιουργήσει τέσσερα θυγατρικά κύτταρα με το μισό DNA. Τα θυγατρικά κύτταρα ονομάζονται απλοειδή και είναι κύτταρα φύλου. Η μείωση χωρίζεται σε δύο στάδια: μείωση I και μείωση II.
Κατά τη διάρκεια της μείωσης I, οι φάσεις περιλαμβάνουν:
Κατά τη διάρκεια της μείωσης II, οι φάσεις περιλαμβάνουν:
Υπάρχουν σημαντικές διαφορές μεταξύ μείωσης και μίτωσης. Η μίτωση δημιουργεί δύο διπλοειδή θυγατρικά κύτταρα, ενώ η μείωση δημιουργεί τέσσερα απλοειδή κύτταρα. Η μίτωση παράγει ταυτόσημα θυγατρικά κύτταρα, ενώ η μείωση δημιουργεί γενετικά μεταβλητούς γαμέτες όπως τα ωάρια και τα σπερματοζωάρια.
Η μίτωση συμβαίνει στους περισσότερους τύπους κυττάρων. Η μείωση συμβαίνει μόνο σε αναπαραγωγικά κύτταρα.
Η ρύθμιση του κυτταρικού κύκλου είναι σημαντική για όλους τους οργανισμούς. Διάφορα γονίδια ελέγχουν τον κυτταρικό κύκλο για να διασφαλίσουν ότι δεν εμφανίζονται σφάλματα. Αν κάτι πάει στραβά με τη ρύθμιση, μπορεί να αναπτυχθεί καρκίνος.
Για παράδειγμα, τα πρωτο-ογκογονίδια βοηθούν συνήθως το κύτταρο να αναπτυχθεί φυσιολογικά. Ωστόσο, μια μετάλλαξη σε ένα πρωτο-ογκογονίδιο μπορεί να το μετατρέψει σε ογκογονίδιο που οδηγεί σε ανεξέλεγκτη ανάπτυξη του κυττάρου και καρκίνο.
Τα γονίδια καταστολής όγκου μπορούν να παράγουν πρωτεΐνες που διορθώνουν σφάλματα DNA και επιβραδύνουν τη διαίρεση των κυττάρων. Το γονίδιο TP53 κωδικοποιεί την πρωτεΐνη καταστολής όγκου p53. Ωστόσο, οι μεταλλάξεις σε γονίδια καταστολής όγκου μπορούν να προκαλέσουν καρκίνο.
Τα περισσότερα κύτταρα που διέρχονται ενεργά τη μίτωση είναι πρόδρομα κύτταρα. Μπορούν να γίνουν ώριμα κύτταρα που σχηματίζουν ιστούς μέσω της διαδικασίας διαφοροποίησης των κυττάρων.
Σε πολύπλοκους οργανισμούς, τα κύτταρα πρέπει να γίνουν περισσότερο εξειδικευμένα.
(http://library.open.oregonstate.edu/aandp/chapter/3-5-cell-growth-and-division/)
(http://library.open.oregonstate.edu/aandp/chapter/3-6-cellular-differentiation/)
Genes Control the Growth and Division of Cells? (https://ghr.nlm.nih.gov/primer/howgeneswork/genesanddivision)
(https://www.cancer.gov/about-cancer/understanding/what-is-cancer)
(https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/B9781455740666000123)
(https://www.ptglab.com/products/cell-division-and-proliferation/)
(https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/B9780128013946000142)
(https://www.nature.com/scitable/definition/mitosis-cell-division-47)
(https://www.ncbi.nlm.nih.gov/m/pubmed/27558094/)
Η Lana Bandoim είναι ανεξάρτητη συγγραφέας και επιμελήτρια. Κατέχει πτυχίο Bachelor of Science στη βιολογία και τη χημεία από το Butler University. Το έργο της έχει δημοσιευτεί σε Forbes, Yahoo! News, Business Insider, Lifescript, Healthline και πολλές άλλες εκδόσεις. Έχει υπηρετήσει ως κριτής για τα Scholastic Writing Awards από την Alliance for Young Artists & Writers. Έχει επίσης προταθεί για το βραβείο Best Shortform Science Writing από το Best Shortform Science Writing Project.
Ενημερώθηκε στις 28 Μαρτίου 2019 Από τη Lana Bandoim
Τα κύτταρα χρειάζονται ενέργεια για κίνηση, διαίρεση, πολλαπλασιασμό και άλλες διαδικασίες. Περνούν μεγάλο μέρος της ζωής τους εστιάζοντας στην απόκτηση και χρήση αυτής της ενέργειας μέσω του μεταβολισμού.
Τα προκαρυωτικά και ευκαρυωτικά κύτταρα εξαρτώνται από διαφορετικές μεταβολικές οδούς για να επιβιώσουν.
Ο κυτταρικός μεταβολισμός είναι η σειρά διαδικασιών που λαμβάνουν χώρα στους ζωντανούς οργανισμούς για να τους διατηρήσουν στη ζωή.
Στη κυτταρική βιολογία και τη μοριακή βιολογία, ο μεταβολισμός αναφέρεται στις βιοχημικές αντιδράσεις που συμβαίνουν μέσα στους οργανισμούς για την παραγωγή ενέργειας. Η καθομιλουμένη ή διατροφική χρήση του όρου μεταβολισμός αναφέρεται στις χημικές διεργασίες που συμβαίνουν στο σώμα σας καθώς μετατρέπετε την τροφή σε ενέργεια.
Αν και οι όροι έχουν ομοιότητες, υπάρχουν και διαφορές. Ο μεταβολισμός είναι σημαντικός για τα κύτταρα επειδή οι διεργασίες αυτές κρατούν τους οργανισμούς ζωντανούς και τους επιτρέπουν να αναπτυχθούν, να αναπαραχθούν ή να διαιρεθούν.
Υπάρχουν πολλαπλές μεταβολικές διαδικασίες. Η κυτταρική αναπνοή είναι ένας τύπος μεταβολικής οδού που διασπά τη γλυκόζη για να παραχθεί τριφωσφορική αδενοσίνη ή ATP.
Τα κύρια βήματα της αναπνοής στα ευκαρυωτικά κύτταρα είναι:
Τα κύρια αντιδραστήρια είναι η γλυκόζη και το οξυγόνο, ενώ τα κύρια προϊόντα είναι διοξείδιο του άνθρακα, νερό και ATP. Η φωτοσύνθεση στα κύτταρα είναι ένας άλλος τύπος μεταβολικής οδού που οι οργανισμοί χρησιμοποιούν για την παραγωγή σακχάρου.
Τα φυτά, τα φύκη και οι κυανοβακτήρια χρησιμοποιούν τη φωτοσύνθεση. Τα κύρια βήματα είναι οι αντιδράσεις εξαρτώμενες από το φως και ο κύκλος Calvin ή οι αντιδράσεις ανεξάρτητες από το φως. Τα κύρια αντιδραστήρια είναι η ηλιακή ενέργεια, το διοξείδιο του άνθρακα και το νερό, ενώ τα κύρια προϊόντα είναι η γλυκόζη και το οξυγόνο.
Ο μεταβολισμός στα προκαρυωτικά κύτταρα μπορεί να ποικίλλει. Οι βασικοί τύποι μεταβολικών οδών περιλαμβάνουν ετεροτροφικές, αυτοτροφικές, φωτοτροφικές και χημοτροφικές αντιδράσεις. Ο τύπος του μεταβολισμού που διαθέτει ένα προκαρυωτικό κύτταρο μπορεί να επηρεάσει το πού ζει και πώς αλληλεπιδρά με το περιβάλλον.
Οι μεταβολικές τους οδοί παίζουν επίσης ρόλο στην οικολογία, την ανθρώπινη υγεία και τις ασθένειες. Για παράδειγμα, υπάρχουν προκαρυωτικά που δεν αντέχουν το οξυγόνο, όπως το C. botulinum. Αυτό το βακτήριο μπορεί να προκαλέσει μποτουλισμό επειδή αναπτύσσεται καλά σε περιοχές χωρίς καθόλου οξυγόνο.
Τα ένζυμα είναι ουσίες που λειτουργούν ως καταλύτες για να επιταχύνουν ή να προκαλέσουν χημικές αντιδράσεις. Οι περισσότερες βιοχημικές αντιδράσεις στους ζωντανούς οργανισμούς βασίζονται στα ένζυμα για να λειτουργήσουν. Είναι σημαντικά για τον κυτταρικό μεταβολισμό επειδή μπορούν να επηρεάσουν πολλές διεργασίες και να βοηθήσουν στην έναρξή τους.
Η γλυκόζη και η ηλιακή ενέργεια είναι οι πιο κοινές πηγές καυσίμου για τον κυτταρικό μεταβολισμό. Ωστόσο, οι μεταβολικές οδοί δεν θα λειτουργούσαν χωρίς τα ένζυμα. Τα περισσότερα ένζυμα στα κύτταρα είναι πρωτεΐνες και μειώνουν την ενέργεια ενεργοποίησης για να ξεκινήσουν οι χημικές διεργασίες.
Δεδομένου ότι η πλειονότητα των αντιδράσεων σε ένα κύτταρο συμβαίνει σε θερμοκρασία δωματίου, είναι πολύ αργές χωρίς ένζυμα. Για παράδειγμα, κατά τη διάρκεια της γλυκόλυσης στην κυτταρική αναπνοή, το ένζυμο πυροσταφυλική κινάση παίζει σημαντικό ρόλο βοηθώντας στη μεταφορά μιας ομάδας φωσφόρου.
Η κυτταρική αναπνοή στα ευκαρυωτικά κύτταρα λαμβάνει χώρα κυρίως στα μιτοχόνδρια. Τα ευκαρυωτικά κύτταρα εξαρτώνται από την κυτταρική αναπνοή για να επιβιώσουν.
Κατά τη διάρκεια της γλυκόλυσης, το κύτταρο διασπά τη γλυκόζη στο κυτταρόπλασμα είτε υπάρχει οξυγόνο είτε όχι. Χωρίζει το μόριο της εξα-άνθρακης σακχαρόζης σε δύο μόρια τρι-άνθρακα πυροσταφυλικού. Επιπλέον, η γλυκόλυση παράγει ATP και μετατρέπει το NAD+ σε NADH. Κατά την οξείδωση του πυροσταφυλικού οξέος, τα πυροσταφυλικά εισέρχονται στη μιτοχονδριακή μήτρα και γίνονται συνένζυμο Α ή ακετυλο-CoA. Αυτό απελευθερώνει διοξείδιο του άνθρακα και παράγει περισσότερο NADH.
Κατά τη διάρκεια του κύκλου κιτρικού οξέος ή κύκλου Krebs, το ακετυλο-CoA συνδέεται με το οξαλοξικό για να σχηματίσει κιτρικό. Στη συνέχεια, το κιτρικό υφίσταται αντιδράσεις για να παραχθεί διοξείδιο του άνθρακα και NADH. Ο κύκλος παράγει επίσης FADH2 και ATP.
Κατά την οξειδωτική φωσφορυλίωση, η αλυσίδα μεταφοράς ηλεκτρονίων παίζει κρίσιμο ρόλο. Το NADH και το FADH2 δίνουν ηλεκτρόνια στην αλυσίδα μεταφοράς ηλεκτρονίων και μετατρέπονται σε NAD+ και FAD. Τα ηλεκτρόνια κινούνται κατά μήκος αυτής της αλυσίδας και παράγουν ATP. Αυτή η διαδικασία παράγει επίσης νερό. Η πλειονότητα της παραγωγής ATP κατά την κυτταρική αναπνοή πραγματοποιείται σε αυτό το τελευταίο στάδιο.
Η φωτοσύνθεση συμβαίνει σε φυτικά κύτταρα, ορισμένα φύκη και συγκεκριμένα βακτήρια που ονομάζονται κυανοβακτήρια. Αυτή η μεταβολική διαδικασία λαμβάνει χώρα στους χλωροπλάστες χάρη στη χλωροφύλλη και παράγει σάκχαρα μαζί με οξυγόνο. Οι αντιδράσεις εξαρτώμενες από το φως μαζί με τον κύκλο Calvin ή τις αντιδράσεις ανεξάρτητες από το φως αποτελούν τα κύρια μέρη της φωτοσύνθεσης. Είναι σημαντική για τη συνολική υγεία του πλανήτη επειδή οι ζωντανοί οργανισμοί εξαρτώνται από το οξυγόνο που παράγουν τα φυτά.
Κατά τις αντιδράσεις εξαρτώμενες από το φως στη θυλακοειδή μεμβράνη του χλωροπλάστη, οι χλωροφυλλικές χρωστικές απορροφούν την ενέργεια του φωτός. Παράγουν ATP, NADPH και νερό. Κατά τον κύκλο Calvin ή τις αντιδράσεις ανεξάρτητες από το φως στο στρώμα του χλωροπλάστη, το ATP και το NADPH βοηθούν στην παραγωγή γλυκεραλδεΰδη-3-φωσφορικού (G3P), που τελικά γίνεται γλυκόζη.
Όπως η κυτταρική αναπνοή, η φωτοσύνθεση εξαρτάται από αντιδράσεις οξείδωσης-αναγωγής (redox) που περιλαμβάνουν μεταφορές ηλεκτρονίων και την αλυσίδα μεταφοράς ηλεκτρονίων.
Υπάρχουν διαφορετικοί τύποι χλωροφύλλης και οι πιο κοινοί είναι η χλωροφύλλη a, χλωροφύλλη b και χλωροφύλλη c. Τα περισσότερα φυτά έχουν χλωροφύλλη a, η οποία απορροφά μήκη κύματος του μπλε και του κόκκινου φωτός. Ορισμένα φυτά και πράσινα φύκη χρησιμοποιούν χλωροφύλλη b. Η χλωροφύλλη c βρίσκεται σε δινoφύκη (dinoflagellates).
Σε αντίθεση με τους ανθρώπους ή τα ζώα, τα προκαρυωτικά ποικίλλουν ως προς την ανάγκη τους για οξυγόνο. Ορισμένα μπορούν να υπάρξουν χωρίς αυτό, ενώ άλλα εξαρτώνται από αυτό. Αυτό σημαίνει ότι μπορεί να έχουν αερόβιο (χρειάζεται οξυγόνο) ή αναερόβιο (δεν χρειάζεται οξυγόνο) μεταβολισμό.
Επιπλέον, ορισμένα προκαρυωτικά μπορούν να εναλλάσσονται μεταξύ των δύο τύπων μεταβολισμού ανάλογα με τις συνθήκες ή το περιβάλλον τους.
Τα προκαρυωτικά που εξαρτώνται από το οξυγόνο για μεταβολισμό είναι απαραίτητα αερόβια. Αντίθετα, τα προκαρυωτικά που δεν μπορούν να υπάρξουν σε οξυγόνο και δεν το χρειάζονται είναι απαραίτητα αναερόβια. Τα προκαρυωτικά που μπορούν να εναλλάσσονται μεταξύ αερόβιου και αναερόβιου μεταβολισμού ανάλογα με την παρουσία οξυγόνου είναι προαιρετικά αναερόβια.
Η ζύμωση γαλακτικού οξέος είναι ένας τύπος αναερόβιας αντίδρασης που παράγει ενέργεια για βακτήρια. Τα μυϊκά σας κύτταρα επίσης διαθέτουν ζύμωση γαλακτικού οξέος. Κατά τη διάρκεια αυτής της διαδικασίας, τα κύτταρα παράγουν ATP χωρίς οξυγόνο μέσω της γλυκόλυσης. Η διαδικασία μετατρέπει το πυροσταφυλικό σε γαλακτικό οξύ και παράγει NAD+ και ATP.
Υπάρχουν πολλές εφαρμογές αυτής της διαδικασίας στη βιομηχανία, όπως η παραγωγή γιαουρτιού και αιθανόλης. Για παράδειγμα, τα βακτήρια Lactobacillus bulgaricus βοηθούν στην παραγωγή γιαουρτιού. Τα βακτήρια ζυμώνουν τη λακτόζη, την ζάχαρη του γάλακτος, για να παραχθεί γαλακτικό οξύ. Αυτό προκαλεί πήξη του γάλακτος και το μετατρέπει σε γιαούρτι.
Μπορείτε να κατηγοριοποιήσετε τα προκαρυωτικά σε διαφορετικές ομάδες βάσει του μεταβολισμού τους. Οι κύριοι τύποι είναι ετερότροφα, αυτότροφα, φωτοτροφικά και χημοτροφικά. Ωστόσο, όλα τα προκαρυωτικά χρειάζονται κάποιο τύπο ενέργειας ή καυσίμου για να ζήσουν.
Τα ετερότροφα προκαρυωτικά παίρνουν οργανικές ενώσεις από άλλους οργανισμούς για να αποκτήσουν άνθρακα. Τα αυτότροφα προκαρυωτικά χρησιμοποιούν το διοξείδιο του άνθρακα ως πηγή άνθρακα. Πολλά από αυτά μπορούν να χρησιμοποιούν τη φωτοσύνθεση για να το επιτύχουν. Τα φωτοτροφικά προκαρυωτικά παίρνουν την ενέργειά τους από το φως. Τα χημοτροφικά προκαρυωτικά παίρνουν την ενέργειά τους από χημικές ενώσεις που διασπούν.
Μπορείτε να χωρίσετε τις μεταβολικές οδούς σε αναβολικές και καταβολικές κατηγορίες. Αναβολικός σημαίνει ότι απαιτούν ενέργεια και τη χρησιμοποιούν για να χτίσουν μεγάλα μόρια από μικρότερα. Καταβολικός σημαίνει ότι απελευθερώνουν ενέργεια και διασπούν μεγάλα μόρια για να δημιουργήσουν μικρότερα. Η φωτοσύνθεση είναι μια αναβολική διαδικασία, ενώ η κυτταρική αναπνοή είναι μια καταβολική διαδικασία.
Τα ευκαρυωτικά και τα προκαρυωτικά κύτταρα εξαρτώνται από τον κυτταρικό μεταβολισμό για να ζήσουν και να αναπτυχθούν. Αν και οι διαδικασίες τους διαφέρουν, και τα δύο είτε χρησιμοποιούν είτε παράγουν ενέργεια. Η κυτταρική αναπνοή και η φωτοσύνθεση είναι οι πιο κοινές μεταβολικές οδοί που παρατηρούνται στα κύτταρα. Ωστόσο, ορισμένα προκαρυωτικά διαθέτουν διαφορετικές μεταβολικές οδούς που είναι μοναδικές.
(https://www.cancer.gov/publications/dictionaries/cancer-terms/def/cellular-metabolism)
(https://www.nature.com/scitable/topicpage/cell-metabolism-14026182)
(https://learn.genetics.utah.edu/content/metabolism/)
(https://www.britannica.com/science/cellular-respiration)
of Stress, Condition, and Ornamentation (https://academic.oup.com/icb/article/54/4/645/725093)
(http://faculty.ccbcmd.edu/courses/bio141/lecguide/unit7/metabolism/cellresp/cr.html)
Η Lana Bandoim είναι ανεξάρτητη συγγραφέας και επιμελήτρια. Έχει πτυχίο Bachelor of Science στη βιολογία και τη χημεία από το Butler University. Το έργο της έχει εμφανιστεί σε εκδόσεις όπως το Forbes, το Yahoo! News, το Business Insider, το Lifescript, το Healthline και πολλές άλλες. Έχει επίσης υπηρετήσει ως κριτής για τα Scholastic Writing Awards από την Alliance for Young Artists & Writers. Επιπλέον, έχει προταθεί για το βραβείο Best Shortform Science Writing από το Best Shortform Science Writing Project.
Ενημερωμένο στις 28 Μαρτίου 2019 Από τη Lana Bandoim
Ως οι βασικές μονάδες της ζωής, τα κύτταρα εκτελούν σημαντικές λειτουργίες σε προκαρυωτικούς και ευκαρυωτικούς οργανισμούς.
Η φυσιολογία του κυττάρου επικεντρώνεται στις εσωτερικές δομές και διαδικασίες μέσα στους ζωντανούς οργανισμούς.
Από τη διαίρεση μέχρι την επικοινωνία, αυτός ο τομέας μελετά πώς τα κύτταρα ζουν, λειτουργούν και πεθαίνουν.
Ένα μέρος της φυσιολογίας του κυττάρου είναι η μελέτη του πώς συμπεριφέρονται τα κύτταρα. Υπάρχει σημαντική σύνδεση μεταξύ δομής, λειτουργίας και συμπεριφοράς του κυττάρου. Για παράδειγμα, τα οργανίδια στα ευκαρυωτικά κύτταρα έχουν συγκεκριμένους ρόλους που βοηθούν το κύτταρο να λειτουργεί και να συμπεριφέρεται σωστά.
Όταν κατανοείς τη φυσιολογία και τη βιολογία του κυττάρου, ο τρόπος που συμπεριφέρεται ένα κύτταρο βγάζει νόημα. Η συντονισμένη συμπεριφορά είναι σημαντική για πολυκύτταρους οργανισμούς, επειδή πολλά κύτταρα πρέπει να συνεργάζονται. Η σωστή συμπεριφορά των κυττάρων δημιουργεί λειτουργικούς ιστούς και έναν υγιή οργανισμό.
Ωστόσο, όταν η συμπεριφορά των κυττάρων αποτυγχάνει, μπορεί να οδηγήσει σε ασθένειες, όπως ο καρκίνος. Για παράδειγμα, αν η διαίρεση κυττάρων είναι εκτός ελέγχου, τα κύτταρα μπορούν να πολλαπλασιαστούν και να σχηματίσουν όγκους.
Αν και τα κύτταρα μπορεί να διαφέρουν, υπάρχουν βασικές συμπεριφορές που πολλά από αυτά μοιράζονται. Αυτές περιλαμβάνουν:
Είναι σημαντικό να κατανοούμε τη φυσιολογία του κυττάρου και τη μεταφορά μέσω μεμβράνης. Οι οργανισμοί χρειάζονται να μεταφέρουν ουσίες μέσα και έξω από τα κύτταρά τους και διαμέσου της λιπιδικής διπλοστιβάδας της πλασματικής μεμβράνης.
Η παθητική και ενεργητική μεταφορά είναι δύο κοινές μορφές κυτταρικής μεταφοράς. Υπάρχουν ουσιαστικές διαφορές μεταξύ ενεργητικής και παθητικής μεταφοράς.
Η παθητική μεταφορά δεν χρησιμοποιεί ενέργεια για να μετακινήσει ουσίες. Μια μέθοδος που χρησιμοποιούν τα κύτταρα είναι η διάχυση, και μπορείτε να τη διαχωρίσετε σε απλή ή διευκολυνόμενη διάχυση. Οι ουσίες μπορούν να μετακινούνται από περιοχές υψηλής συγκέντρωσης σε περιοχές χαμηλής συγκέντρωσης. Η ώσμωση είναι ένα παράδειγμα απλής διάχυσης που αφορά το νερό.
Η απλή διάχυση περιλαμβάνει μόρια που κινούνται κατά μήκος της βαθμίδας συγκέντρωσης διαμέσου της πλασματικής μεμβράνης. Αυτά τα μόρια είναι μικρά και μη πολικά. Η διευκολυνόμενη διάχυση είναι παρόμοια αλλά περιλαμβάνει κανάλια μεταφοράς της μεμβράνης. Τα μεγάλα και πολικά μόρια εξαρτώνται από τη διευκολυνόμενη διάχυση.
Η ενεργητική μεταφορά χρειάζεται ενέργεια για να μετακινήσει ουσίες. Τα μόρια μπορούν να κινούνται αντίθετα προς τη βαθμίδα συγκέντρωσης, από περιοχές χαμηλής συγκέντρωσης σε περιοχές υψηλής συγκέντρωσης, χάρη σε πηγές ενέργειας όπως το ATP. Οι φορείς πρωτεΐνες βοηθούν τα κύτταρα κατά τη διάρκεια αυτής της διαδικασίας, και τα κύτταρα μπορούν να χρησιμοποιήσουν αντλία πρωτονίων ή ιοντικό κανάλι.
Η ενδοκύττωση και η εξωκύττωση είναι παραδείγματα ενεργητικής μεταφοράς στα κύτταρα. Βοηθούν στη μετακίνηση μεγάλων μορίων μέσα σε κυστίδια. Κατά τη διάρκεια της ενδοκύτωσης, το κύτταρο συλλαμβάνει ένα μόριο και το μεταφέρει μέσα στο κύτταρο. Κατά την εξωκύττωση, το κύτταρο μεταφέρει ένα μόριο προς τα έξω της μεμβράνης του.
Τα κύτταρα μπορούν να λαμβάνουν, να ερμηνεύουν και να ανταποκρίνονται σε σήματα. Αυτός ο τύπος επικοινωνίας τα βοηθά να ανταποκρίνονται στο περιβάλλον τους και να διαδίδουν πληροφορίες μέσα σε έναν πολυκύτταρο οργανισμό. Η σηματοδότηση καθοδηγεί τη συμπεριφορά των κυττάρων, επιτρέποντάς τους να ανταποκρίνονται σε συγκεκριμένα σήματα από το περιβάλλον ή άλλα κύτταρα.
Η διαβίβαση σήματος είναι ένας άλλος όρος για τη σηματοδότηση του κυττάρου και αναφέρεται στη μεταβίβαση πληροφοριών. Μια αλληλουχία διαβίβασης σήματος είναι μια διαδρομή ή σειρά χημικών αντιδράσεων που συμβαίνει μέσα στο κύτταρο μετά την έναρξη ενός ερεθίσματος. Η σηματοδότηση μπορεί να ελέγχει την ανάπτυξη, την κίνηση, τον μεταβολισμό και άλλες λειτουργίες των κυττάρων. Ωστόσο, όταν η επικοινωνία των κυττάρων αποτυγχάνει, μπορεί να προκαλέσει ασθένεια όπως ο καρκίνος.
Είναι σημαντικό να κατανοούμε τα βασικά της επικοινωνίας των κυττάρων. Η γενική διαδικασία ξεκινά όταν το κύτταρο ανιχνεύει ένα χημικό σήμα. Αυτό ενεργοποιεί μια χημική αντίδραση που τελικά βοηθά το κύτταρο να ανταποκριθεί σε αυτό. Υπάρχει μια τελική αντίδραση που οδηγεί στο επιθυμητό αποτέλεσμα.
Για παράδειγμα, ένα κύτταρο λαμβάνει σήμα από το σώμα ότι χρειάζεται περισσότερη διαίρεση κυττάρων. Διαπερνά μια αλληλουχία σηματοδότησης που καταλήγει στην έκφραση γονιδίων που θα οδηγήσουν τη διαίρεση κυττάρων, και το κύτταρο αρχίζει να διαιρείται.
Τα περισσότερα σήματα σε ένα κύτταρο είναι χημικά. Τα κύτταρα έχουν υποδοχείς και μόρια που ονομάζονται προσδέτες που τα βοηθούν κατά τη σηματοδότηση.
Για παράδειγμα, ένα κύτταρο μπορεί να απελευθερώσει μια πρωτεΐνη στον εξωκυττάριο χώρο για να ειδοποιήσει άλλα κύτταρα. Η πρωτεΐνη μπορεί να φτάσει σε ένα δεύτερο κύτταρο, το οποίο την παραλαμβάνει επειδή διαθέτει τον κατάλληλο υποδοχέα. Στη συνέχεια, το δεύτερο κύτταρο λαμβάνει το σήμα και μπορεί να ανταποκριθεί σε αυτό.
Μπορείτε να βρείτε χασματικούς συνδέσμους στα ζωικά κύτταρα και πλασμοδέσματα στα φυτικά κύτταρα, τα οποία είναι κανάλια που βοηθούν τα κύτταρα να επικοινωνούν. Αυτά τα κανάλια συνδέουν γειτονικά κύτταρα και επιτρέπουν σε μικρά μόρια να περάσουν, ώστε τα σήματα να μεταδοθούν.
Αφού τα κύτταρα λάβουν σήματα, μπορούν να τα ερμηνεύσουν. Αυτό γίνεται μέσω αλλαγής διαμόρφωσης ή βιοχημικών αντιδράσεων. Οι αλληλουχίες διαβίβασης σήματος μπορούν να μεταφέρουν την πληροφορία μέσα στο κύτταρο. Η φωσφορυλίωση μπορεί να ενεργοποιήσει ή να απενεργοποιήσει πρωτεΐνες προσθέτοντας μια φωσφορική ομάδα.
Ορισμένες αλληλουχίες διαβίβασης σήματος περιλαμβάνουν ενδοκυτταρικούς αγγελιοφόρους ή δευτερεύοντες αγγελιοφόρους, όπως Ca²⁺, cAMP, NO και cGMP. Αυτά τείνουν να είναι μη πρωτεϊνικά μόρια, όπως τα ιόντα ασβεστίου, που μπορεί να είναι άφθονα στο κύτταρο.
Για παράδειγμα, ορισμένα κύτταρα έχουν πρωτεΐνες που μπορούν να δεσμεύσουν ιόντα ασβεστίου, κάτι που μπορεί να αλλάξει το σχήμα και τη δραστηριότητα των πρωτεϊνών.
Τα κύτταρα μπορούν να ανταποκριθούν σε σήματα με διάφορους τρόπους. Για παράδειγμα, μπορεί να αλλάξουν την έκφραση γονιδίων, η οποία μπορεί να τροποποιήσει τη συμπεριφορά του κυττάρου.
Μπορούν επίσης να στείλουν ανατροφοδοτικά σήματα για να επιβεβαιώσουν ότι έλαβαν το αρχικό σήμα και ανταποκρίθηκαν. Τελικά, η σηματοδότηση μπορεί να επηρεάσει τη λειτουργία του κυττάρου.
Η κυτταρική κινητικότητα είναι σημαντική επειδή βοηθά τους οργανισμούς να μετακινούνται από μία θέση σε άλλη. Αυτό μπορεί να είναι απαραίτητο για την απόκτηση τροφής ή την αποφυγή κινδύνου. Συχνά, το κύτταρο χρειάζεται να κινηθεί ως απάντηση σε περιβαλλοντικές αλλαγές. Τα κύτταρα μπορεί να σέρνονται, να κολυμπούν, να γλιστρούν ή να χρησιμοποιούν άλλες μεθόδους.
Οι μονάδες κίνησης μαστίγια και κροσσοί μπορούν να βοηθήσουν το κύτταρο να κινηθεί. Ο ρόλος των μαστιγίων ή των μαστιγοειδών δομών είναι να προωθούν το κύτταρο. Ο ρόλος των κροσσών ή τριχοειδών δομών είναι να κινούνται μπρος-πίσω σε ρυθμικό μοτίβο. Τα σπερματοζωάρια έχουν μαστίγια, ενώ τα κύτταρα που επενδύουν τον αναπνευστικό σωλήνα έχουν κροσσούς.
Η σηματοδότηση των κυττάρων μπορεί να οδηγήσει σε κίνηση των κυττάρων στους οργανισμούς. Αυτή η κίνηση μπορεί να είναι προς ή μακριά από σήματα, και μπορεί να παίζει ρόλο σε ασθένειες. Η χημειοταξία είναι η κίνηση των κυττάρων προς ή μακριά από μια υψηλότερη χημική συγκέντρωση, και αποτελεί σημαντικό μέρος της κυτταρικής αντίδρασης.
Για παράδειγμα, η χημειοταξία επιτρέπει στα καρκινικά κύτταρα να μετακινούνται προς μια περιοχή του σώματος που προάγει περισσότερη ανάπτυξη.
Τα κύτταρα μπορούν να συσπώνται, και αυτός ο τύπος κίνησης συμβαίνει στα μυϊκά κύτταρα. Η διαδικασία ξεκινά με ένα σήμα από το νευρικό σύστημα.
Στη συνέχεια, τα κύτταρα ανταποκρίνονται ξεκινώντας χημικές αντιδράσεις. Οι αντιδράσεις επηρεάζουν τις μυϊκές ίνες και προκαλούν συσπάσεις.
(https://www.nigms.nih.gov/Education/pages/FactSheet_Cells.aspx)
(https://brandywine.psu.edu/feature/examining-cell-behavior)
in New Light (https://www.sciencedaily.com/releases/2018/11/181108091251.htm)
(https://phys.org/news/2015-03-deciphering-cell-behavior.html)
(https://www.britannica.com/science/cell-biology/Transport-across-the-membrane)
(https://www.ks.uiuc.edu/Research/chemotaxis/)
Η Λάνα Μπάντοϊμ είναι ανεξάρτητη συγγραφέας και επιμελήτρια. Έχει πτυχίο Επιστημών στη Βιολογία και Χημεία από το Πανεπιστήμιο Μπάτλερ. Το έργο της έχει δημοσιευθεί σε Forbes, Yahoo! News, Business Insider, Lifescript, Healthline και πολλές άλλες εκδόσεις. Έχει υπηρετήσει ως κριτής για τα Βραβεία Συγγραφής της Scholastic από την Alliance for Young Artists & Writers. Έχει επίσης προταθεί για το βραβείο Best Shortform Science Writing από το Best Shortform Science Writing Project.