Sejt (biológia): definíció, szerkezet és organellák áttekintése
Sejt (biológia) – áttekintő cikk: definíció, sejtszerkezet és fő organellák (sejtmag, mitokondriumok) szerepe egyszerű, érthető magyarázattal.
A biológiában a sejt a szervezetek alapvető szerkezete. Minden sejt más sejtek osztódásával jön létre.
A sejten kívüli környezetet a sejtmembrán választja el a sejten belüli citoplazmától. Egyes sejtek belsejében a sejt egyes részei elkülönülnek más részektől. Ezeket a különálló részeket organelláknak nevezzük (mint a kis szerveket). Mindegyikük más-más feladatot lát el a sejtben. Ilyen például a sejtmag (ahol a DNS található) és a mitokondriumok (ahol a kémiai energia átalakul).
Kiegészítésképpen fontos megjegyezni a sejtelmélet alapvető megfogalmazását is, amely szerint: minden élő szervezet sejtből áll, a sejt a szervezet funkcionális és szerkezeti alapegysége, és minden sejt már meglévő sejtből keletkezik. A sejtek nagyon változatosak méretben, alakban és működésben: vannak egysejtű organizmusok (pl. baktériumok, egysejtű eukarióták), valamint összetett többsejtű élőlények, amelyekben a sejtek specializálódnak és szervekbe tömörülnek.
A sejtmembrán szerkezete jellemzően kettős zsír (foszfolipid) rétegből áll, amelybe fehérjék ékelődnek. Ez a felépítés ad részleges átjárhatóságot: kis és zsíroldékony molekulák diffúzióval átjuthatnak, míg ionok és nagyobb molekulák számára szabályozott transzportmechanizmusok (csatornák, hordozófehérjék, aktív transzport) biztosítják az átjutást. A sejtközötti kommunikációban receptorok és jelátviteli utak vesznek részt.
A sejten belüli tér, a citoplazma zselészerű anyagban oldott molekulák, ionok és a sejtalkotók találhatók. A sejt vázát, alakját és belső szerveződését a cytoskeleton (citokeret) alkotja (mikrotubulusok, aktinfilamentumok, intermedier filamentumok), amely szerepet játszik a sejtosztódásban, anyagszállításban és mozgásban.
Főbb organellák és funkcióik:
- Sejtmag: tartalmazza a DNS-t, irányítja a fehérjeszintézist és a sejt működését.
- Mitokondriumok: a sejtlégzés helyei, ahol tápanyagokból ATP energia keletkezik.
- Riboszómák: fehérjék szintéziséért felelősek; lehetnek szabadon a citoplazmában vagy kötődhetnek az ER-hez.
- Endoplazmatikus retikulum (ER): a durva ER riboszómákat hordoz és fehérjék feldolgozásában vesz részt, a sima ER lipidanyagcserében és méregtelenítésben.
- Golgi-készülék: fehérjék és lipidek módosítása, csomagolása és célhelyre juttatása.
- Lizoszómák: emésztőenzimeket tartalmaznak, lebontják a felesleges vagy káros anyagokat.
- Peroxiszómák: anyagcsere-folyamatokban vesznek részt, pl. toxikus anyagok lebontása.
- Kloroplasztiszok (növényi sejtekben): a fotoszintézis helyei, ahol a fényenergia kémiai energiává alakul.
- Sejtfal (növényeknél, gombáknál és sok baktériumnál): merev réteg, amely védi a sejtet és meghatározza alakját.
- Vakuólum (különösen növényi sejtekben nagy): víz- és ionraktár, részt vesz a sejtnyomás fenntartásában és anyagok tárolásában.
Prokarióta sejtek (pl. baktériumok) általában egyszerűbb felépítésűek: nincs valódi membránnal határolt sejtmagjuk és membrános organelláik kevésbé differenciáltak; viszont tartalmaznak riboszómákat és gyakran sejtfalat. Eukarióta sejtekben (állatok, növények, gombák) több, membránnal körülvett organella található és a genetikai anyag a magban helyezkedik el.
A sejtek tanulmányozása mikroszkópi technikákkal (fény-, fluoreszcens- és elektronmikroszkópia) történik, amelyek lehetővé teszik a sejtalkotók vizsgálatát és a működési folyamatok megértését. A sejtbiológia ismerete alapvető a genetikában, orvostudományban, növénytermesztésben és biotechnológiában egyaránt.
Az eukarióták (balra) és a prokarióták (jobbra) sejtjei
Endotélsejt: a sejtmagok kékre, a mitokondriumok pirosra, a mikrofilamentumok egyik összetevője, az F-aktin pedig zöldre festett. A sejtet fluoreszcens mikroszkóppal képezték le.
A sejtek fajtái
A sejteknek két alapvető fajtája van: a prokarióta sejtek és az eukarióta sejtek. A prokarióták, a baktériumok és az archaea egyszerű sejtek, amelyeknek nincs sejtmagjuk. Bakteriális mikrokompartmentumokkal rendelkeznek.
Az eukarióták összetett sejtek, amelyekben számos organellum és egyéb struktúra található. Nagyobbak, mint a prokarióta sejtek: térfogatuk akár 1000-szer nagyobb is lehet. Az eukarióták genetikai információikat (DNS) a sejtmagban lévő kromoszómákon tárolják. Azok a szervezetek (élőlények), amelyek több sejtből állnak, eukarióták.
A prokarióta szervezetek fajtái
A jelenleg élő prokarióta szervezetek egyetlen fajtája a baktérium és az archaea. A prokarióta szervezetek az eukarióta szervezetek előtt fejlődtek ki, így egykor a világ csak prokarióta szervezetekből állt. Vannak vírusok is, amelyeket nehéz besorolni, de néhány fontos betegséget okoznak. A vírusok RNS-ből vagy DNS-ből és fehérjéből állnak, és a baktériumok vagy eukarióták sejtjeiben szaporodnak.
Az eukarióta szervezetek fajtái
Egysejtű
Az egysejtű szervezetek egyetlen sejtből állnak. Példák az egysejtű szervezetekre:
- Amőba
- Paramecium
Az egysejtű szervezeteknek szükségük van:
Minden egysejtű szervezetnek:
- megszabadulni a hulladéktól (kidobni)
- szaporodni (többet gyártani magából)
- növekedjen
Néhányan talán:
- mozog
- érzékelik a környezetüket
- a napból nyerik az energiát (pl. cianobaktériumok)
- erjedés (pl. élesztők)
- anaerob légzést használnak (pl. Clostridium botulinum)
Többsejtű
A többsejtű szervezetek sok sejtből állnak. Ezek összetett szervezetek. Ez lehet kis számú sejt, de akár több millió vagy trillió sejt is. Minden növény és állat többsejtű szervezet. A többsejtű szervezetek sejtjei nem mind egyformák. Különböző alakúak és méretűek, és különböző munkát végeznek a szervezetben. A sejtek specializálódtak. Ez azt jelenti, hogy csak bizonyos fajta munkát végeznek. Önmagukban nem tudnak mindent elvégezni, amire a szervezetnek szüksége van az élethez. Más munkák elvégzéséhez más sejtekre van szükségük. Együtt élnek, de egyedül nem tudnak élni.
A Paramecium, egy egysejtű organizmus.
Az állati sejt egyszerű ábrája
A növényi sejt egyszerű ábrája
Sejttörténet
A sejteket Robert Hooke (1635-1703) fedezte fel. Két lencsével ellátott összetett mikroszkópot használt a parafa szerkezetének vizsgálatára, valamint levelek és néhány rovar vizsgálatára. Ezt körülbelül 1660-tól kezdve végezte, és 1665-ben a Micrographica című könyvében számolt be róla. A sejteket a latin cella szóról nevezte el, ami szobát jelent. Azért tette ezt, mert úgy gondolta, hogy a sejtek úgy néznek ki, mint a kis szobák.
Sok más természettudós és filozófus is kipróbálta az új eszközt. A növények szerkezetét Nehemiah Grew (1641-1712) és Marcello Malpighi (1628-1694) vizsgálta. Grew fő műve A növények anatómiája (1682) volt. Nem világos, hogy ki látta meg először az állati sejteket: Malpighi, Jan Swammerdam (1637-1680) vagy Antonie van Leeuwenhoek (1632-1723). . p17
Leeuwenhoek felfedezései és rajzai a "kis állatocskákról" egy teljesen új világot nyitottak meg a természettudósok előtt. Felfedezték a protozoákat és általában a mikroorganizmusokat, és a velük kapcsolatos felfedezések még ma is tartanak. Christian Gottfried Ehrenberg Die Infusionsthierchen című könyve 1838-ban foglalta össze az addigi ismereteket. Lorenz Oken (1779-1851) 1805-ben azt írta, hogy az infúziók (mikroszkopikus formák) minden élet alapja.
A 18. században született meg az az elképzelés, hogy a sejtek a nagyobb életformák alapját képezik. Annak kiderítése, hogy ki végezte ezt a munkát, eltartott egy ideig:
"A cseh Jan Purkyně (1787-1869) és tanítványa és munkatársa, Gabriel Valentin (1810-1883) munkásságát a nacionalista németek méltatlanul becsmérelték. A sejtelméletben némi elsőbbségre tartanak igényt". 9. fejezet Johannes Müller (1801-1858) is nagymértékben hozzájárult a kutatáshoz. "Tanítványa, Theodor Schwann (1810-1882) és Matthias Schleiden (1804-1881) volt azonban az, akinek a sejtelméletet köszönhetjük, annak ellenére, hogy néhány megfigyelésük nem volt helyes, és a korábbi munkásoknak való elismerésük "paródia".p97
A sejtelmélet ezeket a fontos gondolatokat tartalmazza:
- Minden élőlény sejtekből áll.
- A sejt minden szervezetben a szerkezet és a működés alapvető egysége.
- Minden sejt egy másik sejtből származik, amely előtte élt.
- A sejtmag a sejt központi eleme.
Sejtek szaporodása
A metazoák testsejtjei egyszerű mitotikus sejtosztódással osztódnak. A szexuális szaporodás az eukarióták őse, és a metazoáknál specializált ivarsejtek végzik. Ezek a meiózisnak nevezett folyamat során jönnek létre.
A prokarióta sejtek bináris osztódással szaporodnak, ahol a sejt egyszerűen kettéhasad. Mind a mitózis, mind a bináris osztódás során a sejtnek meg kell sokszoroznia (lemásolnia) az összes genetikai információt (DNS), hogy minden új sejtnek legyen egy példánya.
Kapcsolódó oldalak
- Cytológia
Kérdések és válaszok
K: Mi a szervezetek alapvető szerkezete a biológiában?
V: A sejt a biológiában a szervezetek alapvető szerkezete.
K: Hogyan épülnek fel a sejtek?
V: A sejtek más sejtek osztódásával jönnek létre.
K: Mi választja el a sejten kívüli környezetet a sejten belüli citoplazmától?
V: A sejtmembrán választja el a sejten kívüli környezetet a sejten belüli citoplazmától.
K: Mik azok a szervsejtek?
V: Az organellák a sejt olyan részei, amelyek más részektől elkülönülve maradnak, és különböző feladatokat látnak el a sejten belül.
K: Miben található a DNS?
V: A DNS a sejtmagban található, amely egy organellum.
K: Hol történik a kémiai energia átalakítása?
V: A kémiai energia átalakítása a mitokondriumban történik, amely egy szervsejt.
Keres