Informace

Proč nejsou organely považovány za živé?

Proč nejsou organely považovány za živé?


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Chodím na 3týdenní letní kurz Bio I a moje učebnice říká, že buňka je nejmenší/základní jednotka života. Zeptal jsem se své profesorky, proč organely nejsou živou jednotkou, a její odpověď byla, že nejsou soběstačné. Zdá se ale, že buňky v mnohobuněčných organismech potřebují k přežití jiné buňky s různou specializací. Nemůžete prostě (nebo nemůžete vždy) vytrhnout buňku z většího organismu a nechat ji, aby se sama starala mimo něj. To samé s organelou. Řekla, že pouze celá cela vyhovuje všem požadavkům na život a odkázala mě na učebnici, ale nenašel jsem skutečný popis těchto požadavků. Jaký je tedy relevantní rozdíl mezi organelou a buňkou tak, že pouze celá buňka je považována za živou?


Definice života je sama o sobě polemikou, a jelikož je to prostě slovo, kterému může rozumět každý, jak chce, neexistuje žádná „správná“ definice. Není tedy skutečně možné dát „správnou“ odpověď na vaši otázku, ale zde je seznam věcí, které byste mohli chtít zvážit:

  1. Replikace DNA je pravděpodobně nejběžnějším společným rysem veškerého života na Zemi. Většina organel neobsahuje vlastní DNA, ale jsou to jednoduše lipidové a proteinové konstrukty.
  2. Nezávislost je obtížným životním kritériem, protože paraziti potřebují k rozmnožování hostitele. Avšak zatímco organismus může vyžadovat hostitele, jeho buňky se mohou jednotlivě replikovat bez hostitele.
  3. Buňky jsou schopny replikace, když jsou odstraněny z těla - za správných podmínek. (Jsme stále lepší v kultivaci všech druhů buněčných typů, například abychom nemuseli používat zvířata pro výzkum.) Většina organel není schopna replikace za žádných podmínek.
  4. V přírodě existují jednotlivé živé buňky. Ve skutečnosti se většina organismů na Zemi skládá pouze z jedné buňky. V přírodě nežijí žádné organely.

Mitochondrie a plastidy tvoří komplikovanou výjimku, protože jsou původně odvozeny od samotných bakterií. Je skutečně diskutabilní, zda by mohly být považovány za živé, protože mají DNA a ta je replikována, aby se mohly dělit, jako to dělají jednotlivé buňky. Potřebný stroj však nevytvářejí oni sami, ale spíše jejich „hostitelská“ buňka, což je činí předmětem podobného argumentu jako viry.


Organely

Organely jsou specializované struktury, které plní různé úkoly uvnitř buněk.

Organely

Stejně jako orgány jsou samostatné části těla, které plní určité funkce v lidském těle, organely jsou mikroskopické podjednotky, které plní specifické funkce v jednotlivých buňkách.

Fotografie od Science Source

Organely jsou specializované struktury, které vykonávají různé úkoly uvnitř buněk. Tento výraz doslova znamená „malé orgány“. Stejně jako orgány, jako je srdce, játra, žaludek a ledviny, slouží specifickým funkcím k udržení organismu při životě, organely slouží specifickým funkcím k udržení buňky při životě.

Buňky jsou seskupeny do dvou různých kategorií, prokaryotické buňky a eukaryotické buňky, které se primárně odlišují přítomností jedné organely, jádra. Prokaryotické buňky nemají jádro, zatímco eukaryotické buňky ano. Jádro je velká organela, která uchovává DNA a slouží jako velitelské centrum buňky. Jednobuněčné organismy jsou obvykle prokaryotické, zatímco mnohobuněčné organismy jsou obvykle vyrobeny z eukaryotických buněk.

Další velká organela nalezená v eukaryotických buňkách je mitochondrie, organela zodpovědná za tvorbu ATP, chemické látky, kterou organismy využívají pro energii. Buňky často obsahují stovky mitochondrií. Tyto mitochondrie mají vnější membránu, která obaluje organelu, a vnitřní membránu, která se několikrát přeloží a vytvoří vícevrstvou strukturu známou jako cristae. Tekutina uvnitř mitochondrií se nazývá matrice, která je naplněna proteiny a mitochondriální DNA.

Chloroplasty jsou další organely, které obsahují dvojitou membránu a uchovávají si vlastní DNA. Na rozdíl od mitochondrií však vnitřní membrána chloroplastů není složená. Mají však třetí, vnitřní membránu zvanou tylakoidní membrána, která je složená. Navíc na rozdíl od mitochondrií jsou chloroplasty přítomny pouze v rostlinných buňkách. Jsou zodpovědné za přeměnu slunečního světla na energii prostřednictvím procesu zvaného fotosyntéza.

Jiné organely jako lysozomy jsou zodpovědné za trávení a recyklaci toxických látek a odpadu. Jsou uloženy v proteinech nazývaných enzymy, které štěpí makromolekuly, včetně aminokyselin, sacharidů a fosfolipidů. Lysozomy jsou produkovány větší organelou zvanou Golgiho komplex, která vyrábí i další buněčný aparát. Kdykoli buňka zemře, sama se zničí pomocí vlastních lysozomů.

Stejně jako orgány jsou samostatné části těla, které plní určité funkce v lidském těle, organely jsou mikroskopické podjednotky, které plní specifické funkce v jednotlivých buňkách.


Facinující! Potřeboval jsem číst trochu pozorněji. Zjevně jsou stále teoretické, ale poskytují to, co se zdá věrohodnou cestou ke vzniku organického života.

Pokud byste měli RNA bez membrány, RNA by se rozptýlila. Pokud by však existoval jediný samoreplikující se řetězec, nebyl by to problém, není potřeba žádná membrána. Existuje důvod, proč by jeden řetězec nefungoval?

Také jsem se snažil vyladit svou vlastní definici života tak, aby zahrnovala muly a podobně - ve skutečnosti kteroukoli z mnoha větví evolučního stromu, které skončily. Nějaký nápad?

Facinující! Potřeboval jsem číst trochu pozorněji. Zjevně jsou stále teoretické, ale poskytují to, co se zdá věrohodnou cestou ke vzniku organického života.

Pokud byste měli RNA bez membrány, RNA by se rozptýlila. Pokud by však existoval jediný samo-replikující se řetězec, nebyl by to problém, aniž by byla vyžadována membrána. Existuje důvod, proč by jeden řetězec nefungoval?

Také jsem se snažil vyladit svou vlastní definici života tak, aby zahrnovala muly a podobně - ve skutečnosti kteroukoli z mnoha větví evolučního stromu, které skončily. Nějaký nápad?

PRO BOHA ! Buď mluvíš o nějaké biologii na vysoké úrovni mimo můj rozsah... nebo je něco v nepořádku s vaší angličtinou. P Vysvětlete prosím jednoduchými slovy, co říkáte.

Pravděpodobně některé z obou. ) Když se podívám na to, co jsem napsal, "vláknem" jsem myslel vlákno RNA. Termínem "buněčná membrána" jsem myslel obal, který obsahuje RNA. Ohledně protobuněk jsem četl tento článek. Zdá se, že myšlenky týkající se původu nebo organického života se v posledních několika desetiletích zlepšily o jeden nápad. Jeden velmi dobrý!

RNA je skutečně to, co způsobuje, že se v buňkách dějí věci. DNA je tištěná kopie. Vše ostatní je na RNA. RNA vytváří DNA, přepisuje DNA a vytváří proteiny. (Jednou jsem musel udělat test v této věci.)

Mimochodem, vidím, že jsem nereagoval na váš opakovaný dotaz:-


Většina lidí chce vidět minimální úroveň složitosti, než něco definují jako život. Jako takové některé budou, ale některé nebudou obsahovat virové částice jako život, protože jsou tak jednoduché. (Předpokládaná úroveň jednoduchosti virů jako replikujícího se systému je krátkozraká, ale to je jiný problém.)

Například, jak velká musí být rostlina, než byste jí neřekli keř, ale strom?

Je to nejasný rozdíl, jak zdůraznil Atyy. Každý má tendenci rozlišovat jinak. Aby nastavili nižší laťku, vyloučili jednoduché systémy, jako jsou krystaly, vymýšlejí požadavky „metabolismu“ a „respirace“ a další věci jako definující kvality života. Jsou prostě zmatení.

Je zde několik různých problémů:

Q1 Zda lze jednoduché sebereplikující systémy považovat za život.
Q2 Zda to pomáhá vytvořit testovatelnou "definici" života.
Q3 Zda život vznikl jako protobuňky.

Všechna tato Q jsou netriviální, takže v tom neexistuje žádný konsensus.

Abychom si vzali jako první Q2, mnoho astrobiologů považuje za zbytečné definovat "život". McKay našel 3 významy definic, žádná z nich není opravdu užitečná:
"Co je život? To je otázka, která je často kladena a obvykle zmatená.

Zmatek začíná několika použitími slova „life“ v angličtině. Existují alespoň tři použití, jak dokládají následující otázky:

2) Existuje v tomto organismu život?

Definice „života“ v těchto třech použitích je zcela odlišná. V prvním případě se život vztahuje ke kolektivnímu jevu, ve druhém případě se týká schopnosti individuálního organismu metabolizovat a růst a ve třetím případě se život vztahuje k historii činností, které organismus vykonává. První dvě použití mají přímý význam pro astrobiologii

„Mnoho komentátorů zastává názor, že efektivní hledání života v jiných světech vyžaduje, abychom měli nejprve stručnou, dohodnutou definici života. Toto není ten případ. V této linii bylo navrženo, že jakmile pochopíme život, budeme schopni vytvořit zcela mechanickou a prediktivní teorii života. Někdy se používá příklad vody. Voda je jednoduše definována jako dva vodíky spojené s jedním kyslíkem. Život však není jednoduchá látka jako voda, spíše je to proces, spíše oheň než voda. Jednoduchá definice ohně neexistuje. Je-li život jako oheň, pak dokonce ani s úplnou mechanistickou a prediktivní teorií života jej stále nemusíme být schopni definovat v žádné jednoduché uzavřené formě. Hledání života v jiných světech může být založeno spíše na tom, co život dělá, než na jeho definici. Jednou z věcí, které život dělá, je budování velkých specializovaných molekul, jako je DNA a proteiny

Můj vlastní názor je, že když lidé protahují definici NASA (metabolizující sebereplikátor), často, ne-li vždy, tak činí, aby se pokusili identifikovat individuální organismus jako motivaci k definování života. (Řekni, jak rychle identifikovat jakékoli existující buňky na Marsu.) Ale to není dobrá motivace, evoluce jako proces života působí na celé živé populace, takže populace (souborů alel, v moderních buňkách) jsou vozidla to ten život dělá. Jak říká McKay: „Často se poukazuje na to, že definice života jako systému schopného evoluce implikuje, že jednotliví izolovaní jedinci, kteří nejsou v plodném věku, nejsou „životem“. To je nesmysl a zaměňuje to první a druhý případ „života“.

Nyní se Q1 stává dokonce mírně neužitečným, s výjimkou rychlé a snadné kategorizace. Jak poznamenává atyy, jde o [neužitečné] konvence.

Q3 je zajímavá část. Vrací se k tomuto:

Bylo by velmi nepravděpodobné, že by variace pramenů okamžitě narazila na sebereplikátor. Nyní, když se lidem podařilo vytvořit nechirální, geofyzikálně produkovaná vlákna, která se sama replikují, zjistili, že to zatím dokážou pouze zkřížené replikátory a že jsou kratší než samoreplikátory. Tj. levotočivá RNA replikuje všechny pravotočivé řetězce díky lepší specifitě, a to zahrnuje pravotočivý replikátor, který reprodukuje levostrannou zásobu RNA řetězců.

Takový fond by měl křížové replikátory nakonec zředit, i když chytnou místní vlákna. Takže membrána je pravděpodobně nezbytná. Nevím, jestli se to ukázalo, ale někde jsem to tvrzení viděl.

Ale slyšel jsem, že je to horší, takový bazén by měl tendenci zmenšovat délky pramenů, dokud se nemohou reprodukovat. Chcete-li chemicky selektovat delší vlákna a zahájit "selekční" část životních procesů, potřebujete hydrotermální ventil, který provádí PCR s atomy kovu v trhlinách nebo pórech

Velikost 0,1 mm (nebo větší). Doposud se jim podařilo udělat DNA s obvyklými enzymy PCR jako důkaz principu. K zahájení chemické sebereplikace je tedy pravděpodobně nutný celý alkalický hydrotermální průduch.

Vybereme-li, že hadejský alkalický hydrotermální průduch měl kromě metabolismu* (který produkuje nukleotidy), anorganické buňky s membránami (které podporují metabolismus a chemickou replikaci) a chemii, která se sama replikuje.

Minulý týden jsem četl poslední (?) práci Martina a Lanea, kde, myslím, docela přesvědčivě, ukazují, proč musel být poslední univerzální předek závislý na alkalickém hydrotermálním průduchu, aby se u něj vyvinula chemiosmóza a pak se stal nezávislým na zděděném rozdílu pH. Zdá se jednoduše nemožné, aby se u volně žijící protobuňky vyvinula chemiosmóza, zatímco k ní existuje mechanická, dokonce selektivní cesta v průduchu. Protobuňky se možná vyvíjely chemicky jinde a pak infikovaly průduchy, aby udělaly skok do robustně metabolizujících buněk. Jinak se zdá snazší, že se život vyvinul kolem průduchů in toto a rozšířil se mezi izolované, jako jsou občas inertní „spory“.

To souvisí s bakteriemi a archaeami, které následně vyvinuly různé bičíky, respektive archellum, stejně jako různé kořenové metabolismy, membrány a pumpy pro chemiosmózu.

[Osobně si myslím, že pokud mají M&L et al pravdu, že LUCA měl pili pro pohyb uvnitř a vně ventilačních otvorů a nebyl tak svázán s anorganickými kompartmenty, jak navrhují. Archaea archellum se vyvinula ze společného mechanismu předků pili.]


* Na úhledném papíře s důkazem o principu před několika týdny je ukázáno, jak takové průduchy musely produkovat jednoduché organické látky a možná, proč to někteří tak trochu dělají i dnes.


Proč nejsou organely považovány za živé? - Biologie

Jednotka dva. Živá buňka

Tímto znepokojivě vyhlížejícím tvorem je tisíckrát zvětšený jednobuněčný organismus Dileptus. Dileptus, který je příliš malý na to, aby jej bylo možné vidět pouhým okem, je jedním ze stovek obyvatel kapky rybniční vody. Vše, co živý organismus dělá, aby přežil a prosperoval, musí Dileptus dělat pouze s vybavením, které poskytuje tato malá buňka. Stejně jako se pohybujete pomocí nohou k chůzi, tak Dileptus používá vlasové výběžky (nazývané řasinky), které pokrývají jeho povrch, aby se poháněly vodou. Stejně jako je váš mozek řídícím centrem vašeho těla, tak oddělení zvané jádro, hluboko uvnitř nitra Dilepta, řídí mnoho činností této složité a velmi aktivní buňky. Dileptus nemá ústa, ale svým povrchem přijímá částice potravy a další molekuly. Tento všestranný protist je schopen vést složitý život, protože jeho vnitřek je rozdělen do oddílů, z nichž každý vykonává různé činnosti. Funkční specializace je charakteristickým znakem vnitřku této buňky, mocný přístup k buněčné organizaci, který sdílejí všechna eukaryota.

Držte prst nahoře a pozorně si ho prohlédněte. Co vidíš? Kůže. Vypadá pevně a hladce, zmačkaný s linkami a pružný na dotek. Ale kdybyste byli schopni kousek odebrat a prozkoumat pod mikroskopem, vypadalo by to úplně jinak – list drobných, nepravidelně tvarovaných těl nacpaných jako dlaždice na podlaze. Obrázek 4.1 vás vezme na cestu do konečků vašich prstů. Nacpaná těla, která vidíte na panelech 3 a 4, jsou kožní buňky, rozložené jako dlážděná podlaha. Jak vaše cesta dovnitř pokračuje, cestujete dovnitř jedné z buněk a vidíte organely, struktury v buňce, které plní specifické funkce. Postoupíte-li ještě dále dovnitř, narazíte na molekuly, z nichž jsou struktury vytvořeny, a nakonec na atomy zobrazené na panelech 8 a 9. Zatímco některé organismy se skládají z jediné buňky, vaše tělo se skládá z mnoha buněk. Jedna lidská bytost má tolik buněk jako hvězdy v galaxii, mezi 10 a 100 biliony (v závislosti na tom, jak jste velcí). Všechny buňky jsou však malé. V této kapitole se podíváme blíže na buňky a dozvíme se něco o jejich vnitřní struktuře ao tom, jak komunikují se svým prostředím.

Obrázek 4.1. Velikost buněk a jejich obsah.

Tento diagram ukazuje velikost lidských kožních buněk, organel a molekul. Obecně je průměr buňky lidské kůže 4 o něco méně než 20 mikrometrů (pm), mitochondrie 5 je 2 ^m, ribozomu 7 je 20 nanometrů (nm), molekuly proteinu 8 je 2 nm a atomu 9 je 0,2 nm.

Protože jsou buňky tak malé, nikdo je nepozoroval, dokud nebyly v polovině 17. století vynalezeny mikroskopy. Robert Hooke poprvé popsal buňky v roce 1665, když použil mikroskop, který sestrojil, aby prozkoumal tenký plátek neživé rostlinné tkáně zvané korek. Hooke pozoroval plástev malých, prázdných (protože buňky byly mrtvé) přihrádek. Přihrádky v korku nazval cellulae (latinsky, malé místnosti) a tento termín se k nám dostal jako buňky. Další století a půl však biologové nedokázali rozpoznat důležitost buněk. V roce 1838 provedl botanik Matthias Schleiden pečlivou studii rostlinných tkání a vytvořil první tvrzení buněčné teorie. Uvedl, že všechny rostliny „jsou shluky plně individualizovaných, nezávislých, oddělených bytostí, jmenovitě samotných buněk“. V roce 1839 Theodor Schwann uvedl, že všechny živočišné tkáně se skládají také z jednotlivých buněk.

Myšlenka, že všechny organismy se skládají z buněk, se nazývá buněčná teorie. Ve své moderní podobě zahrnuje buněčná teorie tři principy:

1. Všechny organismy se skládají z jedné nebo více buněk, ve kterých probíhají procesy života.

2. Buňky jsou nejmenší živé tvory. Nic menšího než buňka není považováno za živé.

3. Buňky vznikají pouze dělením již existující buňky. Přestože se život pravděpodobně vyvíjel spontánně v prostředí rané Země, biologové došli k závěru, že v současnosti žádné další buňky spontánně nevznikají. Život na Zemi spíše představuje nepřetržitou linii sestupu z těchto raných buněk.

Většina buněk je velmi malá

Většina buněk je relativně malá, ale ne všechny jsou stejně velké. Buňky vašeho těla mají obvykle průměr od 5 do 20 mikrometrů (mikrometr, gm, je jedna miliontina metru), příliš malý na to, aby byl vidět pouhým okem. Bakteriální buňky jsou ještě menší než ty vaše, jen několik mikrometrů tlusté. Existují však některé buňky, které jsou většími jednotlivými buňkami mořských řas, například mohou být dlouhé až 5 centimetrů – dlouhé jako váš malíček.

Proč nejsou buňky větší?

Proč je většina buněk tak malá? Většina buněk je malá, protože větší buňky nefungují tak efektivně. Uprostřed každé buňky je velitelské centrum, které musí vydávat příkazy všem částem buňky, řídit syntézu určitých enzymů, vstup iontů a molekul z vnějšku a sestavování nových částí buňky. Tyto příkazy musí projít z jádra do všech částí buňky a trvá jim velmi dlouho, než se dostanou na periferii velké buňky. Z tohoto důvodu je organismus tvořený relativně malými buňkami ve výhodě oproti organismu složenému z větších buněk.

Dalším důvodem, proč buňky nejsou větší, je výhoda většího poměru povrchu k objemu. S rostoucí velikostí buněk roste objem mnohem rychleji než povrch. U kulaté buňky se plocha zvětšuje s druhou mocninou průměru, zatímco objem se zvětšuje s krychlí. Chcete-li si to představit, zvažte dvě samostatné buňky na obrázku 4.2. Velká buňka vpravo je 10krát větší než malá buňka, ale zatímco její povrch je 100krát větší (10 2 ), její objem je 1 000krát (10 3 ) větší než objem menší buňky. Povrch buňky poskytuje vnitřku jedinou příležitost k interakci s prostředím, přičemž látky procházejí do a z buňky přes její povrch. Velké buňky mají na každou jednotku objemu mnohem menší povrch než malé buňky.

Obrázek 4.2. Poměr povrchu k objemu.

Jak se buňka zvětšuje, její objem roste rychleji než její povrch. Pokud se poloměr buňky zvětší 10krát, povrch se zvětší 100krát, ale objem se zvětší 1000krát. Povrch buňky musí být dostatečně velký, aby vyhovoval potřebám jejího objemu.

Některé větší buňky však částečně fungují docela efektivně, protože mají strukturální vlastnosti, které zvětšují povrch. Například buňky v nervovém systému zvané neurony jsou dlouhé, štíhlé buňky, některé dosahují délky více než metr. Tyto buňky účinně interagují se svým prostředím, protože ačkoli jsou dlouhé, jsou tenké, některé mají méně než 1 mikrometr v průměru, a tak jejich vnitřní oblasti nejsou v žádném daném bodě daleko od povrchu.

Dalším strukturálním rysem, který zvětšuje povrch buňky, jsou malé „prstovité“ výběžky zvané mikroklky. Buňky, které lemují tenké střevo lidského trávicího systému, jsou pokryty mikroklky, které dramaticky zvětšují povrch buněk.

Až na několik výjimek však buňky obvykle nerostou o moc větší než 50 mikrometrů. Aby se organismy staly mnohem většími, jsou obvykle složeny z mnoha buněk. Seskupením mnoha menších buněk tyto mnohobuněčné organismy výrazně zvyšují svůj celkový poměr povrchu k objemu.

Přehled buněčné struktury

Všechny buňky jsou obklopeny jemnou membránou zvanou plazmatická membrána, která řídí propustnost buňky pro vodu a rozpuštěné látky. Vnitřek buňky vyplňuje polotekutá matrice zvaná cytoplazma. Dříve se myslelo, že cytoplazma je jednotná, jako Jell-O™, ale nyní víme, že je vysoce organizovaná. Vaše buňky mají například vnitřní rámec, který buňce dodává její tvar a zároveň umísťuje komponenty a materiály do jejího nitra. V následujících částech prozkoumáme membrány, které obklopují všechny živé buňky, a poté podrobně prozkoumáme jejich vnitřky.

Kolik buněk je dostatečně velkých na to, abychom je viděli pouhým okem? Kromě vaječných buněk jich mnoho není (obrázek 4.3). Většina z nich má průměr menší než 50 mikrometrů, mnohem menší než tečka na konci této věty.

Obrázek 4.3. Stupnice viditelnosti.

Většina buněk má mikroskopickou velikost, i když vejce obratlovců jsou obvykle dostatečně velká, aby je bylo možné vidět pouhým okem. Prokaryotické buňky mají obecně průměr 1 až 2 mikrometry (pm).

Problém s rozlišením. Jak studujeme buňky, pokud jsou příliš malé na to, abychom je viděli? Klíčem je pochopit, proč je nevidíme. Důvodem, proč nevidíme tak malé objekty, je omezené rozlišení lidského oka. Rozlišení je definováno jako minimální vzdálenost dvou bodů, které mohou být od sebe a přesto mohou být rozlišeny jako dva oddělené body. Na stupnici viditelnosti na obrázku 4.3 níže můžete vidět, že limit rozlišení lidského oka (modrý pruh dole) je asi 100 mikrometrů. K tomuto limitu dochází, protože když jsou dva objekty blíže k sobě než asi 100 mikrometrů, světlo odražené od každého dopadá na stejnou „detektorovou“ buňku v zadní části oka. Pouze když jsou objekty od sebe dále než 100 mikrometrů, světlo z každého dopadá na jiné buňky, což vašemu oku umožní rozlišit je jako dva objekty, nikoli jeden.

Mikroskopy. Jedním ze způsobů, jak zvýšit rozlišení, je zvýšit zvětšení, aby se malé objekty jevily větší. Robert Hooke a Anton van Leeuwenhoek použili skleněné čočky ke zvětšení malých buněk a způsobili, že se jeví větší než 100mikrometrový limit stanovený lidským okem. Skleněná čočka přidává další zaostřovací výkon. Protože skleněná čočka způsobuje, že se objekt jeví blíže, je obraz na zadní straně oka větší, než by byl bez čočky.

Moderní světelné mikroskopy používají dvě zvětšovací čočky (a různé korekční čočky) k dosažení velmi vysokého zvětšení a jasnosti. První čočka zaostří obraz předmětu na druhou čočku, která jej opět zvětší a zaostří na zadní část oka. Mikroskopy, které zvětšují postupně pomocí několika čoček, se nazývají složené mikroskopy. Mohou rozlišovat struktury, které jsou od sebe vzdáleny více než 200 nanometrů (nm). Šest položek v horní části tabulky 4.1 jsou obrázky prohlížené různými typy světelných mikroskopů.

Zvýšení rozlišení. Světelné mikroskopy, dokonce ani ty složené, nejsou dostatečně výkonné, aby rozlišily mnoho struktur v buňkách. Například membrána má tloušťku pouhých 5 nanometrů. Proč prostě k mikroskopu nepřidat další zvětšovací stolek a nezvýšit tak jeho rozlišovací schopnost? Protože když jsou dva objekty blíže než několik stovek nanometrů, světelné paprsky odrážející se od dvou obrázků se začnou překrývat. Jediný způsob, jak se mohou dva světelné paprsky přiblížit k sobě a přesto být vyřešeny, je, že jejich vlnové délky jsou kratší.

Jedním ze způsobů, jak se vyhnout překrývání, je použití paprsku elektronů spíše než paprsku světla. Elektrony mají mnohem kratší vlnovou délku a mikroskop využívající elektronové paprsky má 1000krát větší rozlišovací schopnost než světelný mikroskop. A transmisní elektronový mikroskop (TEM), nazvaný tak, protože elektrony použité k vizualizaci vzorků jsou přenášeny materiálem, je schopen rozlišit objekty vzdálené od sebe pouze 0,2 nanometru – což je jen dvojnásobek průměru atomu vodíku! Záznam vlevo pod elektronovými mikroskopy v tabulce 4.1 je příkladem snímku zachyceného pomocí TEM.

Druhý druh elektronového mikroskopu, tzv rastrovací elektronový mikroskop (SEM), paprsky elektronů na povrch vzorku. Elektrony odražené zpět od povrchu vzorku jsou spolu s dalšími elektrony, které samotný vzorek v důsledku bombardování vyzařují, zesíleny a přeneseny na obrazovku, kde lze obraz prohlížet a fotografovat. Rastrovací elektronová mikroskopie poskytuje pozoruhodné trojrozměrné obrazy a zlepšila naše chápání mnoha biologických a fyzikálních jevů. Záznam vpravo v tabulce 4.1 pod elektronovými mikroskopy je snímek SEM.

TABULKA 4.1. TYPY MIKROSKOPŮ

Vizualizace buněčné struktury barvením specifických molekul. Mocným nástrojem pro analýzu buněčné struktury bylo použití barviv, která se vážou na specifické molekulární cíle. Tento přístup se používá při analýze tkáňových vzorků nebo histologii po mnoho let a byl dramaticky vylepšen použitím protilátek, které se vážou na velmi specifické molekulární struktury. Tento proces, nazývaný imunocytochemie, využívá protilátky vytvořené u zvířat, jako jsou králíci nebo myši. Když jsou těmto zvířatům injikovány specifické proteiny, budou produkovat protilátky, které se specificky vážou na injikovaný protein, který lze purifikovat z jejich krve. Tyto purifikované protilátky pak mohou být chemicky navázány na enzymy, skvrny nebo fluorescenční molekuly, které září, když jsou vystaveny specifickým vlnovým délkám světla. Když se buňky promyjí v roztoku obsahujícím protilátky, protilátky se navážou na buněčné struktury, které obsahují cílovou molekulu, a lze je vidět pomocí světelné mikroskopie. Snímek vytvořený pomocí fluorescenční mikroskopie v tabulce 4.1 ukazuje cytoskelet vytvořený ze struktur podobných kabelům uvnitř buňky. Tento přístup byl široce používán při analýze buněčné struktury a funkce.

Klíčový výsledek učení 4.1. Všechny živé věci se skládají z jedné nebo více buněk, z nichž každá představuje malý objem cytoplazmy obklopený plazmatickou membránou. Většinu buněk a jejich součástí lze prohlížet pouze pomocí mikroskopů.


Obsah

V biologii orgány jsou definovány jako omezené funkční jednotky v organismu. [3] Analogie tělesných orgánů k mikroskopickým buněčným substrukturám je zřejmá, neboť již od raných prací autoři příslušných učebnic jen zřídka rozvádějí rozdíl mezi nimi.

Ve 30. letech 19. století Félix Dujardin vyvrátil Ehrenbergovu teorii, která říkala, že mikroorganismy mají stejné orgány jako mnohobuněční živočichové, jen malé. [4]

Připsáno jako první [5] [6] [7], které použilo zdrobnělinu orgán (tj. malý orgán) pro buněčné struktury byl německý zoolog Karl August Möbius (1884), který použil termín organula (množné číslo z organulum, zdrobnělina latiny organum). [8] V poznámce pod čarou, která byla publikována jako oprava v příštím čísle časopisu, zdůvodnil svůj návrh nazývat orgány jednobuněčných organismů „organelami“, protože jsou na rozdíl od mnohobuněčných orgánů pouze odlišně vytvořenými částmi jedné buňky. mnohobuněčných organismů. [8] [9]

Zatímco většina buněčných biologů tento termín zvažuje organela jako synonymum pro buněčný kompartment, prostor často vázaný jednou nebo dvěma lipidovými dvojvrstvami, se někteří buněční biologové rozhodli omezit tento termín tak, aby zahrnoval pouze ty buněčné kompartmenty, které obsahují deoxyribonukleovou kyselinu (DNA), které pocházejí z dříve autonomních mikroskopických organismů získaných endosymbiózou . [10] [11] [12]

Podle této definice by existovaly pouze dvě široké třídy organel (tj. ty, které obsahují vlastní DNA a pocházejí z endosymbiotických bakterií):

U jiných organel se také předpokládá, že mají endosymbiotický původ, ale neobsahují svou vlastní DNA (zejména bičík – viz evoluce bičíků).

Druhá, méně omezující definice organel je, že jde o struktury vázané na membránu. Avšak i při použití této definice se některé části buňky, které se ukázaly jako odlišné funkční jednotky, nekvalifikují jako organely. Proto je použití organely také k označení struktur vázaných na membránu, jako jsou ribozomy, běžné a akceptované. [14] [15] [16] To vedlo mnoho textů k vymezení mezi nimi vázaná na membránu a bezmembránový vázané organely. [17] Organely nevázané na membránu, nazývané také velké biomolekulární komplexy, jsou velká seskupení makromolekul, které provádějí konkrétní a specializované funkce, ale postrádají membránové hranice. Mnohé z nich jsou označovány jako „proteinové organely“, protože jejich hlavní struktura je tvořena proteiny. Mezi takové buněčné struktury patří:

  • velké RNA a proteinové komplexy: ribozom, spliceosom, vault
  • velké proteinové komplexy: proteazom, DNA polymeráza III holoenzym, RNA polymeráza II holoenzym, symetrické virové kapsidy, komplex GroEL a GroES membránové proteinové komplexy: porozom, fotosystém I, ATP syntáza
  • velké komplexy DNA a proteinů: granule nukleosomu a centra organizující mikrotubuly (MTOC).
  • neuronální transportní granule

Mechanismy, kterými se takové organely nevázané na membránu tvoří a zachovávají si svou prostorovou integritu, byly přirovnány k separaci fází kapalina-kapalina. [18]

Eukaryotické buňky jsou strukturálně složité a podle definice jsou organizovány částečně vnitřními kompartmenty, které jsou samy uzavřeny lipidovými membránami, které se podobají vnější buněčné membráně. Větší organely, jako je jádro a vakuoly, jsou snadno viditelné světelným mikroskopem. Byly mezi prvními biologickými objevy učiněnými po vynálezu mikroskopu.

Ne všechny eukaryotické buňky mají každou z níže uvedených organel. Výjimečné organismy mají buňky, které neobsahují některé organely, které by jinak mohly být považovány za univerzální pro eukaryota (jako jsou mitochondrie). [19] Existují také občasné výjimky z počtu membrán obklopujících organely, které jsou uvedeny v tabulkách níže (např. některé, které jsou uvedeny jako dvoumembránové, se někdy vyskytují s jednoduchými nebo trojitými membránami). Kromě toho se počet jednotlivých organel každého typu nalezených v dané buňce liší v závislosti na funkci této buňky.

Hlavní eukaryotické organely
Organela Hlavní funkce Struktura Organismy Poznámky
buněčná membrána odděluje vnitřek všech buněk od vnějšího prostředí (extracelulárního prostoru), který chrání buňku před jejím okolím. dvourozměrná kapalina všechna eukaryota
buněčná stěna Buněčná stěna je tuhá struktura složená z celulózy, která poskytuje buňce tvar, pomáhá udržet organely uvnitř buňky a nedovolí buňce prasknout osmotickým tlakem. rozličný rostliny, protistové, vzácné kleptoplastické organismy
chloroplast (plastid) fotosyntéza, zachycuje energii ze slunečního záření dvoumembránový oddíl rostliny, protistové, vzácné kleptoplastické organismy má vlastní DNA, o které se předpokládá, že je pohlcena rodovou eukaryotickou buňkou (endosymbióza)
endoplazmatického retikula translace a skládání nových proteinů (hrubé endoplazmatické retikulum), exprese lipidů (hladké endoplazmatické retikulum) jednomembránový oddíl všechna eukaryota hrubé endoplazmatické retikulum je pokryto ribozomy, má záhyby, které jsou ploché váčky hladké endoplazmatické retikulum má záhyby, které jsou tubulární
bičík pohyb, smyslový protein některá eukaryota
Golgiho aparát třídění, balení, zpracování a modifikace proteinů jednomembránový oddíl všechna eukaryota cis-face (konvexní) nejblíže drsnému endoplazmatickému retikulu trans-face (konkávní) nejdále od drsného endoplazmatického retikula
mitochondrie produkce energie z oxidace látek glukózy a uvolňování adenosintrifosfátu dvoumembránový oddíl většina eukaryot konstituční prvek chondriomu má vlastní DNA, o níž se předpokládá, že byla pohlcena rodovou eukaryotickou buňkou (endosymbióza) [20]
jádro Údržba DNA, řídí všechny aktivity buňky, transkripce RNA dvoumembránový oddíl všechna eukaryota obsahuje velkou část genomu
vakuola skladování, přeprava, pomáhá udržovat homeostázu jednomembránový oddíl eukaryota

Mitochondrie a plastidy, včetně chloroplastů, mají dvojité membrány a vlastní DNA. Podle endosymbiotické teorie se předpokládá, že pocházejí z neúplně konzumovaných nebo napadajících prokaryotických organismů.

Prokaryota nejsou tak strukturálně složitá jako eukaryota a kdysi se o nich myslelo, že mají malou vnitřní organizaci a postrádají buněčné kompartmenty a vnitřní membrány, ale pomalu se objevují podrobnosti o vnitřních prokaryotických strukturách, které tyto předpoklady převracejí. [2] Časným falešným obratem byla myšlenka vyvinutá v 70. letech 20. století, že bakterie by mohly obsahovat záhyby buněčné membrány nazývané mesozomy, ale později se ukázalo, že jde o artefakty produkované chemikáliemi používanými k přípravě buněk pro elektronovou mikroskopii. [24]

Existuje však stále více důkazů o kompartmentalizaci alespoň u některých prokaryot. [2] Nedávný výzkum odhalil, že alespoň některá prokaryota mají mikrokompartmenty, jako jsou karboxysomy. Tyto subcelulární kompartmenty mají průměr 100–200 nm a jsou uzavřeny obalem proteinů. [1] Even more striking is the description of membrane-bound magnetosomes in bacteria, reported in 2006. [25] [26]

The bacterial phylum Planctomycetes has revealed a number of compartmentalization features. The Planctomycetes cell plan includes a intracytoplasmic membranes that separates the cytoplasm into paryphoplasm (an outer ribosome-free space) and pirellulosome (or riboplasm, an inner ribosome-containing space). [27] Membrane-bound anammoxosomes have been discovered in five Planctomycetes "anammox" genera, which perform anaerobic ammonium oxidation. [28] In the Planctomycetes species Gemmata obscuriglobus, a nucleus-like structure surrounded by lipid membranes has been reported. [27] [29]

Compartmentalization is a feature of prokaryotic photosynthetic structures. [2] Purple bacteria have "chromatophores", which are reaction centers found in invaginations of the cell membrane. [2] Green sulfur bacteria have chlorosomes, which are photosynthetic antenna complexes found bonded to cell membranes. [2] Cyanobacteria have internal thylakoid membranes for light-dependent photosynthesis studies have revealed that the cell membrane and the thylakoid membranes are not continuous with each other. [2]


Eukaryotické organely

SCIEPRO/Science Photo Library/Getty Images

Eukaryotic cells are cells with a nucleus. The nucleus is an organelle that is surrounded by a double membrane called the nuclear envelope. The nuclear envelope separates the contents of the nucleus from the rest of the cell. Eukaryotic cells also have a cell membrane (plasma membrane), cytoplasm, cytoskeleton, and various cellular organelles. Animals, plants, fungi, and protists are examples of eukaryotic organisms. Animal and plant cells contain many of the same kinds or organelles. There are also certain organelles found in plant cells that are not found in animal cells and vice versa. Examples of organelles found in plant cells and animal cells include:

    - a membrane bound structure that contains the cell's hereditary (DNA) information and controls the cell's growth and reproduction. Je to obvykle nejvýznamnější organela v buňce. - as the cell's power producers, mitochondria convert energy into forms that are usable by the cell. They are the sites of cellular respiration which ultimately generates fuel for the cell's activities. Mitochondria are also involved in other cell processes such as cell division and growth, as well as cell death.​ - extensive network of membranes composed of both regions with ribosomes (rough ER) and regions without ribosomes (smooth ER). This organelle manufactures membranes, secretory proteins, carbohydrates, lipids, and hormones.​ - also called the Golgi apparatus, this structure is responsible for manufacturing, warehousing, and shipping certain cellular products, particularly those from the endoplasmic reticulum (ER).​ - these organelles consist of RNA and proteins and are responsible for protein production. Ribosomes are found suspended in the cytosol or bound to the endoplasmic reticulum.​ - these membranous sacs of enzymes recycle the cell's organic material by digesting cellular macromolecules, such as nucleic acids, polysaccharides, fats, and proteins.​ - Like lysosomes, peroxisomes are bound by a membrane and contain enzymes. Peroxisomes help to detoxify alcohol, form bile acid, and break down fats.​ - these fluid-filled, enclosed structures are found most commonly in plant cells and fungi. Vacuoles are responsible for a wide variety of important functions in a cell including nutrient storage, detoxification, and waste exportation.​ - this chlorophyll containing plastid is found in plant cells, but not animal cells. Chloroplasts absorb the sun's light energy for photosynthesis.​ - this rigid outer wall is positioned next to the cell membrane in most plant cells. Not found in animal cells, the cell wall helps to provide support and protection for the cell.​ - these cylindrical structures are found in animal cells, but not plant cells. Centrioles help to organize the assembly of microtubules during cell division.​ - cilia and flagella are protrusions from some cells that aid in cellular locomotion. They are formed from specialized groupings of microtubules called basal bodies.

Souhrn

Biology is the science of life. All living organisms share several key properties such as order, sensitivity or response to stimuli, reproduction, growth and development, regulation, homeostasis, and energy processing. Living things are highly organized parts of a hierarchy that includes atoms, molecules, organelles, cells, tissues, organs, and organ systems. Organisms, in turn, are grouped as populations, communities, ecosystems, and the biosphere. The great diversity of life today evolved from less-diverse ancestral organisms over billions of years. A diagram called a phylogenetic tree can be used to show evolutionary relationships among organisms.

Biology is very broad and includes many branches and subdisciplines. Examples include molecular biology, microbiology, neurobiology, zoology, and botany, among others.


Why Are Cells Called the Building Blocks of Life?

Cells are called the building blocks of life because they are the basic unit for all living organisms, and must be present for life to exist. Plants and animals have trillions of cells, while protists have only one cell, yet protists are still considered to be living organisms.

Cells are the smallest unit of life that can reproduce independently. Cells must come from preexisting cells, as scientists are not able to create or produce a live cell in a laboratory.

All cells are made with similar parts. For instance, there is a plasma membrane around each cell that allows nutrients and fluids to pass in and out of the cell. This membrane has channels and pores. The plasma membrane is like a wall that holds all parts of the cell in place. The tiny parts of each cell are called organelles, which means "little organs" in Latin.

Each cell in the human body is a small and simple form of life. Each type of cell is programmed to do different things, such as carry oxygen, transmit signals to the brain, or defend the human body against viruses and bacterial infections. The origin of cells is linked directly to the origin of life.


When this apple detaches from the tree, do you expect it to go up into the sky? Or to fall to the ground? The scientific theory of gravity lets us expect that it will fall to the ground. Image by Michael Palmer via photorasa.com.

Theories are our best explanations for why all these observations (the facts) are happening. Why does water run downhill? Why do expensive vases fall off tables? Why does the moon revolve around the Earth? The theory of gravity explains all these different events. It’s such a powerful theory!


Coronavirus Isn't Even 'Alive,' But Expert Explains How It Can Harm

THURSDAY, March 26, 2020 -- It has spread across the globe in just a few short months, sickening hundreds of thousands, but the new coronavirus has the dubious distinction of not really being a living organism, biologists say.

"Viruses aren't considered alive -- in class, I call them pseudo-alive," said Eric Mendenhall, an associate professor of biological sciences at the University of Alabama in Huntsville.

"They require a host to even begin to function. However, since they use DNA or RNA to pass information to the next round of viruses the cell makes for them, they are subject to some of the same principles of evolution and selection that alive organisms are subject to," he explained in a university news release.

"A virus usually enters the cell through a protein our cells have on their surface. COVID-19 -- and SARS [severe acute respiratory syndrome] before that -- use a protein called ACE2, which is on the surface of the cells in our lung, throat and intestinal tract," Mendenhall said.

Coronaviruses are a category of viruses that typically infect mammals and birds there were only six that could infect humans before COVID-19 showed up.

"Four cause mild symptoms, like a cold," Mendenhall said. "SARS was quite famous in 2003 but not seen since 2004, I believe, and MERS [Middle East respiratory syndrome], which is also deadly and is found in camels and infects people but doesn't spread very much, so it's not a huge concern. So, COVID-19 is the seventh coronavirus and the most deadly by far."

It's difficult to say why COVID-19 is so highly contagious.

"But being a new virus to us can play a role, as it will be the first time our immune system gets to see it and thus we don't have antibodies already made to defend ourselves," Mendenhall explained.

Viruses can't spread unless people help them, and people can stop the spread by washing hands and social distancing.

"If you don't pass it on, then that virus hits a dead end in its pseudo-life," Mendenhall said.


Copyright © 2020 HealthDay. Všechna práva vyhrazena.



Komentáře:

  1. Shadi

    Přesně tak! Vynikající nápad, tvrdím.

  2. Bromleah

    Nejen ty

  3. Mackaillyn

    UH. Husí kůže už je pryč.

  4. Kristanna

    Podle mého názoru je to zřejmé. Nechtěl jsem toto téma vyvinout.

  5. Nem

    Myslím, že tahle věta je úžasná



Napište zprávu