Ludzie składają się z trylionów komórek – podstawowej jednostki życia na ziemi. W tym artykule wyjaśniamy niektóre struktury znajdujące się w komórkach i opisujemy kilka z wielu typów komórek znajdujących się w naszych ciałach.
Komórki można uważać za małe opakowania zawierające miniaturowe fabryki, magazyny, systemy transportowe i elektrownie. Działają one samodzielnie, produkując własną energię i samoreplikując się – komórka jest najmniejszą jednostką życia, która może się powielać.
Jednak komórki komunikują się ze sobą i łączą, tworząc złożone, dobrze sklejone organizmy. Komórki budują tkanki, które tworzą narządy; a organy współpracują, aby utrzymać organizm przy życiu.
Robert Hook pierwszy odkrył komórki w 1665 roku, nadając im nazwę, ponieważ przypominały one (po łacinie «małe pokoje»), w których mnisi żyli w klasztorach.
Wewnątrz komórki
Różne typy komórek mogą wyglądać zupełnie inaczej i pełnić bardzo różne funkcje w ciele.
Na przykład, plemnik przypomina kijankę, żeńska komórka jajowa ma kształt sferyczny, a komórki nerwowe to w zasadzie cienkie rurki.
Pomimo tych różnic, komórki często dzielą pewne struktury, zwane organellami (mini-organami). Oto niektóre z najważniejszych:
Jądro
Jądro można uznać za kwaterę główną komórki. Zazwyczaj jedna komórka ma jedno jądro, ale nie zawsze tak jest; na przykład komórki mięśni szkieletowych mogą mieć ich dwa. Jądro zawiera większość DNA komórki (niewielka ilość znajduje się w mitochondriach, patrz poniżej). Wysyła wiadomości, które informują komórkę, że ma rosnąć, dzielić się lub umierać.
Jądro jest oddzielone od reszty komórki przez membranę nazywaną kopertą jądrową; pory jądrowe w błonie umożliwiają małym cząsteczkom i jonów przedostawanie się, podczas gdy większe cząsteczki potrzebują białek transportowych, aby im pomóc.
Błona plazmatyczna
Aby zapewnić, że każda komórka pozostaje oddzielona od sąsiednich, jest otoczona specjalną membraną znaną jako błona plazmatyczna. Membrana ta składa się głównie z fosfolipidów, które zapobiegają przedostawaniu się substancji opartych na wodzie do wnętrza komórki. Błona plazmatyczna zawiera szereg receptorów, które pełnią różne zadania, w tym:
- Odźwierni: Niektóre receptory umożliwiają przechodzenie niektórym cząsteczkom, a zatrzymują inne.
- Markery: Te receptory działają jak identyfikatory, informując układ odpornościowy, że są częścią organizmu, a nie obcym najeźdźcą.
- Komunikatory: Niektóre receptory pomagają komórce komunikować się z innymi komórkami oraz otoczeniem.
- Elementy złączne: Niektóre receptory pomagają połączyć komórkę z sąsiadującymi komórkami.
Cytoplazma
Cytoplazma jest wnętrzem komórki, otaczającym jądro, i składa się w około 80% z wody; obejmuje organelle oraz galaretowaty płyn zwany cytosolem. Wiele ważnych reakcji chemicznych zachodzi w cytoplazmie.
Lizosomy i peroksysomy
Zarówno lizosomy, jak i peroksysomy są zasadniczo workami enzymów. Lizosomy zawierają enzymy rozkładające duże cząsteczki, w tym stare części komórek i obcy materiał. Peroksysomy zawierają enzymy niszczące materiały toksyczne, takie jak nadtlenek.
Cytoszkielet
Cytoszkielet można uznać za rusztowanie komórki. Pomaga w utrzymaniu jej kształtu. W przeciwieństwie do zwykłego rusztowania, szkielet jest elastyczny; odgrywa rolę w podziale komórki oraz jej ruchliwości – na przykład w zdolności niektórych komórek do poruszania się, jak w przypadku plemników.
Cytoszkielet wspiera również sygnalizację komórkową poprzez uczestnictwo w wychwycie materiału spoza komórki (endocytozie) oraz w przemieszczaniu materiałów wewnątrz komórki.
Retikulum endoplazmatyczne
Retikulum endoplazmatyczne (ER) przetwarza cząsteczki w komórce i pomaga przenieść je do ich ostatecznych miejsc docelowych. W szczególności syntetyzuje, fałduje, modyfikuje i transportuje białka.
ER składa się z wydłużonych worków, zwanych cysternami, utrzymywanych razem przez cytoszkielet. Istnieją dwa typy: szorstkie ER i gładkie ER.
Aparat Golgiego
Po przetworzeniu cząsteczek przez ER, podróżują one do aparatu Golgiego. Aparat Golgiego jest czasami uważany za pocztę komórkową, gdzie przedmioty są pakowane i etykietowane. Po opuszczeniu materiałów mogą być one używane wewnątrz komórki lub wydostawać się na zewnątrz do wykorzystania w innym miejscu.
Mitochondria
Często nazywane elektrownią komórki, mitochondria pomagają przekształcać energię z jedzenia, które jemy, na energię, którą komórka może wykorzystać – trifosforan adenozyny (ATP). Mitochondria mają również wiele innych zadań, w tym przechowywanie wapnia oraz rolę w apoptozie, czyli śmierci komórki.
Rybosomy
W jądrze DNA ulega transkrypcji do RNA (kwasu rybonukleinowego), cząsteczki podobnej do DNA, która przenosi ten sam przekaz. Rybosomy odczytują RNA i tłumaczą go na białko, łącząc aminokwasy w kolejności określonej przez RNA.
Niektóre rybosomy swobodnie pływają w cytoplazmie, inne są przyłączone do ER.
Podział komórek
Nasze ciało nieustannie zastępuje komórki. Komórki muszą się dzielić z wielu powodów, w tym w celu wzrostu organizmu oraz wypełnienia luk pozostawionych przez martwe i zniszczone komórki po urazach.
Istnieją dwa rodzaje podziału komórkowego: mitozy i mejoza.
Mitoza
Mitoza to podział większości komórek w ciele. Komórka «macierzysta» dzieli się na dwie komórki «potomne».
Obie komórki potomne mają takie same chromosomy jak siebie nawzajem i rodzica. Są one określane jako diploidalne, ponieważ mają dwie kompletne kopie chromosomów.
Mejoza
Mejoza tworzy komórki płciowe, takie jak męskie plemniki i żeńskie komórki jajowe. W mejozie mała część każdego chromosomu zrywa się i przykleja do innego chromosomu; nazywa się to rekombinacją genetyczną.
Oznacza to, że każda z nowych komórek ma unikalny zestaw informacji genetycznych. Jest to proces, który umożliwia wystąpienie różnorodności genetycznej.
Krótko mówiąc, mitoza pomaga nam się rozwijać, a mejoza zapewnia, że wszyscy jesteśmy wyjątkowi.
Rodzaje komórek
Rozważając złożoność ludzkiego ciała, nie jest zaskoczeniem, że istnieją setki różnych typów komórek. Poniżej znajduje się mały wybór typów ludzkich komórek:
Komórki macierzyste
Komórki macierzyste są komórkami, które jeszcze nie wybrały tego, czym się staną. Niektóre z nich różnicują się, aby stać się określonym typem komórek, a inne dzielą się, aby wytworzyć więcej komórek macierzystych. Występują zarówno w zarodku, jak i w niektórych tkankach dorosłych, takich jak szpik kostny.
Komórki kostne
Istnieją co najmniej trzy podstawowe typy komórek kostnych:
- Osteoklasty, które rozpuszczają kość.
- Osteoblasty, które tworzą nową kość.
- Osteocyty, które są otoczone kością i pomagają w komunikacji z innymi komórkami kostnymi.
Krwinki
Istnieją trzy główne typy komórek krwi:
- czerwone krwinki, które przenoszą tlen dookoła ciała,
- białe krwinki, które są częścią układu odpornościowego,
- płytki krwi, które pomagają w tworzeniu skrzepów krwi, zapobiegając utracie krwi po urazie.
Komórki mięśniowe
Zwane także miocytami, komórki mięśniowe są długimi, cylindrycznymi komórkami. Pełnią kluczowe funkcje, takie jak ruch, wsparcie i funkcje wewnętrzne, takie jak perystaltyka – ruch pokarmu wzdłuż jelita.
Plemniki
Te komórki w kształcie kijanki są najmniejsze w ludzkim ciele.
Są ruchliwe, co oznacza, że mogą się poruszać. Osiągają ten ruch dzięki ogonowi (wici), który jest wypełniony energochłonnymi mitochondriami.
Plemniki nie mogą się dzielić; zawierają tylko jedną kopię każdego chromosomu (haploidalnego), w przeciwieństwie do większości komórek, które niosą dwie kopie (diploidalne).
Kobieta komórki jajowej
W porównaniu z komórkami nasienia, komórka jajowa to gigant; jest to największa ludzka komórka. Komórka jajowa również jest haploidalna, co umożliwia połączenie DNA z plemnika i komórki jajowej, tworząc komórkę diploidalną.
Komórki tłuszczowe
Komórki tłuszczowe, znane także jako adipocyty, są głównym składnikiem tkanki tłuszczowej. Zawierają przechowywane tłuszcze zwane trójglicerydami, które mogą być wykorzystywane jako energia w razie potrzeby. Po zużyciu trójglicerydów, komórki tłuszczowe kurczą się. Adipocyty również wytwarzają pewne hormony.
Komórki nerwowe
Komórki nerwowe to układ komunikacyjny ciała. Znane również jako neurony, składają się z dwóch głównych części – ciała komórki oraz procesów nerwowych. Ciało centralne zawiera jądro i inne organelle, a procesy nerwowe (aksony lub dendryty) działają jak długie palce, przenosząc wiadomości daleko i szeroko. Niektóre z tych aksonów mogą mieć ponad 1 metr długości.
W skrócie
Komórki są tak fascynujące, jak różnorodne. W pewnym sensie są to autonomiczne miasta, które funkcjonują samodzielnie, produkując własną energię i białka; w innym sensie tworzą część ogromnej sieci komórek, która buduje tkanki, narządy i nas jako całość.
Nowe Badania i Perspektywy na Rok 2024
Zgodnie z najnowszymi badaniami, które opublikowano w 2024 roku, naukowcy odkryli nowe mechanizmy, które regulują podział komórek oraz ich różnicowanie. Badania te pokazują, jak nieprawidłowości w tych procesach mogą prowadzić do rozwoju nowotworów oraz chorób degeneracyjnych.
Jednym z kluczowych aspektów jest rola mikroRNA w regulacji ekspresji genów odpowiedzialnych za cykl komórkowy. Nowe terapie genowe są opracowywane, aby celować w te cząsteczki, co może otworzyć nowe możliwości w leczeniu chorób nowotworowych.
Dodatkowo, badania nad komórkami macierzystymi zyskują na znaczeniu, zwłaszcza w kontekście regeneracji tkanek. Ostatnie odkrycia sugerują, że komórki macierzyste mogą być wykorzystywane do tworzenia nowych komórek nerwowych, co daje nadzieję dla pacjentów z chorobami neurodegeneracyjnymi.
Również zrozumienie interakcji między komórkami a ich mikrośrodowiskiem staje się kluczowe. Badania pokazują, jak czynniki zewnętrzne, takie jak dieta czy stres, wpływają na funkcjonowanie komórek i mogą prowadzić do rozwoju chorób.
Wszystkie te nowinki wskazują, że zrozumienie komórek i ich funkcji jest kluczem do postępu w medycynie i biotechnologii w nadchodzących latach.
