CELULA

Corpul fiintelor umane,al animalelor si al plantelor este alcaruit din celule.Aceste organisme de dimensiuni reduse,reprezinta unitatea structurala a corpului si sunt raspunzatoare de toate procesele fundamentale ale organismului,ce asigura continuarea vietii.

Pentru celulă au fost date numeroase definiții

„Celula este o unitate morfo funcțională elementară a tuturor organismelor procariote și eucariote. Ea reprezină un prim nivel de organizare a materiei vii, dotat cu capacitatea de autoreglare, autoconservare și autoreproducere.”

„ Privită prin prisma teoriei sistemice, celula poate fi definită ca un sistem biologic deschis, deosebit de dinamic, aflat în relații de echilibru cu mediul înconjurător – în cazul protofitelor și protozoarelor – sau ca un subsistem când devine parte componentă a unui ț esut , organ sau organism pluricelular.” Unele organisme sunt alcătuite dintr-o singură celulă (unicelulare, de exemplu, bacteriile), iar altele din mai multe celule (pluricelulare).

Celula a fost descoperită de Robert Hook în 1665 care făcea studii pe tulpini de plută folosind microscopul.

Teoria celulară a fost enunțată pentru prima dată de Matthias Jakob Schleiden și Theodor Schwann în 1839.

Celulele se clasifică în: Procariote

Structura celulelor procariote

Celulele procariote au o organizare structurală mai simplă, dar un potențial ecologic și fiziologic comparabil cu cel al celulelor eucariote.

Celula procariotă este învelită de un perete rigid, lipoproteic, acesta conține sacul mureinic, inexistent în celulele eucariote. Plasmalema este cel de-al doilea înveliș al celulei, de natură lipoproteică. Aceasta are rol în respirație, nu se poate invagina pentru a forma vezicule, prin care să incorporeze soluții nutritive de la exterior sau particule solide. Aceste fenomene sunt denumite pinocitoza și fagocitoză.

Membrana Citoplasmatică- aceasta este de natură lipoproteică, cu o structură funcțională complexă, constituind un criteriu de deosebire a celulei procariote față de celula eucariotă. Datorită grosimii constante și suprafeței limitate de peretele celular care o înconjoară, membrana citoplasmatică prezintă ca singură posibilitate de a-și mări suprafața de invaginare și pliere sub formă de mezozom. Plasmalema nu este permeabilă pentru macromolecule; singurele particule care o pot traversa sunt fragmentele de ADN și enzimele extracelulare.

O altă componentă a celulei procariote este citoplasma care ocupă aproape tot spațiul celular. Citoplasma este o mixtură complexă de soluții perfecte și coloidale al unor substanțe minerale și organice, dizolvate în apă. Nu posedă un citoschelet proteic, format din microtubuli și microfilamente și nu prezintă curenți plasmatici. Se caracterizează printr-o stare coloidală de gel permanent, stare care exclude existența curenților citoplasmatici și asigură menținerea structurii nucleului care este lipsit de membrană limitantă.

Celula nu posedă organite înconjurate de membrane; la unele bacterii membrana plasmatică formează mezosomi care au rol în respirația celulară și în ancorarea moleculelor de ADN.

La bacteriile fotosintetizante se observă la microscop mici vezicule înconjurate de membrane, la nivelul lor se găsesc pigmenți asimilatori, aceste vezicule sunt denumite cromatofori.

În citoplasma cianobacteriilor se găsesc veziculele aplatizate, înconjurate de membrane, numite tilacoide.

În tilacoide se află pigmenți clorofilieni, iar pe suprafața lor sunt plasați pigmenți proteici, ficocianina și ficoeritrina, care maschează pigmenți clorofilieni.În ciuda relativei lor simplități, potențialele metabolice ale celulelor procariote actuale sunt comparabile cu cela ale celulelor eucariote. Mai mult decât atât, metabolistul bacterian este de sute și mii de ori mai intens decât cel al celulelor eucariote. Această capacitate metabolică este determinată de valoarea înaltă a raportului suprafață/volum, ceea ce facilitează schimburile celulei cu mediul ambiant. Remarcabil este și faptul că natura substanțelor pe care le catabolizează

este foarte mare; pot metaboliza și substanțe toxice precum: cauciuc, asfalt, petrol, detergenți etc. Unele etape ala ciclului azotului și sulfului sunt realizate în exclusivitate de celulele procariote (bacteriile fixatoare de azot). O altă carectesistică a metabolismului bacterian este plasticitatea: bacteriile pot trece cu usurință de la aerobioză la anaerobioză, de la autotrofie la heterotrofie, ceea ce la conferă o mare capacitate adaptativă.

În citoplasmă se gasesc numeroși ribozomi, care sunt mai mici decât cei de la eucariote, dar îndeplinesc aceași funcție, de sinteză proteică.

Celulele procariote se divid de câteva ori pe oră în timp ce eucariotele, cu creștere foarte rapidă, se divid doar de două ori pe zi.

Celulele procariote nu au un nucleu adevărat, materialul genetic este constituit dintr-o singură moleculă de ADN, această molecula reprezintă cromozomul sau genomul bacterian, cunoscut sub denumirea de nucleoid.

Multiplicarea celulelor se face prin sciziparitate ( forma primitivă de diviziune directă).

Eucariote

Structura celulelor eucariote

Celulele eucariote sunt formate din:

Membrană celulară

Perete celular-Citoplasma și componentele subcelulare Citoplasmă,Citoschelet,Organite celulare , Ribozomi,Mitocondrii,Centrozomul,Aparatul Golgi,Vacuole,Lizosomi,Plastide,Reticul endoplasmatic.

Membrana celulară (membrana plasmatică, plasmalema) este o structură celulară ce delimitează și compartimentează conținutul celular. Constituie o

barieră selectivă pentru pasajul moleculelor și ionilor. Este o structură bidimensională continuă cu grosimea de 6-9 nm și cu proprietăți caracteristice de permeabilitate selectivă, ce conferă individualitate celulei.

Peretele celular este o structură ce înconjoară membrana plasmatică a celulelor de plante și bacterii, având rolul principal de a păstra forma celulelor și de a le conferi rezistență mecanică. La plante este format mai ales din celuloză, iar la bacterii din complexe lipopolizaharidice, cum este de exemplu mureina.

Citoplasma reprezintă mediul intracelular, situat între membrana celulara și nucleu, al unei celule, constituind masa fundamentală a acesteia

Citoscheletul (schelet celular) reprezintă o structură subcelulară, care are o forma unor tuburi și filamente, alcătuite din molecule proteice specializate. Acesta conferă celulei formă proprie și susținere. De-asemenea, citoscheletul are rol în locomoția celulară,în transportul intracelular și în schimbul de substanțe cu mediul extern si cu alte celule.

Organitele celulare sunt structuri specializate din citoplasma celulară, care îndeplinesc funcții specifice și posedă membrană proprie.

Ribozomii sau corpusculii lui Palade generați de nucleoli sunt constituiți din ARN. Ei se găsesc liberi în citoplasma celulară sau atașați reticulului endoplasmatic, formând cu acesta reticulul endoplasmatic rugos. Ribozomii sunt sediul biosintezei proteinelor specifice.Ribozomii celulelor procariote au dimensiun mai mici decat la eucariote. Nu prezinta membrana la periferie și sunt alcătuiți din 2 subunități (una mică si una mare). În timpul procesului de sinteză ribozomii acționează ca punct de legatură între toate moleculele implicate, precis poziționate unele față de celelalte. Diametrul ribozomilor este de aproximativ 20nm.

Mitocontriile sunt organite celulare întâlnite în toate tipurile de celule. Ele mai sunt denumite și „uzine energetice”, fiindcă ele conțin enzimele oxido-reducătoare necesare respirației. Respirația produce energia necesară organismelor, iar această energie este înmagazinată în moleculele de ATP. Mitocondriile au material genetic propriu - ADN mitocondrial, care conține informația genetică pentru sinteza enzimelor respiratorii.

Centrozomul este un organit celular, specific majorității celulelor eucariote animale, situat lângă nucleu. Se afla în centrul celulelor(animale,plante,unele alge,în ciuperci) Este format din două formațiuni numite centrioli,înconjurați de citoplasmă densă care poartă denumirea de centrosferă.

Aparatul Golgi (sau dictiozom) este un organit celular celular găsit la majoritatea eucariotelor, situat în centrul celulei. A fost identificat în 1898 de către doctorul italian Camillo Golgi și a fost numit după el. Funcția principală a aparatului Golgi este procesarea și împachetarea macromoleculelor precum proteinele și lipidele care sunt sintetizate de celulă. Este deosebit de important în procesarea proteinelor pentru

secreție. Aparatul Golgi este o parte a sistemului endomembranal al celulei.

Vacuola este organitul celular, specific mai mult celulelor vegetale, (însă sunt și prezente la unele celule animale).

Lizozomul este un organit celular, cu rol în digestie.

Plastidele:sunt organite caracteristice celulelor vegetale. Forma relativ ovală. Sunt autodivizibile.

Reticulul endoplasmatic (RE) este un organit care se găsește la celulele eucariote. "Endoplasmatic" înseamna "în interiorul citoplasmei", iar "reticul" înseamna "pânză/rețea mică". RE modifică proteine, produce macromolecule și distribuie substanțele în celulă. În esență, reticulul endoplasmatic este sistemul elaborat de transport al celulei eucariote.

Nucleul celulei este un organit celular, specific celulelor eucariote, ce conține materialul genetic și care coordonează toate procesele intracelulare. Celula este formată din diferite molecule cu rol diferit. În componența acestor molecule intră atomi reprezentând 63 elemente chimice. În funcție de proporția în care iau parte la formarea celulelor, elementele chimice se pot clasifica în:

-macroelemente, (elemente prezente în proporție de 98%): oxigen, (66%),hidrogen, (10%)’,carbon, (18%)azot, (3,5%)

-microelemente, (elemente prezente în proporție de 2%): calciu, (1,2%),sulf, (0,9%potasiu, (0,15%)sodiu, (0,15%)clor, (0,1%)magneziu, (0,1%)

-ultramicroelemente, (elemente prezente în proporție redusă - 0,01%):iod.fier,mangan,zinc,cobalt, etc.

Corpul uman este alcatuit din unitati structurale foarte mici.numite celue.Ele sunt mult mai mici decat firele de nisip si nu pot fi vazute decat cu ajutorul microscopului.Daca va uitati cu atentie la firele de nisip,veti observa ca sunt diferite ca forma si marime.Acelasi lucru este valabil si pentru celule-dar diferentele sunt mult mai mari.Celulele sunt de marimi diferite,au forme si culori diferite.Cele mai multe dintre ele sunt alcatuite dintr-o membrana,in care se afla o substanta gelatinoasa si numeroasa particule de dimensiuli mici,numite organite.Dimensiunea,forma si organitele fiecarei celule depind de rolul pe care acea celula il are in functionarea organismului.Nu numai oamenii,ci si animalele,plantele si celelalte organisme vii sunt alcatuite din celule.Unele organisme sunt atat de mici,incat sunt alcatuite dintr-o singura celula.De fapt,celula este cea mai mica unitate componenta a organismelor vii.O amoeba dintr-un iaz este formata dintr-o singura celula.Un viermisor poate fi compus din mii de celule,iar corpul uman are mai mult de 50 de milioane de celule.Celulele organismelor animale (celulele organismelor vegetale sunt diferite) prezinta o membrana de plasma,in care se afla citoplasma cu aspect gelatinos si aproximativ 12 tipuri de organite.Fiecare celula hepatica,sau hepatocita,are un diametru de aproximativ 10-20 de microni (adica 0,01-0,002 milimetri).Ea contine majoritatea tipurilor

de organite si e responsabila cu o serie de reactii chimice legata de hrana digerata si toxine.Hematiile,sau eritrocitele sunt mai neobisnuite decat restul celulelor.(Numele a multe tipuri de celule se termina in “cyte”;cytologia este studiul celulelor,mai ales la microscop.) Eritrocitele au forma unui disc biconcav si au o grosime de numai doi microni,numarandu-se printre cele mai mici celule din organsm.Ele contin organite specifice si au rolul de a transporta oxigenul in sange.In corpul omenesc exista o mare varietate de celule.Celulele osoase (osteocite) au o forma stelara; celulele tinere secreta substanta preosoasa,care apoi le inconjoara complet.Celulele cartilaginoase (condrocite) genereaza cartilagiile din incheieturi. Celulele musculare,sau fibrele musculare alcatuiesc muschiul.Unele fibre musculare ating o lungime de 30 cm,dar sunt subtiri ca un fir de par. Alte tipuri de celule alcatuiesc plamanii,mischiul cardiac,creierul si nervii.De-a lungul vietii tipurile de celule nu se modifica,dar celulele se reanoiesc tot timpul.Majoritatea celulelor au o durata de viata limita. O leucocita traieste doar cateva ore atunci cand lupta in potriva germenilor,in timpul unei boli. Celulele din epiderma traiesc cateva luni,dupa care mor si pot fi indepartate de pe suprafata corpului.Hematiile traiesc in medie de patru luni,dupa care imbatranesc si isi schimba forma; apoi sunt distruse si reciclate in splina si ficat.Exista atat de multe hematii in organism ,incat in fiecare secunda corpul trebuie sa mai produca aproximativ doua milioane ,pentru a le inlocui pe cele care mor in mod natural. Spre deosebire de hematii,o parte din celulele nervoase din creier au aceeasi varsta ca si noi.Invelisul subtire al celulei este denumit membrana celulara sau membrana plasmatica.Are o grosime de aproximativ 0,1 microni si de regula este flexibila, astfel incat celula isi poate modifica forma.Membrana de plasma este un invelis transparent care inconjoara celula; ea are permabilitate selectiva , permitand doar anumitor substante chimice sa patrunda in celula.Printre aceste substante se numara si oxigenul, care este absolut necesar vietii, substante nutritive neprelucrate, utile in procesul de functionare a celulei si substante necesare pentru producerea energiei celulare-de obicei zahar (glucoza).Membrana permite si eliminarea unor substante din celula, cum ar fi dioxidul de carbon si alte produse reziduale rezultate din procese chimice ale celulei.O parte din aceste molecule circula in mod natural dinspre zone in care concentratia lor e mai mare spre zone in care concentratia e mai mica.Pentru alte tipuri de molecule exista in celula mecanisme speciale-asemanatoare unor “pompe” sau “usu”-care permit intrarea sau iesirea moleculelor in functie de nevoi. Acest proces este denumit transort activ.Privita intr-un microscop normal membrana apare ca un contur subtire si intunecat in jurul celulei. Dar cu ajutorul microscopului electronic pot fi vazute lucruri de mii de ori mai mici. Astfel membrana va aparea ca un mozaic,fiind alcatuita din trei straturi; stratul extern si cel intern sunt formate din lipide (substante chimice asemanatoare grasimilor) ,iar cel din mijloc e alcatuit dintr-un alt tip de molecule,proteine.Mai ales in acest strat de proteine se afla “usile” si “pompele” care permit schimbul de substante.In unele tipuri de celule membrana nu este neteda si intinsa ,ci prezinta cute numite microvili. Aceste cute asigura o suprafata mai mare de absorbtie si eliminare a substantelor. Celulele din intestinul subtire

prezinta micriovili foarte lungi ,pentru a resorbi cat mai multe substante nutritive din hrana digerata.In unele locuri membrana este cutata adanc in interiorul celulei ,formand reticolul endoplasmatic.In interiorul membranei se afla citoplasma ,care umple spatiile dintre organite.Observata printr-un microscop cu putere de marire mica ,citoplasma apare ca o substanta gelatinoasa fara forma. Microscoapele moderne au aratat insa ca citoplasma e traversata de o retea imensa si in permanenta schimbare ,de tubi extremi de mici si de viisoare,numiti microtubi si microfilamente. Acestea dau celulei o forma si o structura definita,precum grinzile si scheletele unei noi constructii. Tubii si filamentele fixeaza organitele si formeaza canale prin care sa poate deplasa continutul celulei. Microtubii si microfilamentele sunt responsabile si cu deplasarea celulei. Unele tipuri de celule,cum ar fi leucocitele,se deplaseaza lent prin corp,asemanator unor amoebe. Forta lor de miscare este generata de un proces ce se desfasoara intr-un ritm rapid:microtubii se grupeaza intr-o parte a citoplasmei,apoi sunt separati si se grupeaza din nou in alta parte a celulei,si tot asa. Toate procesele chimice din organismul nostru au nevoie de energie. Unele dintre cele mai importante organite sunt mitocondriile. Ele au o forma alungita si prezinta o pliere a membranei interne sub forma unei creste. Majoritatea celulelor au cel putin cateva mitocondrii. Ele au rolul de a produce energia celulara.Transferul de energieCentralele electrice transforma o forma de energie –carbuni,gaz metan sau energie solara-intr-o alta forma de energie mai usor de utilizat,de obicei energie electrica. In acelasi mod mitocondriile preiau diferitele cantitati de glucoza ,sau alte zaharuri,grasimi si alte substante bogate in energie care ajung in celula in urma digestiei. Cu ajutorul enzimelor oxidoreducatoare existente in membrana pliata,substantele preluate sunt transformate in molecule de energie ,ce sunt stocate si folosite pentru a acoperi necesarul de energie al celulei. Aceste molecule de energie se numesc ATP (adezina trifosfat).Fiecare celula utilizeaza o anumita cantitate de ATP doar pentru a se mentine in viata,pentru a fi sanatoasa si bine organizata. Daca celula produce substante necesare in exterior ,sau transforma rezidurile in substante inofensive ce sunt eliminate ,sau isi modifica forma ,atunci are nevoie de mai multa energie. O fibra musculara care-si schimba in permanenta forma ,scurtandu-se cand muschiul se contracta,poate avea sute de mitocondrii,ce produc sute de molecule de ATP in fiecare secunda.PrelucrareaUna dintre cele mai importante molecule prezente in organismele vii sunt proteinele. Unele proteine formeaza parti structurale ale celulei ,cum ar fi stratul median al membranei. Alte proteine formeaza o subgrupa importanta de substante chimice,ce se gasesc in celula-enzimele.Enzimele sunt proteine cu o forma speciala; exista sute de tipuri de enzime. Fiecare tip controleaza viteza de desfasurare a unei anumite reactii din celula. Prin intermediul tipurilor si cantitatii de enzime pe care le produce,celula poate sa-si controleze procesele interne. Astfel ,proteinele sunt pe de o parte unelte ale celulei(enzimele),iar pe de alta parte fac parte din structura de baza a celulei.ProteineleProteinele sunt alcatuite din formatiuni sferice prezente in citoplasma,numite ribozomi. Acestia pot fi grupati in citoplasma si atunci

sunt numiti poliribozomi. De cele mai multe ori ribozomii se gasesc atasati reticolului endoplasmatic.Proteinele sunt alcatuite din 20 de tipuri de particule costituente,foarte mici ,numite aminoacizi.Ribozomii preiau din citoplasma rezerve de aminoacizi si ii unesc in ordinea potrivita ,pentru a forma diferite proteine; energia necesara acestui proces este furnizata de moleculele de ATP.Exista doua tipuri de reticul endoplasmatic ,sau RE. Unul care atasati ribozomi si se numeste RE rugos (din cauza faptului ca privit la microscop apare neregulat); are rol in preluarea proteinelor . Celalalt tip de reticul endoplasmatic nu prezinta ribozomi si datorita aspectuluio sau e denumit RE neted; este implicat in producerea unui grup important de molecule ,lipide (acestea formeaza stratul interior si exterior al membranei celulare)Unele proteine si lipide sunt sunt consumate in procese interne ale celulei. Altele sunt “exportate”-trimise in afara celulei. De exemplu celulele din organele digestive (stomac,intestine,pancreas) produc enzime digestive. Acestea actioneaza asupra hranei ingerate si o descompun chimic in bucatele destul de mici pentru a putea fi absorbite in corp. Enzimele digestive reprezinta proteine ,produse de RE rugoase din aceste celule.De regula,o celula care produce mai ales proteine pentru “export” are numeroase RE rugoase. Celulele care produc cantitati mari de ipide sau de molecule ce contin lipide,au au mai multe RE netede.Unele proteine sunt invelite in membrane subtiri,formand pachete de proteine,numite vezicule. Acestea pot fi la randul lor grupate si depozitate impreuna cu alte vezicule in apropierea nucleului,formand aparatul Golgi (numit asfel in 1898,dupa cel care l-a descoperit-italianul Camillo Golgi).Prntru a sustine procesele intracelulare,veziculele se deplaseaza prin citoplasma acolo unde e nezoie de proteine. Aici veziculele se desfac sau se unesc cu o alta membrana,eliberandu-si continutul. Pentru a trimite proteine in afara celulei,veziculele se deplaseaza spre marginea celulei. Aici membrana sa se uneste cu membrana celulei,ca o punga intoarsa pe dos. Proteinele din interior sunt astfel eliberate in sange sau in alte lichide din corp,prin intermediul carora ajung la destinatie.Importanta membranelor este relevata mai jos prin intermediul altor doua organite,lizozomii si lizozim peroxidaza.Anumite enzime au rolul de a separa proteinele in cadrul procesului de digestie sau de distrugere a anumitor parti din celula,scoase din uz. Imediat ce sunt produse, aceste enzime sunt impachetate in membrane lipidice, numite lizozomi. In acest fel este impiedicat contactul necontrolat cu proteinele celulei, aflate in citoplasma. In caz contrar aceste enzime “devoratoare de proteine” ar incepe sa digere celula din interior spre exterior.Lizozomii sunt utilizati pentru digestia controlata a anumitor substante din celula. Lizozomul isi goleste continutul pe o particula de hrana sau un germen ce a patruns in celula; germenul sau respectiva particula sunt practic distruse. De asemenea lizozomii au un rol important in transportul enzimelor digestive in stomac si intestine. Lizozomii depoziteaza enzimele ce sunt “exportate” in celula.Lizozim peroxidazele sunt organite responsabile de dezoxifierea celulei. Ele neutralizeaza otravurilr si drogurile care patrund in celula. Daca alcoolul este lasat sa se acumuleze intr-o celula, aceasta poate fi distrusa. Lizozim peroxidazele pastreaza celula curata si o protejeaza de actiunea drogurilor.

Un alt tip important de organite este centrozomul. De obicei intr-o celula exista doi centrozomi, situati in apropierea nucleului; ei fixeaza microtubii si microfilamentele atunci cand celula se divide –se imparte in doua. Un centrozom este format dintr-o coloana de noua microtubi, fiecare divizandu-se in trei tubi mai mici; dupa diviziune acestia formeaza un cilindru gol in interor.Centrozomii se reproduc singuri. Centrozomii noi produsi se indreapta spre suprafata celulei si genereaza doua tipuri de prominente ale celulei. Una dintre ele este cilul, o structura asemanatoare unui fir scurt de par.Celulele ce captusesc interiorul cailor respiratorii din plamani au un numar mare de cili pe suprafata lor. Prin miscarea lor cili indeparteaza praful sau alte particule nocive care ar putea patrunde in plamani; particulele sunt maturate spre gat, protejandu-se astfel tesutul extrem de sensibil din interiorul plamanilor.Mai lung decat un cil, flagerul poate fi asemanat mai degraba unui bici decat unui fir de par. De exemplu, spermatozoizii prezinta flageli. Spermatozoidul seamana cu un mormoloc, coada fiind de fapt flagelul. Prin miscarea flagelului spermatozoidul se deplaseaza.In majoritatea celulelor cea mai importanta si cea mai mare organita este nucleul. Nucleul este invelit intr-o membrana dubla care prezinta gauri si goluri.Membrana nucleului se afla in legatura cu membrana RE si prin intermediul acesteia cu membrana celulei. In nucleu se gasesc nucleolii, care produc anumite parti ale ribozomilor.Nucleul este centrul de control al celulei. El coordoneaza si controleaza activitatea celorlalte organite si parti ale celulei. Nucleul transmite instructiuni cu privire la ce proteine, lipide sau alte molecule necesare vietii sa se produca. Nucleul controleaza forma, marimea si activitatea celulei si durata ei de viata. Toate acestea sunt posibile deoarece nucleul contine codul de baza al vietii-genele.

Elev: Enciu Carmen Georgiana