Κύτταρο, ο μικρότερος ζωντανός οργανισμός!

Το κύτταρο είναι η βασική μονάδα οργάνωσης της ζωής (Βιολογία, μια σύγχρονη επιστήμη με βαθιές ρίζες!), και όπως έχουμε ήδη περιγράψει μπορεί να αναπτύσσεται, να αναπαράγεται και να μεταβολίζει. Αυτό το άρθρο έχει σκοπό να κάνει μια περιήγηση στο εσωτερικό ενός ευκαρυωτικού κυττάρου, γιατί όπως έχουμε ήδη πει, υπάρχουν και άλλα ήδη (Οι μικροί «ένοικοι» της φύσης.), και να εξηγήσει τις διαφορές μεταξύ του ζωικού και φυτικού κυττάρου, τα βασικά υποκυτταρικά οργανίδια καθώς και τη λειτουργία τους.

Αντικρίζοντας το εξωτερικό του κυττάρου...

Ας υποθέσουμε ότι ένα κύτταρο είναι αρκετά μεγάλο, για να περιηγηθούμε στο εσωτερικό του. Το πρώτο πράγμα που θα αντικρίσουμε είναι ότι τα φυτικά και τα ζωικά κύτταρα είναι διαφορετικά εξωτερικά (Εικόνα). Τα φυτικά κύτταρα περικλείονται από μια στοιβαρή κατασκευή που ονομάζεται κυτταρικό τοίχωμα. Μόλις προσπεράσουμε το εμπόδιο του κυτταρικού τοιχώματος, παρατηρούμε ότι τόσο τα φυτικά όσο και τα ζωικά κύτταρα περικλείονται από την πλασματική μεμβράνη. Η πλασματική μεμβράνη είναι φτιαγμένη από δύο στοιβάδες λιπιδίων. Ας φανταστούμε την πλασματική μεμβράνη κατασκευασμένη από δύο τοίχους χρωματιστών μπαλονιών ενωμένους μεταξύ τους με κορδέλες.

Πώς λοιπόν θα μπούμε στο εσωτερικό του κυττάρου αν έχουμε μπροστά μας το τείχος της πλασματικής μεμβράνης?

Μα είναι απλό, εκτός από τα λιπίδια που είναι το βασικό συστατικό, στην πλασματική μεμβράνη υπάρχουν πρωτεΐνες που ονομάζονται υποδοχείς (Εικόνα). Αυτές οι πρωτεΐνες επιτρέπουν σε μόρια να εισέρχονται στο εσωτερικό του κυττάρου. Τους πρωτεϊνικούς υποδοχείς, μπορούμε να τους φανταστούμε σαν πόρτες και παράθυρα σε ένα κτήριο, αλλά λόγω του μεγέθους τους και της διαφορετικής τους κατασκευής, η κάθε πόρτα και το κάθε παράθυρο έχει διαφορετικό σχήμα και χρώμα, και επιτρέπει την είσοδο διαφορετικών μορίων στο κύτταρο.

Φυτικό και Ζωικό κύτταρο

Η είσοδος στο εσωτερικό…

Μπαίνοντας στο εσωτερικό του κυττάρου, βρισκόμαστε στο κυτταρόπλασμα, το οποίο έχει τη μορφή ζελέ. Στο φυτικό κύτταρο βλέπουμε μια μεγάλη πισίνα που καλύπτει σχεδόν όλο το εσωτερικό του κυττάρου. Αυτή η πισίνα λέγεται χυμοτόπιο. Ωστόσο, τα ζωικά κύτταρα δεν έχουν κάτι αντίστοιχο.

Μέσα στο ζελέ του κυτταροπλάσματος, βλέπουμε γραμμές τρένου, σε διάφορα μεγέθη, αν εκτείνονται σε όλες τις κατευθύνσεις. Αυτές οι «ράγες του τρένου» αποτελούν τον σκελετό του κυττάρου. Ο σκελετός, βοηθάει τα κύτταρα να διατηρήσουν το σχήμα τους, και να κινηθούν. Παράλληλα όμως λειτουργεί όπως και οι γραμμές του τρένου, και επιτρέπει τη μεταφορά φορτίων.

Ώρα να ανεβούμε στο τρένο. Στην περίπτωση μας το τρένο αλλά και οι γραμμές είναι φτιαγμένα από πρωτεΐνες. Πρώτος σταθμός, της διαδρομής είναι «το εργοστάσιο παραγωγής ενέργειας» του κυττάρου, το μιτοχόνδριο, που μοιάζει με φασόλι.

Συνεχίζοντας την πορεία μας προς το κέντρο του κυττάρου, βλέπουμε στο δεξί μας χέρι, δύο οργανίδια να συνενώνονται. Το ένα αποτελεί το κέντρο ανακύκλωσης του κυττάρου και λέγεται λυσόσωμα, ενώ το άλλο είναι απλά ένα φορτηγό που μεταφέρει τα υλικά που πρέπει να ανακυκλωθούν και λέγεται κυστίδιο.

Στο φυτικό κύτταρο, εκτός από τα παραπάνω οργανίδια, βλέπουμε και ένα οργανίδιο με πράσινο χρώμα. Αυτό ονομάζεται χλωροπλάστης, περιέχει τη χλωροφύλλη, που δίνει στα φυτά το πράσινο χρώμα. Οι χλωροπλάστες, είναι τα φωτοβολταϊκά στοιχεία του φυτού, επιτρέπουν στα φυτά να μετατρέπουν την ηλιακή ενέργεια σε χημική, μέσω της διαδικασίας της φωτοσύνθεσης.

Έχουμε ήδη περάσει τη μέση της διαδρομής μας, και βλέπουμε μια δομή που μοιάζει με σακιά αραδιασμένα το ένα πάνω στο άλλο. Αυτή η δομή λέγεται σύμπλεγμα/συσκευή Golgi, και στο εσωτερικό του γίνεται η επεξεργασία των πρωτεϊνών. Το αποτέλεσμα είναι οι πρωτεΐνες να γίνουν πλήρως λειτουργικές, να πακεταριστούν, και να σταλούν στον τελικό τους προορισμό.

Προτελευταίος σταθμός της διαδρομής είναι το ενδοπλασματικό δίκτυο. Αυτό αποτελεί έναν λαβύρινθο κατασκευασμένο από μεμβράνες γύρω από τον πυρήνα. Ο λαβύρινθος του ενδοπλασματικού μοιάζει με μια βιοτεχνία κατασκευής ρούχων. Υπάρχει το τμήμα παραγωγής, όπου κατασκευάζονται οι πρωτεΐνες, και το τμήμα συσκευασίας, όπου αναδιπλώνονται, πακετάρονται και στέλνονται στο Golgi για περαιτέρω επεξεργασία.

Προσπερνώντας το ενδοπλασματικό δίκτυο φτάνουμε στο τέλος της διαδρομής, που είναι και η πιο εντυπωσιακή στάση του ταξιδιού. Στο κέντρο του κυττάρου, ή καλύτερα το κέντρο ελέγχου του κυττάρου, γνωστό και ως πυρήνας. Ο πυρήνας ελέγχει ό,τι συμβαίνει στο εσωτερικό αυτού του μικρόκοσμου, και ταυτόχρονα ανταποκρίνεται σε ερεθίσματα που λαμβάνει από το εξωτερικό του κυττάρου. Ο έλεγχος δεν γίνεται αυτόματα. Όλες οι ενέργειες είναι καταχωρημένες στο «εγχειρίδιο χρήσης του κυττάρου», που φυλάσσεται στον πυρήνα. Το «εγχειρίδιο χρήσης του κυττάρου» είναι γνωστό ως γενετικό υλικό ή DNA. Το γενετικό υλικό περιλαμβάνει όλες τις πληροφορίες που απαιτεί το κύτταρο για να εκτελέσει τις λειτουργίες της ζωής ή όταν είναι απαραίτητο να αρχίσει τη λειτουργία της αυτοκαταστροφής.

Τι να θυμάσαι:

• Όλα τα κύτταρα περικλείονται από πλασματική μεμβράνη

• Όλα τα κύτταρα έχουν ενδοκυτταρικά οργανίδια

• Το κέντρο ελέγχου των κυττάρων είναι ο πυρήνας

Για περισσότερες πληροφορίες:

1. https://www.nature.com/scitable/topicpage/what-is-a-cell-14023083/

2. https://www.nature.com/scitable/topic/subcellular-compartments-14122679/

3. https://ghr.nlm.nih.gov/primer/basics/cell