NộI Dung
Các tế bào, nói chung, là các đơn vị tương tự như nhau tạo nên một tổng thể. Các khối nhà tù và tổ ong, ví dụ, được tạo thành chủ yếu từ các tế bào. Khi được áp dụng cho các hệ thống sinh học, thuật ngữ này có thể được đặt ra bởi nhà khoa học thế kỷ 17 Robert Hooke, người phát minh ra kính hiển vi ghép và là người tiên phong trong một số nỗ lực khoa học đáng chú ý. Một tế bào, như được mô tả ngày nay, là đơn vị nhỏ nhất của một sinh vật giữ lại các đặc tính của chính sự sống. Nói cách khác, các tế bào riêng lẻ không chỉ chứa thông tin di truyền mà còn sử dụng và biến đổi năng lượng, lưu trữ các phản ứng hóa học, duy trì trạng thái cân bằng, v.v. Thông thường hơn, các tế bào thường được gọi là "các khối xây dựng của sự sống".
Các đặc điểm thiết yếu của một tế bào bao gồm màng tế bào để phân tách và bảo vệ các nội dung của tế bào khỏi phần còn lại của thế giới; tế bào chất, hoặc một chất giống như chất lỏng trong phần bên trong tế bào trong đó xảy ra quá trình trao đổi chất; và vật liệu di truyền (axit deoxyribonucleic, hoặc DNA). Điều này về cơ bản mô tả toàn bộ tế bào nhân sơ hoặc vi khuẩn. Tuy nhiên, các sinh vật phức tạp hơn được gọi là sinh vật nhân chuẩn - bao gồm cả động vật, thực vật và nấm - cũng có một loạt các cấu trúc tế bào khác, tất cả chúng đều tiến hóa theo nhu cầu của các sinh vật sống chuyên môn cao. Những cấu trúc này được gọi là bào quan. Các bào quan là cho các tế bào nhân chuẩn những gì các cơ quan của bạn (dạ dày, gan, phổi và vv) đối với cơ thể của bạn nói chung.
Cấu trúc tế bào cơ bản
Các tế bào, có cấu trúc, là đơn vị của tổ chức. Họ chính thức được phân loại trên cơ sở nơi họ có được năng lượng của họ. Prokaryote bao gồm hai trong số sáu vương quốc phân loại, Archaebacteria và Monera; tất cả các loài này đều đơn bào và hầu hết là vi khuẩn, và chúng có niên đại khoảng 3,5 tỷ năm đáng kinh ngạc (khoảng 80% tuổi ước tính của chính Trái đất). Sinh vật nhân chuẩn là một "chỉ" 1,5 tỷ năm tuổi và bao gồm Animalia, Plantae, Fungae và Protista. Hầu hết các sinh vật nhân chuẩn là đa bào, mặc dù một số (ví dụ, nấm men) thì không.
Các tế bào prokaryote, ở mức tối thiểu tuyệt đối, có sự kết tụ của vật liệu di truyền dưới dạng DNA bên trong vỏ bọc được bao bọc bởi màng tế bào, còn được gọi là màng plasma. Trong phạm vi bao vây này, cũng là tế bào chất, mà ở sinh vật nhân sơ có tính nhất quán của nhựa đường ướt; ở sinh vật nhân chuẩn, nó lỏng hơn nhiều. Ngoài ra, nhiều prokaryote cũng có thành tế bào bên ngoài màng tế bào để phục vụ như một lớp bảo vệ (như bạn sẽ thấy, màng tế bào phục vụ nhiều chức năng khác nhau). Đáng chú ý, các tế bào thực vật, đó là sinh vật nhân chuẩn, cũng bao gồm các thành tế bào. Nhưng các tế bào prokaryote không bao gồm các bào quan và đây là sự phân biệt cấu trúc chính. Ngay cả khi người ta chọn xem sự khác biệt như một sự trao đổi chất, thì điều này vẫn được liên kết với các thuộc tính cấu trúc tương ứng.
Một số prokaryote có roi, đó là các polypeptide giống như roi được sử dụng cho lực đẩy. Một số cũng có pili, đó là những hình chiếu giống như tóc được sử dụng cho mục đích kết dính. Vi khuẩn cũng có nhiều hình dạng: Cocci có hình tròn (như não mô cầu, có thể gây viêm màng não ở người), baccilli (dạng que, giống như loài gây bệnh than), và xoắn khuẩn hoặc xoắn khuẩn (vi khuẩn xoắn ốc, giống như những người chịu trách nhiệm gây bệnh giang mai) .
Còn virus thì sao? Đây chỉ là những mẩu nhỏ của vật liệu di truyền, có thể là DNA hoặc RNA (axit ribonucleic), được bao quanh bởi một lớp vỏ protein. Virus không thể tự sinh sản và do đó phải lây nhiễm các tế bào và "đánh cắp" bộ máy sinh sản của chúng để nhân giống các bản sao của chúng. Do đó, thuốc kháng sinh, nhắm vào tất cả các loại vi khuẩn nhưng không có tác dụng chống lại vi-rút. Thuốc kháng vi-rút tồn tại, với những loại mới hơn và hiệu quả hơn được giới thiệu mọi lúc, nhưng cơ chế hoạt động của chúng hoàn toàn khác với thuốc kháng sinh, thường nhắm vào thành tế bào hoặc enzyme chuyển hóa đặc biệt cho tế bào prokaryotic.
Màng tế bào
Màng tế bào là một kỳ quan nhiều mặt của sinh học. Công việc rõ ràng nhất của nó là phục vụ như một thùng chứa nội dung của tế bào và cung cấp một rào cản đối với sự lăng mạ của môi trường ngoài tế bào. Điều này, tuy nhiên, chỉ mô tả một phần nhỏ của chức năng của nó. Màng tế bào không phải là một phân vùng thụ động mà là một tổ hợp cổng và kênh rất năng động giúp đảm bảo duy trì môi trường bên trong tế bào (nghĩa là cân bằng hoặc cân bằng nội môi) bằng cách cho phép chọn lọc các phân tử vào và ra khỏi tế bào theo yêu cầu.
Màng này thực sự là một màng kép, với hai lớp đối diện nhau theo kiểu hình ảnh phản chiếu. Đây được gọi là lớp kép phospholipid và mỗi lớp bao gồm một "tấm" các phân tử phospholipid, hay nói đúng hơn là các phân tử glycerophospholipid. Đây là những phân tử kéo dài bao gồm các "đầu" phân cực đi ra khỏi trung tâm của lớp kép (nghĩa là về phía tế bào chất và bên ngoài tế bào) và "đuôi" không phân cực bao gồm một cặp axit béo; hai axit và phốt phát được gắn vào các mặt đối diện của phân tử glycerol ba carbon. Do sự phân bố điện tích không đối xứng trên các nhóm phốt phát và sự thiếu đối xứng điện tích của các axit béo, phospholipid được đặt trong dung dịch thực sự tự lắp ráp vào loại hai lớp này, vì vậy nó có hiệu quả về mặt năng lượng.
Các chất có thể đi qua màng theo nhiều cách khác nhau. Một là khuếch tán đơn giản, nhìn thấy các phân tử nhỏ như oxy và carbon dioxide di chuyển qua màng từ vùng có nồng độ cao hơn đến vùng có nồng độ thấp hơn. Khuếch tán được tạo điều kiện, thẩm thấu và vận chuyển tích cực cũng giúp duy trì nguồn cung cấp dinh dưỡng ổn định vào tế bào và các chất thải trao đổi chất thoát ra.
Hạt nhân
Nhân là nơi lưu trữ DNA trong các tế bào nhân chuẩn. (Nhớ lại rằng prokaryote thiếu hạt nhân vì chúng không có các bào quan có màng bao gồm bất kỳ loại nào.) Giống như màng plasma, màng nhân, còn được gọi là vỏ hạt nhân, là một hàng rào phospholipid hai lớp.
Trong nhân, vật liệu di truyền của một tế bào được sắp xếp thành các cơ thể riêng biệt gọi là nhiễm sắc thể. Số lượng nhiễm sắc thể của một sinh vật đã thay đổi từ loài này sang loài khác; con người có 23 cặp, bao gồm 22 cặp nhiễm sắc thể "bình thường", được gọi là nhiễm sắc thể và một cặp nhiễm sắc thể giới tính. DNA của các nhiễm sắc thể riêng lẻ được sắp xếp theo trình tự được gọi là gen; mỗi gen mang mã di truyền cho một sản phẩm protein cụ thể, có thể là enzyme, chất đóng góp cho màu mắt hoặc thành phần của cơ xương.
Khi một tế bào trải qua quá trình phân chia, nhân của nó phân chia theo một cách riêng biệt, do sự sao chép của các nhiễm sắc thể bên trong nó. Quá trình sinh sản này được gọi là nguyên phân, và sự phân cắt của nhân được gọi là cytokinesis.
Ribosome
Ribosome là nơi tổng hợp protein trong các tế bào. Các bào quan này được tạo ra gần như hoàn toàn từ một loại RNA được gọi phù hợp là RNA ribosome, hay rRNA. Những ribosome này, được tìm thấy trong tế bào chất của tế bào, bao gồm một tiểu đơn vị lớn và một tiểu đơn vị nhỏ.
Có lẽ cách dễ nhất để hình dung các ribosome là các dây chuyền lắp ráp nhỏ. Khi đến lúc sản xuất một sản phẩm protein nhất định, RNA thông tin (mRNA) được phiên mã trong nhân từ DNA di chuyển đến phần ribosome nơi mã mRNA được dịch thành axit amin, khối xây dựng của tất cả các protein. Cụ thể, bốn cơ sở nitơ khác nhau của mRNA có thể được sắp xếp theo 64 cách khác nhau thành các nhóm ba (4 tăng lên sức mạnh thứ ba là 64) và mỗi mã "ba" này cho một axit amin. Bởi vì chỉ có 20 axit amin trong cơ thể con người, một số axit amin có nguồn gốc từ nhiều hơn một mã ba.
Khi mRNA đang được dịch, một loại RNA khác, RNA chuyển (tRNA) mang bất kỳ axit amin nào đã được triệu tập bởi mã đến vị trí tổng hợp ribosome, trong đó axit amin được gắn vào cuối protein-in- phát triển. Một khi protein, có thể ở bất cứ đâu từ hàng chục đến hàng trăm axit amin dài, hoàn thành, nó được giải phóng khỏi ribosome và được vận chuyển đến bất cứ nơi nào cần thiết.
Ty thể và lục lạp
Ty thể là "nhà máy điện" của tế bào động vật và lục lạp là chất tương tự của chúng trong tế bào thực vật. Ty thể, được cho là có nguồn gốc từ vi khuẩn đứng tự do trước khi kết hợp vào các cấu trúc trở thành tế bào nhân chuẩn, là nơi chuyển hóa hiếu khí, cần oxy để trích xuất năng lượng dưới dạng adenosine triphosphate (ATP) từ glucose. Ty thể nhận các phân tử pyruvate có nguồn gốc từ sự phân hủy glucose độc lập oxy trong tế bào chất; trong ma trận (bên trong) của ty thể, pyruvate phải chịu chu trình Krebs, còn được gọi là chu trình axit citric hoặc chu trình axit tricarboxylic (TCA). Chu trình Krebs tạo ra sự tích tụ của các chất mang proton năng lượng cao và đóng vai trò thiết lập cho các phản ứng hiếu khí gọi là chuỗi vận chuyển điện tử, xảy ra gần đó trên màng ty thể, đây là một loại lipid kép khác. Những phản ứng này tạo ra nhiều năng lượng hơn ở dạng ATP so với glycolysis có thể; không có ty thể, đời sống động vật không thể tiến hóa trên Trái đất do yêu cầu năng lượng phi thường của các sinh vật "cao hơn".
Lục lạp là những gì làm cho cây có màu xanh lục, vì chúng có chứa một sắc tố gọi là diệp lục. Trong khi ty thể phá vỡ các sản phẩm glucose, lục lạp thực sự sử dụng năng lượng từ ánh sáng mặt trời để tạo ra glucose từ carbon dioxide và nước. Nhà máy sau đó sử dụng một số nhiên liệu này cho nhu cầu riêng của mình, nhưng phần lớn, cùng với oxy được giải phóng trong quá trình tổng hợp glucose, đến hệ sinh thái và được sử dụng bởi động vật, không thể tự tạo ra thức ăn. Không có sự sống thực vật phong phú trên Trái đất, động vật không thể tồn tại; điều ngược lại là đúng, vì sự trao đổi chất của động vật tạo ra lượng carbon dioxide đủ cho thực vật sử dụng.
Cytoskeleton
Cytoskeleton, như tên gọi của nó, cung cấp hỗ trợ cấu trúc cho một tế bào giống như cách bộ xương xương của bạn cung cấp một giàn giáo ổn định cho các cơ quan và mô của bạn. Các tế bào bao gồm ba thành phần: vi chất, sợi trung gian và vi ống, theo thứ tự từ nhỏ nhất đến lớn nhất. Các vi chất và vi ống có thể được lắp ráp và tháo rời theo nhu cầu của tế bào tại một thời điểm nhất định, trong khi các sợi trung gian có xu hướng lâu dài hơn.
Ngoài việc cố định các bào quan tại chỗ giống như các dây dẫn được gắn vào các tháp truyền thông cao giữ cho chúng cố định với mặt đất, các tế bào học hỗ trợ di chuyển mọi thứ trong một tế bào. Điều này có thể ở dạng phục vụ như là điểm neo cho Flagella, như một số vi ống đã làm; cách khác, một số vi ống cung cấp ống dẫn thực tế (con đường) cho mọi thứ di chuyển dọc. Do đó, cytoskeleton có thể là cả động cơ và đường cao tốc, tùy thuộc vào loại cụ thể.
Các bào quan khác
Các bào quan quan trọng khác bao gồm Cơ thể Golgi, trông giống như chồng bánh kếp khi kiểm tra bằng kính hiển vi và đóng vai trò là nơi lưu trữ và bài tiết protein, và lưới nội chất, di chuyển các sản phẩm protein dọc từ một phần của tế bào đến một phần khác. Mạng lưới nội chất có dạng mịn và thô; cái sau được đặt tên như vậy bởi vì chúng được gắn với ribosome. Cơ thể Golgi làm phát sinh các mụn nước vỡ ra khỏi các cạnh của "bánh kếp" và chứa protein; nếu những thứ này có thể được coi là container vận chuyển, thì mạng lưới nội chất tiếp nhận các cơ quan này giống như một hệ thống đường cao tốc hoặc đường sắt.
Lysosome cũng rất quan trọng trong việc bảo trì các tế bào. Đây cũng là những mụn nước, nhưng chúng có chứa các enzyme tiêu hóa đặc biệt có thể lyse (hòa tan) hoặc là các chất thải chuyển hóa của tế bào hoặc hóa chất không được cho là có ở đó nhưng bằng cách nào đó đã phá vỡ màng tế bào.