Cellens oppbygning og funksjon 

Kiropraktor Einar Lia  

HERKULES: Helgas gate 10 • 3730 Skien 

Tlf. 450 49 450 

Menneskekroppens celle er en fasinerende struktur og består av følgende: 

- 70-85% vann, ved unntak av adipocytter (fettceller). 

- Ioner/elektrolytter som kalium, magnesium, fosfat, sulfat, bikarbonat og små mengder natrium, klor og kalsium. 

- 10-20% proteiner, som kan deles i strukturelle proteiner og funksjonelle proteiner (enzymer). 

- Rundt 2% lipider (fett), hvorav de viktigste er fosfolipider, kolesterol, triglyserider og nøytralt fett. I adipocyttene (fettcellene) består triglyserider for rundt 95% av celle massen og representerer kroppen hovedlager av energi. 

- Rundt 1% karbohydrater, men kan inneholde opp til 3% i muskelcellene og 6% i lever cellene. Karbohydratene er som regel lagred i form av glykogen, en uløslige glukosebinding. Karbohydrater spiller hovedrollen cellens metabolisme. 

Cellekjernen: 

Rundt cellekjernen ligger kroppens DNA bundet opp i kromosomer. Alle normale menneskeceller inneholder 23 kromosompar. Cellekjernen er omkapslet av et debbeltlag av fosfolipidmembran med nukleære porer som tillater gjennomgang av forskjellige proteiner mellom plasma i cellekjernen og plasma i cellen kalt cytosol. Inne i selve cellekjernen ligger plassen for produksjonen av ribosomer som transporteres videre ut i cellen. 

Ribosomer: 

Ribosomer er cellulære arbeidsbenker som syntetiserer/produserer proteiner fra mRNA oppskrifter. Ribosomer består av proteiner og ribosomalt RNA (rRNA), der ca 40% av ribosomet består av 40% og 60% rRNA. Ribosomene finnes fritt flytende i cytosol eller festet/bundet til edoplasmatisk retikulum (ER). Et komplett ribosom består av to subenheter, en stor subenhet og en liten subenhet. Den store subenheten består av tre rRNA molekyler og rundt 50 proteiner og den lille subenheten har et rRNA molekyl og rundt 30 proteiner. Ribosomer settes sammen når de trengs for å oversette mRNA fra cellekjernen og omdanne oppskriften til proteiner. Ribosomene oppløses når de ikke trengs lenger. 

Endoplasmatisk retikulum: 

Endoplasmatisk retikulum er et membransystem som består av væskefylte kanaler og blærer. Dette membransystemet fungerer som et transportsystem og nettverket fyller store deler av cytoplasmaet. Endoplasmatisk retikulum omringer cellekjærnen og de forekommer direkte porer fra cellekjærnen og inn i dette membransystemet. I muskelcellene kalles denne organellen sarkoplasmisk retikulum. Vi skiller mellom granulert endoplasmisk retikulum som inneholder ribosomer og glatt endoplasmisk retikulum som da ikke inneholder ribosomer. Den granulerte endoplasmiske retikulum er involvert i produksjonen og modifikasjonen av proteiner som vil bli sluppet ut i cytoplasma og ta del i lysosomene og golgiapparatet. Både den granulerte og glatte endoplasmatiske retikulum har i oppgave å feste karbohydrater til proteiner, noe som kalles glykosylering og i produksjonen av lipider. Produksjonen av lipider styres av glatte edoplasmatiske retikulum.   

Golgiapparatet: 

Den neste organellen som kommer etter endoplasmatisk når man går fra callekjernen og ut, er golgiapparatet. Denne organellen består av flatklemte blærer som er stablet oppå hverandre. Som nevnt over mottar golgiapparatet proteiner som er laget ved granulert endoplasmatisk retikulum. Disse proteinen blir her modifisert (trimming eller påhekting av nye kjeder) og transporteres enten videre ut av cellen ved eksocytose eller overføres til lysosomer for nedbryting. Enkle sukkerarte blir også modifisert i golgiapparatet ved at de enkle sukkerartene settes sammen til høymolekylære karbohydrater. Disse karbohydratene kan bli koblet på proteiner til glykoproteiner. Golgiapparatet er særlig velutviklet i sekresjonsceller som f.eks kjertelceller, der organellen ligger mellom cellekjernen og den delen av cellen som vender ut mot omgivelsene. Golgiapparatet deles opp i tre deler. En cis-del som ligger nærmest endoplasmatisk retikulum, midtre-del og trans-del som ligger nærmest plasmamembranen/cellemembranen. 

Mitokondrie: 

Mitokondrie er cellens kraftstasjon og en celle inneholder et stort antall mitokondrier. Denne organellen er omsluttet av to membraner, en indre og en ytre membran. Den indre membranen er helt unik og brukes til å generere ATP fra nedbrytningen av karbohydrater og fett. Mitokondriene kan reprodusere seg til flere i hver celle avhengig av cellenes krav. De inneholder også sitt eget DNA. Mitikondriene er pådriveren ved programert celledød (apoptose) ved at porer dannes i membranen til mitokondriene. Dette gjør proteiner lekker fra mitokondriene lekker ut i cellens cytosol og igangsetter celledød. 

Hovedfunksjonen til mitokondriene ligger i sitronsyresyklusen og elektrontransposrtkjeden. 

Sitronsyresyklus: 

Sitronsyresyklusen er en livsviktig prosess som foregår inne i motokondriene. Når cellen bruker sitronsyresyklusen for å produsere energi, er det hovensaklig acetyl-CoA som har hovedrollen i syklusen. Acetyl-CoA er et stoff som er felles for sukkernedbrytning (glykolyse) og fettsyrenedbrytning (beta-oksidasjon). Sitronsyresyklusen kan også mates med stoffet alfa-ketoglutarate og enkelte andre stoffskifteprodukter fra nedbrytningen av aminosyrer. I hovedsak produserer sitronsyresyklusen energibærerene NADH og FADH2, men ved siden av dette produserers også byggesteiner til syntese av nye stoffer som fettsyrer, glukose, aminosyrer, steroler, puriner og heme-grupper. I oppsummerende trekk er sitronsyresyklusen en syklisk prosess hvor nedbrytningsprodukter fra glukose går inn som acetyl-CoA (koenzym A) spaltes gjennom åtte steg hvor acetyl-CoA omdannes til blant annet sitronsyre, alfa-ketoglutarsyre, suksinat, eplesyre og oksaleddiksyre. Gjennom alle disse åtte stegene dannes 2 ATP, 8 NADH, 2 FADH2 og 6 CO2. Disse energibærerne går så over til elektrontransportkjeden. 

Elektrontransportkjeden: 

Dette er et maskineri som består av fire kanalkomplekser, koenzym Q (Ubikinon - hydrogenbærer), cytokrom C (elektronbærer) og ATP-syntase (proteinkompleks som lager ATP drevet av en protongradient). Kjeden står for det siste steget i cellenes stoffskifte. Gjennom stoffskiftet brytes energirike stoffer som glukose og fettsyrer ned for å drive mitokondrienes ATP-produksjon. Elektrontransportkjeden fungerer ved å bruke energien den får tilført fra elektronbærere som NADH og FADH2 til å pumpe protoner (H+) gjennom membranenkompleksene. Membrankompleksene slipper ikke protonene tilbake, og det oppstår da en konsentrasjonsforskjell av protoner mellom de to sidene av membranen. Den eneste veien tilbake for protonene er gjennom enzymkomplekset ATP-syntase. ATP-syntase bruker energien i protonenes drivtrykk på tvers av membranen til å gjendanne ATP i en prosess som kalles oksidativ fosforylering. 

Elektronene fra både enzymkompleks 1 og 2 fraktes med elektrontransportøres ubikinon til enzymkompleks 3. Ubikinon oksideres av enzymkompleks 3, som overfører elektronene til elektrontransportøren cytokrom C. Cytokrom C frakter elektronene videre til enzymkompleks 4, som således lar elektronene inngå i en reaksjon med protoner og oksygen der det dannes vann. 

Viktige næringsstoffer som innvirker på mitokondriene: 

-Riboflavin (vitamin B2)->forløper til flavinadenindinukleotid (FAD) og flavinmononukleotid (FMN) 

-Fosfor->brukes til å danne ATP 

-Ubiquinol (koenzym Q10)->hydrogenbærer 

-Kobber-> viktig komponent i cytokrom c oksidase 

-Alpha-ketoglutarate (AKG)->nøkkelkomponent i sitronsyresyklusen 

-Oxaloacetate->viktig mellomledd i sitronsyresyklusen 

-Pyruvate->endeproduktet av glykolysen og brukes i sitronsyresyklusen 

-Arginine->viktig amonosyre som blant annet bidrar i sitronsyresyklusen 

-Glutamine->viktig kilde til karbon i sitronsyresyklusen 

-Proline->bidrar blant annet til renselsen av mitokondriene 

-Isoleucine->bedrer funksjon og reduserer oksidativt stress i mitokondriene 

-Valine->oppregulerer kompleks 1,2 og 4 i mitokondriene 

-Methionine->øker mitokondrienes funksjon og aktivitet 

-Propionic acid->øker mitokondrienes funksjon 

-Thiamine (vitamine B1)->øker mitokondrienes funksjon 

-Niacine (vitamine B3)-> har en beskyttende effekt på mitokondriene 

-Biotine->nøkkelrolle i vedlikeholdet av kompleks 4 i mitokondriene 

Lysosom: 

Lysosom er små vesikler (blærer) inni cellene som inneholder spesielle enzymer kalt hydrolaser. Væsken i lysosomene har en lav pH på 4,5-5. Hovedfunksjonen til lysosomene er å bryte ned matriale og kan derfor ses på som cellens "gjennvinningsstasjon". Antall lysosomer i en celle er alt fra ca 50-1000 lysosomer, avhengig av celletyper og næringstilgang. 

Hovedfunksjonen til lysosomet er som nevnt å bryte ned matrialet. Dette innebærer å fjerne skadelige eller overflødige stoffer, samt sørge for at cellen har tilgang på byggesteiner for å danne nye makromolekyser. I tillegg er lysosomene særlig viktige for nedbrytningen av større komponenter i cellen. Komponenter som skadede organeller i cellen, større proteinkomplekser og mikroorganismer. Makromolekylene som skal brytes ned kommer til lysosomene enten uten fra cellen ved endocytose eller inenfra cellen ved autofagi. En anne viktig funksjon til lysosomene er at de har en overvåkningsfunksjon som fanger opp endringer i cellens metabolisme. Her viderefører de signaler som påvirker cellens vekst og metabolisme. 

Peroksisom: 

Peroksisom er en organelle som på linje med lysosomet er viktig i nedbrytningen av ulike stoffer. De finnes i alle celler i kroppen, men det foreligger spesielt mange av dem i leverceller og nyreceller. Peroksisomet inneholder enzymer som danner og forbruker hydrogenperoksid (H2O2). Rundt 40 ulike peroksisomale enzymer er til nå blitt kjent. Peroksisomene bryter ned en flertall av ulike giftstoffer. Disse er blant annet etanol, formaldehyd, maursyre og fenoler. Peroksisomene bryter også ned de langkjedete, flerumettede og forgrenede fettsyrene. 

Referanse: Store Medisinske Leksikon 

Referanse: Chandar, N. & Susan, V. (2019) Lippincott Illustrated Reviews Cell and Molecular Biology. 2nd edition. Wolters Kluwer. 

Referanse: Ronner, P. (2018) Netter´s Essential Biochemestry. 1st edition. Elsevier.