In den letzten Jahren habe ich auf dem Gebiet der Pflanzenzellbiologie geforscht, insbesondere mit der Frage der Signalübertragung und Regulation zellulärer Prozesse. In meiner Freizeit beschäftige ich mich mit Bioinformatik, klassischen ML-Problemen und Sportbiomechanik. In diesem Frühjahr segelte ich glücklicherweise in die reale Welt und sprach mit realen Menschen, wodurch ich verstehen konnte, wie wenig ein gewöhnlicher Mensch darüber weiß, wie sein Körper und die Welt um ihn herum angeordnet sind. Dies veranlasste mich, eine Reihe von Artikeln darüber zu schreiben, wie unser Körper strukturiert ist, wie Zellen funktionieren und wie Informationen in der DNA gespeichert werden (detaillierte Beschreibungen sind leider äußerst selten und es gibt nicht genügend Wissen über 4 Nukleotide, um die Arbeit der DNA zu verstehen). Aber vielleicht beginne ich mit der einfachsten, mit der Zusammensetzung der Zellen (zunächst in einer sehr vereinfachten Form).
Es ist kein Geheimnis, dass fast alles, was auf dieser Welt lebt, aus Zellen besteht, ob Sie oder ich, eine geliebte Katze, Algen oder Bakterien, die helfen, alles zu verdauen, was ein moderner Mensch seinen Magen belastet. Die meisten Menschen wissen jedoch fast nichts darüber, wie die Zellen angeordnet sind und wie sie funktionieren. Viele von Ihnen mögen einwenden, dass ihre Arbeit nicht mit Biologie zusammenhängt und dass sie dieses Wissen nicht benötigen, und dies ist Ihr Recht. Bei den dringendsten Problemen kann uns jedoch biologisches Wissen helfen (z. B. um die Absurdität der Werbung für die meisten Anti-Aging-Cremes, die Bedeutung von Antibiotika und deren ordnungsgemäße Verabreichung, die Absurdität von Argumenten über GVO usw. zu verstehen).
Inwieweit variieren die Zellgrößen für den Anfang? Eine der kleinsten Zellen ist Mycoplasma genitalium. Tatsächlich ist es ein kleiner Parasit, der auf der Schleimhaut von Primaten (Genital + Atemwege) lebt. Und es ist wirklich klein, ungefähr 300 Nanometer im Durchmesser (wer auch immer vergessen hat, ein Nanometer ist 0,000000001 Meter). Der größte Käfig ist ein Straußenei. Ja! Dies ist nur eine Zelle, nur ungewöhnlich groß. Die durchschnittliche Zelle unseres Körpers hat einen Durchmesser von etwa 5 bis 20 Mikrometern. Vergleichen Sie zur Verdeutlichung ein einfaches A4-Blatt.
Tatsächlich gibt es in unserem Körper ziemlich viele Zellen, und nach verschiedenen Schätzungen gibt es viele von 1 bis 100 Billionen. Als ich das letzte Mal auf eine Zahl von 37 Billionen stieß, lassen Sie uns darüber nachdenken. Eine Zelle besteht aus einer Membran, verschiedenen „Organen“, die Organoide genannt werden. Der Rest des Raumes ist mit Zytoplasma gefüllt.
Zellkern
Wir sind daran gewöhnt, dass es in einer Zelle einen Kern gibt, maximal 2. Tatsächlich gibt es aus diesen Daten erkennbare Ausreißer. In den Ciliaten haben die Schuhe also 2 Kerne, und in den Nekrophagen können sie bis zu hundert sein. Der Kern gehört zu den Zwei-Membran-Organoiden, dh er ist von zwei Membranen umgeben, die den Transport von Substanzen hinein und heraus steuern. Fast 99,9% der gesamten DNA der Zelle ist darin gespeichert und enthält genau alle Erbinformationen, die die Zelle benötigt. Die DNA-Speicherung ist nicht die einzige Aufgabe des Kerns, sondern synthetisiert auch Ribosomen, auf die ich später noch eingehen werde.
Mitochondrien
In eukaryotischen Zellen sind sie für die Energieerzeugung verantwortlich (zusätzlich zu einigen Arten der Energieerzeugung, über die wir noch nicht sprechen werden). Normalerweise gibt es mehrere Mitochondrien in einer Zelle und ihre Kombination wird Mitochondrien genannt. Wie der Kern ist auch die Mitochondrie ein zweigliedriges Organoid. Die Membranstruktur unterscheidet sich jedoch von der Kernstruktur, aber wir werden sie nicht komplizieren. Mitochondrien werden oft als halbautonome Organoide bezeichnet. Warum? Weil die Mitochondrien ihre eigene DNA enthalten, die einen Teil ihrer eigenen Enzyme codiert und an der Regulation des Organoids beteiligt ist. Sie haben auch ein eigenes Proteinsynthesesystem. Mitochondrien ähneln in ihrer Größe Bakterien. Und es ist erwähnenswert, dass es eine Theorie über ihren bakteriellen Ursprung gibt. Es wird angenommen, dass die alten Vorfahren moderner eukaryotischer Zellen eine Symbiose mit alten Bakterien eingegangen sind, die sich "bewegt" haben, um in den Zellen zu leben. Die Zellen versorgten sie mit einer konstanten Umgebung und dem Zustrom aller notwendigen Elemente, weshalb Bakterienzellen während der Evolution ihre unnötigen Gene für das Überleben unter rauen Umweltbedingungen verloren. Im Gegenzug wurden sie zu einer Art Fabrik für die Umwandlung von Verbindungen wie Glukose in ATP (eine Energieform, die hauptsächlich von der Zelle verwendet wird).
Lysosomen
Im Gegensatz zu den zuvor beschriebenen Organellen haben Lysosomen nur eine Membran, und wie Sie sehen können, sind sie viel kleiner als der Kern oder die Mitochondrien. Unter der Lipidmembran des Lysosoms befinden sich Kugeln aus hydrolytischen Enzymen. Trotz ihrer Größe ist sie an einer Reihe von Prozessen beteiligt. So verdaut sie große Polymere von Proteinen und Kohlenhydraten, die in der Zelle eingeschlossen sind; kann auch alte (gebrochene) Zellorganellen verdauen; beteiligt sich an Immunantworten (mit ihrer Hilfe verdauen Makrophagen schädliche Bakterien); reguliert Wachstumsprozesse und nimmt schließlich an einer Reihe von Signalwegen teil. Wir werden uns jedoch vorerst daran erinnern, dass sie an der Verdauung verschiedener Substanzen beteiligt sind, die in die Zelle gelangen, um sie für die Biosynthese von Zellstrukturen oder die Energieerzeugung durch Mitochondrien weiter zu verwenden.
Ribosomen
Ich habe vor, meine Geschichte heute damit zu beenden. Diese Organellen sind membranlos. Und für sich sind sie die kleinsten (mit Ausnahme der einzelnen Elemente des Zellgerüsts und einzelner Enzyme). Sie werden im Zellkern erzeugt und von ATP gespeist, das von Mitochondrien produziert wird. Sie synthetisieren intensiv zelluläre Proteine (von kleinen Signalproteinen bis zu Enzymen und großen Zellstrukturen wie Ionenkanälen usw.). In der Zelle gibt es viele von ihnen, nach verschiedenen Schätzungen von 1 bis 5 Millionen. Es ist auch erwähnenswert, dass es zwei Arten von Ribosomen gibt, die erste, größere befindet sich im Zytoplasma der Zellen, die zweite ist charakteristisch für den inneren Inhalt der Mitochondrien.
Ich habe immer noch nicht über so wichtige Komponenten wie den Golgi-Komplex und das endoplasmatische Retikulum gesprochen. Aber dazu später mehr.
Lassen Sie uns zusammenfassen und eine logische Kette des Geschehens bilden.
Der Kern enthält Informationen, die die Arbeit der gesamten Zelle regulieren. Falls erforderlich, werden von außen kommende Substanzen in den Lysosomen verdaut, und die Zerfallsprodukte werden zur Synthese von Zellkomponenten und zur Erzeugung von Energie verwendet, für die Mitochondrien verantwortlich sind. Die verbrauchte Energie wird verwendet, um Proteine durch Ribosomen zu synthetisieren, die sich sowohl innerhalb der Mitochondrien als auch im Zellzytoplasma befinden.
