Cos'è una cellula e qual è la sua struttura. Differenze significative tra cellule vegetali e animali

La cellula è l'unità elementare di base di tutti gli esseri viventi, quindi ha tutte le proprietà degli organismi viventi: una struttura altamente ordinata, che ottiene energia dall'esterno e la utilizza per eseguire il lavoro e mantenere l'ordine, il metabolismo, una reazione attiva alle irritazioni, crescita, sviluppo, riproduzione, raddoppiamento e trasferimento di informazioni biologiche ai discendenti, rigenerazione (ripristino di strutture danneggiate), adattamento all'ambiente.

Lo scienziato tedesco T. Schwann a metà del XIX secolo creò una teoria cellulare, le cui disposizioni principali indicavano che tutti i tessuti e gli organi sono composti da cellule; le cellule vegetali e animali sono fondamentalmente simili tra loro, nascono tutte allo stesso modo; l'attività degli organismi è la somma dell'attività vitale delle singole cellule. Grande influenza SU ulteriori sviluppi Il grande scienziato tedesco R. Virchow ha avuto una grande influenza sulla teoria cellulare e sulla teoria della cellula in generale. Non solo ha riunito tutti i numerosi fatti disparati, ma ha anche dimostrato in modo convincente che le cellule sono una struttura permanente e sorgono solo attraverso la riproduzione.

La teoria cellulare nell'interpretazione moderna include le seguenti disposizioni principali: la cellula è l'unità elementare universale dei viventi; le cellule di tutti gli organismi sono fondamentalmente simili per struttura, funzione e Composizione chimica; le cellule si riproducono solo dividendo la cellula originaria; gli organismi multicellulari sono insiemi cellulari complessi che formano sistemi integrali.

Grazie ai moderni metodi di ricerca, due tipi principali di cellule: cellule eucariotiche più complesse e altamente differenziate (piante, animali e alcuni protozoi, alghe, funghi e licheni) e cellule procariotiche meno complesse (alghe blu-verdi, actinomiceti, batteri, spirochete, micoplasmi, rickettsie, clamidie).

A differenza della cellula procariotica, la cellula eucariotica ha un nucleo delimitato da una doppia membrana nucleare e un gran numero di organelli di membrana.

ATTENZIONE!

La cellula è la principale unità strutturale e funzionale degli organismi viventi, che svolge la crescita, lo sviluppo, il metabolismo e l'energia, immagazzina, elabora e implementa le informazioni genetiche. Dal punto di vista della morfologia, la cellula è un complesso sistema di biopolimeri, separato da ambiente esterno membrana plasmatica (plasmolemma) e costituita da un nucleo e un citoplasma, in cui si trovano organelli e inclusioni (granuli).

Cosa sono le cellule?

Le cellule sono diverse per forma, struttura, composizione chimica e natura del metabolismo.

Tutte le cellule sono omologhe, cioè hanno una serie di caratteristiche strutturali comuni da cui dipende l'esecuzione delle funzioni di base. Le cellule sono inerenti all'unità di struttura, metabolismo (metabolismo) e composizione chimica.

Tuttavia, cellule diverse hanno anche strutture specifiche. Ciò è dovuto allo svolgimento delle loro funzioni speciali.

Struttura cellulare

Struttura ultramicroscopica della cellula:

1 - citolemma (membrana plasmatica); 2 - vescicole pinocitiche; 3 - centro cellulare centrosoma (citocentro); 4 - ialoplasma; 5 - reticolo endoplasmatico: a - membrana del reticolo granulare; b - ribosomi; 6 - connessione dello spazio perinucleare con le cavità del reticolo endoplasmatico; 7 - nucleo; 8 - pori nucleari; 9 - reticolo endoplasmatico non granulare (liscio); 10 - nucleolo; 11 - apparato a rete interna (complesso di Golgi); 12 - vacuoli secretori; 13 - mitocondri; 14 - liposomi; 15 - tre fasi successive della fagocitosi; 16 - connessione della membrana cellulare (citolemma) con le membrane del reticolo endoplasmatico.

La composizione chimica della cellula

La cella ne contiene più di 100 elementi chimici, quattro di loro rappresentano circa il 98% della massa, questi sono organogeni: ossigeno (65-75%), carbonio (15-18%), idrogeno (8-10%) e azoto (1,5-3,0%) . I restanti elementi sono divisi in tre gruppi: macronutrienti - il loro contenuto nel corpo supera lo 0,01%); microelementi (0,00001–0,01%) e ultramicroelementi (meno di 0,00001).

I macroelementi includono zolfo, fosforo, cloro, potassio, sodio, magnesio, calcio.

I microelementi includono ferro, zinco, rame, iodio, fluoro, alluminio, rame, manganese, cobalto, ecc.

A ultramicroelementi: selenio, vanadio, silicio, nichel, litio, argento e oltre. Nonostante il contenuto molto basso, i microelementi e gli ultramicroelementi svolgono un ruolo molto importante ruolo importante. Influiscono principalmente sul metabolismo. Impossibile senza di loro normale attività di vita ogni cellula e organismo nel suo insieme.

La cellula è costituita da inorganici e materia organica. Tra inorganico il numero più grande acqua. La quantità relativa di acqua nella cella va dal 70 all'80%. L'acqua è un solvente universale, tutte le reazioni biochimiche nella cellula avvengono in essa. Con la partecipazione dell'acqua, viene eseguita la regolazione del calore. Le sostanze che si dissolvono in acqua (sali, basi, acidi, proteine, carboidrati, alcoli, ecc.) sono chiamate idrofile. Le sostanze idrofobiche (grassi e simili ai grassi) non si dissolvono in acqua. Altre sostanze inorganiche (sali, acidi, basi, positive e ioni negativi) vanno dall'1,0 all'1,5%.

Le sostanze organiche sono dominate da proteine ​​(10-20%), grassi o lipidi (1-5%), carboidrati (0,2-2,0%) e acidi nucleici (1-2%). Il contenuto di sostanze a basso peso molecolare non supera lo 0,5%.

Una molecola proteica è un polimero costituito da un gran numero di unità ripetitive di monomeri. I monomeri proteici di aminoacidi (ce ne sono 20) sono interconnessi da legami peptidici, formando una catena polipeptidica (la struttura primaria di una proteina). Si attorciglia in una spirale, formando, a sua volta, la struttura secondaria della proteina. A causa di un certo orientamento spaziale della catena polipeptidica, si forma una struttura proteica terziaria, che determina la specificità e l'attività biologica della molecola proteica. Diverse strutture terziarie si combinano per formare una struttura quaternaria.

Le proteine ​​svolgono funzioni essenziali. Gli enzimi sono catalizzatori biologici che aumentano la velocità reazioni chimiche in una cellula centinaia di migliaia di milioni di volte ci sono proteine. Le proteine, essendo parte di tutte le strutture cellulari, svolgono una funzione plastica (costruttiva). I movimenti cellulari sono effettuati anche dalle proteine. Forniscono il trasporto di sostanze all'interno della cellula, fuori dalla cellula e all'interno della cellula. La funzione protettiva delle proteine ​​(anticorpi) è importante. Le proteine ​​sono una delle fonti di energia, i carboidrati si dividono in monosaccaridi e polisaccaridi. Questi ultimi sono costituiti da monosaccaridi che, come gli amminoacidi, sono monomeri. Tra i monosaccaridi presenti nella cellula, i più importanti sono il glucosio, il fruttosio (contenente sei atomi di carbonio) e il pentoso (cinque atomi di carbonio). I pentosi fanno parte degli acidi nucleici. I monosaccaridi sono altamente solubili in acqua. I polisaccaridi sono scarsamente solubili in acqua (glicogeno nelle cellule animali, amido e cellulosa nelle cellule vegetali. I carboidrati sono una fonte di energia, i carboidrati complessi combinati con le proteine ​​(glicoproteine), i grassi (glicolipidi) sono coinvolti nella formazione superfici cellulari e interazioni cellulari.

I lipidi includono grassi e sostanze simili ai grassi. Le molecole di grasso sono costituite da glicerolo e acidi grassi. Le sostanze simili ai grassi includono il colesterolo, alcuni ormoni e la lecitina. I lipidi, che sono il componente principale delle membrane cellulari, svolgono quindi una funzione di costruzione. Lipidi - fonti chiave energia. Quindi, se con la completa ossidazione di 1 g di proteine ​​o carboidrati vengono rilasciati 17,6 kJ di energia, quindi con la completa ossidazione di 1 g di grasso - 38,9 kJ. I lipidi svolgono la termoregolazione, proteggono gli organi (capsule di grasso).

DNA e RNA

Gli acidi nucleici sono molecole polimeriche formate da monomeri di nucleotidi. Un nucleotide è costituito da una base purinica o pirimidinica, uno zucchero (pentoso) e un residuo acido fosforico. In tutte le cellule esistono due tipi di acidi nucleici: desossiribonucleico (DNA) e ribonucleico (RNA), che differiscono nella composizione di basi e zuccheri.

Struttura spaziale degli acidi nucleici:

(secondo B. Alberts et al., modificato) I - RNA; II - DNA; nastri - dorsali zucchero-fosfato; A, C, G, T, U - basi azotate, i reticoli tra loro sono legami idrogeno.

Molecola di DNA

La molecola del DNA è costituita da due catene polinucleotidiche attorcigliate l'una attorno all'altra a forma di doppia elica. Le basi azotate di entrambe le catene sono interconnesse da legami idrogeno complementari. L'adenina si combina solo con la timina e la citosina con la guanina (A - T, G - C). Il DNA contiene informazioni genetiche che determinano la specificità delle proteine ​​sintetizzate dalla cellula, cioè la sequenza degli amminoacidi nella catena polipeptidica. Il DNA eredita tutte le proprietà di una cellula. Il DNA si trova nel nucleo e nei mitocondri.

Molecola di RNA

Una molecola di RNA è formata da una catena polinucleotidica. Ci sono tre tipi di RNA nelle cellule. Informazioni, o RNA messaggero tRNA (dal messaggero inglese - "intermediario"), che trasporta informazioni sulla sequenza nucleotidica del DNA ai ribosomi (vedi sotto). Trasferire l'RNA (tRNA), che trasporta gli aminoacidi nei ribosomi. RNA ribosomiale (rRNA), che è coinvolto nella formazione dei ribosomi. L'RNA si trova nel nucleo, nei ribosomi, nel citoplasma, nei mitocondri, nei cloroplasti.

Composizione degli acidi nucleici:

Tutte le forme di vita cellulare sulla terra possono essere divise in due regni in base alla struttura delle loro cellule costituenti: procarioti (prenucleari) ed eucarioti (nucleari). Le cellule procariotiche hanno una struttura più semplice, a quanto pare, sono sorte prima nel processo di evoluzione. Le cellule eucariotiche - più complesse, sono sorte in seguito. Le cellule che compongono il corpo umano sono eucariotiche.

Nonostante la varietà delle forme, l'organizzazione delle cellule di tutti gli organismi viventi è soggetta a principi strutturali uniformi.

cellula procariota

cellula eucariotica

La struttura di una cellula eucariotica

Complesso di superficie delle cellule animali

Comprende glicocalice, plasmalemma e lo strato corticale sottostante del citoplasma. La membrana plasmatica è anche chiamata plasmalemma, la membrana cellulare esterna. È una membrana biologica, spessa circa 10 nanometri. Fornisce principalmente una funzione di delimitazione in relazione all'ambiente esterno alla cella. Inoltre, si esibisce funzione di trasporto. La cellula non spreca energia per mantenere l'integrità della sua membrana: le molecole sono tenute secondo lo stesso principio con cui le molecole di grasso sono tenute insieme - è termodinamicamente più vantaggioso che le parti idrofobiche delle molecole si trovino in prossimità di l'un l'altro. Il glicocalice è costituito da molecole di oligosaccaridi, polisaccaridi, glicoproteine ​​e glicolipidi "ancorate" nel plasmalemma. Il glicocalice svolge funzioni di recettore e marcatore. La membrana plasmatica delle cellule animali è costituita principalmente da fosfolipidi e lipoproteine ​​intervallati da molecole proteiche, in particolare antigeni di superficie e recettori. Nello strato corticale (adiacente alla membrana plasmatica) del citoplasma ci sono elementi specifici del citoscheletro - microfilamenti di actina ordinati in un certo modo. La funzione principale e più importante dello strato corticale (corteccia) sono le reazioni pseudopodiali: espulsione, attaccamento e riduzione degli pseudopodi. In questo caso i microfilamenti vengono riorganizzati, allungati o accorciati. La forma della cellula (ad esempio la presenza di microvilli) dipende anche dalla struttura del citoscheletro dello strato corticale.

La struttura del citoplasma

La componente liquida del citoplasma è anche chiamata citosol. Al microscopio ottico, sembrava che la cellula fosse piena di qualcosa come un plasma liquido o sol, in cui "galleggiano" il nucleo e altri organelli. In realtà non lo è. Lo spazio interno di una cellula eucariotica è rigorosamente ordinato. Il movimento degli organelli è coordinato con l'ausilio di sistemi di trasporto specializzati, i cosiddetti microtubuli, che fungono da "strade" intracellulari e da speciali proteine ​​dineine e kinesine, che svolgono il ruolo di "motori". Inoltre, le molecole proteiche separate non si diffondono liberamente nell'intero spazio intracellulare, ma sono dirette ai compartimenti necessari utilizzando segnali speciali sulla loro superficie, riconosciuti dai sistemi di trasporto della cellula.

Reticolo endoplasmatico

In una cellula eucariotica esiste un sistema di compartimenti di membrana che passano l'uno nell'altro (tubi e serbatoi), che è chiamato reticolo endoplasmatico (o reticolo endoplasmatico, EPR o EPS). Quella parte dell'ER, alle cui membrane sono attaccati i ribosomi, è indicata come granulare(O ruvido) al reticolo endoplasmatico, la sintesi proteica avviene sulle sue membrane. Quei compartimenti che non hanno ribosomi sulle loro pareti sono classificati come liscio(O agranulare) EPR, che è coinvolto nella sintesi dei lipidi. Gli spazi interni del RE liscio e granulare non sono isolati, ma passano l'uno nell'altro e comunicano con il lume della membrana nucleare.

apparato del Golgi

Nucleo

citoscheletro

Centrioli

Mitocondri

Confronto tra cellule pro ed eucariotiche

Maggior parte differenza importante eucarioti da procarioti per lungo tempo è stata considerata la presenza di un nucleo ben formato e organelli di membrana. Tuttavia, negli anni '70 e '80 divenne chiaro che questa era solo una conseguenza di differenze più profonde nell'organizzazione del citoscheletro. Per qualche tempo si è creduto che il citoscheletro fosse caratteristico solo degli eucarioti, ma a metà degli anni '90. proteine ​​omologhe alle principali proteine ​​del citoscheletro eucariotico sono state trovate anche nei batteri.

È la presenza di un citoscheletro appositamente organizzato che consente agli eucarioti di creare un sistema di organelli mobili della membrana interna. Inoltre, il citoscheletro consente l'endo- e l'esocitosi (si presume che sia dovuto all'endocitosi che i simbionti intracellulari, inclusi mitocondri e plastidi, siano apparsi nelle cellule eucariotiche). Un'altra importante funzione del citoscheletro eucariotico è quella di assicurare la divisione del nucleo (mitosi e meiosi) e del corpo (citotomia) della cellula eucariotica (la divisione delle cellule procariotiche è organizzata in modo più semplice). Le differenze nella struttura del citoscheletro spiegano anche altre differenze tra pro ed eucarioti - ad esempio, la costanza e la semplicità delle forme delle cellule procariotiche e la significativa diversità della forma e la capacità di cambiarla in eucarioti, così come il dimensioni relativamente grandi di quest'ultimo. Quindi, la dimensione delle cellule procariotiche è in media di 0,5-5 micron, la dimensione delle cellule eucariotiche - in media da 10 a 50 micron. Inoltre, solo tra gli eucarioti ci sono cellule veramente gigantesche, come enormi uova di squalo o struzzo (nell'uovo di un uccello, l'intero tuorlo è un enorme uovo), neuroni di grandi mammiferi, i cui processi, rinforzati dal citoscheletro, può raggiungere decine di centimetri di lunghezza.

Anaplasia

La distruzione della struttura cellulare (ad esempio nei tumori maligni) è chiamata anaplasia.

Storia della scoperta delle cellule

La prima persona a vedere le cellule fu lo scienziato inglese Robert Hooke (a noi noto grazie alla legge di Hooke). Nell'anno, cercando di capire perché l'albero di sughero nuota così bene, Hooke iniziò a esaminare sezioni sottili di sughero con l'aiuto di un microscopio che aveva migliorato. Scoprì che il tappo era diviso in tante minuscole celle, che gli ricordavano le celle monastiche, e chiamò queste cellule cellule (in inglese, cell significa "cell, cell, cell"). Nell'anno, il maestro olandese Antony van Leeuwenhoek (Anton van Leeuwenhoek, -) usando un microscopio per la prima volta ha visto "animali" in una goccia d'acqua - organismi viventi in movimento. Così, già inizio XVIII Per secoli, gli scienziati hanno saputo che ad alto ingrandimento le piante hanno una struttura cellulare e hanno visto alcuni organismi che in seguito divennero noti come organismi unicellulari. Tuttavia, la teoria cellulare della struttura degli organismi si formò solo verso la metà del XIX secolo, dopo che apparvero microscopi più potenti e furono sviluppati metodi per fissare e colorare le cellule. Uno dei suoi fondatori era Rudolf Virchow, tuttavia, c'erano una serie di errori nelle sue idee: ad esempio, presumeva che le cellule fossero debolmente collegate tra loro e che ognuna esistesse "da sola". Solo più tardi è stato possibile dimostrare l'integrità del sistema cellulare.

Le cellule sono le unità di base da cui sono costruiti tutti gli organismi viventi. A un lettore moderno che considera banale tale affermazione, può sembrare sorprendente che il riconoscimento dell'universalità della struttura cellulare di tutti gli esseri viventi sia avvenuto solo circa 100 anni fa.

Primo teoria delle cellule fu formulato nel 1839 dal botanico Matthias Jakob Schleiden e dallo zoologo Theodor Schwann; questi ricercatori ci sono arrivati ​​​​indipendentemente l'uno dall'altro, come risultato dello studio dei tessuti vegetali e animali. Poco dopo, nel 1859, Rudolf Virchow confermò il ruolo esclusivo della cellula come ricettacolo di "materia vivente", dimostrando che tutte le cellule provengono solo da cellule preesistenti: "Omnis cellula e cellula" (ogni cellula da una cellula). Poiché le cellule sono oggetti molto specifici e facili da osservare, dopo tutte queste scoperte, lo studio sperimentale della cellula ha soppiantato le discussioni teoriche sulla "vita" e le dubbie Ricerca scientifica basato su concetti così vaghi come il concetto di "protoplasma".

Nel corso dei successivi cento anni, gli scienziati cellulari si sono avvicinati a questo oggetto da due posizioni completamente diverse. I citologi, utilizzando microscopi continuamente migliorati, hanno continuato a sviluppare l'anatomia microscopica e submicroscopica dell'intera cellula intatta. Partendo dal concetto di cellula come un grumo di sostanza gelatinosa in cui non si poteva distinguere nulla,

oltre al citoplasma gelatinoso che la ricopre all'esterno del guscio e situato al centro del nucleo, sono stati in grado di dimostrare che la cellula è una struttura complessa differenziata in vari organelli, ognuno dei quali è atto a svolgere l'uno o l'altro funzione vitale. Con aiuto microscopio elettronico i citologi iniziarono a distinguere tra le singole strutture coinvolte in queste funzioni livello molecolare. Per questo, negli ultimi tempi, la ricerca dei citologi si è conclusa con il lavoro dei biochimici, che hanno avuto inizio con la spietata distruzione delle delicate strutture della cellula; Studiando l'attività chimica del materiale ottenuto a seguito di tale distruzione, i biochimici sono stati in grado di decifrare alcune delle reazioni biochimiche che si verificano nella cellula, che sono alla base processi vitali, compresi i processi di creazione della sostanza stessa della cellula.

È l'attuale intersezione di questi due filoni di ricerca cellulare che ha reso necessario dedicare un intero numero di Scientific American alla cellula vivente. Ora il citologo sta cercando di spiegare a livello molecolare ciò che vede con i suoi vari microscopi; così, il citologo diventa un "biologo molecolare". Il biochimico, invece, si trasforma in un "citologo biochimico" che studia ugualmente sia la struttura che l'attività biochimica della cellula. Il lettore potrà vedere che solo i metodi di ricerca morfologici o solo biochimici non ci danno l'opportunità di penetrare i segreti della struttura e della funzione della cellula. Per avere successo, è necessario combinare entrambi i metodi di ricerca. Tuttavia, la comprensione dei fenomeni della vita, ottenuta attraverso lo studio della cellula, confermò pienamente l'opinione dei biologi del XIX secolo, i quali sostenevano che materia vivente ha una struttura cellulare, proprio come le molecole sono costruite dagli atomi.

Discussione anatomia funzionale di una cellula vivente, si dovrebbe forse cominciare dal fatto che in natura non esiste una cellula tipica. Conosciamo un'ampia varietà di organismi unicellulari e le cellule cerebrali o muscolari differiscono l'una dall'altra tanto nella loro struttura quanto nelle loro funzioni. Tuttavia, nonostante tutta la loro diversità, sono tutte cellule: hanno tutte una membrana cellulare, un citoplasma contenente vari organelli e al centro di ciascuna di esse c'è un nucleo. Oltre a una certa struttura, tutte le celle hanno una serie di cose interessanti in comune. caratteristiche funzionali. Prima di tutto, tutte le cellule sono in grado di utilizzare e convertire l'energia, che in ultima analisi si basa sull'utilizzo dell'energia solare da parte delle cellule delle piante verdi e sulla sua conversione in energia di legami chimici. Varie cellule specializzate sono in grado di convertire l'energia contenuta nei legami chimici in energia elettrica e meccanica, e persino di nuovo nell'energia della luce visibile. La capacità di convertire l'energia è molto importanza per tutte le cellule, in quanto consente loro di mantenere la costanza del loro ambiente interno e l'integrità della loro struttura.

Una cellula vivente è diversa da ciò che la circonda natura inanimata perché contiene molecole molto grandi ed estremamente complesse. Queste molecole sono così peculiari che, avendole incontrate nel mondo dell'inanimato, possiamo sempre essere certi che si tratta di resti di cellule morte. IN primi periodi Durante lo sviluppo della Terra, quando la vita vi nacque per la prima volta, ci fu apparentemente una sintesi spontanea di macromolecole complesse da molecole più piccole. Nelle condizioni moderne, la capacità di sintetizzare grandi molecole da sostanze più semplici è una delle principali caratteristiche distintive cellule viventi.

Le proteine ​​sono tra tali macromolecole. Oltre al fatto che le proteine ​​costituiscono la maggior parte della sostanza "solida" della cellula, molte di esse (enzimi) hanno proprietà catalitiche; ciò significa che sono in grado di aumentare notevolmente la velocità delle reazioni chimiche che avvengono nella cellula, in particolare la velocità delle reazioni associate alla conversione dell'energia. La sintesi delle proteine ​​​​da unità più semplici - gli amminoacidi, che sono più di 20, è regolata dagli acidi desossiribonucleico e ribonucleico (DNA e RNA); Il DNA e l'RNA sono quasi le più complesse di tutte le macromolecole cellulari. Dietro l'anno scorso e anche da mesi è stato stabilito che il DNA, situato nel nucleo della cellula, dirige la sintesi dell'RNA, che è contenuto sia nel nucleo che nel citoplasma. L'RNA, a sua volta, fornisce una specifica sequenza di amminoacidi nelle molecole proteiche. Il ruolo del DNA e dell'RNA può essere paragonato al ruolo di un architetto e di un ingegnere civile, grazie agli sforzi congiunti dei quali una bella casa nasce da un mucchio di mattoni, pietra e tegole.

Ad un certo punto della vita, ogni cellula si divide: la cellula madre cresce e dà origine a due cellule figlie, come risultato di un processo molto bel processo descritto nell'articolo di D. Maziy. Anche alle soglie del XX secolo. i biologi hanno capito che la caratteristica più importante di questo processo è la distribuzione uniforme tra le cellule figlie dei corpi speciali contenuti nel nucleo della cellula madre; questi corpi sono stati chiamati cromosomi, poiché si è scoperto che sono colorati con determinati coloranti. È stato suggerito che i cromosomi fungano da portatori di ereditarietà; per la precisione con cui avviene la loro auto-riproduzione e distribuzione, trasferiscono alle cellule figlie tutte le proprietà della cellula madre. La moderna biochimica ha dimostrato che i cromosomi consistono principalmente di DNA e uno di compiti importanti la biologia molecolare è scoprire come l'informazione genetica è codificata nella struttura di questa macromolecola.

Oltre alla capacità di convertire energia, biosintesi e riproduzione per autoriproduzione e divisione, le cellule di animali e piante altamente organizzate hanno altre caratteristiche grazie alle quali si adattano a quell'attività complessa e coordinata che è la vita di un organismo. Sviluppo da un uovo fecondato, che è una singola cellula, organismo pluricellulare si verifica non solo come risultato della divisione cellulare, ma anche come risultato della differenziazione delle cellule figlie in vari tipi specializzati, da cui si formano diversi tessuti. In molti casi, dopo la differenziazione e la specializzazione, le cellule smettono di dividersi; esiste una sorta di antagonismo tra differenziazione e crescita per divisione cellulare.

In un organismo adulto, la capacità di riprodurre e mantenere la popolazione di una specie a un certo livello dipende dall'uovo e dallo sperma. Queste cellule, chiamate gameti, sorgono, come tutte le altre cellule del corpo, nel processo di frantumazione di un ovulo fecondato e successiva differenziazione. Tuttavia, in tutte quelle parti dell'organismo adulto dove si verifica costantemente l'usura delle cellule (nella pelle, nell'intestino, ecc.) midollo osseo dove vengono prodotti elementi sagomati sangue), la divisione cellulare rimane un evento molto comune.

Durante sviluppo embrionale nel differenziare le cellule dello stesso tipo si manifesta la capacità, per così dire, di riconoscersi a vicenda. Cellule appartenenti allo stesso tipo e simili tra loro si combinano per formare un tessuto non accessibile a cellule di tutti gli altri tipi. In questa reciproca attrazione e repulsione delle cellule, il ruolo principale, a quanto pare, spetta alla membrana cellulare. Questa membrana è, inoltre, uno dei principali componenti cellulari, con cui è associata la funzione delle cellule muscolari (fornendo la capacità di movimento del corpo), cellule nervose(creando le connessioni necessarie per l'attività coordinata del corpo) e cellule sensoriali (percependo irritazioni dall'esterno e dall'interno).

Anche se in natura non esiste una cellula che potrebbe? considerato tipico, ci sembra utile crearne un certo modello, per così dire, una cellula "collettiva", che riunirebbe caratteristiche morfologiche che si esprimono in una certa misura in tutte le cellule.

Anche in una membrana cellulare spessa circa 100 angstrom (1 angstrom è pari a un decimilionesimo di millimetro), che sotto un normale microscopio sembra solo una linea di confine, una certa struttura viene rivelata dalla microscopia elettronica. È vero, non sappiamo ancora quasi nulla di questa struttura, ma la presenza stessa di membrana cellulare struttura complessa concorda bene con tutto ciò che sappiamo sulle sue proprietà funzionali. Ad esempio, le membrane degli eritrociti e delle cellule nervose sono in grado di distinguere gli ioni sodio dagli ioni potassio, sebbene questi ioni abbiano dimensioni simili e la stessa carica elettrica. La membrana di queste cellule aiuta gli ioni potassio a penetrare nella cellula, ma “si oppone” agli ioni sodio, e questo non dipende solo dalla permeabilità; in altre parole, la membrana ha la capacità di "trasporto di ioni attivi". Inoltre, la membrana cellulare attira meccanicamente grandi molecole e particelle macroscopiche nella cellula. Il microscopio elettronico ha anche permesso di penetrare nella struttura fine degli organelli situati nel citoplasma, che in un microscopio convenzionale sembrano grani. Gli organelli più importanti sono i cloroplasti delle cellule vegetali verdi e dei mitocondri, presenti sia nelle cellule animali che in quelle vegetali. Questi organelli sono le "centrali elettriche" di tutta la vita sulla Terra. La loro struttura fine è adattata a una funzione specifica: nei cloroplasti, per legare l'energia della luce solare nel processo di fotosintesi, e nei mitocondri, per estrarre energia (contenuta nei legami chimici dei nutrienti che entrano nella cellula) nel processo di ossidazione e respirazione. Queste "centrali elettriche" forniscono l'energia necessaria per vari processi che si verificano nella cellula, per così dire, in un "confezione conveniente" - sotto forma di energia dei legami fosfatici di uno composto chimico, adenosina trifosfato (ATP).

Un microscopio elettronico consente di distinguere chiaramente i mitocondri con la loro complessa struttura fine da altri corpi approssimativamente della stessa dimensione - dai lisosomi. Come ha mostrato de Duve, i lisosomi contengono enzimi digestivi che scompongono grandi molecole, come grassi, proteine ​​e acidi nucleici, in componenti più piccoli che possono essere ossidati dagli enzimi mitocondriali. La membrana dei lisosomi isola gli enzimi digestivi contenuti in questi corpi dal resto del citoplasma. La rottura della membrana e il rilascio degli enzimi contenuti nei lisosomi porta rapidamente alla lisi (dissoluzione) delle cellule.

Il citoplasma contiene molte altre inclusioni che sono distribuite meno ampiamente nelle cellule. vari tipi. Tra questi, i centrosomi e i cinetosomi sono di particolare interesse. I centrosomi possono essere visti solo con un microscopio convenzionale al momento della divisione cellulare; svolgono un ruolo molto importante, formando i poli del fuso, l'apparato che separa i cromosomi in due cellule figlie. Per quanto riguarda i cinetosomi, si possono trovare solo in quelle cellule che si muovono con l'ausilio di speciali ciglia o flagelli; alla base di ogni cilio o flagello si trova un cinetosoma. Sia i centrosomi che i cinetosomi sono capaci di autoriprodursi: ogni coppia di centrosomi, durante la divisione cellulare, dà origine a un'altra coppia di questi corpi; ogni volta che un nuovo ciglio appare sulla superficie di una cellula, riceve un cinetosoma risultante dall'autoduplicazione di uno dei cinetosomi già esistenti. In passato, alcuni citologi hanno suggerito che la struttura di questi due organelli è in gran parte simile, nonostante le loro funzioni siano completamente diverse. Studi al microscopio elettronico hanno confermato questa ipotesi. Ogni organello è costituito da 11 fibre; due di loro si trovano al centro e i restanti nove alla periferia. È così che sono disposte anche tutte le ciglia e tutti i flagelli. Lo scopo esatto di tale struttura è sconosciuto, ma è indubbiamente associato alla contrattilità di ciglia e flagelli. È possibile che lo stesso principio del "muscolo monomolecolare" sia alla base dell'azione del cinetosoma e del centrosoma, che hanno funzioni completamente diverse.

Il microscopio elettronico ha permesso di confermare un'altra ipotesi dei citologi degli anni passati, vale a dire l'ipotesi dell'esistenza di un "citoscheletro" - una struttura invisibile del citoplasma. Nella maggior parte delle cellule, utilizzando un microscopio elettronico, è possibile rilevare un complesso sistema di membrane interne che è invisibile se osservato con un microscopio convenzionale. Alcune di queste membrane hanno una superficie liscia, mentre altre hanno una superficie ruvida a causa di minuscoli granuli che la ricoprono. IN cellule diverse questi sistemi a membrana sono sviluppati in vari gradi; nell'ameba sono molto semplici e nelle cellule specializzate in cui vi è un'intensa sintesi di proteine ​​​​(ad esempio nelle cellule del fegato o del pancreas) sono fortemente ramificate e differiscono per una notevole granularità.

Gli specialisti in microscopia elettronica valutano tutte queste osservazioni in modi diversi. Il punto di vista di K. Porter, che ha proposto il nome di "reticolo endoplasmatico" per questo sistema di membrane, è stato ampiamente utilizzato; secondo lui il movimento avviene lungo la rete di tubuli formati dalle membrane varie sostanze dalla membrana cellulare esterna alla membrana nucleare. Alcuni ricercatori considerano la membrana interna una continuazione di quella esterna; secondo questi autori, a causa di profonde depressioni nella membrana interna, la superficie di contatto della cellula con il fluido che la circonda aumenta notevolmente. Se il ruolo della membrana è davvero così importante, allora dovremmo aspettarci che la cellula abbia un meccanismo che permetta la creazione continua di una nuova membrana. J. Palad ha suggerito che il misterioso apparato di Golgi, scoperto per la prima volta dal citologo italiano K. Golgi alla fine del secolo scorso, funge da tale meccanismo. Un microscopio elettronico ha permesso di stabilire che l'apparato di Golgi è costituito da una membrana liscia, che spesso funge da continuazione del reticolo endoplasmatico.

La natura dei granuli che ricoprono la superficie "interna" della membrana è fuori discussione. Questi granuli sono particolarmente ben espressi nelle cellule che sintetizzano grandi quantità di proteine. Come T. Kaspersson e l'autore di questo articolo hanno mostrato 20 anni fa, tali cellule differiscono alto contenuto RNA. Recenti studi hanno dimostrato che questi granuli sono estremamente ricchi di RNA e quindi molto attivi nella sintesi proteica. Pertanto, sono chiamati ribosomi.

Il bordo interno del citoplasma è formato da una membrana che circonda il nucleo cellulare. Fino ad ora sorgono ancora molti disaccordi sulla questione di quale struttura abbia questa membrana, che osserviamo al microscopio elettronico. Sembra un doppio film, nel cui strato esterno sono presenti anelli o fori che si aprono verso il citoplasma. Alcuni ricercatori considerano questi anelli dei pori attraverso i quali passano grandi molecole dal citoplasma al nucleo o dal nucleo al citoplasma. Poiché lo strato esterno della membrana è spesso in stretto contatto con il reticolo endoplasmatico, è stato anche suggerito che l'involucro nucleare sia coinvolto nella formazione delle membrane di questa rete. È anche possibile che i fluidi che scorrono attraverso i tubuli del reticolo endoplasmatico si accumulino nello spazio tra i due strati della membrana nucleare.

Nel nucleo ci sono le strutture più importanti della cellula: i fili di cromatina, che contengono tutto il DNA contenuto nella cellula. Quando la cellula è in uno stato di "riposo" (cioè durante il periodo di crescita tra due divisioni), la cromatina è dispersa in tutto il nucleo. A causa di ciò, il DNA acquisisce la massima superficie di contatto con altre sostanze del nucleo, che, probabilmente, servono come materiale per la costruzione di molecole di RNA e per l'auto-riproduzione. Nel processo di preparazione di una cellula per la divisione, la cromatina viene raccolta e compattata, formando i cromosomi, dopodiché viene distribuita uniformemente tra le due cellule figlie.

I nucleoli non sono sfuggenti come la cromatina; questi corpi sferici sono chiaramente visibili nel nucleo se osservati con un microscopio convenzionale. Un microscopio elettronico permette di vedere che il nucleolo è pieno di piccoli granuli simili ai ribosomi del citoplasma. I nucleoli sono ricchi di RNA e sembrano essere siti attivi per la sintesi di proteine ​​e RNA. Per completare la descrizione dell'anatomia funzionale della cellula, notiamo che la cromatina ei nucleoli galleggiano in una sostanza amorfa simile a una proteina: il succo nucleare.

La creazione di un quadro moderno della struttura della cellula ha richiesto lo sviluppo di attrezzature sofisticate e metodi di ricerca più avanzati. Il normale microscopio ottico continua ad essere uno strumento importante nel nostro tempo. Tuttavia, per la ricerca struttura interna le cellule che utilizzano questo microscopio di solito devono uccidere la cellula e colorarla con vari coloranti che ne rivelano selettivamente le strutture principali. Per vedere queste strutture in uno stato attivo in una cellula vivente, sono stati creati vari microscopi, tra cui contrasto di fase, interferenza, polarizzazione e fluorescenza; tutti questi microscopi si basano sull'uso della luce. IN Ultimamente Il microscopio elettronico diventa il principale strumento di ricerca per i citologi. L'uso di un microscopio elettronico "è complicato, tuttavia, dalla necessità di esporre gli oggetti in studio processi complessi elaborazione e fissazione, che comporta inevitabilmente una violazione dei dipinti autentici associati a varie distorsioni e artefatti. Tuttavia, stiamo facendo progressi e ci stiamo avvicinando all'esame della cellula vivente ad alto ingrandimento.

La storia dello sviluppo dell'attrezzatura tecnica della biochimica non è meno notevole. Lo sviluppo di centrifughe con velocità di rotazione sempre maggiori rende possibile separare il contenuto della cella in sempre più grandi e Di più singole fazioni. Queste frazioni vengono ulteriormente separate e separate mediante cromatografia ed elettroforesi. Metodi classici l'analisi è stata ora adattata allo studio di quantità e volumi 1000 volte inferiori a quelli che si potevano determinare in precedenza. Gli scienziati hanno acquisito la capacità di misurare la frequenza respiratoria di diverse amebe o diverse uova riccio di mare o per determinare il contenuto di enzimi in essi contenuti. Infine, l'autoradiografia, metodo che utilizza traccianti radioattivi, permette di osservare, a livello subcellulare, i processi dinamici che avvengono in una cellula vivente intatta.

Tutti gli altri articoli di questa raccolta sono dedicati ai successi ottenuti grazie alla convergenza di queste due aree più importanti nello studio della cellula, e alle ulteriori prospettive che si aprono per la biologia. In conclusione, mi sembrerebbe utile mostrare come una combinazione di approcci citologici e biochimici venga utilizzata per risolvere un problema: il problema del ruolo del nucleo nella vita della cellula. La rimozione del nucleo da un organismo unicellulare non comporta la morte immediata del citoplasma. Se dividi un'ameba in due metà, lasciando il nucleo in una di esse, e sottoponi entrambe le metà alla fame, allora entrambe vivranno circa due settimane; in un protozoo unicellulare - scarpe - si può osservare il battito delle ciglia per diversi giorni dopo la rimozione del nucleo; frammenti privi di nucleo della gigantesca alga unicellulare acetabularia vivono per diversi mesi e sono persino in grado di rigenerarsi in modo abbastanza evidente. Pertanto, molti dei processi vitali di base della cellula, inclusi (nel caso dell'acetabularia) i processi di crescita e differenziazione, possono verificarsi durante assenza totale geni e DNA. I frammenti di acetabularia privi di nucleo sono in grado, ad esempio, di sintetizzare proteine ​​​​e persino enzimi specifici, sebbene sia noto che la sintesi proteica è regolata dai geni. Tuttavia, la capacità di questi frammenti di sintetizzarsi gradualmente svanisce. Sulla base di questi dati, si può concludere che una sostanza si forma nel nucleo sotto l'influenza del DNA, che viene rilasciato nel citoplasma, dove viene gradualmente utilizzato. Da questi esperimenti, condotti con l'uso simultaneo di metodi citologici e biochimici, derivano alcune importanti conclusioni.

Innanzitutto, il nucleo dovrebbe essere considerato il centro principale per la sintesi degli acidi nucleici (sia DNA che RNA). In secondo luogo, l'RNA nucleare (o parte di esso) entra nel citoplasma, dove svolge il ruolo di intermediario che trasferisce l'informazione genetica dal DNA al citoplasma. Infine, gli esperimenti mostrano che il citoplasma, e in particolare i ribosomi, servono come arena principale per la sintesi di proteine ​​specifiche come gli enzimi. Va aggiunto che la possibilità di una sintesi indipendente di RNA nel citoplasma non può essere considerata esclusa e che tale sintesi può essere rilevata in frammenti di acetabularia privi di nucleo in condizioni appropriate.

Questo breve riassunto dei dati moderni mostra chiaramente che la cellula non è solo un'unità morfologica ma anche fisiologica.

La cosa più preziosa che una persona ha è la sua Propria vita e la vita dei suoi cari. La cosa più preziosa sulla Terra è la vita in generale. E la base della vita, la base di tutti gli organismi viventi sono le cellule. Possiamo dire che la vita sulla Terra ha una struttura cellulare. Ecco perché è così importante sapere come sono disposte le celle La struttura delle cellule è studiata dalla citologia, la scienza delle cellule. Ma il concetto di cellula è necessario per tutte le discipline biologiche.

Cos'è una cellula?

Definizione del concetto

Cellula è un'unità strutturale, funzionale e genetica di tutti gli esseri viventi, contenente informazioni ereditarie, costituita da una membrana membrana, citoplasma e organelli, in grado di mantenersi, scambiarsi, riprodursi e svilupparsi. © Sazonov V.F., 2015. © kineziolog.bodhy.ru, 2015..

Questa definizione di cellula, sebbene breve, è abbastanza completa. Riflette 3 aspetti dell'universalità cellulare: 1) strutturale, cioè come unità di struttura, 2) funzionale, cioè come unità di attività, 3) genetica, cioè come unità di eredità e ricambio generazionale. Una caratteristica importante di una cellula è la presenza in essa di informazioni ereditarie sotto forma di acido nucleico - DNA. La definizione riflette anche la caratteristica più importante della struttura cellulare: la presenza di una membrana esterna (plasmolemma), che delimita la cellula e il suo ambiente. E, infine, 4 segni vitali più importanti: 1) mantenimento dell'omeostasi, cioè la costanza dell'ambiente interno nelle condizioni del suo costante rinnovamento, 2) lo scambio di materia, energia e informazioni con l'ambiente esterno, 3) la capacità di riprodursi, cioè all'autoriproduzione, riproduzione, 4) la capacità di svilupparsi, ad es. alla crescita, alla differenziazione e alla formazione.

Una definizione più breve ma incompleta: Cellula è l'unità elementare (più piccola e più semplice) della vita.

Una definizione più completa di cella:

Cellula - è un sistema ordinato e strutturato di biopolimeri limitato da una membrana attiva che forma il citoplasma, il nucleo e gli organelli. Questo sistema biopolimero è coinvolto in un unico insieme di processi metabolici, energetici e informativi che mantengono e riproducono l'intero sistema nel suo insieme.

Tessile è un insieme di cellule simili per struttura, funzione e origine, che svolgono congiuntamente funzioni comuni. Nell'uomo, nell'ambito dei quattro gruppi principali di tessuti (epiteliali, connettivi, muscolari e nervosi), sono presenti circa 200 vari tipi cellule specializzate [Faler DM, Shields D. Biologia cellulare molecolare: una guida per i medici. / Per. dall'inglese. - M.: BINOM-Press, 2004. - 272 p.].

I tessuti, a loro volta, formano organi e gli organi formano sistemi di organi.

Un organismo vivente parte da una cellula. Non c'è vita al di fuori della cellula, solo l'esistenza temporanea di molecole di vita, ad esempio sotto forma di virus, è possibile al di fuori della cellula. Ma per l'esistenza attiva e la riproduzione, anche i virus hanno bisogno di cellule, anche di estranei.

Struttura cellulare

La figura seguente mostra i diagrammi della struttura di 6 oggetti biologici. Analizza quali di esse possono essere considerate cellule e quali no, secondo due opzioni per definire il concetto di "cella". Presenta la tua risposta sotto forma di tabella:

La struttura della cellula al microscopio elettronico

Membrana

La struttura universale più importante della cellula è membrana cellulare (sinonimo: membrana plasmatica), coprendo la cella sotto forma di un film sottile. La membrana regola il rapporto tra la cellula e il suo ambiente, cioè: 1) separa parzialmente il contenuto della cellula dall'ambiente esterno, 2) collega il contenuto della cellula con l'ambiente esterno.

Nucleo

La seconda struttura cellulare più importante e universale è il nucleo. Non si trova in tutte le cellule, a differenza della membrana cellulare, motivo per cui lo mettiamo al secondo posto. Il nucleo contiene cromosomi contenenti doppi filamenti di DNA (acido desossiribonucleico). Le sezioni di DNA sono modelli per costruire l'RNA messaggero, che a sua volta serve come modelli per costruire tutte le proteine ​​cellulari nel citoplasma. Pertanto, il nucleo contiene, per così dire, "disegni" della struttura di tutte le proteine ​​​​cellulari.

Citoplasma

È semiliquido ambiente interno cellule divise in compartimenti da membrane intracellulari. Di solito ha un citoscheletro per mantenere una certa forma ed è in costante movimento. Il citoplasma contiene organelli e inclusioni.

Al terzo posto si possono mettere tutte le altre strutture cellulari che possono avere una propria membrana e si chiamano organelli.

Gli organelli sono strutture cellulari permanenti, necessariamente presenti che svolgono funzioni specifiche e hanno una certa struttura. Per struttura, gli organelli possono essere divisi in due gruppi: membranosi, che includono necessariamente membrane e non membrana. A loro volta, gli organelli di membrana possono essere a membrana singola - se sono formati da una membrana e due membrane - se il guscio degli organelli è doppio ed è costituito da due membrane.

Inclusioni

Le inclusioni sono strutture cellulari non permanenti che compaiono in esso e scompaiono nel processo del metabolismo. Esistono 4 tipi di inclusioni: trofiche (con un apporto di sostanze nutritive), secretorie (contenenti un segreto), escretorie (contenenti sostanze "per il rilascio") e pigmento (contenenti pigmenti - sostanze coloranti).

Strutture cellulari, compresi gli organelli ( )

Inclusioni . Non sono organelli. Le inclusioni sono strutture cellulari non permanenti che compaiono in esso e scompaiono nel processo del metabolismo. Esistono 4 tipi di inclusioni: trofiche (con un apporto di sostanze nutritive), secretorie (contenenti un segreto), escretorie (contenenti sostanze "per il rilascio") e pigmento (contenenti pigmenti - sostanze coloranti).

1. (plasmolemma).
2. Nucleo con nucleolo .
3. Reticolo endoplasmatico : rugosa (granulare) e liscia (agranulare).
4. Complesso di Golgi (apparato) .
5. Mitocondri .
6. Ribosomi .
7. Lisosomi . I lisosomi (dal gr. lysis - "decomposizione, dissoluzione, decadimento" e soma - "corpo") sono vescicole con un diametro di 200-400 micron.
8. Perossisomi . I perossisomi sono microrganismi (vescicole) di 0,1-1,5 micron di diametro, circondati da una membrana.
9. Proteasomi . I proteasomi sono organelli specializzati per la scomposizione delle proteine.
10. fagosomi .
11. Microfilamenti . Ogni microfilamento è una doppia elica di molecole proteiche globulari di actina. Pertanto, il contenuto di actina anche nelle cellule non muscolari raggiunge il 10% di tutte le proteine.
12. Filamenti intermedi . Sono un componente del citoscheletro. Sono più spessi dei microfilamenti e hanno una natura tessuto-specifica:
13. microtubuli . I microtubuli formano una fitta rete nella cellula. La parete dei microtubuli è costituita da un singolo strato di subunità globulari della proteina tubulina. Una sezione trasversale mostra 13 di tali subunità che formano un anello.
14. Centro cellulare .
15. plastidi .
16. Vacuoli . I vacuoli sono organelli a membrana singola. Sono "serbatoi" a membrana, bolle riempite con soluzioni acquose di sostanze organiche e inorganiche.
17. Ciglia e flagelli (organelli speciali) . Sono costituiti da 2 parti: un corpo basale situato nel citoplasma e un assonema - una crescita sopra la superficie cellulare, che è ricoperta da una membrana all'esterno. Forniscono il movimento della cellula o il movimento del mezzo sopra la cellula.

La cellula è l'unità strutturale e funzionale di base di tutti gli organismi viventi, ad eccezione dei virus. Ha una struttura specifica, inclusi molti componenti che svolgono determinate funzioni.

Quale scienza studia la cellula?

Tutti sanno che la scienza degli organismi viventi è la biologia. La struttura della cellula è studiata dal suo ramo: la citologia.

Di cosa è fatta una cellula?

Questa struttura è costituita da una membrana, citoplasma, organelli o organelli e un nucleo (assente nelle cellule procariotiche). La struttura delle cellule di organismi appartenenti a classi diverse è leggermente diversa. Si osservano differenze significative tra la struttura delle cellule eucariotiche e procariotiche.

membrana plasmatica

La membrana svolge un ruolo molto importante: separa e protegge il contenuto della cellula dall'ambiente esterno. Consiste di tre strati: due proteine ​​​​e un fosfolipide medio.

parete cellulare

Un'altra struttura che protegge la cellula dall'esposizione fattori esterni, situato in alto membrana plasmatica. È presente nelle cellule di piante, batteri e funghi. Nel primo è costituito da cellulosa, nel secondo da mureina, nel terzo da chitina. Nelle cellule animali, un glicocalice si trova sopra la membrana, che consiste di glicoproteine ​​e polisaccaridi.

Citoplasma

Rappresenta l'intero spazio della cellula, delimitato dalla membrana, ad eccezione del nucleo. Il citoplasma comprende organelli che svolgono le principali funzioni responsabili della vita della cellula.

Organelli e loro funzioni

La struttura di una cellula di un organismo vivente implica un numero di strutture, ognuna delle quali svolge una funzione specifica. Sono chiamati organelli o organelli.

Mitocondri

Possono essere definiti uno degli organelli più importanti. I mitocondri sono responsabili della sintesi dell'energia necessaria alla vita. Inoltre, sono coinvolti nella sintesi di alcuni ormoni e amminoacidi.

L'energia nei mitocondri viene prodotta a causa dell'ossidazione delle molecole di ATP, che avviene con l'aiuto di uno speciale enzima chiamato ATP sintasi. I mitocondri sono strutture rotonde o a forma di bastoncino. Il loro numero in una cellula animale, in media, è di 150-1500 pezzi (a seconda del suo scopo). Sono costituiti da due membrane e una matrice, una massa semiliquida che riempie l'interno dell'organello. Il componente principale dei gusci sono le proteine ​​e nella loro struttura sono presenti anche i fosfolipidi. Lo spazio tra le membrane è riempito di liquido. All'interno della matrice mitocondriale ci sono i grani che immagazzinano determinate sostanze, come gli ioni di magnesio e calcio necessari per la produzione di energia, e i polisaccaridi. Inoltre, questi organelli hanno un proprio apparato di biosintesi proteica, simile a quello dei procarioti. È costituito da DNA mitocondriale, un insieme di enzimi, ribosomi e RNA. La struttura di una cellula procariotica ha le sue caratteristiche: non ci sono mitocondri in essa.

Ribosomi

Questi organelli sono composti da RNA ribosomiale (rRNA) e proteine. Grazie a loro, viene eseguita la traduzione, il processo di sintesi proteica sulla matrice dell'mRNA (RNA messaggero). Una cellula può contenere fino a diecimila di questi organelli. I ribosomi sono costituiti da due parti: piccola e grande, che si uniscono direttamente in presenza di mRNA.

I ribosomi, coinvolti nella sintesi delle proteine ​​necessarie alla cellula stessa, sono concentrati nel citoplasma. E quelli con l'aiuto di cui vengono prodotte le proteine ​​​​che vengono trasportate all'esterno della cellula si trovano sulla membrana plasmatica.

Complesso di Golgi

È presente solo nelle cellule eucariotiche. Questo organello è costituito da dittosomi, che di solito sono circa 20, ma possono arrivare fino a diverse centinaia. L'apparato di Golgi è incluso nella struttura della cellula solo negli organismi eucarioti. Si trova vicino al nucleo e svolge la funzione di sintetizzare e immagazzinare determinate sostanze, ad esempio i polisaccaridi. In esso si formano i lisosomi, che saranno discussi di seguito. Anche questo organello fa parte di apparato escretore cellule. I dittosomi si presentano sotto forma di pile di cisterne a forma di disco appiattite. Le bolle si formano ai bordi di queste strutture, dove si trovano sostanze che devono essere rimosse dalla cellula.

Lisosomi

Questi organelli sono piccole vescicole con una serie di enzimi. La loro struttura ha una singola membrana sormontata da uno strato di proteine. La funzione svolta dai lisosomi è la digestione intracellulare delle sostanze. Grazie all'enzima idrolasi, i grassi, le proteine, i carboidrati e gli acidi nucleici vengono scomposti con l'aiuto di questi organelli.

Reticolo endoplasmatico (reticolo)

La struttura cellulare di tutte le cellule eucariotiche implica anche la presenza di EPS (reticolo endoplasmatico). Il reticolo endoplasmatico è costituito da tubuli e cavità appiattite che hanno una membrana. Questo organoide è di due tipi: rete ruvida e liscia. Il primo differisce in quanto i ribosomi sono attaccati alla sua membrana, il secondo non ha una tale caratteristica. Il reticolo endoplasmatico rugoso svolge la funzione di sintetizzare proteine ​​e lipidi necessari per la formazione della membrana cellulare o per altri scopi. Smooth partecipa alla produzione di grassi, carboidrati, ormoni e altre sostanze, ad eccezione delle proteine. Inoltre, il reticolo endoplasmatico svolge la funzione di trasportare sostanze attraverso la cellula.

citoscheletro

È costituito da microtubuli e microfilamenti (actina e intermedio). I componenti del citoscheletro sono polimeri di proteine, principalmente actina, tubulina o cheratina. I microtubuli servono a mantenere la forma della cellula, formano gli organi di movimento negli organismi più semplici, come ciliati, chlamydomonas, euglena, ecc. I microfilamenti di actina svolgono anche il ruolo di impalcatura. Inoltre, sono coinvolti nel processo di movimento degli organelli. Gli intermedi in cellule diverse sono costituiti da proteine ​​diverse. Mantengono la forma della cellula e fissano anche il nucleo e altri organelli in una posizione permanente.

Centro cellulare

Consiste di centrioli, che hanno la forma di un cilindro cavo. Le sue pareti sono costituite da microtubuli. Questa struttura è coinvolta nel processo di divisione, garantendo la distribuzione dei cromosomi tra le cellule figlie.

Nucleo

Nelle cellule eucariotiche è uno degli organelli più importanti. Memorizza il DNA, che codifica le informazioni sull'intero organismo, sulle sue proprietà, sulle proteine ​​che devono essere sintetizzate dalla cellula, ecc. Consiste in un guscio che protegge il materiale genetico, il succo nucleare (matrice), la cromatina e il nucleolo. Il guscio è formato da due membrane porose situate a una certa distanza l'una dall'altra. La matrice è rappresentata da proteine, forma un ambiente favorevole all'interno del nucleo per la memorizzazione di informazioni ereditarie. La linfa nucleare contiene proteine ​​filamentose che fungono da supporto, così come l'RNA. Qui è presente anche la cromatina, la forma interfasica dell'esistenza dei cromosomi. Durante la divisione cellulare, si trasforma da grumi in strutture a forma di bastoncino.

nucleolo

Questa è una parte separata del nucleo responsabile della formazione dell'RNA ribosomiale.

Organelli trovati solo nelle cellule vegetali

Le cellule vegetali hanno alcuni organelli che non sono più caratteristici di alcun organismo. Questi includono vacuoli e plastidi.

Vacùolo

Questo è un tipo di serbatoio in cui vengono immagazzinati i nutrienti di riserva, così come i prodotti di scarto che non possono essere portati fuori a causa della densa parete cellulare. È separato dal citoplasma da una membrana specifica chiamata tonoplasto. Mentre la cellula funziona, i singoli piccoli vacuoli si fondono in uno grande, quello centrale.

plastidi

Questi organelli sono divisi in tre gruppi: cloroplasti, leucoplasti e cromoplasti.

Cloroplasti

Questi sono gli organelli più importanti della cellula vegetale. Grazie a loro viene effettuata la fotosintesi, durante la quale la cellula riceve i nutrienti di cui ha bisogno. nutrienti. I cloroplasti hanno due membrane: esterna e interna; matrice: una sostanza che riempie lo spazio interno; proprio DNA e ribosomi; grani di amido; cereali. Questi ultimi sono costituiti da cataste di tilacoidi con clorofilla circondate da una membrana. È in loro che avviene il processo di fotosintesi.

Leucoplasti

Queste strutture sono costituite da due membrane, una matrice, DNA, ribosomi e tilacoidi, ma questi ultimi non contengono clorofilla. I leucoplasti svolgono una funzione di riserva, accumulando sostanze nutritive. Contengono speciali enzimi che consentono di ottenere l'amido dal glucosio, che, appunto, funge da sostanza di riserva.

Cromoplasti

Questi organelli hanno la stessa struttura di quelli sopra descritti, tuttavia non contengono tilacoidi, ma ci sono carotenoidi che hanno un colore specifico e si trovano direttamente vicino alla membrana. È grazie a queste strutture che i petali dei fiori sono colorati di un certo colore, che consente loro di attirare gli insetti impollinatori.