Hver celle er en selvstendig enhet med utrolig mange prosesser som foregår i høyt tempo samtidig. Det er fascinerende hvordan det bittelille samfunnet har kontroll på kopiering av arvestoff, produksjon av de riktige proteinene og transport til riktig sted, der alt er styrt av behov til enhver tid.
Når en organisme vokser, er det fordi cellene vokser og deler seg, slik at det blir stadig flere celler. Når encellede organismer vokser, slik som gjær og bakterier, vil de dele seg og bli til to adskilte celler som er helt like hverandre.
Veksten krever både energi og byggesteiner
Tøffeldyret tar opp oksygen og kvitter seg med karbondioksid. Bilde: Amendor AS / CC BY-SA 4.0
Alt som er levende, tar til seg næring. Når næringen brytes ned i fordøyelsen, får vi både byggesteiner og energi som kan brukes til alle livsprosesser. Tenk på hvor mange ganger disse byggesteinene har vært brukt tidligere!
Byggesteiner gjenbrukes – eksempel og oppgave om stoffkretsløp
Gjenbruk av karbon
Ei bjørk tar opp karbondioksid (CO2) under fotosyntesen og lagrer karbonet som cellulose.
Bjørka blir hogget til ved. Når den brennes, vil karbonet i cellulosen reagere med oksygen og frigjøres som CO2 igjen.
Potetplanter i en åker tar opp CO2 under fotosyntesen og lagrer karbonet blant annet som stivelse.
Du spiser potet, og i fordøyelsen brytes stivelse ned til glukose (druesukker). Glukose tas lett opp i muskelcellene.
Når du trener, blir glukosen brutt ned til energi og CO2 som du puster ut. Karbondioksid er på ny tilgjengelig for planter som driver fotosyntese.
Oppgave
Prøv å følge et vannmolekyl gjennom flere organismer! Husk at vann kan reagere og danne andre forbindelser, og i andre tilfeller fungere som løsemiddel.
Hvem styrer byggeprosessen?
Oppskriften fra DNA brukes til å lage proteiner i cella. Bilde: Nicolle Rager / Offentlig eie
Byggesteinene kan settes sammen på uendelig mange måter, men hvor er oppskriften? Hva er det som gjør at et befruktet menneske-egg blir til et menneske, og hva får høyre og venstre arm til å stoppe veksten når de er like lange?
Svarene på disse spørsmålene finner vi i genene, som nedarves fra generasjon til generasjon. Før vi ser nærmere på arvestoffet, må du kjenne til hvordan celler fungerer.
Cellebiologi
Cellene er grunnenhetene i alle levende organismer. Det foregår uendelig mange prosesser i cellene hele tiden, og det er cellekjernen som styrer aktivitetene. Cellekjernen mottar signaler fra stoffer utenfra (for eksempel hormoner), slik at celleaktiviteten blir regulert. Cellemembranen omslutter cytoplasmaet, som er en geléaktig væske med mange spesialiserte enheter som kalles organeller.
Dyreceller
Dyreceller er omsluttet av en cellemembran og er omgitt av vevsvæsker. Celler av samme slag danner spesielle vevstyper som til sammen former organer som muskelvev, blodkarsystem, nervesystem og fordøyelsesorgan. Cellene kan se svært ulike ut og ha sine spesialfunksjoner, men grunnstrukturen er den samme hos alle.
Planteceller
Plantecellene er stivere og mer kantete enn dyrecellene. De ligger tett inntil og i kontakt med nabocellene. Planteceller har cellevegg, plastider, store vakuoler og kloroplaster som ikke finnes i dyrecellene.
Mer om celleorganellene
Cellemembranen omslutter og beskytter cella. Cellemembranen er halvgjennomtrengelig og laget av fosfolipider. Den kontrollerer transport inn og ut av cella og sørger for et stabilt miljø. Gjennom reseptorer i cellemembranen kan cellene kommunisere og respondere på hormoner og andre signalmolekyler.
Kjernen inneholder arvestoffet (kromosomene). En dobbel membran beskytter innholdet og kontrollerer transporten inn og ut. I cellekjernene finnes all den informasjonen som er nødvendig for å lage et individ. Her finnes også informasjonen som cella trenger til vekst og reproduksjon. Kjernen er en slags kommandosentral som indirekte styrer cellefunksjonene.
Cytoplasma er en geléaktig væske (protoplasma) med organeller som ribosomer og mitokondrier. Væsken inneholder oppløst næring og gasser. Et trådformet cytoskjelett (ekstern) hjelper cella til å holde fasongen, holder organellene på plass og har ellers en viktig rolle når ei celle skal dele seg.
Mitokondriene er cellas kraftstasjon. Her foregår aerob celleånding, der energien fra næringsstoffene blir omdannet til ATP. Dette er små energipakker som brukes til alle energikrevende prosesser i cellene. Antallet mitokondrier i ei celle varierer med hvilke oppgaver cella har. Ei muskelcelle har stort energibehov og derfor langt flere mitokondrier enn ei hudcelle, og røde blodceller har ingen mitokondrier.
Plasmanettverket er et transportsystem inni cella. Det kalles også endoplasmatisk retikulum (ER). Glatt ER er uten ribosomer, mens ru ER har ribosomer på overflaten.
Ribosomene bygger proteiner etter oppskrift fra arvestoffet. Noen ribosomer er frie. Andre er festet til overflaten på plasmanettverket.
Golgiapparatet ser ut som en tallerkenstabel. Her blir proteinene ferdig foldet og modnet. Blærer med ferdige proteiner og enzymer (lysosomer) avsnøres. Disse kan tømme innholdet sitt ut av cella eller bruke innholdet inne i cella.
Lysosomer er små bobler med enzymer. De kan bryte ned giftstoffer, bakterier og slitte organeller i cella. Lysosomer blir også kalt "selvmordsorganeller" fordi de kan slippe ut enzymer i cytoplasmaet for å bryte ned slitte og døde celler.
Kloroplaster: Det er i kloroplastene fotosyntesen foregår. Her blir energi fra lyset og karbondioksid fra lufta brukt til å danne ATP, oksygen og glukose. Det er pigmentene klorofyll og karotenoider som fanger opp energi fra lyset. For at denne prosessen skal skje, trengs det svært mange aktive proteiner og enzymer, blant annet enzymet rubisko, som kan binde fra lufta. Kloroplastene har to membransystemer: et ytre som omslutter det væskefylte rommet (sroma), og et indre som danner stabler med membransekker (grana).
Vakuoler i planteceller er væskefylte blærer som er omgitt av en membran. Unge celler i har gjerne mange små vakuoler som senere smelter sammen til en stor vakuole i modne celler. Væska i vakuolene inneholder en mengde oppløste stoffer som uorganiske ioner, gasser, karbohydrater, organiske syrer, enzymer og fargestoffer. Vakuolene regulerer vannbalansen i cella, lagrer uorganiske forbindelser og avfallsstoffer, regulerer stofftransport og fungerer som reaksjonsrom.
Celleveggen er en stivere struktur på utsida av cellemembranen hos planteceller. Celleveggen beskytter cellen og gir en fleksibel støtte som holder planten oppreist. Celleveggen gir cellene fast form og hindrer at cellene tar opp så mye vann at de sprekker. Den beskytter også til en viss grad mot uttørking, UV-stråling og angrep fra sopp og bakterier.
Vann og oppløste stoffer kan bevege seg forholdsvis lett i cellevegger uten lignin. Dette har stor betydning for vanntransport mellom cellene.
Celleveggen hos planter består av cellulose, hemicellulose, pektin og protein. Den kan også settes inn med lignin eller korkstoffer på et senere stadium. Hos sopp finner vi gjerne lignin i stedet for cellulose. Brunalger inneholder også alginat, som er et stoff som kan bli viktig industrielt.
