Клеточная физиология — это биологическое исследование действий, которые происходят в клетке , чтобы поддерживать ее жизнь. Термин «физиология» относится к нормальным функциям живого организма . [1] Клетки животных , растительных клеток и клеток микроорганизмов имеют сходство в своих функциях, хотя они различаются по структуре. [2] [ нужна страница ]
Существует два типа клеток: прокариоты и эукариоты . Прокариоты были первыми из двух, которые развились и не имеют автономного ядра . Их механизмы проще, чем у более поздних эукариот , которые содержат ядро, окутывающее клеточную ДНК и некоторые органеллы . [3]
У прокариотов 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 [ необходимы пояснения ] и свободно плавают в цитоплазме ). Двумя уникальными характеристиками прокариот являются фимбрии (пальцеобразные выступы на поверхности клетки) и жгутики (нитевидные структуры, способствующие движению). [2]
Эукариоты имеют ядро, в котором содержится ДНК. Они обычно крупнее прокариот и содержат гораздо больше органелл. Ядро — особенность эукариот, отличающая его от прокариот, — содержит ядерную оболочку , ядрышко и хроматин . В цитоплазме эндоплазматический ретикулум (ЭР) синтезирует [ необходимо уточнение ] мембраны и выполняет другие метаболические действия. Существует два типа: шероховатый ЭР (содержащий рибосомы) и гладкий ЭР (без рибосом). Аппарат Гольджи состоит из множества мембранных мешочков, отвечающих за производство и доставку таких материалов, как белки . Лизосомы — это структуры, которые используют ферменты для расщепления веществ посредством фагоцитоза — процесса, включающего эндоцитоз и экзоцитоз . В митохондриях происходят метаболические процессы, такие как клеточное дыхание . Цитоскелет состоит из волокон , которые поддерживают структуру клетки и помогают ей двигаться. [2]
Существуют разные способы, с помощью которых клетки могут транспортировать вещества через клеточную мембрану . Двумя основными путями являются пассивный транспорт и активный транспорт . Пассивный транспорт более прямой и не требует использования энергии клетки. Он опирается на область, которая поддерживает градиент концентрации от высокой к низкой. Активный транспорт использует аденозинтрифосфат (АТФ) для транспортировки вещества, которое движется против градиента его концентрации. [4] [ нужна страница ]
Путь движения белков в клетках начинается в ЭР. Липиды и белки синтезируются [ необходимы пояснения ] в ЭР, а углеводы добавляются для образования гликопротеинов . Гликопротеины подвергаются дальнейшему синтезу [ нужны разъяснения ] в аппарате Гольджи, становясь гликолипидами . И гликопротеины, и гликолипиды транспортируются в пузырьках к плазматической мембране . Клетка высвобождает секреторные белки, известные как экзоцитоз . [2]
Ионы перемещаются через клеточные мембраны через каналы, насосы или транспортеры. В каналах они движутся вниз по электрохимическому градиенту , производя электрические сигналы. Насосы поддерживают электрохимические градиенты. Основным типом насоса является насос Na/K. Он выводит из клетки 3 иона натрия и внутрь клетки 2 иона калия . В ходе этого процесса одна молекула АТФ преобразуется в аденозиндифосфат (АДФ) и фосфат. [ необходимо разъяснение ] В транспортере ионы используют более одного градиента для создания электрических сигналов. [3]
Эндоцитоз — это форма активного транспорта, при которой клетка захватывает молекулы , используя плазматическую мембрану, и упаковывает их в везикулы. [2] : 139–140.
При фагоцитозе клетка окружает частицы, в том числе частицы пищи, посредством расширения ложноножек , расположенных на плазматической мембране. Затем ложноножки упаковывают частицы в пищевую вакуоль . Лизосома, содержащая 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 поглощает («глотает») внеклеточную жидкость в везикулы, которые образуются, когда жидкость окружает плазматическая мембрана. В ходе этого процесса клетка может поглощать любую молекулу или растворенное вещество. [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 со специфическими растворенными веществами. Белки-рецепторы, прикрепленные к конкретным растворенным веществам, попадают внутрь покрытых оболочкой ямок, образуя везикулу. Затем везикулы окружают рецепторы, прикрепленные к конкретным растворенным веществам, высвобождая их молекулы. Белки-рецепторы возвращаются обратно в плазматическую мембрану тем же пузырьком. [2] : 139–140.
