Από τι αποτελούνται τα κύτταρα;

Ένα κύτταρο αποτελείται κυρίως από τα στοιχεία υδρογόνο, άνθρακας, οξυγόνο και άζωτο. Αυτά τα μόρια αποτελούν τα οργανικά μόρια όπως οι υδατάνθρακες, οι πρωτεΐνες, τα λίπη και το νουκλεϊκό οξύ που συνθέτουν τα διάφορα μέρη του κυττάρου. Αυτά τα διαφορετικά μέρη του κυττάρου είναι η πλασματική μεμβράνη, ο πυρήνας, τα μιτοχόνδρια και το ενδοπλασματικό δίκτυο.

«Τότε έβλεπα πάντα (…) ότι υπήρχαν πολλά πολύ λίγα ζωντανά ζώα, πολύ όμορφα κινούμενα», είπε ο Anton Van Leeuwenhoek, ένας Ολλανδός λάτρης της επιστήμης, τον 17ο αιώνα. Τα «ζώα» που περιγράφει «πολύ όμορφα κινούμενα» είναι αυτά που γνωρίζουμε σήμερα ως κύτταρα.

Το κύτταρο είναι η μικρότερη μονάδα ζωής. Από το μοναδικό κύτταρο μιας αμοιβάδας μέχρι τα τρισεκατομμύρια κύτταρα που αποτελούν τους ελέφαντες και τις φάλαινες, όλα είναι φτιαγμένα από πολύ παρόμοια υλικά. Το σχήμα και η λειτουργία τους μπορεί να είναι διαφορετικά, αλλά στο εσωτερικό, τα κύτταρα έχουν κάποιες θεμελιώδεις ομοιότητες.

Κύτταρα κρεμμυδιού κάτω από μικροσκόπιο (Φωτογραφία:Peter Hermes Furian/Shutterstock)

Τα άτομα και τα μόρια ενός κυττάρου

Είναι πολύ λογικό να ξεκινάμε από το μικρότερο μέρος ενός κυττάρου – τα άτομα.

Από τα 118 στοιχεία του περιοδικού πίνακα, τα 92 απαντώνται φυσικά στη Γη. Από αυτά τα 92 στοιχεία, τα άτομα μόνο 4 στοιχείων αποτελούν το 96,5% του βάρους ενός οργανισμού. Αυτά τα τέσσερα είναι ο άνθρακας, το υδρογόνο, το οξυγόνο και το άζωτο.

Αυτά τα τέσσερα στοιχεία, μαζί με διάφορα άλλα μπόνους στοιχεία όπως το θείο, ο φώσφορος και το σελήνιο, αποτελούν τα περισσότερα από τα μόρια ενός κυττάρου.

Το υδρογόνο και το οξυγόνο ενώνονται για να σχηματίσουν το 70% ενός κυττάρου - το νερό. Το νερό είναι αναμφισβήτητα το πιο σημαντικό μόριο της ζωής. Κάθε άλλο μόριο στο κύτταρο πρέπει να συσχετίζεται με το νερό, είτε αρέσει σε αυτά τα άλλα μόρια είτε όχι.

Με αυτή την έννοια, το κύτταρο είναι σαν ένα μπαλόνι νερού με πολλά άλλα μόρια και δομές γεμισμένα μέσα.

Τα οργανικά μόρια που περιέχουν άνθρακα είναι τα επόμενα πιο σημαντικά μόρια. Αυτά είναι πρωτεΐνες, λιπίδια (λίπη), υδατάνθρακες και νουκλεϊκό οξύ (DNA!).

Σε όλα αυτά τα μόρια, ο άνθρακας παίζει τον κεντρικό ρόλο. Η ικανότητά του να συνδέεται με τέσσερα άλλα άτομα δίνει στον άνθρακα μοναδική ευελιξία στο σχηματισμό μορίων. Η ικανότητα του άνθρακα να σχηματίζει μακριές αλυσίδες, καθώς και να στρίβει και να περιστρέφεται, είναι ο λόγος για ένα από τα πιο συναρπαστικά μόρια όλων των εποχών — τις πρωτεΐνες.

Οι πρωτεΐνες είναι οι μοριακές μηχανές του κυττάρου και καθώς προχωράμε σε αυτό το άρθρο, θα δείτε πόσο πανταχού παρούσα και απαραίτητη είναι η παρουσία τους για την επιβίωση και τη λειτουργία ενός κυττάρου.

Τα οργανίδια ενός κυττάρου

Πριν μπούμε στα διαφορετικά μέρη ενός κελιού, πρέπει να καταλάβουμε ότι δεν είναι όλα τα κύτταρα ίδια. Όπως ένας άνθρωπος, ένα φυτό και ένα μανιτάρι φαίνονται πολύ διαφορετικά, έτσι και τα κύτταρά τους μπορεί να φαίνονται ελαφρώς διαφορετικά!

Επίσης, ας μην ξεχνάμε τα βακτήρια, τα οποία είναι επίσης κύτταρα, αλλά έχουν πολύ διαφορετική δομή.

Θα χρησιμοποιήσουμε ζωικά κύτταρα ως προεπιλογή (αν και δεν υπάρχει "προεπιλογή" στη φύση).

Οι διαφορετικοί τύποι κυψελών (Photo Credit :Aldona Griskeviciene/Shutterstock)

Τα κύτταρα είναι σαν τις πόλεις. Έχουν μια δομή με σαφείς καταμερισμούς εργασίας. Η πόλη του κελιού έχει σύνορα, διοικητική έδρα, σταθμό παροχής ηλεκτρικού ρεύματος, τμήμα διαχείρισης απορριμμάτων και ούτω καθεξής.

Και το κύτταρο είναι επίσης γεμάτο με τρισεκατομμύρια μοριακούς κατοίκους!

The Walls – Cell/Plasma Membrane

Η πόλη των κυττάρων έχει έναν τοίχο που χωρίζει και προστατεύει το εσωτερικό του κελιού από το εξωτερικό περιβάλλον. Αυτό το τοίχωμα ονομάζεται κυτταρική μεμβράνη ή πλασματική μεμβράνη. Αποτελείται από δύο στρώματα μορίων λιπιδίων ενωμένα μεταξύ τους.

Ωστόσο, σε αντίθεση με τα σταθερά και ισχυρά σύνορα μιας πραγματικής πόλης, αυτή η πλασματική μεμβράνη είναι εύκαμπτη και μπορεί να κινείται με ρευστό τρόπο. Οι πρωτεΐνες και τα μόρια υδατανθράκων στη μεμβράνη της επιτρέπουν να διατηρεί το σχήμα της, ενώ τα μόρια λιπιδίων δίνουν στο κύτταρο την ικανότητα να κινείται, εάν χρειάζεται.

Τα εξωτερικά τοιχώματα ενός κυττάρου, η κυτταρική μεμβράνη, που ονομάζεται επίσης πλασματική μεμβράνη. (Φωτογραφία :Designua/Shutterstock)

Λίζα εικόνας: Η κυτταρική μεμβράνη. Το μόριο στην κάτω αριστερή πλευρά είναι το αμφίπαθο λιπιδικό μόριο, που ονομάζεται φωσφολιπίδιο.

Οι πρωτεΐνες στην κυτταρική μεμβράνη λειτουργούν επίσης σαν πόρτες για να αφήσουν άλλα μόρια να εισέλθουν και να φύγουν από το κύτταρο. Αυτά λειτουργούν επίσης σαν τα μάτια του κυττάρου, ανιχνεύοντας το εξωτερικό του περιβάλλον.

Τα κύτταρα των φυτών, των βακτηρίων, των φυκιών και των μυκήτων έχουν ένα επιπλέον στρώμα προστασίας πάνω από την κυτταρική τους μεμβράνη - το κυτταρικό τοίχωμα. Αυτό γίνεται συνήθως για να είναι σκληρό και σκληρό, και αυτός είναι ένας λόγος που τα φυτά είναι τόσο ανθεκτικά.

Η εσωτερική πόλη – Το κυτταρόπλασμα

Προχωρώντας μέσα στο κύτταρο, ερχόμαστε στο κυτταρόπλασμα. Αυτός είναι ο γενικός εσωτερικός χώρος του κυττάρου. Είναι ένας πολύ απασχολημένος χώρος, γεμάτος οργανίδια (δεν λέγονται όργανα, επειδή είναι μικρά) που κάνουν τη δουλειά τους, ενώ διάφορα μόρια και ιόντα επιπλέουν και προσκρούουν στο νερό που γεμίζει το κύτταρο.

Σημειωτέον, η διατήρηση των πάντων στη θέση τους είναι το οδικό σύστημα και η αρχιτεκτονική του κυττάρου, που ονομάζεται επίσης κυτταροσκελετός, ο οποίος αποτελείται από πρωτεΐνη. Ο κυτταροσκελετός επιτρέπει στο κύτταρο να διατηρήσει το σχήμα του, ενώ παράλληλα χρησιμεύει ως δρόμοι στους οποίους το φορτίο του κυττάρου μεταφέρεται από το ένα μέρος του κυττάρου στο άλλο.

Διαφορετικό μέρος του κυττάρου (Φωτογραφία :Molecular Sensei/Shutterstock)

The Head Office – The Nucleus

Ο πυρήνας ενός κυττάρου βρίσκεται εκεί που βρίσκεται η πληροφορία για τη δημιουργία ενός οργανισμού - το DNA. Το DNA ενός κυττάρου καθορίζει ποιος τύπος κυττάρου θα γίνει και πώς θα λειτουργήσει. Εάν τα πράγματα αλλάξουν έξω από το κύτταρο, αυτές οι πληροφορίες αναμεταδίδονται στο DNA, όπου ξεκινούν οι κατάλληλες αλλαγές.

Το εργοστάσιο – Το ενδοπλασματικό δίκτυο

Οι πληροφορίες στο DNA χωρίζονται σε κομμάτια οδηγιών μεγέθους μπουκιάς που ονομάζονται γονίδια. Οι οδηγίες σε αυτά τα γονίδια προορίζονται για τη δημιουργία πρωτεϊνών. Οι πρωτεΐνες τελικά καταλήγουν σε όλα τα χαρακτηριστικά που μας καθορίζουν, όπως το ύψος ή το χρώμα των ματιών.

Ακριβώς έξω από τα κεντρικά γραφεία βρίσκεται το εργοστάσιο—το ενδοπλασματικό δίκτυο, το οποίο διαβάζει τις οδηγίες του DNA και τις μετατρέπει σε πρωτεΐνες.

The Powerhouse – Τα Μιτοχόνδρια

Ακολουθεί τα μιτοχόνδρια, η δύναμη του κυττάρου. Αυτό το οργανίδιο σε σχήμα ζελέ φασολιού τροφοδοτεί κάθε άλλη διαδικασία του κυττάρου δημιουργώντας ATP.

Το ATP είναι ένα μόριο που λειτουργεί ως μορφή νομίσματος για το κύτταρο. Εάν το κύτταρο χρειάζεται ενεργοποίηση, θα ξοδέψει τα μόρια ATP που έχει, απελευθερώνοντας όλη την καλή του ενέργεια για να ολοκληρώσει τη δουλειά.

Το Σύστημα Διαχείρισης Αποβλήτων – Τα Λυσοσώματα

Με την πάροδο του χρόνου, ένα κύτταρο συσσωρεύει πολλά απόβλητα. Τα μόρια που είναι σπασμένα και δεν χρησιμεύουν πλέον για τη χρήση τους, τα αχρησιμοποίητα μόρια και η εκδοχή του κυττάρου του "κοκκώματος", που αποτελείται από δυνητικά τοξικές χημικές ουσίες, όλα πρέπει να διασπαστούν και να πεταχτούν έξω από το κύτταρο. Τα λυσοσώματα είναι σαν τη Marie Kondo του κυττάρου, που αποχαιρετούν τα πράγματα που κάποτε πυροδοτούσαν τη χαρά μέσα στο κύτταρο, αλλά δεν την εξυπηρετούν πλέον.

Συμπέρασμα

Υπάρχουν πολλά άλλα μέρη σε ένα κύτταρο, αλλά αυτό το άρθρο καλύπτει τα κύρια οργανίδια και τις κρίσιμες λειτουργίες όλων των κυττάρων.

Αυτές οι μικροσκοπικές δομές είναι εξαιρετικά περίπλοκες, και υπάρχει ακόμη ένα μεγάλο μέρος που οι επιστήμονες δεν γνωρίζουν για τα διάφορα μέρη του κυττάρου και τις λειτουργίες τους. Αν και μπορεί να μην τα καταλαβαίνουμε 100%, γνωρίζουμε πόσο απίστευτα σημαντικά είναι για την επιβίωσή μας!