Citofiziologija

Citofiziologija ili ćelijska fiziologija i fiziologija ćelije (uključujući ćelijsku elektrofiziologiju) je biološka nauka o aktivnostima koje se odvijaju u ćeliji da bi se održala u životu. Izraz "fiziologija" odnosi se na sve normalne funkcije koje se odvijaju u živom organizmu. Apsorpcija vode putem korijena, proizvodnja hrane u listovima i rast izdanaka prema svjetlu, primjeri su za fiziologiju biljaka. U heterotrofnih organizama metabolizam hrane potiče od biljaka, a pokreti životinja koje dobiju hranjive tvari (čak i ako je sama organizam ostaje u relativno stacionarnom položaju) su karakteristični za fiziologiju životinja. U kontekstu fiziologije čovjeka, termin citofiziologija često se posebno odnosi na fiziologiju transportnih membrana, provodljivost neurona, (rjeđe) kontrakcije mišića. U principu, ovi pokrivaju probavu hrane, cirkulaciju krvi i kontrakcije mišića i, prema tome, su važni aspekti fiziologije čovjeka. Za potpuniji opis opće fiziološke funkcije ljudskih ćelija (kao i ćelije drugih oblika života; pogledajte članak: citologija).

Opća obilježja citofiziologije

Postoje dva glavna tipa ćelija, prokariotske i eukariotske.

Prokarioti evolucujski prvi nastali i ne sadrže samostalno jedro, zbog čega su ćelijski mehanizmi mnogo jednostavniji u odnosu na kasnije evoluirane eukariote, koji sadrže ćelijsko jedro sa DNK i organele. Virusi, viroidi, prion i i takve strukture (pogledajte Acytota / Aphanobionta) u potpunosti ovise o fiziologiji drugih ćelija (tj. ćelija koje sadrže mehanizme za vlastitu fiziologije). Biolozi koji ih proučavaju (virusolozi, npr.), njih često ne smatraju dijelom "živog svijeta". Sve žive ćelije, bez obzira da li prokariotske ili eukariotske, imaju slijedeća obilježja:^[1][2][3][4]

• Genetički kod im je zasnovan na DNK.
  • DNK je građena od nukleotida (dezoksiadenozina, dezoksicitidina, dezoksithmidina i dezoksiguanozina), uz isključenje drugih mogućih dezoksinukleotida.
  • Genetički kod se sastoji od tri nukleotida kodona, koji se javljaju u 64 različite kombinacije. Koristi se samo 20 aminokiselina, pa više kodona kodiraju iste aminokiseline. Ova struktura je slučajna i dijele je svi eukarioti i prokarioti. Arheje i mitohondrije, sa manjim razlikama koriste sličan kod.
  • DNK se drži dvaput na cjedilu predložak-ovisna DNK polimeraza.
  • Integritet DNK se održava pomoću grupe enzima održavanja, uključujući i enzime DNK topoizomeraze, DNK ligaza i druge enzime za popravke DNK. DNK je također zaštićena DNK-vezujućim proteinima poput histona.
• Genetički kod se izražava preko RNK repromaterijala, koji su jedadnostruki lanci nukleotida.
  • RNK proizvodi DNK-ovisna RNK polimeraza pomoću nukleotida sličnih onima u DNK, sa izuzetkom što timidina u DNK, zamjenjuje uridin u RNK.
• Genetički kod se ispoljava u strukturi proteina. Sve druge osobine organizma (npr. sinteza lipida ili ugljikohidrata) su rezultat djelovanja proteinskih enzima.
• Proteini su sastavljeni od slobodnih aminokiselina putem translacije iRNK u ribosomima, tRNK i grupe povezanih proteina.
  • Ribosomi se sastoji od dvije podjedinice, jedne velika i jedne male.
  • Svaka ribosomska podjedinica se sastoji od jezgra od ribosomske RNK okruženog ribosomnim proteinima.
  • Molekule RNK (rRNK i tRNA) imaju važnu ulogu u katalitskim aktivnostima ribosoma.
• Samo 20 aminokiselina se koristi za sintezu proteina, uz isključenje bezbroj nestandardnih aminokiselina; koriste se samo L - izomeri.
  • Aminokiseline moraju biti sintetizirane iz glukoze pomoću grupe specijaliziranih enzima; putevi sinteze su proizvoljni i konzervirani.
• Kao izvor energije i ugljika može se koristiti glukoza; koriste se samo D - izomeri.
  • Glikoliza prolazi kroz proizvoljan put degradacije.
• Kao energetski medijator, koristi se adenozin trifosfat (ATP) .
• Ćelija je okružena membranom koja se sastoji od lipidnog dvosloja.
• Unutar ćelije, koncentracija natrija je niža, a kalija je viša, nego izvan. Ovaj gradijent održava specifičnim ionske pumpe. Koncentracija kalcija unutar ćelije je također niža nego vani.
• Ćelija se umnožava dupliranjem svih njenih sadržaja, putemzatim ćelijske diobe.^[5][6]

^{[7][8][9][10]}

Najraniji hipotetski predak svih oblika života, koji je da imao ove atribute, poznat je kao posljednji zajednički predak.

Fiziološki procesi

• Kretanje proteina u i oko ćelije služi za upotrebu u formiranju i održavanju strukture i enzimskih procesa.
• Aktivni transport i pasivna transport – su procesi koji olakšavanju kretanja molekula u i iz ćelija.
• Autofagija je proces kojim ćelije "jedu" svoje unutrašnje komponente ili mikrobe – napadače.
• Adhezija je hemijski proces kojim se ćelije međusobno održavaju u tkivu zajedno.
• Ćelijska dioba je proces eukariota u kojem nastaju kćeri ćelije; postoje dva glavna tipa: mitoza (aseksualna reprodukcija) i mejoza (seksualna reprodukcija).
• Ćelijski pokreti se ispoljavaju kao hemotaksija, mišićna kontrakcija, cilije i bičevi.
• Ćelijska signalizacija regulira ponašanje ćelije kao odgovor na vanjske signale, kao što je upotreba hormona ili neurotransmitera.
• Popravka DNK i ćelijska smrt su također opće citofiziološke pojave.
• Metabolizam, glikoliza, ćelijsko disanje i fotosinteza su procesi pri kojima se energija se skladišti i / ili oslobođa za upotrebu u ćeliji.
• transkripcija i prerada iRNK su procesi koje kontroliraju geni, prvenstveno putem RNK i transkripcijskih proteina.

Također pogledajte

• Citologija
• Fiziologija
• Prokarioti
• Eukarioti
• ćelije (biologija)

Reference

1. Wächtershäuser G (1998). "Towards a reconstruction of ancestral genomes by gene cluster alignment". System. Appl. Microbiol. 21: 473–7. doi:10.1016/S0723-2020(98)80058-1.
2. What is Life? Arhivirano [Date missing] na National and University Library of Iceland, by Michael Gregory, Clinton College
3. Pace NR (januar 2001). "The universal nature of biochemistry". Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 98 (3): 805–8. Bibcode:2001PNAS...98..805P. doi:10.1073/pnas.98.3.805. PMC 33372. PMID 11158550. Arhivirano s originala, 24. 6. 2008. Pristupljeno 23. 4. 2016.
4. Wächtershäuser G (januar 2003). "From pre-cells to Eukarya—a tale of two lipids". Mol. Microbiol. 47 (1): 13–22. doi:10.1046/j.1365-2958.2003.03267.x. PMID 12492850.
5. Voet D., Voet J. G. Biochemistry, 3rd Ed. Wiley. ISBN 978-0-471-19350-0.
6. Bajrović K, Jevrić-Čaušević A., Hadžiselimović R., Eds. (2005). Uvod u genetičko inženjerstvo i biotehnologiju. Institut za genetičko inženjerstvo i biotehnologiju (INGEB) Sarajevo. ISBN 9958-9344-1-8.
7. Kapur Pojskić L. (2014). Uvod u genetičko inženjerstvo i biotehnologiju, 2. izdanje. Institut za genetičko inženjerstvo i biotehnologiju (INGEB), Sarajevo. ISBN 978-9958-9344-8-3.
8. Međedović S., Maslić E., Hadžiselimović R. (2003). Biologija 2. Svjetlost, Sarajevo. ISBN 9958-10-222-6.
9. Berberović Lj., Hadžiselimović R. (1986). Rječnik genetike. Svjetlost, Sarajevo. ISBN 86-01-00723-6.
10. Hall J. E., Guyton A. C. (2006). Textbook of medical physiology, 11th edition. Elsevier Saunders, St. Louis, Mo. ISBN 0-7216-0240-1.

Vanjski linkovi

• Overview at Medical College of Georgia
• cell physiology na US National Library of Medicine Medical Subject Headings (MeSH)
• electrophysiology na US National Library of Medicine Medical Subject Headings (MeSH)