Cellen

Tilbake til artikkelserien om menneskets fysiologi

I artikkelen om homeostase gikk jeg gjennom hvordan et stabilt indre miljø er viktig for at cellene våre skal kunne overleve og fungere. Tilførsel av næringsstoffer som cellen bruker for å drive viktige prosesser, samt opprettholdelsen av et miljø der disse prosessene kan fungere er sentralt. Selv om vi har mange ulike celletyper med ulike egenskaper i de ulike vevene våre, er de stort sett bygget opp med den samme grunnstrukturen. I denne artikkelen vil jeg gå nærmere inn på hvordan cellene er bygget opp og hva de ulike delene bidrar med.

Artikkelen tilhører artikkelserien om Menneskets fysiologi.

Overordnet struktur og innhold

Cellen er omgitt av en cellemembran som separerer innholdet i cellen fra det ekstracellulære miljøet. Innsiden av cellen kan vi grovt sett dele inn i to hoveddeler, cellekjernen som er omgitt av en kjernemembran, og cytosol som er det øvrige innholdet i cellen. Denne overordnede strukturen er illustrert i figuren under.

Mesteparten av de fleste celler består av vann, som utgjør 70-85% av de fleste cellene våre. Ved siden av dette finner vi elektrolytter som for eksempel kalium og magnesium, som har viktige funksjoner blant annet i å opprettholde et elektrokjemisk potensial over cellemembranen. Ikke minst fungerer de som osmolytter som opprettholder cellens volum, og flere av disse er også viktige faktorer i prosesser som foregår i ulike deler av cellen, eksempelvis som kofaktorer for viktige enzymer.

10-20% av cellens masse består av protein, som igjen kan deles inn i strukturelle og funksjonelle proteiner. Strukturelle proteiner bidrar som byggesteiner, mens funksjonelle proteiner fungerer som enzymer som katalyserer viktige reaksjoner, blant annet i energimetabolismen. Cellemembranene består av fettstoffer, spesielt fosfolipider og kolesterol, og i tillegg finner vi også fettsyrer og triglyserider som er viktige energisubstrater. Spesielt fettceller inneholder større lagre av sistnevnte. Karbohydrater har ikke en strukturell funksjon, men ved å binde til proteiner kan de danne glykoproteiner som har viktige funksjoner. Utover dette er karbohydratene hovedsakelig en energikilde, og de fleste cellene inneholder veldig lite karbohydrater. Unntaket er lever- og muskelceller, som kan lagre karbohydrater som glykogen.

Cellemembranen

Selve cellen er omgitt av en membran, og det samme gjelder cellekjernen og flere andre viktige organeller. Disse membranene er ikke passive strukturer, men fulle av transportproteiner og reseptorer som sørger for transport av viktige molekyler og overføring av signaler. Her tar jeg bare med selve cellemembranen.

Cellemembranen som omslutter cellen er 7.5-10 nanometer tykk, og består av et et dobbelt lipidlag. Denne membranen består hovedsakelig av proteiner, fosfolipider og kolesterol. Det doble lipidlaget er organisert slik at den fettløselige siden av fosfolipidene binder seg til hverandre, noe som gjør at den vannløselige delen på den ene siden peker inn i cellen mot den intracellulære væsken og på den andre siden ut mot ekstracellulærvæsken. Siden midten av membranen er fettløselig, kan fettløselige substanser som oksygen, karbondioksid og fettløselige hormoner diffundere gjennom cellemembranen, mens vannløselige substanser som glukose og vannløselige vitaminer må ha hjelp av transportproteiner.

Proteinene i cellemembranen består stort sett av glykoproteiner. Disse kan penetrere hele membranen (integrale membranproteiner) eller være festet til den ene siden (perifere membranproteiner), og kan fungere som reseptorer, transportproteiner eller enzymer. Cellemembranen er vist på bildet under.

Cellekjernen

Cellekjernen kan sees på som cellens kontrollsenter. Her finner vi arvestoffet vårt, DNA, som er fordelt på de 46 kromosomene. I DNA finner vi genene våre, som inneholder oppskriften på alle proteinene som produseres i kroppen. Når cellen skal produsere et protein, lages det først en kopi av denne oppskriften, RNA, som kan fraktes ut i cytosol der proteinet produseres. Denne oppskriften kalles messenger RNA, mRNA.

Cellekjernen er omgitt av en kjernemembran, og inni finner vi en struktur som kalles nukleolus. Her finner vi en stor opphopning av RNA og proteiner.

Organellene i cytosol

I cytosol finner vi mange viktige strukturer som kalles organeller. Det er disse som utfører cellens funksjoner, og for å forstå hvordan en celle fungerer er det sentralt å vite litt om de ulike organellene og hva de gjør. Under ser du en figur av cellen med de viktigste organellene markert.

Endoplasmatisk retikulum (ER) er et stort nettverk av vesikler som befinner seg i cytosol. Bundet til det som kalles granulære delen av ER, også kalt «rough ER», finner vi ribosomene, som er cellens proteinfabrikker. Disse leser av informasjonen fra mRNA som ble produsert i cellekjernen, og lager de proteinene de får oppskrift på. Resten av ER, som kalles agranulær eller «smooth» ER, er ansvarlig for produksjon av fettstoffer. Disse fettstoffene inkorporeres i selve ER-membranen, og for at ikke ER skal fortsette å vokse så spaltes det av små vesikler, som kan fraktes videre til golgiapparatet.

Golgiapparatet består av vesikler der molekyler som skal transporteres ut fra cellen lagres. Proteiner og andre fettstoffer som produseres i ER transporteres kontinuerlig til golgiapparatet. Her bearbeides og lagres de, før de transporteres ut av cellen i sekretoriske vesikler. Bildet under viser ER og golgiapparatet.

Lysosomene er små enzymfylte vesikler som dannes ved avspalting fra golgiapparatet, og disse enzymene kan blant annet brukes til å bryte ned andre molekyler som eksempelvis proteiner. Ved å holde enzymene inni lysosomene unngår vi at det øvrige celleinnholdet kommer i kontakt med enzymene og skades. Lysosomene kan tømme innholdet sitt over i de sekretoriske vesiklene, og spiller også en rolle i opptaket av molekyler til cellen ved at enzymer fra lysosomene også benyttes til å bearbeide molekylene som fraktes i denne retningen. Peroksisomene ligner litt på lysosomene, men inneholder andre enzymer. Blant annet er disse viktige for detoksifisering av ulike substanser ved oksidering. Nedbrytning av lange fettsyrer skjer i peroksisomene, så disse er også viktige for energimetabolismen.

Mitokondriene er cellens energifabrikker, og disse finnes i varierende mengde i ulike celler. Mitokondriene er pakket inn i en dobbel mitokondriemembran, og inni finner vi masse enzymer som er viktige for å hente ut energi fra næringsstoffene. Nedbrytning av fettsyrer skjer i mitokondriene, og her finner vi også sitronsyresyklusen og elektrontransportkjeden der vi produserer kroppens primære energimolekyl ATP.

Denne artikkelen er basert på informasjon fra Guyton&Hall - Textbook on Medical Physiology, og er ment å gi en innføring i hva som foregår inni cellen.