Физиология клеток — это биологическое исследование деятельности, которая происходит в клетке для поддержания ее жизнедеятельности. Термин «физиология» относится к нормальным функциям в живом организме . [1] Клетки животных , растительных клеток и клеток микроорганизмов демонстрируют сходство в своих функциях, хотя они различаются по структуре. [2] [ нужна страница ]
Существует два типа клеток: прокариоты и эукариоты . Прокариоты были первыми из двух, кто развился, и не имеют автономного ядра . Их механизмы проще, чем у более поздних эукариот , которые содержат ядро, которое охватывает ДНК клетки и некоторые органеллы . [3]
У прокариот ДНК расположена в области, называемой нуклеоидом, которая не отделена от других частей клетки мембраной . Существует два домена прокариот: бактерии и археи . У прокариот меньше органелл, чем у эукариот. У обоих есть плазматические мембраны и рибосомы (структуры, которые синтезируют белки [ необходимо разъяснение ] и свободно плавают в цитоплазме ). Две уникальные характеристики прокариот — это фимбрии (пальцеобразные выступы на поверхности клетки) и жгутики (нитевидные структуры, которые помогают движению). [2]
Эукариоты имеют ядро, в котором содержится ДНК. Они обычно крупнее прокариот и содержат гораздо больше органелл. Ядро, особенность эукариот, которая отличает их от прокариот, содержит ядерную оболочку , ядрышко и хроматин . В цитоплазме эндоплазматический ретикулум (ЭР) синтезирует [ необходимо разъяснение ] мембраны и выполняет другие метаболические действия. Существует два типа: шероховатый ЭР (содержащий рибосомы) и гладкий ЭР (отсутствующий рибосомы). Аппарат Гольджи состоит из нескольких мембранных мешочков, отвечающих за производство и доставку материалов, таких как белки . Лизосомы — это структуры, которые используют ферменты для расщепления веществ посредством фагоцитоза , процесса, который включает эндоцитоз и экзоцитоз . В митохондриях происходят метаболические процессы, такие как клеточное дыхание . Цитоскелет состоит из волокон , которые поддерживают структуру клетки и помогают клетке двигаться. [2]
Существуют различные способы, с помощью которых клетки могут транспортировать вещества через клеточную мембрану . Два основных пути — пассивный транспорт и активный транспорт . Пассивный транспорт более прямой и не требует использования энергии клетки. Он опирается на область, которая поддерживает градиент концентрации от высокого к низкому. Активный транспорт использует аденозинтрифосфат (АТФ) для транспортировки вещества, которое движется против градиента концентрации. [4] [ нужна страница ]
Путь перемещения белков в клетках начинается в ЭР. Липиды и белки синтезируются [ необходимо разъяснение ] в ЭР, а углеводы добавляются для создания гликопротеинов . Гликопротеины подвергаются дальнейшему синтезу [ необходимо разъяснение ] в аппарате Гольджи, становясь гликолипидами . И гликопротеины, и гликолипиды транспортируются в везикулы к плазматической мембране . Клетка выделяет секреторные белки, известные как экзоцитоз . [2]
Ионы перемещаются через клеточные мембраны через каналы, насосы или транспортеры. В каналах они движутся вниз по электрохимическому градиенту , чтобы производить электрические сигналы. Насосы поддерживают электрохимические градиенты. Основным типом насоса является насос Na/K. Он перемещает 3 иона натрия из клетки и 2 иона калия в клетку. Процесс преобразует одну молекулу АТФ в аденозиндифосфат (АДФ) и фосфат. [ необходимо разъяснение ] В транспортере ионы используют более одного градиента для производства электрических сигналов. [3]
Эндоцитоз — это форма активного транспорта, при котором клетка поглощает молекулы , используя плазматическую мембрану, и упаковывает их в пузырьки. [2] : 139–140
При фагоцитозе клетка окружает частицы, включая пищевые частицы, посредством расширения псевдоподий , которые расположены на плазматической мембране. Затем псевдоподии упаковывают частицы в пищевую вакуоль . Лизосома, которая содержит гидролитические ферменты, затем сливается с пищевой вакуолью. Гидролитические ферменты, также известные как пищеварительные ферменты, затем переваривают частицы внутри пищевой вакуоли. [2] : 139–140
При пиноцитозе клетка вбирает («заглатывает») внеклеточную жидкость в везикулы, которые образуются, когда плазматическая мембрана окружает жидкость. Клетка может вбирать любую молекулу или растворенное вещество посредством этого процесса. [2] : 139–140
Рецепторно-опосредованный эндоцитоз — это форма пиноцитоза, при которой клетка поглощает определенные молекулы или растворенные вещества. Белки с рецепторными участками расположены на плазматической мембране, связываясь с определенными растворенными веществами. Рецепторные белки, которые прикреплены к определенным растворенным веществам, попадают внутрь покрытых ямок, образуя везикулу. Затем везикулы окружают рецепторы, которые прикреплены к определенным растворенным веществам, высвобождая их молекулы. Рецепторные белки возвращаются обратно в плазматическую мембрану той же везикулой. [2] : 139–140
