Solu — biologian perusyksikkö: määritelmä, rakenne ja organellit
Solu — biologian perusyksikkö: oppaasi solun määritelmään, rakenteeseen ja organelleihin; ydin, mitokondriot ja solukalvo selitetty selkeästi ja havainnollisesti.
Biologiassa solu on eliöiden perusrakenne. Kaikki solut syntyvät toisten solujen jakaantumisesta. Solu on elintoimintojensa takia elämän perusyksikkö: yksittäinen solu voi ylläpitää aineenvaihduntaa, kasvaa, jakautua ja reagoida ympäristöönsä.
Solun ulkopuolinen ympäristö on erotettu solun sisällä olevasta sytoplasmasta solukalvolla. Joidenkin solujen sisällä solun osat pysyvät erillään muista osista. Näitä erillisiä osia kutsutaan organelleiksi (kuten pieniä elimiä). Ne tekevät kukin solussa eri asioita. Esimerkkejä ovat ydin (jossa on DNA) ja mitokondriot (joissa kemiallinen energia muunnetaan).
Solutyypit
Solut jaetaan perinteisesti kahteen päätyyppiin:
- Prokaryoottiset solut — yksinkertaisempia, ilman erillistä ydintä (esim. bakteerit). Niiden perintöaineksenä toimiva DNA sijaitsee solulimassa ja organellit ovat yleensä pienempiä tai puuttuvat.
- Eukaryoottiset solut — monimutkaisempia, joissa on erillinen ydin ja useita erikoistuneita organelleja (esim. eläin- ja kasvisolut sekä sieni- ja alkueliöt).
Solun rakenne ja tärkeimmät organellit
Tyypillinen eukaryoottinen solu sisältää useita rakenneosia, joilla on omat tehtävänsä:
- Solukalvo () — ohut rasvakerros, joka säätelee aineiden kulkua sisään ja ulos ja ylläpitää solun sisäistä tasapainoa.
- Sytoplasma () — geelimäinen neste, jossa solun rakenteet sijaitsevat ja jossa monet biokemialliset reaktiot tapahtuvat.
- Ydin (ydin) — sisältää DNA:n ja ohjaa solun toimintaa; geneettinen informaatio kopioituu ja luetaan täältä.
- Mitokondriot (mitokondriot) — solun "voimalaitoksia", joissa kemiallista energiaa muunnetaan soluille käyttökelpoiseen muotoon (ATP).
- Ribosomit — pienet proteiinisynteesin koneistot; voivat olla vapaana sytoplasmassa tai kiinni solun verkkokalvostossa.
- Endoplasminen retiikulum (ER) — kaksioista verkostoa; karkea ER on tärkeä proteiinisynteesille ja sileä ER lipidien valmistukselle.
- Golgin laite — muokkaa, lajittelee ja pakkaa proteiineja ja lipidejä solun eri käyttötarkoituksia varten.
- Lysosomit ja peroksisomit — hajottavat solun jätteitä, kulkevia partikkeleja ja myrkyllisiä yhdisteitä.
- Vakuolit — erityisesti kasvisoluissa suuria säiliöitä, jotka ylläpitävät solun paine- ja varastotoimintoja.
- Sytoskeleton — proteiiniverkosto, joka ylläpitää solun muotoa, mahdollistaa liikkeen ja osallistuu solunjakautumiseen.
Solun toiminnot
Solun päätehtävät ovat esimerkiksi:
- Aineenvaihdunta: ravinteiden otto, muuntaminen ja jätteiden poisto.
- Energiantuotanto: esimerkiksi mitokondriot tuottavat ATP:tä.
- Proteiinisynteesi: solun toiminnan kannalta välttämättömien proteiinien valmistus ribosomeilla.
- Kasvu ja lisääntyminen: solut voivat jakautua, erilaistua ja muodostaa kudoksia.
- Viestintä: solut reagoivat kemiallisiin ja mekaanisiin signaaleihin ja kommunikoivat toistensa kanssa.
Solunjakautuminen ja perintötekijät
Solut lisääntyvät jakautumalla. Eukaryooteilla on kaksi pääasiallista jakautumistapaa:
- Mitoosi — tavanomainen solunjakautuminen, jossa syntyy kaksi geneettisesti samanlaista tytärsolua; tärkeä kasvussa ja kudosten uusiutumisessa.
- Meioosi — sukusolujen muodostuksessa tapahtuva jakautuminen, joka tuottaa neljä sukusolua, joiden perintöaineksen määrä on puolittunut; tärkeä geneettisessä monimuotoisuudessa.
DNA (perintöaineksen nukleiinihappo) sijaitsee eukaryoottisolussa yleensä ytimessä ja kantaa tietoa, joka ohjaa solun rakennetta ja toimintaa.
Solun koko ja mittakaava
Solujen koko vaihtelee suuresti: bakteerit voivat olla vain noin 0,5–5 µm, kun taas monet eukaryoottisolut ovat 10–100 µm. Kasvisolujen vakuolit tai jotkin erikoistuneet eläinsolut voivat olla vielä suurempia.
Yhteenveto
Solut ovat elämän perusyksikköjä: ne ylläpitävät aineenvaihduntaa, sisältävät perintöaineksen ja muodostavat monimutkaiset toiminnalliset kokonaisuudet erilaisten organellien avulla. Eri solutyypit ja niiden organellit mahdollistavat eri eliöryhmien monimuotoisen elämänmuodon ja toiminnan.
Eukaryoottien (vasemmalla) ja prokaryoottien (oikealla) solut.
Endoteelisolu: tuma värjäytyy siniseksi, mitokondriot värjäytyvät punaisiksi ja F-aktiini, joka on mikrofilamenttien osa, värjäytyy vihreäksi. Solu kuvattu fluoresenssimikroskoopilla.
Solutyypit
Solu voidaan jakaa eri tyyppeihin tuman rakenteen ja fysiologisen toiminnan mukaan. Vuonna 1949 saksalainen tutkija Fott mainitsi kaksi solutyyppiä, joita kutsutaan prokaryoiksi ja eukaryoiksi. Myöhemmin, vuonna 1957, tutkija Dougherty jakoi solun kahteen tyyppiin tuman rakenteen perusteella, nimittäin prokaryoottiseen soluun ja eukaryoottiseen soluun. On selvää, että soluja on kahta perustyyppiä: prokaryoottisia soluja ja eukaryoottisia soluja. Prokaryootit, kuten bakteerit ja arkeotit, ovat yksinkertaisia soluja, joilla ei ole solutumia. Niillä on kuitenkin bakteerien mikroosastoja.
Eukaryootit ovat monimutkaisia soluja, joissa on monia organelleja ja muita rakenteita solussa. Ne ovat suurempia kuin prokaryoottien solut: niiden tilavuus voi olla jopa 1000 kertaa suurempi. Eukaryootit tallentavat geneettisen informaationsa (DNA) kromosomeihin solun tumaan. Useista soluista koostuvat eliöt ovat eukaryootteja.
Useimmat solut ovat pieniä, varsinkin kun otetaan huomioon, kuinka suuria monet eläimet ja kasvit ovat. Niiden on oltava pieniä, jotta ne voivat toimia niin kuin niiden pitäisi.
Prokaryoottisten organismien lajit
Ainoat prokaryoottiset organismit ovat bakteerit ja arkeot. Prokaryoottiset eliöt kehittyivät ennen eukaryoottisia eliöitä, joten jossain vaiheessa maailma koostui vain prokaryoottisista eliöistä. On olemassa myös viruksia, jotka ovat biologisia organismeja. Ne lisääntyvät aina muiden organismien solujen sisällä. Ne aiheuttavat joitakin tärkeitä sairauksia. Virukset koostuvat RNA:sta eli DNA:sta ja proteiinista, ja ne lisääntyvät bakteerien tai eukaryoottien solujen sisällä.
Eukaryoottisten organismien lajit
Yksisoluinen
Yksisoluiset organismit koostuvat yhdestä solusta. Esimerkkejä yksisoluisista organismeista ovat:
- Ameeba
- Paramecium
Yksisoluisten organismien on:
Kaikkien yksisoluisten organismien on:
- päästä eroon jätteestä (hävittää)
- lisääntyä (tehdä lisää itseään)
- kasvaa
Jotkut saattavat:
- siirrä
- aistivat ympäristönsä
- saavat energiansa auringosta (esim. syanobakteerit).
- käyminen (esim. hiivat)
- käyttävät anaerobista hengitystä (esim. Clostridium botulinum).
Monisoluinen
Monisoluiset organismit koostuvat monista soluista. Ne ovat monimutkaisia organismeja. Se voi olla pieni määrä soluja tai miljoonia tai biljoonia soluja. Kaikki kasvit ja eläimet ovat monisoluisia eliöitä. Monisoluisen eliön solut eivät ole kaikki samanlaisia. Ne ovat erimuotoisia ja -kokoisia, ja ne tekevät erilaisia töitä organismissa. Solut ovat erikoistuneita. Tämä tarkoittaa, että ne tekevät vain tietynlaista työtä. Yksinään ne eivät pysty tekemään kaikkea sitä, mitä organismi tarvitsee elääkseen. Ne tarvitsevat muita soluja tekemään muita töitä. Ne elävät yhdessä, mutta eivät voi elää yksin.
Yksinkertainen kaavio kasvisolusta
Yksinkertainen kaavio eläinsolusta
Paramecium , yksisoluinen organismi.
Solun historia
Robert Hooke (1635-1703) löysi solut. Hän käytti kahdella linssillä varustettua yhdistelmämikroskooppia korkin rakenteen tarkasteluun sekä lehtien ja joidenkin hyönteisten tarkasteluun. Hän teki tätä noin vuodesta 1660 alkaen ja raportoi siitä kirjassaan Micrographica vuonna 1665. Hän nimesi solut latinankielisen sanan cella mukaan, joka tarkoittaa huonetta. Hän teki näin, koska hänen mielestään solut näyttivät pieniltä huoneilta.
Monet muutkin luonnontieteilijät ja filosofit kokeilivat uutta instrumenttia. Kasvien rakennetta tutkivat Nehemiah Grew (1641-1712) ja Marcello Malpighi (1628-1694). Grew'n pääteos oli The anatomy of plants (1682). Ei ole selvää, kuka näki ensimmäisenä eläinsolut, Malpighi, Jan Swammerdam (1637-1680) vai Antonie van Leeuwenhoek (1632-1723).p17
Leeuwenhoekin löydöt ja piirrokset "pienistä eläinkunnista" avasivat luonnontieteilijöille aivan uuden maailman. Protozoat ja mikro-organismit yleensä löydettiin, ja niitä koskevat tutkimukset jatkuvat edelleen. Christian Gottfried Ehrenbergin kirjassa Die Infusionsthierchen esitettiin yhteenveto siitä, mitä vuonna 1838 tiedettiin. Lorenz Oken (1779-1851) kirjoitti vuonna 1805, että infusoriat (mikroskooppiset muodot) olivat kaiken elämän perusta.
Ajatus siitä, että solut ovat suurempien elämänmuotojen perusta, syntyi 1700-luvulla. Työn tekijöiden selvittäminen on kestänyt jonkin aikaa:
"Tšekkiläisen Jan Purkyněn (1787-1869) ja hänen oppilaansa ja yhteistyökumppaninsa Gabriel Valentinin (1810-1883) työtä kansallismieliset saksalaiset mustamaalasivat aiheettomasti. Heillä on oikeus jonkinlaiseen etusijaan soluteoriassa." 9. luku Myös Johannes Müller (1801-1858) antoi suuren panoksen. "Hänen oppilaansa Theodor Schwann (1810-1882) ja Matthias Schleiden (1804-1881) saivat kuitenkin kunnian soluteoriasta huolimatta siitä, että osa heidän havainnoistaan ei pitänyt paikkaansa ja että heidän hyvityksensä aiemmille työntekijöille oli "irvikuva"." Tämä ei kuitenkaan ole totta.p97
Soluteoria sisältää nämä tärkeät ajatukset:
- Kaikki elävät olennot koostuvat soluista.
- Solu on kaikkien eliöiden rakenteen ja toiminnan perusyksikkö.
- Jokainen solu on peräisin toisesta solusta, joka on elänyt ennen sitä.
- Ydin on solun ydinosa.
Solujen lisääntyminen
Metazoanien kehon solut jakautuvat yksinkertaisella mitoottisella solunjakautumisella. Sukupuolinen lisääntyminen on eukaryoottien esi-isä, ja metazooissa se tapahtuu erikoistuneiden sukusolujen avulla. Ne syntyvät meioosiksi kutsutussa prosessissa.
Prokaryoottisolut lisääntyvät binäärisen jakautumisen avulla, jossa solu yksinkertaisesti jakautuu kahtia. Sekä mitoosissa että binäärisessä jakautumisessa solun on kopioitava (kopioitava) kaikki geneettinen informaationsa (DNA), jotta jokaisella uudella solulla on siitä kopio.
Aiheeseen liittyvät sivut
- Sytologia
- Kasvisolu
Kysymyksiä ja vastauksia
K: Mikä on eliöiden perusrakenne biologiassa?
V: Solu on eliöiden perusrakenne biologiassa.
K: Miten solut muodostuvat?
V: Solut syntyvät toisten solujen jakautuessa.
K: Mikä erottaa solun ulkopuolisen ympäristön solun sisällä olevasta sytoplasmasta?
V: Solukalvo erottaa solun ulkopuolisen ympäristön solun sisällä olevasta sytoplasmasta.
K: Mitä ovat organellit?
V: Organellit ovat solun osia, jotka pysyvät erillään muista osista ja jotka tekevät erilaisia tehtäviä solun sisällä.
K: Missä DNA sijaitsee?
V: DNA sijaitsee ytimessä, joka on organelli.
K: Missä kemiallinen energia muunnetaan?
V: Kemiallinen energia muunnetaan mitokondrioissa, jotka ovat soluelin.
Etsiä