En titt i mikroskopet

CELLEN har kallats livets grundläggande byggsten. Ja, allt levande — växter, insekter, djur och människor — består av celler. Under årens lopp har forskare fått bättre inblick i cellens inre och dess funktioner, och man har fått svar på många av molekylärbiologins och genetikens gåtor. Låt oss ta en närmare titt på cellerna och begrunda vad vetenskapen har upptäckt angående dessa fascinerande mikroskopiska byggstenar.

En titt i den mikroskopiska världen

Celler varierar i form. En del är rektangulära; andra är kvadratiska. Det finns runda celler och äggformiga celler och somliga som helt enkelt ser ut som klumpar. Ta till exempel amöban, en encellig organism som inte har någon bestämd form alls. Den ändrar faktiskt sin form allteftersom den rör sig. Intressant nog antyds vilken funktion en cell har av dess form. Så till exempel är vissa muskelceller långa och tunna, och de drar ihop sig när de arbetar. Nervceller — som vidarebefordrar budskap genom kroppen — har långa förgreningar.

Celler varierar också i storlek. De flesta är dock för små för att kunna ses med blotta ögat. För att få en uppfattning om hur liten en normalstor cell är: ta en titt på punkten i slutet av den här meningen. Omkring 500 normalstora celler skulle kunna få plats på denna lilla prick! Om du tycker att det låter smått, begrunda då det faktum att vissa bakterieceller är cirka 50 gånger mindre. Vilken är då den största cellen? Den benämningen kan man sätta på strutsäggets gula — en encellig ”jätte”, något större än en tennisboll!

Eftersom de flesta celler inte kan ses med blotta ögat, använder forskarna sig av instrument, till exempel ett mikroskop, för att studera dem.a Men inte ens då kan man urskilja vissa invecklade detaljer helt och fullt. Begrunda följande: Ett elektronmikroskop kan förstora en cell mer än 200.000 gånger — en förstoring som får en myra att framstå som nästan en kilometer lång. Men inte ens vid en sådan förstoring kan man urskilja alla detaljer!

Forskarna har därigenom kommit fram till att cellen har en mycket invecklad konstruktion. I sin bok The Fifth Miracle konstaterar fysikern Paul Davies: ”Varje cell är fylld med små strukturer, organeller, som förefaller vara tillverkade enligt en ingenjörs handbok. Mycket små pincetter, saxar, pumpar, motorer, hävstänger, ventiler, rör, kedjor, ja till och med transportenheter, finns i mängd. Men naturligtvis är cellen mer än bara en samling redskap och apparater. De olika beståndsdelarna passar ihop och utgör en smidigt fungerande helhet, precis som ett avancerat löpande band i en fabrik.”

DNA — ärftlighetsmolekylen

Människan börjar, liksom flercelliga växter och djur, som en enda cell. När denna cell når en viss storlek, delar den sig och blir två celler. Sedan delar sig dessa två celler och blir fyra celler. Cellerna fortsätter att dela sig, och var och en får en särskild uppgift — dvs. de skiljer sig åt och blir muskelceller, nervceller, hudceller och så vidare. Allteftersom processen fortsätter samlas många celler i grupper och bildar vävnader. Muskelcellerna, till exempel, slås samman och bildar muskelvävnad. Olika slags vävnader bildar organ, till exempel hjärtat, lungorna och ögonen.

Under det tunna höljet på varje cell finns det en geléliknande vätska som kallas cytoplasma. Inne i den ligger cellkärnan, som skils från cytoplasman genom ett tunt membran. Cellkärnan är det centrum som styr nästan all verksamhet i cellen. Inne i kärnan ligger cellens genetiska program, skrivet i deoxiribonukleinsyra — förkortat DNA.

DNA-molekylerna ligger tätt hopslingrade i cellens kromosomer. Dina gener, vilka är avsnitt i DNA-molekylerna, innehåller all den information som behövs för att du skall bli den du är. ”Det genetiska programmet som finns i DNA gör att varje levande skapelse skiljer sig från andra levande skapelser”, heter det i uppslagsverket The World Book Encyclopedia. ”Det här programmet gör att en hund är annorlunda än en fisk, att en sebra skiljer sig från en ros och att ett pilträd skiljer sig från en geting. Det gör dig annorlunda än alla andra människor på jorden.”

Den mängd information som DNA i en enda cell innehåller är häpnadsväckande. Det skulle kunna fylla omkring en miljon sidor i samma format som den här tidskriften! Eftersom DNA ansvarar för att vidarebefordra information om arvsanlagen från den ena generationen celler till nästa, har det kallats livets planritning. Men hur ser då DNA ut?

DNA består av två kedjor som slingrar sig runt varandra och är formade som en spiraltrappa eller en snodd repstege. De två kedjorna är sammankopplade genom en kombination av fyra ämnen, så kallade baser. Varje bas på en kedja bildar par med en bas på den andra kedjan. Dessa baspar bildar i sin tur pinnarna på den spiralformiga ”DNA-stegen”. Den ordning i vilken baserna ligger i DNA-molekylen är vad som fastställer den genetiska informationen som den bär. Enkelt uttryckt bestämmer den här ordningsföljden praktiskt taget allting om dig, alltifrån hårfärg till näsans form.

DNA, RNA och protein

Proteiner är de vanligast förekommande makromolekylerna i cellerna. Enligt beräkningar utgör de mer än hälften av torrvikten hos de flesta organismer! Proteiner består av mindre byggstenar som kallas aminosyror. Några av dessa producerar kroppen själv; andra får man genom det man äter.

Proteiner har många olika funktioner. Vi har exempelvis hemoglobin, ett protein som finns i de röda blodkropparna, vilka transporterar syre ut i kroppen. Sedan har vi antikropparna, som skyddar kroppen mot sjukdomar. Andra proteiner, till exempel insulin, hjälper till med ämnesomsättningen och reglerar olika funktioner i cellen. Sammanlagt kanske det finns flera tusen olika slags proteiner i din kropp. Det kan finnas flera hundra i bara en enda cell!

Varje protein har en särskild funktion som bestäms av dess DNA-gen. Men hur tolkas den genetiska informationen i en DNA-gen så att ett visst slags protein kan tillverkas? Som framgår av bilderna under rubriken ”Hur proteiner bildas” måste den genetiska information som finns lagrad i DNA först flyttas över från cellkärnan ut i cytoplasman, där det finns ribosomer, ”proteinfabriker”. Den här överföringen sker under ledning av något som kallas ribonukleinsyra (RNA). Ribosomerna i cytoplasman ”läser” informationen från RNA och samlar aminosyror i rätt ordningsföljd för att bilda ett visst protein. Således står DNA, RNA och proteinbildandet i ett beroendeförhållande till varandra.

Var började livet?

Studier inom genetiken och molekylärbiologin har fängslat forskarna under många år. Fysikern Paul Davies ställer sig skeptisk till att en skapare kan ligga bakom det hela. Han medger dock: ”Varje molekyl har en särskild uppgift och en bestämd plats i det totala systemet, så att de rätta produkterna kan frambringas. Det sker ständiga förflyttningar. Molekyler måste ta sig genom cellen för att möta andra molekyler på rätt plats och vid rätt tidpunkt, så att de kan utföra sina uppgifter på rätt sätt. Detta sker utan att någon chef ger order eller styr dem till rätt plats. Det finns ingen förman som övervakar det de gör. Molekylerna gör helt enkelt vad molekyler skall göra: de far runt i blindo, stöter ihop med varandra, studsar tillbaka, slår sig ihop. ... På något vis lyckas dessa atomer, som inte kan tänka, göra en samlad kraftansträngning, och de genomför livets dans med yttersta noggrannhet.”

På goda grunder har många som studerat cellens inre kommit fram till att det måste finnas en intelligent kraft som ligger bakom dess skapelse. Låt oss se varför.

[Fotnoter]

[Ruta/Diagram på sidan 5]

En titt inuti cellen

Inne i varje cell finns en cellkärna — cellens kommandocentral. Inne i kärnan finns kromosomerna, som består av tätt hopringlade DNA-molekyler och proteiner. Dessa DNA-molekyler bildar våra gener. Ribosomer, som står för proteintillverkningen, finns i cellens cytoplasma utanför cellkärnan.

[Diagram]

(För formaterad text, se publikationen)

Cell

Ribosomer

Cytoplasma

Cellkärna

Kromosomer

DNA — livets stege

[Diagram på sidan 7]

(För formaterad text, se publikationen)

Hur DNA reproduceras

För att underlätta överblicken har den spiralformiga DNA-molekylen plattats ut

1 Innan cellerna delas för att frambringa nästa generation celler, måste de reproducera (göra en kopia av) DNA. Först hjälper proteiner till att öppna delar av den dubbelkedjiga DNA-molekylen som ett blixtlås

Protein

2 Sedan, enligt en bestämd ordning, knyts fria (tillgängliga) baser i cellen till de baser som sitter på de två ursprungliga kedjorna

Fria baser

3 Så till slut finns det två likadana genetiska program. När så cellen delar sig, får varje ny cell ett genetiskt program som är identiskt med ursprungscellens program

Protein

Protein

Regeln för DNA:s baspar:

A alltid med T

A T Tymin

T A Adenin

C alltid med G

C G Guanin

G C Cytosin

[Diagram på sidorna 8, 9]

(För formaterad text, se publikationen)

Hur proteiner bildas

För enkelhetens skull har vi illustrerat ett protein med bara 10 aminosyror. De flesta proteiner har mer än 100

1 Ett särskilt protein öppnar ett avsnitt av DNA-kedjorna

Protein

2 Fria RNA-baser kopplas ihop med de blottade DNA-baserna på en av kedjorna och bildar en mRNA-kedja (budbärar-RNA)

Fria RNA-baser

3 Den nybildade mRNA-kedjan frigör sig och beger sig mot ribosomerna

4 En tRNA (transfer-RNA) hämtar upp en aminosyra och för den till ribosomen

Transfer-RNA

Ribosom

5 Allteftersom ribosomen rör sig utefter mRNA, kopplas en kedja av aminosyror ihop

Aminosyror

6 När proteinkedjan bildas, börjar den vika ihop sig till den form som är nödvändig för att den skall fungera på rätt sätt. Därefter frigörs kedjan av ribosomen

Transfer-RNA har två viktiga ändar:

Den ena tolkar mRNA-koden

Den andra bär rätt slags aminosyra

Transfer-RNA

RNA-baserna använder U hellre än T, så U bildar par med A

A U Uracil

U A Adenin