Всеки жив организъм по същество не е нищо друго освен съвкупност от клетки, работещи за поддържане на цялото. Някои от тях произвеждат кръв и кости, а други преобразуват слънчевата светлина в химическа енергия - всички забележителни подвизи сами по себе си.
Още по-удивителното обаче е колко сходни са растителните и животинските клетки , въпреки че са класифицирани в различни царства - Plantae и Animalia.
Освен че са живи организми, растенията и животните имат няколко основни общи черти: как са изградени клетките им и какво съдържат, както и процесите, които използват за поддържане на хомеостазата.
Ето няколко акцента върху клетките, преди да се задълбочим в същината на въпроса:
| Факти за клетките | Допълнителна информация |
|---|---|
| Животинските и растителните клетки са еукариотни, докато бактериите и археите са прокариотни. | Еукариотните клетки имат ядро и мембранни органели, а прокариотните нямат истинско ядро. |
| Растителните клетки са защитени от здрава клетъчна стена, а животинските клетки разчитат на по-развита вътрешна структура и междуклетъчна поддръжка. | Клетъчната стена на растенията е изградена главно от целулоза и осигурява форма и механична опора. |
| Въпреки различията си, растителните и животинските клетки споделят много общи характеристики, тъй като и двата типа са еукариотни. | И двата вида клетки съдържат ядро, клетъчна мембрана, цитоплазма, митохондрии и рибозоми. |
| Растителните клетки притежават специфични органели, като хлоропласти и голяма централна вакуола, които липсват в животинските клетки. | Хлоропластите извършват фотосинтеза, а вакуолата съхранява вода и поддържа клетъчното налягане. |
| Дифузията е непрекъснат процес, чрез който веществата се движат от област с по-висока към област с по-ниска концентрация в клетките. | Чрез дифузия кислородът и въглеродният диоксид преминават през клетъчните мембрани без разход на енергия. |
| Осмозата представлява движението на вода през полупропусклива мембрана с цел изравняване на концентрацията на разтворените вещества от двете страни на мембраната. | Осмозата е важна за водния баланс на клетките и влияе върху техния обем и тургор. |
Структурата на растителните и животинските клетки
По отношение на този аспект има съществена разлика между животинските и растителните клетки. Първо, растителните клетки запазват формата си чрез вътрешно налягане - наречено тургорно налягане или понякога хидростатично налягане. Също така, те имат клетъчна стена, която едновременно защитава клетките и поддържа формата им.
Освен това, тъй като са толкова плътно разположени заедно, формата им е по-равномерна; по-скоро като квадрат, отколкото като яйцевидна или кръгла форма.
Червените кръвни клетки са дискообразни, невроните са дълги и жилави, а лимфоцитите променят формата си според нуждите. Това е така, защото животинските клетки са много по-мобилни от растителните клетки; формата им им помага във функционирането им.
Както растителните, така и животинските клетки имат стени; просто стените на растителните клетки са малко по-твърди, докато стените на животинските клетки са по-скоро като мембрана.
Освен тези първоначални разлики, растителните и животинските клетки имат много от сходните вътрешни части - органели, които изпълняват едни и същи функции. Те са:
- ядрото : носител на цялата генетична информация
- митохондриите осигуряват енергия за функционирането на клетките
- Рибозомите създават дълги вериги от полипептиди
- ендоплазменият ретикулум образува и маркира протеини
- Апаратът на Голджи изпраща преопаковани липиди и протеини навън
- Лизозомите са органели за изхвърляне на отпадъци, които се намират само в животинските клетки
- В растителните клетки вакуолите поемат тази задача
- цитоплазма: гелообразното вещество, в което тези органели остават суспендирани
Освен че органелите за изхвърляне на отпадъци в клетките са различни, растенията имат още няколко органела, които не се срещат в животинските клетки. Това са хлорофилно натоварените хлоропласти и гореспоменатите вакуоли. Те не само помагат за поддържане на тургорното налягане, но и съхраняват вода, протеини и други молекули, които помагат за поддържането на растението.
Както бе споменато по-горе, клетъчните стени на растенията са по-здрави от тези на животните, защото са подсилени с целулоза. Това е трудно за смилане вещество за някои животни, но със сигурност помага на тези клетки да запазят структурата си .
Функцията на клетъчните структури
Току-що ви дадохме много имена на органели и ви дадохме много кратко резюме на това, което правят. Сега нека да продължим малко по-нататък по този път.
Ядрата на клетките са най-важните органели, не само защото съдържат ДНК и цялата генетична информация, но и защото съдържат всички инструкции за всеки друг органел в клетката: какво трябва да произвежда - в какъв ред трябва да бъдат организирани полипептидните вериги, кога лизозомите трябва да атакуват и дори кога трябва да започнат апоптоза (клетъчна смърт).
Рибозомите получават тези инструкции и действат съответно. Те подреждат аминокиселините така, че да отговарят на текущите нужди, след което ги изпращат до ендоплазмения ретикулум (ЕР), където да бъдат идентифицирани и маркирани, а след това сгънати за по-нататъшен транспорт .
Грубата външна мембрана на ендоплазмения ретикулум ( ЕР ) опакова тези аминокиселини във везикули, докато вътрешната, гладка мембрана произвежда хормони и липиди.
Апаратът на Голджи , наричан още тяло на Голджи, е постоянно съставяща се органела. Транспортните везикули стават част от него в единия край и техните продукти се обработват през торбовидната мембрана на тялото. В другия край на апарата на Голджи, изходящите транспортни везикули се отделят от тялото, за да пренесат полезния си товар до мястото, където е предназначен.
Междувременно митохондриите са заети с приемането на протеини, въглехидрати и липиди и превръщането им в аденозин трифосфат - АТФ, който се използва за енергия за захранване на клетките.
Растенията също имат митохондрии; те се наричат тилакоиди. Тези зелени, дисковидни мембрани са подредени в купчини, наречени грани; те се намират в хлоропласти - органелите, които извършват фотосинтеза.
Цитоплазмата, веществото, в което са разположени всички тези органели, изпълнява различни функции. Освен че помага за защитата на клетката и всеки органел, тя играе роля в клетъчното дишане - по-специално в първата стъпка, гликолизата; производството на протеини и процесите на клетъчно делене (митоза и мейоза).
Лизозомите са гениален ход. Те атакуват и неутрализират всяка заплаха за клетката: чужди нашественици - вируси и бактерии, случайни парченца аминокиселини, носещи се из цитоплазмата, и, както неизбежно трябва да се случи, консумацията на клетките, след като достигнат края на програмирания си живот.
„Консумация“ може би е била грешната дума; лизозомите рециклират продуктите, вместо да ги карат да изчезнат. И все пак, дори това постижение е чудо. Да кажем, че организмът е заразен. Лизозомните органели се изпращат и разграждат инфекциозния агент на части, които клетките могат да използват. Ако няма употреба за тези съставни части, те ще бъдат екскретирани през отпадъчните системи на организма.
В известен смисъл, органелите на клетките функционират като бизнес: ядрото раздава заповедите, които останалите органели следват, за да произвеждат жизнеподдържащи протеини и други енергийни материали. И ако системата се обърка, лизозомите (вакуолите при растенията) са там, за да почистят нещата.
Разбиране на дифузията
Досега историята се състоеше единствено в това, че продуктите, произведени в клетките, се транспортират от един органел до следващия, но по някакъв начин тези продукти трябва да попаднат в органелите. Те го правят чрез дифузия.
Най-просто казано, дифузията е движението на молекули от област с висока плътност към област с ниска плътност.
Да кажем, че ви се иска чаша шоколадово мляко. Приготвяте чашата, сипвате шоколадовата си смес за напитка и след това наливате млякото. Или предпочитате първо да налеете млякото и след това да добавите праха? И в двата случая ще забележите, че млякото и прахът не се смесват веднага . Всъщност, ако оставите нещата такива, каквито са, прахът ще остане на дъното на чашата.
Законите на физиката играят роля в дифузията. Тъй като двете вещества са различни - едното е прах, а другото е течност, и тъй като едното е по-тежко от другото, те се нуждаят от малко насърчение, за да се позволи изравняването на молекулите .
И така, разбърквате напитката си. Прахът се смесва с млякото и скоро се наслаждавате на вкусната напитка, за която сте жадували.
По-често тази реакция на изравняване на разтворените вещества в разтворителя протича без разклащане или бъркане, особено ако са от един и същи вид материя: течностите дифундират добре в течности, а газовете се смесват бързо с други газове.
Има обаче едно предупреждение . Когато две течности, като масло и вода, влязат в контакт, само минималната възможна граница дифундира една в друга - и то съвсем малко.
Може да опитате да налеете малко растително масло в чаша вода; маслото ще остане отгоре. Разбъркайте малко нещата и маслото ще се разпространи през водата, но няколко минути след като спре разбъркването, дифузията ще се разпространи.
Като оставим настрана тези забележителни примери, движението на молекулите по техния концентрационен градиент е обичайна характеристика на клетъчната биология.
Дефиниране на осмоза
Осмозата е дифузия на вода през бариера . Обърнете внимание колко конкретно е това изречение.
Докато дифузията е движение на молекули по техния концентрационен градиент, независимо дали има бариера или не - и независимо дали частиците са съставени от една и съща материя, осмозата се отличава с това, че е строго свързана с водните молекули и трябва да има наличие на бариера.
Въпреки това, принципът остава същият: осмозата е свързана с балансиране на концентрацията на разтворени вещества ; в този случай, от двете страни на бариерата.
Това е критичен процес за органелите като вакуолите (в растенията), чиято функция е да поддържат структурата на клетките.
По-горе отбелязахме, че вакуолите трябва да поддържат тургорно налягане. За да направят това, те трябва да поддържат определено количество вода. Когато налягането около вакуолата е толкова голямо, колкото вътрешното ѝ налягане, се казва, че органелът е изотоничен - на подходящото си ниво на хидратация.
Ако обаче в организма има недостиг на вода, вакуолите на клетките ще се свият, оставяйки клетките уязвими и слаби. В това състояние те се наричат хипертонични. Обратно, ако има изобилие от вода както във, така и извън вакуолата, тя е хипотонична - и евентуално в състояние на предстоящо разкъсване.
Това се случва, когато хората преполиват растенията си.
Осмозата има много функции в индустрията и науката, но без съмнение начинът, по който клетките използват осмозата , за да се поддържат живи и да функционират, е самото определение за невероятно .
Клетъчна и молекулярна биология
Молекулярната биология се фокусира върху молекулите, които изграждат и управляват живота в клетките. Тя изучава структурата и функциите на ДНК, РНК и белтъците, както и процесите на съхранение, предаване и експресия на генетичната информация. Основни теми са репликацията на ДНК, транскрипцията и транслацията.
| Клетъчна биология | Молекулярна биология |
|---|---|
| Изучава клетката като цялостна система. | Изучава молекулите в клетката и техните взаимодействия. |
| Фокусира се върху структурата и функциите на клетките и органелите. | Фокусира се върху ДНК, РНК, белтъците и генната експресия. |
| Изследва процеси като клетъчно делене, транспорт и клетъчна комуникация. | Изследва процеси като репликация, транскрипция и транслация. |
| Работи на ниво клетка и клетъчни структури. | Работи на молекулно ниво. |
| Помага да се разбере как функционират клетките като единици на живота. | Помага да се разбере как молекулите контролират клетъчните процеси. |
Връзка между двете науки
Клетъчната и молекулярната биология са тясно свързани. Клетъчната биология обяснява как функционират клетките, а молекулярната биология разкрива механизмите на молекулно ниво, които стоят зад тези функции. Заедно те дават цялостна представа за организацията и дейността на живите организми.
Обобщи с помощта на AI
Хареса ли Ви статията? Оставете отзив!
Loading...
