Celle

«Celle» har flere betydninger.

En celle er den strukturelle og funksjonelle enheten alle levende organismer er bygget opp av, og den minste biologiske enheten som kan opprettholde en selvstendig metabolisme. Noen organismer, som bakterier, er encellede, mens andre, som mennesker, er flercellede.

Cellekultur, farget for å vise keratin (rødt) og DNA (grønt).

Celler er små. Størrelsen på de fleste plante- og dyreceller varierer mellom 1 og 100 mikrometer. I en menneskekropp er tallet menneskelige celler, anslått til å være nesten 40 billioner, samt et like stort antall mikroorganismeceller.

Historie

Korkcellene slik Hooke tegnet dem, og utstyret han brukte

Oppfinnelsen av mikroskopet i 1595 åpnet opp nye verdener av små kompliserte livsformer og stimulerte interessen for nye undersøkelser.

Robert Hooke, oppfinneren av det sammensatte mikroskopet, var den første som observerte og navnga celler da han studerte mikroskopiske anatomiske strukturer i plantevev. I sitt verk Micrographia under tittelen Observ. XVIII. Of the Schematisme or Texture of Cork, and of the Cells and Pores of some other such frothy Bodies. beskrev han nøye hva han hadde sett under mikroskopet. Verket ble utgitt i 1665.

Da Hooke gjorde sine undersøkelser bygde han på forestillinger blant sine samtidige som gikk ut på at levende organismer var oppbygd av sammenvevde fibrer, ikke små sirkulære enheter. I sin beskrivelse kaller han det han kunne se i fjærtynne tverrsnitt av kork for «porer» og «celler», og sammenligner dem med «bikuber». I figurtegningen han laget kan man se at han hadde laget laterale og horisontale snitt av korken han undersøkte. Han var på utkikk etter sammenhengende «porer», eller rør og var derfor overbevist om at de ørsmå cellene på en eller annen måte burde være i stand til å transportere væske og næringsstoffer seg i mellom, men han var ikke i stand til å se og beskrive det med utstyret han hadde. Det han så var ikke levende celler, men i virkeligheten inntørkede døde cellevegger. Det at de fikk navnet celle skal ha hatt sammenheng med at de minnet ham om slike små «celler» som munker bor i.

Plansje som viser noen av Leeuwenhoeks animalcula

Den første som observerte levende celler i mikroskopet var naturforskeren Anton van Leeuwenhoek mens han beskrev algen Spirogyra. Han oppdaget blodceller, spermatozoider og menneskelige sædceller som han kalte Animalcula seminis. Det er sannsynlig at han også så bakterier. Da han ikke kunne observere at selve celledelingen foregikk ble han styrket i forestillingen om at de oppstod ved spontan generasjon.

Celleteorien ble utarbeidet i 1838 av botanikeren Matthias Jakob Schleiden og fysiologen Theodor Schwann. Den ble ført i pennen i 1839 av Schleiden og Schwann og har forblitt grunnvollen i moderne biologi.

Da teorien ble publisert av Schwann i en bok om dyre- og planteceller, oppsummerte han arbeidet i tre konklusjoner: 1) Cellen er den grunnlegende enheten i levende organismers fysiologi, oppbygning og organisering. 2) Cellen opprettholder sin egen selvstendige eksistens som en levende byggestein i organismen. 3) Måten cellene oppstår på kan sammenlignes med krystallisering i uorganiske mineraler. De to første konklusjonene har holdt stikk fram til i dag, mens den tredje ble motsagt og klargjort av Rudolf Virchow da han slo fast: «omnis cellula e cellula» som på latin betyr at ‘alle celler stammer fra celler’.

Oversikt

Hver enkelt celle er i hvert fall delvis selvforsynende og selvvedlikeholdende; den kan ta opp næringsstoffer, konvertere disse til energi, utføre spesialiserte oppgaver, og reprodusere seg om nødvendig. Hver celle inneholder instruksjoner for å utføre disse oppgavene.

Alle celler har visse evner til felles:

• Reproduksjon ved celledeling.
• Metabolisme, medregnet opptak av næringsstoffer, produksjon av cellekomponenter, produksjon av energi, og å kvitte seg med avfallsstoffer. En celle er avhengig av å kunne utvinne og utnytte kjemisk energi lagret i organiske molekyler.
• Proteinsyntese, produksjon av proteiner fra genetisk informasjon. En typisk pattedyr-celle inneholder opp til 10 000 forskjellige proteiner.
• Respons til ekstern eller intern stimuli, som forandringer i temperatur, pH, eller konsentrasjon av næringsstoffer.
• Ta inn eller slippe ut vesikler.

Celletyper

Celler av eukaryoter og prokaryoter.

En måte å klassifisere celler på er om de lever alene eller i grupper. Organismer varierer fra enkeltceller (kalt encellede organismer), via koloni-organismer der flere celler lever sammen, til flercellede organismer der de forskjellige cellene har spesialiserte oppgaver. Menneskekroppen har for eksempel 220 forskjellige typer celler og vev.

Celler kan også deles inn i to kategorier etter deres interne struktur:

• Prokaryote celler er strukturelt enkle. De finnes kun i encellede og koloni-organismer. Prokarioter mangler blant annet mange av organellene som eukariote celler har. Mange av disse oppgavene skjer i plasmamembranen i stedet. DNA-et i prokaryote celler flyter fritt rundt i cytoplasmaet.
• Eukaryote celler har organeller med sine egne membraner, og en cellekjerne, eller en membran som verner DNA-et i cellen. Encellede eukaryote organismer som amøber og noen sopparter er svært varierte, men det finnes mange former koloni- og flercellede organismer, som planter, dyr og brunalger.

Anatomi

Skjematisk fremstilling av en dyrecelle med organeller: (1) kromosomer, (2) cellekjerne, (3) ribosom, (4) vesikkel, (5) kornet endoplasmatisk retikulum, (6) golgiapparat, (7) cytoskjelett, (8) glatt endoplasmatisk retikulum, (9) mitokondrium, (10) vakuole, (11) cytoplasma, (12) lysosom, (13) sentriol

Cellemembraner

Utdypende artikkel: Cellemembran

Alle celler har membraner, og de spiller en viktig rolle i reguleringen av ulike stoffer i cellen. Hos eukariote celler er mange av de ulike organellene i cellen avskjermet fra resten av cytoplasmaet ved hjelp av membraner. Dette gir dem mulighet til å regulere sitt indre miljø slik at forholdene kan legges til rette for de kjemiske prosessene de utfører.

Cellemembraner består av lipider, proteiner, kolesterol og reseptorer: glykolipider og glykoproteiner. Disse komponentene har mange forskjellige egenskaper og alle er viktige for at membranen skal virke optimalt. Proteiner, for eksempel, er med på å regulere transport av stoffer gjennom membranen, motta signaler fra omgivelsene, samt sende signaler ut. Kolesterol er viktig for å holde på cellens og membranens struktur og regulere stivheten dens.

Cytoplasma

Cytoplasmaet er innenfor cellemembranen og inneholder cytosol og organellene.

Cytosolen

Utdypende artikkel: Cytosol

Cytosolen er intracellulærvæsken, væsken inne i cellen. Cytosol består for det meste av vann, oppløste ioner, små molekyler og store vannoppløselige molekyler, for eksempel proteiner.

Mitokondriene

Utdypende artikkel: mitokondrium

Mitokondriene består av to membraner, yttermembran og innermembran. Innsiden kalles matrisen (the matrix). Mitokondriene står for det meste av cellens energiproduksjon, ATP-produksjonen. Antallet mitokondrier i celler varier ut ifra energiomsettningen i cellen.

Endoplasmatisk retikulum

Utdypende artikkel: endoplasmatisk retikulum

Endoplasmatisk retikulum (ER) er cellens største organelle. ER består av væskefylte kanaler med membranvegger, og blærer. Det finnes to forskjellige typer, kornet ER og glatt ER. Kornet ER har ribosomer festet til membranoverflaten. Proteiner fra ribosomene festet til den Kornete ER blir transportert inn i ER, der de blir pakket i vesikler og sendt til Golgiapparatet. Glatt ER har ikke ribosomer i membranen og er ikke med i proteinsyntesen, men produserer fettsyrer og lipider. Lipider som blir brukt til cellemembranen og membraner til andre organeller. Glatt ER gjør også stoffer som giftstoffer og avfallstoffer mer vannløselige så kroppen greier å skille disse enklere ut.

Golgiapparatet

Utdypende artikkel: Golgiapparat

Golgiapparatet fungerer som cellens postsentral. Golgiapparatet ligger nær ER og mottar derfra transportvesikler med proteiner fra det kornete ER. I Golgiapparatet er det enzymer som tilfører proteinene karbohydrat og fosfatgrupper, dette gjør at proteinene havner på rett plass i cellen. Golgiapparatet pakker også proteinene i forskjellige vesikler avhengig av hvor de er tiltenkt.

Lysosomer

Utdypende artikkel: Lysosom

Lysosomer bryter ned molekyler, bakterier, partikler og ødelagte organeller. Det lysosomene bryter ned som cellen trenger blir sendt ut i cytosolen og det cellen ikke vil ha blir sendt ut av cellen med eksocytose. Se endocytose.

Cellekjernen

Utdypende artikkel: cellekjerne

Fra cellekjernen styres cellens funksjoner ved at cellekjernen regulerer cellens produksjon av proteiner. Kjernen inneholder tråder, kromatintråder, som består av DNA og proteiner. Kjernen har en kjernemembran som består av to adskilte membraner, og rommet mellom disse står i forbindelse med den kornete endoplasmatisk retikulum. I membranen er det også porer som slipper ut og inn molekyler med informasjon.

Cellevegg

Utdypende artikkel: celleskjelettet

Celleskjelettet er cellens reisverk og gir cellen sin form gjør så cellen kan bevege seg og endre form. Celleskjelettet består av tre typer proteinfilamenter: Mikrotubuli, intermediære filamenter og aktinfilamenter. Mikrotubuli er tynne rør som utgjør den stiveste delen av skjelettet. Mikrotubuli danner et transportsystem inne cellen, ved at såkalte motorproteiner fester seg til rørene, mikrotubuli, og til det som skal fraktes. Intermediære filamenter har størst styrke i skjelettet og hovedoppgaven er å motstå strekk. Aktinfilamenter utgjør den største delen av celleskjelettet og disse er viktige for cellens form og bevegelse.

Ribosomer

Utdypende artikkel: ribosom

Proteinsyntesen, sammenkoblingen av aminosyrer til proteiner skjer i ribosomene.

Transport

Transporten av stoffer inn og ut av cellen går gjennom cellemembranen. Det finnes to hovedtyper transport: aktiv og passiv.

• Aktiv transport forbruker ATP som er et energirikt molekyl kroppen får gjennom celleåndingen. Denne fester seg til et bæreprotein, som åpner seg når ATP fester seg til det. Disse proteinene er formet på en slik måte at bare bestemte stoffer slipper igjennom (ofte er dette bare én bestemt forbindelse). Aktiv transport blir alltid utført for å transportere stoffer fra en løsning med lav konsentrasjon av stoffet, til en med høy konsentrasjon.
• Passiv transport er delt inn i to undergrupper: diffusjon og fasilitert diffusjon.
  • Diffusjon er transport av fettløselige upolare stoffer gjennom cellemembranen.
  • Fasilitert diffusjon går gjennom transportproteiner, disse er spesifikke og kan åpnes eller lukkes etter behov. De sørger for transport av vannløselige polare molekyler som ikke kan trenge igjennom den upolare cellemembranen. Hovedforskjellen mellom dette og aktiv transport, som også benytter seg av transportproteiner, er at denne prosessen ikke krever energi tilført av cellen. Passiv transport blir alltid utført for å transportere stoffer fra en løsning med høy konsentrasjon av stoffet, til en med lav konsentrasjon.

Litteratur

• Alberts, Bruce (2014). Essential Cell Biology (4 utg.). New York. Garland Science. ISBN 9780815344551. 
• Alberts, Bruce; Wilson, John H.; Hunt, Tim (2015). Molecular biology of the cell (6 utg.). New York. Garland Science. 
• Sadava, David E. (2008). Life : The Science of Biology (8 utg.). Sunderland, Mass. Sinauer Associates. 

Eksterne lenker

• (en) Cells – kategori av bilder, video eller lyd på Commons
• Utdanning.no sin yrkesbeskrivelse av cellebiolog Arkivert 4. juni 2009 hos Wayback Machine.