Solujen kemiallinen rakenne

Kaikki solut koostuvat molekyyleistä. Soluja voidaan pilkkoa kemiallisissa reaktioissa alkuaineatomeiksi, esimerkiksi vesi H2O voidaan pilkkoa kahdeksi vetyatomiksi (H2) ja yhdeksi happiatomiksi (O). Solujen yleisimmät alkuaineet ovat hiili, vety, happi ja typpi. 

Orgaanisiksi yhdisteiksi kutsutaan niitä yhdisteitä joilla on useita hiiliatomeja. Epäorgaanisiksi yhdisteiksi taas niitä, jotka eivät ole muodostuneet hiilirungosta. 

Hiilihydraatit

Hiilihydraatit muodostuvat hapesta, vedystä ja hiilestä. Monosakkaridi on nimitys yksinkertaisimmista hiilihydraateista. Esimerkiksi glukoosi eli rypälesokeri ja fruktoosi eli hedelmäsokeri ovat monosakkarideja. Glukoosi on solun tärkein energianlähde. Esimerkiksi vihreät kasvit valmistavat fotosynteesissä glukoosia hiilidioksista ja vedestä auringonvalosta saamansa energian avulla. 

Disakkaridit, kuten sakkaroosi ja laktoosi syntyvät kun kaksi monosakkaridimolekyyliä liittyy yhteen. Samalla reaktiossa vapautuu yksi vesimolekyyli. 

Polusakkarideissa voi olla jopa tuhansia monosakkarideja liittyneenä yhteen. Tärkkelys on kasvien varastohiilihydraatti. Esimerkiksi perunan mukula on pääosin tärkkelystä. Tärkkelysmolekyylit ovat tuhansien glukoosimolekyylien yhteen liittymä.

Kasvisolujen seinät rakentuvat haarautumattomasta selluloosasta, joka on maailman yleisin orgaaninen aine. Vain eräät sienet ja bakteerit pystyvät pilkkomaan selluloosaa glukoosiksi. 

Hiilihydraatit ovat solujen tärkeimpiä energianlähteitä ja energianvarastoja, sillä esimerkiksi ravinnosta saatu sakkaroosi pilkotaan jo ohutsuolessa monosakkarideiksi, ja hermo-ja punasolut toimivat glukoosista saadun energian avulla.

Kasveissa energiia kuljetetaan sakkaroosina. Sokereita varastoidaan polysakkasideina, eläinsoluissa glykogeenina ja kasvisoluissa tärkkelyksenä. Hiilihydraatit ovat myös monien molekyylien rakenneosasia, esimerkiksi solun toiminnan kannalta välttämättömien nukleiinihappojen yksi rakenneosa on riboosi- tai deoksiriboosi-monosakkaridi.

Lipidit eli rasva-aineet

Lipidit ovat rasva-aineita joihin kuuluu mm. varsinaiset rasvat ja solukalvon rakennesosana toimivat fosfolipidit ja steroidihormonit. Nämä kaikki koostuvat hiilestä, vedystä ja hapesta, ja ne eivät liukene veteen. Varsinaiset rasvat eli triglyseridit muodostuvat kolmesta rasvahappo- ja yhdestä glyserolimolekyylistä. Esimerkiksi monet eläin- ja kasvirasvat ovat triglyseridejä. 
Tyydyttyneiden rasvahappojen hiiliketjussa ei ole hiiliatomien välissä lainkaan kaksoissidoksia. Sen sijaan tyydyttämättömien rasvahappojen hiiliatomien välissä on yksi tai useampi kaksoissidos. Eläinrasvat nostavat veren kolesterolipitoisuutta, jos niitä syö liikaa, joten kasvirasvat ovat eläinrasvoja terveellisempiä. 
Rasva-aineet ovat solujen tärkeitä energiavarastoja. Jotta ihmisen elimistö saisi ns. välttämättömiä rasvahappoja, ihmisen ruokavaliossa kuuluisi olla hyviä rasvoja, sillä ihminen ei pysty niitä itse valmistamaan. 

Valkuaisaineet rakentuvat aminohapoista 

Valkuaisaineet eli proteiinit ovat elintoiminnoille välttämättömiä typpipitoisia orgaanisia yhdisteitä, joita eliöt tuottavat protosynteesissä. Proteiinnit koostuvat kahdenkymmenen erilaisen aminohapon muodostamista pitkistä ketjuista. Aminohapoissa on aina hiilen, hapen ja vedyn lisäksi typpeä. Tämän takia elimistössä syntyy valkuaisaineiden hajoamistuotteena typpipitoista virsta-ainetta. 
Valkuaisaineet ovat solun suurimpia molekyylejä. Ne rakentuvat useista aminohapoista, joiden järjestys ei ole täysin määritelty. Tämän vuoksi eri ihmisillä samat proteiinit voivat olla hieman erilaisia. 
Glyko- ja lipoproteiineiksi kutsutaan elimistössä olevia isoja molekyylejä, joissa on proteeniosan lisäksi hiilihydraatti- tai lipidiosa. 
                                          

Dna ja rna ovat nukleiinihappoja

Eliössä on kaksi nukleiinihappoa, dna:ta eli deoksiribonukleiinihappoa ja rna:ta eli ribonukleiinihappoa. Nukleiinihapoilla on ainutlaatuinen kyky kopioitua. Dna:n ja rna:n tehtävänä on perimän säilyttäminen ja valkuaisaineiden valmistaminen perimän ohjeiden mukaisesti proteiinisynteesissä. 

 

 ATP varastoi energiaa lyhyeksi ajaksi

ATP eli adenosiinitrifosfaatti on tärkein energiansiirtäjämolekyyli. ATP muodostuu adeniinista eli emäksestä jota on myös dna:ssa, ribosoosista eli sokerista ja kolmesta fosfaattiryhmästä. ATP on hyvin pysymätön yhdiste, joten sitä ei voida juurikaan varastoida soluihin. Tämän vuoksi soluissa on ATP:tä vain hetkellistä käyttöä varten, ja sitä ladataan lisää, kun varasto on käytetty loppuun.                                                                      

 Solun perusrakenne

Jokaisella solulla on solukalvo, jonka ansiosta solu voi toimia itsenäisenä yksikkönä, sillä solukalvo ylläpitää solun sisäistä tasapainoa säätelemällä aineiden pääsyä soluun ja solusta ulos. Kasveilla, sienillä, levillä ja bakteereilla on eläinsolusta poiketen uloimmaisena kerroksena solukalvon lisäksi vielä soluseinä. Solukalvon sisäpuolella on solulima, joka koostuu suurimmaksi osaksi pelkästä vedestä, johon on liuennut monia yhdisteitä, esimerkiksi valkuaisaineita. Solulimassa on monia erikoisia proteiinisäikeitä ja- putkia, joista on muodostunut solun tukiranka. Se on tärkeä solun muodon ylläpitämiselle.

Solulimassa olevan soluelimen, ribosomin pinnalla valmistetaan valkuaisaineita. Valkuaisaineiden ja rasva-aineiden muodostamiseen ja varastointiin osallistuu solulimakalvosto, joka on kalvon peittämien nestekanavien muodostama yhteinäinen verkosto. 

Mitokondriot ovat soluelimiä, jotka osallistuvat soluhengitykseen eli ravinnosta saadun energian muuttamiseen soluille käyttökelpoiseen muotoon. Mitokondrioiden määrä vaihtelee, sillä eri solut tarvitsevat eri määrän energiaa.

Lysomit ovat eläinsolun ja sienisolun soluelimiä, rakkuloita, joissa tapahtuu monien entsyymien avulla solunsisäisten haitallisten aineiden hajottaminen. Esimerkiksi bakteerien. 

Kasvi- ja sienisoluissa on suuria solunestettä sisältäviä solunesterakkuloita, jotka toimivat vesivarastoina. 

Aitotumaisten solut ovat tilavuudeltaan tuhat kertaa esitumaisia bakteeri- ja arkkisoluja suurempia, koska esitumaisissa soluissa ei ole tumaa, tumakoteloa, mitokondrioita eikä muita kalvorakenteisia soluelimiä. Esitumainen solu muodostuu mm. soluseinästä, solukalvosta, solulimasta, ribosomeista ja kromosomista.

Kasvisolu

Eläinsolu

Sienisolu

Bakteeri

Kromosomit ovat aitotumaisilla eliöillä tumassa

Aitotumaisten eliöiden solussa on selvästi erottuva tuma, jota ympäröi tumakotelo. Tumalima, joka on tumakotelon sisällä, on kullekkin lajille tyypillinen määrä kromosomeja. Kromosomit ovat solun aktiivisen toiminnan aikana lankamaisia, mutta lyhenevät solun jakautumisvaiheessa. Tumakotelossa olevat pienet reiät ovat tumahuokosia,joiden kautta tapahtuu tuman aineenvaihdunta soluliman kanssa.
Geeni eli perintötekijä on kromosomissa oleva dna-jakso, jonka ohjauksessa syntyy tietty rna ja proteiini. Se puolestaan vaikuttaa jonkin perinnöllisen ominaisuuden kehittymiseen.  Geenit ohjaavat solun toimintoja, esimerkiksi solun jakautumista tai erillaistumista vaikka lihassoluksi tai hermosoluksi.

Tuman rakenne

 

Eliöiden solut muistuttavat toisiaan

Solu on elämän perusyksikkö ja ne voidaan jakaa esitumallisiin ja aitotumallisiin.

Solujen lisääntyminen 

Solut ovat hyvin pieniä ja eliön koko ei vaikuta solun kokoon. Solujen pieneen kokoon on monia etuja. Esimerkiksi soluilla on nopea aineenvaihdunta ympäristönsä kanssa, ja se johtuu siitä, että  solukalvon pinta-ala on solun tilavuuteen nähden suuri. Myös pienessä solussa aineiden kuljetusmatkat ovat lyhyitä. Useimmat solut elävät vain lyhyen ajan, mutta on kuitenkin myös niitä soluja, jotka ovat pitkäikäisiä. Solut lisääntyvät jakautumalla, joten solun jakautuessa perintöaines siirtyy samanlaisena uuteen soluun. 

Solut muodostavat eläimillä kudoksia ja kasveilla solukkoja

Hedelmöityneestä munasolusta syntyy ensin tytärsoluja, jotka ovat kaikki samanlaisia. Kuitenkin seuraavien solujaukautumisten jälkeen solut alkavat erilaistua omiin tehtäviinsä kemiallisten viestien avulla. Rakenteeltaan ja tehtäviltään samanlaiset solut muodostavat eläimillä kudoksia ja kasveilla solukoita. Eläinten tärkeimmät kudostyypit ovat epiteelikudos, lihaskudos, hermokudos ja tukikudos. Putkilokasvien tyypillisimmät solukkotyypit ovat kasvu-, perus- ja johtosolukot. 

Eläinten kudostyypit

Kasvien solukkotyypit

Soluja voidaan nähdä  valomikroskoopilla, mutta niiden sisärakennetta useimmin tutkitaan elektronimikroskoopeilla. Mikroskooppien avulla kehitettiin soluteoria, jonka mukaan 1.Solu on eliöiden pienin elävä yksikkö, 2.Kaikki eliöt koostuvat yhdestä tai useammasta solusta ja 3.Kaikki solut syntyvät jakautumalla toisista soluista.