Una cèl·lula és un nivell d'organització de la matèria viva, un biosistema independent que té les propietats bàsiques de tots els éssers vius. Per tant, pot desenvolupar-se, multiplicar-se, moure, adaptar-se i canviar. A més, qualsevol cèl·lula es caracteritza pel metabolisme, l'estructura específica, l'ordre de les estructures i les funcions.
La ciència que estudia les cèl·lules és la citologia. El seu tema són les unitats estructurals d'animals i plantes pluricel·lulars, organismes unicel·lulars: bacteris, protozous i algues, que consisteixen només en una cèl·lula.
Si parlem de l'organització general de les unitats estructurals dels organismes vius, consisteixen en una closca i un nucli amb nuclèol. També inclouen orgànuls cel·lulars, citoplasma. Fins ara, hi ha una varietat de mètodes d'investigació molt desenvolupats, però la microscòpia ocupa una posició de lideratge, que us permet estudiar l'estructura de les cèl·lules i explorar els seus principals elements estructurals.
Què és un organoide?
Els organoides (també s'anomenen orgànuls) són elements constitutius permanents de qualsevol cèl·lula quecompletar-lo i realitzar determinades funcions. Aquestes són les estructures que són vitals per mantenir-lo en funcionament.
Els organoides inclouen el nucli, els lisosomes, el reticle endoplasmàtic i el complex de Golgi, vacúols i vesícules, mitocondris, ribosomes i el centre cel·lular (centrosoma). Això també inclou estructures que formen el citoesquelet de la cèl·lula (microtúbuls i microfilaments), melanosomes. Per separat, cal destacar els orgànuls del moviment. Aquests són cilis, flagels, miofibril·les i pseudòpodes.
Totes aquestes estructures estan interconnectades i asseguren l'activitat coordinada de les cèl·lules. Per això la pregunta: "Què és un organoide?" - pots respondre que aquest és un component que es pot equiparar a un òrgan d'un organisme pluricel·lular.
Classificació dels orgànuls
Les cèl·lules es diferencien en mida i forma, així com en les seves funcions, però al mateix temps tenen una estructura química semblant i un únic principi d'organització. Al mateix temps, la qüestió de què és un organoide i quines estructures és és força discutible. Per exemple, els lisosomes o els vacúols de vegades no es classifiquen com a orgànuls cel·lulars.
Si parlem de la classificació d'aquests components cel·lulars, es distingeixen orgànuls no membranosos i de membrana. No membrana: aquest és el centre cel·lular i els ribosomes. Els orgànuls del moviment (microtúbuls i microfilaments) també manquen de membranes.
L'estructura dels orgànuls de membrana es basa en la presència d'una membrana biològica. Els orgànuls d'una sola membrana i de doble membrana tenen una closca amb una sola estructura, que consta dedoble capa de fosfolípids i molècules de proteïnes. Separa el citoplasma del medi extern, ajuda a la cèl·lula a mantenir la seva forma. Val la pena recordar que a més de la membrana, a les cèl·lules vegetals també hi ha una membrana exterior de cel·lulosa, que s'anomena paret cel·lular. Fa una funció de suport.
Els orgànuls de la membrana inclouen EPS, lisosomes i mitocondris, així com lisosomes i plastids. Les seves membranes només poden diferir en el conjunt de proteïnes.
Si parlem de la capacitat funcional dels orgànuls, alguns d'ells són capaços de sintetitzar determinades substàncies. Així, els orgànuls importants de síntesi són els mitocondris, on es forma l'ATP. Els ribosomes, els plastids (cloroplasts) i el reticle endoplasmàtic rugós són els responsables de la síntesi de proteïnes, el RE llis és responsable de la síntesi de lípids i hidrats de carboni.
Considerem l'estructura i les funcions dels orgànuls amb més detall.
Core
Aquest orgànul és extremadament important perquè quan s'elimina, les cèl·lules deixen de funcionar i moren.
El nucli té una membrana doble, en la qual hi ha molts porus. Amb l'ajuda d'ells, està estretament relacionat amb el reticle endoplasmàtic i el citoplasma. Aquest orgànul conté cromatina - cromosomes, que són un complex de proteïnes i ADN. Davant d'això, podem dir que és el nucli que és l'orgànul el que s'encarrega de mantenir la major part del genoma.
La part líquida del nucli s'anomena carioplasma. Conté els productes de l'activitat vital de les estructures del nucli. La zona més densa és el nuclèol, que acull ribosomes, proteïnes complexes iARN, així com fosfats de potassi, magnesi, zinc, ferro i calci. El nuclèol desapareix abans de la divisió cel·lular i es torna a formar en les últimes etapes d'aquest procés.
Reticle endoplasmàtic (reticle)
EPS és un orgànul d'una sola membrana. Ocupa la meitat del volum de la cèl·lula i està format per túbuls i cisternes connectades entre si, així com amb la membrana citoplasmàtica i la capa externa del nucli. La membrana d'aquest organoide té la mateixa estructura que el plasmalema. Aquesta estructura és integral i no s'obre al citoplasma.
El reticle endoplasmàtic és llis i granular (aspre). Els ribosomes es troben a la closca interna de l'ER granular, on es produeix la síntesi de proteïnes. No hi ha ribosomes a la superfície del reticle endoplasmàtic llis, però aquí es produeix la síntesi d'hidrats de carboni i greixos.
Totes les substàncies que es formen al reticle endoplasmàtic són transportades a través del sistema de túbuls i túbuls fins a les seves destinacions, on s'acumulen i posteriorment s'utilitzen en diversos processos bioquímics.
Donada la capacitat de síntesi de l'EPS, el reticle rugós es localitza en cèl·lules la funció principal de les quals és la formació de proteïnes, i el reticle llis es troba a les cèl·lules que sintetitzen hidrats de carboni i greixos. A més, al reticle llis s'acumulen ions de calci, que són necessaris per al funcionament normal de les cèl·lules o del cos en conjunt.
També cal tenir en compte que el RE és el lloc de formació de l'aparell de Golgi.
Lisosomes, les seves funcions
Els lisosomes són orgànuls cel·lulars,que estan representats per sacs de forma rodona monomembrana amb enzims hidrolítics i digestius (proteases, lipases i nucleases). El contingut de lisosomes es caracteritza per un ambient àcid. Les membranes d'aquestes formacions les aïllen del citoplasma, evitant la destrucció d' altres components estructurals de les cèl·lules. Quan els enzims del lisosoma s'alliberen al citoplasma, la cèl·lula s'autodestrueix - autòlisi.
Cal tenir en compte que els enzims es sintetitzen principalment en un reticle endoplasmàtic rugós, després del qual es traslladen a l'aparell de Golgi. Aquí experimenten modificacions, s'empaqueten en vesícules de membrana i comencen a separar-se, convertint-se en components independents de la cèl·lula: els lisosomes, que són primaris i secundaris.
Els lisosomes primaris són estructures que se separen de l'aparell de Golgi, mentre que els secundaris (vacúols digestius) són els que es formen com a resultat de la fusió dels lisosomes primaris i els vacúols endocítics.
Donada aquesta estructura i organització, podem distingir les principals funcions dels lisosomes:
- digestió de diverses substàncies dins de la cèl·lula;
- destrucció d'estructures cel·lulars que no són necessàries;
- participació en processos de reorganització cel·lular.
Vacúols
Els vacúols són orgànuls esfèrics d'una sola membrana que són dipòsits d'aigua i compostos orgànics i inorgànics dissolts en ella. L'aparell de Golgi i l'EPS estan implicats en la formació d'aquestes estructures.
En vacúols de cèl·lules animalsPoc. Són petites i no ocupen més del 5% del volum. La seva funció principal és garantir el transport de substàncies per tota la cèl·lula.
Els vacúols d'una cèl·lula vegetal són grans i ocupen fins al 90% del volum. En una cèl·lula madura, només hi ha un vacúol, que ocupa una posició central. La seva membrana s'anomena tonoplast, i el seu contingut s'anomena saba cel·lular. Les principals funcions dels vacúols vegetals són assegurar la tensió de la membrana cel·lular, l'acumulació de diversos compostos i productes de rebuig de la cèl·lula. A més, aquests orgànuls de cèl·lules vegetals proporcionen l'aigua necessària per al procés de la fotosíntesi.
Si parlem de la composició de la saba cel·lular, inclou les substàncies següents:
- reserva - àcids orgànics, hidrats de carboni i proteïnes, aminoàcids individuals;
- compostos que es formen durant la vida de les cèl·lules i s'acumulen en elles (alcaloides, tanins i fenols);
- fitoncides i fitohormones;
- pigments, a causa dels quals els fruits, les arrels i els pètals de flors tenen el color corresponent.
Complex de Golgi
L'estructura dels organoides anomenada "aparell de Golgi" és bastant simple. A les cèl·lules vegetals, semblen cossos separats amb una membrana; a les cèl·lules animals, estan representades per cisternes, túbuls i bufetes. La unitat estructural del complex de Golgi és el dictiosoma, que està representat per una pila de 4-6 "tancs" i petites vesícules que se'n separen i són un sistema de transport intracel·lular, i també pot servir com a font de lisosomes. El nombre de dictiosomes pot variar d'un a diversoscentenars.
El complex de Golgi sol estar situat prop del nucli. A les cèl·lules animals - prop del centre cel·lular. Les funcions principals d'aquests orgànuls són les següents:
- secreció i acumulació de proteïnes, lípids i sacàrids;
- modificació de compostos orgànics que entren al complex de Golgi;
- aquest organoide és el lloc de formació dels lisosomes.
S'ha de tenir en compte que l'ER, els lisosomes, els vacúols i l'aparell de Golgi formen conjuntament un sistema tubular-vacuolar que divideix la cèl·lula en seccions separades amb les funcions corresponents. A més, aquest sistema garanteix la renovació constant de les membranes.
Els mitocondris són les estacions energètiques de la cèl·lula
Els mitocondris són orgànuls de dues membranes amb forma de vareta, esfèrica o filamentosa que sintetitzen ATP. Tenen una superfície exterior llisa i una membrana interna amb nombrosos plecs anomenats cristae. Cal tenir en compte que el nombre de crestas als mitocondris pot variar en funció del requeriment energètic de la cèl·lula. És a la membrana interna on es concentren nombrosos complexos enzimàtics que sintetitzen trifosfat d'adenosina. Aquí, l'energia dels enllaços químics es converteix en enllaços macroèrgics d'ATP. A més, els mitocondris descomponen els àcids grassos i els hidrats de carboni amb l'alliberament d'energia, que s'acumula i s'utilitza per al creixement i la síntesi.
L'entorn intern d'aquests orgànuls s'anomena matriu. Ella ésconté ADN i ARN circulars, petits ribosomes. Curiosament, els mitocondris són orgànuls semiautònoms, ja que depenen del funcionament de la cèl·lula, però alhora poden mantenir una certa independència. Per tant, són capaços de sintetitzar les seves pròpies proteïnes i enzims, així com de reproduir-se per si mateixos.
Es creu que els mitocondris van sorgir quan els organismes procariotes aeròbics van entrar a la cèl·lula hoste, la qual cosa va provocar la formació d'un complex simbiòtic específic. Per tant, l'ADN mitocondrial té la mateixa estructura que l'ADN dels bacteris moderns, i la síntesi de proteïnes tant als mitocondris com als bacteris és inhibida pels mateixos antibiòtics.
Plàstids - orgànuls de cèl·lules vegetals
Els plastids són orgànuls força grans. Només estan presents a les cèl·lules vegetals i es formen a partir de precursors: proplàstids, contenen ADN. Aquests orgànuls tenen un paper important en el metabolisme i estan separats del citoplasma per una doble membrana. A més, poden formar un sistema ordenat de membranes internes.
Els plastids són de tres tipus:
- Els cloroplasts són els plastids més nombrosos responsables de la fotosíntesi, que produeix compostos orgànics i oxigen lliure. Aquestes estructures tenen una estructura complexa i són capaços de desplaçar-se al citoplasma cap a la font de llum. La principal substància que contenen els cloroplasts és la clorofil·la, amb la qual les plantes poden utilitzar l'energia del sol. Cal tenir en compte que els cloroplasts, com els mitocondris, són estructures semiautònomes, ja que són capaços dedivisió i síntesi independent de les seves pròpies proteïnes.
- Els leucoplasts són plastids incolors que es converteixen en cloroplasts quan s'exposen a la llum. Aquests components cel·lulars contenen enzims. Amb l'ajuda d'ells, la glucosa es converteix i s'acumula en forma de grans de midó. En algunes plantes, aquests plastids són capaços d'acumular lípids o proteïnes en forma de cristalls i cossos amorfs. El major nombre de leucoplasts es concentra a les cèl·lules dels òrgans subterranis de les plantes.
- Els cromoplasts són derivats dels altres dos tipus de plastids. Formen carotenoides (durant la destrucció de la clorofil·la), que són de color vermell, groc o taronja. Els cromoplasts són l'etapa final de la transformació dels plastids. La majoria es troben en fruits, pètals i fulles de tardor.
Ribosoma
Què és un orgànul anomenat ribosoma? Els ribosomes s'anomenen orgànuls no membranosos, formats per dos fragments (subunitats petites i grans). El seu diàmetre és d'uns 20 nm. Es troben en cèl·lules de tot tipus. Aquests són orgànuls de cèl·lules animals i vegetals, bacteris. Aquestes estructures es formen al nucli, després del qual passen al citoplasma, on es col·loquen lliurement o s'uneixen a l'EPS. Depenent de les propietats de síntesi, els ribosomes funcionen sols o es combinen en complexos per formar poliribosomes. En aquest cas, aquests orgànuls no membranosos estan units per una molècula d'ARN missatger.
El ribosoma conté 4 molècules d'ARNr que conformen el seu marc, així com diverses proteïnes. La tasca principal d'aquest organoide és muntar la cadena polipeptídica, que és el primer pas en la síntesi de proteïnes. Aquelles proteïnes que estan formades pels ribosomes del reticle endoplasmàtic poden ser utilitzades per tot l'organisme. Les proteïnes per a les necessitats d'una cèl·lula individual es sintetitzen pels ribosomes, que es troben al citoplasma. Cal tenir en compte que els ribosomes també es troben als mitocondris i als plastids.
Citoesquelet d'una cèl·lula
El citoesquelet cel·lular està format per microtúbuls i microfilaments. Els microtúbuls són formacions cilíndriques amb un diàmetre de 24 nm. La seva longitud és de 100 µm-1 mm. El component principal és una proteïna anomenada tubulina. És incapaç de contraure i pot ser destruït per colquicina. Els microtúbuls es troben al hialoplasma i fan les funcions següents:
- crear un marc elàstic, però alhora fort de la gàbia, que li permeti mantenir la seva forma;
- participa en el procés de distribució dels cromosomes cel·lulars;
- proporciona el moviment dels orgànuls;
- continguts al centre cel·lular, així com als flagels i als cilis.
Els microfilaments són filaments que es troben sota la membrana plasmàtica i consisteixen en la proteïna actina o miosina. Es poden contraure, donant lloc al moviment del citoplasma o a la protrusió de la membrana cel·lular. A més, aquests components estan implicats en la formació de la constricció durant la divisió cel·lular.
Centre cel·lular (centrosome)
Aquest orgànul consta de 2 centríols i una centrosfera. Centríol cilíndric. Les seves parets estan formades per tres microtúbuls, que es fusionen entre si mitjançant enllaços creuats. Els centríols estan disposats en parelles en angle recte entre si. Cal tenir en compte que les cèl·lules de les plantes superiors no tenen aquests orgànuls.
La funció principal del centre cel·lular és garantir una distribució uniforme dels cromosomes durant la divisió cel·lular. També és el centre d'organització del citoesquelet.
Orgànuls del moviment
Els orgànuls del moviment inclouen els cilis, així com els flagels. Són petits creixements en forma de pèls. El flagel conté 20 microtúbuls. La seva base es troba al citoplasma i s'anomena cos basal. La longitud del flagel és de 100 µm o més. Els flagels que només tenen una mida de 10-20 micres s'anomenen cilis. Quan els microtúbuls llisquen, els cilis i els flagels són capaços d'oscil·lar, provocant el moviment de la pròpia cèl·lula. El citoplasma pot contenir fibrilles contràctils anomenades miofibril·les: són orgànuls d'una cèl·lula animal. Les miofibril·les, per regla general, es troben als miòcits: cèl·lules del teixit muscular, així com a les cèl·lules del cor. Estan formats per fibres més petites (protofibrils).
S'ha de tenir en compte que els feixos de miofibril·les estan formats per fibres fosques: són discos anisòtrops, així com zones clares, són discos isòtrops. La unitat estructural de la miofibril·la és el sarcòmer. Aquesta és la zona entre el disc anisotròpic i el disc isòtrop, que té filaments d'actina i miosina. Quan llisquen, el sarcòmer es contrau, la qual cosa provoca el moviment de tota la fibra muscular. A lesaixò utilitza l'energia de l'ATP i els ions de calci.
Els protozous i els espermatozoides dels animals es mouen amb l'ajuda de flagels. Els cilis són l'òrgan de moviment dels ciliats-calçat. En animals i humans, cobreixen les vies respiratòries i ajuden a desfer-se de petites partícules sòlides, com la pols. A més, també hi ha pseudòpodes que proporcionen moviment ameboide i són elements de moltes cèl·lules unicel·lulars i animals (per exemple, els leucòcits).
La majoria de les plantes no es poden moure a l'espai. Els seus moviments són el creixement, els moviments de les fulles i els canvis en el flux del citoplasma de les cèl·lules.
Conclusió
Malgrat tota la varietat de cèl·lules, totes tenen una estructura i una organització similars. L'estructura i les funcions dels orgànuls es caracteritzen per propietats idèntiques, que garanteixen el funcionament normal tant d'una cèl·lula individual com de tot l'organisme.
Aquest patró es pot expressar de la següent manera.
Taula "Organoides de cèl·lules eucariotes"
Organoide |
Cèl·lula vegetal |
Gàbia per a animals |
Funcions principals |
| core | és | és | Emmagatzematge d'ADN, transcripció d'ARN i síntesi de proteïnes |
| reticle endoplasmàtic | és | és | síntesi de proteïnes, lípids i hidrats de carboni, acumulació d'ions de calci, formació del complex de Golgi |
| mitocondris | és | és | síntesi d'ATP, enzims propis i proteïnes |
| plastids | és | no | participació en la fotosíntesi, acumulació de midó, lípids, proteïnes, carotenoides |
| ribosomes | és | és | recollida de la cadena polipeptídica (síntesi de proteïnes) |
| microtúbuls i microfilaments | és | és | permeten que la cèl·lula mantingui una forma determinada, formen part integral del centre cel·lular, els cilis i els flagels, proporcionen el moviment dels orgànuls |
| lisosomes | és | és | digestió de substàncies dins de la cèl·lula, destrucció de les seves estructures innecessàries, participació en la reorganització cel·lular, causen autòlisi |
| vacúol central gran | és | no | proporciona tensió a la membrana cel·lular, acumula nutrients i productes de rebuig de la cèl·lula, fitoncides i fitohormones, així com pigments, és un reservori d'aigua |
| Complex de Golgi | és | és | segrega i acumula proteïnes, lípids i hidrats de carboni, modifica els nutrients que entren a la cèl·lula,responsable de la formació de lisosomes |
| centre cel·lular | hi ha, excepte les plantes més altes | és | és el centre de l'organització del citoesquelet, assegura una divergència uniforme dels cromosomes durant la divisió cel·lular |
| miofibrils | no | és | assegurar la contracció muscular |
Si traiem conclusions, podem dir que hi ha petites diferències entre una cèl·lula animal i una vegetal. Al mateix temps, les característiques funcionals i l'estructura dels orgànuls (la taula anterior ho confirma) tenen un principi general d'organització. La cèl·lula funciona com un sistema harmònic i integral. Al mateix temps, les funcions dels orgànuls estan interconnectades i tenen com a objectiu el funcionament i el manteniment òptims de l'activitat vital de la cèl·lula.
