Sinh lý tế bào: Tổng quan về cấu trúc, chức năng và hành vi

NộI Dung

• Tổng quan về hành vi của tế bào
• Tổng quan về các hành vi tế bào cơ bản
• Vận chuyển chủ động và thụ động là gì?
• Vận chuyển thụ động
• Vận chuyển tích cực
• Làm thế nào để các tế bào giao tiếp?
• Nhận tín hiệu
• Giải thích tín hiệu
• Trả lời tín hiệu
• Làm thế nào để các tế bào di chuyển?
• Hóa trị trong sinh vật
• Co thắt tế bào

Là đơn vị cơ bản của sự sống, các tế bào thực hiện các chức năng quan trọng trong sinh vật nhân sơ và sinh vật nhân chuẩn. Sinh lý tế bào tập trung vào các cấu trúc bên trong và các quá trình bên trong các sinh vật sống.

Từ phân chia đến giao tiếp, lĩnh vực này nghiên cứu cách các tế bào sống, làm việc và chết.

Tổng quan về hành vi của tế bào

Một phần của sinh lý tế bào là nghiên cứu về cách các tế bào hoạt động. Có một liên kết quan trọng giữa cấu trúc tế bào, chức năng và hành vi. Ví dụ, các bào quan trong sinh vật nhân chuẩn có vai trò cụ thể giúp tế bào hoạt động và hoạt động đúng.

Khi bạn hiểu về sinh lý học và sinh học tế bào, cách thức hoạt động của một tế bào có ý nghĩa. Hành vi phối hợp rất quan trọng đối với các sinh vật đa bào vì có nhiều tế bào phải hoạt động cùng nhau. Hành vi tế bào thích hợp tạo ra các mô chức năng và một sinh vật khỏe mạnh.

Tuy nhiên, khi hành vi của tế bào gặp trục trặc, nó có thể dẫn đến các bệnh, chẳng hạn như ung thư. Ví dụ, nếu sự phân chia tế bào nằm ngoài tầm kiểm soát, các tế bào có thể nhân lên và hình thành khối u.

Tổng quan về các hành vi tế bào cơ bản

Mặc dù các tế bào có thể khác nhau, có những hành vi cơ bản mà nhiều người trong số họ chia sẻ. Chúng bao gồm:

Vận chuyển chủ động và thụ động là gì?

Điều quan trọng là phải hiểu sinh lý tế bào và vận chuyển màng. Các sinh vật cần phải mang các chất vào và ra khỏi tế bào của chúng và trên lớp màng lipid kép của màng plasma.

Vận chuyển thụ động và chủ động là hai loại phổ biến của vận chuyển tế bào. Có một số khác biệt cần thiết giữa vận chuyển chủ động và thụ động.

Vận chuyển thụ động

Vận chuyển thụ động không sử dụng năng lượng để di chuyển các chất. Một phương pháp mà các tế bào sử dụng là khuếch tánvà bạn có thể chia nó thành đơn giản hoặc là tạo điều kiện khuếch tán. Các chất có thể di chuyển từ khu vực có nồng độ cao đến khu vực có nồng độ thấp. Thẩm thấu là một ví dụ về khuếch tán đơn giản liên quan đến nước.

Khuếch tán đơn giản liên quan đến các phân tử di chuyển xuống gradient nồng độ qua màng plasma. Những phân tử này nhỏ và không phân cực. Khuếch tán được tạo điều kiện tương tự nhưng liên quan đến các kênh vận chuyển màng. Các phân tử lớn và cực phụ thuộc vào khuếch tán thuận lợi.

Vận chuyển tích cực

Vận chuyển tích cực cần năng lượng để di chuyển các chất. Các phân tử có thể di chuyển ngược lại với nồng độ gradient từ các khu vực có nồng độ thấp đến các khu vực có nồng độ cao nhờ các nguồn năng lượng như ATP. Các protein vận chuyển giúp các tế bào trong quá trình này và các tế bào có thể sử dụng bơm proton hoặc kênh ion.

Nội tiết và exocytosis là những ví dụ về vận chuyển tích cực trong các tế bào. Chúng giúp di chuyển các phân tử lớn bên trong túi. Trong quá trình endocytosis, tế bào bắt giữ một phân tử và di chuyển nó vào bên trong. Trong quá trình exocytosis, tế bào di chuyển một phân tử ra bên ngoài màng của nó.

Làm thế nào để các tế bào giao tiếp?

Các tế bào có thể nhận, giải thích và phản hồi tín hiệu. Kiểu giao tiếp này giúp họ phản ứng với môi trường của họ và truyền bá thông tin trong một sinh vật đa bào. Báo hiệu hướng dẫn hành vi của tế bào bằng cách cho phép các tế bào phản ứng với các tín hiệu cụ thể từ môi trường của chúng hoặc các tế bào khác.

Truyền tín hiệu là một thuật ngữ khác để truyền tín hiệu tế bào và đề cập đến việc truyền thông tin. Một tầng tải tín hiệu là một con đường hoặc một loạt các phản ứng hóa học xảy ra bên trong tế bào sau khi một kích thích bắt đầu nó. Tín hiệu có thể kiểm soát sự phát triển của tế bào, sự di chuyển, sự trao đổi chất và nhiều hơn nữa. Tuy nhiên, khi giao tiếp tế bào gặp trục trặc, nó có thể gây ra bệnh như ung thư.

Điều quan trọng là phải hiểu những điều cơ bản của giao tiếp tế bào. Quá trình chung bắt đầu khi tế bào phát hiện tín hiệu hóa học. Điều này đặt ra một phản ứng hóa học cuối cùng giúp tế bào phản ứng với nó. Có một phản ứng kết thúc dẫn đến kết quả mong muốn.

Ví dụ, một tế bào nhận được tín hiệu từ cơ thể nói rằng nó cần phân chia tế bào nhiều hơn. Nó đi qua một tầng tín hiệu kết thúc bằng sự biểu hiện của các gen sẽ thúc đẩy sự phân chia tế bào và tế bào bắt đầu phân chia.

Nhận tín hiệu

Hầu hết các tín hiệu trong một tế bào là hóa chất. Các tế bào có protein gọi là thụ thể và các phân tử được gọi là phối tử giúp họ trong quá trình báo hiệu.

Ví dụ, một tế bào có thể giải phóng một protein vào không gian ngoại bào để cảnh báo các tế bào khác. Protein có thể nổi lên một tế bào thứ hai, nó nhặt nó lên vì tế bào có thụ thể thích hợp cho nó. Sau đó, tế bào thứ hai nhận được tín hiệu và có thể đáp ứng với nó.

Bạn có thể tìm thấy các mối nối khoảng cách trong các tế bào động vật và plasmodesmata trong các tế bào thực vật, đó là các kênh giúp các tế bào giao tiếp với nhau. Các kênh này kết nối các tế bào gần đó. Chúng cho phép các phân tử nhỏ đi qua chúng, vì vậy tín hiệu có thể truyền đi.

Giải thích tín hiệu

Sau khi các tế bào nhận được tín hiệu, họ có thể giải thích chúng. Điều này xảy ra thông qua một sự thay đổi về hình dạng hoặc phản ứng sinh hóa. Các tầng tải tín hiệu có thể di chuyển thông tin qua tế bào. Phosphoryl hóa có thể kích hoạt hoặc hủy kích hoạt protein bằng cách thêm một nhóm phosphate.

Một số tầng tải tín hiệu bao gồm các sứ giả nội bào hoặc các sứ giả thứ hai, chẳng hạn như Ca²⁺, cAMP, NO và cGMP. Chúng có xu hướng là các phân tử phi protein, như các ion canxi, có thể có nhiều trong tế bào.

Ví dụ, một số tế bào có protein có thể liên kết các ion canxi, có thể thay đổi hình dạng và hoạt động của protein.

Trả lời tín hiệu

Các tế bào có thể phản ứng với các tín hiệu theo nhiều cách khác nhau. Ví dụ, họ có thể tạo ra những thay đổi trong biểu hiện gen có thể thay đổi cách thức hoạt động của tế bào.

Họ cũng có thể phản hồi tín hiệu để xác nhận rằng họ đã nhận được tín hiệu ban đầu và phản hồi. Cuối cùng, tín hiệu có thể ảnh hưởng đến chức năng tế bào.

Làm thế nào để các tế bào di chuyển?

Sự di động của tế bào rất quan trọng vì nó giúp sinh vật di chuyển từ vị trí này sang vị trí khác. Điều này có thể cần thiết để có được thực phẩm hoặc thoát khỏi nguy hiểm. Thông thường, tế bào cần di chuyển như một phản ứng với những thay đổi môi trường. Các tế bào có thể bò, bơi, lướt hoặc sử dụng các phương pháp khác.

Các roi và lông mi có thể giúp một tế bào di chuyển. Vai trò của cấu trúc Flagella hoặc whiplike là đẩy một tế bào. Vai trò của lông mao hoặc cấu trúc giống như lông là di chuyển qua lại theo mô hình nhịp nhàng. Các tế bào tinh trùng có Flagella, trong khi các tế bào lót đường hô hấp có lông mao.

Hóa trị trong sinh vật

Tín hiệu tế bào có thể dẫn đến sự di chuyển của tế bào trong sinh vật. Chuyển động này có thể hướng tới hoặc tránh xa các tín hiệu, và nó có thể đóng một vai trò trong bệnh tật. Hóa trị là sự di chuyển của tế bào về phía hoặc ra khỏi nồng độ hóa học cao hơn, và nó là một phần quan trọng trong phản ứng của tế bào.

Ví dụ, chemotaxis cho phép các tế bào ung thư di chuyển đến một khu vực của cơ thể thúc đẩy tăng trưởng nhiều hơn.

Co thắt tế bào

Các tế bào có thể co lại, và loại chuyển động này xảy ra trong các tế bào cơ. Quá trình bắt đầu với một tín hiệu từ hệ thống thần kinh.

Sau đó, các tế bào phản ứng bằng cách bắt đầu phản ứng hóa học. Các phản ứng ảnh hưởng đến các sợi cơ và gây ra các cơn co thắt.