CELULA

Def. Este unitatea fundamentală morfofuncţională (***structurală şi funcţională) şi genetică a organismelor vii. Ea este capabilă de metabolism, excitabilitate, creştere, diferenţiere, autoreproducere şi autoreglare.*** ca unitate genetică, celula, prin ADN-ul conţinut în genele plasate în cromozomi, are rolul de a înmagazina şi transmite informaţiile genetice de la părinţi la urmaşi.Toate celulele organismului provin din celula-ou (zigot).În urma diferenţierii, care se desfăşoară pe parcursul dezvoltării ontogenetice, forma celulelor se diversifică în concordanţă cu funcţiile îndeplinite.Forma celulelor. Celulele pot avea formă: sferică, ovoidală, discoidală, turtită, cubică, cilindrică, fusiformă, stelată, amiboidală etc.

***forma iniţială a celulelor este sferică, iar apoi se modifică în raport cu funcţiile îndepliniteDimensiunea celulelor. Majoritatea celulelor organismului au dimensiuni între 20-30μ. Exista şi excepţii: celule de 2-7 μ - hematiile, 200 μ – ovulul, sau lungi de 1,5 m (unii neuroni cu prelungirile lor).

Componentele fundamentale ale celulei sunt: 1. citoplasma 2. nucleul şi 3. membrana celulară.

1. Citoplasma- este mediul în care se desfăşoară principalele procese metabolice celulare;- este compartimentată în hialoplasmă şi organite celulare intracitoplasmatice.

Hialoplasma : mediul intern al celulei în care se desfăşoară principalele procese metabolice celulare. Se prezintă ca un sistem coloidal eterogen în care faza de dispersie este apa cu substanţe dizolvate, iar faza dispersată o constituie macromoleculele proteice fibrilare.

Organitele celulare*** sunt de două tipuri : a. comune tuturor celulelor şi b. specifice prezente numai în anumite celule

a. MITOCONDRIILE : conţin enzime oxido-reducătoare necesare respiraţiei celulare. Respiraţia produce energia necesară organismelor, înmagazinată în ATP. Mitocondriile au material genetic propriu – ADN mitocondrial – care conţine informaţia genetică pentru sinteza enzimelor respiratorii.

b. RETICULUL ENDOPLASMATIC (RE) : este o reţea de tubuli şi vezicule. Poate fi neted sau rugos (când are ataşaţi ribozomi). În neuroni, RE rugos dens formează corpusculii Nissl (corpii tigroizi).

c. RIBOZOMII (granulele lui Palade) : sunt constituiţi din ARN. Ei se găsesc liberi în citoplasmă sau ataşaţi RE. Ribozomii sunt sediul biosintezei proteinelor specifice.

d. APARATUL GOLGI : este situat în apropierea nucleului şi are funcţii legate de procesele de secreţie celulară, de transport şi în producerea de membrane. Este mai dezvoltat în celulele secretoare.

e. LIZOZOMII : organite de formă sferică sau ovoidală, conţin enzime hidrolitice cu rol în digestia intracelulară (fagocitoză). Lizozmii sunt mai numeroşi în celulele secretoare şi în leucocite.

f. CENTROZOMUL (centrul celular) : formează fusul de diviziune. Nu se găseşte în celula nervoasă.

g. NEUROFIBRILELE şi MIOFIBRILELE sunt organite specifice celulei nervoase şi respectiv fibrei musculare.

h. INCLUZIUNILE CELULARE sunt reprezentate de substanţe aflate temporar în citoplasmă (***iau naştere în urma metabolismului celular, constituind rezerve metabolice) : picături lipidice, glicogen, granule de melanină, vitamine etc.

2. Nucleul- component celular fundamental, învelit într-o membrană dublă, derivată din RE şi prevăzută cu pori, prin care se desfăşoară schimburile dintre nucleu şi citoplasmă. În carioplasmă se evidenţiază cromatina, constituită din ADN, ARN şi proteine. În ADN este stocată informaţia genetică. Aceasta poate fi transmisă celulelor rezultate prin diviziune sau poate fi utilizată în coordonarea activităţii celulare, prin tipurile de proteine (enzime) sintetizate intracelular, specific.De regulă, celula are un singur nucleu. Există şi : celule anucleate – hematiile adulte, binucleate - hepatocitele, polinucleate – fibra musculară striată şi osteoclastele.Nucleul conţine unul sau mai mulţi nucleoli bogaţi în ARN.

3. Membrana celulară – plasmalema- are structură trilaminată, simetrică sau asimetrică. Grosimea medie a membranei celulare şi a sistemului de endomembrane (unitatea de membrană) este 75 Ǻ. La unele celule din plasmalemă se diferenţiază microvilii sau cilii.Membrana celulară are permeabilitate selectivă, asigură schimburile dintre celule şi mediul extern, este polarizată electric şi este excitabilă.Ultrastructura membranei: 1. dublu strat fosfolipidic; 2. proteine globulare; 3. colesterol; 4. polizaharide

***structural : bistrat fosfolipidic, străbătut de canale ionice, alcătuite din molecule proteice prin care se realizează transportul; pe lângă lipide şi proteine mai conţine şi glucide.

Însuşiri ale membranei celularePe lângă funcţiile organitelor celulare studiate anterior, celula – prin funcţiile specifice ale membranei – asigură desfăşurarea unor procese de importanţă vitală: schimbul de substanţe cu mediul şi transportul acestora, excitabilitatea, generarea şi conducerea influxului nervos.

1. Permeabilitatea selectivă- asigură homeostazia celulară prin limitarea sau favorizarea tranzitului unor substanţe prin membrană, în funcţie de necesităţile celulei. Transportul membranar se realizează prin procese fizice de difuziune (fără consum de energie), transport activ (cu consum de energie furnizată de ATP) şi prin vezicule de fagocitoză şi pinocitoză.*** mecanismele implicate în transportul membranar pot fi grupate în două categorii principale: mecanisme care nu necesită prezenţa unor proteine membranare transportoare (cărăuşi) şi mecanisme care necesită prezenţa unor astfel de proteine. Din prima categorie fac parte difuzia şi osmoza, iar din a doua, difuziunea facilitată şi transportul activ. Un alt mod de a clasifica transportul transmembranar ţine cont de consumul energetic necesar pentru realizarea lui. Astfel, există transport pasiv, care nu necesită energie pentru a se desfăşura şi cuprinde difuziunea, osmoza şi difuziunea facilitată, şi transportul activ, care necesită cheltuială energetică (ATP).

2. Polarizarea electrică a membranei (potenţialul de membrană).De o parte şi de alta a membranei se găsesc cationi difuzibili (Na+, K+), anioni difuzibili (Cl-) şi nedifuzibili (organici). Anionii organici, macromoleculele proteice, se află în citoplasmă. În repaus, anionii de Cl- predomină la exterior, respinşi de cei proteici.

Interior (citoplasmă) Exterior (Lichid interstiţial)Na+ 12 145K+ 145 4Cl- 4 120Anioni organici 155 7

Repartiţia predominant la exterior a cationilor de Na+ şi predominant la interior a celor de K+ se datorează pompei ionice. Acest sistem de transport activ expulzează permanent şi rapid Na+ din celulă şi introduce lent K+. Na+ acumulat la exterior încarcă pozitiv suprafaţa externă a membranei. Partea internă rămâne încărcată negativ datorită anionilor proteici, care predomină, chiar dacă există şi ioni de K+. Potenţialul de membrană se datorează semipermeabilităţii acesteia şi transportului activ al ionilor. Efectul acestor procese este repartiţia inegală a ionilor pe cele două feţe ale membranei. Potenţialul de membrană poate fi: potenţial de repaus sau potenţial de acţiune.

a. Potenţialul de repausStarea membranei caracterizată prin dispunerea sarcinilor pozitive la exterior şi a celor negative la interior constituie potenţialul de repaus.

b. Potenţialul de acţiuneOrice variaţie energetică din mediul înconjurător (mecanică, electrică, termică, chimică etc.) poate constitui un stimul sau un excitant. Acţiunea stimulilor externi asupra membranei celulare determină modificări fizico – chimice, care generează excitaţia.

Excitabilitatea este proprietatea fundamentală a unor celule vii (celule nervoase, musculare, glandulare etc.) de a reacţiona specific la acţiunea unor stimuli şi se manifestă prin depolarizarea membranei.

Celulă Potenţial de repaus Potenţial de acţiuneFibra musculară striată scheletică - 70-90 mV 30-40 mVFibra miocardică ventriculară - 90 mV 30 mVFibra musculară netedă - 50-60 mV 35 mVNeuronul - 90-100 mV 30-40 mV

Depolarizarea, adică inversarea stării de polarizare electrică, se datorează creşterii permeabilităţii membranei pentru Na+ la locul acţiunii stimulului. Pătrunderea Na+ modifică dispunerea sarcinilor electrice şi generează potenţialul de acţiune. Inversarea sarcinilor electrice durează un timp extrem de scurt, deoarece permeabilitatea membranei pentru Na+ scade rapid, pompa ionică reintră în funcţiune şi se restabileşte potenţialul de repaus. Fenomenul poartă numele de repolarizare.

Dacă intensitatea stimulului atinge o valoare prag sau o depăşeşte, excitaţia se propagă pe toată suprafaţa membranei sub forma unei unde de depolarizare. Propagarea undei de-a lungul membranei constituie conductibilitatea celulară. Sarcinile electrice negative se comportă ca un catod şi atrag sarcinile pozitive, creând curenţi locali care determină deplasarea undei de depolarizare din aproape în aproape.

În cazul fibrelor nervoase mielinice, teaca de mielină se comportă ca un izolator, care determină polarizarea şi repolarizarea numai la nivelul strangulaţiilor Ranvier, unde aceasta este întreruptă. Acest tip de deplasare a undei de depolarizare se numeşte conducere saltatorie.

Intensitatea minimă a unui excitant necesară pentru a produce un răspuns poartă numele de prag. Dacă experimental se utilizează ca excitant curentul electric valoarea prag se numeşte reobază. Excitanţii sub valoarea prag nu produc răspunsuri prin depolarizare. Pentru orice stimul care are sau depăşeşte valoarea prag, depolarizarea şi conducerea excitaţiei se desfăşoară cu aceeaşi intensitate. Acest mod unic de apariţie şi conducere a excitaţiei constituie legea „tot sau nimic”.

Stimularea repetată cu excitanţi subliminali poate produce totuşi excitaţie, datorită procesului de sumaţie (însumarea modificărilor repetate de depolarizare).

Excitabilitatea depinde şi de timpul necesar unui stimul pentru a produce un răspuns ( timp util), dar şi de bruscheţea cu care stimulul acţionează asupra membranei. La creşterea lentă a intensităţii stimulului, membrana se adaptează şi celula nu mai răspunde printr-o nouă depolarizare.

Pentru contribuţiile sale la studiul structurii şi ultrastructurii celulei în general, al ultrastructurii ribozomilor şi al rolului acestora în biosinteza proteică în special, savantul american de origine română George Emil Palade a fost distins cu premiul Nobel pentru medicină şi fiziologie în anul 1974.