En titt i mikroskopet

CELLEN er blitt kalt livets grunnleggende enhet. Alt levende — for eksempel planter, insekter, dyr og mennesker — er bygd opp av celler. I årenes løp har forskerne kikket inn i cellens indre og avdekket mange av molekylarbiologiens og genetikkens hemmeligheter. La oss se nærmere på cellene og undersøke hva vitenskapen har oppdaget om disse fascinerende mikroskopiske enhetene i alt levende.

Gjennom mikroskopet

Cellene varierer i form. Noen er rektangulære; andre er firkantete. Det finnes runde celler, eggformede celler og noen som rett og slett ser ut som klumper. Tenk på en amøbe, en encellet organisme som ikke har noen bestemt form i det hele tatt. Den forandrer form etter hvert som den beveger seg. Interessant nok gir celleformen oss ofte en pekepinn om hvilken oppgave cellen har. Noen muskelceller er for eksempel lange og tynne og trekker seg sammen når de er i funksjon. Nerveceller — som formidler signaler rundt omkring i kroppen — har lange forgreninger.

Cellene varierer også i størrelse. De fleste er imidlertid for små til at de kan ses med det blotte øye. Ta en titt på punktumet på slutten av denne setningen. Det vil gi deg et inntrykk av størrelsen på en gjennomsnittlig celle. Det er plass til omkring 500 celler av gjennomsnittlig størrelse på denne lille prikken. Hvis du synes at det er smått, skal du huske på at noen encellete bakterier er rundt 50 ganger mindre. Hvilken celle er størst? Det er eggeplommen i et strutseegg — en encellet «kjempe» som er omtrent på størrelse med en tennisball.

Siden de fleste celler er for små til å kunne ses med det blotte øye, bruker forskerne instrumenter, for eksempel mikroskoper, for å studere dem.a Men selv da er det enkelte fine detaljer i en celle som ikke kan granskes fullt ut. Tenk på det: Et elektronmikroskop kan forstørre en celle omkring 200 000 ganger — en grad av forstørrelse som ville få en maur til å se ut som om den var over 800 meter lang. Men selv med en slik grad av forstørrelse vil man ikke kunne se alle cellens detaljer.

Forskerne har følgelig oppdaget at cellene er utrolig komplisert. Fysikeren Paul Davies sier i sin bok The Fifth Miracle: «Hver eneste celle er fullpakket med ørsmå strukturer som ser ut som om de kommer rett fra håndboken til en ingeniør. Det er en overflod av ørsmå pinsetter, sakser, pumper, motorer, brekkjern, ventiler, rør, kjeder og til og med kjøretøyer. Men cellen er selvfølgelig mer enn en samling utstyr. De forskjellige delene passer sammen slik at de danner et velfungerende hele, akkurat som et avansert samlebånd på en fabrikk.»

DNA — arvelighetsmolekylet

Mennesket, så vel som flercellete planter og dyr, starter tilværelsen som en enkelt celle. Etter at cellen har nådd en bestemt størrelse, deler den seg og danner to celler. Så deler disse to cellene seg og danner fire celler. Etter hvert som cellene fortsetter å dele seg, spesialiserer de seg — det vil si at de differensierer og blir muskelceller, nerveceller, hudceller og så videre. Etter hvert som prosessen fortsetter, er det mange av cellene som grupperer seg og danner vev. Muskelceller slår seg for eksempel sammen og danner muskelvev. Ulike typer vev danner organer som hjertet, lungene og øynene.

Under den tynne hinnen som omgir hver celle, finnes det en geléaktig væske som kalles cytoplasma. Innenfor den ligger cellekjernen, som er atskilt fra cytoplasmaet av en tynn membran. Kjernen er blitt kalt cellens kontrollsenter, fordi den styrer nesten all virksomhet i cellen. Inni kjernen finner man cellens genetiske program, som er nedskrevet i deoksyribonukleinsyre, forkortet som DNA.

DNA-molekylene ligger i tett spiralform i cellens kromosomer. Genene dine er deler av DNA-molekylene og inneholder alle de opplysningene som trengs for å gjøre deg til den du er. «Det genetiske programmet som finnes i DNA, gjør ethvert levende vesen forskjellig fra alt annet levende,» forteller The World Book Encyclopedia. «Dette programmet gjør en hund forskjellig fra en fisk, en sebra forskjellig fra en rose og et piletre forskjellig fra en veps. Det gjør deg ulik enhver annen person på jorden.»

Den mengde informasjon som er inni bare en enkelt celles DNA, er forbløffende. Den ville fylle omkring en million sider på størrelse med sidene i dette bladet. Siden det er DNA som viderefører informasjon om arvelighet fra en generasjon celler til en annen, er DNA blitt kalt arbeidstegningen for alt liv. Men hvordan ser DNA ut?

DNA består av to tråder som er tvunnet rundt hverandre og ser ut som en vindeltrapp eller en vridd stige. De to trådene i stigen er festet sammen av ulike sammensetninger av fire bestanddeler som kalles baser. Hver base tilhørende den ene tråden er forbundet med en base i den andre tråden. Disse baseparene danner trinnene i den vridde DNA-stigen. Det er rekkefølgen av basene i DNA-molekylet som bestemmer den genetiske informasjonen. Denne rekkefølgen avgjør kort sagt omtrent alt ved deg, fra hårfargen til formen på nesen.

DNA, RNA og proteiner

Proteinene er de vanligste polymerene i cellene. Det er blitt anslått at de utgjør mer enn halvparten av tørrvekten til de fleste organismer. Proteinene består av mindre byggesteiner som kalles aminosyrer. Noen aminosyrer blir framstilt av kroppen selv, mens andre tilføres gjennom kostholdet.

Proteinene har mange funksjoner. Man har for eksempel hemoglobin, et protein som finnes i de røde blodlegemene, og som transporterer oksygen rundt i kroppen. Dessuten finnes det antistoffer, som hjelper kroppen til å beskytte seg mot sykdommer. Andre proteiner, som insulin, hjelper deg med stoffskiftet og regulerer forskjellige cellefunksjoner. Alt i alt kan det være tusenvis av forskjellige proteiner i kroppen din. Det kan være flere hundre bare i en eneste celle.

Hvert protein har en spesiell funksjon som blir bestemt av dets DNA. Men hvordan blir genetisk informasjon i DNA dechiffrert, slik at det blir dannet et bestemt protein? Som vist på illustrasjonen «Hvordan proteiner blir dannet» må de genetiske opplysningene i DNA først bli overført fra cellekjernen til cytoplasmaet, hvor ribosomene, eller de proteinproduserende fabrikkene, holder til. Dette gjøres av en budbærer som kalles ribonukleinsyre (RNA). Ribosomene i cytoplasmaet «avleser» instruksene fra RNA og setter sammen aminosyrer i rett rekkefølge, slik at det blir dannet et bestemt protein. Så det eksisterer altså et gjensidig avhengighetsforhold mellom DNA, RNA og proteiner.

Hvor begynte det hele?

Studiet av genetikk og molekylarbiologi har fascinert forskerne i mange tiår. Fysikeren Paul Davies er skeptisk til at en Skaper kan stå bak det hele. Likevel medgir han: «Hvert molekyl har en fastsatt funksjon og en tildelt plass i det totale bildet, slik at de rette faktorene kan bli dannet. Det finner hele tiden sted et samspill. Molekylene må forflytte seg rundt omkring i cellen for å treffe andre molekyler på de riktige stedene og til rett tid for å gjøre jobben sin på en god måte. Alt dette skjer uten at det er noen sjef som kommanderer molekylene rundt og leder dem til de rette plassene. Det er ingen formann som overvåker det som skjer. Molekylene gjør rett og slett det molekyler skal gjøre: De driver omkring i blinde, dunker inn i hverandre, spretter tilbake og omfavner hverandre. . . . På en eller annen måte klarer disse tanketomme atomene å slå seg sammen og utføre sin oppgave med utsøkt presisjon.»

Mange som har studert cellens indre funksjoner, har med god grunn konkludert med at det må finnes en intelligent kraft som har skapt den. La oss se hvorfor.

[Fotnote]

[Ramme/bilde på side 5]

Et blikk inn i cellen

Hver celle har en cellekjerne — som er cellens kontrollsenter. Inni kjernen finner man kromosomer, som består av proteiner og DNA-molekyler, som er formet som en tett tvunnet spiral. Genene våre finnes i disse DNA-molekylene. Ribosomene er små fabrikker som produserer proteiner, og de ligger i cellens cytoplasma, som er utenfor kjernen.

[Bilde]

(Se den trykte publikasjonen)

Ribosomer

Cytoplasma

Celle

Cellekjerne

Kromosomer

DNA — livets stige

[Bilde på side 7]

(Se den trykte publikasjonen)

Hvordan DNA replikerer seg selv

Den spiralformede DNA-heliksen er blitt brettet ut for å gjøre den lettere å se

1 Cellene må replikere (lage en kopi av) DNA-molekylene før de deler seg for å danne neste generasjon celler. Først bidrar proteinene til at deler av DNA-stigen åpner seg som en glidelås

Protein

2 Så kobler frie (ledige) baser i cellen seg sammen med tilhørende baser på de to opprinnelige trådene fra DNA-stigen, noe som skjer i henhold til helt faste regler

Frie baser

3 Til slutt blir det laget to like kopier av DNA. Når cellen så deler seg, får hver ny celle den samme identiske DNA-koden

Protein

Protein

Regelen for sammenkobling av baser i DNA:

A alltid med T

A T Tymin

T A Adenin

C alltid med G

C G Guanin

G C Cytosin

[Bilde på sidene 8 og 9]

(Se den trykte publikasjonen)

Hvordan proteiner blir dannet

For enkelhets skyld illustrerer vi et protein med ti aminosyrer. De fleste proteiner har over 100

1 Et spesielt protein åpner en del av DNA-trådene som en glidelås

Protein

2 Frie RNA-baser kobler seg sammen med de DNA-basene som nå har kommet til syne, og danner dermed en tråd med budbærer-RNA

Frie RNA-baser

3 Den nydannede budbærer-RNA frigjør seg og beveger seg bort til ribosomene

4 Et transport-RNA- molekyl tar med seg en aminosyre og bringer den til ribosomet

Ribosom

Transport-RNA-molekyl

5 Nå knyttes budbærer-RNA til ribosomet, og det blir dannet en kjede av aminosyrer

Aminosyrer

6 Etter hvert som proteinkjeden blir dannet, begynner den å folde seg sammen i den form den må ha for å kunne begynne å fungere som den skal. Så blir kjeden frigjort av ribosomet

Et transport-RNA-molekyl har to viktige ender:

Den ene gjenkjenner budbærer-RNA-koden

Den andre bærer den korrekte aminosyren

Transport-RNA-molekyl

RNA-baser bruker U i stedet for T, så U fester seg til A

A U Uracil

U A Adenin