Cellefysiologi: En oversigt over struktur, funktion og opførsel

Det er vigtigt at forstå cellefysiologi og membrantransport. Organismer er nødt til at transportere stoffer ind og ud af deres celler og tværs over lipid-dobbeltlaget i plasmamembranen.

Passiv og aktiv transport er to almindelige typer af celletransport. Der er nogle væsentlige forskelle mellem aktiv og passiv transport.
Passiv transport

Passiv transport bruger ikke energi til at flytte stoffer. En metode, som celler bruger, er diffusion
, og du kan opdele den i enkel
eller lettet og diffusion. Stoffer kan flytte fra områder med høj koncentration til områder med lav koncentration. Osmose er et eksempel på enkel diffusion, der involverer vand.

Simpel diffusion involverer molekyler, der bevæger sig ned gennem koncentrationsgradienten gennem plasmamembranen. Disse molekyler er små og ikke-polære. Faciliteret diffusion er lignende, men involverer membrantransportkanaler. Store og polære molekyler er afhængige af lettere diffusion.
Aktiv transport

Aktiv transport har brug for energi til at flytte stoffer. Molekyler kan bevæge sig mod koncentrationsgradienten fra områder med lav koncentration til områder med høj koncentration takket være energikilder som ATP. Bærerproteiner hjælper cellerne under denne proces, og cellerne kan bruge en protonpumpe eller ionkanal.

Endocytose
og exocytose
er eksempler på aktiv transport i celler. De hjælper med at bevæge store molekyler inde i vesikler. Under endocytose fanger cellen et molekyle og bevæger det inde. Under eksocytose bevæger cellen et molekyle til ydersiden af dens membran.
Hvordan kommunikerer celler?

Celler kan modtage, fortolke og reagere på signaler. Denne form for kommunikation hjælper dem med at reagere på deres miljø og sprede information inden for en multicellulær organisme. Signalering styrer celleopførsel ved at lade celler reagere på specifikke signaler fra deres miljø eller andre celler.

Signaltransduktion er en anden betegnelse for cellesignalering og henviser til transmission af information. En signaltransduktionskaskade er en vej eller en række kemiske reaktioner, der sker inde i cellen, efter at en stimulus starter den. Signalering kan kontrollere cellevækst, bevægelse, stofskifte og mere. Men når cellekommunikation går galt, kan det forårsage sygdom som kræft.

Det er vigtigt at forstå det grundlæggende i cellekommunikation. Den generelle proces starter, når cellen registrerer et kemisk signal. Dette udløser en kemisk reaktion, der i sidste ende hjælper cellen med at reagere på den. Der er et slutrespons, der fører til det ønskede resultat.

For eksempel modtager en celle et signal fra kroppen, der siger, at den har brug for mere celledeling. Det går gennem en signaleringskaskade, der ender med udtrykket af gener, der vil drive celledeling, og cellen begynder at dele sig.
Modtagelse af et signal

De fleste af signalerne i en celle er kemiske. Celler har proteiner kaldet receptorer og molekyler kaldet ligander
som hjælper dem under signalering.

For eksempel kan en celle frigive et protein i det ekstracellulære rum for at advare andre celler . Proteinet kan flyde til en anden celle, som opsamler det, fordi cellen har den rigtige receptor for den. Derefter modtager den anden celle signalet og kan reagere på det.

Du kan finde spalteforbindelser i dyreceller og plasmodesmata i planteceller, som er kanaler, der hjælper celler med at kommunikere. Disse kanaler forbinder celler i nærheden. De tillader, at små molekyler passerer gennem dem, så signaler kan bevæge sig.
Tolke signalet

Når celler modtager signaler, kan de fortolke dem. Dette sker gennem en konformationel ændring eller biokemiske reaktioner. Signaltransduktionskaskader kan flytte informationen gennem cellen. Phosforylering kan aktivere eller deaktivere proteiner ved at tilføje en phosphatgruppe.

Nogle signaltransduktionskaskader inkluderer intracellulære messengers eller andet messengers, såsom Ca ^{2+, cAMP, NO og cGMP. Disse har tendens til at være ikke-proteinmolekyler, som calciumioner, der kan være rigelige i cellen.}

For eksempel har nogle celler proteiner, der kan binde calciumioner, hvilket kan ændre formen og aktiviteten af proteinerne .
Reaktion på et signal

Celler kan reagere på signaler på forskellige måder. For eksempel kan de foretage ændringer i genekspression, der kan ændre, hvordan cellen opfører sig.

De kan også sende feedbacksignaler for at bekræfte, at de modtog det originale signal og reagerede. I sidste ende kan signalering påvirke cellefunktionen.
Hvordan bevæger celler sig?

Cellemobilitet er vigtig, fordi det hjælper organismer med at bevæge sig fra et sted til et andet. Dette kan være nødvendigt for at erhverve mad eller undslippe fare. Ofte er cellen nødt til at bevæge sig som et svar på miljøændringer. Celler kan gennemgå, svømme, glide eller bruge andre metoder.

flagella
og cilia
kan hjælpe en celle bevæge sig. Flagellens eller piskelignende strukturs rolle er at drive en celle. Cilia eller hårlignende strukturs rolle er at bevæge sig frem og tilbage i et rytmisk mønster. Sædceller har flagella, mens cellerne, der linjer luftvejene har cili.
Kemotaksis i organismer

Celle signalering kan føre til cellebevægelse i organismer. Denne bevægelse kan være mod eller væk fra signaler, og den kan spille en rolle i sygdom. Chemotaxis
er cellebevægelse mod eller væk fra en højere kemisk koncentration, og det er en vigtig del af det cellulære respons.

F.eks. tillader kemotaxis kræftceller at bevæge sig mod et område af krop, der fremmer mere vækst.
Cellekontraktioner

Celler kan samle sig, og denne type bevægelse sker i muskelceller. Processen starter med et signal fra nervesystemet.

Derefter reagerer cellerne ved at starte kemiske reaktioner. Reaktionerne påvirker muskelfibrene og forårsager sammentrækninger.