O celulă este un nivel de organizare al materiei vii, un biosistem independent care are proprietățile de bază ale tuturor ființelor vii. Deci, se poate dezvolta, multiplica, muta, adapta și schimba. În plus, orice celule se caracterizează prin metabolism, structură specifică, ordinea structurilor și funcțiilor.
Știința care studiază celulele este citologia. Subiectul său este unitățile structurale ale animalelor și plantelor multicelulare, organisme unicelulare - bacterii, protozoare și alge, formate dintr-o singură celulă.
Dacă vorbim despre organizarea generală a unităților structurale ale organismelor vii, acestea constau dintr-o înveliș și un nucleu cu nucleol. Acestea includ, de asemenea, organele celulare, citoplasmă. Până în prezent, o varietate de metode de cercetare sunt foarte dezvoltate, dar microscopia ocupă o poziție de lider, ceea ce vă permite să studiați structura celulelor și să explorați principalele sale elemente structurale.
Ce este un organoid?
Organoizii (se mai numesc și organite) sunt elemente constitutive permanente ale oricărei celule carecompletați-l și îndepliniți anumite funcții. Acestea sunt structurile vitale pentru a menține activitatea.
Organoizii includ nucleul, lizozomii, reticulul endoplasmatic și complexul Golgi, vacuolele și veziculele, mitocondriile, ribozomii și centrul celular (centrozomul). Aceasta include și structurile care formează citoscheletul celulei (microtubuli și microfilamente), melanozomi. Separat, este necesar să se evidențieze organelele de mișcare. Acestea sunt cilii, flageli, miofibrile și pseudopode.
Toate aceste structuri sunt interconectate și asigură activitatea coordonată a celulelor. De aceea, întrebarea: "Ce este un organoid?" - puteți răspunde că aceasta este o componentă care poate fi echivalată cu un organ al unui organism multicelular.
Clasificarea organelelor
Celulele diferă ca mărime și formă, precum și prin funcțiile lor, dar în același timp au o structură chimică similară și un singur principiu de organizare. În același timp, întrebarea ce este un organoid și ce structuri este este destul de discutabilă. De exemplu, lizozomii sau vacuolele nu sunt uneori clasificate ca organele celulare.
Dacă vorbim despre clasificarea acestor componente celulare, atunci se disting organele non-membranare și membranare. Non-membrană - acesta este centrul celular și ribozomii. De asemenea, organelele de mișcare (microtubuli și microfilamente) sunt lipsite de membrane.
Structura organelelor membranare se bazează pe prezența unei membrane biologice. Organelele cu o singură membrană și cu dublă membrană au o înveliș cu o singură structură, care constă dinstrat dublu de fosfolipide și molecule proteice. Separă citoplasma de mediul extern, ajută celula să-și mențină forma. Merită să ne amintim că, pe lângă membrană, în celulele vegetale există și o membrană externă de celuloză, care se numește peretele celular. Îndeplinește o funcție de sprijin.
Organelele membranare includ EPS, lizozomi și mitocondrii, precum și lizozomi și plastide. Membranele lor pot diferi numai în setul de proteine.
Dacă vorbim despre capacitatea funcțională a organitelor, atunci unele dintre ele sunt capabile să sintetizeze anumite substanțe. Deci, organele importante de sinteză sunt mitocondriile, în care se formează ATP. Ribozomii, plastidele (cloroplastele) și reticulul endoplasmatic aspru sunt responsabili pentru sinteza proteinelor, ER neted este responsabil pentru sinteza lipidelor și carbohidraților.
Să luăm în considerare structura și funcțiile organelelor mai detaliat.
Core
Acest organel este extrem de important deoarece, atunci când este îndepărtat, celulele încetează să funcționeze și mor.
Nucleul are o membrană dublă, în care sunt mulți pori. Cu ajutorul lor, este strâns asociat cu reticulul endoplasmatic și citoplasma. Acest organel conține cromatina - cromozomi, care sunt un complex de proteine și ADN. Având în vedere acest lucru, putem spune că nucleul este organul care este responsabil pentru menținerea cea mai mare parte a genomului.
Partea lichidă a nucleului se numește carioplasmă. Conține produsele activității vitale ale structurilor nucleului. Zona cea mai densă este nucleolul, care adăpostește ribozomi, proteine complexe șiARN, precum și fosfați de potasiu, magneziu, zinc, fier și calciu. Nucleolul dispare înainte de diviziunea celulară și se formează din nou în ultimele etape ale acestui proces.
Reticul endoplasmatic (reticul)
EPS este un organel cu o singură membrană. Ocupă jumătate din volumul celulei și constă din tubuli și cisterne care sunt conectate între ele, precum și cu membrana citoplasmatică și învelișul exterior al nucleului. Membrana acestui organoid are aceeași structură ca și plasmalema. Această structură este integrală și nu se deschide în citoplasmă.
Reticulul endoplasmatic este neted și granular (aspre). Ribozomii sunt localizați pe învelișul interior al RE granular, în care are loc sinteza proteinelor. Nu există ribozomi pe suprafața reticulului endoplasmatic neted, dar aici are loc sinteza carbohidraților și a grăsimilor.
Toate substanțele care se formează în reticulul endoplasmatic sunt transportate prin sistemul de tubuli și tubuli la destinațiile lor, unde sunt acumulate și ulterior utilizate în diferite procese biochimice.
Având în vedere capacitatea de sinteză a EPS, reticulul aspru este localizat în celulele a căror funcție principală este formarea proteinelor, iar reticulul neted este localizat în celulele care sintetizează carbohidrați și grăsimi. În plus, ionii de calciu se acumulează în reticulul neted, care sunt necesari pentru funcționarea normală a celulelor sau a corpului în ansamblu.
De asemenea, trebuie remarcat faptul că ER este locul formării aparatului Golgi.
Lizozomi, funcțiile lor
Lizozomii sunt organite celulare,care sunt reprezentate de saci monomembranari de forma rotunda cu enzime hidrolitice si digestive (proteaze, lipaze si nucleaze). Conținutul de lizozomi este caracterizat de un mediu acid. Membranele acestor formațiuni le izolează de citoplasmă, prevenind distrugerea altor componente structurale ale celulelor. Când enzimele lizozomului sunt eliberate în citoplasmă, celula se autodistruge - autoliză.
De remarcat că enzimele sunt sintetizate în primul rând pe un reticul endoplasmatic aspru, după care se deplasează în aparatul Golgi. Aici suferă modificări, sunt împachetate în vezicule membranare și încep să se separe, devenind componente independente ale celulei - lizozomi, care sunt primari și secundari.
Lizozomii primari sunt structuri care se separă de aparatul Golgi, în timp ce secundari (vacuolele digestive) sunt cele care se formează ca urmare a fuziunii dintre lizozomii primari și vacuolele endocitare.
Având în vedere această structură și organizare, putem distinge principalele funcții ale lizozomilor:
- digestia diferitelor substanțe din interiorul celulei;
- distrugerea structurilor celulare care nu sunt necesare;
- participarea la procesele de reorganizare celulară.
Vacuole
Vacuolele sunt organite sferice cu o singură membrană care sunt rezervoare de apă și compuși organici și anorganici dizolvați în ele. Aparatul Golgi și EPS sunt implicate în formarea acestor structuri.
În vacuolele unei celule animaleMic. Sunt mici și nu ocupă mai mult de 5% din volum. Rolul lor principal este de a asigura transportul substanțelor în întreaga celulă.
Vacuolele unei celule vegetale sunt mari și ocupă până la 90% din volum. Într-o celulă matură, există o singură vacuola, care ocupă o poziție centrală. Membrana sa se numește tonoplast, iar conținutul său se numește seva celulară. Principalele funcții ale vacuolelor vegetale sunt de a asigura tensiunea membranei celulare, acumularea diverșilor compuși și deșeuri ale celulei. În plus, aceste organele de celule vegetale furnizează apa necesară procesului de fotosinteză.
Dacă vorbim despre compoziția sevei celulare, atunci aceasta include următoarele substanțe:
- rezervă - acizi organici, carbohidrați și proteine, aminoacizi individuali;
- compuși care se formează în timpul vieții celulelor și se acumulează în ele (alcaloizi, taninuri și fenoli);
- fitoncide și fitohormoni;
- pigmenti, datorită cărora fructele, rădăcinile și petalele de flori sunt colorate în culoarea corespunzătoare.
Complexul Golgi
Structura organoidelor numită „aparatul Golgi” este destul de simplă. În celulele vegetale, ele arată ca corpuri separate cu o membrană; în celulele animale, ele sunt reprezentate de cisterne, tubuli și vezici urinare. Unitatea structurală a complexului Golgi este dictiozomul, care este reprezentat de un teanc de 4-6 „rezervoare” și mici vezicule care se separă de ele și reprezintă un sistem de transport intracelular, putând servi și ca sursă de lizozomi. Numărul de dictiozomi poate varia de la unul la mai mulțisute.
Complexul Golgi este de obicei situat în apropierea nucleului. În celulele animale - lângă centrul celulei. Principalele funcții ale acestor organite sunt următoarele:
- secreție și acumulare de proteine, lipide și zaharide;
- modificarea compușilor organici care intră în complexul Golgi;
- acest organoid este locul formării lizozomilor.
Trebuie remarcat faptul că ER, lizozomii, vacuolele și aparatul Golgi formează împreună un sistem tubular-vacuolar care împarte celula în secțiuni separate cu funcții corespunzătoare. În plus, acest sistem asigură reînnoirea constantă a membranelor.
Mitocondriile sunt stațiile energetice ale celulei
Mitocondriile sunt organite cu două membrane în formă de baston, sferice sau filamentoase care sintetizează ATP. Au o suprafață exterioară netedă și o membrană interioară cu numeroase pliuri numite cristae. Trebuie remarcat faptul că numărul de criste din mitocondrie poate varia în funcție de necesarul de energie al celulei. Pe membrana interioară sunt concentrate numeroase complexe enzimatice care sintetizează adenozin trifosfat. Aici, energia legăturilor chimice este convertită în legături macroergice ale ATP. În plus, mitocondriile descompun acizii grași și carbohidrații cu eliberarea de energie, care este acumulată și utilizată pentru creștere și sinteză.
Mediul intern al acestor organite se numește matrice. Ea esteconține ADN și ARN circular, ribozomi mici. Interesant este că mitocondriile sunt organite semi-autonome, deoarece depind de funcționarea celulei, dar în același timp își pot menține o anumită independență. Deci, ei sunt capabili să-și sintetizeze propriile proteine și enzime, precum și să se reproducă singuri.
Se crede că mitocondriile au apărut atunci când organisme procariote aerobe au intrat în celula gazdă, ceea ce a dus la formarea unui complex simbiotic specific. Deci, ADN-ul mitocondrial are aceeași structură ca și ADN-ul bacteriilor moderne, iar sinteza proteinelor atât în mitocondrie, cât și în bacterii este inhibată de aceleași antibiotice.
Plastide - organele de celule vegetale
Plastidele sunt organite destul de mari. Sunt prezente numai în celulele vegetale și sunt formate din precursori - proplastide, conțin ADN. Aceste organite joacă un rol important în metabolism și sunt separate de citoplasmă printr-o membrană dublă. În plus, pot forma un sistem ordonat de membrane interne.
Plastidele sunt de trei tipuri:
- Cloroplastele sunt cele mai numeroase plastide responsabile de fotosinteză, care produce compuși organici și oxigen liber. Aceste structuri au o structură complexă și sunt capabile să se deplaseze în citoplasmă către sursa de lumină. Principala substanță conținută în cloroplaste este clorofila, cu care plantele pot folosi energia soarelui. Trebuie remarcat faptul că cloroplastele, precum mitocondriile, sunt structuri semi-autonome, deoarece sunt capabile sădiviziunea și sinteza independentă a propriilor proteine.
- Leucoplastele sunt plastide incolore care se transformă în cloroplaste atunci când sunt expuse la lumină. Aceste componente celulare conțin enzime. Cu ajutorul acestora, glucoza este convertită și acumulată sub formă de boabe de amidon. La unele plante, aceste plastide sunt capabile să acumuleze lipide sau proteine sub formă de cristale și corpuri amorfe. Cel mai mare număr de leucoplaste este concentrat în celulele organelor subterane ale plantelor.
- Cromoplastele sunt derivate ale celorl alte două tipuri de plastide. Ele formează carotenoide (în timpul distrugerii clorofilei), care sunt roșii, galbene sau portocalii. Cromoplastele reprezintă etapa finală a transformării plastidelor. Cele mai multe dintre ele sunt în fructe, petale și frunze de toamnă.
Ribozom
Ce este un organel numit ribozom? Ribozomii se numesc organite non-membranare, formate din două fragmente (subunități mici și mari). Diametrul lor este de aproximativ 20 nm. Se găsesc în celule de toate tipurile. Acestea sunt organite ale celulelor animale și vegetale, bacterii. Aceste structuri se formează în nucleu, după care trec în citoplasmă, unde sunt plasate liber sau atașate de EPS. În funcție de proprietățile de sinteză, ribozomii funcționează singuri sau se combină în complexe pentru a forma poliribozomi. În acest caz, aceste organite non-membranare sunt legate de o moleculă de ARN mesager.
Ribozomul conține 4 molecule de ARNr care alcătuiesc cadrul său, precum și diverse proteine. Sarcina principală a acestui organoid este asamblarea lanțului polipeptidic, care este primul pas în sinteza proteinelor. Acele proteine care sunt formate de ribozomii reticulului endoplasmatic pot fi folosite de intregul organism. Proteinele pentru nevoile unei celule individuale sunt sintetizate de ribozomi, care sunt localizați în citoplasmă. Trebuie remarcat faptul că ribozomii se găsesc și în mitocondrii și plastide.
Citoscheletul unei celule
Citoscheletul celular este format din microtubuli și microfilamente. Microtubulii sunt formațiuni cilindrice cu un diametru de 24 nm. Lungimea lor este de 100 µm-1 mm. Componenta principală este o proteină numită tubulină. Este incapabil de contracție și poate fi distrus de colchicină. Microtubulii sunt localizați în hialoplasmă și îndeplinesc următoarele funcții:
- creează un cadru elastic, dar în același timp puternic al cuștii, care îi permite să-și păstreze forma;
- participă la procesul de distribuție a cromozomilor celulari;
- oferă mișcarea organelelor;
- conținut în centrul celulei, precum și în flageli și cili.
Microfilamentele sunt filamente care sunt situate sub membrana plasmatică și constau din proteina actină sau miozină. Ele se pot contracta, rezultând în mișcarea citoplasmei sau în proeminența membranei celulare. În plus, aceste componente sunt implicate în formarea constricției în timpul diviziunii celulare.
Centrul celular (centrozom)
Acest organel este format din 2 centrioli și o centrosferă.centriol cilindric. Pereții săi sunt formați din trei microtubuli, care se îmbină între ele prin legături încrucișate. Centriolii sunt aranjați în perechi în unghi drept unul față de celăl alt. Trebuie remarcat faptul că celulele plantelor superioare nu au aceste organite.
Rolul principal al centrului celular este de a asigura o distribuție uniformă a cromozomilor în timpul diviziunii celulare. Este, de asemenea, centrul de organizare al citoscheletului.
Organele de mișcare
Organelele mișcării includ cilii, precum și flageli. Acestea sunt excrescențe mici sub formă de fire de păr. Flagelul conține 20 de microtubuli. Baza sa este situată în citoplasmă și se numește corpul bazal. Lungimea flagelului este de 100 µm sau mai mult. Flagelii care au o dimensiune de numai 10-20 microni se numesc cili. Când microtubulii alunecă, cilii și flagelii sunt capabili să oscileze, provocând mișcarea celulei în sine. Citoplasma poate conține fibrile contractile numite miofibrile - acestea sunt organite ale unei celule animale. Miofibrilele, de regulă, sunt localizate în miocite - celulele țesutului muscular, precum și în celulele inimii. Sunt alcătuite din fibre mai mici (protofibrile).
Trebuie remarcat faptul că fasciculele de miofibrile constau din fibre întunecate - acestea sunt discuri anizotrope, precum și zone luminoase - acestea sunt discuri izotrope. Unitatea structurală a miofibrilei este sarcomerul. Aceasta este zona dintre discul anizotrop și cel izotrop, care are filamente de actină și miozină. Când alunecă, sarcomerul se contractă, ceea ce duce la mișcarea întregii fibre musculare. Laaceasta folosește energia ATP și a ionilor de calciu.
Protozoarele și spermatozoizii animalelor se mișcă cu ajutorul flagelilor. Cilii sunt organul de mișcare al ciliatilor-pantofi. La animale și la oameni, acopera căile respiratorii și ajută la eliminarea particulelor solide mici, cum ar fi praful. În plus, există și pseudopode care asigură mișcarea amoeboidului și sunt elemente ale multor celule unicelulare și animale (de exemplu, leucocite).
Majoritatea plantelor nu se pot deplasa în spațiu. Mișcările lor sunt creșterea, mișcările frunzelor și modificări ale fluxului citoplasmei celulelor.
Concluzie
În ciuda varietății de celule, toate au o structură și o organizare similară. Structura și funcțiile organelelor se caracterizează prin proprietăți identice, asigurând funcționarea normală atât a unei celule individuale, cât și a întregului organism.
Acest model poate fi exprimat după cum urmează.
Tabel „Organoizi ai celulelor eucariote”
Organoid |
Celula vegetală |
Cușcă pentru animale |
Funcții principale |
| core | este | este | Depozitarea ADN, transcripția ARN și sinteza proteinelor |
| reticul endoplasmatic | este | este | sinteza proteinelor, lipidelor și carbohidraților, acumularea de ioni de calciu, formarea complexului Golgi |
| mitocondrii | este | este | sinteza ATP, propriile enzime și proteine |
| plastide | este | nu | participarea la fotosinteză, acumulare de amidon, lipide, proteine, carotenoide |
| ribozomi | este | este | adunarea lanțului polipeptidic (sinteza proteinelor) |
| microtubuli și microfilamente | este | este | permit celulei să-și mențină o anumită formă, sunt parte integrantă a centrului celulei, cilii și flagelii, asigură mișcarea organelelor |
| lizozomi | este | este | digestia substanțelor din interiorul celulei, distrugerea structurilor sale inutile, participarea la reorganizarea celulară, provoacă autoliza |
| vacuola centrală mare | este | nu | oferă tensiune în membrana celulară, acumulează substanțe nutritive și deșeuri ale celulei, fitoncide și fitohormoni, precum și pigmenți, este un rezervor de apă |
| Complexul Golgi | este | este | secretează și acumulează proteine, lipide și carbohidrați, modifică nutrienții care intră în celulă,responsabil pentru formarea lizozomilor |
| centrul celular | există, cu excepția plantelor superioare | este | este centrul organizării citoscheletului, asigură divergența uniformă a cromozomilor în timpul diviziunii celulare |
| miofibrile | nu | este | asigurați contracția musculară |
Dacă tragem concluzii, putem spune că există diferențe minore între o celulă animală și cea vegetală. În același timp, caracteristicile funcționale și structura organelelor (tabelul de mai sus confirmă acest lucru) are un principiu general de organizare. Celula funcționează ca un sistem armonios și integral. În același timp, funcțiile organelelor sunt interconectate și vizează funcționarea optimă și menținerea activității vitale a celulei.
