Av Kevin Beck • Uppdaterad 30 augusti 2022

Celler är livets grundläggande enheter och har de väsentliga egenskaper som definierar levande system - metabolism, tillväxt och reproduktion. Precis som atomer underbygger kemi, ligger celler bakom biologi. Människokroppen hyser mer än 30 biljoner celler, var och en ett komplext, självständigt system.

Upptäckt av cellen

Tanken att materia är sammansatt av diskreta enheter går tillbaka till Demokritos (5:e–4:e f.Kr.). Det var dock inte förrän på 1600-talet, med tillkomsten av mikroskopet, som forskare faktiskt kunde observera dessa enheter. Robert Hooke myntade termen "cell" 1665 när han studerade kork; två decennier senare upptäckte Anton van Leeuwenhoek bakterier. År 1855 hävdade Rudolph Virchow korrekt att levande celler bara uppstår från andra levande celler, en princip som senare skulle underbygga cellteorin.

Prokaryota vs. eukaryota celler

Prokaryoter – Bakterier och Archaea – har funnits i ungefär 3,5 miljarder år, vilket utgör ungefär tre fjärdedelar av jordens ålder. De är vanligtvis encelliga. Eukaryoter, som omfattar djur, växter och svampar, uppstod genom en endosymbiotisk händelse för nästan 3 miljarder år sedan, när en primitiv cell uppslukade en aerob bakterie som utvecklades till mitokondrien. Detta partnerskap möjliggjorde utvecklingen av komplext flercelligt liv.

Läs mer om likheterna och skillnaderna mellan prokaryota och eukaryota celler.

Cellsammansättning och funktion

Trots stor mångfald delar alla celler kärnkomponenter:ett plasmamembran, cytoplasma, DNA och ribosomer. Prokaryoter har också en stel cellvägg, liksom växtceller. I eukaryoter är DNA inneslutet i en kärna omgiven av ett kärnhölje.

Plasmamembranet

Plasmamembranet är ett fosfolipiddubbelskikt som består av hydrofila huvuden och hydrofoba svansar. Detta arrangemang ger semipermeabilitet, vilket gör att små molekyler som glukos och CO₂ kan diffundera fritt medan större eller laddade molekyler kräver aktiv transport via ATP-drivna pumpar.

Läs mer om plasmamembranets struktur och funktion.

Kärnan

Kärnan, omgiven av kärnhöljet, rymmer kromosomer - DNA-segment som skiljer sig i antal mellan arter (människor har 23 kromosomtyper, totalt 46). Under celldelning föregår DNA-replikation mitos, vilket säkerställer exakt genetiskt arv.

Ribosomer och proteinsyntes

Ribosomer, lokaliserade i cytoplasman eller bundna till det endoplasmatiska retikulumet, översätter budbärar-RNA (mRNA) till proteiner. Processen börjar med transkription av DNA till mRNA i kärnan, följt av translation av aminosyrasekvensen på ribosomer.

Mitokondrier

Mitokondrier är viktiga för eukaryot andning. Efter att glykolys genererat ATP kommer pyruvatet in i mitokondrierna, där det genomgår Krebs-cykeln i matrisen och elektrontransportkedjan på det inre membranet – vilket producerar huvuddelen av cellulär ATP.

Andra membranbundna organeller

• Endoplasmatiskt retikulum (ER) :Ett rörformigt nätverk som modifierar proteiner (grov ER) och syntetiserar lipider och kolhydrater (smidig ER).
• Golgi-apparat :En bunt cisterner som paketerar och skickar proteiner och lipider via vesiklar.
• Lysosomer :Innehåller hydrolytiska enzymer som bryter ned avfall och skadade organeller.
• Vakuoler och blåsor :Transportera last i cellen; Vakuoler i växter lagrar näringsämnen och enzymer.
• Cytoskelett :Mikrotubuli och associerade proteiner ger strukturellt stöd och underlättar intracellulär transport.

DNA och celldelning

Hos bakterier kopierar binär fission DNA och delar cellen i två. Eukaryot delning involverar mitos (profas, metafas, anafas, telofas - plus prometafas i många konton) följt av cytokines. Fel i DNA-replikering eller reparation kan leda till okontrollerad cellproliferation, cancers kännetecken.