3.1 Big bang og universets opprinnelse

Cella - den minste eininga i livet

Alle levande organismar er bygde opp av celler. Nokre organismar, som bakteriar, består av berre éi celle. Andre, som menneske, består av billionar av celler som samarbeider.

Celleteorien er ein av dei viktigaste teoriane i biologien:

1. Alle levande organismar består av éi eller fleire celler
2. Cella er den grunnleggjande eininga i livet
3. Alle celler kjem frå andre celler (ved celledeling)

Sjølv om det finst mange ulike typar celler, deler dei nokre grunnleggjande eigenskapar:
- Dei har ein cellemembran som skil cella frå omgivnadene
- Dei inneheld DNA (arvemateriale)
- Dei kan utføre stoffskifte (kjemiske reaksjonar)
- Dei kan reprodusere seg (dele seg)

Prokaryote celler

Prokaryotar er enkle, eincella organismar utan cellekjerne. Bakteriar og arkear er prokaryotar.

Kjenneteikn ved prokaryote celler:

1. Inga cellekjerne
- DNA-et flyt fritt i cytoplasmaet (ikkje omgitt av membran)
- DNA-et er sirkulært (eit ringforma kromosom)

2. Små og enkle
- Typisk 1-10 μm i diameter
- Færre organellar enn eukaryote celler

3. Cellevegg
- Dei fleste prokaryotar har ein cellevegg av peptidoglykan
- Gjev cella form og vern

4. Ribosom
- Små ribosom som produserer protein
- Flyt fritt i cytoplasmaet

5. Andre strukturar
- Flagell: Piskeliknande struktur for rørsle
- Pili: Hårliknande utvekstar for feste
- Plasmid: Små, ekstra DNA-molekyl

Eukaryote celler

Eukaryotar er organismar med celler som har cellekjerne. Dyr, plantar, sopp og protistar er eukaryotar.

Kjenneteikn ved eukaryote celler:

1. Cellekjerne
- DNA-et er pakka i kromosom inne i cellekjernen
- Kjernen er omgitt av ein dobbel membran (kjernemembran)
- Inneheld nukleolus (der ribosom blir laga)

2. Større og meir komplekse
- Typisk 10-100 μm i diameter
- Mange membranomslutta organellar

3. Organellar
Eukaryote celler har mange spesialiserte strukturar (organellar) med spesifikke funksjonar:

- Mitokondriar: Energiproduksjon (celleanding)
- Endoplasmatisk retikulum (ER): Protein- og lipidproduksjon
- Golgiapparatet: Modifisering og pakking av protein
- Lysosom: Nedbryting av avfallsstoff
- Ribosom: Proteinsyntese
- Cytoskjelett: Gjev cella struktur

4. Planteceller har i tillegg:
- Cellevegg: Av cellulose, gjev støtte
- Kloroplastar: Fotosyntese (grøne planteceller)
- Vakuolar: Store væskefylte rom for lagring

Viktige celleorganellar

Cellemembranen

- Består av eit dobbelt lag av lipid (feittstoff)
- Selektivt permeabel: Slepp nokre stoff gjennom, men ikkje andre
- Protein i membranen fungerer som kanalar, pumper og reseptorar

Cellekjernen

- Inneheld den genetiske informasjonen til cella (DNA)
- DNA-et er pakka i kromosom
- Styrer proteinsyntese ved å sende beskjedar (mRNA) ut til ribosoma

Mitokondriar

- Omdannar næringsstoff (glukose) til ATP (energimolekylet til cella)
- Har eigen dobbel membran
- Har sitt eige DNA (arva frå mor)
- Blir kalla "kraftverket til cella"

Celleanding (forenkla):
$$\text{C}_6\text{H}_{12}\text{O}_6 + 6\text{O}_2 \rightarrow 6\text{CO}_2 + 6\text{H}_2\text{O} + \text{energi (ATP)}$$

Kloroplastar (berre planteceller)

- Omdannar lys, CO₂ og vatn til glukose og oksygen
- Inneheld klorofyll (grønt pigment)
- Har dobbel membran og eige DNA

Fotosyntese (forenkla):
$$6\text{CO}_2 + 6\text{H}_2\text{O} + \text{lysenergi} \rightarrow \text{C}_6\text{H}_{12}\text{O}_6 + 6\text{O}_2$$

Ribosom

- Les mRNA (kopi av DNA) og byggjer protein
- Finst fritt i cytoplasma eller festa til ER
- Består av RNA og protein

Endoplasmatisk retikulum (ER)

- Ru ER: Har ribosom, produserer protein
- Glatt ER: Ingen ribosom, produserer lipid

Golgiapparatet

- Mottek protein frå ER
- Modifiserer og pakkar dei i vesiklar
- Sender dei til riktig stad i cella eller ut av cella

Lysosom

- Inneheld fordøyingsenzym
- Bryt ned avfallsstoff, gamle organellar og bakteriar
- "Reingjeringssystemet til cella"

Vakuolar (spesielt i planteceller)

- Store i planteceller (kan fylle 90% av cella)
- Lagrar vatn, næringsstoff og avfallsstoff
- Skaper trykk (turgor) som held plantecella stiv

Transport over cellemembranen

Stoff må røre seg inn og ut av cella. Det finst to hovudtypar transport:

Passiv transport

1. Diffusjon
- Stoff spreier seg frå område med høg konsentrasjon til låg konsentrasjon
- Døme: Oksygen diffunderer inn i cella, CO₂ diffunderer ut

2. Osmose
- Diffusjon av vatn gjennom ein selektivt permeabel membran
- Vatn rører seg frå område med låg konsentrasjon av løyst stoff til høg konsentrasjon
- Viktig for vassbalansen i cella

3. Facilitert diffusjon
- Stoff rører seg gjennom proteinkanalar i membranen
- Framleis frå høg til låg konsentrasjon (inga energi)
- Døme: Glukose inn i cella

Aktiv transport

Døme: Natrium-kalium-pumpa
- Pumpar Na⁺ ut av cella og K⁺ inn i cella
- Brukar ATP som energikjelde
- Viktig for nervesignal

Endocytose og eksocytose

Endocytose: Cellemembranen foldar seg inn og omsluttar stoff utanfor cella
- Blir brukt til å ta opp store molekyl eller partiklar

Eksocytose: Vesiklar frå Golgiapparatet smeltar saman med cellemembranen og slepp ut innhaldet
- Blir brukt til å skilje ut hormon, enzym, osv.

Celledeling - Mitose

Celler deler seg for at organismar skal vekse, reparere skadar og erstatte gamle celler.

Mitose er prosessen der ei celle deler seg i to identiske dotterceller.

Cellesyklusen

Livet til cella består av to hovuddelar:

1. Interfase (vekst og førebuing)
- G1-fase: Cella veks
- S-fase: DNA blir kopiert (replikasjon)
- G2-fase: Cella førebur seg til deling

2. Mitose (sjølve delinga)
- Profase: Kromosoma kondenserer (blir synlege)
- Metafase: Kromosoma stiller seg opp på midten
- Anafase: Kromosoma blir trekte frå kvarandre
- Telofase: To nye kjernar blir danna

3. Cytokinese (deling av cytoplasma)
- Cellemembranen blir klemt saman
- To separate celler blir danna

Fasane i mitose (detaljert)

Profase:
- DNA kondenserer til kromosom (X-forma strukturar)
- Kvart kromosom består av to systerkromatidar (identiske kopiar)
- Kjernemembranen blir broten ned
- Spindeltrådar blir danna

Metafase:
- Kromosoma stiller seg opp langs ekvator til cella
- Spindeltrådar festar seg til sentromera (midten av kromosoma)

Anafase:
- Systerkromatidane blir trekte frå kvarandre til kvar sin pol
- Cella blir lang og smal

Telofase:
- Kromosoma dekondenserer (blir usynlege igjen)
- Kjernemembran blir danna rundt kvar gruppe kromosom
- To identiske kjernar

Cytokinese:
- Cellemembranen blir klemt saman på midten
- Dannar to separate dotterceller
- Kvar dottercelle har identisk DNA som modercella

Kvifor er mitose viktig?

1. Vekst: Kroppen veks ved at celler deler seg
2. Reparasjon: Skadde celler blir erstatta
3. Fornying: Gamle celler blir erstatta med nye
4. Aseksuell reproduksjon: Nokre organismar (t.d. bakteriar) formerer seg ved celledeling