Organele celulare, caracteristicile structurale și funcțiile lor. Organele

Organele - prezente constant în citoplasmă, specializate în îndeplinirea anumitor funcții ale structurii. După principiul organizării, se disting organele celulare membranare și nemembranare.

Organele celulare membranare

1. Reticulul endoplasmatic (EPS) - un sistem de membrane interne ale citoplasmei, formând cavități mari - rezervoare și numeroși tubuli; ocupă o poziţie centrală în celulă, în jurul nucleului. EPS reprezintă până la 50% din volumul citoplasmei. Canalele EPS conectează toate organelele citoplasmatice și se deschid în spațiul perinuclear al învelișului nuclear. Astfel, EPS este un sistem circulator intracelular. Există două tipuri de membrane ale reticulului endoplasmatic - netede și aspre (granulare). Cu toate acestea, trebuie înțeles că acestea fac parte dintr-un reticul endoplasmatic continuu. Ribozomii sunt localizați pe membranele granulare, unde are loc sinteza proteinelor. Sistemele enzimatice implicate în sinteza grăsimilor și carbohidraților sunt ordonate pe membrane netede.

2. Aparatul Golgi este un sistem de rezervoare, tubuli și vezicule formate din membrane netede. Această structură este situată la periferia celulei în raport cu EPS. Pe membranele aparatului Golgi sunt ordonate sisteme enzimatice, care sunt implicate în formarea de compuși organici mai complecși din proteine, grăsimi și carbohidrați sintetizați în EPS. Aici sunt asamblate membranele și se formează lizozomi. Membranele aparatului Golgi asigură acumularea, concentrarea și ambalarea secretului eliberat din celulă.

3. Lizozomii sunt organite membranare care conțin până la 40 de enzime proteolitice capabile să descompună moleculele organice. Lizozomii sunt implicați în procesele de digestie intracelulară și apoptoză (moartea celulară programată).

4. Mitocondriile - stații energetice ale celulei. Organele cu două membrane cu o membrană exterioară și interioară netedă, formând crestae - creste. Sistemele enzimatice implicate în sinteza ATP sunt ordonate pe suprafața interioară a membranei interioare. Mitocondriile conțin o moleculă circulară de ADN similară ca structură cu cromozomul procariotelor. Există mulți ribozomi mici pe care sinteza proteinelor este parțial independentă de nucleu. Cu toate acestea, genele conținute în molecula circulară de ADN nu sunt suficiente pentru a asigura toate aspectele vieții mitocondriilor și sunt structuri semi-autonome ale citoplasmei. O creștere a numărului lor are loc datorită diviziunii, care este precedată de dublarea moleculei circulare de ADN.

5. Plastide - organele caracteristice celulelor vegetale. Există leucoplaste - plastide incolore, cromoplaste cu o culoare roșu-portocalie și cloroplaste. - plastide verzi. Toate au un singur plan structural și sunt formate din două membrane: cea exterioară (netedă) și cea interioară, formând partiții - tilacoizii stromei. Pe tilacoizii stromei se află grana, constând din vezicule membranare turtite - tilacoizi grana, stivuite una peste alta ca niște coloane de monede. În interiorul tilacoizilor granei se află clorofila. Faza ușoară a fotosintezei are loc aici - în boabe, iar reacțiile fazei întunecate - în stromă. Plastidele au o moleculă de ADN în formă de inel, similară ca structură cu cromozomul procariot și mulți ribozomi mici, pe care sinteza proteinelor este parțial independentă de nucleu. Plastidele pot trece de la o specie la alta (cloroplaste la cromoplaste și leucoplaste), sunt organite celulare semi-autonome. Creșterea numărului de plastide are loc datorită diviziunii lor în două și înmuguririi, care este precedată de reduplicarea moleculei circulare de ADN.

organele celulare nemembranare

1. Ribozomi - formațiuni rotunjite de două subunități, formate din 50% ARN și 50% proteine. Subunitățile se formează în nucleu, în nucleol, iar în citoplasmă în prezența ionilor de Ca 2+ se combină în structuri integrale. În citoplasmă, ribozomii sunt localizați pe membranele reticulului endoplasmatic (ER granular) sau liber. În centrul activ al ribozomilor are loc procesul de translație (selectarea anticodonilor ARNt la codoni ARNm). Ribozomii, care se deplasează de-a lungul moleculei de ARNm de la un capăt la altul, fac secvenţial codoni de ARNm disponibili pentru contactul cu anticodonii de ARNt.

2. Centriolii (centrul celular) sunt corpuri cilindrice, ai căror pereți sunt 9 triade de microtubuli proteici. În centrul celulei, centriolii sunt situati în unghi drept unul față de celălalt. Sunt capabili de auto-reproducere pe principiul auto-asamblarii. Auto-asamblare - formarea de structuri asemănătoare celor existente cu ajutorul enzimelor. Centriolii participă la formarea fibrelor fusului. Asigurați procesul de divergență a cromozomilor în timpul diviziunii celulare.

3. Flagele și cilii - organele de mișcare; au un singur plan structural - partea exterioară a flagelului este orientată spre mediu și este acoperită cu o secțiune a membranei citoplasmatice. Sunt un cilindru: peretele său este de 9 perechi de microtubuli proteici, iar în centru sunt doi microtubuli axiali. La baza flagelului, situată în ectoplasmă - citoplasma care se află direct sub membrana celulară, la fiecare pereche de microtubuli se adaugă un alt microtubul scurt. Ca urmare, se formează un corp bazal, format din nouă triade de microtubuli.

4. Citoscheletul este reprezentat de un sistem de fibre proteice si microtubuli. Asigură întreținerea și modificarea formei corpului celular, formarea pseudopodiilor. Responsabil de mișcarea ameboidului, formează cadrul interior al celulei, asigură mișcarea structurilor celulare prin citoplasmă.

Totul în această lume constă din particule diferite care alcătuiesc o singură imagine, la fel cum o celulă vie este formată din organite. „Unitatea vieții” este acoperită cu o barieră de protecție - o membrană care separă lumea exterioară de conținutul intern. Structura organelelor celulare este un întreg sistem care trebuie rezolvat.

eucariote și procariote

În natură, există un număr mare de tipuri de celule, doar în corpul uman există mai mult de 200 dintre ele, dar sunt cunoscute doar 2 tipuri de organizare celulară - acestea sunt eucariote și procariote. Ambele tipuri menționate au apărut prin evoluție. Eucariotele și procariotele au o membrană celulară, dar aici se termină asemănările lor.

Celulele speciilor procariote sunt de dimensiuni mici și nu se pot lăuda cu o membrană bine dezvoltată. Principala diferență este absența unui nucleu. În unele cazuri, sunt prezente plasmide, care sunt un inel de molecule de ADN. Organelele din astfel de celule sunt practic absente - se găsesc doar ribozomi. Procariotele includ bacteriile și arheile. Monera - aceasta este ceea ce se numea anterior bacterii unicelulare care nu au nucleu. Astăzi, termenul a căzut în uz.

Celula de tip eucariotă este mult mai mare decât procariotele și include o structură numită organele. Spre deosebire de cea mai simplă „rudă”, celula eucariotă are ADN liniar, care este situat în nucleu. O altă diferență interesantă între aceste două specii este că mitocondriile și plastidele, care se află în interiorul celulei eucariote, sunt uimitor de similare ca structura și activitatea lor vitală cu bacteriile. Oamenii de știință au sugerat că aceste organite sunt descendenți ai procariotelor, cu alte cuvinte, procariotele anterioare au intrat în simbioză cu eucariotele.

„Dispozitivul” unei celule eucariote

Organelele celulare sunt părțile sale mici care îndeplinesc funcții importante, cum ar fi stocarea informațiilor genetice, sinteza, diviziunea și altele.

Organelele includ:

• membrana celulara;
• complexul Golgi;
• ribozomi;
• microfilamente;
• cromozomi;
• mitocondriile;
• reticul endoplasmatic;
• microtubuli;
• Lizozomi.

Structura organelelor celulelor animale, vegetale și umane este aceeași, dar fiecare dintre ele are propriile sale caracteristici. Celulele animale sunt caracterizate prin microfibrile și centrioli, în timp ce celulele vegetale sunt caracterizate prin plastide. Un tabel cu structura organelelor celulare va ajuta la colectarea de informații împreună.

Unii oameni de știință atribuie nucleul celulei organelelor sale. Miezul este situat în centru și are o formă ovală sau rotundă. Învelișul său poros este format din 2 membrane. Cochilia are două faze - interfaza și fisiunea.

Nucleul celular are două funcții - stocarea informațiilor genetice și sinteza proteinelor. Astfel, miezul nu este doar un „depozit”, ci și un loc unde materialul este reprodus și funcționează.

Tabel: structura organelelor celulare

Organele celulare - video

Împarte toate celulele (sau organisme vii) în două tipuri: procarioteși eucariote. Procariotele sunt celule sau organisme non-nucleare, care includ viruși, bacterii procariote și alge albastre-verzi, în care celula constă direct din citoplasmă, în care se află un cromozom - molecula de ADN(uneori ARN).

Celulele eucariote au un nucleu în care există nucleoproteine ​​(proteină histonă + complex ADN), precum și altele organele. Eucariotele includ majoritatea organismelor vii moderne unicelulare și multicelulare cunoscute științei (inclusiv plantele).

Structura organoidelor eucariote.

nucleul celular este organul principal și cel mai complex al celulei, așa că îl vom lua în considerare

Celulă este cea mai mică și de bază unitate structurală a organismelor vii, capabilă de auto-reînnoire, autoreglare și auto-reproducere.

Dimensiunile tipice ale celulelor: celule bacteriene - de la 0,1 la 15 microni, celule ale altor organisme - de la 1 la 100 microni, uneori ajungând la 1-10 mm; ouă de păsări mari - până la 10-20 cm, procese ale celulelor nervoase - până la 1 m.

forma celulei foarte diverse: sunt celule sferice (coci), lanț (streptococi), alungit (bacili sau bacili), curbat (vibrioni), răsucit (spirila), multifațetat, cu flageli motorii etc.

Tipuri de celule: procariote(nenucleare) și eucariote (având un nucleu formalizat).

eucariote celulele sunt în continuare subdivizate în celule animale, plante și ciuperci.

Organizarea structurală a celulei eucariote

Protoplast este tot conținutul viu al celulei. Protoplasta tuturor celulelor eucariote este formată din citoplasmă (cu toate organitele) și nucleu.

Citoplasma- acesta este conținutul intern al celulei, cu excepția nucleului, constând din hialoplasmă, organite scufundate în ea și (în unele tipuri de celule) incluziuni intracelulare (nutrienți de rezervă și/sau produse finale ale metabolismului).

Hialoplasma- plasma principală, matricea citoplasmei, substanța principală, care este mediul intern al celulei și este o soluție coloidală vâscoasă incoloră (conținut de apă până la 85%) din diferite substanțe: proteine ​​(10%), zaharuri, acizi organici și anorganici, aminoacizi, polizaharide, ARN, lipide, săruri minerale etc.

■ Hialoplasma este un mediu pentru reacţiile de schimb intracelular şi o legătură între organele celulare; este capabil de tranziții reversibile de la sol la gel, compoziția sa determină proprietățile tampon și osmotice ale celulei. Citoplasma conține un citoschelet format din microtubuli și filamente proteice capabile să se contracte.

■ Citoscheletul determină forma celulei și este implicat în mișcarea intracelulară a organitelor și a substanțelor individuale. Nucleul este cel mai mare organel al unei celule eucariote, care conține cromozomi care stochează toate informațiile ereditare (a se vedea mai jos pentru mai multe detalii).

Componentele structurale ale unei celule eucariote:

■ plasmalemă (membrană plasmatică),
■ peretele celular (numai în celulele vegetale și fungice),
■ membrane biologice (elementare),
■ miez,
■ reticul endoplasmatic (reticul endoplasmatic),
■ mitocondriile,
■ Complexul Golgi,
■ cloroplaste (numai în celulele vegetale),
■ lizozomi, s
■ ribozomi,
■ centrul celular,
■ vacuole (numai în celulele vegetale și fungice),
■ microtubuli,
■ cili, flageli.

Diagramele structurale ale celulelor animale și vegetale sunt prezentate mai jos:

Membrane biologice (elementare). sunt complexe moleculare active care separă organelele și celulele intracelulare. Toate membranele au o structură similară.

Structura și compoziția membranelor: grosime 6-10 nm; constau în principal din proteine ​​și fosfolipide.

■Fosfolipide formează un strat dublu (bimolecular), în care moleculele lor sunt întoarse cu capetele lor hidrofile (solubile în apă) spre exterior, iar capetele hidrofobe (insolubile în apă) - în interiorul membranei.

■ molecule de proteine situat pe ambele suprafete ale dublerului lipidic proteinele periferice), pătrund ambele straturi de molecule de lipide ( integrală proteine, dintre care majoritatea sunt enzime) sau doar unul dintre straturile lor (proteine ​​semi-integrale).

Proprietățile membranei: plasticitate, asimetrie(compoziția straturilor exterioare și interioare atât ale lipidelor, cât și ale proteinelor este diferită), polaritatea (stratul exterior este încărcat pozitiv, cel interior este negativ), capacitatea de a se autoînchide, permeabilitatea selectivă (în acest caz, substanțele hidrofobe trec prin stratul dublu lipidic, iar substanțele hidrofile trec prin pori în proteinele integrale).

Functiile membranei: barieră (separă conținutul organoidului sau celulei de mediu), structurală (oferă o anumită formă, dimensiune și stabilitate organoidului sau celulei), de transport (asigură transportul substanțelor în și din interiorul organoidului sau celulei), catalitică (oferă procese biochimice în apropierea membranei), reglator (participă la reglarea metabolismului și energiei dintre organoid sau celulă și mediul extern), participă la conversia energiei și menținerea potențialului electric transmembranar.

Membrana plasmatica (plasmalema)

membrană plasmatică, sau plasmalema, este o membrană biologică sau un complex de membrane biologice strâns adiacente între ele, acoperind celula din exterior.

Structura, proprietățile și funcțiile plasmalemei sunt practic aceleași cu cele ale membranelor biologice elementare.

❖ Caracteristicile clădirii:

■ suprafaţa exterioară a plasmalemei conţine glicocalix - un strat polizaharidic de molecule glicolipoide şi glicoproteice care servesc drept receptori pentru „recunoaşterea” anumitor substanţe chimice; în celulele animale, poate fi acoperit cu mucus sau chitină, iar în celulele vegetale, cu substanțe celulozice sau pectinice;

■ Plasmalemma formează de obicei excrescenţe, invaginări, pliuri, microvilozităţi etc., care măresc suprafaţa celulei.

■ Funcții suplimentare: receptor (participă la „recunoașterea” substanțelor și la perceperea semnalelor din mediu și transmiterea lor către celulă), asigurând comunicarea între celulele din țesuturile unui organism multicelular, participând la construirea structurilor celulare speciale (flagela, cili etc.).

Peretele celular (cochilia)

perete celular- Aceasta este o structură rigidă situată în afara plasmalemei și reprezentând învelișul exterior al celulei. Este prezent în celulele procariote și în celulele ciupercilor și plantelor.

❖Compoziția peretelui celular: celuloza în celulele vegetale și chitina în celulele fungice (componente structurale), proteinele, pectinele (care sunt implicate în formarea plăcilor care fixează pereții a două celule adiacente), lignina (care fixează fibrele de celuloză într-un cadru foarte puternic), suberina (se depune pe înveliș din interior și îl face practic impermeabil la apă și soluții), etc. Suprafața exterioară a peretelui celular al celulelor epidermice ale plantelor conține o cantitate mare de carbonat de calciu și silice (mineralizare) și este acoperit cu substanțe hidrofobe, ceară și cuticule (un strat de substanță cutină pătruns de celuloză și pectine).

❖ Funcțiile peretelui celular: servește ca un cadru extern, susține turgul celular, îndeplinește funcții de protecție și de transport.

organele celulare

Organele (sau organele)- Sunt structuri intracelulare permanente foarte specializate care au o anumită structură și îndeplinesc funcțiile corespunzătoare.

❖ Prin programare Organelele sunt împărțite în:
■ organele de uz general (mitocondrii, complex Golgi, reticul endoplasmatic, ribozomi, centrioli, lizozomi, plastide) și
■ organele speciale (miofibrile, flageli, cili, vacuole).
❖ Prin prezența unei membrane Organelele sunt împărțite în:
■ cu două membrane (mitocondrii, plastide, nucleu celular),
■ monomembrană (reticul endoplasmatic, complex Golgi, lizozomi, vacuole) și
■ nemembranare (ribozomi, centru celular).
Conținutul intern al organelelor membranare diferă întotdeauna de hialoplasma care le înconjoară.

Mitocondriile- organele cu două membrane ale celulelor eucariote care realizează oxidarea substanțelor organice în produși finali cu eliberare de energie stocată în moleculele de ATP.

■ Structura:în formă de tijă, forme sferice și filamentoase, grosime 0,5-1 microni, lungime 2-7 microni; cu două membrane, membrana exterioară este netedă și are o permeabilitate ridicată, membrana interioară formează pliuri - crestae, pe care există corpuri sferice - ATP-somes. În spațiul dintre membrane se acumulează ioni de hidrogen 11 implicați în respirația oxigenului.

■ Conținut intern (matrice): ribozomi, ADN circular, ARN, aminoacizi, proteine, enzime ciclului Krebs, enzime de respirație tisulară (situate pe crestae).

■ Functii: oxidarea substanţelor la CO 2 şi H 2 O; sinteza ATP și a proteinelor specifice; formarea de noi mitocondrii ca urmare a fisiunii în două.

plastide(disponibil numai în celulele vegetale și protistii autotrofe).

■ Tipuri de plastide: cloroplaste (verde) leucoplaste (forma rotunda incolora), cromoplaste (galben sau portocaliu); plastidele se pot schimba de la o specie la alta.

■Structura cloroplastelor: sunt cu două membrane, au formă rotunjită sau ovală, lungime 4-12 microni, grosime 1-4 microni. Membrana exterioară este netedă, cea interioară are tilacoizi - pliuri care formează proeminențe închise în formă de disc, între care se află stroma (vezi mai jos). În plantele superioare, tilacoizii sunt stivuite (ca o coloană de monede) boabe care sunt conectate între ele lamele (membrane simple).

■ Compoziția cloroplastelor:în membranele tilacoizilor și gran - boabe de clorofilă și alți pigmenți; continut intern (stroma): proteine, lipide, ribozomi, ADN circular, ARN, enzime implicate in fixarea CO 2, substante de rezerva.

■Funcțiile plastidelor: fotosinteza (cloroplaste conținute în organele verzi ale plantelor), sinteza proteinelor specifice și acumularea de nutrienți de rezervă: amidon, proteine, grăsimi (leucoplaste), dând culoare țesuturilor plantelor pentru a atrage insectele polenizatoare și distribuitoare de fructe și semințe. (cromoplaste).

Reticulul endoplasmatic (EPS), sau endoplasmatic reticulul găsit în toate celulele eucariote.

■Structura: este un sistem de tubuli, tubuli, cisterne și cavități interconectate de diferite forme și dimensiuni, ai căror pereți sunt formați din membrane biologice elementare (single). Există două tipuri de EPS: granulare (sau aspre), care conțin ribozomi pe suprafața canalelor și cavităților și agranulare (sau netede), care nu conțin ribozomi.

■Functii: divizarea citoplasmei celulei în compartimente care împiedică amestecarea proceselor chimice care au loc în ele; ER rugos acumulează, izolează pentru maturare și transportă, proteine ​​sintetizate de ribozomi la suprafața sa, sintetizează membranele celulare; EPS neted sintetizează și transportă lipide, carbohidrați complecși și hormoni steroizi, elimină substanțele toxice din celulă.

Complexul Golgi (sau aparat) - un organel membranar al unei celule eucariote, situat în apropierea nucleului celular, care este un sistem de rezervoare și vezicule și este implicat în acumularea, depozitarea și transportul substanțelor, construcția membranei celulare și formarea lizozomilor.

■Structura: Complexul este un dictiozom, un teanc de saci plate în formă de disc, limitate de membrană (cisternă), din care înmuguresc veziculele și un sistem de tubuli membranoși care conectează complexul cu canalele și cavitățile ER netede.

■Functii: formarea lizozomilor, vacuolelor, plasmalemei și a peretelui celular al unei celule vegetale (după diviziunea acesteia), secreția unui număr de substanțe organice complexe (substanțe pectice, celuloză etc. în plante; glicoproteine, glicolipide, colagen, proteine ​​din lapte). , bilă, o serie de hormoni etc. la animale); acumularea și deshidratarea lipidelor transportate de-a lungul ER (din ER neted), rafinarea și acumularea de proteine ​​(din ER granular și ribozomi liberi ai citoplasmei) și carbohidrați și îndepărtarea substanțelor din celulă.

Cisterne mature ale dictiozomilor dantelă vezicule (vacuole Golgi), umplut cu un secret, care este apoi fie folosit de celula însăși, fie scos din ea.

❖ Lizozomi- organele celulare care asigură descompunerea moleculelor complexe de substanțe organice; sunt formate din vezicule care se separă de complexul Golgi sau ER neted și sunt prezente în toate celulele eucariote.

■ Structură și compoziție: lizozomii sunt mici vezicule rotunjite, cu o singură membrană, cu un diametru de 0,2-2 microni; plin cu enzime hidrolitice (digestive) (~40) capabile să descompună proteinele (la aminoacizi), lipidele (la glicerol și acizii carboxilici superiori), polizaharidele (la monozaharide) și acizii nucleici (la nucleotide).

Fuzionarea cu veziculele endocitare, lizozomii formează o vacuolă digestivă (sau lizozom secundar), unde substanțele organice complexe sunt descompuse; monomerii rezultați intră în citoplasma celulei prin membrana lizozomului secundar, în timp ce substanțele nedigerate (nehidrolizabile) rămân în lizozomul secundar și apoi, de regulă, sunt excretate în afara celulei.

■ Funcții: heterofagie- scindarea substanțelor străine care au intrat în celulă prin endocitoză, autofagie - distrugerea structurilor inutile celulei; autoliza - autodistrugerea celulei, care are loc ca urmare a eliberării conținutului de lizozomi în timpul morții sau renașterii celulei.

❖ Vacuole- vezicule mari sau cavități din citoplasmă, formate în celulele plantelor, ciupercilor și multor protiștiși limitată de o membrană elementară - tonoplastul.

■ Vacuole protiști subdivizată în digestive și contractile (având mănunchiuri de fibre elastice în membrane și servesc la reglarea osmotică a echilibrului hidric al celulei).

■Vacuole celule vegetale umplut cu seva celulară - o soluție apoasă de diferite substanțe organice și anorganice. Ele pot conține, de asemenea, otrăvitoare și taninuri și produse finale ale activității vitale celulare.

■ Vacuolele celulelor vegetale se pot contopi într-o vacuola centrală, care ocupă până la 70-90% din volumul celulei și poate fi pătrunsă de firele de citoplasmă.

Functii: acumularea și izolarea substanțelor de rezervă și a substanțelor destinate excreției; menținerea presiunii turgenței; asigurarea creșterii celulare datorită întinderii; reglarea echilibrului hidric al celulei.

♦Ribozom- organele celulare prezente în toate celulele (în cantitate de câteva zeci de mii), localizate pe membranele EPS granulare, în mitocondrii, cloroplaste, citoplasmă și membrana nucleară exterioară și realizează biosinteza proteinelor; Subunitățile ribozomilor se formează în nucleol.

■ Structură și compoziție: ribozomi - cele mai mici (15-35 nm) granule nemembranare de formă rotundă și ciupercă; au doi centri activi (aminoacil și peptidil); constau din două subunități inegale - una mare (sub formă de emisferă cu trei proeminențe și un canal), care conține trei molecule de ARN și o proteină, și una mică (conținând o moleculă de ARN și o proteină); subunitățile sunt legate prin ionul Mg+.

■ Funcție: sinteza proteinelor din aminoacizi.

❖ Centrul de celule- un organel al majorității celulelor animale, unele ciuperci, alge, mușchi și ferigi, situat (în interfază) în centrul celulei lângă nucleu și servind drept centru de inițiere a asamblarii microtubuli .

■ Structura: Centrul celular este format din doi centrioli și o centrosferă. Fiecare centriol (Fig. 1.12) are forma unui cilindru de 0,3-0,5 µm lungime și 0,15 µm diametru, ai cărui pereți sunt formați din nouă triplete de microtubuli, iar mijlocul este umplut cu o substanță omogenă. Centriolii sunt situati perpendicular unul pe altul si sunt inconjurati de un strat dens de citoplasma cu microtubuli radial divergenti care formeaza o centrosfera radianta. În timpul diviziunii celulare, centriolii diverg către poli.

■ Funcții principale: formarea polilor de diviziune celulară și a filamentelor acromatice ale fusului de diviziune (sau fusului mitotic), care asigură o distribuție egală a materialului genetic între celulele fiice; în interfaza direcționează mișcarea organitelor din citoplasmă.

Celulele citochiltice este un sistem microfilamente și microtubuli , pătrunzând în citoplasma celulei, asociat cu membrana citoplasmatică exterioară și membrana nucleară și menținând forma celulei.

■microflacără- subțire, capabilă să contracteze fire cu grosimea de 5-10 nm și constând din proteine ​​( actină, miozină si etc.). Ele se găsesc în citoplasma tuturor celulelor și pseudopodele celulelor mobile.

Functii: microflacările asigură activitatea motorie a hialoplasmei, sunt direct implicate în schimbarea formei celulei în timpul răspândirii și mișcării amiboide a celulelor protiste și sunt implicate în formarea constricției în timpul diviziunii celulelor animale; unul dintre elementele principale ale citoscheletului celulei.

■ microtubuli- cilindri subţiri goli (25 nm în diametru), formaţi din molecule de proteină tubulină, dispuşi în şiruri spiralate sau drepte în citoplasma celulelor eucariote.

Functii: microtubulii formează fibre fusiforme, fac parte din centrioli, cili, flageli, participă la transportul intracelular; unul dintre elementele principale ale citoscheletului celulei.

Organele de mișcare — flageli și cili , sunt prezente în multe celule, dar sunt mai frecvente în organismele unicelulare.

■ Cilia- numeroase excrescente citoplasmatice scurte (5-20 microni lungime) pe suprafata plasmalemei. Sunt prezente pe suprafața diferitelor tipuri de celule animale și a unor celule vegetale.

■ Flagelii- excrescențe citoplasmatice unice pe suprafața celulară a multor protisti, zoospori și spermatozoizi; ~10 ori mai lung decât cilii; servesc pentru transport.

■ Structura: cilii și flagelii (Fig. 1.14) sunt formați din ele microtubuli dispuse într-un sistem 9 × 2 + 2 (nouă microtubuli dubli - dubletele formează un perete, doi microtubuli simple sunt localizați în mijloc). Dubletele sunt capabile să alunece unul față de celălalt, ceea ce duce la îndoirea ciliului sau a flagelului. La baza flagelilor și cililor se află corpi bazali, identici ca structură cu centriolii.

■ Funcții: cilii și flagelii asigură mișcarea celulelor în sine sau a fluidului care le înconjoară și a particulelor suspendate în ele.

Incluziuni

Incluziuni- componente nepermanente (existente temporar) ale citoplasmei celulei, al caror continut variaza in functie de starea functionala a celulei. Există incluziuni trofice, secretoare și excretoare.

■ Incluziuni trofice- acestea sunt rezerve de nutrienti (grasimi, amidon si cereale proteice, glicogen).

■ Incluziuni secretoare- Acestea sunt produsele reziduale ale glandelor de secretie interna si externa (hormoni, enzime).

■ incluziuni excretoare sunt produse metabolice din celulă care urmează să fie îndepărtate din celulă.

nucleu și cromozomi

Nucleu- cel mai mare organel este o componentă esențială a tuturor celulelor eucariote (cu excepția celulelor tubulare sită ale floemului plantelor superioare și a eritrocitelor mature de mamifere). Majoritatea celulelor au un singur nucleu, dar există celule cu două și mai multe nuclee. Există două stări ale nucleului: interfază și fisil

Nucleul de interfaza cuprinde plic nuclear(separând conținutul intern al nucleului de citoplasmă), matricea nucleară (carioplasmă), cromatina și nucleoli. Forma și dimensiunea nucleului depind de tipul de organism, tipul, vârsta și starea funcțională a celulei. Are un conținut ridicat de ADN (15-30%) și ARN (12%).

■ Funcții kernel: stocarea și transmiterea informațiilor ereditare sub forma unei structuri ADN neschimbate; reglarea (prin sistemul de sinteză proteică) a tuturor proceselor activității vitale celulare.

❖ plic nuclear(sau karyolemma) constă din membrane biologice exterioare și interioare, între care se află spaţiul perinuclear. Pe membrana interioară se află o placă proteică care dă formă nucleului. Membrana exterioară este conectată la ER și poartă ribozomi. Membrana este pătrunsă de pori nucleari prin care are loc schimbul de substanțe între nucleu și citoplasmă. Numărul de pori nu este constant și depinde de dimensiunea nucleului și de activitatea sa funcțională.

■ Funcțiile învelișului nuclear: separă nucleul de citoplasma celulei, reglează transportul substanţelor de la nucleu la citoplasmă (ARN, subunităţi de ribozom) şi de la citoplasmă la nucleu (proteine, grăsimi, carbohidraţi, ATP, apă, ioni).

❖ Cromozom- cel mai important organel al nucleului, conținând o moleculă de ADN în combinație cu proteine ​​specifice, histone și alte substanțe, majoritatea fiind localizate pe suprafața cromozomului.

În funcție de faza ciclului de viață al celulei, se pot afla cromozomii două state — despiralizată și spiralată.

» In stare despiralizata, cromozomii sunt in perioada interfaza ciclu celular, formând fire invizibile într-un microscop optic, care formează baza cromatina .

■ Spiralizarea, însoțită de scurtarea și compactarea (de 100-500 de ori) a catenelor de ADN, are loc în acest proces diviziune celulara ; în timp ce cromozomii ia o formă compactă. și devin vizibile într-un microscop optic.

Cromatina- una dintre componentele materiei nucleare în perioada interfazelor, care se bazează pe cromozomi derulați sub forma unei rețele de catene lungi și subțiri de molecule de ADN în combinație cu histone și alte substanțe (ARN, ADN polimerază, lipide, minerale etc.); bine colorat cu coloranți folosiți în practica histologică.

■ În cromatină, secțiuni ale moleculei de ADN se învârte în jurul histonelor, formând nucleozomi (seamănă cu mărgele).

cromatidă- acesta este un element structural al cromozomului, care este un fir al unei molecule de ADN într-un complex cu proteine, histone și alte substanțe, pliat în mod repetat ca o supercoilă și împachetat sub forma unui corp în formă de tijă.

■ În timpul spiralizării și ambalării, secțiunile individuale de ADN se potrivesc în mod regulat, astfel încât pe cromatide se formează benzi transversale alternative.

❖ Structura cromozomului (Fig. 1.16). Într-o stare în spirală, cromozomul este o structură în formă de tijă cu dimensiunea de aproximativ 0,2–20 µm, constând din două cromatide și împărțit în două brațe printr-o constricție primară numită centromer. Cromozomii pot avea o constricție secundară care separă o regiune numită satelit. Unii cromozomi au o regiune ( organizator nucleolar ), care codifică structura ARN-ului ribozomal (ARNr).

Tipuri de cromozomi in functie de forma lor: brate egale , disparitate (Centromerul este decalat de la mijlocul cromozomului) în formă de tijă (centromerul este aproape de capătul cromozomului).

După anafaza mitozei și anafaza meiozei II, cromozomii constau dintr-o cromitidă, iar după replicarea (dublarea) ADN-ului în stadiul sintetic (S) al interfazei, sunt formați din două cromitide surori conectate între ele în regiunea centromerului. În timpul diviziunii celulare, microtubulii fusului se atașează de centromer.

❖ Funcțiile cromozomilor:
■ conţin material genetic - molecule de ADN;
■ efectuează sinteza ADN-ului (cu dublarea cromozomilor în perioada S a ciclului celular) și i-ARN;
■ reglează sinteza proteinelor;
■ controlează activitatea celulară.

cromozomi omologi- cromozomi aparținând aceleiași perechi, identici ca formă, mărime, localizare a centromerilor, purtând aceleași gene și determinând dezvoltarea acelorași trăsături. Cromozomii omologi pot diferi în alelele genelor pe care le conțin și pot schimba regiuni în timpul meiozei (încrucișarea).

autozomi cromozomii din celulele organismelor dioice, la fel la masculi și femele din aceeași specie (aceștia sunt toți cromozomii unei celule, cu excepția cromozomilor sexuali).

cromozomi sexuali(sau heterocromozomi ) sunt cromozomi care poartă gene care determină sexul unui organism viu.

set diploid(notat 2p) - set de cromozomi somatic celule în care fiecare cromozom are cromozomul său omolog pereche . Organismul primește unul dintre cromozomii setului diploid de la tată, celălalt de la mamă.

■ Setul diploid uman este format din 46 de cromozomi (dintre care 22 de perechi de cromozomi omologi și doi cromozomi sexuali: femeile au doi cromozomi X, bărbații au câte un cromozom X și câte un cromozom Y).

set haploid(indicat cu 1l) - singur set de cromozomi sexual celule ( gameti ), în care cromozomii nu au cromozomi omologi perechi . Setul haploid se formează în timpul formării gameților ca urmare a meiozei, când doar unul din fiecare pereche de cromozomi omologi intră în gamet.

Cariotip- acesta este un set de caracteristici morfologice cantitative și calitative constante caracteristice cromozomilor celulelor somatice ale organismelor unei specii date (numărul, mărimea și forma acestora), prin care un set diploid de cromozomi poate fi identificat în mod unic.

nucleol- rotunjite, puternic compactate, nelimitate

corp membranar cu dimensiunea de 1-2 microni. Nucleul conține unul sau mai mulți nucleoli. Nucleolul se formează în jurul organizatorilor nucleolari ai mai multor cromozomi atrași unul de celălalt. În timpul diviziunii nucleare, nucleolii sunt distruși și re-formați la sfârșitul diviziunii.

■ Compozitie: proteine ​​70-80%, ARN 10-15%, ADN 2-10%.
■ Funcţii: sinteza r-ARN şi t-ARN; ansamblu de subunități ribozomale.

Carioplasma (sau nucleoplasmă, cariolimfă, seva nucleară ) este o masă fără structură care umple spațiul dintre structurile nucleului, în care sunt scufundate cromatina, nucleolii și diverse granule intranucleare. Conține apă, nucleotide, aminoacizi, ATP, ARN și proteine ​​enzimatice.

Functii: asigură interconexiuni ale structurilor nucleare; participă la transportul substanțelor de la nucleu la citoplasmă și de la citoplasmă la nucleu; reglează sinteza ADN-ului în timpul replicării, sinteza i-ARN în timpul transcripției.

Caracteristicile comparative ale celulelor eucariote

Caracteristicile structurii celulelor procariote și eucariote

Transport de substante

Transport de substante- acesta este procesul de transfer a substantelor necesare in intregul organism, catre celule, in interiorul celulei si in interiorul celulei, precum si eliminarea substantelor reziduale din celula si organism.

Transportul intracelular al substanțelor este asigurat de hialoplasmă și (în celulele eucariote) reticulul endoplasmatic (RE), complexul Golgi și microtubuli. Transportul substanțelor va fi descris mai târziu pe acest site.

Metode de transport al substanțelor prin membrane biologice:

■ transport pasiv (osmoză, difuzie, difuzie pasivă),
■ transport activ,
■ endocitoza,
■ exocitoză.

Transport pasiv nu necesită energie și apare de-a lungul gradientului concentrație, densitate sau potențial electrochimic.

Osmoză- aceasta este pătrunderea apei (sau a altui solvent) printr-o membrană semipermeabilă de la o soluție mai puțin concentrată la una mai concentrată.

Difuzia- penetrare substante de-a lungul membranei de-a lungul gradientului concentrație (de la o zonă cu o concentrație mai mare a unei substanțe la o zonă cu o concentrație mai mică).

Difuzia apa și ioni se efectuează cu participarea proteinelor membranare integrale cu pori (canale), difuzia substanțelor solubile în grăsimi are loc cu participarea fazei lipidice a membranei.

Difuzare facilitată prin membrană are loc cu ajutorul proteinelor transportoare membranare speciale, vezi imaginea.

transport activ necesită consumul de energie eliberată în timpul descompunerii ATP și servește la transportul de substanțe (ioni, monozaharide, aminoacizi, nucleotide) vs gradient concentraţia lor sau potenţialul electrochimic. Realizat de proteine ​​transportoare specializate permiaze având canale ionice şi formând pompe ionice .

Endocitoza- captarea și învăluirea de către membrana celulară a macromoleculelor (proteine, acizi nucleici, etc.) și a particulelor de alimente solide microscopice ( fagocitoză ) sau picături de lichid cu substanțe dizolvate în el ( pinocitoza ) și înglobându-le într-o vacuolă membranară, care este atrasă „în celulă. Vacuola fuzionează apoi cu lizozomul, ale cărui enzime descompun moleculele substanței prinse în monomeri.

exocitoză este procesul invers al endocitozei. Prin exocitoză, celula îndepărtează produsele intracelulare sau reziduurile nedigerate închise în vacuole sau vezicule.

Tipul de lecție: combinat.

Metode: verbală, vizuală, practică, căutarea problemelor.

Obiectivele lecției

Educațional: pentru a aprofunda cunoștințele studenților cu privire la structura celulelor eucariote, pentru a preda modul de aplicare a acestora la orele practice.

Dezvoltarea: îmbunătățirea capacității elevilor de a lucra cu material didactic; dezvoltarea gândirii elevilor prin oferirea de sarcini pentru compararea celulelor procariote și eucariote, a celulelor vegetale și a celulelor animale cu identificarea unor trăsături similare și distinctive.

Echipamente: afiș „Structura membranei citoplasmatice”; carduri de sarcini; fișă (structura unei celule procariote, o celulă vegetală tipică, structura unei celule animale).

Comunicări între subiecte: botanică, zoologie, anatomie umană și fiziologie.

Planul lecției

I. Moment organizatoric

Verificați pregătirea pentru lecție.
Verificarea listei de studenți.
Prezentarea temei și a obiectivelor lecției.

II. Învățarea de materiale noi

Împărțirea organismelor în pro- și eucariote

Forma celulelor este extrem de diversă: unele sunt rotunjite, altele arată ca stele cu multe raze, altele sunt alungite etc. Celulele sunt, de asemenea, diferite ca mărime - de la cele mai mici, greu de distins la microscopul luminos, până la cele perfect vizibile cu ochiul liber (de exemplu, ouăle de pește și broaște).

Orice ou nefertilizat, inclusiv ouăle uriașe de dinozaur fosilizate care sunt păstrate în muzeele paleontologice, au fost și ele cândva celule vii. Cu toate acestea, dacă vorbim despre elementele principale ale structurii interne, toate celulele sunt similare între ele.

procariote (din lat. pro- înainte, înainte, în loc de și greacă. karyon- nucleu) - acestea sunt organisme ale căror celule nu au un nucleu limitat de o membrană, adică. toate bacteriile, inclusiv arheobacterii și cianobacteriile. Numărul total de specii de procariote este de aproximativ 6000. Toată informația genetică a unei celule procariote (genofor) este conținută într-o singură moleculă circulară de ADN. Mitocondriile și cloroplastele sunt absente, iar funcțiile de respirație sau fotosinteză, care asigură celulei energie, sunt îndeplinite de membrana plasmatică (Fig. 1). Procariotele se reproduc fără un proces sexual pronunțat prin împărțirea în două. Procariotele sunt capabile să efectueze o serie de procese fiziologice specifice: fixează azotul molecular, efectuează fermentarea acidului lactic, descompun lemnul și oxidează sulful și fierul.

După o conversație introductivă, elevii iau în considerare structura unei celule procariote, comparând principalele caracteristici ale structurii cu tipurile de celule eucariote (Fig. 1).

eucariote - Acestea sunt organisme superioare care au un nucleu clar definit, care este separat de citoplasmă printr-o membrană (cariomembrană). Eucariotele includ toate animalele și plantele superioare, precum și algele, ciupercile și protozoarele unicelulare și multicelulare. ADN-ul nuclear la eucariote este închis în cromozomi. Eucariotele au organele celulare limitate de membrane.

Diferențele dintre eucariote și procariote

- Eucariotele au un nucleu real: aparatul genetic al unei celule eucariote este protejat de o înveliș asemănător cu învelișul celulei în sine.
– Organelele incluse în citoplasmă sunt înconjurate de o membrană.

Structura celulelor vegetale și animale

Celula oricărui organism este un sistem. Este format din trei părți interconectate: membrană, nucleu și citoplasmă.

În studiul botanicii, zoologiei și anatomiei umane, v-ați familiarizat deja cu structura diferitelor tipuri de celule. Să trecem în revistă pe scurt acest articol.

Exercitiul 1. Determinați din figura 2 care organisme și tipuri de țesuturi corespund celulelor sub numerele 1-12. Care este motivul formei lor?

Structura și funcțiile organelelor celulelor vegetale și animale

Folosind figurile 3 și 4 și folosind Dicționarul enciclopedic biologic și manualul, elevii completează tabelul comparând celulele animale și cele vegetale.

Masa. Structura și funcțiile organelelor celulelor vegetale și animale

concluzii

1. Peretele celular, plastidele și vacuola centrală sunt inerente numai celulelor vegetale.
2. Lizozomii, centriolii, microvilozitățile sunt prezenți în principal numai în celulele organismelor animale.
3. Toate celelalte organite sunt caracteristice atât pentru celulele vegetale, cât și pentru cele animale.

Structura membranei celulare

Membrana celulară este situată în afara celulei, delimitând-o pe aceasta din urmă de mediul extern sau intern al organismului. Are la baza plasmalema (membrana celulara) si componenta carbohidrat-proteica.

Funcțiile peretelui celular:

- mentine forma celulei si confera rezistenta mecanica celulei si organismului in ansamblu;
- protejează celula de deteriorarea mecanică și pătrunderea compușilor nocivi în ea;
- realizeaza recunoasterea semnalelor moleculare;
- regleaza schimbul de substante intre celula si mediu;
- realizează interacţiune intercelulară într-un organism pluricelular.

Funcția peretelui celular:

- reprezinta un cadru exterior - o carcasa de protectie;
- asigură transportul substanţelor (apa, sărurile, moleculele multor substanţe organice trec prin peretele celular).

Stratul exterior al celulelor animale, spre deosebire de pereții celulari ai plantelor, este foarte subțire și elastic. Nu este vizibil la microscop cu lumină și constă dintr-o varietate de polizaharide și proteine. Stratul de suprafață al celulelor animale se numește glicocalix, îndeplinește funcția de legătură directă a celulelor animale cu mediul extern, cu toate substanțele care îl înconjoară, nu joacă un rol de susținere.

Sub glicocalixul animalului și al peretelui celular al celulei vegetale, există o membrană plasmatică care se învecinează direct cu citoplasmă. Membrana plasmatică conține proteine ​​și lipide. Ele sunt aranjate într-o manieră ordonată datorită diferitelor interacțiuni chimice între ele. Moleculele lipidice din membrana plasmatică sunt aranjate pe două rânduri și formează un dublu strat lipidic continuu. Moleculele de proteine ​​nu formează un strat continuu, ele sunt situate în stratul lipidic, cufundându-se în acesta la diferite adâncimi. Moleculele de proteine ​​și lipide sunt mobile.

Funcțiile membranei plasmatice:

- formează o barieră care separă conținutul intern al celulei de mediul extern;
- asigura transportul substantelor;
- asigură comunicarea între celulele din țesuturile organismelor pluricelulare.

Intrarea substanțelor în celulă

Suprafața celulei nu este continuă. În membrana citoplasmatică există numeroase găuri minuscule - pori prin care, cu sau fără ajutorul unor proteine ​​speciale, ionii și moleculele mici pot pătrunde în celulă. În plus, unii ioni și molecule mici pot intra în celulă direct prin membrană. Intrarea celor mai importanți ioni și molecule în celulă nu este difuzia pasivă, ci transportul activ, care necesită energie. Transportul substanțelor este selectiv. Se numește permeabilitatea selectivă a membranei celulare semipermeabilitate.

cale fagocitozăîn interiorul celulei intră: molecule mari de substanțe organice, precum proteine, polizaharide, particule de alimente, bacterii. Fagocitoza se realizează cu participarea membranei plasmatice. În locul în care suprafața celulei intră în contact cu o particulă dintr-o substanță densă, membrana se îndoaie, formează o adâncitură și înconjoară particula, care în „capsula membranei” este scufundată în interiorul celulei. Se formează o vacuolă digestivă, iar substanțele organice care au intrat în celulă sunt digerate în ea.

Prin fagocitoză se hrănesc ameba, ciliați, leucocitele animale și umane. Leucocitele absorb bacteriile, precum și o varietate de particule solide care intră accidental în organism, protejându-l astfel de bacteriile patogene. Peretele celular al plantelor, bacteriilor și algelor albastre-verzi previne fagocitoza și, prin urmare, această cale a substanțelor care pătrund în celulă nu se realizează în ele.

Picăturile de lichid care conțin diferite substanțe în stare dizolvată și suspendată pătrund și ele în celulă prin membrana plasmatică.Acest fenomen a fost numit. pinocitoza. Procesul de absorbție a lichidului este similar cu fagocitoza. O picătură de lichid este scufundată în citoplasmă într-un „pachet cu membrană”. Substanțele organice care intră în celulă împreună cu apa încep să fie digerate sub influența enzimelor conținute în citoplasmă. Pinocitoza este larg răspândită în natură și este efectuată de celulele tuturor animalelor.

III. Consolidarea materialului studiat

În ce două grupuri mari sunt împărțite toate organismele în funcție de structura nucleului?
Ce organele se găsesc numai în celulele vegetale?
Ce organele se găsesc numai în celulele animale?
Care este diferența dintre structura peretelui celular al plantelor și al animalelor?
Care sunt cele două moduri prin care substanțele pătrund în celulă?
Care este importanța fagocitozei pentru animale?