Opetus: Biologia

7.lk Solu ja vesi

https://cod3v.info/index.php?title=Taxonomy

Solu

Solut ovat läpimitaltaan tavallisesti 5–200 mikrometriä, mutta pienimmät yksisoluiset bakteerit ovat läpimitaltaan vain 0,3 mikrometriä. Ihmisen suurimpia soluja ovat munasolut, hermosolut ja lihassolut, ja pienimpiä siittiösolut ja punasolut.

Soluelimet (soluorganellit). Lähde: Wikipedia.

Kasvisolu	Molemmat	Eläinsolu
Viherhiukkanen (kloroplasti)	Solukalvo. Lipidikaksoiskalvo: glyseroliin on liittynyt kaksi rasvahappoa ja hydrofiilinen fosfaattiryhmä. Rasvahappojen hydrofobiset osat, poolittomat hiiliketjut, ovat suuntautuneet kalvon keskelle.
Soluseinä	Solulima eli sytoplasma. Runsaasti proteiineja ja RNA:ta. Proteiinisynteesi tapahtuu soluliman ribosomeissa
Glyoksysomit. Glyoksylaattikierto mahdollistaa kasveille glukoosin synteesin rasvahapoista	Tuma. Solun perintötekijät sijaitsevat (aitotumallisissa soluissa) tumassa, joka on eristetty solulimasta tumakalvolla.
	Mitokondrio. Sisältää ATP:tä. Solussa voi mitokondrioita olla muutamasta tuhansiin. Muodoltaan mitokondriot ovat pitkulaisia, ja niiden sisäkalvossa on runsaita hyllymäisiä poimuja. Kehittyi varhaisen esieukaryoottisolun kanssa endosymbioosissa eläneestä aerobisesta bakteerista. ||
	solulimakalvosto
	Golgin laite. Viimeistelee erittyviä proteiinimolekyylejä.
	Eriterakkulat
	Endosomit
Solunesterakkulat (eli ontelot) hoitavat lysosomien tehtävää. Niiden tilavuus voi kasvisolussa olla jopa 90 % solun tilavuudesta.	Lysosomit. Solunsisäinen ruuansulatus. Osallistuvat solun puolustautumiseen hajottamalla bakteereita. Myös solujen omat kuluneet osat hajoavat lysosomien sisällä. Muodostuvat Golgin laitteessa.
	Peroksisomit
	Kuljetusvekselit
	Keskusjyväset
	Robosomit
	Glykogeeni
	Rasvapisarat
	Värekarvat
	Solun tukiranka. Koostuu proteiinien muodostamista säikeistä: (1) mikrotubuluksista, (2) mikrofilamenteista ja (3) välikokoisista säikeistä. Ne säätelevät muun muassa solun muotoa, soluelinten paikkoja, solun liikettä ja rakkuloiden kuljetusta solun sisällä.

Solun toiminta Proteiinisynteesi Pääartikkeli: Proteiinisynteesi Proteiinisynteesissä solu valmistaa amino­hapoista proteiineja tumassa sijaitsevien kromosomien ohjeiden mukaisesti. Solut ovat kehittyessään erilaistuneet tiettyjen proteiinien tuottamiseen, ja joitain proteiineja solut tuottavat ainoastaan tietyissä elämänkaaren vaiheissa. Solujen proteiinisynteesi tapahtuu ribosomien avulla. Proteiinisynteesiä valvoo soluissa moni tarkistus- ja korjausmenetelmä.[13]

Energiantuotanto Solujen energialähteinä toimivat pääosin hiilihydraatit ja rasvahapot. Aitotumallisissa soluissa rasvahapot pilkotaan pääasiallisesti hapettamalla β-oksidaatiossa mitokondrioissa, jolloin syntyy pelkistyneitä elektroninsiirtäjäkoentsyymejä NADH:ta ja FADH2:ta. Hiilihydraatit pilkotaan ja muokataan ensin glukoosiksi tai sen johdannaisiksi. Solulimassa tapahtuvassa glykolyysissä ne muutetaan pyruvaatiksi, mikä tuottaa NADH:ta ja ATP:tä. Sekä pyruvaatista että rasvahappojen hapetustuotteista muodostetaan asetyyli-koentsyymi A:ta, joka pilkotaan hapettamalla mitokondrion sitruunahappokierrossa, jolloin syntyy hiilidioksidia, NADH:ta ja FADH2:ta. Aerobisten eli happea käyttävien solujen mitokondrion hengitysketjussa eli elektroninsiirtoketjussa aiemmissa reaktioissa tuotetut NADH ja FADH2 luovuttavat elektroninsa eli hapettuvat NAD+:ksi ja FAD:ksi pelkistäen hapen vedeksi ketjureaktion jälkeen. Seurauksena mitokondrion sisemmän kalvon eri puolille syntyy protonikonsentraatiogradientti, jossa matriisi on emäksisempi kuin solulima. Proteiinikanavat eli ATP-syntaasit antavat protonikonsentraation tasoittua tekemällä samalla protonivirrasta saatavalla energialla ADP:sta ja fosfaatista ATP:ta nk. oksidatiivisessa fosforylaatiossa. ATP on solun perusenergiavaluutta, jota entsyymit käyttävät reaktioihinsa. ATP:n huono puoli on se, että sitä ei voida säilöä suuria määriä.

Endo- ja eksosytoosi Solu ottaa aineita ympäristöstään endosytoosilla, joka voidaan jakaa kahteen: fagosytoosiin ("solusyönti") ja pinosytoosiin ("solun juominen"). Molemmissa tapahtumissa solun ulkopuolella olevat molekyylit kiinnittyvät solukalvon reseptoreihin ja saavat aikaan solukalvon vetäytymisen kuopalle. Kuoppa syvenee, ja lopulta kuoppa irtoaa solun sisälle endosomina ja solukalvo umpeutuu kiinnittymällä vastakkaiseen reunaan. Endosomi yhdistyy solussa lysosomin kanssa. Lysosomi sisältää entsyymejä, jotka hajottavat endosomin sisällön solun käyttöön. Esimerkkinä fagosytoosista on, kun fagosytoivat solut (makrofagit, neutrofiilit) syövät bakteereja ja tappavat ne sisällään. Jotkin bakteerit esimerkiksi tuberkuloosi ja shigella voivat elää solun sisällä estämällä endosomin ja lysosomin fuusiota. Fagosytoosin jälkeen ns. myöhäinen endosomi yleensä liitetään uudestaan kalvolle eksosytoosilla, jolloin sen sisältämät kuona-aineet vapautuvat soluvälitilaan. Eksosytoosi on käänteinen endosytoosille.

Viestintä Solu aistii koko ajan ympäristöään, ja riittävän merkittävien muutosten tuottamat ärsykkeet aktivoivat sen viestinvälitysjärjestelmän. Solut voivat vaikuttaa toisiinsa suoran kontaktin tai viestimolekyylien välityksellä. Solujenvälisessä viestinnässä lähettäjäsolu tuottaa viestimolekyylin, kuten proteiinin, peptidin, aminohapon, steroidin tai kaasumaisen yhdisteen, joka kulkeutuu vastaanottajasolun reseptoriin. Viestimolekyylit voivat kulkea solusta toiseen verenkierron kautta, aukkoliitosten kautta, sitoutumalla viereisen solun pinnan reseptoreihin tai hyvin nopeasti hermosolun ja lihassolun välillä. Solu voi vaikuttaa viestimolekyylien avulla myös omaan toimintaansa.[14]

Kasvu, lisääntyminen, vanheneminen ja kuoleminen Solu tarvitsee kasvaakseen ja jakautuakseen normaalisti kasvutekijöitä, jotka ovat muiden solujen muodostamia peptidejä. Joskus solu tarvitsee usean eri kasvutekijän vaikutusta, ja jotkin kasvutekijät ovat solulle täysin elintärkeitä.[15]

Solut lisääntyvät jakautumalla joko mitoottisesti tai meioottisesti.[8] Mitoosi on solun jakautuminen kahdeksi identtiseksi kopioksi. Se kestää noin tunnin, ja sitä seuraa välivaihe, joka on mitoosia paljon pitempi.[16] Meioosia esiintyy ainoastaan sukusolujen eli munasolujen ja siittiöiden muodostuessa. Meioosissa on kaksi peräkkäistä solunjakautumista, joista syntyy neljä haploidista sukusolua.[17]

Erityisen nopeaan tahtiin jakautuvat verisolut, monet epiteelisolut ja siittiöt. Esimerkiksi ihmisen suolen epiteelisolut uusiutuvat kerran noin viidessä vuorokaudessa. Harvoin jakautuvat esimerkiksi maksasolut, noin kerran kuukaudessa. Hermosolut menettävät yleensä jakautumiskykynsä erikoistuessaan. Valtaosa niistä syntyykin jo sikiökaudella, vaikka pieniä määriä syntyy myöhemminkin muun muassa hippokampuksessa. Uusiutuvia hermosoluja ovat lisäksi hajureseptorit.[15]

Syövässä solu lakkaa olemasta normaalissa määrin riippuvainen ympäristöstään tai muista soluista. Siitä tulee syöpäsolu, joka jakaantuu hallitsemattomasti ja voi muodostaa kasvaimen.[18]

Oksidatiivisen stressi vaurioittaa soluja, mikä johtaa solujen ennenaikaiseen vanhenemiseen tai apoptoosiin eli ohjelmoituneeseen solukuolemaan[19]. Solut kuolevat perintötekijöiden sekä naapurisolujen antamien signaalien vaikutuksesta. Kuollut solu hajoaa ja joutuu fagosytoiduksi. Apoptoosi on erityisen tärkeää aivojen ja sukuelinten kehityksessä.[15] Jos apoptoosia ei tapahdu, vaurioitunut solu jää elimistöön niin sanotussa senesenssissä, jolloin se ei enää jakaudu, mutta erittää terveydelle haitallisia aineita[20].

Solun evoluutio Ensimmäinen solu syntyi maapallolle arviolta 3,5 miljardia vuotta sitten. Se oli ehkä kemoheterotrofi, joka hyödynsi elinympäristönsä orgaanisia yhdisteitä. Varhaisille soluille kehittyi kyky valmistaa orgaanisia yhdisteitä hiilidioksidista muuntamalla valoenergiaa kemialliseen muotoon, eli niistä oli tullut fotosynteettisiä. Myöhemmin soluille kehittyi kyky käyttää fotosynteettisenä elektronilähteenä vettä. Näin syntyi happea tuottava fotosynteesi, ja happea alkoi kerääntyä ilmakehään. Jotkin elämänmuodot sopeutuivat happeen ja käyttivät sitä uutena ja entistä tehokkaampana energianlähteenä.[21]

Esitumalliset eli prokaryootit, tumattomat yksisoluiset eliöt, eriytyivät jo varhain bakteereihin ja arkeoneihin. Aitotumaiset eli eukaryootit ilmaantuivat 1,5–2 miljardia vuotta sitten. Niiden syntytapaa ei vieläkään tiedetä varmasti. Monisoluiset eliöt kehittyivät noin 600 miljoonaa vuotta sitten, ehkä paljon varhaisemminkin.[22] [23]

Luonnon tutkimus

== 7. lk: Eliökunta