Celler – livets byggstenar

De minsta biologiska enheterna som bygger upp allt liv på jorden är celler. Vi människor och alla andra djur, alla växter och de flesta svampar är flercelliga organismer som består av eukaryota celler. Andra organismer, till exempel bakterier, består av en enda prokaryot cell.

En stor skillnad mellan celltyperna är att i de eukaryota finns DNA skyddat inuti en cellkärna. Eukaryota celler har också organeller som sköter cellens maskineri. Benämningen organeller kommer från liknelsen med kroppens organ som alla har sin uppgift.

Illustration en växtcell och en djurcell som båda är eukaryota celler, och en bakterie som består av en enda prokaryot cell.
Växtceller och djurceller är båda eukaryota celler, medan bakterier består av en enda prokaryot cell. Illustration och copyright: Gunilla Elam.
Bild på Escherichia coli bakterier.
Escherichia coli (E.coli) bakterier.

Bakterier och arkeér är prokaryota organismer och består av en enda cell. Arkeér kallades tidigare “ärkebakterier”. Den prokaryota cellen omgärdas av en skyddande cellvägg. Prokaryoter organismer är enklare uppbyggda än de eukaryoter och saknar de flesta organeller, däribland cellkärna. Förutom en långsmal tvinnad tråd med DNA (en kromosom), så har prokaryoter också ringformade strukturer med DNA. Dessa kallas för plasmider och innehåller endast ett fåtal gener.

DNA blandas trots asexuell förökning

När en prokaryot organism, till exempel en bakterie, förökar sig så sker det asexuellt helt enkelt till följd av att den delar på sig. Det kallas för binär fission. Inför varje delning kopieras allt DNA så att den nya cellen får en egen uppsättning av den genetiska informationen.

Trots att bakterier inte förökar sig sexuellt så kan en viss blandning av DNA ändå ske som ökar bakteriens genetiska variation. Det sker genom olika former av horisontell genöverföring och ger bakterien tillfälle att få nya egenskaper som till exempel antibiotikaresistens.

  • En form av genöverföring är konjugation. Det sker när bakterier skickar DNA mellan sig via pilier, som är trådliknande utskott på deras cellyta.
  • En bakterie kan också ta upp fritt DNA som den hittar i miljön. Det kallas för naturlig transformation. Väl inne i cellen kan det DNA som bakterien hittat antingen förstöras eller fogas in i bakteriernas genom med homolog rekombination.
  • I en process som kallas transduktion är bakteriofager inblandade. De är virus som infekterar bakterier och styr om bakteriens proteintillverkning så att nya bakteriofager bildas. Samtidigt hackas bakteriens eget DNA sönder. De nya bakteriofagerna fylls med DNA som kan vara en blandning av bakterie-, och bakteriofag-DNA. När bakteriofagen tar sig vidare för att infektera nästa bakterie, kan den föra med sig DNA från en bakterie till en annan.

Illustration av en bakterie.
En bakterie består av en enda prokaryot cell som saknar cellkärna. Illustration och copyright: Gunilla Elam.

Vi människor, liksom alla andra djur, alla växter och de flesta svampar, består av ett stor antal eukaryota celler. Det gör oss till flercelliga eukaryota organismer. Det finns undantag, till exempel vissa jästsvampar som består av en enda eukaryot cell men nästan alla eukaryoter utgörs av mängder av celler. En människa byggs upp av ungefär 37 biljoner celler.

En eukaryot organism har DNA i cellkärnan

Runt varje eukaryot cell finns ett cellmembran och hos växtceller finns även en cellvägg som består av cellulosa. Inuti de eukaryota cellerna finns organeller som sköter cellens många funktioner och bidrar till att eukaryota organismer är mer komplexa en de prokaryota. Med hjälp av organellerna kan eukaryota celler utföra komplicerade processer. Organellerna ligger i cytosolen som är cellens själva innandöme. Runt organellerna finns en trögflytande vätska som kallas cytoplasma.

En organell är cellkärnan, där ligger det mesta av den eukaryota cellens DNA skyddat. Det kallas därför kärn-DNA. Två andra organeller, mitokondrier och kloroplaster, innehåller också DNA. Alla eukaryota celler har mitokondrier medan kloroplaster bara hos alger och växter. Den process som leder till att en eukaryot cell delar sig och bildar fler celler kallas för mitos. Inför varje celldelning kopieras allt DNA så att alla nya celler ärver den genetiska informationen.

Illustration av en växtcell och en djurcell där organellerna cellkärna, mitokondrie och kloroplast är utpekade.
Det mesta av en eukaryot organisms DNA finns i cellkärnan men även mitokondrier (växt- och djurceller) och kloroplasterna (växtceller) innehåller DNA. Copyright: Gunilla Elam

Organellerna är cellens organ

Organellerna kallas som de gör eftersom de påminner om kroppens alla organ, om cellen utgör en kropp. Tillsammans sköter de cellens funktioner.

Kort beskrivning om varje organell

  • Ribosomerna sköter tillverkningen av proteiner i cellen.
  • Lysosomerna är cellens återvinningsstation som bryter ner ämnen som flyter runt inne i cellen. En del ämnen återvinns medan andra transporteras ut ur cellen.
  • Det endoplasmatiska nätverket sköter tillverkning och transport av olika ämnen, till exempel olika fetter.
  • Vesiklar har olika funktioner som till exempel att tillverka och lagra ämnen som ska utsöndras utanför cellen. Vissa kemiska reaktioner som kräver en annorlunda miljö utförs också här.
  • I golgiapparaten sorteras, packas och lagras nytillverkade proteiner. Här sätts en adresslapp på proteinerna så att de hamnar rätt vare sig de ska användas inne i, eller transporteras ut ur cellen.
  • Mitokondrier bildar energi i form av molekylen adenosintrifosfat (ATP) som sedan används i många av cellens processer.
  • Kloroplaster innehåller klorofyll och har som främsta uppgift att utföra fotosyntes. Under fotosyntesen omvandlar växter med hjälp av solens energi koldioxid och vatten till kolhydrater och syre. Kloroplaster finns bara i alg- och växtceller.

Hos oss människor och andra djur, är en könscell antingen en äggcell eller en spermie. Könsceller kallas också för gameter. Vid befruktning smälter en äggcell och en spermie samman. Då bildas en ny cell som kallas för en zygot som börjar dela sig och differentiera, vilket innebär att cellerna får olika egenskaper och uppgifter. Detta är starten på ett helt nytt liv.

Somatiska celler och könsceller

Hos de flesta djur är en somatisk cell diploid och med en dubbel uppsättning kromosomer som bildar kromosompar. Till somatiska celler hör alla vanliga kroppsceller, alltså de som inte är könsceller. I den diploida cellen har en kromosom i varje par ärvts från mamman, och en från pappan. En könscellerna däremot är haploid och har en enkel uppsättning kromosomer. En sammansmältning av könsceller resulterar därför i en diploid cell med ”rätt” antal kromosomer. Växter kan vara polyploida och ha tre, fyra eller fler kromosomer av varje.

Stamceller är alla cellers ursprung

Vanliga kroppsceller kan antingen vara stamceller eller specialiserade celler. Stamceller är ursprunget till alla specialiserade celler och kan dela sig oändligt många gånger för att bilda nya celler. De specialiserade cellerna har olika utseende och uppgifter. Hos djur finns till exempel hudceller, muskelceller, immunceller och nervceller. Hos växter finns bland annat parenkym- och sklerenkymceller. Tillsammans bygger alla specialiserade celler upp en fungerande multicellulär organism.

Illustration av hur stamceller utvecklas till specialiserade celler.
Stamceller kan dela sig oändligt många gånger och kan utvecklas vidare till specialiserade celler. Illustration och copyright: Gunilla Elam.


.

Under sin livstid delar sig de flesta celler ett antal gånger så att nya celler hela tiden bildas. När vanliga kroppscellerna delar sig så sker det genom en typ av celldelning som heter mitos. Under mitosen bildas två identiska celler. Inför varje mitos dubbleras alla kromosomer så att den nya cellen får en egen kopia av allt DNA. Förutom i det steg som föregår delningen, går kromosomerna inte att urskilja.

Hos organismer med sexuell reproduktion finns ytterligare en celldelningsprocess som heter meios. Under meiosen bildas könsceller. Hos oss människor är det celler i äggstockarna och testiklarna som genomgår meios så att ägg och spermier bildas. Processen startar med en diploid cell som har en dubbel uppsättning kromosomer, och slutar med fyra haploida könsceller. De haploida cellerna har en enkel uppsättning kromosomer. Ett annat ord för meios är reduktionsdelning.

De två celldelningsprocesserna hos eukaryota organismer är mitos, för bildandet av vanliga kroppsceller, och meios för bildandet av könsceller. Illustration och Copyright: Gunilla Elam