Mennesket og alle andre organismer er opbygget af celler. I huden, musklerne, fedtvævet, organerne osv. – såvel som i blomster, blade, stængler, frugter - er det cellerne, der skaber organismen. Og alt hvad organismen gør, sker fordi cellerne gør noget

Når du læser disse ord, er det en sammentrækning af muskelceller, der flytter øjet hen over sætningen, og når du beslutter dig for at klikke på næste side, er det nerveceller, der sender signaler fra cellerne i hjernen til muskelcellerne i hånden.

 

ELEKTRISKE IMPULSER Det er nerveceller, der sender signaler fra cellerne i hjernen til muskelcellerne i hånden - og det går meget hurtigt!

Flercellede organismer kan være opbygget af flere hundrede forskellige celletyper, der alle er skabt til at varetage bestemte funktioner. I mennesket kan de røde blodceller for eksempel transportere ilt rundt i kroppen. De hvide blodceller kan bekæmpe infektioner. Og nervecellerne kan sende signaler i form af elektriske impulser meget hurtigt gennem kroppen. Dermed kan man fx undgå, at der går flere minutter, fra du har tænkt tanken: "Jeg er tørstig", til at du faktisk rækker armen ud efter glasset. Alt efter hvilken funktion cellerne skal varetage, er deres opbygning, form og størrelse forskellig. Eksempelvis er nogle nerveceller op til 1 meter lange.

FORSKELLIGE FORMER En nervecelle og en blodcelle

Den enkelte celle er ikke afgørende for at vores krop fungerer. Der dør hele tiden celler, og nye celler dannes. Men alle de forskellige typer af celler er afgørende for, at vi fungerer, som vi skal. Hvis nogen af celletyperne ikke eksisterer eller virker, som de burde, bliver vi syge. For eksempel skyldes type 1 sukkersyge, at cellerne, der producerer insulin, dør.

Vi har de fleste celletyper til fælles med dyr, selvom de ofte kan se meget anderledes ud, fordi de har specialiserede former og funktioner. Et eksempel er øjet, der hos både mennesker og insekter består af lysfølsomme celler og af linser, der dirigerer lysstrålerne den rigtige vej; men hos insekter består øjnene af hundredevis af enkeltøjne, der hver leverer et billede til hjernen. Fluer er dårligere til at se fjerne genstande, men bedre til at registrere bevægelse.

Planters celler adskiller sig endnu mere. Træers indre, hårde del, vi fx bygger møbler af og brænder af som brændeknuder, består af vedkar, dvs. af langstrakte celler forbundet med hinanden med hvad der ligner en si, så de til sammen danner lange sugerør, som vandet kan passere gennem på vej op til bladene. Blade består mest af såkaldte mesofyl-celler, der er gode til at omsætte sollyset til kulhydrater.

På kroppens indre og ydre flader sidder cellerne meget tæt og danner på den måde et beskyttende lag. F.eks. på huden, i tarmene og uden på organerne. Cellelaget sørger blandt andet for, at der ikke kan komme væske ind mellem cellerne, så du for eksempel kan gå i bad uden "at blive våd indeni".

På cellernes overflade sidder også molekyler, der sørger for kommunikationen mellem cellerne. Fx kan muskelceller sende elektrisk ladede atomer fra celle til celle gennem en slags kanaler. På den måde kan cellerne i dine muskler koordinere, at de alle trækker sig sammen på samme tid.

Ved at være organiseret på en meget kompleks måde, hvor mange forskellige celletyper sidder sammen, påvirker hinanden og snakker sammen, kan milliarder af celler, der hver især er relativt simple levende enheder, på den måde skabe organismer så som dig - der kan bevæge sig, tænke, tale og føle.

Færre ved nok, at der også mellem planters celler foregår livlig kommunikation. Planter skal for eksempel kunne vokse på en måde, så de får mest muligt lys. Derfor har også planter signalstoffer, der fx kan få celler i stænglen til at strække sig, så planten vokser i den retning, hvor sollyset er. Selvom planter virker “langsomme” kan der inden i dem foregå meget hurtige signaloverførsler.

Cellen er den mindste levende enhed i alle organismer og er det fælles grundlag for alt liv

Det gælder både for mikroorganismer, planter, dyr og mennesker. Deres størrelse kan variere meget. Men en typisk celle har en diameter på mellem 0,01mm og 0,02mm. Det er mindre end man kan se med det blotte øje. Du kan for eksempel ikke skelne cellerne i din hud fra hinanden. Men med et almindeligt mikroskop kan de forstørres så meget, at man kan se, hvordan de er opbygget.

Inden i cellerne er der en flydende substans og forskellige organeller, der kan siges at være cellens organer. Hver især har de bestemte funktioner i cellen, ligesom dine organer har bestemte funktioner i kroppen.

I de fleste organismer indeholder hver celle nogle organeller, der hedder mitokondrier (tegnet med en tyrkis bølget streg i animationen til venstre - i virkeligheden er de rødbrune). Mitokondrierne spiller en vigtig rolle i forbrændingen, dvs. omsætningen af fx sukker til energi.

De fleste organismer indeholder desuden en cellekerne (tegnet med hvide x'er i animationen til venstre), som indeholder arvemassen, DNA'et.

PLANTE- OG DYRECELLE Celler i planter og dyr (herunder mennesker) minder meget om hinanden, hvilket viser, at vi er nærmere beslægtet med planterne end man lige skulle tro! Grundlæggende træk ved begge celletyper er cellemembranen, cellekernen med arvematerialet og mitokondrierne, som er cellens ”kraftværker”, hvor der fremstilles energi ved forbrænding. Planter har desuden grønkorn, hvori fotosyntesen foregår. Når planter desuden har mitokondrier skyldes det, at planter fx om natten lige som dig laver energi ved forbrænding. Planteceller har desuden ofte en stor vakuole, hvor der fx kan ophobes pigmenter eller næringsstoffer. Cellevæggen, der giver planten sin robusthed, er gennemhullet med kanaler, der gør at plantecellerne kan kommunikere med hinanden trods cellevæggen.

Alle celler er omkranset af en membran, der er en tynd hinde, som holder cellens indre adskilt fra omverdenen. I membranen sidder forskellige molekyler, der blandt andet binder cellerne sammen. Men de gør også, at en celle kan "tale" med andre celler og omverdenen, fordi molekylerne kan mærke og reagere på forskellige stoffer. For eksempel sidder der nogle molekyler på nogle af de celler, vi har i munden, der opdager, når du spiser, og derfor får cellerne til at producere spyt.

 

CELLERS KOMMUNIKATION Der findes mange forskellige celler i forskellige organismer, og de udfører forskellige funktioner – fx som blod- eller leverceller, eller nerveceller. Men hvordan ”ved” fx en muskelcelle, at den skal gøre noget bestemt? Alle organismer er afhængige af, at deres celler kan tage imod instrukser fra omverdenen. I denne animation ser man et forsimplet eksempel på cellers kommunikation, hvor en celle bliver aktiveret af et hormon. Det kunne være hormonet insulin, som er blevet løsgivet fra celler i bugspytkirtlen, idet de registrerer at blodsukkeret stiger. Insulin skal sætte fx en muskelcelle i gang med at optage sukker fra blodet. Hormonet binder sig til et membranprotein. Proteinet skifter derved til en aktiv form, der aktiverer et stof inden i cellen. Dette stof aktiverer så et gen, og genet sætter gang i fremstilling af proteiner, der fungerer som sukkerkanaler i cellenmembranen. Nu kan cellen øge sit optag af sukker.

På den måde har hver enkelt celle alle de egenskaber, der skal til for at kunne leve og kommunikere med omverden - helt ligesom dig.

Der kan derfor findes organismer, som kun består af en enkelt celle. Flercellede organismer som mennesket består derimod af hundrede tusind milliarder celler.

Mens alle væsner består af celler, er der vigtige forskelle på celler fra forskellige livsformer. Ofte afspejler disse forskelle, den bestemte organismes levevis. For eksempel er planteceller omgivet af en cellevæg, som medvirker til at give planten den robusthed, der gør, at planten kan holde sig oprejst. I planteceller kan man også se nogle små grønne organeller, grønkorn, som giver planter deres grønne farve. Det er i grønkornene, planter omsætter vand og kuldioxid til sukker ved fotosyntese.

 

FOTOSYNTESE er en biokemisk proces, hvorigennem planterne er i stand til ved hjælp af solens energi at binde luftens kulstof og dermed lave energiholdige organiske forbindelser, i første omgang kulhydrat. Denne produktion af organisk materiale er fundamentet for stort set alt liv på jorden – i den forstand kan man sige, at fotosyntesen er den allervigtigste biologiske proces! Kulhydratet er siden fundamentet for opbygning af plantens andre molekyler – protein, fedt osv. – som den øvrige natur, samt vi og vores husdyr lever af. Fotosyntese foregår i planters grønkorn samt i alger og visse bakterier.

Fælles for alle levende organismer, uanset om der er tale om bakterier, planter, dyr eller mennesker, er, at deres celler indeholder DNA

DNA er opbygget af fire elementer kaldet baser. Baserne er adenin, thymin, cytosin og guanin, der normalt blot omtales A, T, C og G. I menneskets DNA indgår der ca. 5,5 milliarder baser, der er bundet sammen som perler på en snor i lange spiralformede kæder. De lange kæder af A'er, T'er, C'er og G'er sidder tæt sammen to og to og danner dermed en dobbeltspiral.

Flercellede organismer kan være opbygget af flere hundrede forskellige celletyper, der alle er skabt til at varetage bestemte funktioner. I mennesket kan de røde blodceller for eksempel transportere ilt rundt i kroppen. De hvide blodceller kan bekæmpe infektioner. Og nervecellerne kan sende signaler i form af elektriske impulser meget hurtigt gennem kroppen. Dermed kan man fx undgå, at der går flere minutter, fra du har tænkt tanken: "Jeg er tørstig", til at du faktisk rækker armen ud efter glasset. Alt efter hvilken funktion cellerne skal varetage, er deres opbygning, form og størrelse forskellig. Eksempelvis er nogle nerveceller op til 1 meter lange.

Rækkefølgen af A'er, T'er, C'er og G'er danner en form for informationskode, der styrer, hvordan cellerne fungerer. Og da alt hvad organismer gør, sker fordi cellerne gør noget, danner baserækkefølgen altså fundamentet for, hvordan du og andre organismer udvikles. Det sker i vekselvirkning med de påvirkninger, organismen udsættes og udsætter sig selv for - for eksempel mad, sollys, bevægelse og kemiske stoffer.

Når du har udviklet dig til et menneske og ikke til en anden art, skyldes det groft sagt, at din DNA kode adskiller sig fra andre arters. Og når du ikke ligner, tænker og handler ligesom alle andre mennesker, skyldes det til dels også, at rækkefølgen af baser i dit DNA adskiller sig fra rækkefølgen af baser i andre menneskers DNA. Det forunderlige er imidlertid, at selvom vi alle har hvert vores enestående DNA, er der et meget stort sammenfald mellem forskellige arters gener. Fx svarer 99% af menneskets og musens gener til hinanden - to arter der ellers må betragtes som ret forskellige. En anden forunderlig ting er, at selvom organismerne ser meget forskellige ud, er de rent biokemisk så ens, at man i vidt omfang kan få gener fra en art til at fungere i andre arter - også selvom de er så forskellige som fx mennesker og gærceller. Det vidner om, at vi biologisk stammer fra én fælles biologisk forfader, som menes at have levet i urhavet for cirka 3,9 milliarder år siden.

Cellens deling og differentiering

Når cellen er aktiv og udfører sin funktion som fx lever- eller nervecelle ligger DNAet spredt ud i cellekernen. Når en celle skal til at dele sig, pakker DNA'et sig sammen i kromosomer, der under et almindeligt mikroskop kan ses som små pinde. Kromosomerne laver dernæst en nøjagtig kopi af sig selv. Og lige før cellen deler sig, trækker de to kromosomkopier sig fra hinanden, så begge de to nye celler kommer til at indeholde en kopi af den "originale" DNA kode. På den måde sikres det, at alle kroppens celler indeholder den samme information.

Mennesket har 46 kromosomer, der udgør 23 par. Æg- og sædcellerne indeholder imidlertid kun et halvt sæt kromosomer - det vil sige 23 i alt. Når en æg- og sædcelle smelter sammen kombineres kvindens og mandens 23 kromosomer i en ny celle, der kan udvikle sig til et nyt liv.

 

Barnet vil gennem DNA'et arve mange af sine forældres egenskaber, men da det er skabt ved at kombinere to menneskers DNA, vil det have sin helt egen unikke arvemasse og derfor også udvikle sig til et unikt individ. I pattedyr og visse andre dyr bestemmes køn som på billedet, nemlig af et sæt af kønskromosomer, hvor faderen har to forskellige af slagsen (nemlig et X og et Y), og dermed afgør afkommets køn. I andre organismer findes der en andre måder, kønnet bestemmes på. Blandt krybdyr er det fx udrugningstemperaturen, der afgør afkommets køn.

Der er stor forskel på kromosomantallet i forskellige arter. En regnorm har fx 36 kromosomer, mens en guldfisk har 100, durum hvede har 28 kromosomer, mens brødhvede har 42.

Nogle egenskaber er meget direkte forbundet med arvemassen så som størrelsen på din næse, din øjenfarve, din hårtype osv. Mens andre egenskaber så som din vægt og intelligens måske - hos nogen mere end andre - i høj grad er påvirket af miljøet - det vil sige af dine forældres opdragelse, det du spiser osv. Der er stor uenighed om, hvor meget arven (DNA koden) og miljøet hver især betyder for udviklingen af egenskaber som intelligens. Men det er oplagt, at begge dele spiller en rolle. Ikke alle har Caroline Wozniackis talent - det vil sige arvemasse - til at vinde tenniskampe, men selv for dem, der har talentet, kræver det opmuntring og hårdt arbejde at udvikle det.

Vil du vide noget om forholdet mellem DNA og generne skal du klikke på DNA strengen.

Mens dit DNA rummer informationer om alle dine arvelige egenskaber, kan man lidt forenklet sige, at et gen rummer en enkelt information, der er forbundet med en enkelt eller en særlig type af egenskaber

Mere præcist rummer DNA'et opskriften på, hvilke typer af proteiner en organisme kan producere, mens et gen er et stykke af DNA-strengen, der rummer opskriften på eller koder for proteiner og forskellige andre molekyler, der styrer cellen.

Proteiner er centrale i alle levende organismer. De fungerer som byggesten i alle vores celler, og i negle, muskler og hår, og de styrer og indgår i stort set alle processer i kroppen. Dermed er proteinerne afgørende for, hvordan du fungerer, og for hvilke egenskaber du udvikler. Det er for eksempel proteiner, der nedbryder den mad, du spiste i morges, og proteiner der sender signaler mellem dine hjerneceller og dermed bestemmer, hvordan din hjerne fungerer.

Proteiner er opbygget af godt 20 forskellige elementer kaldet aminosyrer, der sidder sammen i lange kæder. Nogle proteiner er ganske små og består kun af 50 til 100 aminosyrer, mens andre proteiner består af flere tusind aminosyrer. Rækkefølgen af aminosyrer er afgørende for proteinets foldning og dermed funktion. Og det der bestemmer rækkefølgen af aminosyrer er rækkefølgen af baser i et givent gen.

Generne er således ikke det, der selv udfører arbejdet i cellen. De udøver deres funktion ved, at rækkefølgen af baser i DNA'et oversættes, primært til protein. På den måde kan proteinerne siges at være bindeledet mellem dine gener og dine egenskaber. Generne rummer informationerne om, hvilke opgaver der kan udføres, men det er proteinerne, der udfører arbejdet.

Når en celle skal til at lave et protein - fx et væksthormon - laves der først en form for kopi af DNA-koden for væksthormongenet. Denne kopi fungerer som en slags budbringer, der bringer information fra DNA'et i kernen ud i cellen til det maskineri, der laver proteinet. Her bliver aminosyrerne så sat sammen efter anvisninger fra kopien og danner væksthormon.

Da rækkefølgen af baser i et gen på den måde bestemmer, hvordan proteinet kommer til at se ud, kan det ændre proteinet radikalt, hvis blot en enkelt base ændres. Det er en af forklaringerne på, at forskellige organismer kan være meget forskellige, selvom de genetisk er 99 % ens.

Mange af de stoffer, der betragtes som farlige, er netop farlige, fordi de forårsager DNA mutationer - det vil sige ændringer af baserækkefølgen. Det gælder blandt andet for mange kræftfremkaldende stoffer. I de fleste tilfælde har vi imidlertid to kopier af hvert gen, og det betyder, at der ofte skal en mutation til i begge gener, før det får betydning for organismens funktion.

Tusindvis af gener

Menneskets DNA indeholder cirka 23.000 gener, der ligger med større eller mindre mellemrum på DNA strengen. Kun cirka 1,5 % af vores arvemasse består af gener. Tidligere mente man, at resten af arvemassen ingen biologisk rolle spiller ("junk-DNA"), men senere forskning viser, at store dele af denne del af arvemassen faktisk spiller en vigtig rolle i for eksempel at styre genernes aktivitet.

Antallet af gener varierer en hel del mellem forskellige arter - for eksempel har ris cirka dobbelt så mange gener som mennesket, æbler omkring 57.000 gener, mens en bananflue kan klare sig med 14.000.