2. Solut – elämän legopalikat

Luvun sisällys

2.1 Mitä mieltä olet solubiologian tietojen tarpeellisuudesta?
2.2 Solujen valtakunta

2.3 Solun rakenne
2.4 Solun osat

2.5 Joka solussasi on noin kaksi metriä DNA:ta
2.6 Lisätieto: DNA:n rakenne

2.7 Videoita ja verkkoelämää soluista englanniksi

2.2 Solujen valtakunta

Yksittäiset ihmiset muodostavat perheitä, kaupunkeja kouluineen, tehtaineen, teineen, voimalaitoksineen ja kaatopaikkoineen ja lopulta valtioita ja koko maailman ihmisyhteisön sopimuksineen ja sääntöineen, häiriöineen ja rauhantiloineen.

Vähän samaan tapaan voi ajatella, että soluista muodostuu kudoksia, elimiä, elimistöjä ja kokonaisia eläviä ihmisiä ominaisuuksineen, iloineen ja suruineen.

Ihmisen kaikki solut saavat alkunsa, kun munasolun ja siittiön tumat yhdistyvät hedelmöityksessä. Solut erilaistuvat alun perin samanlaisista kantasoluista eri kudosten ja elinten soluiksi.

Tuhlailemme soluja hulvattomasti. Hilseenä ja kuolleina ihosoluina meistä katoaa kymmeniä miljoonia soluja päivittäin, ja yhdessä siemensyöksyssä elimistöstä poistuu 200 miljoonaa siittiösolua. Jokaisella tyttövauvalla on jo syntyessään valmiina tuhansia munasolun aihioita, vaikka lapsia saadaan useimmiten vain muutama.

Vaikka soluja tuhoutuu suuria määriä, niitä myös syntyy koko ajan. Mitä nuorempi lapsi, sitä nopeammin soluja syntyy. Asian huomaa esimerkiksi luun murtuman parantumisnopeudesta. Vastasyntyneellä murtunut solisluu luutuu muutamassa päivässä, alakoululaisella muutamassa viikossa, yläkoululaisella kuudessa viikossa ja vanhuksella vielä hitaammin.

​

2.3 Solun rakenne

Kasvisolussa on soluseinä ja solunesterakkula, jotka puuttuvat eläinsolusta. Kasvisolun viherhiukkasiakaan eläinsolussa ei ole.




Kaikissa soluissa solukalvo erottaa solut ympäristöstään, ja solukalvon sisällä on solulimaa, jossa monet erilaiset soluelimet ovat.

Solukalvo koostuu kahdesta kerroksesta. Solukalvo suojaa solua vierailta aineilta sekä bakteereilta ja viruksilta. Solukalvo valitsee, mitkä aineet pääsevät solun sisälle ja mitkä poistetaan solusta.

Pienet vesimolekyylit pystyvät läpäisemään huokoisen solukalvon, mutta suuret molekyylit tarvitsevat kuljetukseen solukalvossa olevia valkuaisainepumppuja.

Solukalvon ulkopinnalla on tunnistimia, joiden avulla solu ottaa tai estää aineiden sisäänpääsyä.

Solulimassa on kalvojen erottamia soluelimiä ja solulimakalvostoa, jonka poimuissa on ikään kuin pieniä laboratorioita monille eri tapahtumille.

Tärkeimpiä soluelimiä ovat mitokondriot, jotka vapauttavat soluhengityksessä sokerissa olevaa energiaa solun eri tarpeisiin. Solussa on monia muitakin soluelimiä. Esimerkiksi lysosomi pilkkoo tarpeettomia aineita.

Kromosomeissa olevat geenit ohjaavat koko solun toimintaa. Kromosomit sijaitsevat kasvi-, eläin- ja sienisoluilla tuman sisällä. Soluja, joilla on tuma, kutsutaan aitotumallisiksi.

Bakteereilla tumaa ei ole, vaan bakteerin ainoa kromosomi on vapaana solulimassa. Bakteerit ovat esitumaisia.



Solukalvon rakenne:
​

2.4 Solun osat

Solun rakenteita
RakenneosaMuotoTehtäväMillä eliöillä?
Tuma Kalvon ympäröimä, sisällä kromosomit Perimän säilöminen ja DNA:n lukeminen Aitotumaisilla: eläimet, kasvit, sienet ja alkueliöt
Solukalvo Kaksoiskalvo Erottaa solun ympäristöstä, valikoi soluun tulevat ja lähtevät aineet. Kaikki eliöt
Soluseinä Selluloosaa (kasvit), kitiiniä (sienet), peptidoglykaania (bakteerit) Suojaa ja tukee solua Kasvit, sienet, bakteerit
Mitokondrio Kahden kaksoiskalvon ympäröimä soluelin. Energian vapauttaminen Aitotumaiset
Viherhiukkanen Soikea, sisällä yhteyttämiskalvostoja Fotosynteesi eli yhteyttäminen Levät, kasvit
Solulimakalvosto Kalvopusseja ja -rakkuloita Aineiden kuljetus ja valmistus Aitotumaiset
Lysosomi Kalvorakkula Aineiden hajotus Eläimet
Solunesterakkula Kalvorakkula Nesteen varastointi, aineiden hajotus Kasvit, sienet

Kasvisolun rakenne.

2.5 Joka solussasi on noin kaksi metriä DNA:ta

Meissä on n. 100 triljoonaa solua (100 000 000 000 000 000), mutta saimme alkumme kahden solun yhtyessä.

Munasolu on suurin ihmisen soluista. Sen halkaisija on n. 0,1 mm. Siinä ja kaikissa muissakin soluissamme punasoluja lukuun ottamatta on tuman sisälle pakattuna 2 metriä deoksiribonukleiinihappomolekyyliä eli DNA:ta.

Ihmisen solujen DNA on pakattu 23 kromosomipariin eli yhteensä 46 kromosomiin.

Ihmisen tavallisissa soluissa on 46 kromosomia. Siittiöiden ja munasolujen kromosomiluku on 23. Kromosomi koostuu DNA:sta (kromatiinirihmasta) ja sen apuaineista. Apuaineet (eräät proteiinit, piirroksessa kellertävät pallot) auttavat näiden kahden DNA-metrin pakkaamisessa hallitusti pieneen tilaan.

DNA:n tietty jakso muodostaa geenin eli perintötekijän. Geenit pystyvät ohjaamaan solun valmistamaan tiettyä valkuaisainetta. Nämä aineet puolestaan ohjaavat kehitystämme ja aineenvaihduntaamme. Kussakin kromosomin DNA-rihmassa on tuhansia geenejä, pienemmissä kromosomeissa vähemmän kuin isommissa. Suuri osa DNA-rihmaa on kuitenkin ns. säätelyosia, joiden toimintaa ei tarkasti tunneta. Ihmisen perimästä eli genomista tunnetaan n. 50 000 geeniä. Ihmisen perimä on kartoitettu jo melko tarkoin.

DNA on elämän keittokirja, joka sisältää ohjeet kasvuun, kehittymiseen ja elintoimintoihin, ja se vieläpä siirtää nämä ohjeet seuraavalle sukupolvelle sukusoluissa. Joidenkin tutkijoiden mielestä voi ajatella, että me olemme vain geeniemme (DNA:n) matkalaukku ajassa eteenpäin seuraaville sukupolville

On miltei päätä huimaavaa ajatella, että olemme saaneet oman DNA:mme vuosimiljoonien takaa edeltävien sukupolvien ketjusta. Tätä sukusolujen ketjua kutsutaan ituradaksi. Ituradan soluissa tapahtuvat muutokset siirtyvät seuraaville sukupolville

Solujen jakaantuessa mitoosissa DNA-molekyyli kopioituu ja jakaantuu tytärsoluihin samanlaisena kuin emosoluissa. Sen sijaan sukusolujen syntyessä solut jakaantuvat eri tavalla meioosissa, ja silloin tytärsoluihin päätyy vain toinen kustakin kromosomiparista eli yhteensä 23 kromosomia.

2.6 Lisätieto: DNA:n rakenne

DNA:n merkitys ominaisuuksien määrääjänä ja perimätiedon siirtäjänä sukupolvelta toiselle keksittiin vasta noin 70 vuotta sitten. Ihmiset toki tiesivät, että ominaisuudet periytyvät.

Monet suvut ovat saaneet nimensäkin perinnöllisten ominaisuuksiensa mukaan, esimerkiksi Pitkäset, Kurroset (kurakätinen eli vasenkätinen) ja Kieleväiset (esim. runonlaulajasuvut).

DNA-molekyyli on rakenteeltaan kaksoisketju kuin vetoketju.

  • DNA:n tukirakenteen muodostavat sokeri ja fosforimolekyylit, ja
  • vetoketjun "hampaina" on neljä erilaista emästä:
    • adeniini,
    • tymiini,
    • sytosiini
    • guaniini (A, T, C ja G piirroksessa).

Emästen keskinäinen järjestys DNA-molekyylissä määrittää geenin rakenteen ja geenin vaikutukset.

Esimerkiksi jos kasvuhormonin eritystä säätelevän geenin emäsjärjestys on tietynlainen, kasvuhormonia erittyy paljon, ja jos se on toisenlainen, hormonia erittyy vähemmän.

​
DNA:n rakenne.

2.7 Videoita ja verkkoelämää soluista englanniksi

Mikroskoopin keksiminen johti solujen löytämiseen. Nyt, n. 500 vuotta viisaampina, pystymme tekemään jopa sairaiden solujen korjauksia. Solut löydettiin samaan aikaan kasveilta ja eläimiltä. Opittiin, että kaikki eliöt rakentuvat soluista.

Seuraavissa videoissa kerrotaan solujen löytämisen historiasta:

Mitä geenit ovat? Selkeä opetusohjelma, jonka voi katsoa yhdessä oppitunnilla.