Hver eru helstu líffæri dýra- og plöntufrumu og hvaða hlutverki gegna þau?

Nafn þitt

Netfang þitt

Netfang móttakanda

Ruslpóstvörn =

Svar

Hver eru helstu líffæri dýra- og plöntufrumu og hvaða hlutverki gegna þau?
Dýra- og plöntufrumur eru kjarnafrumur. Eins og nafnið gefur til kynna er helsta einkenni þeirra svokallaður kjarni. En ýmis önnur frumulíffæri eru sameiginleg báðum þessum megingerðum kjarnfrumna og verður greint frá þeim helstu og hlutverkum þeirra hér á eftir.

Kjarni er stórt frumulíffæri sem getur náð yfir allt að þriðjung af flatarmáli frumu. Hann er oftast hnöttóttur og nokkurn veginn miðsvæðis í frumu. Í grófum dráttum má segja að kjarni sé stjórnstöð frumunnar því í honum er erfðaefni hennar, DNA. Það er kallað erfðaefni vegna þess að það geymir uppskriftir að prótínum. Prótínin eru helstu byggingarefni frumna, auk þess sem mörg þeirra eru ensím. Ensím eru hvatar sem gera það að verkum að efnahvörf verða nægilega hröð til þess að lífvera haldi lífi. Það er því ljóst að prótín ráða bæði gerð frumna og starfsemi þeirra og þar með eiginleikum lífverunnar.

DNA er kjarnsýra og geyma DNA-sameindir uppskriftir að prótínum. DNA-sameindir eru geymdar í litningum — löngum, grönnum þráðum sem eru í kjarnanum. Litningar sjást aðeins sem slíkir þegar fruma skiptir sér, en á milli skiptinga sjást þeir sem ógreinilegt litni.

Í frumum tiltekinnar lífverutegundar er fjöldi litninga ávallt sá sami, enda nauðsynlegt að hver fruma hafi allar erfðaupplýsingarnar. Þess vegna er einnig séð til þess að þessar upplýsingar séu afritaðar eða eftirmyndaðar áður en fruma skiptir sér í tvennt með því að tvöfalda litningana. Hvor dótturfruma fær þá eintak af öllum erfðaupplýsingum þegar hún fær sitt safn af litningum móðurfrumunnar.

Þetta á þó ekki við um kynfrumur sem sameinast tvær og tvær við frjóvgun. Af þessum sökum er sérstök gerð af frumuskiptingu í kynkerfum lífvera, til dæmis eistum og eggjastokkum dýra, sem stuðlar að myndun kynfrumna með helmingi færri litninga en í líkamsfrumum (Sjá svar við spurningunni Hvað er meiósa og mítósa? eftir Jón Má Halldórsson). Við frjóvgun lítur síðan dagsins ljós fyrsta fruma nýs einstaklings, okfruman.

Auk litninga eru í kjarnanum eitt eða tvö kjarnakorn. Þau eru úr kjarnsýru af RNA gerð. Hlutverk kjarnakorna er að mynda ríbósóm, stundum nefnd netkorn.

Þegar fruma er ekki að skipta sér er kjarninn umlukinn kjarnahjúp. Hann er tvöföld himna úr fituefnum og prótínum. Á honum eru göt sem auðvelda för stórra kjarnsýra auk ríbósóma út úr kjarnanum. Hjúpurinn leysist upp við frumuskiptingu en myndast á ný þegar henni er lokið. Fyrir utan kjarnahimnuna er svokallað umfrymi.

Umfrymi er gert úr ýmsum frumulíffærum sem eru á sveimi í seigfljótandi glærfrymi. Frumulíffærum þessum mætti lýsa sem hólfum aðgreindum frá glærfrymi með himnum. Þau eru mörg af sömu gerð í plöntu- og dýrafrumum. Himnur í frumum eru allar af sömu grunngerð, það er tvöföldu fituefnalagi með ýmsum gerðum prótínsameinda í því. Himnurnar ráða hvaða efni fara milli glærfrymis og frumulíffæranna sem þær umlykja. Þær sem eru innan frumunnar í umfrymi hennar mætti kalla frymishimnur.

Ein er sú himna, frumuhimnan, sem er sérlega mikilvæg. Er hér um að ræða himnuna sem umlykur frumuna sjálfa. Hún sér ekki eingöngu um að afmarka frumuna, heldur velur hún hvaða efni fara á milli hennar og nánasta umhverfis. Hún er sem sé valgegndræp og á það við um frymishimnur almennt. Ennfremur tengja frumuhimnur frumur saman í vefjum.

Á milli frumulíffæra er innri stoðgrind, svokölluð frymisgrind, í glærfryminu. Hún er gerð úr skipulegu kerfi örpíplna og örþráða (e. microtubules and microfilaments) sem styrkja frumuna og gefa henni lögun. Í sumum frumum stuðlar hún einnig að hreyfingum.

Ríbósóm eru lítil korn í umfrymi. Þau eru ýmist óbundin í glærfrymi eða föst við annað frumulíffæri, frymisnet. Ríbósómin taka við umrituðum erfðaupplýsingum úr kjarna (í formi RNA kjarnsýrusameinda) og þýða þær yfir í prótín. Þetta gera þau með því að lesa efnagerð RNA sameindanna og tengja saman amínósýrur sem eru byggingareiningar prótína í samsvarandi fjölpeptíðkeðjur eða prótín.

Frymisnet er kerfi af himnuslöngum og nær allt frá kjarnahjúp að frumuhimnu. Um frymisnetið flytjast efni milli frumuhluta. Frymisnet er af tveimur mismunandi gerðum. Hrjúfa gerðin hefur ríbósóm utan á sér. Eftir að ríbósómin hafa myndað prótín berst prótínið í þessa gerð af frymisneti þar sem frekari vinnsla á því fer fram, til dæmis ef tengja á fituefni við það. Slétt frymisnet er án ríbósóma en þar fer ýmis konar starfsemi fram, meðal annars myndun fituefna í sumum frumum. Dæmi um fituefni myndað í sléttu frymisneti eru sterahormón. Frymishimnur frumunnar myndast flestar í frymisneti og losna síðan frá því þar sem þær eiga að vera.

Frymisflétta er annað frumulíffæri sem finnst í bæði dýra- og plöntufrumum. Hún tekur við afurðum frá frymisneti, lýkur við vinnslu á þeim og pakkar þeim inn í litlar himnublöðrur til flutnings innan frumunnar eða jafnvel út úr henni. Dæmi um afurðir sem frumur flytja út eru hormón sem innkirtilfrumur framleiða, pakka inn og seyta svo í blóð.

Hvatberi er mjög mikilvægt frumulíffæri. Að minnsta kosti einn slíkur er í hverri kjarnafrumu. Almennt gildir að meira er af hvatberum í dýrafrumum en plöntufrumum. Hvatberar eru hnöttóttir eða ílangir og gerðir úr tvöfaldri frymishimnu. Sú ytri er slétt en sú innri í fellingum. Á fellingunum eru ensím og önnur prótín, en í hvatberum fer fram frumuöndun (Sjá svar sama höfundar við spurningunni Hvað er innri öndun og hvernig verkar hún?). Í stuttu máli má segja að hvatberar séu orkuver frumna, það er að segja þar er losuð orka sem fruman nýtir til nýmyndunar efna og vaxtar, hreyfingar og ýmissar annarrar orkukræfrar starfsemi.

Í umfrymi frumna eru safabólur og korn af ýmsum gerðum eftir sérhæfingu frumnanna. Safabólur eru vökvafylltar blöðrur en korn innihalda fast efni. Almennt er hlutverk beggja að geyma efni. Dæmi um safabólu sem finnst í bæði dýrs- og plöntufrumum er leysibóla sem geymir meltiensím. Nánar má lesa um safabólu í svari sama höfundar við spurningu um muninn á plöntu- og dýrafrumu.

Annað sem kemur fyrir hjá sumum plöntu- og dýrafrumum en alls ekki öllum eru svokallaðar svipur og bifhár. Slík frumulíffæri stuðla að hreyfingum frumna og eru sáðfrumur, sem hafa eina langa svipu, líklega þekktasta dæmið. Örpíplur eru meginuppistaða þessara frumulíffæra.

Geislaskaut (e. centrosomes) er rétt fyrir utan kjarnann. Þar fer myndun og niðurröðun örpíplna fram. Munur er á gerð geislaskauta hjá plöntu- og dýrafrumum (Sjá Hver er munurinn á dýra- og plöntufrumum? eftir sama höfund). Rétt fyrir frumuskiptingu skiptir geislaskautið sér í tvennt og færast skautin tvö sem myndast sitt hvoru megin við kjarnann. Eftir að litningarnir hafa tvöfaldast eiga geislaskautin þátt í hreyfingum þeirra í dótturfrumurnar sem myndast í lok frumuskiptingar.

Ofantalin frumulíffæri eru bæði í plöntu- og dýrafrumum. Það fer þó eftir sérhæfingu frumnanna hversu áberandi hin ýmsu líffæri eru.

Heimildir og myndir:

• Örnólfur Thorlacius, 2001. Líffræði. Reykjavík, Iðnú.
• Kimball's Biology Pages
• Mynd af frumukjarna: Blausen.com staff (2014). "Medical gallery of Blausen Medical 2014". WikiJournal of Medicine 1 (2).. (Sótt 4.2.2021).
• Mynd af okfrumu: Zygote1.jpg - Wikimedia Commons. Höfundur myndar: Nina Sesina. Birt undir Creative Commons Attribution-Share Alike 4.0 International leyfi. (Sótt 4.2.2021).
• Mynd af frumuhimnu: Plasma Membrane (Cell Membrane) - National Genome Research Institute. (Sótt 4.2.2021).
• Mynd af hvatbera: Animal mitochondrion diagram en (edit).svg - Wikimedia Commons. (Sótt 18. 12. 2017).

...