Celler, vev og organsystem

Celler

"Ordet celle kommer fra det greske ”cellula” og betyr lite hulrom og gjenspeiler de hulrom R. Hooke fant i kork da man fikk de første mikroskopene på midten av 1600- tallet. De første cellene man undersøkte hadde hulrom som enten var tomme eller fylt med plantesaft. Frem mot 1900-tallet gjorde man store framskritt innenfor utviklingen av mikroskop. Dette gjorde at man fikk store kunnskaper om cellenes oppbygging og innhold, og at man i større grad kunne skille ulike celletyper fra hverandre. På tross av store ulikheter i cellenes form og størrelse så innehar de flere likheter. Man vil i ulik litteratur finne forskjellige måter å kategorisere cellene på. Biologene angir dem som prokaryote (uten kjerne) eller eukaryote (med kjerne). Jeg vil forholde meg til en mer folkelig tilnærming som planteceller, dyreceller og bakterier. Videre i denne artikkelen skal jeg nesten utelukkende fokusere på de cellene vi finner hos mennesket – dyrecellene eller eukaryote celler.

R.Virchov kom i 1855 med den fullstendige celleteori med tre viktige antakelser som at: alle levende organismer er bygd opp av celler, ei celle er den minste funksjonelle enhet for liv og at nye celler kun oppstår ved deling fra allerede eksisterende celler.

Dette vil si at ei celle er kroppens minste enhet som kan leve sitt eget liv og utføre alle livsnødvendige oppgaver på egenhånd. Oppgavene som kjennetegner liv er energiomsetning, utveksling av avfalls- og næringsstoffer samt gassutveksling, den kan i noen tilfeller bevege seg, reagere på påvirkning og formere seg. Dette kan vi blant annet se hos enkle encellede organismer som tøffeldyr/amøber som kun består av ei eneste celle.

Mennesket derimot består av 1 million milliarder celler, som hver for seg kan fungere alene eller i fellesskap. I utgangspunktet dannes mennesket ved at ei egg- og sædcelle smelter sammen mens flere celledelinger sørger for at den befruktede eggcellen deles videre til ulike celler som spesialiserer seg i hver sin retning. Etter en tid er et spedbarn dannet, med mange forskjellige celler. Stamceller, er celler som ligger klar i kroppen og som kan bli til hvilken som helst celle alt etter hvilke signaler den blir gitt. Bakgrunnen for disse forskjellige cellene skyldes at ulike deler av arvestoffet i cellen blir brukt, og det mest ekstreme tilfellet er kanskje de røde blodcellene som kvitter seg med kjerna og alt arvemateriale.

Selv om menneskekroppen består av mange celler så finner vi omtrent 200 forskjellige typer celler i kroppen som for eksempel egg- og sædceller, fettceller, røde- og hvite blodceller, muskelceller, nerveceller, epitelceller osv. Selv om disse cellene kan variere enormt i størrelse, utseende og funksjon, finner vi bemerkelsesverdig mange fellestrekk i oppbyggingen.

Generell oppbygging av ei celle

Ytterst finner vi en cellemembran som gir cellen fasong, sørger for at innholdet holdes på plass og regulerer hvilke stoffer som går ut og inn. Cellemembranen består av fett og proteiner men er delvis gjennomtrengelig (permeabel) slik at små molekyler som vann og oksygen kan passere fritt. Større molekyler må gå gjennom egne kanaler som går på tvers av membranen. Andre molekyler må transporteres av spesielle proteiner - transportproteiner. Det at membranen er laget av fett er av en viss betydning. Fettet gjør at membranen blir myk og elastisk slik at cellen er lett å forme, i tillegg til at det har betydning for hvilke stoffer som kan passere. Dette er av stor betydning for blant annet ledning av nervesignaler, effekt av hormoner og cellas videre vekst og utvikling.

Innenfor cellemembranen finner vi væske som minner om vann. Denne væska kalles for cytoplasma (cyto – celle, plasma – væske). I noen sammenhenger kalles dette intracellulær væske (intra – inni) eller cytosol (væske uten andre organeller). Ekstracellulær væske er den væska som finnes utenfor cellene og omfatter blod, lymfe og vann mellom cellene. Væska kan bevege seg fritt ut og inn av cella slik at den kan tørke ut og dø eller den kan svulme opp. Dette siste skjer ved hevelse eller etter ei treningsøkt når musklene svulmer. I væska finner vi mange små komponenter som flyter delvis fritt rundt. Disse kalles med et fellesnavn for organeller. I tillegg finner vi en del salter og enzymer. De anaerobe enzymene som nevnes under utholdenhet og energiomsetningen ligger her, slik at den anaerobe delen av energiomsetningen foregår i cytoplasma.

Mitokondriene er små membraner eller hinner som består av et hulrom fylt med enzymer. Mitokondriene er cellas kraftverk og det som danner energi i form av ATP. Aerob energiomsetning skjer ved hjelp av aerobe enzymer inne i mitokondriene og trenger oksygen. Noen celler har flere og større mitokondrier enn andre celler. Sæd- og muskelceller har mange mitokondrier, mens de røde blodcellene ikke har noen. Sædcellene er dannet for å ”svømme maraton” og trenger derfor masse energi. Muskelcellene skal kunne jobbe over lang tid og trenger også mulighet for å skape mye energi. De røde blodcellene trenger også energi, men har som oppgave å frakte oksygen og det hadde vært dumt dersom de spiste av lasset, slik at de røde blodcellene bruker anaerob energiomsetning for å ikke bruke opp det oksygenet som det frakter med seg. Utholdenhetstrening, som gir bedre kondisjon, vil ha som effekt at muskelcellene får flere og større mitokondrier og flere aerobe enzymer. Altså større og mer effektiv kapasitet til å skaffe energi.

Ribosomer finnes i to utgaver – faste og frie. Ribosomene er små kompliserte ”kuler” som fungerer som cellas ”byggeplass”. Disse styrer proteinsyntesen, det vil si at her settes aminosyrer sammen til proteiner ut fra ulike oppskrifter som sendes ut fra cellekjernen. Ribosomene lager dermed helt nye proteiner som den enten bruker selv for å bygge seg større og sterkere, for eksempel etter styrketrening, for å reparere ting som er ødelagt og for å erstatte det som blir brukt. I tillegg lages proteiner som Golgiapparatet pakker inn i ”poser” og sender rundt i kroppen til andre steder som trenger proteinene enda mer.

Cellekjerna er cellas kommandosentral og avgjør cellas skjebne. Kjernen består ytterst av en kjernemembran som minner om cellemembranen bare det at det er større mulighet for enkelte stoffer å passere ut og inn. Innenfor ligger arvestoffet DNA som er et komplisert molekyl. Ord som DNA, gener og kromosomer har stort sett med det samme å gjøre. DNA er hele arvestoffet altså oppskriften på deg. Et kromosom – farget legeme – er bestemte avsnitt av DNA som koder for bestemte deler av deg, og som kan sees som et farget legeme under en spesiell fase av celledelingen. For eksempel har vi X og Y kromosomer som avgjør hva slags kjønn du får. Et gen er oppskriften på et bestemt protein for eksempel øyefarge. Ut fra dette ser dere at cellekjerna på en måte er en safe som inneholder oppskriften på hvordan du skal bli. Her ligger oppskriften trygt oppbevart uten å bli påvirket, selv om dette i enkelte tilfeller allikevel skjer. Når de ulike proteinene dannes, så sendes det ut oppskrifter til ribosomene som lager proteiner etter behov.

Utenom dette finner vi en rekke andre organeller. Lysosomene er cellas politi og søppelmenn. Dette er små poser (vesikler) med enzymer som kan drepe inntrengere og skadelige stoffer. Skjer det noe tull i cella så kan disse enzymene lekke ut og drepe inntrengerne eller i andre tilfeller hele cella. Dette skjer ved enkelte sykdommer eller ved bruk av noen typer medisiner. Celleskjelettet er proteiner i cella som kan sammenlignes med et reisverk. Dette gir cellen fasong og karakter. I muskelceller har vi aktin og myosin som gjør at cellene kan bevege seg, i hår og negler har vi keratin som gjør dem stive. Golgiapparatet tilsvarer posten. Cellene produserer proteiner som skal fraktes ut. Dette skjer gjennom Golgiapparatet som pakker stoffene inn i en vesikkel, setter på en merkelapp og sender det ut av cella.

Vev

Cellen er kroppens minste funksjonelle enhet og kunne i prinsippet klart seg på egenhånd- men det er ikke slik menneskekroppen fungerer. Her samarbeider milliarder av celler om felles arbeidsoppgaver – for å ivareta seg selv og hele organismen. I kroppen er flere celler med lik oppbygging og funksjon samlet. Når flere like celler samler seg så kalles dette et vev. En samling av for eksempel muskelceller kalles da for muskelvev. Det er to forhold som avgjør vevets funksjon og karakteristika. Det er selve oppbyggingen av den enkelte celle og måten cellene er festet sammen på. Selv om menneskekroppen består av ca 200 ulike typer celler så opererer man kun med fire hovedtyper av vev. Disse er muskelvev, nervevev, binde- og støttevev og epitelvev. Disse gruppene av vev innehar flere underkategorier som vil bli nevnt etter hvert som de dukker opp. Levetiden på de ulike vevene vil også kunne variere. Beinvev som er hardt og stabilt har lang levetid, gjerne opp mot 10 år. Hud kanskje opp mot et par 2-4 måneder mens de røde blodcellene lever i ca 120 dager. Andre celler lever enda kortere, blant annet som følge av slitasje, sykdom og andre forhold. Det skjer derfor hele tiden en kontinuerlig utskifting av celler – og selv om du føler deg som den samme så vil du i løpet av ett års tid kanskje ha skiftet ut hele huden din 3-4 ganger.

Muskelvev

Muskelvev består av muskelceller eller muskelfibere. Navnet fiber brukes siden cellene kan være svært lange (opp mot 40 – 50 cm). Musklenes oppgave er å trekke seg sammen, skape spenning og kraft. Videre kan vi dele muskulatur inn i glatt muskulatur som vi finner i mage, tarm og innvoller. Denne ser glatt ut i mikroskop og arbeider automatisk uavhengig av viljen. Man kan med andre ord ikke bestemme om tarmene skal jobbe. Hjertet består av såkalt hjertemuskulatur. Denne stiller i en egen klasse, og innehar karakteristika både fra glatt- og tverrstripet muskulatur. Den ser tverrstripet ut i mikroskop men arbeider automatisk. Den siste type muskulatur kalles tverrstripet / viljestyrt eller skjelettmuskulatur. Den ser tverrstripet ut i mikroskop siden de kontraktile proteinene, aktin og myosin, ligger i et fast, regelmessig mønster. Sammentrekningen styres av viljen og de aller fleste av disse musklene er festet til og beveger skjelettet (med et par unntak).

Nervevev

Nervevev består av nerveceller eller nervefibere, siden disse også kan være lange. Nervenes oppgaver er å sende og motta informasjon mellom ulike deler av kroppen og dette kan gjøres med en hastighet på opptil 120 m/s. En del av nervesystemet har som oppgave å samle denne informasjonen og tolke og vurdere hva som skjer videre. Nervesystemet deles i to: Det Perifere Nervesystemet (perifert - langt borte) og omfatter alle nerveceller ute i kroppen. Det Sentrale Nervesystemet ligger sentralt og omfatter hjerne og ryggmarg og er kanskje det som er det mest sentrale for vår eksistens.

Epitelvev

Epitelvev er vev som har som oppgave å dekke store overflater. Vi finner epitelvev i hud, tarm og lunger. Blodceller regnes også i noen sammenhenger inn under denne kategorien. Funksjonen er å fungere som barrierer, dekke hulrom og kle ulike deler av kroppen. I denne anledning er evne til å slippe gjennom stoffer av betydning. Det finnes flere utgaver av epitelvev alt etter hvor tykt og gjennomtrengelig det er. Huden er ganske tett slik at mange stoffer ikke kan passere ut og inn. Tarmene er mer gjennomtrengelige siden næringsstoffer skal kunne passere. Lungene er tynne slik at gassmolekyler kan passere uten motstand. Man prater derfor om en- og flerlaget epitelvev alt etter hvor mange lag som ligger oppå hverandre og man har ulike typer av epitelceller, som kubiske og sylinderiske, som kan settes sammen etter formål.

Binde- og støttevev

Binde- og støttevev er en fellesbetegnelse på beinvev, bruskvev og bindevev. Disse har store forskjeller i funksjon og struktur. Beinvev er skjelett og knokler som er harde, sterke og lite elastiske. Bruskvev omfatter brusk som i øret, nesa og for eksempel menisken i kneet eller mellomvirvelskivene i ryggraden. Disse er myke og elastiske og fungerer som støtdempere eller fyller ut ujevnheter mellom ledd. Bindevevet binder sammen knokler og støtter opp ledd og er seigt og litt elastisk. Vi finner dette i leddbånd som kan variere i styrke, leddbåndene i hofta er for eksempel er fryktelig sterke.

Et vevs egenskaper avhenger derfor av spesifikke forhold med cella. Altså om det er ei muskel-, nervecelle etc. Disse strukturene kan være forskjellige i stivhet og funksjon. Cellene i et vev ligger så tett som de kan, men allikevel vil det være et lite mellomrom mellom dem. Dette mellomrommet kan fylles med stoffer som gjør at cellene henger mer eller mindre fast og kalles intercellulær substans (inter - mellom). Intercellulær substansen består av en grunnsubstans og fibere som kan gi vevet dets karakteristiske egenskaper som knoklers hardhet eller brusks elastisitet.

Organsystem

Homeostase betyr likevekt og betegner det at de enkelte cellene klarer å opprettholde en stabil likevekt med tilførsel av gasser, næringsstoffer og avfallstoffer. Feber i kroppen er for eksempel ubalanse i temperaturreguleringen. Men det nytter ikke at hver enkelt celle kun tenker på seg selv. Derfor har vi et finstemt system som kan sørge for at hele organismen er i homeostase. Dette forekommer ved at flere vev (nerve-, muskel og epitelvev) settes sammen og danner ulike organ. Hjertet består for eksempel av bestemte typer muskel-, nerve- og epitelvev. Et organ har en bestemt oppgave (hjerte, lever, nyre) og enkelte organer kan skiftes ut ved transplantasjoner. Flere organer kan igjen samarbeide om oppgaver og da kalles dette et organsystem. Et organsystem kan være kretsløpssystemet som frakter blod eller respirasjonssystemet som skaffer kroppen oksygen og fjerner karbondioksid. Vi har 11 organsystem, men kun de som er av særlig betydning for fysisk aktivitet vil bli gjennomgått i det videre.

Kilder:

Erntsen A.
Bio 100 C – forelesninger i cellebiologi
Institutt for biologi
Det matematisk- naturvitenskaplige fakultet
Universitetet i Tromsø, 1994

Alberts B., Johnson, L., Roberts, W.
Essential Cell Biology - An introduction to the Molecular Biology of the Cell
Garland Publishing, 1998

Haug E., Sand O., Sjaastad Ø.V
Menneskets fysiologi
Universitetesforlaget, 1992