Resume af Kapitel 2 – Celler
En celle består af en cellemembran, der omkredser et cytoplasma med en cellekerne.
Cellemembran
En cellemembran består af et dobbelt lag fosfolipider, som danner en semipermeabel barriere. Opbygningen af fosfolipider består af et hydrofilt “hoved”, og en hydrofob “hale”. De lægger sig ens (som olie i vand), og danner et dobbeltlag, hvor de hydrofobe haler vender ind mod midten af membranen, og de hydrofile hoveder, vender ud imod de vandige omgivelser. Denne særlige struktur giver membranen dens særlige karakter som semipermeabel. Nogle få stoffer kan komme igennem ved hjælp af diffusion. De anvender passiv transport. Er der tale om store molekyler kan de komme over membranen via endocytose. Her tale vi om enten fagocytose (fast stof) eller pinocytose (væske). Har cellen brug for at udskille stof, er der tale om den samme proces, men i modsat retning. Dette betegnes eksocytose.
På overfladen af membranen findes en lang række forskellige strukturer, blandt andet receptorer. En receptor kan fx modtage besked fra et hormon, og starte en reaktion inde i cellen. Et protein er et stort molekyle opbygget af aminosyrer. Et enzym er et molekyle, der virker som katalysator på en kemisk reaktion, og får den til at forløbe hurtigere og ved lavere temperaturer. Et hormon er et signalstof.
Der ligger også store proteinmolekyler på overfladen, nogle er indlejret i membranen og nogle går helt igennem. En af funktionerne for proteinerne er at fungere som kanaler og pumper, som kan transportere stoffer ind og ud af cellerne.
En særlig vigtig pumpe er natrium-kalium pumpen. Pumpen anvender aktiv transport, og forbruger altså energi (ATP). Når den pumper 3 natriumioner ud af cellen, pumper den samtidig to kaliumioner ind igen. Det er imod gradienten, idet koncentrationen af natrium inde i cytoplasma er væsentligt lavere end i ekstracellulærvæsken. Det modsatte er gældende for kalium, hvor der er en høj koncentration inde i cellen, mens koncentrationen er lav i ekstracellulærvæsken.
Når natrium kalium pumpen udfører sit arbejde, er den med til at opretholde denne tilstand, hvor der er en høj kalium koncentration og en lav natrium koncentration inde i cellen. Dette giver, på grund af kalium og natriums elektriske ladning, en spændingsforskel hen over membranen, kaldet membranpotentialet. Dette er udgangspunktet for nervesystemets funktion, som fungerer udelukkende via spænding over membranen.
Cytoplasma
En vandig substans, på indersiden af cellemembranen. Indeholder følgende organeller (strukturer omgivet af membran): Mitokondrier, Golgiapparatet, Lysosomer, Endoplasmatisk Retikulum. Øvrige strukturer i cytoplasma: Ribosomer, Centrioler og Mikrofibriller.
Mitokondrier er opbygget som små celler, dog med en dobbelt membran. Det er et aflangt organel. Den inderste membran er stærkt foldet, og øger således mængden af membran-overflade. På denne inderste, foldede membran sidder nogle store enzymsystemer, som sørger for cellens produktion af energi i form af ATP (Adenosintrifosfat – på engelsk AdenosineTriPhosphate). Det er altså her, i mitokondrierne, den mad vi spiser, ender. Det er her de næringsrige forbindelser i kosten omsættes til energi, som hele kroppen kan bruge til hjerneaktivitet, motion eller noget helt tredje. I muskelvæv forbruges naturligt nok mere energi end i de fleste andre væv, og der findes derfor mange mitokondrier i muskelvæv. Disse mitokondrier producere en anden energirig forbindelse med samme formål, CrP (kreatinfosfat).
Golgiapparatet er nogle skiveformede hulrum, som er stablet ovenpå hinanden. Afhængigt af celletype, kan strukturen se forskellig ud. Pointen med golgiapparatet er at pakke de produkter cellen laver i små vesikler, så de kan transporteres ud af cellen. Man finder især golgiapparater i væv med høj eksportvirksomhed, som fx i kirtelvæv.
Lysosomer er små “bobler” af membran, som omkranser nedbrydende enzymer. Det er vigtigt at disse enzymer er adskilt fra resten af cellen, da de ellers ville nedbryde cellen helt. Disse organeller finder vi i høj grad i fagocyterende celler som fx makrofager i immunsystemet.
Endoplamatisk Retikulum (ER) inddeles i et ru ER og et glat ER. Det ru ER (eller granulære ER), indeholder små granula på overfladen – ribosomer. Det er her størstedelen af cellens proteinsyntese foregår. Det glatte ER (det agranulære ER) indeholder enzymsystemer, som er væsentlige i forhold til dannelse af forskellige fedtstoffer. Desuden fungerer det glatte ER som afgifningssystem, og findes derfor i stor udstrækning i leverceller.
Ribosomer er det ru på det ru ER – det er altså ribosomerne der sørger for at samle aminosyrerne fra cytoplasma til den rette rækkefølge. Det gør de ud fra instrukser om det enkelte protein, en instruks leveret af messenger RNA (mRNA).
Centrioler ligger tæt på cellekerner, og har den vigtige funktion at fordele kromosomerne rigtigt når cellen deler sig.
Mikrofibriller er relateret til bevægelse. De er på trådform og er kontraktile. De indeholder sarkomerer og findes især i muskelvæv.
Cellekernen
Cellekernen indeholder alt arvematerialet, DNA. DNA molekylerne indeholder al information om cellerne, og dermed hele organismen. DNA molekylets opbygning kaldes en dobbelthelix, og ligner mest af alt en vindeltrappe. Den kemiske opbygning er af en slags ‘rygrad’ bestående af sukkermolekyler og fosfatgrupper. I midten sidder ‘trappetrinene’, som udgøres af nukleotider der sidder koblet sammen to og to. Der er fire nukleotider, adenin, guanin, thymin og cytosin. De sidder altid sammen to og to i faste par, adenin og og thymin danner par, mens guanin og cytosin danner par.
Måden nukleotiderne, som også kaldes baser, er sammensat på, er det der udgør den genetiske kode. Den genetiske kode er et universelt begreb, som dækker over en kode DNA anvender i alle levende organismer. Base-rækkefølgen fortæller hvilke stoffer, fx proteiner, der skal bygges og hvordan de ser ud. Man kan altså ud fra et DNA-molekyle, direkte aflæse, hvilken rækkefølge af aminosyrer et givent protein har.
Når proteinerne skal bygges lynes DNA molekylet op på midten, og koden aflæses ved hjælp af et RNA molekyle. Det ligner DNA rigtig meget, men der er små forskelle. RNA sender ved hjælp af mRNA (messengerRNA) besked til ribsomerne på det ru endoplasmatiske retikulum i cytoplasma om hvordan rækkefølgen af nuklotiderne ser ud. På ribosomerne sidder rRNA (ribosomaltRNA) og tager imod beskeden og hjælper ribosomerne med at samle de rigtige aminosyrer i den rigtige rækkefølge, så det færdige protein bliver bygget korrekt.
For at kunne aflæses i cellekernen findes DNA’et på en lang trådform, men når cellen skal dele sig, oprulles DNA til kromosomer, en lille kort, tyk form. Hos mennesket har vi 23 par kromosomer, hvoraf det 23. par er kønskromosomer. Det er altså disse kromosomer som afgør om mennesket er kvinde (XX) eller mand (XY).
Celledelingen
Cellerne kopierer sig selv af flere årsager. Først og fremmest skal individet vokse når det er foster og barn, og blive større. Det kræver flere celler. Desuden vil man som voksen fortsat have en livlig celledeling, fordi slidte eller tabte celler skal erstattes. Hos det voksne individ sker der altså specielt en stor celledeling på hud og slimhinder, hvor sliddet er stort. Der kan også ske skader på vævet som kræver nye celler, fx et sår eller en brækket arm.
Formålet med celledelingen er også at videregive DNA til dattercellerne, så ‘opskriften’ på hvordan kroppen ser ud, ikke går tabt.
Disse formål opnåes med den almindelige celledeling, mitose.
Til sidst så er der kønscelledelingen som også er et væsentligt formål med celledeling, nemlig at opretholde arten (mennesket). Kønscelledeling er afgørende for at formeringen fungere. Kønscelledeling hedder også meiose.
Mitose
Mitose er den almindelige celledeling, eller vækstdeling. Det er altså en celle som kopierer sig selv, og resultatet er to helt identiske celler.
I interfasen ‘hviler’ cellen sig – og det er altså betegnelsen for perioden imellem to celledelinger. Herefter begynder kopieringen af DNA (og alle organeller og strukturer i cytoplasma) hvorefter DNA’et oprulles til kromosomer. Alle kromosomer fastgøres til spindelapparatet (dannet af centriolerne) og lægges på række. Cellekerne-membranen opløses. Nu trækkes kromosomerne fra hinanden mod hver sin ende af cytoplasmaet. Kromosomerne udrulles til deres trådform og kernemembranen gendannes. Til sidst afsnøres cytoplasmaet i to nye, identiske celler.
Resultatet af mitosen er to identiske celler med 23 par kromosomer i hver.
Videoen her er på engelsk, men viser meget fint hvordan en mitose foregår.
Har du svært ved at forstå engelsk, så brug youtube til at finde nogle danske videoer, hvis du har brug for at visualisere processen.
Meiose
Celledelingen begynder som mitosen med en kopiering af DNA, organeller og strukturer. Når kromosomerne er oprullet sker en overkrydsning af kromosomerne, som ikke sker i mitosen. Det betyder at arveanlæg udveksles, og dette trin er afgørende for at slutresultatet bliver forskellige celler (for at sikre genetisk variation). Når overkrydsningen er sket trækkes kromosomerne fra hinanden af spindelapparatet, og dette trin gentages endnu engang. Herefter gendannes cellerne.
Resultatet af meiosen er fire uidentiske celler med 23 kromosomer i hver.
Videoen her er ligeledes på engelsk, men giver et fint billede af meiose.
Fokuspunkter
- Cellemembranen og dens opbygning (særligt NaK-pumpen)
- Organeller og strukturer i cytoplasma, herunder mitokondrier, endoplasmatisk retikulum (ru og glat), golgiapparatet, lysosomer, centrioler, ribosomer og mikrofibriller
- Cellekernen inkl. DNA
- Celledeling, mitose og meiose