Biologio Ĉelo: Unuo de vivuloj

Ĉi tiu artikolo temas pri unuo de vivo. Koncerne aliajn signifojn aliru la apartigilon Ĉelo.

Ĉiu konata vivaĵo konsistas el bazaj unuoj, nome la ĉeloj. Ĉelo (el latina cellula, diminutivo de cella, ‘truo’) estas la plej malgranda mem-konservanta kaj mem-reproduktanta ero. Tio estas, la unuo kaj morfologia kaj funkcia de ĉiu viva estaĵo. Fakte, la ĉelo estas la malplej granda elemento konsiderebla vivanta. Tiele, oni povas klasigi la vivajn organismojn laŭ la nombro de ĉeloj kiujn ili posedas: se ili havas nur unu, oni nomas ilin unuĉeluloj (kiaj la protozooj aŭ la bakterioj, nome mikroskopaj organismoj); se ili havas pliajn, oni nomas ilin plurĉeluloj. Ĉe tiuj lastaj la nombro de ĉeloj estas variebla: el kelkaj centoj, kiel ĉe kelkaj nematodoj, al centoj de bilionoj (10¹⁴), kiaj ĉe la kazo de la homo. La ĉeloj kutime posedas grandon de 10 µm kaj mason de 1 ng, sed ekzistas ĉeloj multe pli grandaj.

Ĉelo
anatomical structure class type • speco de ĉelo
biologia komponanto • anatomia strukturo
Partoj ĉelparto vd
v • d • r

La ĉelteorio, proponita en 1838 por vegetaloj kaj en 1839 por animaloj, de Matthias Jakob Schleiden kaj Theodor Schwann, postulas ke ĉiuj organismoj estas komponitaj de ĉeloj, kaj ke ĉiuj ĉeloj derivas el aliaj antaŭaj. Tiele, ĉiaj vivaj funkcioj eliras el la ĉela maŝinaro kaj el la interagado inter apudaj ĉeloj; krome, la havo de gena informaro, bazo de la heredo, en sia DNA permesas la transmitadon de tiu el generacio al generacio.

La apero de la unua organismo viva sur la Tero kutime asociiĝas al nasko de la unua ĉelo. Kvankam ekzistas multaj hipotezoj kiuj spekulativis kiel tio okazis, kutime tio priskribas ke la procezo komencis danke al la transformado de neorganikaj molekuloj al organikaj laŭ taŭgaj mediaj kondiĉoj; post tio, tiuj biomolekuloj asociiĝas okazigante komplikajn entojn kapablajn memkopiiĝis. Ekzistas ebla pruvaro fosilia de ĉelaj strukturoj en rokoj datitaj je ĉirkaŭ 4 aŭ 3,5 miloj de milionoj da jaroj (giga-jaroj aŭ Gj.). Oni trovis tre klaran pruvaron de formoj de vivo unuĉelaj fosiliigitaj en mikrostrujturoj en rokoj de la formaĵo Strelley Pool, en Okcidenta Aŭstralio, kun antikveco de 3,4 Gj. Temus pri la fosilioj de ĉeloj plej antikvaj trovitaj ĝis nun. Aldona pruvaro pruvis ke ties metabolo estus anaeroba kaj bazita sur la sulfido.

Ĉiu konata ĉelo (krom kelkaj specialigitaj ĉel-tipoj) havas komunajn bazajn elementojn:

• DNA, la gena informo kiu priskribas la aliajn elementojn.
• Proteinoj, la maŝinaro de la ĉelo.
• Membranoj, kiuj apartigas la ĉelon de ĝia medio, filtras, transdonas mesaĝojn inter la eno kaj la ekstero, kaj dividas pli komplikajn ĉelojn en fakojn (organetojn).

 

Ĉeloj ankaŭ havas komunajn kapablojn respektive celojn:

• Reproduktado per ĉela dividiĝo. Ĉela divido estas la procezo per kiu gepatra ĉelo dividiĝas en du aŭ pli da ĉelidoj. Ĉela dividado kutime okazas kiel parto de pli granda ĉela ciklo. En eŭkariotoj, estas du klaraj specoj de ĉela divido: vegetativa divido, per kiu ĉiu ĉelido estas genetike identa al la gepatra ĉelo (mitozo), kaj reprodukta ĉela divido, per kiu la nombro de kromosomoj en la ĉelidoj estas malpliigita je duono por produkti haploidajn gametojn (mejozo). Mejozo produktas kvar idajn ĉelojn sub unu rondo de DNA-reproduktado sekvata de du dividoj. Homologaj kromosomoj estas apartigitaj en la unua divido, kaj frataj kromosomoj estas apartigitaj en la dua divido. Ambaŭ ĉi ciklaj dividaj cikloj estas uzataj en la procezo de seksa reproduktado en iu momento de ĝia vivciklo. Ambaŭ verŝajne ĉeestas en la lasta eŭkariota komuna praulo.
• Metabolo, enprenigi krudmaterialojn, konverti ĝin al ĉelaj elementoj kaj energio, kaj delasi kromproduktojn. Fagocitado (el greka lingvo, kiu signifas ĉelo kiu manĝas) okazas, kiam ĉelo ĉirkaŭas per pseŭdopiedoj kaj enĉeligas fremdajn korpojn penetrintajn en la organismon. Fagocitado estas uzata por manĝi sed ankaŭ por elimini fremdajn korpojn.
• Proteina sintezo per konverti DNA-n al RNA al proteino.
• Ĉela signalado estas parto de iu komunikada procezo kiu regas bazajn agadojn de ĉeloj kaj kunordigas ĉiujn ĉelajn agojn. La kapablo de ĉeloj percepti kaj ĝuste respondi al sia mikromedio estas la bazo de disvolviĝo, riparado de histoj kaj imuneco, same kiel normala homeostazo de histoj. Eraroj pri signalado de interagoj kaj prilaborado de ĉelaj informoj respondecas pri malsanoj kiel kancero, memimuneco kaj diabeto. Per kompreno de ĉela signalado, malsanoj povas esti traktataj pli efike kaj, teorie, artefaritaj histoj povas esti kreitaj.

Estas 220 specoj de ĉeloj kaj histoj kiuj konsistigas la homan korpon same kiel tiujn de aliaj organismoj.

Estas tri bazaj specoj de ĉeloj: prokariotoj, arĥeoj, kaj eŭkariotoj. Kaj multaj subtipoj, kiaj mastocitoj...

Strukturo

 

Ĉelmorto signifas en la biologio la mortado de ĉeloj. Oni distingas plurajn komplete diversajn formojn:

• la progamita ĉelmorto, kies ĉefa mekanismo estas la apotozo.
• la traŭmata ĉelmorto, kiu nomiĝas nekrozo kiel sekvo de vundiĝoj, venenigado nutraĵ- aŭ oksigenmanko, damaĝoj per radiaktiveco aŭ aliaj eksteraj kialoj
• la citolizo distingiĝas de la nekrozo pro la fakto, ke tie la ĉela membrano grevas kaj eliĝas la citoplasmo dum ĉe la nekrozo la ĉelenhavo ŝveliĝas.

La ĉela ciklo estas ordigita sekvenco de vitalaj eventoj per kiuj ĉelo pasas kaj kiuj reguligas ĝian kreskon, divizon kaj proliferadon. La ĉela ciklo komencas en la momento en kiu aperas nova ĉelo, la posteulo de alia ĉelo dividita antaŭe, kaj finas en la momento en kiu tiu ĉelo dividiĝas denove. Ĉiuj ĉeloj, eŭkariotoj kaj prokariotoj, sekvas ciklojn dum kiuj ili kreskas, replikas sian DNA kaj dividiĝas.

La historio de la ĉelbiologio estis ligita al teknika disvolviĝo kiu eltenis ties studadon. Tiele, la unua alproksimiĝo al ties morfologio komencis per la popularigo de la pra-mikroskopo konstruita per lensoj komponitaj en la 17-a jarcento, komplementata per diversaj histaj teknikoj por optika mikroskopo en la 19-a kaj 20-a jarcentoj kaj atingas plej altan nivelon rezolucian pere de la studado per elektrona, fluoreska kaj kunfokusa mikroskopoj, inter aliaj, jam en la 20-a jarcento. La disvolvigo de molekula konaro, bazita sur la manipulado de nukleaj acidoj kaj enzimoj permesis analizon pli detalan laŭlonge de la 20-a jarcento.

Malkovroj

 

La unuaj alproksimiĝoj al la studado de la ĉelo aperis en la 17-a jarcento; post la disvolvigo fine de la 16-a jarcento de la unuaj mikroskopioj. Tiuj permesis realigi nombrajn observojn, kiuj kondukis en apenauz ducent jaroj al morfologia konaro relative akceptebla. Sube jenas mallonga kronologio de tiauj malkovroj:

• 1665: Robert Hooke malkovris ĉelojn en korko, poste en vivantaj plantoj, per mikroskopoj de 50 pligrandigoj konstruita de li mem. Tiu esploristo estis la unua kiu, vidinte en tiuj histoj unuojn kiuj ripetiĝas kiel ĉeloj de abelaro, nomigis ilin kiel ripetaj elementoj, «ĉeloj» (de la latina cellulae, ĉeloj). Sed Hooke povis observi nur mortintajn ĉelojn pro kio li ne povis priskribi la strukturojn de tis interno.
• 1670-aj jaroj: Antoni van Leeuwenhoek observis diversajn eŭkariotajn ĉelojn (kiaj protozooj kaj spermatozooj) kaj prokariotajn (bakterioj).
• 1745: John Needham priskribis la estadon de «animaletoj» aŭ «infuzorioj»; temis pri unuĉelaj organismoj.

 

• 1839: Theodor Schwann malkovris ke plantoj kaj bestoj konsistas el ĉeloj, konkludante ke ĉeloj estas komuna unuo de strukturo kaj evoluo, tiel fondanta ĉel-teorion. Schwann-ĉeloj estas nomitaj laŭ li.
• La kredo ke vivaĵoj povas spontanee aperi (abiogenezo) estas kontraŭita de Louis Pasteur (1822-1895).
• Rudolph Virchow asertis ke ĉeloj ĉiam ekiĝas el ĉela dividiĝo (en la latina: omnis cellula ex cellula).

  Pli detalaj informoj troveblas en artikolo Ĉelteorio.

La ĉelteorio estas inter la plej fundamendaj ekkonoj en la scienca fako biologio. La teorio postulas, ke ĉiuj organoj, kiom ajn diversaspektaj ili estu, ĉiam konsistas el unuopaj ĉeloj.

Tiu teorio sekvigis ampleksajn konkludojn: Kreskado estas proceso, laŭ kiuj produktiĝas pli kaj pli da ĉeloj, kiuj ekestas el pli fruaj ĉeloj. Ankaŭ en la proceso de reproduktado de bestoj inkluzive de la homoj la ĉelo havas centran rolon. Novaj individuoj ĉiam ekestas el vivaj ĉeloj per ĉeldivido, neniam per abiogenezo, do la ekesto de ĉeloj el morta materialo. La ekkonoj de la ĉela teorio fine gvidis al fundamenta frazo de la biologio, kiu latine formuliĝis tiel: omnis cellula e cellula ("ĉiu ĉelo [ekestas] el ĉelo").

  Pli detalaj informoj troveblas en artikolo Ĉelterapio.

Ĉelterapio (nomata ankaŭ ĉela terapio aŭ neologisme citoterapio) estas terapio en kiu ĉela materialo estas injektata en pacienton; tio ĝenerale signifas netuŝitajn, vivantajn ĉelojn. Por ekzemplo, T ĉeloj kapablaj lukti kontraŭ kancerajn ĉelojn pere de ĉelpera imuneco povas esti injektataj en la uzado de imunoterapio.

Ĉelterapio originiĝis en la 19a jarcento kiam sciencistoj eksperimentis per injektado de animala materialo en klopodo preventi kaj trakti malsanon. Kvankam tiaj klopodoj ne produktis pozitivan profiton, plua esplorado trovis en la mezo de la 20a jarcento ke homaj ĉeloj povas esti uzataj por malhelpi ke la homa korpo malakceptu transplantitajn organojn, konduke post tempo al sukcesa transplantado de ostomedolo.

Portalo pri Biologio

• Alberts et al (2004). Biología molecular de la célula. Barcelona: Omega. ISBN 54-282-1351-8.
• Lane, Nick (2005). Power, Sex, Suicide. Mitochondria and the Meaning of Life. Oxford University Press. ISBN 0-19-280481-2.
• Lodish et al. (2005). Biología celular y molecular. Buenos Aires: Médica Panamericana. ISBN 950-06-1974-3.
• Paniagua, R.; Nistal, M.; Sesma, P.; Álvarez-Uría, M.; Fraile, B.; Anadón, R. kaj José Sáez, F. (2002). Citología e histología vegetal y animal. McGraw-Hill Interamericana de España, S.A.U. ISBN 84-486-0436-9.

• Abiogenezo
• Arĥeoj
• Bakterio
• Ĉelbiologio
• Ĉelskeleto
• Ĉelteorio
• Ĉelterapio
• Eŭkariotoj
• Genekspresio
• Kolonio (biologio)
• Nia Korpo. Anatomio kaj fiziologio de la homo por laikoj
• Praĉelo
• Prokariotoj
• Ultrastrukturo