NKSE Coach

Cellen

Cellen är kroppens minsta levande enhet. Här bygger du grunden: membranet, transporten över det, energin, proteinsyntesen och celldelningen.

  1. Cellens uppbyggnad och organeller

    Allt annat i kursen vilar på den här lektionen. Innan du kan förstå hur en njure koncentrerar urin eller hur en muskel drar ihop sig måste du veta vad som finns inuti en cell och vad varje del gör. Titta särskilt efter arbetsfördelningen mellan organellerna: var arvsmassan förvaras, var proteiner byggs och var energin utvinns.

    Film av Agne Paulsson, Högskolan Kristianstad. Öppna på YouTube. Inget laddas från YouTube förrän du klickar.

    Det här ska sitta kvar

    • Cellkärnan (nucleus) innehåller DNA och lämnar aldrig kärnan; informationen skickas ut som mRNA genom kärnporerna.
    • Ribosomerna bygger proteiner, antingen fritt i cytoplasman eller fastsatta på det endoplasmatiska nätverket (ER).
    • Mitokondrierna utvinner energi ur näringsämnen och packar den i ATP; celler med hög energiförbrukning, som hjärtmuskelceller, har därför särskilt många.
    • Golgiapparaten färdigställer, sorterar och packar proteiner i blåsor för transport ut ur cellen.
    • Lysosomerna innehåller nedbrytande enzymer och fungerar som cellens sopstation.
    • Cytoplasman är inte en tom vätska utan en gel med cytoskelett som ger cellen form och möjliggör inre transport.

  2. Cellmembranet: lipider och proteiner

    Cellmembranet avgör vad som kommer in och ut, och därmed nästan allt annat cellen gör. Första filmen tar lipidbilagret, andra tar proteinerna som sitter i det. Håll koll på varför fettsvansarna vänder in mot varandra, och på att lipidlagret självt bestämmer vad som kan passera på egen hand, medan proteinerna avgör vilka joner och vattenlösliga ämnen som ändå släpps in.

    Film av Agne Paulsson, Högskolan Kristianstad. Öppna på YouTube. Inget laddas från YouTube förrän du klickar.
    Film av Agne Paulsson, Högskolan Kristianstad. Öppna på YouTube. Inget laddas från YouTube förrän du klickar.

    Det här ska sitta kvar

    • Fosfolipiderna har ett vattenlösligt (hydrofilt) huvud och två fettlösliga (hydrofoba) svansar, vilket gör att de spontant ordnar sig i ett dubbelt lager med svansarna inåt.
    • Fettlösliga och små opolära ämnen som syre, koldioxid och alkohol passerar rakt genom lipidlagret; laddade joner och stora vattenlösliga molekyler gör det inte.
    • Kolesterol lagras in mellan fosfolipiderna och stabiliserar membranets flytande konsistens.
    • Kanalproteiner bildar en vattenfylld por som släpper igenom specifika joner, medan bärarproteiner byter form och för molekylen över.
    • Pumpar, till exempel natrium-kaliumpumpen, flyttar ämnen mot koncentrationsgradienten och kräver ATP.
    • Receptorproteiner tar emot signaler utifrån, och glykoproteiner på utsidan fungerar som cellens identitetsmärkning.

  3. Diffusion och osmos

    Nu vet du hur membranet ser ut – här kommer de krafter som flyttar ämnen över det utan att cellen behöver lägga energi. De två första filmerna bygger begreppen, den tredje visar effekten praktiskt på ett ägg. Skilj hela tiden på vad som rör sig: vid diffusion rör sig det lösta ämnet, vid osmos rör sig vattnet.

    Film av Agne Paulsson, Högskolan Kristianstad. Öppna på YouTube. Inget laddas från YouTube förrän du klickar.
    Film av Agne Paulsson, Högskolan Kristianstad. Öppna på YouTube. Inget laddas från YouTube förrän du klickar.
    Film av Agne Paulsson, Högskolan Kristianstad. Öppna på YouTube. Inget laddas från YouTube förrän du klickar.

    Det här ska sitta kvar

    • Diffusion är nettotransport från högre till lägre koncentration och drivs av molekylernas egen värmerörelse – ingen energi tillförs.
    • Diffusionshastigheten ökar med brantare koncentrationsskillnad, högre temperatur, större yta och kortare sträcka.
    • Osmos är diffusion av vatten genom ett membran som släpper igenom vatten men inte det lösta ämnet; vattnet rör sig mot den högre koncentrationen av löst ämne.
    • Osmotiskt tryck är det tryck som krävs för att stoppa vattenflödet och beror på antalet lösta partiklar, inte på deras storlek.
    • I en hypoton lösning sväller cellen och kan spricka; i en hyperton lösning avger den vatten och skrumpnar. En isoton lösning ger ingen nettoförflyttning.
    • Äggförsöket visar principen i makroformat: samma membran, samma vattenrörelse, bara stort nog att se med ögat.

  4. Endocytos och exocytos

    Diffusion och pumpar klarar små molekyler och joner. Men bakterier, stora proteiner och hormonpaket är för stora för att ta sig genom membranet. Här ser du cellens lösning: att vika in eller vika ut membranet och flytta hela blåsor. Lägg märke till att blåsans membran är samma sorts membran som cellens yttre.

    Film av Agne Paulsson, Högskolan Kristianstad. Öppna på YouTube. Inget laddas från YouTube förrän du klickar.

    Det här ska sitta kvar

    • Endocytos innebär att membranet buktar inåt och snörper av en blåsa (vesikel) med material från utsidan.
    • Fagocytos är endocytos av fasta partiklar, till exempel när vita blodkroppar tar upp bakterier; pinocytos är upptag av vätska med lösta ämnen.
    • Vid receptormedierad endocytos binder ämnet först till receptorer på membranet, vilket gör upptaget selektivt i stället för slumpmässigt.
    • Exocytos är motsatsen: en blåsa inifrån cellen smälter samman med cellmembranet och tömmer sitt innehåll utåt.
    • Exocytos är hur celler utsöndrar hormoner, matspjälkningsenzymer och signalsubstanser.
    • Båda processerna kräver energi och är därför aktiva transportformer, till skillnad från diffusion och osmos.

  5. Vilomembranpotential och aktionspotential

    Här får jonkanalerna och pumparna från membranlektionen sin viktigaste konsekvens: en elektrisk spänning över membranet. Första filmen förklarar varför insidan är negativ i vila, andra vad som händer när cellen retas tillräckligt. Lektionen är förutsättningen för hela nervsystemet, muskelkontraktionen och EKG:t – lär den ordentligt nu.

    Film av Agne Paulsson, Högskolan Kristianstad. Öppna på YouTube. Inget laddas från YouTube förrän du klickar.
    Film av Agne Paulsson, Högskolan Kristianstad. Öppna på YouTube. Inget laddas från YouTube förrän du klickar.

    Det här ska sitta kvar

    • I vila är cellens insida negativ jämfört med utsidan, ungefär -70 mV i en nervcell.
    • Vilopotentialen uppstår främst genom att membranet läcker kalium (K+) utåt, vilket lämnar kvar negativa proteiner på insidan.
    • Natrium-kaliumpumpen upprätthåller gradienterna genom att pumpa ut natrium och in kalium med hjälp av ATP.
    • När membranet depolariseras till tröskelvärdet öppnas spänningsstyrda natriumkanaler och natrium rusar in, vilket vänder spänningen till positiv.
    • Repolariseringen sker när natriumkanalerna stängs och kaliumkanaler öppnas så att kalium strömmar ut.
    • Aktionspotentialen följer allt-eller-inget-principen: nås tröskeln blir den alltid lika stor, nås den inte händer ingenting.

  6. Enzymer och reaktionshastighet

    Nästan varje kemisk reaktion i kroppen skulle gå alldeles för långsamt vid 37 grader utan hjälp. Enzymerna är den hjälpen, och de förklarar varför kroppen kan styra sin kemi utan att koka. Titta efter hur formen på det aktiva sätet ger specificiteten, och vad som händer med enzymet när temperaturen eller pH går utanför sitt intervall.

    Film av Agne Paulsson, Högskolan Kristianstad. Öppna på YouTube. Inget laddas från YouTube förrän du klickar.

    Det här ska sitta kvar

    • Enzymer är proteiner som sänker aktiveringsenergin så att reaktionen går snabbare, utan att själva förbrukas.
    • Substratet passar in i enzymets aktiva säte som en nyckel i ett lås, vilket gör varje enzym specifikt för sin reaktion.
    • Reaktionshastigheten ökar med substratmängd tills alla enzymmolekyler är upptagna – då är systemet mättat.
    • Varje enzym har ett optimalt pH och en optimal temperatur; magens enzymer arbetar surt medan tarmens arbetar neutralt till basiskt.
    • Vid för hög temperatur eller fel pH denatureras enzymet, alltså förlorar sin tredimensionella form, och slutar då fungera.
    • Många enzymer behöver en kofaktor eller ett koenzym, ofta ett vitamin eller en metalljon, för att vara aktiva.

  7. Cellens energiomsättning: ATP och cellandning

    Pumpar, proteinsyntes och celldelning kostar allt energi – här kommer källan. Första filmen förklarar ATP som cellens energivaluta, andra hur glukos bryts ned steg för steg för att ladda den. Fokusera på var i cellen varje steg sker och på vilken roll syret faktiskt spelar.

    Film av Agne Paulsson, Högskolan Kristianstad. Öppna på YouTube. Inget laddas från YouTube förrän du klickar.
    Film av Agne Paulsson, Högskolan Kristianstad. Öppna på YouTube. Inget laddas från YouTube förrän du klickar.

    Det här ska sitta kvar

    • ATP lagrar energi i bindningen till den tredje fosfatgruppen; när den klyvs till ADP + fosfat frigörs energi som cellen kan använda direkt.
    • Cellen lagrar bara små mängder ATP och måste därför nybilda det kontinuerligt.
    • Glykolysen sker i cytoplasman, kräver inget syre och ger en liten mängd ATP per glukosmolekyl.
    • Citronsyracykeln och elektrontransportkedjan sker i mitokondrien. Cykeln använder inte syre direkt, men den stannar utan syre eftersom elektrontransportkedjan då inte kan ta emot elektronerna. Här bildas den absoluta merparten av ATP:t.
    • Syret tar emot elektronerna i slutet av kedjan och bildar vatten – utan syre stannar kedjan och mitokondrien kan inte producera ATP.
    • Utan syre fortsätter glykolysen men slutprodukten blir mjölksyra i stället, vilket ger lite ATP och sänker pH lokalt.

  8. Proteinsyntes: från DNA till färdigt protein

    Enzymer, kanaler, pumpar och receptorer är alla proteiner – nu ser du hur cellen tillverkar dem. Följ informationsflödet i två steg: först kopieras genen till mRNA i kärnan, sedan översätts mRNA till en aminosyrakedja vid ribosomen. Håll isär transkription och translation, det är den vanligaste förväxlingen i det här momentet.

    Film av Agne Paulsson, Högskolan Kristianstad. Öppna på YouTube. Inget laddas från YouTube förrän du klickar.

    Det här ska sitta kvar

    • DNA stannar i cellkärnan; en gen kopieras till mRNA vid transkriptionen och kopian transporteras ut till cytoplasman.
    • Vid translationen läser ribosomen mRNA:t tre baser i taget (en kodon), och varje kodon motsvarar en bestämd aminosyra.
    • tRNA hämtar rätt aminosyra och parar ihop sitt antikodon med mRNA:ts kodon, vilket säkrar att ordningen blir rätt.
    • Aminosyrornas ordning bestämmer hur kedjan viks, och den tredimensionella formen bestämmer proteinets funktion.
    • Proteiner som ska stanna i cellen byggs ofta på fria ribosomer, medan proteiner som ska utsöndras byggs på ribosomer på ER och färdigställs i golgiapparaten.
    • En förändring i DNA-sekvensen kan ändra en aminosyra, vilket kan ändra formen och därmed slå ut proteinets funktion.

  9. Celldelning: mitos och meios

    Sista steget i cellmodulen: hur cellen kopierar sig själv. Mitos ger två identiska kroppsceller, meios ger fyra könsceller med halva kromosomuppsättningen. Se filmerna i den ordningen – meiosen är begriplig först när du kan mitosens faser. Fokusera på vad som händer med kromosomantalet i varje delning.

    Film av Agne Paulsson, Högskolan Kristianstad. Öppna på YouTube. Inget laddas från YouTube förrän du klickar.
    Film av Agne Paulsson, Högskolan Kristianstad. Öppna på YouTube. Inget laddas från YouTube förrän du klickar.

    Det här ska sitta kvar

    • Före varje delning kopieras allt DNA, så att varje kromosom består av två identiska kromatider.
    • Mitosen ger två dotterceller med samma 46 kromosomer som modercellen och används för tillväxt och reparation av kroppens vävnader.
    • Mitosens faser är profas, metafas, anafas och telofas, följt av att cytoplasman delas.
    • Meiosen består av två delningar efter varandra och resulterar i fyra celler med 23 kromosomer var.
    • Halveringen är nödvändig för att kromosomantalet ska bli 46 igen vid befruktningen i stället för att fördubblas varje generation.
    • Överkorsning mellan homologa kromosomer i meiosen blandar arvsanlagen, vilket gör varje könscell genetiskt unik.

Testa dig själv

9 frågor om cellen. Svaren sparas inte — det här är till för dig, inte för statistiken.

  1. Varför kan syrgas passera rakt genom cellmembranet medan natriumjoner behöver ett kanalprotein?
  2. Vad händer med en röd blodkropp som läggs i en hypoton lösning?
  3. Varför förbrukar natrium-kaliumpumpen ATP när den arbetar?
  4. Vad gör ett enzym med reaktionens aktiveringsenergi?
  5. Varför ger fullständig cellandning betydligt mer ATP per glukosmolekyl än glykolysen ensam?
  6. Vad ger nervcellen dess negativa vilomembranpotential?
  7. Ett hormon ska tillverkas i cellen och sedan utsöndras till blodet. Vilken väg tar det?
  8. Vad skulle hända om könsceller bildades genom mitos i stället för meios?
  9. Vad sker i membranet i samma ögonblick som tröskelvärdet nås?