Selula

Mga panloob na bahagi ng selula

Ang lahat ng mga selula kahit ito ay prokaryotiko o eukaryotiko ay may membrano(membrane) na pumapalibot sa selula at humihiwalay sa loob nito mula sa kapaligiran, nangangasiwa sa kung ano ang mga bagay na labas pasok(na selektibong matatagos) at nagpapanatili ng elektrikong potensiyal ng selula. Sa loob ng membrano, ang isang maalat ng cytoplasma ang kumukuha ng halos lahat na bolyum ng selula. Ang lahat ng mga selula ay nag-aangkin ng DNA na isang hereditaryong(pagmamana) materyal ng mga gene gayundin ng RNA na naglalaman ng mga impormasyong kinakailangan upang lumikha ng iba't ibang uri ng mga protina gaya ng mga ensaym na pangunahing makinarya ng selula. Mayroon ding iba't ibang uri ng mga biomolekula sa selula.

Membrano ng selula

Ang cytoplasma ng isang selula ay napapalibutan ng membrano ng selula o membranong plasma. Ang membranong plasma sa mga halaman at prokaryote ay karaniwang natatakpan ng isang pader ng selula. Ang membranong ito ay nagsisilbing tagapagpahiwalay at tagaprotekta ng selula mula sa kapaligiran nito at halos nito ay gawa sa dobleng patong ng mga lipid(mga hydropobikong mga tulad ng tabang molekula) at hydropilikong phosporus na mga molekula kaya ang patong na ito ay tinatawag na "phospholipid bilayer". Ito ay maaari ring tawaging pluidong mosaikong membrano. Ang nakakabit sa membranong ito ang iba't ibang mga protinang molekula na umaasal bilang mga kanelo(channels) at pump na nagpapagalaw ng iba't iba't mga molekula papasok at papalabas sa selula. Ang membrano ay sinasabing "kalahating natatagusan(semi-permeable)" dahil ito ay pumapayag na ang isang substansiya(gaya ng molekula o ion na malayang makapasok sa isang limitadong hangganan o hindi pumayag na ang mga substansiyang ito na makapasok. Ang mga ibabaw na membrano ng selula ay naglalaman rin ng mga protinang reseptor na pumapayag sa mga selula na matukoy ang panlaab na humuhudyat na mga molekula gaya ng mga hormone.

Mga materyal na henetiko

Ang dalawang uri ng mga materyal na henetiko na umiiral: ang asidong deoxyribonucleic (DNA) at asidong ribonucleic(RNA). Karamihan sa mga organismo ay gumagamit ng DNA para sa kanilang pangmatagalang imbakan ng impormasyon ngunit ang ilang mga virus gaya ng mga retrovirus ay gumagamit ng RNA bilang mga henetikong materyal nito. Ang biolohikal na impormasyong nakapaloob sa isang organismo ay kino-koda sa sekwensiyang DNA o RNA nito. Ang RNA ay ginagamit rin sa paghahatid ng impormasyon(gaya ng mRNA) at mga tungkuling ensaymatiko(gaya ng ribosomal RNA) sa mga organismong gumagamit ng DNA para sa mismong kodang henetiko. Ang mga lipat na RNA(transfer RNA o tRNA) ay ginagamit upang magdagdag ng asidong amino habang isinasagawa ang pagsasalin ng protina.
Ang mga henetikong materyal ng mga prokaryotiko ay isinaayos sa isang simpleng sirkular(pabilog) na molekulang DNA (ang kromosomang bacterial) sa rehiyong nucleoid ng sitoplasma. Ang henetikong materyal ng mga eukaryotiko ay nahahati sa iba't ibang mga linyar na molekula na tinatawag na mga kromosoma(chromosome) sa loob ng isang diskretong nucleus na karaniwan ay may karagdagang mga henetikong materyal sa ilang mga organelo gaya ng mitochondria at chloroplast.
Ang selula ng isang tao ay may henetikong materyal na nakapaloob sa nucleus ng selula(nuclear genome) at sa mitochondria(mitochondrial genome). Sa mga tao, ang nuclear genome ay nahahati sa 23 pares ng mga linyar na molekula ng DNA na tinatawag na mga kromosoma. Bagaman ang mga mitochondrial DNA ay napakaliit kumpara sa mga nuclear na kromosoma, ito ay nagko-koda para sa 13 mga protinang nasasangkot sa mitochondrial na produksiyon ng enerhiya at spesipikong tRNA.
Ang mga dayuhang henetikong materyal(na ang karaniwan ay DNA) ay maaari ring artipisyal na maipakilala sa loob ng selula sa isang prosesong tinatawag na transpeksiyon(transfection). Ito ay transiento(hindi pangmatagalan) kung ang DNA ay hindi ipinasok sa genome ng selula o ito ay matatag kung ito ay ipinasok dito. Ang ilang mga virus ay may kakayahan ring magpasok ng henetikong materyal nito sa genome ng isang selula.

Mga organelo(organelles)

Ang katawan ng tao ay naglalaman ng maraming mga iba't ibang organo gaya ng puso, baga at kidney kung saan ang bawat mga organong ito ay nagsasagawa ng iba't ibang mga tungkulin. Ang mga selula ay naglalaman rin ng mga "maliliit na organo" na tinatawag na organelo(organelles) na naging angkop o espesyal sa pagsasagawa ng isa o maraming mga mahalagang tungkulin. Ang parehong mga selulang eukaryotiko at prokaryotiko ay may mga organelo ngunit ang mga organelo sa eukaryotes ay pangkalahatang mas komplikado at maaaring natatakdaan ng membrano.
May ilang uri ng mga organelo sa isang selula. Ang ilang gaya ng nucleus at aparatong golgi ay tipikal na solitaryo(nag-iisa) samantalang ang iba gaya ng mitochondria, peroxisome at lysosome ay maaaring marami na mula sa mga daan daan sa libo libo. Ang cytosol ang pluidong tulad ng gelatin na pumupuno sa selula at pumapalibot sa mga organelo.

Nucleus ng selula na sentro ng impormasyon(sa mga eukaryotes lamang)

Ang nucleus ng selula ang pinakanapapansing organelong matatagpuan sa selula ng mga eukaryotiko. Ito ay naglalaman ng mga kromosoma (chromosome) ng selula at isa ring lugar kung saan ang halos lahat ng replikasyon ng DNA at sintesis ng RNA(transkripsiyon) ay nagaganap. Ang nucleus ay sperikal at nahihiwalay mula sa cytoplasma ng isang dobleng membrano na tinatawag na nuclear envelope. Ang nuclear envelope ay humihiwalay at pumoprotekta sa DNA ng selula mula sa iba't ibang mga molekula na maaaring aksidenteng makapinsala sa istraktura ng nito o makialam sa pagpoproseso nito. Sa pagpoproseso, ang DNA ay kinokopya(transcribed) sa isang espesyal na RNA na tinatawag na mensaherong RNA(mRNA). Pagkatapos nito, ang mRNA ay ihinahatid sa labas ng nucleus kung saan ito ay isinasalin sa isang spesipikong molekula ng protina. Ang nucleolus ay isang espesyal na rehiyon sa loob ng nucleus kung saan ang mga pang-ilalim na unit ng ribosoma ay binubuo. Sa mga prokaryotes, ang pagpoproseso ng DNA ay nangyayari sa cytoplasma.

Mitochondria at chloroplast na tagalikha ng enerhiya(sa eukaryotes lamang)

Ang mitochondria ay mga organellong kumokopya sa sarili nito(self-replicating) na nangyayari sa iba't ibang mga bilang, hugis at sukat sa cytoplasma ng lahat ng mga selulang eukaryotiko. Ang mitochondria ay gumagampan ng isang mahalagang tungkulin sa paglikha ng enerhiya sa isang selulang eukaryotiko. Ang mitochondria ay lumilikha ng enerhiya sa selula sa pamamagitan ng oksidatibong phosphorilasyon gamit ang oxygen upang maglabas ng enerhiyang nakaimbak sa mga nutrientong selular(na karaniwang humihinggil sa glucose) upang lumikha ng ATP. Ang mitochondria ay dumadami sa pamamagitan ng paghahati sa dalawa. Ang respirasyon ay nangyayari sa mitochondria ng selula.

Endoplasmikong reticulum(sa mga eukaryotes lamang)

Ang endoplasmikong reticulum(ER) ang networkong tagahatid para sa mga molekulang inaasinta para sa ilang mga modipikasyon at spesipikong mga destinasyon na kumpara sa molekulang malayang lumalangoy sa cytoplasma. Ang endoplasmikong reticulum ay may dalawang mga anyo: Ang magaspang na ER(rought ER) na may ribosoma sa ibabaw nito at naglalabas ng mga protina sa cytoplasma, at ang makinis na ER(smooth ER) na wala nito. Ang makinis na ER ay gumagampan ng papel sa sekwestrayon(pagsunggab) ng calcium at paglabas nito.

Aparatong Golgi

Ang pangunahing tungkulin ng aparatong Golgi(Golgi apparatus) ay magproseso at magbalot ng mga macromolekula gaya ng mga protina at lipid na isini-sintesis ng selula.

Ribosoma

Ang ribosoma ay isang malaking kompleks ng mga molekulang RNA at protina. Ang bawat isang ito ay binubuo ng mga pang-ilalim na unit(subunit) at umaasal bilang linyang tagabuo kung saan ang RNA mula sa nucleus ay ginagamit upang i-sintesis ang mga protina mula sa mga asidong amino. Ang mga ribosoma ay maaaring matagpuang malayang nakalutang o nakakabit sa isang membrano na magaspang na endoplasmatikong reticulum sa mga eukaryotoes o membrano ng selula sa mga prokaryotes.

Lysosomes at Peroxisomes(sa mga eukaryotes lamang)

Ang mga lysosome ay naglalaman ng mga dihestibong ensaym(asidong hydrolases). Tinutunaw nito ang mga labis at luma nang organelo, mga partikulo ng pagkain at pumapalibot sa mga virus at bacteria. Ang mga peroxisome ay may mga ensaym na nag-aalis sa selula ng mga nakalalasong peroxide. Hindi maipapasok ng selula ang mga destruktibong mga ensaym na ito kung ang mga ito ay hindi nakapaloob sa isang sistemang tinatakdaan ng membrano.

Centrosome na tagapangasiwa ng cytoskeleton

Ang centrosome ay lumilikha ng mga microtubule ng isang selula na isang mahalagang bahagi ng cytoskeleton. Ito ay nagdidirekta ng paghahatid sa pamamagitan ng endomplasmatikong reticulum at aparatong Golgi. Ang mga centrosome ay binubuo ng dalawang mga centriole na naghihiwalay sa paghahati ng selula at tumutulong sa pagbuo ng mga mitotikong spindle. Ang isang centrosome ay makikita sa mga selula ng hayop. Ito ay matatagpuan rin sa ilang mga fungi at selulang algae.

Vacuoles

Ang mga vacuoles ay nag-iimbak ng pagkain at itinatapong produkto(waste). Ang ilang mga vacuole ay nag-iimbak ng labis na tubig. Ang mga ito ay kalimitang inilalarawan bilang likido na napupuno ng espasyo at napapaligiran ng isang membrano. Ang ilang mga selula na ang pinakakilala dito ang amoeba ay may umuurong na vacuole na maaaring maglimas ng tubig papalabas sa selula kung ito ay may labis na tubig. Ang mga vacuole ng mga selulang eukaryotiko ay karaniwang mas malaki sa mga halaman kesa sa mga hayop.

Kapsula

Ang isang tulad ng gelatin na kapsula ay makikita sa ilang mga bacteria sa labas ng pader ng selula. Ang kapsula ay maaaring isang polysaccharide gaya ng sa pneumococci, meningococci o polypeptide(gaya ng sa Bacillus anthracis) o  asidong hyaluroniko(gaya ng sa streptococci. Ang mga kapsula ay hindi tinatakdaan ng mga ordinaryong mantsa at maaaring matukoy ng mga espesyal na mantsa.

Flagella

Ang mga flagella ang mga organelo ng paggalaw ng selula. Ang ito ay lumilitaw mula sa cytoplasma at umuusli sa pader ng selula. Ang mga ito ay mahaba at makapal na mga katulad ng sinulid na sangang mga protina sa kalikasan. Ang karamihan ng mga ito ay karaniwang matatagpuan sa mga bacteria ngunit matatagpuan rin sa mga maliliit na mga hayop.

Fimbriae (pili)

Ang mga ito ay maikli at manipis na mga tulad ng buhok na filament na gawa sa protinang tinatawag na pilin(antiheniko). Ang mga fimbriae ay responsable sa pagkakabit ng mga bacteria sa mga spesipikong reseptor ng selula ng tao. Mayroong mga espesyal na uri ng pili na tinatawag na sex pili na nasasangkot sa pagdudugtong(conjunction).

Paglago at metabolismo

Sa pagitan ng sunod sunod na paghahati ng selula(cell division), ang mga selula ay lumalago sa pamamagitan ng pagsasagawa ng metabolismo ng selula. Ang metabolismo ng selula ay isang proseso kung saan ang mga indibidwal na selula ay nagpoproseso ng mga nutrientong molekula. Ang metabolismo ay may hindi magkatulad na mga dibisyon: ang katabolismo kung saan ang selula ay humahati ng mga komplikadong molekula upang lumikha ng enerhiya at magbawas ng lakas, at ang anabolismo kung saan ang selula ay gumagamit ng enerhiya at nagpapaliit ng lakas upang lumikha ng mga komplikadong molekula at upang magsagawa ng iba pang mga tungkuling biolohikal. Ang mga komplikadong asukal na kinakain ng organismo ay mahahati sa mas hindi komplikadong kemikal na molekulang asukal na tinatawag na glucose. Kapag ito ay nasa loob na ng selula, ang glucose ay nahahati upang gumawa ng adenosine triphosphate (ATP) na isang anyo ng enerhiya sa pamamagitan ng dalawang magkaibang mga landas metaboliko.
Ang unang landas na glycolysis ay hindi nangangailangan ng oxygen at tinatawag na metabolismong anaerobiko. Ang bawat reaksiyong kemikal ay dinesenyo upang lumikha ng mga ion ng hydroheno na maaaring gamitin upang lumika ng mga pakete ng enerhiya(ATP). Sa mga prokaryotes, ang glycolysis ang tanging paraang ginagamit sa pagkokonberte ng enerhiya. Ang ikalawang landas na tinatawag na siklong Krebs o siklong asidong citric ay nangyayari sa loob ng mitochondria at maaaring lumikha ng sapat na ATP upang patakbuhin ang lahat ng tungkulin ng isang selula.

Paglikha ng selula

Ang paghahati ng selula(cell division) ay sumasangkot sa isang selula na tinatawag na inang selula na nahahati sa dalawang mga anak na selula. Ito ay nagdudulot ng paglago sa mga organismong multiselular(paglago ng mga tisyu nito) at sa pagpaparami sa mga organismong uniselular.
Ang mga selulang prokaryotiko ay nahahati sa pamamagitan ng binaryong fission. Ang selulang eukaryotiko ay karaniwang sumasailalim sa isang proseso ng dibisyong nuclear na tinatawag na mitosis na sinusundan ng dibisyon ng selulang tinatawag na cytokinesis. Ang isang selulang diploid ay maaari ring sumailalim sa meiosis upang lumikha ng mga selulang haploid na karaniwan ay apat. Ang mga selulang haploid ay nagsisilbing mga gamete sa mga organismong multiselular at nagdudugtong upang lumikha ng mga bagong selulang diploid.
Ang replikasyon ng DNA o proseso ng pagkokopya ng genome ng selula ay kinakailangan sa tuwing ang selula ay naghahati. Ang replikasyon gaya ng lahat ng mga gawaing selular ay nangangailangan ng mga espesyal na protina upang isagawa nito ang mga tungkulin nito.

Sintesis ng protina

Ang mga selula ay may kakayahang mag-sintesis ng mga bagong protina na kailangan para sa modulasyon at pagpapanatili ng mga gawaing selular. Ang prosesong ito ay sumasangkot sa pagbuo ng bagong mga molekulang protina mula sa mga pangtayong blokeng asidong amino batay sa impormasyong naka-koda sa DNA o RNA. Ang sintesis ng protina ay sa pangkalahatan binubuo ng dalawang pangunahing mga hakbang: transkripsiyon at pagsasalin(translation).
Ang transkripsiyon ang proseso kung saan ang impormasyong henetiko sa DNA ay ginagamit upang lumikha ng isang komplementaryong strand ng RNA. Ang strand ng RNA na ito ay pinoproseso naman upang magbigay ng mensaherong RNA(mRNA) na malayang makalilipat sa selula. Ang mga molekulang mRNA ay nagbibigkis sa mga kompleks na protina-RNA na tinatawag na mga ribosoma na matatagpuan sa cytosol kung saan ang mga ito ay isinasalin sa mga sekwensiyang polypeptide. Ang mga ribosoma ay namamagitan sa pagbuo ng mga sekwensiyang polypeptide batay sa sekwensiyang mRNA. Ang sekwensiyang mRNA ay direktang umuugnay sa sekwensiyang polypeptide sa pamamagitan ng pagbibigkis sa lipat RNA(transfer RNA o tRNA) na mga umaangkop na molekula sa mga bulsang nagbibigkis sa loob ng ribosoma. Pagkatapos nito, ang bagong polypeptide ay tumutupi sa isang magagamit na tatlong dimensiyonal na protinang molekula.

Paggalaw ng selula

Ang mga selula ay maaaring gumagalaw habang isinasagawa ang maraming mga proseso gaya ng paghilom ng sugat, tugon sa immune at metastasis ng kanser. Upang ang paghilom ng sugat ay mangyari, ang mga selulang puting dugo at mga selulang kumakain ng bacteria ay gumagalaw o tumutungo sa lugar ng sugat upang patayin ang mga mikroorganismo na nagsasanhi ng inpeksiyon. Sa parehong panahon, ang mga [[fibroblaster(nagdudugtong na mga selula ng tisyu) ay gumagalaw upang muling imodelo ang mga napinsalang istraktura. Sa kaso ng pagbuo ng tumor, ang mga selula mula sa pangunahing tumor ay kumakalat sa iba't ibang mga bahagi ng katawan. Ang motilidad ng selula ay sumasangkot sa maraming mga reseptor, pagdudugtong, pagkukumpol, pagbibigkis, pagdikit, motor at iba pang mga protina. Ang proseso ay nahahati sa tatlong mga hakbang: ang protrusiyon(pag-usli) ng pangunahing gilid ng selula, pagdikit ng pangunahing gilid, pag-aalis ng dikit sa katawan ng selula at likuran, at pag-urong ng cytoskeleton upang hilain ang selula ng pasulong. Ang bawat hakbang ay pinapatakbo ng mga pwersang pisikal na nalilikha ng mga unikong segmento ng cytoskeleton.

Pinagmulan ng unang selula

May ilang mga teoriya sa pinagmulan ng maliliit na mga molekula na nagsanhi ng pagkakalikha ng buhay sa sinaunang mundo. Ang isa ay ang mga ito ay ang mga ito nagmula sa mga meteorite. Ang isa pa ay ang mga ito ay nalikha sa mga buka sa malalim-na-dagat. Ang ikatlo ay ang mga ito ay sinintesis ng kidlat sa isang papaliit na atmospero(eksperimentong Miller-Urey) bagaman hindi maliwanag kung ang mundo ay may gayong atmospero. Wala pang datang eksperimental sa kasalukuyan na naglalarawan sa kung ano ang mga unang kumokopya-sa-sariling(self-replicating) molekula.  Ang RNA ay ipinagpapalagay na kauna-unahang mga molekulang kumokopya-sa-sarili dahil ito ay may kakayahan ng parehong pag-iimbak ng impormasyong henetiko at pag-kakatalisa ng mga reaksiyong kemikal. Gayunpaman, ang ilang mga entitad na may potensiyal na kumopya-sa-sarili ay maaaring mas nauna sa RNA tulad ng asidong peptide nucleic.
Ang mga selula ay lumitaw sa mundo mga 4.0–4.3 bilyong taon ang nakalilipas. Ang kasalukuyang paniniwala ng mga siyentipiko ay ang mga selulang ito ay mga heterotroph. Ang isang mahalagang katangian ng mga selula ang membrano ng selula na binubuo ng mga dalawang patong ng lipid. Ang sinaunang membrano ng selula ay malamang mas simple at matatagos kesa sa mga makabagong selula na may isa lamang asidong tabang kadena sa bawat lipid. Ang mga lipid ay alam na bumubuo ng mga dalawang patong na mga besikulo(vesicles) sa tubig na walang mga panlabas na sanhi at maaaring ito ang nauna sa RNA. Gayunpaman ang unang mga membrano ay maaari ring nalikha ng mga katalitikong RNA o nangangailangan ng mga protinang istraktura bago ang mga ito ay mabuo.

Pinagmula ng mga selulang eukaryotiko

Ang selulang eukaryotiko ay nag-evolve mula sa mga pamayanang simbiotiko ng mga selulang prokaryotiko. Ang mga nagdadala ng DNA na mga organelo gaya ng mitochondria at chloroplast ay tiyak na mga labi ng sinaunang simbiotikong humihinga ng oxygen na mga proteobacteria at cyanobacteria kung saan ang mga natitirang mga selula ay nahango mula sa ninunong mga selulang archaean prokaryote cell. Ang teoriyang ito ay tinatawag na teoriyang endosymbiotiko.
Pinagtatalunan pa rin ng mga siyentipiko kung ang mga organelo tulad ng hydrogenosome ay mas nauna sa pinagmulan ng mitochondria o vice versa.
Ang kasarian bilang steoreotipadong koreograpiya ng meiosis at syngamy na umiiral sa halos lahat ng mga kasalukuyang eukaryotes ay maaaring gumampan ng papel sa transisyon mula sa mga prokaryotes patungo sa mga eukaryotes. Ang teoriyang 'pinagmulan ng kasarian bilang baksinasyon(bakuna)' ay nagmumungkahi na ang genome ng eukaryote ay lumago sa pamamagitan ng pagdaragdag mula sa mga genome ng parasitong prokaryan sa iba't iba't pag-ikot ng lateral na paglipat ng gene. Ang kasarian-bilang-syngamy(fusion sex) ay lumitaw nang ang mga inpektadong mga host ay nagsimulang magpalitan ng mga genome na nuclearisado na naglalaman ng kapwa-nag-evolve na bertikal na naisaling mga symbionts na nagbibigay ng proteksiyon laban sa horisontal na inpeksiyon ng mas mga nakakahawang mga symbiont.