Cellens uppbyggnad – organeller och deras funktion

En eukaryot cell är uppdelad i olika strukturer som samarbetar. Cellmembranet avgränsar cellen, arvsmassan finns huvudsakligen i cellkärnan och membranomslutna organeller sköter bland annat energiomvandling, transport och nedbrytning.

Eukaryota celler finns hos djur, växter, svampar och protister. De ska skiljas från prokaryota celler, som bakterier och arkéer, där arvsmassan inte ligger i en membranomsluten cellkärna.

Cellmembranet

Cellmembranet består huvudsakligen av ett dubbellager av fosfolipider med inbäddade proteiner. Det fungerar som en selektiv barriär mellan cellens inre och omgivningen.

Membranproteiner kan bland annat transportera ämnen, ta emot signaler, förankra cytoskelettet och medverka i cellers igenkänning. Små opolära molekyler kan passera lipidlagret relativt lätt, medan joner och många polära ämnen behöver särskilda transportproteiner.

Cytosol och cytoplasma

Cytosolen är den vattenrika vätska där många kemiska reaktioner sker. Begreppet cytoplasma används vanligtvis för cellens innehåll utanför cellkärnan och omfattar både cytosol och organeller.

Glykolysen är ett exempel på en viktig reaktionsserie som sker i cytosolen.

Cellkärnan

Cellkärnan omges av ett dubbelt kärnhölje med kärnporer. Här finns huvuddelen av cellens DNA organiserat i kromosomer.

DNA transkriberas till RNA i kärnan. I nukleolen, en struktur inne i kärnan, bildas ribosomalt RNA och de första stegen i sammansättningen av ribosomens subenheter sker.

Ribosomer

Ribosomer bygger proteiner genom att läsa informationen i mRNA och koppla samman aminosyror i rätt ordning. De består av ribosomalt RNA och proteiner.

Fria ribosomer i cytosolen tillverkar bland annat proteiner som används i cytosolen och vissa organeller. Ribosomer bundna till det korniga endoplasmatiska nätverket producerar många proteiner som ska utsöndras, infogas i membran eller transporteras till delar av cellens endomembransystem.

Endoplasmatiskt nätverk

Det endoplasmatiska nätverket, ER, är ett membransystem som hänger samman med kärnhöljet.

Kornigt ER har ribosomer på cytosolsidan och är viktigt för syntes och tidig bearbetning av många membran- och sekretoriska proteiner.

Slätt ER saknar bundna ribosomer och har roller i bland annat lipidsyntes, avgiftning och lagring av kalciumjoner. Funktionerna varierar mellan olika celltyper.

Golgiapparaten

Golgiapparaten tar emot molekyler från ER, modifierar och sorterar dem och skickar dem vidare i transportvesiklar. Proteiner kan exempelvis få kolhydratgrupper modifierade innan de går vidare till cellmembranet, lysosomer eller utsöndring.

Mitokondrier

Mitokondrier är centrala för aerob energiomsättning i de flesta eukaryota celler. Citronsyracykeln sker huvudsakligen i mitokondriens matrix, medan elektrontransportkedjan och ATP-syntas finns i det inre mitokondriemembranet.

Mitokondrier har ett litet eget genom och egna ribosomer. De flesta mitokondrieproteiner kodas dock av gener i cellkärnan och transporteras in i organellen.

Lysosomer och nedbrytning

I många djurceller innehåller lysosomer sura nedbrytningsenzymer. De bryter ner material som tagits upp av cellen och cellkomponenter som ska återvinnas.

Autofagi är en process där cellen omsluter delar av sitt eget material för nedbrytning och återvinning. Lysosomer är viktiga i de senare stegen av den processen.

Peroxisomer

Peroxisomer är små membranomslutna organeller med oxidativa enzymer. De deltar bland annat i nedbrytning av vissa fettsyror och hantering av väteperoxid.

De ska inte blandas ihop med lysosomer. Organellerna har olika enzymer och olika huvudfunktioner.

Cytoskelettet

Cytoskelettet består främst av aktinfilament, intermediärfilament och mikrotubuli. Det bidrar till cellens form, mekaniska stabilitet, rörelse och transport av organeller och vesiklar.

Mikrotubuli bygger också upp den spindelapparat som separerar kromosomer vid celldelning.

Vesiklar transporterar material mellan organeller

Endomembransystemets organeller samarbetar genom små membranblåsor, vesiklar.

Proteiner som tillverkas vid kornigt ER kan packas i transportvesiklar och föras till Golgiapparaten. Där modifieras och sorteras de innan nya vesiklar skickar dem vidare till exempelvis cellmembranet, lysosomer eller utsidan av cellen.

Transporten är selektiv. Signaler i proteiner och membran hjälper cellen att styra lasten till rätt destination.

Endosomer sorterar material som tas in

När cellmembranet tar upp material genom endocytos bildas vesiklar som kan gå vidare till endosomer.

Endosomer fungerar som sorteringsstationer. Vissa receptorer och membrankomponenter återförs till cellytan, medan annat material transporteras vidare mot lysosomer för nedbrytning.

Detta visar att cellens organeller inte arbetar som isolerade ”små organ” utan ingår i dynamiska transport- och signalsystem.

Vad skiljer växtceller från djurceller?

Växtceller är eukaryota och har därför många av samma organeller som djurceller. De har dessutom strukturer som är särskilt viktiga för växtens funktion:

• en cellvägg huvudsakligen byggd av cellulosa,
• kloroplaster i fotosyntetiserande vävnader,
• ofta en stor central vakuol.

Kloroplasterna omvandlar ljusenergi till kemisk energi och fixerar koldioxid i fotosyntesen. Precis som mitokondrier har kloroplaster eget DNA.

Är alla eukaryota celler likadana?

Nej. Grundprinciperna är gemensamma, men cellers form, antal organeller och specialiserade strukturer varierar kraftigt. En muskelcell, nervcell och levercell använder samma grundläggande cellmaskineri men är anpassade för olika uppgifter.

Vanliga frågor om cellens uppbyggnad

Har alla celler en cellkärna?

Nej. Bakterier och arkéer saknar membranomsluten cellkärna. Även vissa specialiserade eukaryota celler, till exempel mogna mänskliga röda blodkroppar, saknar kärna.

Är mitokondrien cellens enda källa till ATP?

Nej. ATP kan också bildas direkt i cytosolen genom glykolys. I aeroba eukaryota celler står mitokondrierna däremot för den största delen av ATP-produktionen från fullständig oxidation av näringsämnen.

Har djurceller en cellvägg?

Nej. Djurceller har cellmembran men ingen cellvägg av det slag som finns hos växter, svampar och många prokaryoter.