2. Cellmembranets uppbyggnad och funktioner

Cellmembranet består huvudsakligen av ett dubbelt lager fosfolipider, där de hydrofila (vattenälskande) fosfatgrupperna vänder sig utåt mot cellens yttre och inre miljö, medan de hydrofoba (vattenavstötande) fettsyrasvansarna pekar inåt mot varandra. I membranet finns också proteiner, kolesterol och kolhydrater. Proteinerna kan vara integrerade i membranet (integrala proteiner) eller bundna till membranets yta (perifera proteiner). Dessa komponenter ger cellmembranet dess egenskaper:

• Barriärfunktion: Cellmembranet fungerar som en selektiv barriär som kontrollerar vad som passerar in och ut ur cellen.

• Transport: Transportproteiner i membranet möjliggör passagen av specifika molekyler och joner in och ut ur cellen.

• Kommunikation: Receptorproteiner på membranet gör att cellen kan ta emot signaler från omgivningen, vilket är viktigt för cellens respons på olika stimuli.

• Struktur och stöd: Membranet ger cellen dess form och skyddar dess inre komponenter.

3. En enkel djurcell och dess delar

Jag kan beskriva en enkel djurcell och dess delar:

• Cellmembran: Omsluter cellen och fungerar som en selektiv barriär.

• Cytoplasma: Vätskan inne i cellen som innehåller organeller och är platsen för många biokemiska reaktioner.

• Cellkärna: Innehåller DNA och styr cellens funktioner genom genreglering.

• Mitokondrier: Cellens kraftverk där ATP (energi) produceras genom cellandningen.

• Endoplasmatiskt retikulum (ER):

  • Kornigt ER (RER): Har ribosomer på ytan och är involverat i proteinsyntes.

  • Glatt ER (SER): Saknar ribosomer och är involverat i lipidsyntes och avgiftning.

• Golgiapparaten: Bearbetar, sorterar och packar proteiner och lipider för transport.

• Lysosomer: Innehåller enzymer som bryter ner avfall och gamla organeller.

• Centrioler är cylinderformade organeller som består av mikrotubuli och finns i djurceller. De spelar en viktig roll i celldelningen genom att hjälpa till att organisera mikrotubuli under mitosen och meiosen. Centriolerna är involverade i att bilda kärnspolen (mitotic spindle) som separerar kromosomerna i de två dottercellerna. Centriolerna finns i par och ligger oftast nära cellkärnan i ett område som kallas centrosomen.

• Ribosomer: Platser för proteinsyntes.

• Cytoskelett: Ger cellen dess form och möjliggör rörelse och transport inom cellen. finns i hela cellen.

4. Lysosomernas bildning och funktion

Lysosomer är organeller som innehåller enzymer för nedbrytning av biomolekyler. De bildas genom avknoppning från Golgiapparaten och spelar en central roll i cellens avfallshantering. Lysosomer bryter ner gamla organeller, främmande partiklar, bakterier och virus som tagits upp genom endocytos. Dessutom deltar de i apoptos, en process där cellen själv bryts ner och återvinns, en viktig funktion för att bibehålla vävnadens hälsa och utveckling.

5. Uppbyggnad och transport av ämnen i cellen

a. Om ämnet behövs i cellen: När ett ämne syntetiseras och behövs inne i cellen, sker detta oftast i specifika organeller som ribosomerna (för proteinsyntes) eller det endoplasmatiska retikulumet (ER). Proteiner som tillverkas i det korniga ER (RER) transporteras till Golgiapparaten för modifiering, som glykosylering eller fosforylering. Om proteinet ska användas inne i cellen, packas det i vesiklar som transporteras till det område där det behövs, till exempel cytoplasman, cellkärnan eller membranet.

b. Om ämnet behövs någon annanstans i en flercellig organism: Om ämnet ska exporteras från cellen till andra delar av organismen, packas det i vesiklar i Golgiapparaten och transporteras till cellmembranet. Här sker exocytos, där vesikeln smälter samman med cellmembranet och innehållet frigörs utanför cellen. Ämnet kan sedan transporteras genom kroppens cirkulationssystem, till exempel via blodet, till andra celler eller vävnader som behöver det.

6. Vad innebär begreppet autolys?

Autolys är processen där en cell bryter ner sig själv med hjälp av sina egna enzymer, oftast lysosomala enzymer. Detta kan ske när cellen skadas eller dör, och är en form av självdestruktion som hindrar skadliga ämnen från att sprida sig i kroppen.

7. Cellskelettets tre proteintyper och deras funktion

Cellskelettet är uppbyggt av tre typer av proteiner:

• Mikrotubuli: Består av tubulin och ger cellen dess form samt fungerar som "räls" för transport av vesiklar och organeller. Mikrotubuli är också viktiga för separationen av kromosomer under celldelning.

• Aktinfilament (mikrofilament): Består av aktin och är ansvariga för cellens rörelse, muskelkontraktion och delning under cytokinesen.

• Intermediärfilament: Består av olika proteiner (som keratin) och ger cellen mekanisk styrka, vilket gör dem viktiga för cellens struktur och stabilitet.

8. Kommunikation mellan celler i flercelliga organismer

Celler i flercelliga organismer kommunicerar på flera sätt:

• Endokrin signalering: Hormoner, som är kemiska budbärare, frisätts av endokrina körtlar och transporteras via blodet till målceller på avstånd. Exempel inkluderar insulin, som reglerar blodsockernivåer, och adrenalin, som triggar kroppens "fight or flight"-respons.

• Parakrin signalering: I denna typ av signalering påverkar signalmolekyler endast närliggande celler. Till exempel utsöndrar vissa celler tillväxtfaktorer som påverkar cellerna i deras omedelbara närhet, vilket är viktigt för sårläkning och utveckling.

• Autokrin signalering: Celler kan också signalera till sig själva genom att frisätta signalmolekyler som binder till receptorer på deras egen yta. Detta sker ofta för att förstärka en respons, som när en cell svarar på sin egen tillväxtsignal.

• Neurotransmission: Nervceller kommunicerar med varandra och med muskler eller körtlar genom att frisätta neurotransmittorer över synaptiska klyftor. Exempel inkluderar acetylkolin, som spelar en viktig roll i muskelkontraktion.

• Direkt cell-till-cell-kontakt: Genom gap junctions kan joner och små molekyler passera direkt från en cell till en annan, vilket möjliggör snabb och koordinerad respons i vävnader som hjärtmuskeln.

9. Kopplingar mellan celler i en flercellig organism

Celler är sammankopplade genom flera typer av cellförbindelser:

• Tight junctions: Dessa förbindelser är som tätningar mellan celler och hindrar passage av molekyler mellan cellerna, vilket skapar en barriär. De är viktiga i epitelvävnader som bekläder kroppens ytor, till exempel i tarmarna, där de hindrar läckage av ämnen mellan cellerna och säkerställer att de passerar genom cellerna istället.

• Desmosomer: Desmosomer är starka, punktformiga förbindelser som förankrar celler till varandra genom att koppla samman deras cytoskelett. De finns i vävnader som utsätts för mekanisk stress, som hjärtmuskeln och huden, och bidrar till vävnadens motståndskraft mot slitningar.

• Gap junctions: Gap junctions består av kanaler som tillåter joner, näringsämnen och andra små molekyler att passera direkt mellan angränsande celler. Detta möjliggör snabb kommunikation och synkronisering av celler, särskilt i hjärtat och vissa typer av muskelvävnad.

10. Diffusion och osmos

• Diffusion: Diffusion är processen där molekyler spontant rör sig från ett område med hög koncentration till ett område med låg koncentration, tills de är jämnt fördelade. Denna process kräver ingen energi och är en viktig mekanism för transport av små, oladdade molekyler som syre och koldioxid genom cellmembranet. Diffusion är också avgörande för gasutbytet i lungorna och utbytet av näringsämnen och avfallsprodukter mellan blodet och cellerna.

• Osmos: Osmos är en specifik typ av diffusion där vattenmolekyler rör sig över ett semipermeabelt membran från ett område med låg koncentration av lösta ämnen (hög vattenkoncentration) till ett område med hög koncentration av lösta ämnen (låg vattenkoncentration). Osmos är viktig för att upprätthålla cellernas vattenbalans. Om en cell placeras i en hypoton lösning (lägre koncentration av lösta ämnen utanför cellen), kommer vatten att strömma in i cellen, vilket kan få den att svälla. Om cellen placeras i en hyperton lösning (högre koncentration av lösta ämnen utanför cellen), kommer vatten att strömma ut, vilket kan få cellen att krympa.

11. Transport genom cellmembranet

Transport genom cellmembranet sker på flera sätt beroende på molekylernas storlek, laddning och löslighet:

• Små, oladdade molekyler (t.ex. syre och koldioxid): Dessa molekyler kan diffundera direkt genom fosfolipidlagret eftersom de är tillräckligt små och inte har någon elektrisk laddning som skulle hindra deras passage.

• Vattenmolekyler: Vatten passerar genom cellmembranet både genom enkel diffusion och via specialiserade kanaler kallade aquaporiner, som underlättar snabb vattentransport.

  

• Stora molekyler (t.ex. proteiner och polysackarider): Dessa molekyler kan inte passera genom membranet via diffusion och transporteras istället genom vesikelbaserade mekanismer som endocytos (för intransport) och exocytos (för uttransport).

  

• Laddade molekyler och joner (t.ex. Na⁺, K⁺, Cl⁻): Dessa kräver specifika transportproteiner, som jonkanaler eller transportörer, för att passera membranet. Aktiv transport, som kräver energi i form av ATP, används för att transportera joner mot deras koncentrationsgradient, medan passiv transport sker längs koncentrationsgradienten utan energiåtgång.

• Faciliterad diffusion: Stora eller laddade molekyler kan också använda facilierad diffusion, där transportproteiner hjälper dem att passera genom membranet utan att kräva energi, men längs en koncentrationsgradient.

12. Anabolism och katabolism

• Anabolism: Anabolism är de biokemiska processer där celler syntetiserar komplexa molekyler från enklare föreningar, vilket kräver energi. Exempel inkluderar proteinsyntes från aminosyror, syntes av fettsyror till triglycerider, och syntes av DNA från nukleotider. Anabolism är avgörande för cellens tillväxt, reparation och underhåll, samt för att bygga upp energilagrande molekyler.

• Katabolism: Katabolism är de biokemiska processer där celler bryter ner komplexa molekyler till enklare föreningar, vilket frigör energi. Exempel inkluderar nedbrytning av glukos i glykolysen och citronsyracykeln, samt nedbrytning av fettsyror i beta-oxidationen. Den frigjorda energin lagras oftast som ATP, som cellen använder för att driva energikrävande processer som transport och muskelkontraktion.

13. Cellandning

Cellandning är en process där celler omvandlar glukos och syre till koldioxid, vatten och ATP (adenosintrifosfat). Denna process sker i mitokondrierna och omfattar tre huvudsteg:

1. Glykolys: Sker i cytoplasman, där glukos bryts ner till pyruvat och producerar en liten mängd ATP och NADH.

2. Citronsyracykeln (Krebs cykel): Sker i mitokondriens matrix, där pyruvat omvandlas till acetyl-CoA och genomgår en serie reaktioner som genererar ytterligare ATP, NADH och FADH2.

3. Elektrontransportkedjan och oxidativ fosforylering: Sker i mitokondriens inre membran, där elektroner från NADH och FADH2 transporteras genom proteinkomplex och driver produktionen av en stor mängd ATP. Syre fungerar som den slutliga elektronmottagaren och bildar vatten.

14. Hur regleras cellandningen?

Cellandningen regleras av tillgången på syre och näringsämnen, samt genom enzymer som kontrollerar hastigheten av de kemiska reaktionerna. Reglering sker också genom feedbackmekanismer, där exempelvis hög nivå av ATP hämmar nyckelenzymer i glykolysen, citronsyracykeln och elektrontransportkedjan, vilket minskar cellandningens hastighet.

15. Varför uppstod jäsning tidigare än cellandningen?

Jäsning uppstod tidigare under evolutionen än cellandningen eftersom tidiga livsformer utvecklades i en syrefri (anaerob) miljö. Jäsning kräver inte syre och tillåter organismer att utvinna energi från glukos i form av ATP utan syre. Cellandningen utvecklades senare när syre började ackumuleras i atmosfären som ett resultat av fotosyntes.