Structura celulelor animale cu simboluri. Structura celulei umane, diviziunea celulară și aspectul, o descriere cu imagini pentru copii

Compoziția chimică a organismelor vii

Compoziția chimică a organismelor vii poate fi exprimată în două forme: atomică și moleculară. Compoziția atomică (elementală) arată raportul dintre atomii elementelor care alcătuiesc organismele vii. Compoziția moleculară (materială) reflectă raportul dintre moleculele de substanțe.

Elementele chimice fac parte din celule sub formă de ioni și molecule de substanțe anorganice și organice. Cel mai important substanțe anorganice in celula - apa si sarurile minerale, cele mai importante substante organice - carbohidrati, lipide, proteine si acizi nucleici.

Apa este componenta predominantă a tuturor organismelor vii. Conținutul mediu de apă din celulele majorității organismelor vii este de aproximativ 70%.

saruri mineraleÎntr-o soluție apoasă, celulele se disociază în cationi și anioni. Cei mai importanți cationi sunt K+, Ca2+, Mg2+, Na+, NHJ, anioni - Cl-, SO2-, HPO2-, H2PO-, HCO-, NO-.

Carbohidrați - compuși organici formați din una sau mai multe molecule de zaharuri simple. Conținutul de carbohidrați în celulele animale este de 1-5%, iar în unele celule vegetale ajunge la 70%.

Lipidele - grăsimi și compuși organici asemănători grăsimilor, practic insolubili în apă. Conținutul lor în diferite celule variază foarte mult: de la 2-3 la 50-90% în celulele semințelor de plante și țesutul adipos al animalelor.

Veverițe sunt heteropolimeri biologici ai căror monomeri sunt aminoacizi. Doar 20 de aminoacizi sunt implicați în formarea proteinelor. Ele sunt numite fundamentale sau de bază. Unii dintre aminoacizi nu sunt sintetizați în organismele animalelor și ale oamenilor și trebuie să fie furnizați cu alimente vegetale (se numesc esențiali).

Acizi nucleici. Există două tipuri de acizi nucleici: ADN și ARN. Acizii nucleici sunt polimeri ai căror monomeri sunt nucleotide.

Structura celulară

Formarea teoriei celulare

Robert Hooke a descoperit în 1665 celule într-o secțiune de plută și a fost primul care a folosit termenul „celulă”.
Anthony van Leeuwenhoek a descoperit organisme unicelulare.
Matthias Schleiden în 1838 și Thomas Schwann în 1839 au formulat principalele prevederi ale teoriei celulare. Cu toate acestea, au crezut în mod eronat că celulele provin din substanța primară non-celulară.
Rudolf Virchow a dovedit în 1858 că toate celulele sunt formate din alte celule prin diviziune celulară.

Prevederi de bază ale teoriei celulare

Celula este unitatea structurală a tuturor viețuitoarelor. Toate organismele vii sunt formate din celule (virușii sunt o excepție).
Celula este unitatea funcțională a tuturor viețuitoarelor. Celula prezintă întreaga gamă de funcții vitale.
Celula este unitatea de dezvoltare a tuturor viețuitoarelor. Celulele noi se formează numai ca rezultat al diviziunii celulei originale (mamă).
Celula este unitatea genetică a tuturor viețuitoarelor. Cromozomii unei celule conțin informații despre dezvoltarea întregului organism.
Celulele tuturor organismelor sunt similare în compoziție chimică, structura si functia.

Tipuri de organizare celulară

Dintre organismele vii, doar virusurile nu au o structură celulară. Toate celelalte organisme sunt reprezentate de forme de viață celulare. Există două tipuri de organizare celulară: procariotă și eucariotă. Bacteriile sunt procariote, iar plantele, ciupercile și animalele sunt eucariote.

Celulele procariote sunt relativ simple. Nu au nucleu, locația ADN-ului în citoplasmă se numește nucleoid, singura moleculă de ADN este circulară și nu este asociată cu proteine, celulele sunt mai mici decât celulele eucariote, peretele celular conține o glicopeptidă - mureină, nu există organele membranare, funcțiile lor sunt îndeplinite prin invaginări ale membranei plasmatice, ribozomii sunt mici, microtubulii sunt absenți, deci citoplasma este imobilă, iar cilii și flagelii au o structură specială.

Celulele eucariote au un nucleu în care se află cromozomii - molecule liniare de ADN asociate cu proteine; diferite organele membranare sunt localizate în citoplasmă.

Celulele vegetale se disting prin prezența unui perete celular gros de celuloză, a plastidelor și a unei vacuole centrale mari care deplasează nucleul spre periferie. Centrul celular al plantelor superioare nu conține centrioli. Carbohidratul de stocare este amidonul.

Celulele fungice au o membrană celulară care conține chitină, există o vacuolă centrală în citoplasmă și nu există plastide. Doar unele ciuperci au un centriol în centrul celulei. Principalul carbohidrat de rezervă este glicogenul.

Celulele animale au, de regulă, un perete celular subțire, nu conțin plastide și un vacuol central; un centriol este caracteristic centrului celular. Carbohidratul de stocare este glicogenul.

Structura unei celule eucariote

O celulă eucariotă tipică este formată din trei componente: o membrană, o citoplasmă și un nucleu.

Perete celular

În exterior, celula este înconjurată de o înveliș, a cărei bază este membrana plasmatică sau plasmalema, care are o structură tipică și o grosime de 7,5 nm.

Membrana celulară îndeplinește funcții importante și foarte diverse: determină și menține forma celulei; protejează celula de efectele mecanice ale pătrunderii agenților biologici dăunători; efectuează recepția multor semnale moleculare (de exemplu, hormoni); limitează conținutul intern al celulei; reglează metabolismul dintre celulă și mediu, asigurând constanța compoziției intracelulare; participă la formarea contactelor intercelulare și a diferitelor tipuri de proeminențe specifice ale citoplasmei (microvili, cili, flageli).

Componenta de carbon din membrana celulelor animale se numește glicocalix.

Schimbul de substanțe între celulă și mediul ei are loc constant. Mecanismele de transport al substanțelor în și din celulă depind de dimensiunea particulelor transportate. Moleculele mici și ionii sunt transportați de celulă direct prin membrană sub formă de transport activ și pasiv.

În funcție de tip și direcție, se disting endocitoza și exocitoza.

Absorbția și eliberarea particulelor solide și mari se numesc fagocitoză și fagocitoză inversă, respectiv particule lichide sau dizolvate - pinocitoză și pinocitoză inversă.

Citoplasma

Citoplasma este conținutul intern al celulei și constă din hialoplasmă și diferite structuri intracelulare situate în ea.

Hialoplasma (matricea) este o soluție apoasă de substanțe anorganice și organice care își poate modifica vâscozitatea și se află în mișcare constantă. Capacitatea de a se mișca sau curge a citoplasmei se numește cicloză.

Matricea este un mediu activ în care au loc multe procese fizice și chimice și care unește toate elementele celulei într-un singur sistem.

Structurile citoplasmatice ale celulei sunt reprezentate de incluziuni și organite. Incluziunile sunt relativ nepermanente, apar în anumite tipuri de celule în anumite momente ale vieții, de exemplu, ca aport de nutrienți (boabe de amidon, proteine, picături de glicogen) sau produse care urmează să fie excretate din celulă. Organelele sunt componente permanente și indispensabile ale majorității celulelor care au o structură specifică și îndeplinesc o funcție vitală.

Organelele membranare ale unei celule eucariote includ reticulul endoplasmatic, aparatul Golgi, mitocondriile, lizozomii și plastidele.

Reticulul endoplasmatic. Întreaga zonă interioară a citoplasmei este umplută cu numeroase canale și cavități mici, ai căror pereți sunt membrane similare ca structură cu membrana plasmatică. Aceste canale se ramifică, se conectează între ele și formează o rețea numită reticul endoplasmatic.

Reticulul endoplasmatic este heterogen în structura sa. Sunt cunoscute două tipuri de ea - granulară și netedă. Pe membranele canalelor și cavitățile rețelei granulare există multe corpuri rotunde mici - ribozomi, care conferă membranelor un aspect aspru. Membranele reticulului endoplasmatic neted nu poartă ribozomi pe suprafața lor.

Reticulul endoplasmatic îndeplinește multe funcții diferite. Funcția principală a reticulului endoplasmatic granular este participarea la sinteza proteinelor, care se realizează în ribozomi.

Pe membranele reticulului endoplasmatic neted se sintetizează lipidele și carbohidrații. Toți acești produși de sinteză se acumulează în canale și cavități, apoi sunt transportați în diverse organele celulare, unde sunt consumați sau acumulați în citoplasmă ca incluziuni celulare. Reticulul endoplasmatic conectează principalele organite ale celulei.

aparate Golgi

În multe celule animale, cum ar fi celulele nervoase, acesta ia forma unei rețele complexe situate în jurul nucleului. În celulele plantelor și protozoarelor, aparatul Golgi este reprezentat de corpuri individuale în formă de seceră sau în formă de tijă. Structura acestui organoid este similară în celulele organismelor vegetale și animale, în ciuda varietății formei sale.

Compoziția aparatului Golgi include: cavități limitate de membrane și situate în grupuri (5-10 fiecare); bule mari și mici situate la capetele cavităților. Toate aceste elemente formează un singur complex.

Aparatul Golgi îndeplinește multe funcții importante. Prin canalele reticulului endoplasmatic, produsele activității sintetice a celulei - proteine, carbohidrați și grăsimi - sunt transportate la aceasta. Toate aceste substanțe se acumulează mai întâi, apoi intră în citoplasmă sub formă de bule mari și mici și sunt fie folosite în celula însăși în timpul activității sale de viață, fie îndepărtate din ea și utilizate în organism. De exemplu, în celulele pancreasului mamiferelor se sintetizează enzimele digestive, care se acumulează în cavitățile organoidului. Apoi se formează vezicule pline cu enzime. Ele sunt excretate din celule în canalul pancreatic, de unde curg în cavitatea intestinală. O altă funcție importantă a acestui organoid este aceea că pe membranele sale sunt sintetizate grăsimile și carbohidrații (polizaharide), care sunt folosite în celulă și care fac parte din membrane. Datorită activității aparatului Golgi, are loc reînnoirea și creșterea membranei plasmatice.

Mitocondriile

Citoplasma majorității celulelor animale și vegetale conține corpuri mici (0,2-7 microni) - mitocondrii (greacă "mitos" - fir, "condrion" - cereale, granule).

Mitocondriile sunt clar vizibile într-un microscop cu lumină, cu ajutorul căruia le puteți vedea forma, locația, număra numărul. Structura interna mitocondriile studiate cu ajutorul unui microscop electronic. Învelișul mitocondrionului este format din două membrane - exterioară și interioară. Membrana exterioară este netedă, nu formează cute și excrescențe. Membrana interioară, dimpotrivă, formează numeroase pliuri care sunt direcționate în cavitatea mitocondriilor. Pliurile membranei interioare se numesc cristae (lat. „crista” - pieptene, excrescere).Numărul de crestae nu este același în mitocondriile diferitelor celule. Pot exista de la câteva zeci la câteva sute și există în special multe criste în mitocondriile celulelor care funcționează activ, de exemplu, celulele musculare.

Mitocondriile sunt numite „centrale electrice” ale celulelor, deoarece funcția lor principală este sinteza adenozin trifosfat (ATP). Acest acid este sintetizat în mitocondriile celulelor tuturor organismelor și este o sursă universală de energie necesară implementării proceselor vitale ale celulei și ale întregului organism.

Noile mitocondrii se formează prin divizarea mitocondriilor deja existente în celulă.

Lizozomi

Sunt corpuri mici rotunde. Fiecare lizozom este separat de citoplasmă printr-o membrană. În interiorul lizozomului se află enzime care descompun proteinele, grăsimile, carbohidrații, acizii nucleici.

Lizozomii se apropie de particula alimentară care a intrat în citoplasmă, se îmbină cu aceasta și se formează un vacuol digestiv, în interiorul căruia se află o particulă alimentară înconjurată de enzime lizozomi. Substanțele formate ca urmare a digestiei unei particule alimentare intră în citoplasmă și sunt folosite de celulă.

Deținând capacitatea de a digera în mod activ nutrienții, lizozomii sunt implicați în îndepărtarea părților de celule, a celulelor întregi și a organelor care mor în procesul de activitate vitală. Formarea de noi lizozomi are loc în celulă în mod constant. Enzimele conținute în lizozomi, ca orice alte proteine, sunt sintetizate pe ribozomii citoplasmei. Apoi aceste enzime intră prin canalele reticulului endoplasmatic în aparatul Golgi, în cavitățile cărora se formează lizozomi. În această formă, lizozomii intră în citoplasmă.

plastide

Plastidele se găsesc în citoplasma tuturor celulelor vegetale. Nu există plastide în celulele animale. Există trei tipuri principale de plastide: verzi - cloroplaste; roșu, portocaliu și galben - cromoplaste; incolore - leucoplaste.

Obligatorii pentru majoritatea celulelor sunt și organele care nu au o structură membranară. Acestea includ ribozomi, microfilamente, microtubuli și centrul celular.

Ribozomi. Ribozomii se găsesc în celulele tuturor organismelor. Acestea sunt corpuri microscopice de formă rotunjită cu un diametru de 15-20 nm. Fiecare ribozom este format din două particule de dimensiuni diferite, mici și mari.

O celulă conține multe mii de ribozomi, ei sunt localizați fie pe membranele reticulului endoplasmatic granular, fie se află liber în citoplasmă. Ribozomii sunt formați din proteine și ARN. Funcția ribozomilor este sinteza proteinelor. Sinteza proteinelor este un proces complex care este realizat nu de un ribozom, ci de un întreg grup, incluzând până la câteva zeci de ribozomi combinați. Acest grup de ribozomi se numește polizom. Proteinele sintetizate sunt mai întâi acumulate în canalele și cavitățile reticulului endoplasmatic și apoi transportate la organele și locurile celulare unde sunt consumate. Reticulul endoplasmatic și ribozomii localizați pe membranele sale sunt un singur aparat pentru biosinteza și transportul proteinelor.

Microtubuli și microfilamente

Structuri filamentoase, formate din diferite proteine contractile și care determină funcțiile motorii ale celulei. Microtubulii au forma unor cilindri goali, ai căror pereți sunt formați din proteine - tubuline. Microfilamentele sunt structuri foarte subțiri, lungi, filamentoase compuse din actină și miozină.

Microtubulii și microfilamentele pătrund în întreaga citoplasmă a celulei, formând citoscheletul acesteia, provocând cicloză, mișcări intracelulare ale organitelor, segregarea cromozomilor în timpul diviziunii materialului nuclear etc.

Centrul celular (centrozom). În celulele animale, un organoid este situat în apropierea nucleului, care se numește centru celular. Partea principală a centrului celular este alcătuită din două corpuri mici - centrioli situate într-o zonă mică de citoplasmă densificată. Fiecare centriol are forma unui cilindru de până la 1 µm lungime. Centriolii joacă un rol important în diviziunea celulară; sunt implicate în formarea fusului de fisiune.

În procesul de evoluție, diferite celule s-au adaptat să trăiască în condiții diferite și să îndeplinească funcții specifice. Acest lucru a necesitat prezența în ele a organoidelor speciali, care se numesc specializate, spre deosebire de organelele de uz general discutate mai sus. Acestea includ vacuole contractile de protozoare, miofibrile din fibre musculare, neurofibrile și vezicule sinaptice. celule nervoase, microvilozități celule epiteliale, cilii și flagele unor protozoare.

Nucleu

Nucleul este cea mai importantă componentă a celulelor eucariote. Majoritatea celulelor au un singur nucleu, dar există și celule multinucleate (într-un număr de protozoare, în mușchii scheletici ai vertebratelor). Unele celule foarte specializate pierd nuclee (eritrocitele de mamifere, de exemplu).

Nucleul, de regulă, are o formă sferică sau ovală, mai rar poate fi segmentat sau fuziform. Nucleul este format din membrana nucleară și carioplasmă care conține cromatina (cromozomi) și nucleoli.

Membrana nucleară este formată din două membrane (exterioară și interioară) și conține numeroși pori prin care se fac schimb de substanțe diferite între nucleu și citoplasmă.

Carioplasma (nucleoplasma) este o soluție asemănătoare jeleului care conține o varietate de proteine, nucleotide, ioni, precum și cromozomi și nucleol.

Nucleolul este un corp mic rotunjit, intens colorat și care se găsește în nucleele celulelor care nu se divizează. Funcția nucleolului este sinteza ARNr și legătura lor cu proteinele, adică. ansamblu de subunități ribozomale.

Cromatina - bulgări, granule și structuri filamentoase care sunt colorate în mod specific de unii coloranți, formate din molecule de ADN în combinație cu proteine. Diferite părți ale moleculelor de ADN din compoziția cromatinei au grade diferite de elicitate și, prin urmare, diferă în intensitatea culorii și natura activității genetice. Cromatina este o formă de existență a materialului genetic în celulele nedivizoare și oferă posibilitatea dublării și realizării informațiilor conținute în acesta. În procesul de diviziune celulară, are loc spiralizarea ADN-ului și structurile cromatinei formează cromozomi.

Cromozomii sunt structuri dense, cu colorare intensă, care sunt unități ale organizării morfologice a materialului genetic și asigură distribuția lui precisă în timpul diviziunii celulare.

Numărul de cromozomi din celulele fiecărei specii biologice este constant. De obicei, în nucleele celulelor corpului (somatice) cromozomii sunt prezentați în perechi, în celulele germinale nu sunt perechi. Un singur set de cromozomi din celulele germinale se numește haploid (n), un set de cromozomi din celulele somatice se numește diploid (2n). Cromozomii diferitelor organisme diferă ca mărime și formă.

Un set diploid de cromozomi din celulele unui anumit tip de organisme vii, caracterizat prin numărul, mărimea și forma cromozomilor, se numește cariotip. În setul de cromozomi de celule somatice, cromozomii perechi sunt numiți omologi, cromozomii din perechi diferite sunt numiți neomologi. Cromozomii omologi sunt aceiași ca mărime, formă, compoziție (unul este moștenit de la organismul matern, celălalt de la organismul patern). Cromozomii din cariotip sunt, de asemenea, împărțiți în autozomi sau cromozomi non-sexuali, care sunt aceiași la bărbați și femei și heterocromozomi sau cromozomi sexuali implicați în determinarea sexului și care diferă la bărbați și femei. Cariotipul uman este reprezentat de 46 de cromozomi (23 de perechi): 44 autozomi și 2 cromozomi sexuali (femeia are doi cromozomi X identici, masculul are cromozomi X și Y).

Nucleul stochează și implementează informații genetice, controlează procesul de biosinteză a proteinelor și prin proteine - toate celelalte procese de viață. Nucleul este implicat în replicarea și distribuția informațiilor ereditare între celulele fiice și, în consecință, în reglarea diviziunii celulare și a dezvoltării organismului.

Structura celulară

Corpul uman Ca orice alt organism viu, este format din celule. Ele joacă unul dintre rolurile principale în corpul nostru. Cu ajutorul celulelor, au loc creșterea, dezvoltarea și reproducerea.

Acum să ne amintim definiția a ceea ce se numește de obicei o celulă în biologie.

O celulă este o astfel de unitate elementară care este implicată în structura și funcționarea tuturor organismelor vii, cu excepția virusurilor. Are propriul metabolism și este capabil nu numai să existe independent, ci și să se dezvolte și să se reproducă. Pe scurt, putem concluziona că celula este cel mai important și necesar material de construcție pentru orice organism.

Desigur, cu ochiul liber, este puțin probabil să poți vedea cușca. Dar cu ajutorul tehnologii moderne o persoană are o mare oportunitate nu numai de a examina celula în sine la un microscop luminos sau electronic, ci și de a studia structura acesteia, de a-și izola și cultiva țesuturile individuale și chiar de a decoda informațiile genetice celulare.

Și acum, cu ajutorul acestei figuri, să luăm în considerare vizual structura celulei:

Structura celulară

Dar, interesant, se dovedește că nu toate celulele au aceeași structură. Există o diferență între celulele unui organism viu și celulele plantelor. Într-adevăr, în celulele vegetale există plastide, o membrană și vacuole cu seva celulară. Pe imagine se vede structura celulara animale și plante și vedeți diferența dintre ele:

Pentru mai multe informații despre structura celulelor vegetale și animale, veți învăța vizionând videoclipul

După cum puteți vedea, celulele, deși au dimensiuni microscopice, dar structura lor este destul de complexă. Prin urmare, vom trece acum la un studiu mai detaliat al structurii celulei.

Membrana plasmatică a unei celule

Pentru a da formă și pentru a separa celula de felul ei, în jurul celulei umane este situată o membrană.

Deoarece membrana are capacitatea de a trece parțial substanțele prin ea însăși, din acest motiv, substanțele necesare intră în celulă și deșeurile sunt îndepărtate din aceasta.

În mod convențional, putem spune că membrana celulară este un film ultramicroscopic, care constă din două straturi monomoleculare de proteine și un strat bimolecular de lipide, care se află între aceste straturi.

Din aceasta putem concluziona că membrana celulară joacă un rol important în structura sa, deoarece îndeplinește o serie de funcții specifice. Joacă o funcție de protecție, de barieră și de legătură între alte celule și pentru comunicarea cu mediul.

Și acum să ne uităm la o structură mai detaliată a membranei din figură:

Citoplasma

Următoarea componentă a mediului intern al celulei este citoplasma. Este o substanță semi-lichidă în care alte substanțe se mișcă și se dizolvă. Citoplasma este formată din proteine și apă.

În interiorul celulei, există o mișcare constantă a citoplasmei, care se numește cicloză. Cicloza este circulară sau reticulata.

În plus, citoplasma conectează diferite părți ale celulei. În acest mediu sunt localizate organelele celulei.

Organelele sunt structuri celulare permanente cu funcții specifice.

Astfel de organele includ structuri precum matricea citoplasmatică, reticulul endoplasmatic, ribozomii, mitocondriile etc.

Acum vom încerca să aruncăm o privire mai atentă asupra acestor organite și să aflăm ce funcții îndeplinesc.

Citoplasma

matricea citoplasmatică

Una dintre părțile principale ale celulei este matricea citoplasmatică. Datorită acesteia, în celulă au loc procese de biosinteză, iar componentele sale conțin enzime care produc energie.

matricea citoplasmatică

Reticulul endoplasmatic

În interior, zona citoplasmatică este formată din canale mici și diferite cavități. Aceste canale, conectându-se între ele, formează reticulul endoplasmatic. O astfel de rețea este eterogenă în structura sa și poate fi granulară sau netedă.

Reticulul endoplasmatic

nucleul celular

Cea mai importantă parte, care este prezentă în aproape toate celulele, este nucleul celular. Celulele care au un nucleu se numesc eucariote. Fiecare nucleu celular conține ADN. Este substanța eredității și toate proprietățile celulei sunt criptate în ea.

nucleul celular

Cromozomii

Dacă ne uităm la structura unui cromozom la microscop, putem vedea că acesta este format din două cromatide. De regulă, după diviziunea nucleară, cromozomul devine o singură cromatidă. Dar până la începutul următoarei diviziuni, o altă cromatidă apare pe cromozom.

Cromozomii

Centrul de celule

Când luăm în considerare centrul celular, se poate observa că acesta constă dintr-un centrioli matern și fiică. Fiecare astfel de centriol este un obiect cilindric, pereții sunt formați din nouă triplete de tubuli, iar în mijloc există o substanță omogenă.

Cu ajutorul unui astfel de centru celular, are loc divizarea celulelor animale și inferioare ale plantelor.

Centrul de celule

Ribozomi

Ribozomii sunt organite universale atât în celulele animale, cât și în cele vegetale. Funcția lor principală este sinteza proteinelor în centrul funcțional.

Ribozomi

Mitocondriile

Mitocondriile sunt, de asemenea, organele microscopice, dar spre deosebire de ribozomi, au o structură cu două membrane în care membrana exterioară este netedă, iar cea interioară are diverse forme excrescente numite cristae. Mitocondriile joacă rolul unui centru respirator și energetic

Mitocondriile

aparate Golgi

Dar cu ajutorul aparatului Golgi are loc acumularea și transportul de substanțe. De asemenea, datorită acestui aparat, are loc formarea lizozomilor și sinteza lipidelor și carbohidraților.

În structură, aparatul Golgi seamănă cu corpurile individuale, care sunt în formă de semilună sau în formă de tijă.

aparate Golgi

plastide

Dar plastidele pentru o celulă vegetală joacă rolul unei stații energetice. Au tendința de a se schimba de la o specie la alta. Plastidele sunt împărțite în soiuri precum cloroplaste, cromoplaste, leucoplaste.

plastide

Lizozomi

Vacuola digestivă, care este capabilă să dizolve enzimele, se numește lizozom. Sunt organite microscopice cu o singură membrană, cu formă rotunjită. Numărul lor depinde direct de cât de viabilă este celula și care este starea ei fizică.

În cazul în care are loc distrugerea membranei lizozomului, atunci în acest caz celula este capabilă să se digere singură.

Lizozomi

Modalități de hrănire a celulei

Acum să vedem cum sunt hrănite celulele:

Cum se hrănește celula

Trebuie remarcat aici că proteinele și polizaharidele tind să pătrundă în celulă prin fagocitoză, dar picături lichide - prin pinocitoză.

Metoda de nutriție a celulelor animale, în care nutrienții intră în ea, se numește fagocitoză. Și un astfel de mod universal de hrănire a oricăror celule, în care nutrienții intră în celulă deja într-o formă dizolvată, se numește pinocitoză.

Celulele sunt împărțite în procariote și eucariote. Primele sunt algele și bacteriile, care conțin informații genetice într-un singur organel, cromozomul, în timp ce celulele eucariote, care alcătuiesc organisme mai complexe precum corpul uman, au un nucleu clar diferențiat care conține mai mulți cromozomi cu material genetic.

Celulă eucariotă

celula procariota

Structura

Membrană celulară sau citoplasmatică

Membrana citoplasmatică (coaja) este o structură subțire care separă conținutul celulei de mediu inconjurator. Constă dintr-un strat dublu de lipide cu molecule proteice cu o grosime de aproximativ 75 de angstromi.

Membrana celulară este continuă, dar are numeroase pliuri, circumvoluții și pori, ceea ce vă permite să controlați trecerea substanțelor prin ea.

Celule, țesuturi, organe, sisteme și aparate

Celulele, Corpul uman este o componentă a elementelor care lucrează împreună pentru a îndeplini eficient toate funcțiile vitale.

Textile- Sunt celule de aceeași formă și structură, specializate în îndeplinirea aceleiași funcții. Diverse țesuturi se combină pentru a forma organe, fiecare dintre ele îndeplinește o funcție specifică într-un organism viu. În plus, organele sunt, de asemenea, grupate într-un sistem pentru a îndeplini o funcție specifică.

Țesături:

epitelială- Protejează și acoperă suprafața corpului și suprafețele interne ale organelor.

Conjunctiv- grăsime, cartilaj și oase. Îndeplinește diverse funcții.

muscular- tesut muscular neted, tesut muscular striat. Contractează și relaxează mușchii.

agitat- neuronii. Generează, transmite și primește impulsuri.

Dimensiunea celulei

Dimensiunea celulelor este foarte diferită, deși în general variază de la 5 la 6 microni (1 micron = 0,001 mm). Acest lucru explică faptul că multe celule nu au putut fi văzute înainte de invenția microscopului electronic, a cărui rezoluție este de la 2 la 2000 angstrom (1 angstrom \u003d 0,000 000 1 mm). Dimensiunea unor microorganisme este mai mică de 5 microni. , dar există și celule gigantice. Dintre cele mai faimoase - acesta este gălbenușul de ouă de pasăre, un ou de aproximativ 20 mm.

Există și exemple mai izbitoare: celula de acetabularia, o algă marina unicelulară, atinge 100 mm, iar ramiul, o plantă erbacee, - 220 mm - mai mult decât o palmă.

De la părinți la copii datorită cromozomilor

Nucleul celular suferă diverse modificări atunci când celula începe să se divizeze: membrana și nucleolii dispar; în acest moment, cromatina devine mai densă, formând în cele din urmă fire groase - cromozomi. Cromozomul este format din două jumătăți - cromatide conectate la locul de constricție (centrometru).

Celulele noastre, la fel ca toate celulele animalelor și plantelor, sunt supuse așa-numitei legi a constanței numerice, conform căreia numărul de cromozomi ai unei anumite specii este constant.

În plus, cromozomii sunt distribuiți în perechi identice între ele.

Fiecare celulă din corpul nostru are 23 de perechi de cromozomi, care sunt mai multe molecule de ADN alungite. Molecula de ADN ia forma unui dublu helix, format din două grupe de fosfat de zahăr, din care ies bazele azotate (purine și piramide) sub forma unor trepte de scară în spirală.

De-a lungul fiecărui cromozom se află gene responsabile de ereditate, transferul trăsăturilor genetice de la părinți la copii. Ele determină culoarea ochilor, pielea, forma nasului etc.

Mitocondriile

Mitocondriile sunt organite rotunde sau alungite distribuite pe tot cuprinsul citoplasmei, conținând o soluție apoasă de enzime, capabile să desfășoare numeroase reacții chimice, precum respirația celulară.

Acest proces eliberează energia de care celula are nevoie pentru a-și îndeplini funcțiile vitale. Mitocondriile se găsesc în principal în celulele cele mai active ale organismelor vii: celulele pancreasului și ficatului.

nucleul celular

Nucleul, unul în fiecare celulă umană, este componenta sa principală, deoarece este organismul care controlează funcțiile celulei și purtătorul de trăsături ereditare, ceea ce dovedește importanța acestuia în reproducere și transmiterea eredității biologice.

În miez, a cărui dimensiune variază de la 5 la 30 de microni, se pot distinge următoarele elemente:

Carcasă nucleară. Este dubla si permite trecerea substantelor intre nucleu si citoplasma datorita structurii sale poroase.
plasmă nucleară. Lichid ușor, vâscos, în care sunt scufundate restul structurilor nucleare.
Nucleu. Corp sferic, izolat sau în grupuri, implicat în formarea ribozomilor.
Cromatina. O substanță care poate căpăta diverse culori, constând din catene lungi de ADN (acid dezoxiribonucleic). Firele sunt particule, gene, fiecare dintre acestea conținând informații despre o funcție specifică a celulei.

Nucleul unei celule tipice

Celulele pielii trăiesc în medie o săptămână. Eritrocitele trăiesc 4 luni, iar celulele osoase - de la 10 la 30 de ani.

Centrozom

Centrozomul este de obicei situat în apropierea nucleului și joacă un rol critic în mitoză sau diviziunea celulară.

Este format din 3 elemente:

Diplozom. Este format din doi centrioli - structuri cilindrice situate perpendicular.
Centrosferă. Substanța translucidă în care este scufundat diplozomul.
Aster. O formațiune radiantă de filamente care ies din centrosferă, având importanţă pentru mitoză.

Complexul Golgi, lizozomi

Complexul Golgi este format din 5-10 discuri plate (plăci), în care se distinge elementul principal - o cisternă și mai mulți dictiozomi sau o acumulare de cisternă. Acești dictiozomi se separă și se distribuie uniform în timpul mitozei sau diviziunii celulare.

Lizozomii, „stomacul” celulei, sunt formați din veziculele complexului Golgi: conțin enzime digestive care le permit să digere alimentele care intră în citoplasmă. Interiorul lor, sau micusul, este căptușit cu un strat gros de polizaharide care împiedică aceste enzime să-și descompună propriul material celular.

Ribozomi

Ribozomii sunt organite celulare cu un diametru de aproximativ 150 de angstromi care sunt atașate de membranele reticulului endoplasmatic sau sunt localizate liber în citoplasmă.

Sunt formate din două subunități:

subunitatea mare este formată din 45 de molecule proteice și 3 ARN (acid ribonucleic);
subunitatea mai mică este formată din 33 de molecule de proteine și 1 ARN.

Ribozomii se combină în polizomi cu ajutorul unei molecule de ARN și sintetizează proteine din molecule de aminoacizi.

Citoplasma

Citoplasma este o masă organică situată între membrana citoplasmatică și învelișul nucleului. Contine un mediu intern - hialoplasma - un lichid vascos format dintr-o cantitate mare de apa si care contine proteine, monozaharide si grasimi in forma dizolvata.

Este o parte a celulei înzestrată cu activitate vitală, deoarece în interiorul ei se deplasează diverse organele celulare și apar reacții biochimice. Organelele îndeplinesc același rol în celulă ca și organele în interior corpul uman: produc substante vitale, genereaza energie, indeplinesc functiile de digestie si excretie a substantelor organice etc.

Aproximativ o treime din citoplasmă este apă.

In plus, citoplasma contine 30% substante organice (glucide, grasimi, proteine) si 2-3% substante anorganice.

Reticulul endoplasmatic

Reticulul endoplasmatic este o structură asemănătoare unei rețele formată prin învelirea membranei citoplasmatice în sine.

Acest proces, cunoscut sub numele de invaginare, se crede că a condus la creaturi mai complexe, cu cerințe mai mari de proteine.

În funcție de prezența sau absența ribozomilor în cochilii, se disting două tipuri de rețele:

1. Reticulul endoplasmatic este pliat. O colecție de structuri plate interconectate și care comunică cu membrana nucleară. Atașat de el un numar mare de ribozomi, deci funcția sa este de a acumula și elibera proteinele sintetizate în ribozomi.

2. Reticulul endoplasmatic este neted. O rețea de elemente plate și tubulare care comunică cu reticulul endoplasmatic pliat. Sintetizează, secretă și transportă grăsimile în întreaga celulă, împreună cu proteinele reticulului pliat.

Dacă vrei să citești tot ce este mai interesant despre frumusețe și sănătate, abonează-te la newsletter!

Celulă- o unitate elementară a structurii și activității vitale a tuturor organismelor vii (cu excepția virusurilor, care sunt adesea denumite forme de viață necelulare), având propriul metabolism, capabil de existență independentă, auto-reproducere și dezvoltare. Toate organismele vii, fie ca animalele pluricelulare, plantele și ciupercile, sunt formate din mai multe celule, fie, ca multe protozoare și bacterii, sunt organisme unicelulare. Ramura biologiei care se ocupă cu studiul structurii și activității celulelor se numește citologie. Recent, a devenit, de asemenea, obișnuit să se vorbească despre biologia celulară, sau biologia celulară.

structura celulară Toate formele de viață celulară de pe pământ pot fi împărțite în două regate în funcție de structura celulelor lor constitutive - procariote (prenucleare) și eucariote (nucleare). Celulele procariote sunt mai simple ca structură, aparent, au apărut mai devreme în procesul de evoluție. Celulele eucariote - mai complexe, au apărut mai târziu. Celulele care alcătuiesc corpul uman sunt eucariote. În ciuda varietății formelor, organizarea celulelor tuturor organismelor vii este supusă unor principii structurale uniforme. Conținutul viu al celulei - protoplastul - este separat de mediu prin membrana plasmatică sau plasmalema. În interiorul celulei este umplut cu citoplasmă, care conține diverse organite și incluziuni celulare, precum și material genetic sub forma unei molecule de ADN. Fiecare dintre organele celulei își realizează propriile sale functie specialași împreună toate determină activitatea vitală a celulei în ansamblu.

celula procariota

procariote(din latină pro - înainte, spre și greacă κάρῠον - miez, nucă) - organisme care, spre deosebire de eucariote, nu au un nucleu celular format și alte organele interne ale membranei (cu excepția rezervoarelor plate la speciile fotosintetice, de exemplu, în cianobacterii). Singura moleculă circulară mare (la unele specii - liniară) de ADN dublu catenar, care conține cea mai mare parte a materialului genetic al celulei (așa-numitul nucleoid) nu formează un complex cu proteinele histonelor (așa-numita cromatină). Procariotele includ bacterii, inclusiv cianobacteriile (alge albastre-verzi) și arheile. Descendenții celulelor procariote sunt organitele celulelor eucariote - mitocondriile și plastidele.

Celulă eucariotă

eucariote(eucariote) (din grecescul ευ - bun, complet și κάρῠον - miez, nucă) - organisme care, spre deosebire de procariote, au un nucleu celular bine conturat, delimitat de citoplasmă de membrana nucleară. Materialul genetic este închis în mai multe molecule lineare de ADN dublu catenar (în funcție de tipul de organisme, numărul acestora pe nucleu poate varia de la două la câteva sute), atașate din interior de membrana nucleului celular și formându-se în vastul nucleu. majoritatea (cu excepția dinoflagelatelor) un complex cu proteine histonice, numit cromatină. Celulele eucariote au un sistem de membrane interne care formează, pe lângă nucleu, o serie de alte organite (reticul endoplasmatic, aparat Golgi etc.). În plus, marea majoritate au simbioți intracelulari permanenți-procariote - mitocondrii, iar algele și plantele au și plastide.

membrana celulara Membrana celulară este o parte foarte importantă a celulei. Ține împreună toate componentele celulare și delimitează mediul intern și cel extern. În plus, pliurile modificate ale membranei celulare formează multe dintre organelele celulei. Membrana celulară este un strat dublu de molecule (strat bimolecular sau dublu). Practic, acestea sunt molecule de fosfolipide și alte substanțe apropiate acestora. Moleculele de lipide au o natură duală, manifestată în modul în care se comportă în raport cu apa. Capetele moleculelor sunt hidrofile, adică. au afinitate pentru apă, iar cozile lor de hidrocarburi sunt hidrofobe. Prin urmare, atunci când sunt amestecate cu apă, lipidele formează o peliculă pe suprafața sa, asemănătoare unei pelicule de ulei; în același timp, toate moleculele lor sunt orientate în același mod: capetele moleculelor sunt în apă, iar cozile de hidrocarburi sunt deasupra suprafeței acesteia. Există două astfel de straturi în membrana celulară, iar în fiecare dintre ele capetele moleculelor sunt întoarse spre exterior, iar cozile sunt întoarse în interiorul membranei, una la alta, astfel încât să nu intre în contact cu apa. Grosimea acestei membrane este de cca. 7 nm. În plus față de principalele componente lipidice, conține molecule mari de proteine care sunt capabile să „plutească” în stratul dublu lipidic și sunt situate astfel încât una dintre părțile lor să fie întoarsă în interiorul celulei, iar cealaltă să fie în contact cu mediul extern. Unele proteine sunt localizate numai pe exteriorul sau doar pe suprafața interioară a membranei sau sunt doar parțial scufundate în stratul dublu lipidic.

Principal funcția membranei celulare Reglează transportul de substanțe în și din celulă. Deoarece membrana este similară fizic cu uleiul într-o oarecare măsură, substanțele solubile în ulei sau solvenți organici, cum ar fi eterul, trec ușor prin ea. Același lucru este valabil și pentru gaze precum oxigenul și dioxidul de carbon. În același timp, membrana este practic impermeabilă la majoritatea substanțelor solubile în apă, în special la zaharuri și săruri. Datorită acestor proprietăți, este capabil să mențină în interiorul celulei un mediu chimic care diferă de exterior. De exemplu, în sânge, concentrația ionilor de sodiu este mare, iar ionii de potasiu sunt scăzute, în timp ce în lichidul intracelular, acești ioni sunt prezenți în raport opus. O situație similară este tipică pentru mulți alți compuși chimici. Evident, celula, însă, nu poate fi complet izolată de mediu, deoarece trebuie să primească substanțele necesare metabolismului și să scape de produsele sale finale. În plus, stratul dublu lipidic nu este complet impermeabil chiar și pentru substanțele solubile în apă, ci așa-numitele „straturi” care îl pătrund. Proteinele „formatoare de canale” creează pori, sau canale, care se pot deschide și închide (în funcție de modificarea conformației proteinei) și în stare deschisă conduc anumiți ioni (Na+, K+, Ca2+) de-a lungul gradientului de concentrație. În consecință, diferența de concentrații în interiorul celulei și în exterior nu poate fi menținută numai datorită permeabilității scăzute a membranei. De fapt, conține proteine care îndeplinesc funcția de „pompă” moleculară: transportă anumite substanțe atât în celulă, cât și în afara ei, lucrând împotriva gradientului de concentrație. Ca rezultat, atunci când concentrația, de exemplu, de aminoacizi este mare în interiorul celulei și scăzută în exterior, aminoacizii pot fi încă transferați din exterior în interior. Un astfel de transfer se numește transport activ, iar energia furnizată de metabolism este cheltuită pentru el. Pompele cu membrană sunt foarte specifice: fiecare dintre ele este capabilă să transporte fie numai ioni ai unui anumit metal, fie un aminoacid, fie zahăr. Canalele ionice membranare sunt de asemenea specifice. O astfel de permeabilitate selectivă este foarte importantă din punct de vedere fiziologic, iar absența ei este prima dovadă a morții celulare. Acest lucru poate fi ușor ilustrat cu exemplul sfeclei. Dacă o rădăcină vie de sfeclă este scufundată în apă rece, apoi își păstrează pigmentul; dacă sfecla este fiartă, atunci celulele mor, devin ușor permeabile și pierd pigmentul, care înroșește apa. Moleculele mari, cum ar fi celulele proteice, pot „înghiți”. Sub influența unor proteine, dacă acestea sunt prezente în fluidul care înconjoară celula, are loc o invaginare în membrana celulară, care apoi se închide, formând o bulă - o mică vacuolă care conține apă și molecule de proteine; după aceea, membrana din jurul vacuolei se rupe, iar conținutul intră în celulă. Acest proces se numește pinocitoză (literal „băutură celulară”) sau endocitoză. Particulele mai mari, cum ar fi particulele alimentare, pot fi absorbite într-un mod similar în timpul așa-numitului. fagocitoză. De regulă, vacuola formată în timpul fagocitozei este mai mare, iar hrana este digerată de enzimele lizozomilor din interiorul vacuolei până când membrana care o înconjoară se rupe. Acest tip de nutriție este tipic pentru protozoare, de exemplu, pentru amibe care mănâncă bacterii. Cu toate acestea, capacitatea de fagocitoză este caracteristică atât celulelor intestinale ale animalelor inferioare, cât și fagocitelor - unul dintre tipurile de alb. celule de sânge(leucocite) ale vertebratelor. În acest din urmă caz, sensul acestui proces nu este în alimentația fagocitelor în sine, ci în distrugerea bacteriilor, virușilor și a altor materiale străine dăunătoare organismului. Funcțiile vacuolelor pot fi diferite. De exemplu, protozoarele care trăiesc în apa dulce, experimentează un aflux osmotic constant de apă, deoarece concentrația de săruri în interiorul celulei este mult mai mare decât în exterior. Ei sunt capabili să secrete apă într-o vacuolă specială de excreție (contractilă), care își împinge periodic conținutul. În celulele vegetale, există adesea o vacuola centrală mare care ocupă aproape întreaga celulă; citoplasma formează doar un strat foarte subțire între peretele celular și vacuola. Una dintre funcțiile unei astfel de vacuole este acumularea de apă, care permite celulei să crească rapid în dimensiune. Această abilitate este necesară în special într-un moment în care țesuturile plantelor cresc și formează structuri fibroase. În țesuturi, în locurile de joncțiune strânsă a celulelor, membranele lor conțin numeroși pori formați din proteine care pătrund în membrană - așa-numitele. conexiuni. Porii celulelor adiacente sunt poziționați unul față de celălalt, astfel încât substanțele cu greutate moleculară mică se pot deplasa de la celulă la celulă - acest sistem de comunicare chimică coordonează activitatea lor vitală. Un exemplu de astfel de coordonare este diviziunea mai mult sau mai puțin sincronă a celulelor învecinate observată în multe țesuturi.

Citoplasma

În citoplasmă există membrane interioare asemănătoare cu cele exterioare și formând organele tipuri variate. Aceste membrane pot fi considerate ca pliuri ale membranei exterioare; uneori membranele interioare formează un întreg integral cu cea exterioară, dar adesea pliul interior este împletit și contactul cu membrana exterioară este întrerupt. Cu toate acestea, chiar dacă contactul este menținut, membranele interioare și exterioare nu sunt întotdeauna identice din punct de vedere chimic. În special, compoziția proteinelor membranare din diferite organele celulare diferă.

Structura citoplasmei

Componenta lichidă a citoplasmei se mai numește și citosol. La un microscop cu lumină, se părea că celula era plină cu ceva asemănător cu plasmă lichidă sau sol, în care nucleul și alte organele „pluteau”. De fapt nu este. Spațiul intern al unei celule eucariote este strict ordonat. Mișcarea organelelor este coordonată cu ajutorul unor sisteme de transport specializate, așa-numiții microtubuli, care servesc drept „drumuri” intracelulare și proteine speciale dineine și kinezine, care joacă rolul de „motoare”. De asemenea, moleculele proteice separate nu difuzează liber în întreg spațiul intracelular, ci sunt direcționate către compartimentele necesare folosind semnale speciale de pe suprafața lor, recunoscute de sistemele de transport ale celulei.

Reticulul endoplasmatic

Într-o celulă eucariotă, există un sistem de compartimente membranare care trec unul în celălalt (tuburi și rezervoare), care se numește reticul endoplasmatic (sau reticul endoplasmatic, EPR sau EPS). Acea parte a EPR, de membranele cărora sunt atașați ribozomii, este denumită reticul endoplasmatic granular (sau aspru), iar sinteza proteinelor are loc pe membranele sale. Aceste compartimente, pe pereții cărora nu există ribozomi, sunt denumite ER neted (sau agranular), care participă la sinteza lipidelor. Spațiile interne ale RE netedă și granulară nu sunt izolate, ci trec unele în altele și comunică cu lumenul membranei nucleare.

aparate Golgi

Aparatul Golgi este un teanc de cisterne cu membrană plate, oarecum extinse mai aproape de margini. În rezervoarele aparatului Golgi se maturizează unele proteine sintetizate pe membranele RE granulare și destinate secreției sau formării lizozomilor. Aparatul Golgi este asimetric - rezervoarele situate mai aproape de nucleul celular (cis-Golgi) contin proteinele cel mai putin mature, vezicule membranare - vezicule, inmugurite din reticulul endoplasmatic, sunt atasate continuu de aceste rezervoare. Aparent, cu ajutorul acelorași vezicule, are loc mișcarea ulterioară a proteinelor maturizate dintr-un rezervor în altul. În cele din urmă, veziculele care conțin proteine complet mature se desprind de la capătul opus al organelului (trans-Golgi).

Nucleu

Nucleul este înconjurat de o membrană dublă. Un spațiu foarte îngust (aproximativ 40 nm) între două membrane se numește perinuclear. Membranele nucleului trec în membranele reticulului endoplasmatic, iar spațiul perinuclear se deschide în reticular. De obicei, membrana nucleară are pori foarte îngusti. Aparent, prin ele sunt transferate molecule mari, cum ar fi ARN-ul mesager, care este sintetizat pe ADN și apoi intră în citoplasmă. Partea principală a materialului genetic este localizată în cromozomii nucleului celular. Cromozomii constau din lanțuri lungi de ADN dublu catenar, la care sunt atașate proteine de bază (adică, alcaline). Uneori, cromozomii au mai multe fire identice de ADN situate unul lângă celălalt - astfel de cromozomi se numesc politen (multifilamentos). Numărul de cromozomi din tipuri diferite inegal. Celulele diploide ale corpului uman conțin 46 de cromozomi sau 23 de perechi. Într-o celulă care nu se divide, cromozomii sunt atașați în unul sau mai multe puncte de membrana nucleară. În starea normală nespiralizată, cromozomii sunt atât de subțiri încât nu sunt vizibili la microscopul cu lumină. La anumite loci (zone) ale unuia sau mai multor cromozomi se formează un corp dens prezent în nucleele majorității celulelor - așa-numitul. nucleol. În nucleol, ARN-ul este sintetizat și acumulat, care este folosit pentru a construi ribozomi, precum și alte tipuri de ARN.

Lizozomi

Lizozomii sunt mici vezicule înconjurate de o singură membrană. Ele înmuguresc din aparatul Golgi și posibil din reticulul endoplasmatic. Lizozomii conțin o varietate de enzime care descompun molecule mari, în special proteine. Datorită acțiunii lor distructive, aceste enzime sunt, parcă, „blocate” în lizozomi și sunt eliberate doar la nevoie. Deci, în timpul digestiei intracelulare, enzimele sunt eliberate din lizozomi în vacuolele digestive. Lizozomii sunt, de asemenea, necesari pentru distrugerea celulelor; de exemplu, în timpul transformării unui mormoloc într-o broască adultă, eliberarea enzimelor lizozomale asigură distrugerea celulelor cozii. În acest caz, acest lucru este normal și benefic pentru organism, dar uneori o astfel de distrugere a celulelor este patologică. De exemplu, atunci când praful de azbest este inhalat, acesta poate pătrunde în celulele plămânilor, iar apoi lizozomii se rupe, celulele sunt distruse și se dezvoltă boala pulmonară.

citoschelet

Elementele citoscheletului includ structuri fibrilare proteice situate în citoplasma celulei: microtubuli, actină și filamente intermediare. Microtubulii participă la transportul organelelor, fac parte din flagel, iar fusul mitotic este construit din microtubuli. Filamentele de actină sunt esențiale pentru menținerea formei celulei, a reacțiilor pseudopodiale. Rolul filamentelor intermediare pare să fie, de asemenea, acela de a menține structura celulei. Proteinele citoscheletului reprezintă câteva zeci de procente din masa proteinei celulare.

Centrioli

Centriolii sunt structuri proteice cilindrice situate în apropierea nucleului celulelor animale (plantele nu au centrioli). Centriolul este un cilindru, a cărui suprafață laterală este formată din nouă seturi de microtubuli. Numărul de microtubuli dintr-un set poate varia pentru diferite organisme de la 1 la 3. În jurul centriolilor se află așa-numitul centru de organizare al citoscheletului, zona în care sunt grupate capetele minus ale microtubulilor celulei. Înainte de împărțire, celula conține doi centrioli situati în unghi drept unul față de celălalt. În timpul mitozei, ele diverg la diferite capete ale celulei, formând polii fusului de diviziune. După citokineză, fiecare celulă fiică primește un centriol, care se dublează pentru următoarea diviziune. Dublarea centriolilor nu are loc prin divizare, ci prin sinteza unei noi structuri perpendiculare pe cea existentă. Centriolii par a fi omologi cu corpurile bazale ale flagelilor și cililor.

Mitocondriile

Mitocondriile sunt organite celulare speciale a căror funcție principală este sinteza ATP, un purtător de energie universal. Respirația (absorbția oxigenului și eliberarea de dioxid de carbon) apare și datorită sistemelor enzimatice ale mitocondriilor. Lumenul interior al mitocondriilor, numit matrice, este separat de citoplasmă prin două membrane, exterioară și interioară, între care se află un spațiu intermembranar. Membrana interioară a mitocondriilor formează pliuri, așa-numitele criste. Matricea conține diverse enzime implicate în respirație și sinteza ATP. Potențialul de hidrogen al membranei mitocondriale interioare este de o importanță centrală pentru sinteza ATP. Mitocondriile au propriul lor genom ADN și ribozomi procarioți, ceea ce indică cu siguranță originea simbiotică a acestor organite. Nu toate proteinele mitocondriale sunt codificate în ADN-ul mitocondrial, majoritatea genelor proteinelor mitocondriale sunt localizate în genomul nuclear, iar produsele lor corespunzătoare sunt sintetizate în citoplasmă și apoi transportate în mitocondrii. Genomul mitocondrial variază în mărime: de exemplu, genomul mitocondrial uman conține doar 13 gene. Cel mai mare număr de gene mitocondriale (97) dintre organismele studiate se găsește în protozoarul Reclinomonas americana.

Compoziția chimică a celulei

De obicei, 70-80% din masa celulară este apă, în care sunt dizolvate diverse săruri și compuși organici cu greutate moleculară mică. Cele mai caracteristice componente ale unei celule sunt proteinele și acizii nucleici. Unele proteine sunt componente structurale ale celulei, altele sunt enzime, de exemplu. catalizatori care determină viteza și direcția reacțiilor chimice care au loc în celule. Acizii nucleici servesc ca purtători de informații ereditare, care se realizează în procesul de sinteză intracelulară a proteinelor. Celulele conțin adesea o anumită cantitate de substanțe de rezervă care servesc drept rezervă alimentară. Celulele vegetale stochează în primul rând amidonul, forma polimerică a carbohidraților. În celulele ficatului și mușchilor, este depozitat un alt polimer carbohidrați, glicogenul. Grăsimea este, de asemenea, printre alimentele stocate în mod obișnuit, deși unele grăsimi îndeplinesc o funcție diferită, și anume, ele servesc ca cele mai importante componente structurale. Proteinele din celule (cu excepția celulelor semințe) nu sunt de obicei stocate. Nu este posibil să descriem compoziția tipică a unei celule, în primul rând pentru că există diferențe mari în cantitatea de alimente și apă depozitate. Celulele hepatice conțin, de exemplu, 70% apă, 17% proteine, 5% grăsimi, 2% carbohidrați și 0,1% acizi nucleici; restul de 6% sunt săruri și compuși organici cu greutate moleculară mică, în special aminoacizi. Celulele vegetale conțin de obicei mai puține proteine, mult mai mulți carbohidrați și ceva mai multă apă; excepția sunt celulele care se află în stare de repaus. O celulă de repaus a unui bob de grâu, care este o sursă de nutrienți pentru embrion, conține cca. 12% proteine (în principal proteine stocate), 2% grăsimi și 72% carbohidrați. Cantitatea de apă ajunge nivel normal(70-80%) numai la începutul germinării boabelor.

Metode de studiu a celulei

microscop luminos.

În studiul formei și structurii celulelor, primul instrument a fost microscopul cu lumină. Rezoluția sa este limitată la dimensiuni comparabile cu lungimea de undă a luminii (0,4-0,7 microni pentru lumina vizibilă). Cu toate acestea, multe elemente ale structurii celulare au dimensiuni mult mai mici. O altă dificultate este că majoritatea componentelor celulare sunt transparente și indicele lor de refracție este aproape același cu cel al apei. Pentru a îmbunătăți vizibilitatea, sunt adesea folosiți coloranți care au afinități diferite pentru diferite componente celulare. Colorarea este, de asemenea, folosită pentru a studia chimia celulei. De exemplu, unii coloranți se leagă predominant la acizii nucleici și, prin urmare, dezvăluie localizarea lor în celulă. O mică parte din coloranți - se numesc intravitali - poate fi folosită pentru colorarea celulelor vii, dar de obicei celulele trebuie prefixate (folosind substanțe care coagulează proteina) și abia apoi pot fi colorate. Înainte de testare, celulele sau bucățile de țesut sunt de obicei încorporate în parafină sau plastic și apoi tăiate în secțiuni foarte subțiri folosind un microtom. Această metodă este utilizată pe scară largă în laboratoarele clinice pentru a detecta celulele tumorale. Pe lângă microscopia luminoasă convențională, au fost dezvoltate și alte metode optice pentru studierea celulelor: microscopia cu fluorescență, microscopia cu contrast de fază, spectroscopie și analiza prin difracție de raze X.

Microscop electronic.

Microscopul electronic are o rezoluție de cca. 1-2 nm. Acest lucru este suficient pentru studiul moleculelor mari de proteine. De obicei, este necesar să colorați și să contrastați obiectul cu săruri sau metale metalice. Din acest motiv, precum și pentru că obiectele sunt examinate în vid, doar celulele moarte pot fi studiate cu un microscop electronic.

Dacă în mediu se adaugă un izotop radioactiv absorbit de celule în timpul metabolismului, atunci localizarea sa intracelulară poate fi detectată folosind autoradiografie. În această metodă, secțiunile subțiri de celule sunt plasate pe film. Filmul se întunecă sub acele locuri în care există izotopi radioactivi.

centrifugare.

Pentru studiul biochimic al componentelor celulare, celulele trebuie distruse - mecanic, chimic sau prin ultrasunete. Componentele eliberate sunt suspendate în lichid și pot fi izolate și purificate prin centrifugare (cel mai adesea într-un gradient de densitate). De obicei, astfel de componente purificate păstrează o activitate biochimică ridicată.

culturi celulare.

Unele țesuturi pot fi împărțite în celule individuale, astfel încât celulele să rămână în viață și să fie adesea capabile să se reproducă. Acest fapt confirmă în cele din urmă ideea unei celule ca unitate a vieții. Un burete, un organism multicelular primitiv, poate fi împărțit în celule prin frecarea printr-o sită. După un timp, aceste celule se recombină și formează un burete. Țesuturile embrionare animale pot fi făcute să se disocieze folosind enzime sau alte mijloace care slăbesc legăturile dintre celule. Embriologul american R. Harrison (1879-1959) a fost primul care a demonstrat că celulele embrionare și chiar unele mature pot crește și se pot multiplica în afara corpului într-un mediu adecvat. Această tehnică, numită cultură celulară, a fost perfecționată de biologul francez A. Carrel (1873-1959). Celulele vegetale pot fi cultivate și în cultură, dar, în comparație cu celulele animale, ele formează grupuri mai mari și sunt mai puternic atașate unele de altele, astfel încât țesutul se formează în timpul creșterii culturii, mai degrabă decât celulele individuale. În cultura celulară, o plantă adultă întreagă, cum ar fi un morcov, poate fi cultivată dintr-o singură celulă.

Microchirurgie.

Cu ajutorul unui micromanipulator, părți individuale ale celulei pot fi îndepărtate, adăugate sau modificate într-un fel. O celulă mare de amibe poate fi împărțită în trei componente principale - membrana celulară, citoplasmă și nucleu, iar apoi aceste componente pot fi reasamblate și se obține o celulă vie. În acest fel, se pot obține celule artificiale, formate din componente ale diferitelor tipuri de amibe. Având în vedere că este posibilă sintetizarea artificială a unor componente celulare, experimentele privind asamblarea celulelor artificiale pot fi primul pas către crearea de noi forme de viață în laborator. Întrucât fiecare organism se dezvoltă dintr-o singură celulă, metoda de obținere a celulelor artificiale permite în principiu construcția unor organisme de un anumit tip, dacă în același timp se utilizează componente ușor diferite de cele găsite în celulele existente în prezent. În realitate, totuși, nu este necesară sinteza completă a tuturor componentelor celulare. Structura majorității, dacă nu a tuturor componentelor unei celule este determinată de acizii nucleici. Astfel, problema creării de noi organisme se reduce la sinteza de noi tipuri de acizi nucleici și înlocuirea acestora cu acizi nucleici naturali în anumite celule.

fuziunea celulară.

Un alt tip de celule artificiale poate fi obținut prin fuziunea celulelor de același tip sau de diferite tipuri. Pentru a realiza fuziunea, celulele sunt expuse la enzime virale; în acest caz, suprafețele exterioare ale două celule se lipesc împreună, iar membrana dintre ele se prăbușește și se formează o celulă în care două seturi de cromozomi sunt închise într-un nucleu. Celulele pot fi drenate tipuri diferite sau la diferite etape Divizia. Folosind această metodă, a fost posibil să se obțină celule hibride de șoarece și pui, om și șoarece, om și broască râioasă. Astfel de celule sunt hibride doar inițial și, după numeroase diviziuni celulare, pierd majoritatea cromozomilor fie ai unuia sau altui tip. Produsul final devine, de exemplu, în esență o celulă de șoarece, în care genele umane sunt absente sau prezente doar în cantități mici. Un interes deosebit este fuziunea celulelor normale și maligne. În unele cazuri, hibrizii devin maligni, în altele nu; ambele proprietăți pot apărea atât ca dominante, cât și ca recesive. Acest rezultat nu este neașteptat, deoarece malignitatea poate fi cauzată de diverși factori și are un mecanism complex.

Celulele animale și vegetale, atât multicelulare cât și unicelulare, sunt în principiu similare ca structură. Diferențele în detaliile structurii celulelor sunt asociate cu specializarea lor funcțională.

Elementele principale ale tuturor celulelor sunt nucleul și citoplasma. Nucleul are o structură complexă care se modifică în diferite faze ale diviziunii celulare sau ciclului. Nucleul unei celule nedivizoare ocupă aproximativ 10-20% din volumul său total. Este format dintr-o carioplasmă (nucleoplasmă), unul sau mai mulți nucleoli (nucleol) și o înveliș nuclear. Carioplasma este un suc nuclear, sau cariolimfa, în care există fire de cromatină care formează cromozomi.

Principalele proprietăți ale celulei:

metabolism
sensibilitate
capacitatea de a se reproduce

Celula trăiește în mediul intern al corpului - sânge, limfa și lichid tisular. Principalele procese din celulă sunt oxidarea, glicoliza - descompunerea carbohidraților fără oxigen. Permeabilitatea celulară este selectivă. Este determinată de reacția la concentrație mare sau scăzută de sare, fago- și pinocitoză. Secreție - formarea și secreția de către celule a unor substanțe asemănătoare mucusului (mucină și mucoizi), care protejează împotriva daunelor și participă la formarea substanței intercelulare.

Tipuri de mișcări celulare:

amoeboid (picioare false) - leucocite și macrofage.
alunecare – fibroblaste
tip flagelat - spermatozoizi (cili și flageli)

Diviziune celulara:

indirect (mitoza, cariokineza, meioza)
direct (amitoza)

În timpul mitozei, substanța nucleară este distribuită uniform între celulele fiice, deoarece Cromatina nucleului este concentrată în cromozomi, care se împart în două cromatide, divergând în celule fiice.

Structurile unei celule vii

Cromozomii

Elementele obligatorii ale nucleului sunt cromozomii care au o structură chimică și morfologică specifică. Ele participă activ la metabolismul celular și sunt direct legate de transmiterea ereditară a proprietăților de la o generație la alta. Cu toate acestea, trebuie avut în vedere faptul că, deși ereditatea este asigurată de întreaga celulă ca un singur sistem, structurile nucleare, și anume cromozomii, ocupă un loc special în aceasta. Cromozomii, spre deosebire de organitele celulare, sunt structuri unice caracterizate printr-o compoziție calitativă și cantitativă constantă. Nu se pot schimba între ei. Un dezechilibru în setul de cromozomi al unei celule duce în cele din urmă la moartea acesteia.

Citoplasma

Citoplasma unei celule prezintă o structură foarte complexă. Introducerea tehnicii secțiunilor subțiri și microscopiei electronice a făcut posibil să se vadă structură fină citoplasmă de bază. S-a stabilit că acesta din urmă constă din structuri complexe dispuse paralel sub formă de plăci și tubuli, pe suprafața cărora se află cele mai mici granule cu diametrul de 100–120 Å. Aceste formațiuni se numesc complex endoplasmatic. Acest complex include diverse organele diferențiate: mitocondrii, ribozomi, aparatul Golgi, în celulele animalelor și plantelor inferioare - centrozomul, la animale - lizozomi, la plante - plastide. În plus, în citoplasmă se găsesc o serie de incluziuni care participă la metabolismul celulei: amidon, picături de grăsime, cristale de uree etc.

Membrană

Celula este înconjurată de o membrană plasmatică (din latină „membrană” - piele, film). Funcțiile sale sunt foarte diverse, dar principala este de protecție: protejează conținutul intern al celulei de efectele mediului extern. Datorită diferitelor excrescențe, pliuri de pe suprafața membranei, celulele sunt ferm interconectate. Membrana este pătrunsă cu proteine speciale prin care se pot mișca anumite substanțe necesare celulei sau care urmează să fie îndepărtate din aceasta. Astfel, schimbul de substanțe se realizează prin membrană. Mai mult, ceea ce este foarte important, substanțele sunt trecute prin membrană selectiv, datorită căruia setul necesar de substanțe este menținut în celulă.

La plante, membrana plasmatică este acoperită la exterior cu o membrană densă formată din celuloză (fibră). Carcasa îndeplinește funcții de protecție și de susținere. Acesta servește ca cadru exterior al celulei, dându-i o anumită formă și dimensiune, prevenind umflarea excesivă.

Nucleu

Situat în centrul celulei și separat de o membrană cu două straturi. Are o formă sferică sau alungită. Cochilia - caryolema - are pori necesari schimbului de substante intre nucleu si citoplasma. Conținutul nucleului este lichid - carioplasmă, care conține corpuri dense - nucleoli. Sunt granulare - ribozomi. Cea mai mare parte a nucleului - proteine nucleare - nucleoproteine, în nucleoli - ribonucleoproteine, iar în carioplasmă - dezoxiribonucleoproteine. Celula este acoperită cu o membrană celulară, care constă din molecule de proteine și lipide având o structură mozaică. Membrana asigură schimbul de substanțe între celulă și lichidul intercelular.

EPS

Acesta este un sistem de tubuli și cavități, pe pereții cărora există ribozomi care asigură sinteza proteinelor. Ribozomii pot fi, de asemenea, localizați liber în citoplasmă. Există două tipuri de ER - aspru și neted: pe ER aspru (sau granular) există mulți ribozomi care realizează sinteza proteinelor. Ribozomii conferă membranelor un aspect aspru. Membranele netede ale RE nu poartă ribozomi pe suprafața lor; ele conțin enzime pentru sinteza și descompunerea carbohidraților și lipidelor. EPS neted arată ca un sistem de tuburi subțiri și rezervoare.

Ribozomi

Corpuri mici cu un diametru de 15–20 mm. Efectuați sinteza moleculelor de proteine, asamblarea lor din aminoacizi.

Mitocondriile

Acestea sunt organite cu două membrane, a căror membrană interioară are excrescențe - crestae. Conținutul cavităților este matricea. Mitocondriile conțin un număr mare de lipoproteine și enzime. Acestea sunt stațiile energetice ale celulei.

Plastide (particulare numai pentru celulele vegetale!)

Conținutul lor în celulă este principala caracteristică a organismului vegetal. Există trei tipuri principale de plastide: leucoplaste, cromoplaste și cloroplaste. Au culori diferite. Leucoplastele incolore se găsesc în citoplasma celulelor părților necolorate ale plantelor: tulpini, rădăcini, tuberculi. De exemplu, există multe dintre ele în tuberculii de cartofi, în care se acumulează boabele de amidon. Cromoplastele se găsesc în citoplasma florilor, fructelor, tulpinilor și frunzelor. Cromoplastele asigură culoarea galbenă, roșie, portocalie a plantelor. Cloroplastele verzi se găsesc în celulele frunzelor, tulpinilor și altor părți ale plantelor, precum și într-o varietate de alge. Cloroplastele au o dimensiune de 4-6 µm și adesea au o formă ovală. La plantele superioare, o celulă conține câteva zeci de cloroplaste.

Cloroplastele verzi sunt capabile să se transforme în cromoplaste, motiv pentru care frunzele devin galbene toamna, iar roșiile verzi devin roșii când sunt coapte. Leucoplastele se pot transforma în cloroplaste (înverzirea tuberculilor de cartofi la lumină). Astfel, cloroplastele, cromoplastele și leucoplastele sunt capabile de tranziție reciprocă.

Funcția principală a cloroplastelor este fotosinteza, adică. în cloroplaste în lumină, substanţele organice sunt sintetizate din substanţe anorganice datorită transformării energie solaraîn energia moleculelor de ATP. Cloroplastele plantelor superioare au dimensiunea de 5-10 microni și seamănă cu o lentilă biconvexă. Fiecare cloroplast este înconjurat de o membrană dublă cu permeabilitate selectivă. În exterior, există o membrană netedă, iar interiorul are o structură pliată. Unitatea structurală principală a cloroplastei este tilacoidul, un sac plat cu două membrane care joacă un rol principal în procesul de fotosinteză. Membrana tilacoidă conține proteine similare proteinelor mitocondriale care sunt implicate în lanțul de transfer de electroni. Tilacoizii sunt aranjați în stive asemănătoare cu stive de monede (de la 10 la 150) și numite grana. Grana are o structură complexă: în centru se află clorofila, înconjurată de un strat de proteine; apoi există un strat de lipoide, iarăși proteine și clorofilă.

Complexul Golgi

Acesta este un sistem de cavități delimitate de citoplasmă printr-o membrană, care poate avea formă diferită. Acumularea de proteine, grăsimi și carbohidrați în ele. Implementarea sintezei grăsimilor și carbohidraților pe membrane. Formează lizozomi.

Principalul element structural al aparatului Golgi este o membrană care formează pachete de cisterne turtite, vezicule mari și mici. Cisternele aparatului Golgi sunt conectate la canalele reticulului endoplasmatic. Proteinele, polizaharidele, grăsimile produse pe membranele reticulului endoplasmatic sunt transferate în aparatul Golgi, acumulate în interiorul structurilor sale și „ambalate” sub forma unei substanțe gata fie pentru eliberare, fie pentru utilizare în celula însăși pe parcursul vieții. Lizozomii se formează în aparatul Golgi. În plus, este implicat în creșterea membranei citoplasmatice, de exemplu, în timpul diviziunii celulare.

Lizozomi

Corpuri separate de citoplasmă printr-o singură membrană. Enzimele conținute în ele accelerează reacția de scindare a moleculelor complexe la cele simple: proteine la aminoacizi, carbohidrați complecși la molecule simple, lipide la glicerol și acizi grașiși, de asemenea, distrug părțile moarte ale celulei, celulele întregi. Lizozomii conțin mai mult de 30 de tipuri de enzime (substanțe de natură proteică care cresc viteza unei reacții chimice de zeci și sute de mii de ori) care pot descompune proteinele, acizii nucleici, polizaharidele, grăsimile și alte substanțe. Descompunerea substanțelor cu ajutorul enzimelor se numește liză, de unde și numele organoidului. Lizozomii se formează fie din structurile complexului Golgi, fie din reticulul endoplasmatic. Una dintre funcțiile principale ale lizozomilor este participarea la digestia intracelulară a nutrienților. În plus, lizozomii pot distruge structurile celulei în sine atunci când aceasta moare, în timpul dezvoltării embrionare și într-o serie de alte cazuri.

Vacuole

Sunt cavități din citoplasmă pline cu seva celulară, un loc de acumulare de nutrienți de rezervă, substanțe nocive; ele reglează conținutul de apă din celulă.

Centrul de celule

Este format din două corpuri mici - centrioli și centrosferă - o zonă compactată a citoplasmei. Joacă un rol important în diviziunea celulară

Organele de mișcare a celulelor

Flagelii și cilii, care sunt excrescențe celulare și au aceeași structură la animale și plante
Miofibrile - fire subțiri de peste 1 cm lungime cu un diametru de 1 micron, dispuse în mănunchiuri de-a lungul fibrei musculare
Pseudopodia (îndeplinește funcția de mișcare; datorită acestora, are loc contracția musculară)

Asemănări între celulele vegetale și cele animale

Caracteristicile cu care celulele vegetale și animale sunt similare includ următoarele:

O structură similară a sistemului de structură, de ex. prezența unui nucleu și a citoplasmei.
Procesul de schimb de substanțe și energie este similar în principiu de implementare.
Atât celulele animale, cât și cele vegetale au o structură membranară.
Compoziția chimică a celulelor este foarte asemănătoare.
În celulele vegetale și animale, există un proces similar de diviziune celulară.
Celula vegetală și animalul au același principiu de transmitere a codului eredității.

Diferențe semnificative între celulele vegetale și cele animale

Pe lângă caracteristicile generale ale structurii și activității vitale a celulelor vegetale și animale, există caracteristici distinctive speciale ale fiecăreia dintre ele.

Astfel, putem spune că celulele vegetale și cele animale sunt asemănătoare între ele în conținutul unor elemente importante și al unor procese de viață și au, de asemenea, diferențe semnificative în structură și procese metabolice.