Moment 2: Växter och celler

Vad är cellmembranet?

Cellens membran omsluter cellens inre och skapar en annorlunda kemisk miljö inne i cellen än utanför. Membranet kring och utanför cellen består av protein och lipider, främst fosfolipider. Proteinerna har många viktiga uppgifter, de hanterar transport genom cellmembranet. Det är de som tar emot hormoner och andra signalämnen. De kan ge celler antigena egenskaper.

Vad är det Endoplasmatiska nätverket (ER)?

Man delar upp det endoplasmatiska nätverket i två, det sträva- och det släta nätverket. I ER sker tillverkning och transport av olika ämnen.Det sker även sammankoppling av molekyler till de nya membraner. Det släta nätverket är bland annat platsen för bildning av lipider, som fosfolipider och steroider. Hos levercellernas släta nätverk sker även avgiftning av olika ämnen. Ytterligare en uppgift är att lagra kalciumjoner, som hålls i beredskap för att användas till inre signalämnen.

Vad för funktion har Golgiapparaten?

I golgiapparaten mellanlagras många ämnen. Det tillverkas även nya ämnen här. Golgiapparaten har även en roll i transport av ämnen, den visar vart olika ämnen ska transporteras.

Vad är Lysomer?

Lysomer ser ut som små blåsor. De bildas ur endomembransystemet. Lysosomer har förmågan att bryta ner skadade organeller med hjälp av de nedbrytande proteiner (enzymer) som de innehåller. Ibland får de i uppgift att genomgå programmerad celldöd, alltså att de bryter ner den egna cellen. De är också viktiga i de vita blodkroppar som är fagocyter, alltså de som slukar bakterier.

Vad är peroxisomer?

Peroxisomer ser ut som små blåsor. Deras främsta uppgift är att ta hand om skadliga varianter av syre, exempelvis väteperoxid. Dessa varianter bildas när syre reagerar med omättade föreningar. I peroxisomerna överförs skadliga syreföreningar först till väteperoxid och därefter till syrgas och vatten med hjälp av speciella enzymer. Peroxisomerna kan även ta hand om andra skadliga ämnen, såsom etanol. 

Vad är cellskelettet?

Cellskelettet består av tre slags proteintrådar som har betydelse för form, rörelse och transport. Alla tre typer av proteintrådar genomkorsar hela cellen, men de har olika uppgifter.

Vad är mikrotubuli?

Mikrotubuli ser ut som rör uppbyggda av kulformade molekyler av proteinet tubulin. Mikrotubulin har i uppgift att ge cellen stadga och form, samt fungera som ett “räls” när ämnen och organeller transporteras genom cellen. Mikrotubulin bygger även upp kärnspolen som splittrar systerkromatiderna vid celldelningen. Den har även en roll i uppbyggnaden av cilier och flageller.

Vad är mikrofilament?

Mikrofilament byggs upp av trådar gjorda på proteinet aktin. Deras uppgift är att ge cellen dess form och medverkar i cellens rörelse. Aktinet är mest koncentrerat vid cellmembranet. 

Förklara cilier och flageller

Cilier och flageller är rörliga utskott, som finns hos många celler och låter dem förflytta sig i en vätska miljö. Om en cell har många korta utskott, är det cilier. Om den har ett fåtal långa utskott, är det flageller. Innanför cellmembranet finns det motorproteiner som åstadkommer rörelse. 

Berätta om mitokondrier

Det mesta av eukaryota cellers cellandning sker i mitokondrierna. De är organeller med två membraner, en viss mängd DNA och egna ribosomer. En del av mitokondriens protein bildas inne i organellen, en annan del tillverkas i cytoplasman och transporteras därefter till mitokondrien. Det yttre membranet styr vilka ämnen som får komma in och ut ur mitokondrien. Cellandningen sker i hålrummet inuti, så kallad matrix. I matrix finns det enzymer för citronsyracykeln och nedbrytning av fettsyror– vars produkt också förs till citronsyracykeln. I det inre membranet finns de proteinkomplexen som sköter den slutliga elektrontransporten från vätet på vätebärare till syre, och samtidigt pumpas vätejoner till utrymmet mellan membranen, vilket gör att ATP sedan kan bildas. 

Vad är diffusion?

Ett löst ämne sprider sig i en gas eller vätska genom diffusion. Diffusionen leder till att molekylen främst rör sig från ett område med hög koncentration mot ett område med lägre koncentration. Nettorörelsen fortsätter till det blir samma koncentration överallt. Drivkraften för diffusion är den allmänna molekylrörelser, som pågår så snart vi befinner oss vid en temperatur som är högre än den absoluta nollpunkten – vilket vi alltid gör. Diffusion sker spontant, alltså utan tillsatt energi. Men det är en ganska långsam process, som är mer effektiv på nära tillstånd vilket förklarar varför celler inte kan vara hur stora som helst.

Vad är passiv transport?

Flertalet ämnen kan endast ta sig genom cellmembranet när speciella proteinkanaler öppnas. Vid passiv transport rör sig molekyler eller joner i riktning från högre mot lägre koncentration. Proteinkanalerna öppnas och stängs genom att speciella signalmolekyler binder sig till de, eller genom att reagera på den elektriska spänningen över membranet (membranpotential).

Hur sker osmos?

Vattenmolekyler kan passera cellmembranet genom speciella kanalproteiner, vid namn akvaporiner. Därav passerar vatten genom cellmembranet mycket enklare än olika ämnen som är lösta i vattnet. Detta fenomen kallas för osmos, som kan definieras som vattens diffusion genom membranet. Allmänt är diffusionens drivkraften skillnad i ett ämnes koncentration mellan olika ställen. Det gäller även vatten. Om en cell har högre koncentration av destillerat vatten inuti, än i omgivningen, så leder diffusionen till att vatten strömmar ut ur cellen, som krymper. Om koncentrationen av destillerat vatten är högre runt om cellens yttre, så kommer cellen istället släppa in massa vatten och öka i volym. 

Vad är endo- och exocytos?

Celler behöver ibland ta in eller släppa ut stora saker som proteiner, bakterier eller avfall – sånt som är för stort för att gå genom cellmembranet med vanlig diffusion eller transportproteiner. Då använder cellen två smarta sätt: endocytos och exocytos. Vid endocytos bildar cellmembranet en liten bubbla runt det som ska tas in.Membranet buktar inåt, omsluter partikeln, och bildar en vesikel (en liten membranblåsa) inne i cellen. Det är som att cellen "slukar" något från omvärlden. Detta sker när till exempel vita blodkroppar äter upp bakterier (fagocytos – en typ av endocytos). Eller när celler tar upp näringsämnen eller signalsubstanser.

Vid exocytos gör cellen tvärtom. Den packar det som ska ut i en vesikel inuti cellen. Denna blåsa smälter sedan ihop med cellmembranet och tömmer innehållet utanför cellen. Cellen "spottar ut" saker. Detta sker till exempel när nervceller skickar ut signalsubstanser eller när körtelceller släpper ut hormoner eller enzymer. Båda processerna kräver energi (ATP) eftersom de är aktiva transporter.

Vad är jäsning?

För de flesta levande organismer är syrgas nödvändigt. Människor utnyttjar syrgas och bryter ner energirika ämnen till koldioxid och vatten. Vi sägs därför vara aeroba. Men ibland är det inte möjligt att utnyttja syrgas, och då måste cellerna klara sig syrefritt. Då sker anaerob omsättning, eller jäsning. Nackdelen med denna backup är att energiutbytet i form av ATP-molekyler blir mycket mindre än vid cellandningen.

Vad är vätebärande molekyler?

 På flera ställen i cellens ämnesomsättning finns det vätebärare– molekyler som kan plocka bort en väteatom från en viss molekyl och placera den någon annanstans. I cellandningen förekommer främst NAD+ och FAD, med sin ordinarie väteatom kallas dessa NADH+H och FADH. Byggstenar till båda dessa molekyler får vi i oss med maten, som B-vitaminer och niacin. När väte plockas loss på detta vis frigörs stora energimängder.

Beskriv cellandningens process stegvist

1. Glykolysen: en glukosmolekyl (med sex kolatomer) omvandlas till två pyruvatjoner, med tre kolatomer var. För varje glukos bildas det dessutom 2 ATP och två reducerade vätebärare, NADH+H.

2. Pyruvatjonerna förs in i mitokondrien: I samband med detta släpper varje pyruvatjon ifrån sig en kolatom som försvinner. De två andra kolatomerna binds till en speciell bärarmolekyl och förs till nästa reaktionsserie. 

3. Citronsyracykeln: kvarvarande kolatomer omvandlas till koldioxid medan vätet tas upp av de speciella bärarmolekylerna NAD+ och FAD.

   4. Elektrontransporten: Följande sker i mitokondriernas innermembran. Vätet från bärarmolekylerna förenar sig så småningom med syre så att vatten bildas. Den frigjorda energin används till att pumpa ut vätejoner genom mitokondriernas inre membran. Det blir då ett överskott av vätejoner (+) i mitokondriernas membranmellanrum jämfört med matrix. Det här är en form av potentiell energi. Vätejonerna har en tendens att därefter strömma in i mitokondrien igen, men det kan de bara göra genom speciella proteiner. De proteiner är enzymer där det bildas  ATP, och det sker när vätejoner strömmar igenom.

Vad är cellandning?

Cellanding är en process i cellen där energirika föreningar bryts ner för att cellen ska få energi till anabola (uppbyggande) reaktioner. Formeln för reaktionen är Glukos + Syre → Koldioxid + Vatten + Energi (ATP). Det finns flera processer som ingår i cellandningen och nedbrytandet av glukosmolekyl. Glukosen bryts ner gradvis– man kan beskriva det som att vätet plockas bort från kolatomerna och placeras på vätebärande molekylerna. Samtidigt får kolatomerna mer och mer syre bundet till sig, så att den eventuellt blir koldioxid.

Vad är fettsyror?

Fettsyror bryts ner i mitokondrier till fragment med två kolatomer, acetylCoA, samtidigt som ett stort antal väteatomer överförs till bärarmolekyler. AcetylCoA går in i citronsyracykeln. De olika organiska syrorna i citronsyracykeln har kolkedjor som liknar dem i många aminosyror. I första hand använder celler socker och fett för energiutvinning. Om dessa tar slut, som vid svält, börjar kroppen tära på proteinförrådet. Om proteiner, dvs aminosyror, måste användas för att täcka kroppens energibehov plockas aminogruppen bort. Resten av syran kan föras direkt in i citronsyracykeln eller brytas ner i samma reaktionsserier som för att bryta ner fettsyror.

Beskriv anabola reaktionen

Om energi tillförs kan många av reaktionerna i citronsyracykeln och glykolysen också gå i motsatt riktning. På så vis kan cellerna tillverka många olika ämnen. Vi människor kan tillverka glukos från aminosyror. Mjölksyran från en anaerob nedbrytning kan återbildas till glukos. Hos växter (men inte hos djur) kan även fetter ombildas till kolhydrater.

Beskriv anaerob energiomsättning

När syre saknas (anaeroba förhållanden) fungerar inte mitokondriernas reaktioner. Då kan cellen inte använda vätebärarna från glykolysen i elektrontransportkedjan, eftersom den kräver syre. För att undvika att det giftiga ämnet pyruvat ansamlas omvandlas det istället till andra ämnen – främst mjölksyra i människor och etanol vid alkoholjäsning.

Detta kallas anaerob energiomsättning, och gör det möjligt för celler att tillverka lite ATP även utan syre. Exempelvis vid hårt muskelarbete kan blodet inte leverera syre tillräckligt snabbt – då används mjölksyrajäsning för att snabbt bilda ATP.

Men processen har två stora nackdelar:

• Produkterna (mjölksyra, etanol) kan bli skadliga i höga halter.

• ATP-utbytet är mycket lågt jämfört med aerob cellandning.

Vad är metasatser?

Metastaser är dottertumörer som uppstår när cancerceller sprider sig från den ursprungliga tumören till andra delar av kroppen via blodet eller lymfsystemet. När detta sker övergår cancer från lokal till systemisk och blir ofta svårare att behandla.

Förklara Cytostatiska

Cytostatika är läkemedel som används vid cancerbehandling och fungerar genom att stoppa celldelning. Eftersom cancerceller delar sig snabbt påverkas de mest, men även friska celler som delar sig snabbt (t.ex. hårsäckar, slemhinnor) kan påverkas, vilket orsakar biverkningar som håravfall och illa

Vad är embryonala stamceller?

Embryonala stamceller är celler som tas från ett tidigt embryo och är pluripotenta, vilket betyder att de kan utvecklas till alla kroppens celltyper, men inte en hel individ. De är viktiga för forskning kring utveckling, sjukdomar och regenerativ medicin.

Vad är totipotenta stamceller?

Totipotenta stamceller är de mest "flexibla" cellerna – de finns i det allra tidigaste stadiet av embryot (t.ex. zygot och några delningar efter). De kan ge upphov till alla celltyper i kroppen och moderkakan, alltså en hel individ. De förekommer bara under de första dagarna efter befruktning.

Vad är pluripotenta stamceller?

 Pluripotenta stamceller kan utvecklas till alla celltyper i kroppen, men inte moderkaka eller fosterhinna. De finns i embryon efter några dagars utveckling och används ofta i forskning och cellterapi.

Vad är multipotenta stamceller?

Multipotenta stamceller är mer specialiserade och kan utvecklas till flera celltyper inom ett visst vävnadssystem. Exempel: blodstamceller i benmärgen kan ge upphov till röda och vita blodkroppar samt blodplättar, men inte till nervceller eller hudceller.

Vad är Inducerade pluripotenta stamceller (iPS-celler)

iPS-celler är vanliga kroppsceller (t.ex. hudceller) som har omprogrammerats i labbet till att bli pluripotenta, alltså kunna utvecklas till nästan vilken celltyp som helst. De används inom forskning och medicin eftersom de liknar embryonala stamceller men inte kräver användning av embryon.

Berätta om svampens anatomi

Svampar är eukaryota organismer med en unik uppbyggnad som skiljer dem från både växter och djur. Deras kropp består av tunna trådar som kallas hyfer. Dessa hyfer kan vara uppdelade i celler med tvärväggar (septade) eller helt sammanhängande utan avdelningar (aseptata). Hyferna bildar tillsammans ett nätverk som kallas mycel, vilket utgör svampens egentliga "kropp" och fungerar som näringsupptagande struktur. Mycelet växer in i det material svampen lever på, exempelvis jord eller dött organiskt material, och utsöndrar enzymer som bryter ner ämnen till mindre molekyler som sedan absorberas av hyferna.

En del svampar bildar även en synlig fruktkropp, exempelvis en svamphatt, som är den del vi ofta ser ovan jord. Fruktkroppen ansvarar för att producera sporer som sprids och bildar nya svampar. Svamparnas cellväggar är uppbyggda av kitin, vilket ger dem styrka och skiljer dem från växtceller som har cellväggar av cellulosa.

Vad är basidiesvampar?

Basidiesvampar omfattar bland annat de typiska skivlingarna, kantarellerna och sopparna vi ofta ser i skogen. Dessa svampar kännetecknas av att de bildar sina sporer i särskilda celler som kallas basidier. Basidierna sitter på undersidan av fruktkroppen, ofta i skivor eller rör, och i varje basidium bildas vanligtvis fyra sporer genom meios.

Livscykeln hos basidiesvampar innehåller en lång fas där varje cell har två cellkärnor (dikaryot fas), som senare smälter samman (karyogami) i basidiet, följt av meios. Dessa svampar spelar en viktig ekologisk roll som nedbrytare av svårnedbrytbara ämnen som lignin i trä, och många lever också i symbios med växter i form av mykorrhiza, där de hjälper växter att ta upp vatten och mineraler från jorden.

Vad är sporsäcksvampar?

Sporsäcksvampar är den största svampgruppen och inkluderar både encelliga organismer som jäst och flercelliga svampar som mögel och murklor. De kännetecknas av att deras sporer bildas i säckformade strukturer som kallas asci (sporsäckar). Inuti varje ascus bildas vanligtvis åtta askosporer genom meios och en efterföljande mitos.

Fruktkropparna varierar stort i utseende och kan vara skålformade, slutna eller flaskliknande. Dessa kallas apothecier, cleistothecier och perithecier beroende på form. Sporsäcksvampar spelar stor roll inom både ekosystemen och människans vardag – exempelvis används jäst i bakning, vissa mögelsvampar producerar antibiotika som penicillin, och andra är skadliga växtpatogener.

Förklara växternas olika vävnader

Växter har specialiserade vävnadssystem som tillsammans bygger upp hela växtkroppen. Dessa delas in i tre huvudgrupper: hudvävnad, grundvävnad och ledningsvävnad.

Hudvävnaden, som utgörs av epidermis, skyddar växten mot yttre påverkan. Den är ofta täckt av ett vaxskikt (kutin) som minskar vattenförlusten. I epidermis finns klyvöppningar (stomata), som reglerar gasutbytet och vattenavdunstning.

Grundvävnaden innefattar parenkym, kollenkym och sklerenkym. Parenkymceller sköter fotosyntes och lagrar näring. Kollenkym ger stöd till unga växtdelar, medan sklerenkym ger stadga genom tjocka, förvedade cellväggar.

Ledningsvävnaden består av xylem och floem. Xylem transporterar vatten och mineraler från rötterna till resten av växten, medan floem transporterar socker från bladen till övriga delar av växten. Tillsammans möjliggör dessa vävnadssystem att växter kan växa, transportera ämnen och anpassa sig till sin miljö.

Vilka miljöfaktorer påverkar fotosyntesen?

Fotosyntesens effektivitet påverkas av flera miljöfaktorer. Ljusintensitet är en av de viktigaste – ju starkare ljus, desto mer energi kan växten använda till att driva fotosyntesen, upp till en viss gräns.

Koldioxidkoncentrationen i luften påverkar också processen eftersom koldioxid är en av råvarorna. En ökad halt kan öka produktionen tills växtens enzymer är mättade. Temperaturen är en annan viktig faktor eftersom fotosyntesen styrs av enzymer. För låga temperaturer bromsar reaktionerna, medan för höga temperaturer kan skada enzymstrukturerna.

Tillgång på vatten är avgörande – vatten används inte bara i fotosyntesens reaktioner, utan påverkar också turgortrycket i växtens celler. När vattenbrist uppstår stänger växten sina klyvöppningar, vilket minskar gasutbytet. Slutligen är tillgången på näringsämnen som kväve, magnesium och kalium viktig eftersom dessa är byggstenar i klorofyllmolekyler och enzymkomplex.

Vad gör växthormoner hos växter?

Växthormoner styr växtens tillväxt, utveckling och anpassning till miljön. De produceras i små mängder men har stor effekt på cellernas funktioner.

Auxiner är kanske de mest kända växthormonerna och reglerar bland annat cellsträckning, rotbildning och växtriktning (fototropism). Cytokininer stimulerar celldelning och är viktiga för att upprätthålla tillväxt i växtens knoppar och skott.

Gibberelliner påverkar växternas längdtillväxt, frögroning och blomning. Abskisinsyra (ABA) har en motsatt roll – den hämmar tillväxt, främjar frövila och stänger klyvöppningar vid torka. Etylen är ett gasformigt hormon som reglerar fruktmognad och bladfällning.

Hormonerna verkar ofta tillsammans, ibland med motsatt effekt, vilket ger växten möjlighet att finjustera sin tillväxt och utveckling efter omgivande förhållanden.

Vad är växternas växtcykel?

Växter har en livscykel som kallas generationsväxling, där de växlar mellan en diploid sporofyt och en haploid gametofyt. Sporofyten är den del vi oftast ser – exempelvis träd, buskar och örter – och den producerar sporer genom meios.

Sporerna växer till gametofyter, som är små och ofta beroende av sporofyten hos fröväxter. Gametofyterna producerar könsceller (gameter) genom mitos. När en spermie befruktar ett ägg bildas en zygot, som utvecklas till en ny sporofyt.

Hos mossor är gametofyten den dominerande fasen, medan hos ormbunkar och fröväxter dominerar sporofyten. Denna alternering av generationer möjliggör genetisk variation och anpassning till olika miljöer.

Förklara fotosyntesen

Fotosyntesen är den process där växter, alger och vissa bakterier omvandlar ljusenergi till kemisk energi. Den sker i kloroplasterna och har följande övergripande formel:

6CO₂ + 6H₂O + ljusenergi → C₆H₁₂O₆ + 6O₂

Processen sker i två steg: först ljusreaktionerna i tylakoidmembranet, där ljusenergi fångas upp av klorofyll. Vattenmolekyler spjälkas vilket frigör syre, och samtidigt bildas ATP och NADPH. Dessa energibärare används sedan i mörkerreaktionerna, även kallade Calvincykeln, som sker i stroma. Där omvandlas koldioxid till glukos genom flera enzymkatalyserade reaktioner.

Fotosyntesen är grundläggande för allt liv på jorden, eftersom den producerar syre och bygger upp organiskt material som utgör basen för alla näringskedjor.