Free Press

Celle Definition

Celler er livets grundlæggende enhed. I den moderne verden er de den mindste kendte verden, der udfører alle livets funktioner. Alle levende organismer er enten enkeltceller eller er flercellede organismer, der består af mange celler, der arbejder sammen.

Celler er den mindste kendte enhed, der kan udføre alle disse funktioner. De definerende egenskaber, der gør det muligt for en celle at udføre disse funktioner, omfatter:

Nedenfor vil vi diskutere de funktioner, som cellerne skal opfylde for at muliggøre livet, og hvordan de opfylder disse funktioner.

Cellens funktion

Videnskabsfolk definerer syv funktioner, som en levende organisme skal opfylde. Disse er:

1. En levende organisme skal reagere på ændringer i sit miljø.
2. En levende organisme skal vokse og udvikle sig i løbet af sin levetid.
3. En levende organisme skal kunne reproducere sig selv eller lave kopier af sig selv.
4. En levende organisme skal have et stofskifte.
5. En levende ting skal opretholde homeostase, eller holde sit indre miljø uændret uanset ændringer udefra.
6. En levende ting skal bestå af celler.
7. En levende ting skal videregive egenskaber til sit afkom.

Det er cellernes biologi, der gør det muligt for levende ting at udføre alle disse funktioner. Nedenfor diskuterer vi, hvordan de gør livets funktioner mulige.

Hvordan cellerne fungerer

For at kunne udføre dem skal de have:

• En cellemembran, der adskiller cellens indre fra det ydre. Ved at koncentrere livets kemiske reaktioner inden for et lille område i en membran gør cellerne det muligt for livets reaktioner at foregå meget hurtigere, end de ellers ville gøre.
• Genetisk materiale, som er i stand til at videregive egenskaber til cellens afkom. For at kunne formere sig skal organismer sikre, at deres afkom har alle de oplysninger, som de har brug for for at kunne udføre alle livets funktioner. alle moderne celler klarer dette ved hjælp af DNA, hvis baseparringsegenskaber gør det muligt for cellerne at lave nøjagtige kopier af cellens “blueprints” og “styresystem”. Nogle forskere mener, at de første celler måske har brugt RNA i stedet.
• Proteiner, der udfører en lang række strukturelle, metaboliske og reproduktive funktioner.
  Der er utallige forskellige funktioner, som cellerne skal udføre for at få energi og reproducere sig.
  Afhængigt af cellen kan eksempler på disse funktioner være fotosyntese, nedbryde sukker, bevæge sig, kopiere sit eget DNA, lade visse stoffer passere gennem cellemembranen, mens andre holdes ude, osv.
  Proteiner er lavet af aminosyrer, der er som biokemiens “Lego”. Aminosyrer findes i forskellige størrelser, forskellige former og med forskellige egenskaber såsom polaritet, ionisk ladning og hydrofobicitet.
  Gennem at sætte aminosyrer sammen på baggrund af instruktionerne i deres genetiske materiale kan cellerne skabe et biokemisk maskineri til at udføre næsten enhver funktion.
  Nogle forskere mener, at de første celler måske har brugt RNA til at udføre nogle vitale funktioner og derefter er gået over til langt mere alsidige aminosyrer til at udføre arbejdet som følge af en mutation.

De forskellige celletyper, som vi vil diskutere nedenfor, har forskellige måder at udføre disse funktioner på.

Celtyper

På grund af de millioner af forskellige arter af liv på Jorden, som vokser og ændrer sig gradvist over tid, er der utallige forskelle mellem de utallige eksisterende celletyper.

Her vil vi dog her se på de to hovedcelletyper og to vigtige underkategorier af hver af dem.

Prokaryoter

Prokaryoter er den enklere og ældre af de to hovedcelletyper. Prokaryoter er encellede organismer. Bakterier og arkæobakterier er eksempler på prokaryote celler.

Prokaryote celler har en cellemembran og et eller flere lag af yderligere beskyttelse mod det ydre miljø. Mange prokaryoter har en cellemembran lavet af fosfolipider, omsluttet af en cellevæg lavet af et stift sukker. Cellevæggen kan være omsluttet af en anden tyk “kapsel” lavet af sukkerstoffer.

Mange prokaryote celler har også cilier, haler eller andre måder, hvorpå cellen kan styre sin bevægelse.

Disse karakteristika samt cellevæggen og kapslen afspejler det faktum, at prokaryote celler går alene i miljøet. De er ikke en del af en flercellet organisme, som kan have hele lag af celler, der er afsat til at beskytte andre celler mod omgivelserne eller til at skabe bevægelse.

Prokaryote celler har et enkelt kromosom, som indeholder alt cellens væsentlige arvemateriale og driftsinstrukser. Dette enkelte kromosom er normalt rundt. Der er ingen kerne eller andre indre membraner eller organeller. Kromosomet svæver bare i cellens cytoplasma.

Der kan være yderligere genetiske egenskaber og information i andre genenheder i cytoplasmaet, kaldet “plasmider”, men det er normalt gener, som prokaryoter videregiver frem og tilbage gennem “horisontal genoverførsel”, dvs. når en celle giver genetisk materiale til en anden. Plasmider indeholder ikke-essentielt DNA, som cellen kan leve uden, og som ikke nødvendigvis gives videre til afkommet.

Når en prokaryote celle er klar til at reproducere sig, laver den en kopi af sit ene kromosom. Derefter deler cellen sig i to dele og fordeler en kopi af sit kromosom og et tilfældigt udvalg af plasmider til hver dattercelle.

Der er to hovedtyper af prokaryoter, som forskerne kender til dato: arkæebakterier, som er en meget gammel livslinje med nogle biokemiske forskelle fra bakterier og eukaryoter, og bakterier, som nogle gange kaldes “eubakterier” eller “ægte bakterier” for at skelne dem fra arkæebakterier.

Bakterier anses for at være mere “moderne” efterkommere af arkæebakterier.

Både familier har “bakterier” i navnet, fordi forskellene mellem dem ikke blev forstået før opfindelsen af moderne biokemiske og genetiske analyseteknikker.

Da forskerne begyndte at undersøge prokaryoternes biokemi og genetik i detaljer, opdagede de disse to meget forskellige grupper, som sandsynligvis har forskellige relationer til eukaryoter og forskellige udviklingshistorier!

Nogle forskere mener, at eukaryoter som mennesker er tættere beslægtet med bakterier, da eukaryoter har en lignende kemi af cellemembraner som bakterier. Andre mener, at arkæebakterier er tættere beslægtet med os eukaryoter, da de bruger lignende proteiner til at reproducere deres kromosomer.

Sidst andre mener, at vi måske nedstammer fra begge dele – at eukaryote celler måske er opstået, da arkæebakterier begyndte at leve inde i en bakteriecelle, eller omvendt! Det ville forklare, hvordan vi har vigtige genetiske og kemiske egenskaber fra begge dele, og hvorfor vi har flere indre rum såsom kernen, kloroplaster og mitokondrier!

Eukaryoter

Eukaryote celler anses for at være den mest moderne større celletype. Alle flercellede organismer, herunder dig, din kat og dine stueplanter, er eukaryoter. Eukaryote celler synes at have “lært” at arbejde sammen for at skabe flercellede organismer, mens prokaryoter tilsyneladende ikke er i stand til at gøre dette.

Eukaryote celler har normalt mere end ét kromosom, som indeholder store mængder genetisk information. I kroppen af en flercellet organisme kan forskellige gener i disse kromosomer være “tændt” og “slukket”, hvilket giver mulighed for celler, der har forskellige egenskaber og udfører forskellige funktioner i den samme organisme.

Eukaryote celler har også en eller flere indre membraner, hvilket har fået forskerne til at konkludere, at eukaryote celler sandsynligvis udviklede sig, da en eller flere typer af prokaryoter begyndte at leve i symbiotiske forhold inde i andre celler.

Organeller med indre membraner, der findes i eukaryote celler, omfatter typisk:

• For dyreceller – Mitokondrier, som frigør energien fra sukker og omdanner den til ATP på en yderst effektiv måde.
  Mitokondrier har endda deres eget DNA, adskilt fra cellernes kernedNA, hvilket giver yderligere støtte til teorien om, at de tidligere var selvstændige bakterier.
• Til planteceller – Kloroplaster, som udfører fotosyntese og laver ATP og sukker ud fra sollys og luft.
  Kloroplaster har også deres eget DNA, hvilket tyder på, at de måske stammer fra fotosyntetiske bakterier.
• Kerne – I eukaryote celler indeholder kernen de vigtige DNA-blækprints og driftsinstruktioner for cellen.
  Kernehulen menes at give DNA’et et ekstra beskyttelseslag mod giftstoffer eller angribere, der kan skade det.
  Det er ukendt, om kernen måske også har været en endosymbiotisk prokaryot på et tidspunkt, eller om dens membran blot har udviklet sig som et ekstra beskyttelseslag for cellens DNA.
• Endoplasmatisk retikulum – Denne komplekse indre membran er et vigtigt sted for cellens proteinfremstilling. Det endoplasmatiske retikulums evolutionære oprindelse kendes ikke.
• Golgi-apparatet – Dette indre membrankompleks kan betragtes som det endoplasmatiske retikulums “postkontor”. Det modtager proteiner fra ER, pakker og “mærker” dem ved at vedhæfte sukkerstoffer efter behov og sender dem derefter af sted til deres endelige bestemmelsessted!
• Andre – Mange eukaryote celler kan danne midlertidige indre membran-“sække”, kaldet “vacuoler”, til opbevaring af affald eller til at pakke vigtige materialer.
  Nogle celler har f.eks. særlige vacuoler kaldet “lysosomer”, som er fulde af ætsende stoffer og fordøjelsesenzymer. Cellerne smider simpelthen deres “affald” i lysosomerne, hvor det barske miljø nedbryder dem til enklere komponenter, der kan genbruges!

Eksempler på celler

Arkæebakterier

Som nævnt ovenfor er arkæebakterier en meget gammel form for prokaryote celler. Biologer placerer dem faktisk i deres eget “domæne” af liv, adskilt fra andre bakterier.

De vigtigste måder, hvorpå arkæebakterier adskiller sig fra andre bakterier, omfatter:

Archaebakteriernes unikke kemiske egenskaber gør det muligt for dem at leve i ekstreme miljøer, såsom overophedet vand, ekstremt saltvand og nogle miljøer, som er giftige for alle andre livsformer.

Videnskabsfolk blev i de seneste år meget begejstrede over opdagelsen af Lokiarchaeota – en type archaebakterier, som deler mange gener med eukaryoter, som aldrig før var blevet fundet i prokaryote celler!

Det menes nu, at Lokiarchaeota måske er vores nærmeste levende slægtning i den prokaryote verden.

Bakterier

Du kender sikkert den type bakterier, der kan gøre dig syg. Almindelige patogener som Streptococcus og Staphylococcus er nemlig prokaryote bakterieceller.

Men der findes også mange typer nyttige bakterier – herunder dem, der nedbryder dødt affald for at forvandle ubrugelige materialer til frugtbar jord, og bakterier, der lever i vores egen fordøjelseskanal og hjælper os med at fordøje maden.

Bakterieceller kan almindeligvis findes i symbiotiske forhold med flercellede organismer som os selv, i jorden og alle andre steder, hvor det ikke er for ekstremt for dem at leve!

Planteceller

Planteceller er eukaryote celler, der er en del af flercellede, fotosyntetiske organismer.

Planteceller har kloroplastorganeller, som indeholder pigmenter, der absorberer fotoner af lys og høster energien fra disse fotoner.

Kloroplaster har den bemærkelsesværdige evne til at omdanne lysenergi til cellebrændstof og bruge denne energi til at tage kuldioxid fra luften og omdanne det til sukkerstoffer, som kan bruges af levende væsener som brændstof eller byggemateriale.

Ud over at have kloroplaster har planteceller også typisk en cellevæg lavet af et stift sukkerstof, der gør det muligt for plantevæv at opretholde deres opretstående strukturer såsom blade, stængler og træstammer.

Planteceller har også de sædvanlige eukaryote organeller, herunder en kerne, et endoplasmatisk retikulum og Golgi-apparatet.

Dyreceller

I denne øvelse skal vi se på en type dyrecelle, som er af stor betydning for dig: din egen levercelle.

Som alle dyreceller har den mitokondrier, der udfører celleatmningen og omdanner ilt og sukker til store mængder ATP til at drive cellefunktioner.

Den har også de samme organeller som de fleste dyreceller: en kerne, et endoplasmatisk retikulum, Golgi-apparatet osv.

Men som en del af en flercellet organisme udtrykker din levercelle også unikke gener, som giver den unikke egenskaber og evner.

Levercellerne indeholder især enzymer, der nedbryder mange giftstoffer, hvilket gør det muligt for leveren at rense dit blod og nedbryde farligt kropsligt affald.

Levercellen er et glimrende eksempel på, hvordan flercellede organismer kan blive mere effektive ved at lade forskellige celletyper arbejde sammen.

Din krop kunne ikke overleve uden leverceller, der nedbryder visse giftstoffer og affaldsstoffer, men selve levercellen kunne ikke overleve uden nerve- og muskelceller, der hjælper dig med at finde mad, og en fordøjelseskanal, der nedbryder denne mad til let fordøjeligt sukker.

Og alle disse celletyper indeholder informationerne til at lave alle de andre celletyper! Det er simpelthen et spørgsmål om, hvilke gener der bliver “tændt” eller “slukket” i løbet af udviklingen.

• Epigenetik – Den proces, hvorved gener bliver “tændt” eller “slukket” ved at tilføje eller fjerne kemiske grupper fra dele af kromosomet.
• Eukaryoter – Komplekse celler med flere kromosomer og indre organeller som mitokondrier, kloroplaster og kerner.
• Prokaryoter – Enkeltcellede organismer med en simpel struktur, der typisk har et kromosom og ingen indre organeller.

Quiz

1. Hvilken af følgende er IKKE en essentiel funktion, som alle levende væsener skal udføre?
A. En levende ting skal reproducere sig.
B. En levende ting skal kunne opretholde sit indre miljø, uanset ydre ændringer.
C. En levende ting skal reagere på ændringer i sit miljø.
D. Ingen af de ovennævnte.

2. Hvilken af følgende er IKKE en type prokaryotisk celle?
A. Archaebakterier
B. Staphylococcus-bakterier
C. Streptococcus-bakterier
D. Levercelle