Da cosa è composta una cellula umana? tabella. Struttura e funzioni cellulari. Tipi di organizzazione cellulare

Le cellule sono gli elementi costitutivi del corpo. Costituiscono tessuti, ghiandole, sistemi e, infine, il corpo.

Celle

Le cellule sono disponibili in diverse forme e dimensioni, ma hanno tutte una struttura comune.

La cellula è costituita da protoplasma, una sostanza gelatinosa incolore e trasparente, composta per il 70% da acqua e da varie sostanze organiche e inorganiche. La maggior parte delle cellule è costituita da tre parti principali: un guscio esterno chiamato membrana, un centro chiamato nucleo e uno strato semifluido chiamato citoplasma.

1. La membrana cellulare è costituita da grassi e proteine; è semipermeabile, cioè consente il passaggio di sostanze come ossigeno e monossido di carbonio.
2. Il nucleo è costituito da uno speciale protoplasma chiamato nucleoplasma. Il nucleo è spesso chiamato il “centro informazioni” della cellula perché contiene tutte le informazioni sulla crescita, lo sviluppo e il funzionamento della cellula sotto forma di DNA (acido desossiribonucleico). Il DNA contiene il materiale necessario per lo sviluppo dei cromosomi, che trasportano le informazioni ereditarie dalla cellula madre alla cellula figlia. Le cellule umane hanno 46 cromosomi, 23 per ciascun genitore. Il nucleo è circondato da una membrana che lo separa dalle altre strutture della cellula.
3. Il citoplasma contiene numerose strutture chiamate organiella, o "piccoli organi", che comprendono: mitocondri, ribosomi, apparato di Golgi, lisosomi, reticolo endoplasmatico e centrioli:

• I mitocondri sono strutture sferiche e allungate che vengono spesso chiamate "centri energetici" perché forniscono alla cellula la forza necessaria per produrre energia.
• I ribosomi sono formazioni granulari, una fonte di proteine ​​necessarie alla cellula per crescere e ripararsi.
• L'apparato del Golgi è costituito da 4-8 sacche interconnesse che producono, smistano e trasportano le proteine ​​ad altre parti della cellula, per le quali costituiscono una fonte di energia.
• I lisosomi sono strutture sferiche che producono sostanze per eliminare le parti danneggiate o usurate della cellula. Sono i “pulitori” della cellula.
• Il reticolo endoplasmatico è una rete di canali attraverso i quali le sostanze vengono trasportate all'interno della cellula.
• I centrioli sono due sottili strutture cilindriche situate ad angolo retto. Sono coinvolti nella formazione di nuove cellule.

Le cellule non esistono indipendentemente; lavorano in gruppi di cellule simili: i tessuti.

Tessuti

Tessuto epiteliale

Le pareti e le coperture di molti organi e vasi sono costituite da tessuto epiteliale; Ne esistono due tipi: semplice e complesso.

Epiteliale semplice il tessuto è costituito da un singolo strato di cellule, che sono disponibili in quattro tipi:

• Squamose: le cellule piatte si trovano in fila, a forma di scaglia, da un bordo all'altro, come un pavimento piastrellato. Il tegumento squamoso si trova sulle parti del corpo poco soggette ad usura, come le pareti degli alveoli dei polmoni nel sistema respiratorio e le pareti del cuore, dei vasi sanguigni e linfatici nel sistema circolatorio.
• Cuboide: cellule cuboidali disposte in fila formano le pareti di alcune ghiandole. Questo tessuto consente il passaggio del fluido durante i processi di secrezione, come quando il sudore viene secreto dalla ghiandola sudoripare.
• Colonnare: serie di cellule alte che formano le pareti di molti organi dell'apparato digerente e urinario. Tra le cellule colonnari ci sono cellule a forma di calice, che producono un fluido acquoso chiamato muco.
• Ciliato: un singolo strato di cellule squamose, cuboidali o colonnari recanti proiezioni chiamate ciglia. Tutte le ciglia eseguono continuamente movimenti ondulatori in una direzione, che consentono alle sostanze, come muco o sostanze non necessarie, di spostarsi lungo di esse. Da tale tessuto si formano le pareti dell'apparato respiratorio e degli organi riproduttivi. 2. Il tessuto epiteliale complesso è costituito da molti strati di cellule ed è disponibile in due tipi principali.

Stratificato: molti strati di cellule squamose, cuboidali o colonnari da cui si forma uno strato protettivo. Le cellule sono secche e indurite o umide e morbide. Nel primo caso, le cellule sono cheratinizzate, cioè si essiccarono per formare una proteina fibrosa chiamata cheratina. Le cellule molli non sono cheratinizzate. Esempi di cellule dure: lo strato superiore della pelle, dei capelli e delle unghie. Rivestimenti di cellule molli: la mucosa della bocca e della lingua.
Transitorio - simile nella struttura all'epitelio stratificato non cheratinizzato, ma le cellule sono più grandi e rotonde. Questo rende il tessuto elastico; Da esso si formano organi come la vescica, cioè quelli che devono allungarsi.

Sia semplice che epitelio complesso, deve essere attaccato al tessuto connettivo. La giunzione dei due tessuti è nota come membrana inferiore.

Tessuto connettivo

Può essere solido, semisolido e liquido. Esistono 8 tipi di tessuto connettivo: areolare, adiposo, linfatico, elastico, fibroso, cartilagineo, osseo e sanguigno.

1. Il tessuto areolare è semisolido, permeabile, localizzato in tutto il corpo, essendo un tessuto connettivo e di supporto per altri tessuti. È costituito da fibre proteiche di collagene, elastina e reticolina, che gli conferiscono forza, elasticità e durata.
2. Il tessuto adiposo è semisolido ed è presente nella stessa sede del tessuto areolare, formando uno strato sottocutaneo isolante che aiuta il corpo a trattenere il calore.
3. Il tessuto linfatico è semisolido e contiene cellule che proteggono il corpo assorbendo i batteri. Il tessuto linfatico forma quegli organi responsabili del controllo della salute del corpo.
4. Tessuto elastico - semisolido, è la base di fibre elastiche che possono allungarsi e, se necessario, ripristinare la loro forma. Un esempio è lo stomaco.
5. Il tessuto fibroso è forte e duro, costituito da fibre connettive del collagene proteico. Questo tessuto costituisce i tendini che collegano i muscoli e le ossa e i legamenti che collegano le ossa tra loro.
6. La cartilagine è un tessuto resistente che fornisce legame e protezione sotto forma di cartilagine ialina che collega le ossa alle articolazioni, fibrocartilagine che collega le ossa alla colonna vertebrale e cartilagine elastica nell'orecchio.
7. Il tessuto osseo è duro. È costituito da uno strato osseo duro, denso e compatto e da un osso spongioso leggermente meno denso, che insieme formano il sistema scheletrico.
8. Il sangue è una sostanza liquida composta per il 55% da plasma e per il 45% da cellule. Il plasma costituisce la principale massa liquida del sangue e le cellule in esso contenute svolgono funzioni protettive e di collegamento.

Muscolo

Il tessuto muscolare consente al corpo di muoversi. Esistono tipi di tessuto muscolare scheletrico, viscerale e cardiaco.

1. Il tessuto muscolare scheletrico è scanalato. È responsabile del movimento cosciente del corpo, come camminare.
2. Il tessuto muscolare viscerale è liscio. È responsabile dei movimenti involontari come lo spostamento del cibo attraverso il sistema digestivo.
3. Il tessuto muscolare cardiaco fornisce la pulsazione del cuore: il battito cardiaco.

Tessuto nervoso

Il tessuto nervoso assomiglia a fasci di fibre; è composto da due tipi di cellule: neuroni e neuroglia. I neuroni sono cellule lunghe e sensibili che ricevono e rispondono ai segnali. La neuroglia sostiene e protegge i neuroni.

Organi e ghiandole

Nel corpo, tessuti di diverso tipo si combinano per formare organi e ghiandole. Gli organi hanno una struttura e una funzione speciali; sono composti da tessuti di due o più tipi. Gli organi includono cuore, polmoni, fegato, cervello e stomaco. Le ghiandole sono costituite da tessuto epiteliale e producono sostanze speciali. Esistono due tipi di ghiandole: endocrine ed esocrine. Le ghiandole endocrine sono chiamate ghiandole endocrine perché... rilasciano le sostanze da loro prodotte - gli ormoni - direttamente nel sangue. Esocrino (ghiandole esocrine) - nei canali, ad esempio, il sudore delle ghiandole corrispondenti attraverso i canali corrispondenti raggiunge la superficie della pelle.

Sistemi corporei

Gruppi di organi e ghiandole interconnessi che svolgono funzioni simili formano i sistemi del corpo. Questi includono: tegumentario, scheletrico, muscolare, respiratorio (respiratorio), circolatorio (circolatorio), digestivo, genito-urinario, nervoso ed endocrino.

Organismo

Nel corpo, tutti i sistemi lavorano insieme per garantire la vita umana.

Riproduzione

Meiosi: Un nuovo organismo si forma dalla fusione di uno spermatozoo maschile e di un ovulo femminile. Sia l'ovulo che lo sperma contengono 23 cromosomi e l'intera cellula ne contiene il doppio. Quando avviene la fecondazione, l'ovulo e lo spermatozoo si fondono per formare uno zigote
46 cromosomi (23 da ciascun genitore). Lo zigote si divide (mitosi) e si formano un embrione, un feto e, infine, una persona. Durante questo sviluppo, le cellule acquisiscono funzioni individuali (alcune di esse diventano muscoli, altre ossa, ecc.).

Mitosi- divisione cellulare semplice - continua per tutta la vita. Le fasi della mitosi sono quattro: profase, metafase, anafase e telofase.

1. Durante la profase ciascuno dei due centrioli della cellula si divide, spostandosi verso parti opposte della cellula. Allo stesso tempo, i cromosomi nel nucleo si accoppiano e la membrana nucleare inizia a rompersi.
2. Durante la metafase, i cromosomi si trovano lungo l'asse cellulare tra i centrioli e allo stesso tempo scompare la membrana protettiva del nucleo.
   Durante l’anafase i centrioli continuano ad allontanarsi. I singoli cromosomi iniziano a muoversi in direzioni opposte, seguendo i centrioli. Il citoplasma al centro della cellula si restringe e la cellula si restringe. Il processo di divisione cellulare è chiamato citocinesi.
3. Durante la telofase, il citoplasma continua a ridursi fino alla formazione di due cellule figlie identiche. Intorno ai cromosomi si forma una nuova membrana protettiva e ogni nuova cellula ha una coppia di centrioli. Immediatamente dopo la divisione, le cellule figlie risultanti non hanno abbastanza organelli, ma durante la loro crescita, chiamata interfase, vengono completati prima che le cellule si dividano nuovamente.

La frequenza della divisione cellulare dipende dal tipo, ad esempio le cellule della pelle si moltiplicano più velocemente delle cellule ossee.

Selezione

Le sostanze non necessarie si formano a seguito della respirazione e del metabolismo e devono essere rimosse dalla cellula. Il processo di rimozione dalla cellula segue lo stesso schema dell'assorbimento dei nutrienti.

Movimento

I piccoli peli (ciglia) di alcune cellule si muovono e intere cellule del sangue si muovono in tutto il corpo.

Sensibilità

Le cellule svolgono un ruolo enorme nella formazione di tessuti, ghiandole, organi e sistemi, che studieremo in dettaglio continuando il nostro viaggio attraverso il corpo.

Possibili violazioni

Le malattie si verificano a causa della distruzione delle cellule. Man mano che la malattia progredisce, colpisce i tessuti, gli organi e i sistemi e può colpire l’intero organismo.

Le cellule possono essere distrutte per diversi motivi: genetici (malattie ereditarie), degenerativi (invecchiamento), fattori ambientali come temperature eccessivamente elevate o chimici (avvelenamento).

• I virus possono esistere solo nelle cellule viventi, nelle quali si dirottano e si moltiplicano, causando infezioni come il raffreddore (virus dell'herpes).
• I batteri possono vivere al di fuori del corpo e si dividono in patogeni e non patogeni. I batteri patogeni sono dannosi e causano malattie come l’impetigine, mentre i batteri non patogeni sono innocui: mantengono la salute dell’organismo. Alcuni di questi batteri vivono sulla superficie della pelle e la proteggono.
• I funghi utilizzano altre cellule per vivere; sono anche patogeni e non patogeni. I funghi patogeni sono, ad esempio, i funghi dei piedi. Alcuni funghi non patogeni vengono utilizzati nella produzione di antibiotici, inclusa la penicillina.
• Vermi, insetti e acari sono agenti patogeni. Questi includono vermi, pulci, pidocchi e acari della scabbia.

I microbi sono contagiosi, cioè può essere trasmesso da persona a persona durante l'infezione. L'infezione può verificarsi attraverso il contatto personale, come il contatto, o attraverso il contatto con uno strumento contaminato, come una spazzola per capelli. Quando si manifesta la malattia, i sintomi possono includere infiammazione, febbre, gonfiore, reazioni allergiche e tumori.

• Infiammazione: arrossamento, calore, gonfiore, dolore e perdita della capacità di funzionare normalmente.
• La febbre è un aumento della temperatura corporea.
• L'edema è un gonfiore derivante dall'eccesso di liquido nei tessuti.
• Un tumore è una crescita anormale di tessuto. Può essere benigno (non pericoloso) o maligno (può progredire fino alla morte).

Le malattie possono essere classificate in locali e sistemiche, ereditarie e acquisite, acute e croniche.

• Locale: malattie che colpiscono una parte o un'area specifica del corpo.
• Sistemico: malattie in cui è colpito l'intero corpo o più parti di esso.
• Le malattie ereditarie sono già presenti alla nascita.
• Le malattie acquisite si sviluppano dopo la nascita.
• Acuto: malattie che si verificano all'improvviso e passano rapidamente.
• Le malattie croniche sono a lungo termine.

Liquido

Il corpo umano è composto per il 75% da acqua. La maggior parte di quest'acqua presente nelle cellule è chiamata fluido intracellulare. Il resto dell'acqua è contenuto nel sangue e nel muco ed è chiamato fluido extracellulare. La quantità di acqua nel corpo è correlata al contenuto di tessuto adiposo, nonché al sesso e all'età. Le cellule di grasso non contengono acqua, quindi le persone magre hanno una percentuale di acqua più elevata nel corpo rispetto a quelle che hanno molto grasso corporeo. Inoltre, le donne hanno solitamente più tessuto adiposo rispetto agli uomini. Con l'età, il contenuto di acqua diminuisce (soprattutto l'acqua è nel corpo dei neonati). La maggior parte dell’acqua proviene da cibi e bevande. Un'altra fonte d'acqua è la dissimilazione durante il processo metabolico. Il fabbisogno giornaliero di acqua di una persona è di circa 1,5 litri, vale a dire la stessa quantità che il corpo perde al giorno. L'acqua lascia il corpo attraverso l'urina, le feci, il sudore e la respirazione. Se il corpo perde più acqua di quanta ne riceve, si verifica la disidratazione. L'equilibrio dell'acqua nel corpo è regolato dalla sete. Quando il corpo si disidrata, la bocca si sente secca. Il cervello reagisce a questo segnale con la sete. C'è il desiderio di bere per ripristinare l'equilibrio dei liquidi nel corpo.

Riposo

Ogni giorno c'è un momento in cui una persona può dormire. Il sonno è riposo per il corpo e il cervello. Durante il sonno il corpo è parzialmente cosciente, la maggior parte delle sue parti sospendono temporaneamente il proprio lavoro. Il corpo ha bisogno di questo tempo di completo riposo per “ricaricare le batterie”. La necessità di sonno dipende dall’età, dal tipo di attività, dallo stile di vita e dal livello di stress. Inoltre è individuale per ogni persona e varia dalle 16 ore giornaliere per i neonati alle 5 per gli anziani. Il sonno avviene in due fasi: lento e veloce. Il sonno NREM è profondo, senza sogni e rappresenta circa l’80% di tutto il sonno. Durante il sonno REM, sogniamo, di solito tre o quattro volte per notte, per una durata massima di un'ora.

Attività

Insieme al sonno, il corpo ha bisogno di attività per mantenersi in salute. Il corpo umano è dotato di cellule, tessuti, organi e sistemi responsabili del movimento, alcuni dei quali sono controllati. Se una persona non sfrutta questa opportunità e preferisce uno stile di vita sedentario, i movimenti controllati diventano limitati. A causa di un esercizio fisico insufficiente, l’attività mentale può diminuire e la frase “se non la usi, la perderai” si applica sia al corpo che alla mente. L'equilibrio tra riposo e attività è diverso per i diversi sistemi corporei e sarà discusso nei capitoli appropriati.

Aria

L'aria è una miscela di gas atmosferici. È costituito da circa il 78% di azoto, il 21% di ossigeno e un altro 1% di altri gas, inclusa l'anidride carbonica. Inoltre, l'aria contiene una certa quantità di umidità, impurità, polvere, ecc. Quando inspiriamo consumiamo aria, utilizzando circa il 4% dell'ossigeno in essa contenuto. Quando consumiamo ossigeno, viene creata anidride carbonica, quindi l’aria che espiriamo contiene più monossido di carbonio e meno ossigeno. Il livello di azoto nell'aria non cambia. L’ossigeno è essenziale per sostenere la vita; senza di esso, tutte le creature morirebbero in pochi minuti. Altri componenti dell'aria possono essere dannosi per la salute. I livelli di inquinamento atmosferico variano; L'inalazione di aria contaminata dovrebbe essere evitata quando possibile. Ad esempio, quando viene inalata aria contenente fumo di tabacco, si verifica il fumo passivo, che può avere effetti negativi sull'organismo. L'arte di respirare è qualcosa che il più delle volte viene molto sottovalutata. Si evolverà in modo che possiamo sfruttare appieno questa capacità naturale.

Età

L'invecchiamento è il progressivo deterioramento della capacità del corpo di rispondere al mantenimento dell'omeostasi. Le cellule sono capaci di autoriprodursi mediante mitosi; si ritiene che siano programmati con un certo tempo durante il quale si riproducono. Ciò è confermato dal graduale rallentamento e dall’eventuale cessazione dei processi vitali. Un altro fattore che influenza il processo di invecchiamento è l’effetto dei radicali liberi. I radicali liberi sono sostanze tossiche che accompagnano il metabolismo energetico. Questi includono l’inquinamento, le radiazioni e alcuni alimenti. Danneggiano alcune cellule perché non influenzano la loro capacità di assorbire i nutrienti e di eliminare i prodotti di scarto. Quindi, l’invecchiamento provoca notevoli cambiamenti nell’anatomia e nella fisiologia umana. In questo processo di graduale deterioramento, aumenta la suscettibilità del corpo alle malattie, creando sintomi fisici ed emotivi difficili da combattere.

Colore

Il colore è una parte necessaria della vita. Ogni cellula ha bisogno della luce per sopravvivere e la luce contiene colore. Le piante hanno bisogno della luce per produrre l’ossigeno, di cui gli esseri umani hanno bisogno per respirare. L’energia solare radioattiva fornisce il nutrimento necessario per gli aspetti fisici, emotivi e spirituali della vita umana. I cambiamenti nella luce comportano cambiamenti nel corpo. Pertanto, l'alba risveglia il nostro corpo, mentre il tramonto e la conseguente scomparsa della luce provoca sonnolenza. La luce ha colori sia visibili che invisibili. Circa il 40% dei raggi solari trasportano colori visibili, che appaiono così a causa delle differenze nelle loro frequenze e lunghezze d'onda. I colori visibili includono rosso, arancione, giallo, verde, blu, indaco e viola: i colori dell'arcobaleno. Combinati, questi colori formano la luce.

La luce entra nel corpo attraverso la pelle e gli occhi. Gli occhi, stimolati dalla luce, inviano un segnale al cervello, che interpreta i colori. La pelle percepisce vibrazioni diverse prodotte da colori diversi. Questo processo è per lo più subconscio, ma può essere portato a livello cosciente allenando la percezione dei colori con le mani e le dita, operazione che a volte viene chiamata “cromoterapia”.

Un certo colore può produrre un solo effetto sul corpo, a seconda della sua lunghezza d'onda e frequenza di vibrazione, inoltre colori diversi sono associati a diverse parti del corpo. Li vedremo più in dettaglio nei capitoli successivi.

Conoscenza

Conoscere i termini di anatomia e fisiologia ti aiuterà a comprendere meglio il corpo umano.

L'anatomia si riferisce alla struttura e ci sono termini speciali usati per riferirsi a concetti anatomici:

• Anteriore: situato nella parte anteriore del corpo
• Posteriore: situato nella parte posteriore del corpo
• Inferiore: relativo alla parte inferiore del corpo
• Superiore: situato sopra
• Esterno: situato all'esterno del corpo
• Interno: situato all'interno del corpo
• Disteso supino – rovesciato sulla schiena, a faccia in su
• Prono: posizionato a faccia in giù
• Profondo: sotto la superficie
• Superficiale: situato vicino alla superficie
• Longitudinale: situato lungo la lunghezza
• Trasversale: disteso
• Linea mediana: la linea centrale del corpo, dalla corona alle dita dei piedi
• Medio: situato nel mezzo
• Laterale - distante dal centro
• Periferico: il più lontano dall'attacco
• Più vicino: il più vicino all'allegato

La fisiologia si riferisce al funzionamento.

Utilizza i seguenti termini:

• Istologia: cellule e tessuti
• Dermatologia - sistema tegumentario
• Osteologia: sistema scheletrico
• Miologia - sistema muscolare
• Cardiologia - cuore
• Ematologia - sangue
• Gastroenterologia - Apparato digerente
• Ginecologia - sistema riproduttivo femminile
• Nefrologia - sistema urinario
• Neurologia - sistema nervoso
• Endocrinologia - sistema escretore

Cura speciale

L’omeostasi è uno stato in cui cellule, tessuti, organi, ghiandole e sistemi di organi lavorano in armonia con se stessi e tra loro.

Questo lavoro congiunto garantisce le migliori condizioni per la salute delle singole cellule, il suo mantenimento è una condizione necessaria per il benessere dell'intero organismo. Uno dei principali fattori che influenzano l’omeostasi è lo stress. Lo stress può essere esterno, ad esempio sbalzi di temperatura, rumore, mancanza di ossigeno, ecc., oppure interno: dolore, ansia, paura, ecc.. Il corpo stesso combatte lo stress quotidiano e dispone di contromisure efficaci. Eppure è necessario tenere la situazione sotto controllo affinché non si verifichi uno squilibrio. Gravi squilibri causati da uno stress eccessivo e prolungato possono mettere a repentaglio la salute.

Trattamenti cosmetici e di benessere aiutano il cliente a prendere coscienza, magari per tempo, degli effetti dello stress, mentre un'ulteriore terapia e la consulenza di uno specialista prevengono l'insorgere di squilibri e aiutano a mantenere l'omeostasi.

Il corpo umano, come il corpo di tutti gli organismi multicellulari, è costituito da cellule. Ci sono molti miliardi di cellule nel corpo umano: questo è il suo principale elemento strutturale e funzionale.

Ossa, muscoli, pelle: sono tutti costituiti da cellule. Le cellule rispondono attivamente all'irritazione, partecipano al metabolismo, crescono, si moltiplicano e hanno la capacità di rigenerarsi e trasmettere informazioni ereditarie.

Le cellule del nostro corpo sono molto diverse. Possono essere piatti, rotondi, a forma di fuso o avere rami. La forma dipende dalla posizione delle cellule nel corpo e dalle funzioni svolte. Anche le dimensioni delle cellule sono diverse: da pochi micrometri (piccoli leucociti) a 200 micrometri (ovulo). Inoltre, nonostante tale diversità, la maggior parte delle cellule ha un unico piano strutturale: sono costituite da un nucleo e un citoplasma, che sono ricoperti esternamente da una membrana cellulare (guscio).

Ogni cellula, tranne i globuli rossi, ha un nucleo. Trasporta informazioni ereditarie e regola la formazione delle proteine. Le informazioni ereditarie su tutte le caratteristiche di un organismo sono immagazzinate nelle molecole di acido desossiribonucleico (DNA).

Il DNA è il componente principale dei cromosomi. Negli esseri umani, ci sono 46 cromosomi in ciascuna cellula non riproduttiva (somatica) e 23 cromosomi nella cellula germinale. I cromosomi sono chiaramente visibili solo durante la divisione cellulare. Quando una cellula si divide, le informazioni ereditarie vengono trasferite in quantità uguali alle cellule figlie.

All'esterno, il nucleo è circondato da un involucro nucleare e al suo interno sono presenti uno o più nucleoli in cui si formano i ribosomi, organelli che assicurano l'assemblaggio delle proteine ​​cellulari.

Il nucleo è immerso nel citoplasma, costituito dallo ialoplasma (dal greco “hyalinos” - trasparente) e dagli organelli e inclusioni in esso contenuti. Lo ialoplasma costituisce l'ambiente interno della cellula; unisce tra loro tutte le parti della cellula e garantisce la loro interazione.

Gli organelli cellulari sono strutture cellulari permanenti che svolgono funzioni specifiche. Conosciamone alcuni.

Il reticolo endoplasmatico assomiglia ad un labirinto complesso formato da molti minuscoli tubuli, vescicole e sacche (cisterne). In alcune aree delle sue membrane sono presenti ribosomi; tale rete è chiamata granulare (granulare). Il reticolo endoplasmatico è coinvolto nel trasporto di sostanze nella cellula. Le proteine ​​si formano nel reticolo endoplasmatico granulare, mentre l'amido animale (glicogeno) e i grassi si formano nel reticolo endoplasmatico liscio (privo di ribosomi).

Il complesso del Golgi è un sistema di sacche piatte (cisterne) e numerose vescicole. Partecipa all'accumulo e al trasporto delle sostanze che si formano in altri organelli. Qui vengono sintetizzati anche i carboidrati complessi.

I mitocondri sono organelli la cui funzione principale è l'ossidazione dei composti organici, accompagnata dal rilascio di energia. Questa energia viene utilizzata nella sintesi delle molecole di acido adenosina trifosforico (ATP), che funge da sorta di batteria cellulare universale. L'energia contenuta in LTF viene poi utilizzata dalle cellule per vari processi della loro vita: produzione di calore, trasmissione degli impulsi nervosi, contrazioni muscolari e molto altro.

I lisosomi, piccole strutture sferiche, contengono sostanze che distruggono parti non necessarie, obsolete o danneggiate della cellula e partecipano anche alla digestione intracellulare.

L'esterno della cellula è ricoperto da una sottile membrana cellulare (circa 0,002 µm) che separa il contenuto della cellula dall'ambiente. La funzione principale della membrana è protettiva, ma percepisce anche gli influssi dell’ambiente esterno alla cellula. La membrana non è solida, è semipermeabile, alcune sostanze la attraversano liberamente, cioè svolge anche una funzione di trasporto. Anche la comunicazione con le cellule vicine avviene attraverso la membrana.

Vedi che le funzioni degli organelli sono complesse e diverse. Essi svolgono per la cellula lo stesso ruolo che gli organi svolgono per l'intero organismo.

La durata della vita delle cellule del nostro corpo varia. Quindi, alcune cellule della pelle vivono 7 giorni, i globuli rossi - fino a 4 mesi, ma le cellule ossee - da 10 a 30 anni.

Una cellula è un'unità strutturale e funzionale del corpo umano, gli organelli sono strutture cellulari permanenti che svolgono funzioni specifiche.

Struttura cellulare

Sapevi che una cellula così microscopica contiene diverse migliaia di sostanze che, inoltre, partecipano anche a vari processi chimici.

Se prendiamo tutti i 109 elementi presenti nella tavola periodica di Mendeleev, la maggior parte di essi si trova nelle cellule.

Proprietà vitali delle cellule:

Metabolismo - Irritabilità - Movimento

Il corpo umano e l'intero organismo hanno una struttura cellulare. La struttura delle cellule umane ha caratteristiche comuni. Sono interconnessi da una sostanza intercellulare che fornisce alla cellula nutrimento e ossigeno. Le cellule si combinano per formare tessuti, i tessuti per formare organi e gli organi per formare intere strutture (ossa, pelle, cervello e così via). Nel corpo, le cellule svolgono diverse funzioni e compiti: crescita e divisione, metabolismo, irritabilità, trasmissione dell'informazione genetica, adattamento ai cambiamenti ambientali...

La struttura di una cellula umana. Nozioni di base

Ogni cellula è circondata da una sottile membrana cellulare, che la isola dall'ambiente esterno e regola la penetrazione al suo interno di varie sostanze. Una cellula è piena di una fornace di citoplasma, nella quale sono immersi gli organelli cellulari (o organelli): mitocondri - generatori di energia; il complesso del Golgi, dove si verificano una varietà di reazioni biochimiche; vacuoli e reticolo endoplasmatico che trasportano sostanze; ribosomi in cui avviene la sintesi proteica. Il centro del citoplasma contiene un nucleo con lunghe molecole di DNA (acido desossiribonucleico), che trasporta informazioni sull'intero organismo.

Cellula umana:

• Dove si trova il DNA?

Quali organismi sono chiamati multicellulari?

Negli organismi unicellulari (ad esempio i batteri), tutti i processi vitali, dalla nutrizione alla riproduzione, si verificano all'interno di una cellula, e negli organismi multicellulari (piante, animali, persone) il corpo è costituito da un numero enorme di cellule che svolgono diverse funzioni e interagiscono con struttura le cellule umane hanno un unico piano, che mostra la comunanza di tutti i processi vitali: un essere umano adulto ha più di 200 tipi diversi di cellule. Tutti loro sono discendenti dello stesso zigote e acquisiscono differenze come risultato del processo di differenziazione (il processo di comparsa e sviluppo delle differenze tra cellule embrionali inizialmente omogenee).

In che modo le cellule variano nella forma?

La struttura di una cellula umana è determinata dai suoi organelli principali e la forma di ciascun tipo di cellula è determinata dalle sue funzioni. I globuli rossi, ad esempio, hanno la forma di un disco biconcavo: la loro superficie deve assorbire quanto più ossigeno possibile. Le cellule epidermiche svolgono una funzione protettiva; sono di medie dimensioni e di forma oblungo-angolare. I neuroni hanno lunghi processi per trasmettere i segnali nervosi, gli spermatozoi hanno una coda mobile e gli ovuli sono grandi e di forma sferica, mentre la forma delle cellule che rivestono i vasi sanguigni, così come le cellule di molti altri tessuti, è appiattita. Alcune cellule, come i globuli bianchi che assorbono gli agenti patogeni, possono cambiare forma.

Dove si trova il DNA?

La struttura di una cellula umana è impossibile senza l'acido desossiribonucleico. Il DNA è contenuto nel nucleo di ogni cellula. Questa molecola memorizza tutte le informazioni ereditarie o il codice genetico. È costituito da due lunghe catene molecolari attorcigliate a doppia elica.

Sono collegati da legami idrogeno che si formano tra coppie di basi azotate: adenina e timina, citosina e guanina. Filamenti di DNA strettamente contorti formano cromosomi: strutture a forma di bastoncino, il cui numero è strettamente costante nei rappresentanti di una specie. Il DNA è essenziale per sostenere la vita e svolge un ruolo enorme nella riproduzione: trasmette tratti ereditari dai genitori ai figli.

Cellula- un'unità elementare di struttura e attività vitale di tutti gli organismi viventi (ad eccezione dei virus, che sono spesso indicati come forme di vita non cellulari), dotata di un proprio metabolismo, capace di esistenza indipendente, autoriproduzione e sviluppo. Tutti gli organismi viventi, come gli animali multicellulari, le piante e i funghi, sono costituiti da molte cellule o, come molti protozoi e batteri, sono organismi unicellulari. La branca della biologia che studia la struttura e il funzionamento delle cellule è chiamata citologia. Recentemente è diventato comune anche parlare di biologia cellulare, o biologia cellulare.

Struttura cellulare Tutte le forme di vita cellulare sulla terra possono essere divise in due superregni in base alla struttura delle cellule che li costituiscono: procarioti (prenucleari) ed eucarioti (nucleari). Le cellule procariotiche hanno una struttura più semplice; apparentemente sono sorte prima nel processo di evoluzione. Le cellule eucariotiche sono più complesse e sono nate più tardi. Le cellule che compongono il corpo umano sono eucariote. Nonostante la varietà delle forme, l'organizzazione delle cellule di tutti gli organismi viventi è soggetta a principi strutturali comuni. Il contenuto vivente della cellula - il protoplasto - è separato dall'ambiente da una membrana plasmatica, o plasmalemma. All'interno della cellula è pieno di citoplasma, in cui si trovano vari organelli e inclusioni cellulari, nonché materiale genetico sotto forma di molecola di DNA. Ciascuno degli organelli cellulari svolge la propria funzione speciale e insieme determinano l'attività vitale della cellula nel suo insieme.

Cellula procariota

Procarioti(dal latino pro - prima, prima e greco κάρῠον - nucleo, noce) - organismi che, a differenza degli eucarioti, non hanno un nucleo cellulare formato e altri organelli della membrana interna (ad eccezione dei serbatoi piatti nelle specie fotosintetiche, ad esempio, in cianobatteri). L'unica grande molecola di DNA a doppio filamento circolare (in alcune specie lineare), che contiene la maggior parte del materiale genetico della cellula (il cosiddetto nucleoide), non forma un complesso con le proteine ​​istoniche (la cosiddetta cromatina ). I procarioti includono batteri, inclusi cianobatteri (alghe blu-verdi) e archaea. I discendenti delle cellule procariotiche sono gli organelli delle cellule eucariotiche: mitocondri e plastidi.

Cellula eucariotica

Eucarioti(eucarioti) (dal greco ευ - buono, completamente e κάρῠον - nucleo, noce) - organismi che, a differenza dei procarioti, hanno un nucleo cellulare formato, delimitato dal citoplasma da una membrana nucleare. Il materiale genetico è contenuto in numerose molecole di DNA lineare a doppio filamento (il loro numero per nucleo, a seconda del tipo di organismo, può variare da due a diverse centinaia), attaccate dall'interno alla membrana del nucleo cellulare e formanti nella vasta maggioranza (eccetto i dinoflagellati) un complesso con proteine ​​istoniche chiamato cromatina. Le cellule eucariotiche hanno un sistema di membrane interne che, oltre al nucleo, formano una serie di altri organelli (reticolo endoplasmatico, apparato di Golgi, ecc.). Inoltre, la stragrande maggioranza ha simbionti procarioti intracellulari permanenti: i mitocondri, e anche le alghe e le piante hanno plastidi.

Membrana cellulare La membrana cellulare è una parte molto importante della cellula. Tiene insieme tutti i componenti cellulari e delinea gli ambienti interni ed esterni. Inoltre, le pieghe modificate della membrana cellulare formano molti degli organelli cellulari. La membrana cellulare è un doppio strato di molecole (strato bimolecolare o doppio strato). Si tratta principalmente di molecole di fosfolipidi e altre sostanze ad essi correlate. Le molecole lipidiche hanno una duplice natura, che si manifesta nel modo in cui si comportano in relazione all'acqua. Le teste delle molecole sono idrofile, cioè hanno un'affinità per l'acqua e le loro code di idrocarburi sono idrofobiche. Pertanto, quando miscelati con acqua, i lipidi formano sulla sua superficie una pellicola simile ad una pellicola oleosa; Inoltre, tutte le loro molecole sono orientate allo stesso modo: le teste delle molecole sono nell'acqua e le code degli idrocarburi sono sopra la sua superficie. Ci sono due di questi strati nella membrana cellulare, e in ciascuno di essi le teste delle molecole sono rivolte verso l'esterno, e le code sono rivolte all'interno della membrana, l'una verso l'altra, quindi non entrano in contatto con l'acqua. Lo spessore di tale membrana è di ca. 7 miglia nautiche Oltre ai principali componenti lipidici, contiene grandi molecole proteiche che sono in grado di “galleggiare” nel doppio strato lipidico e sono disposte in modo tale che un lato sia rivolto verso l'interno della cellula e l'altro sia in contatto con l'ambiente esterno. Alcune proteine ​​si trovano solo sulla superficie esterna o solo su quella interna della membrana oppure sono immerse solo parzialmente nel doppio strato lipidico.

Principale funzione della membrana cellulare è quello di regolare il trasferimento di sostanze dentro e fuori la cellula. Poiché la membrana è fisicamente in qualche modo simile all'olio, le sostanze solubili nell'olio o nei solventi organici, come l'etere, la attraversano facilmente. Lo stesso vale per gas come ossigeno e anidride carbonica. Allo stesso tempo la membrana è praticamente impermeabile alla maggior parte delle sostanze idrosolubili, in particolare zuccheri e sali. Grazie a queste proprietà è in grado di mantenere all'interno della cellula un ambiente chimico diverso da quello esterno. Ad esempio, nel sangue la concentrazione di ioni sodio è alta e quella di ioni potassio è bassa, mentre nel liquido intracellulare questi ioni sono presenti in rapporto opposto. Una situazione simile è tipica di molti altri composti chimici. È ovvio che la cellula però non può essere completamente isolata dall'ambiente, poiché deve ricevere le sostanze necessarie al metabolismo e liberarsi dei suoi prodotti finali. Inoltre il doppio strato lipidico non è completamente impermeabile nemmeno alle sostanze idrosolubili, e a quelle cosiddette che lo penetrano. Le proteine ​​“che formano canali” creano pori, o canali, che possono aprirsi e chiudersi (a seconda dei cambiamenti nella conformazione delle proteine) e, quando aperti, conducono determinati ioni (Na+, K+, Ca2+) lungo un gradiente di concentrazione. Di conseguenza, la differenza di concentrazione all'interno e all'esterno della cellula non può essere mantenuta esclusivamente a causa della bassa permeabilità della membrana. Contiene infatti proteine ​​che svolgono la funzione di “pompa” molecolare: trasportano determinate sostanze sia dentro che fuori la cellula, lavorando contro un gradiente di concentrazione. Di conseguenza, quando la concentrazione, ad esempio, di aminoacidi all'interno della cellula è alta e bassa all'esterno, gli amminoacidi possono comunque fluire dall'ambiente esterno a quello interno. Questo trasferimento è chiamato trasporto attivo e utilizza l'energia fornita dal metabolismo. Le pompe a membrana sono altamente specifiche: ciascuna di esse è in grado di trasportare solo gli ioni di un determinato metallo, oppure un amminoacido o uno zucchero. Anche i canali ionici della membrana sono specifici. Tale permeabilità selettiva è fisiologicamente molto importante e la sua assenza è la prima prova di morte cellulare. Questo è facile da illustrare con l’esempio delle barbabietole. Se una radice di barbabietola viva viene immersa in acqua fredda, conserva il suo pigmento; se le barbabietole vengono bollite, le cellule muoiono, diventano facilmente permeabili e perdono il pigmento, che fa diventare rossa l'acqua. La cellula può “inghiottire” grandi molecole come le proteine. Sotto l'influenza di alcune proteine, se sono presenti nel fluido che circonda la cellula, si verifica un'invaginazione nella membrana cellulare, che poi si chiude formando una vescicola - un piccolo vacuolo contenente acqua e molecole proteiche; Successivamente, la membrana attorno al vacuolo si rompe e il contenuto entra nella cellula. Questo processo è chiamato pinocitosi (letteralmente “bere la cellula”) o endocitosi. Le particelle più grandi, come le particelle di cibo, possono essere assorbite in modo simile durante il cosiddetto. fagocitosi. Tipicamente, il vacuolo formato durante la fagocitosi è più grande e il cibo viene digerito dagli enzimi lisosomiali all'interno del vacuolo prima che la membrana circostante si rompa. Questo tipo di alimentazione è tipico dei protozoi, come le amebe, che mangiano i batteri. Tuttavia, la capacità di fagocitosi è caratteristica sia delle cellule intestinali degli animali inferiori che dei fagociti, uno dei tipi di globuli bianchi (leucociti) dei vertebrati. In quest'ultimo caso, il significato di questo processo non è nella nutrizione dei fagociti stessi, ma nella distruzione di batteri, virus e altri materiali estranei dannosi per l'organismo. Le funzioni dei vacuoli possono essere diverse. Ad esempio, i protozoi che vivono nell'acqua dolce subiscono un costante afflusso osmotico di acqua, poiché la concentrazione di sali all'interno della cellula è molto più elevata che all'esterno. Sono in grado di secernere acqua in uno speciale vacuolo escretore (contrattile), che periodicamente ne spinge fuori il contenuto. Le cellule vegetali hanno spesso un grande vacuolo centrale che occupa quasi l'intera cellula; il citoplasma forma solo uno strato molto sottile tra la parete cellulare e il vacuolo. Una delle funzioni di un tale vacuolo è l'accumulo di acqua, consentendo alla cellula di aumentare rapidamente di dimensioni. Questa capacità è particolarmente necessaria durante il periodo in cui i tessuti vegetali crescono e formano strutture fibrose. Nei tessuti, nei luoghi in cui le cellule sono strettamente collegate, le loro membrane contengono numerosi pori formati da proteine ​​che penetrano nella membrana, le cosiddette. connessioni. I pori delle cellule adiacenti si trovano uno di fronte all'altro, in modo che le sostanze a basso peso molecolare possano passare da una cellula all'altra: questo sistema di comunicazione chimica coordina la loro attività vitale. Un esempio di tale coordinazione è la divisione più o meno sincrona delle cellule vicine osservata in molti tessuti.

Citoplasma

Il citoplasma contiene membrane interne simili alla membrana esterna e formano organelli di vario tipo. Queste membrane possono essere pensate come pieghe della membrana esterna; talvolta le membrane interne sono solidali con quella esterna, ma spesso la piega interna è slacciata e il contatto con la membrana esterna è interrotto. Tuttavia, anche se viene mantenuto il contatto, le membrane interna ed esterna non sono sempre chimicamente identiche. In particolare, la composizione delle proteine ​​di membrana differisce nei diversi organelli cellulari.

Struttura citoplasmatica

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

Reticolo endoplasmatico

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

Apparato del Golgi

L'apparato di Golgi è una pila di cisterne a membrana piatta, leggermente espanse più vicino ai bordi. Nelle vasche dell'apparato di Golgi maturano alcune proteine ​​sintetizzate sulle membrane del RE granulare e destinate alla secrezione o alla formazione di lisosomi. L'apparato di Golgi è asimmetrico: le cisterne situate più vicine al nucleo cellulare (cis-Golgi) contengono le proteine ​​​​meno mature; le vescicole di membrana - vescicole che germogliano dal reticolo endoplasmatico - sono continuamente attaccate a queste cisterne. Apparentemente, con l'aiuto delle stesse vescicole, avviene un ulteriore movimento delle proteine ​​​​in maturazione da un serbatoio all'altro. Alla fine, le vescicole contenenti proteine ​​completamente mature germogliano dall'estremità opposta dell'organello (trans-Golgi).

Nucleo

Il nucleo è circondato da una doppia membrana. Lo spazio molto stretto (circa 40 nm) tra due membrane è chiamato perinucleare. Le membrane nucleari passano nelle membrane del reticolo endoplasmatico e lo spazio perinucleare si apre nello spazio reticolare. Tipicamente la membrana nucleare ha pori molto stretti. Apparentemente attraverso di essi vengono trasportate grandi molecole, come l'RNA messaggero, che viene sintetizzato sul DNA e quindi entra nel citoplasma. La maggior parte del materiale genetico si trova nei cromosomi del nucleo cellulare. I cromosomi sono costituiti da lunghe catene di DNA a doppio filamento, a cui sono attaccate proteine ​​basiche (cioè alcaline). A volte i cromosomi hanno diversi filamenti di DNA identici che si trovano uno accanto all'altro: tali cromosomi sono chiamati politene (a più filamenti). Il numero di cromosomi varia tra le specie. Le cellule diploidi del corpo umano contengono 46 cromosomi o 23 paia. In una cellula che non si divide, i cromosomi sono attaccati in uno o più punti alla membrana nucleare. Nel loro normale stato non avvolto, i cromosomi sono così sottili che non sono visibili al microscopio ottico. In alcuni loci (sezioni) di uno o più cromosomi si forma un corpo denso, presente nei nuclei della maggior parte delle cellule, il cosiddetto. nucleolo. Nei nucleoli avviene la sintesi e l'accumulo dell'RNA utilizzato per costruire i ribosomi, così come alcuni altri tipi di RNA.

Lisosomi

I lisosomi sono piccole vescicole circondate da un'unica membrana. Gemmano dall'apparato del Golgi ed eventualmente dal reticolo endoplasmatico. I lisosomi contengono una varietà di enzimi che scompongono le grandi molecole, in particolare le proteine. A causa della loro azione distruttiva, questi enzimi sono, per così dire, “bloccati” nei lisosomi e vengono rilasciati solo quando necessario. Pertanto, durante la digestione intracellulare, gli enzimi vengono rilasciati dai lisosomi nei vacuoli digestivi. I lisosomi sono necessari anche per la distruzione cellulare; ad esempio, durante la trasformazione di un girino in una rana adulta, il rilascio di enzimi lisosomiali garantisce la distruzione delle cellule della coda. In questo caso, questo è normale e benefico per il corpo, ma a volte tale distruzione cellulare è patologica. Ad esempio, quando la polvere di amianto viene inalata, può penetrare nelle cellule polmonari e quindi la rottura dei lisosomi, la distruzione cellulare e lo sviluppo di malattie polmonari.

Citoscheletro

Gli elementi del citoscheletro comprendono strutture fibrillari proteiche situate nel citoplasma della cellula: microtubuli, actina e filamenti intermedi. I microtubuli partecipano al trasporto degli organelli, fanno parte dei flagelli e il fuso mitotico è costituito da microtubuli. I filamenti di actina sono essenziali per mantenere la forma cellulare e le reazioni pseudopodiali. Sembra che anche il ruolo dei filamenti intermedi sia quello di mantenere la struttura cellulare. Le proteine ​​del citoscheletro costituiscono diverse decine di per cento della massa proteica cellulare.

Centrioli

I centrioli sono strutture proteiche cilindriche situate vicino al nucleo delle cellule animali (le piante non hanno centrioli). Il centriolo è un cilindro la cui superficie laterale è formata da nove serie di microtubuli. Il numero di microtubuli in un insieme può variare da 1 a 3 per diversi organismi. Intorno ai centrioli si trova il cosiddetto centro di organizzazione del citoscheletro, un'area in cui sono raggruppate le estremità negative dei microtubuli della cellula. Prima della divisione, la cellula contiene due centrioli situati ad angolo retto tra loro. Durante la mitosi si spostano alle diverse estremità della cellula, formando i poli del fuso. Dopo la citocinesi, ciascuna cellula figlia riceve un centriolo, che raddoppia per la divisione successiva. La duplicazione dei centrioli non avviene per divisione, ma per sintesi di una nuova struttura perpendicolare a quella esistente. I centrioli sono apparentemente omologhi ai corpi basali dei flagelli e delle ciglia.

Mitocondri

I mitocondri sono speciali organelli cellulari la cui funzione principale è la sintesi di ATP, un vettore energetico universale. Anche la respirazione (assorbimento di ossigeno e rilascio di anidride carbonica) avviene grazie ai sistemi enzimatici dei mitocondri. Il lume interno dei mitocondri, chiamato matrice, è delimitato dal citoplasma da due membrane, esterna ed interna, tra le quali si trova uno spazio intermembrana. La membrana interna del mitocondrio forma delle pieghe, le cosiddette creste. La matrice contiene vari enzimi coinvolti nella respirazione e nella sintesi di ATP. Il potenziale di idrogeno della membrana mitocondriale interna è di fondamentale importanza per la sintesi di ATP. I mitocondri hanno il proprio genoma del DNA e ribosomi procariotici, il che indica certamente l'origine simbiotica di questi organelli. Non tutte le proteine ​​mitocondriali sono codificate nel DNA mitocondriale; la maggior parte dei geni per le proteine ​​mitocondriali si trovano nel genoma nucleare e i prodotti corrispondenti vengono sintetizzati nel citoplasma e poi trasportati nei mitocondri. I genomi mitocondriali variano in dimensioni: ad esempio, il genoma mitocondriale umano contiene solo 13 geni. Il maggior numero di geni mitocondriali (97) degli organismi studiati ha il protozoo Reclinomonas americana.

Composizione chimica della cellula

Tipicamente, il 70-80% della massa cellulare è acqua, in cui sono disciolti vari sali e composti organici a basso peso molecolare. I componenti più caratteristici di una cellula sono le proteine ​​e gli acidi nucleici. Alcune proteine ​​sono componenti strutturali della cellula, altre sono enzimi, ad es. catalizzatori che determinano la velocità e la direzione delle reazioni chimiche che si verificano nelle cellule. Gli acidi nucleici servono come portatori di informazioni ereditarie, che si realizzano nel processo di sintesi proteica intracellulare. Spesso le cellule contengono una certa quantità di sostanze di stoccaggio che fungono da riserva alimentare. Le cellule vegetali immagazzinano principalmente l’amido, una forma polimerica di carboidrati. Un altro polimero dei carboidrati, il glicogeno, è immagazzinato nel fegato e nelle cellule muscolari. Gli alimenti conservati di frequente contengono anche grassi, sebbene alcuni grassi svolgano una funzione diversa, ovvero servano come componenti strutturali essenziali. Le proteine ​​nelle cellule (ad eccezione delle cellule seme) solitamente non vengono immagazzinate. Non è possibile descrivere la composizione tipica di una cellula, soprattutto perché esistono grandi differenze nella quantità di cibo e acqua immagazzinati. Le cellule del fegato contengono, ad esempio, il 70% di acqua, il 17% di proteine, il 5% di grassi, il 2% di carboidrati e lo 0,1% di acidi nucleici; il restante 6% proviene da sali e composti organici a basso peso molecolare, in particolare aminoacidi. Le cellule vegetali tipicamente contengono meno proteine, una quantità significativamente maggiore di carboidrati e un po' più acqua; l'eccezione sono le cellule che sono in uno stato di riposo. Una cellula a riposo di un chicco di grano, che è una fonte di nutrienti per l'embrione, contiene ca. 12% di proteine ​​(per la maggior parte proteine ​​immagazzinate), 2% di grassi e 72% di carboidrati. La quantità di acqua raggiunge il livello normale (70-80%) solo all'inizio della germinazione del grano.

Metodi per lo studio delle cellule

Microscopio ottico.

Nello studio della forma e della struttura delle cellule, il primo strumento è stato il microscopio ottico. La sua risoluzione è limitata da dimensioni paragonabili alla lunghezza d'onda della luce (0,4-0,7 μm per la luce visibile). Tuttavia, molti elementi della struttura cellulare sono di dimensioni molto più piccole. Un'altra difficoltà è che la maggior parte dei componenti cellulari sono trasparenti e hanno un indice di rifrazione quasi uguale a quello dell'acqua. Per migliorare la visibilità, vengono spesso utilizzati coloranti che hanno affinità diverse per i diversi componenti cellulari. La colorazione viene utilizzata anche per studiare la chimica cellulare. Ad esempio, alcuni coloranti si legano preferibilmente agli acidi nucleici e quindi rivelano la loro localizzazione nella cellula. Una piccola parte dei coloranti - sono detti intravitali - può essere utilizzata per colorare cellule viventi, ma solitamente le cellule devono prima essere fissate (utilizzando sostanze coagulanti proteiche) e solo dopo possono essere colorate. Prima del test, le cellule o i pezzi di tessuto vengono solitamente incorporati in paraffina o plastica e quindi tagliati in sezioni molto sottili utilizzando un microtomo. Questo metodo è ampiamente utilizzato nei laboratori clinici per identificare le cellule tumorali. Oltre alla microscopia ottica convenzionale, sono stati sviluppati altri metodi ottici per lo studio delle cellule: microscopia a fluorescenza, microscopia a contrasto di fase, spettroscopia e analisi di diffrazione di raggi X.

Microscopio elettronico.

Un microscopio elettronico ha una risoluzione di ca. 1-2 miglia nautiche. Ciò è sufficiente per studiare molecole proteiche di grandi dimensioni. Solitamente è necessario colorare e contrastare l'oggetto con sali metallici o metalli. Per questo motivo, e anche perché gli oggetti vengono esaminati nel vuoto, solo le cellule uccise possono essere studiate utilizzando un microscopio elettronico.

Se al mezzo viene aggiunto un isotopo radioattivo che viene assorbito dalle cellule durante il metabolismo, la sua localizzazione intracellulare può essere rilevata mediante autoradiografia. Con questo metodo, sezioni sottili di cellule vengono posizionate sulla pellicola. Il film si oscura sotto i luoghi in cui si trovano gli isotopi radioattivi.

Centrifugazione.

Per lo studio biochimico dei componenti cellulari, le cellule devono essere distrutte: meccanicamente, chimicamente o mediante ultrasuoni. I componenti rilasciati sono sospesi nel liquido e possono essere isolati e purificati mediante centrifugazione (molto spesso in gradiente di densità). Tipicamente, tali componenti purificati mantengono un'elevata attività biochimica.

Colture cellulari.

Alcuni tessuti possono essere divisi in singole cellule in modo che le cellule rimangano vive e spesso siano in grado di riprodursi. Questo fatto conferma definitivamente l’idea della cellula come unità vivente. Una spugna, un organismo multicellulare primitivo, può essere separata in cellule strofinandola attraverso un setaccio. Dopo qualche tempo, queste cellule si riconnettono e formano una spugna. I tessuti embrionali animali possono essere fatti dissociare utilizzando enzimi o altri mezzi che indeboliscono i legami tra le cellule. L'embriologo americano R. Harrison (1879-1959) fu il primo a dimostrare che le cellule embrionali e anche alcune cellule mature possono crescere e moltiplicarsi al di fuori del corpo in un ambiente adatto. Questa tecnica, chiamata coltura cellulare, fu perfezionata dal biologo francese A. Carrel (1873-1959). Le cellule vegetali possono anche essere coltivate in coltura, ma rispetto alle cellule animali formano gruppi più grandi e sono più saldamente attaccate le une alle altre, quindi man mano che la coltura cresce si formano i tessuti, piuttosto che le singole cellule. Nella coltura cellulare, un'intera pianta adulta, come una carota, può essere coltivata da una singola cellula.

Microchirurgia.

Utilizzando un micromanipolatore, singole parti della cellula possono essere rimosse, aggiunte o modificate in qualche modo. Una grande cellula dell'ameba può essere divisa in tre componenti principali: la membrana cellulare, il citoplasma e il nucleo, e quindi questi componenti possono essere riassemblati per formare una cellula vivente. In questo modo si possono ottenere cellule artificiali costituite da componenti di diversi tipi di amebe. Se consideriamo che sembra possibile sintetizzare artificialmente alcuni componenti cellulari, allora gli esperimenti di assemblaggio di cellule artificiali potrebbero essere il primo passo verso la creazione di nuove forme di vita in laboratorio. Poiché ogni organismo si sviluppa da una singola cellula, il metodo di produzione delle cellule artificiali consente in linea di principio la costruzione di organismi di un determinato tipo, se allo stesso tempo utilizzano componenti leggermente diversi da quelli presenti nelle cellule esistenti. In realtà, tuttavia, non è necessaria la sintesi completa di tutti i componenti cellulari. La struttura della maggior parte, se non di tutti, i componenti di una cellula è determinata dagli acidi nucleici. Pertanto, il problema della creazione di nuovi organismi si riduce alla sintesi di nuovi tipi di acidi nucleici e alla loro sostituzione con acidi nucleici naturali in alcune cellule.

Fusione cellulare.

Un altro tipo di cellule artificiali può essere ottenuto fondendo cellule della stessa specie o di specie diverse. Per ottenere la fusione, le cellule sono esposte agli enzimi virali; in questo caso, le superfici esterne di due cellule vengono incollate insieme e la membrana tra di loro viene distrutta e si forma una cellula in cui due serie di cromosomi sono racchiuse in un nucleo. È possibile fondere cellule di diverso tipo o in diversi stadi di divisione. Utilizzando questo metodo, è stato possibile ottenere cellule ibride di un topo e di un pollo, di un essere umano e di un topo e di un essere umano e di un rospo. Tali cellule sono ibride solo inizialmente e dopo numerose divisioni cellulari perdono la maggior parte dei cromosomi dell'uno o dell'altro tipo. Il prodotto finale diventa, ad esempio, essenzialmente una cellula di topo in cui non sono presenti geni umani o ne sono presenti solo tracce. Di particolare interesse è la fusione di cellule normali e maligne. In alcuni casi gli ibridi diventano maligni, in altri no, ad es. entrambe le proprietà possono manifestarsi sia come dominante che come recessiva. Questo risultato non è inaspettato, poiché la malignità può essere causata da vari fattori e ha un meccanismo complesso.

Una cellula è un unico sistema vivente costituito da due parti indissolubilmente legate: il citoplasma e il nucleo (tabella dei colori XII).

Citoplasma- questo è l'ambiente interno semiliquido in cui si trovano il nucleo e tutti gli organelli della cellula. Ha una struttura a grana fine, penetrata da numerosi fili sottili. Contiene acqua, sali disciolti e materia organica. La funzione principale del citoplasma è quella di unirsi in uno e garantire l'interazione del nucleo e di tutti gli organelli della cellula.

Membrana esterna circonda la cellula con una pellicola sottile costituita da due strati di proteine, tra i quali si trova uno strato grasso. È permeato da numerosi piccoli pori attraverso i quali avviene lo scambio di ioni e molecole tra la cellula e l'ambiente. Lo spessore della membrana è 7,5-10 nm, il diametro dei pori è 0,8-1 nm. Nelle piante sopra di essa si forma una membrana di fibra. Le principali funzioni della membrana esterna sono limitare l'ambiente interno della cellula, proteggerla dai danni, regolare il flusso di ioni e molecole, rimuovere prodotti metabolici e sostanze sintetizzate (segreti), collegare cellule e tessuti (a causa di escrescenze e pieghe ). La membrana esterna garantisce la penetrazione di grandi particelle nella cellula mediante fagocitosi (vedere sezioni in “Zoologia” - “Protozoi”, in “Anatomia” - “Sangue”). Allo stesso modo, la cellula assorbe gocce di liquido - pinocitosi (dal greco "pino" - bevanda).

Reticolo endoplasmatico(EPS) è un complesso sistema di canali e cavità costituiti da membrane che penetrano nell'intero citoplasma. Esistono due tipi di EPS: granulare (ruvido) e liscio. Sulle membrane della rete granulare ci sono molti piccoli corpi: i ribosomi; non ce ne sono in una rete fluida. La funzione principale dell'EPS è la partecipazione alla sintesi, all'accumulo e al trasporto delle principali sostanze organiche prodotte dalla cellula. Le proteine ​​sono sintetizzate nell'EPS granulare, mentre i carboidrati e i grassi sono sintetizzati nell'EPS liscio.

Ribosomi- piccoli corpi, di 15-20 nm di diametro, costituiti da due particelle. Ce ne sono centinaia di migliaia in ogni cella. La maggior parte dei ribosomi si trova sulle membrane del RE granulare e alcuni si trovano nel citoplasma. Sono costituiti da proteine ​​e r-RNA. La funzione principale dei ribosomi è la sintesi proteica.

Mitocondri- questi sono corpi piccoli, di dimensioni 0,2-0,7 micron. Il loro numero in una cella raggiunge diverse migliaia. Cambiano spesso forma, dimensione e posizione nel citoplasma, spostandosi nella loro parte più attiva. La copertura esterna del mitocondrio è costituita da due membrane a tre strati. La membrana esterna è liscia, la membrana interna forma numerose escrescenze su cui si trovano gli enzimi respiratori. La cavità interna dei mitocondri è piena di liquido che ospita ribosomi, DNA e RNA. Nuovi mitocondri si formano quando quelli vecchi si dividono. La funzione principale dei mitocondri è la sintesi di ATP. Sintetizzano una piccola quantità di proteine, DNA e RNA.

Plastidi caratteristica solo delle cellule vegetali. Esistono tre tipi di plastidi: cloroplasti, cromoplasti e leucoplasti. Sono capaci di transizione reciproca l'uno nell'altro. I plastidi si riproducono per fissione.

Cloroplasti(60) sono di colore verde e di forma ovale. La loro dimensione è di 4-6 micron. Dalla superficie, ciascun cloroplasto è delimitato da due membrane a tre strati: esterna ed interna. Al suo interno è pieno di liquido, in cui sono presenti diverse dozzine di strutture cilindriche speciali interconnesse: grana, oltre a ribosomi, DNA e RNA. Ogni grana è composta da diverse decine di sacche piatte a membrana sovrapposte l'una all'altra. Nella sezione trasversale ha una forma arrotondata, il suo diametro è di 1 micron. Nei grana è concentrata tutta la clorofilla; in essi avviene il processo di fotosintesi. I carboidrati risultanti si accumulano prima nel cloroplasto, quindi entrano nel citoplasma e da lì in altre parti della pianta.

Cromoplasti determinare i colori rosso, arancione e giallo di fiori, frutti e foglie autunnali. Hanno la forma di cristalli sfaccettati situati nel citoplasma della cellula.

Leucoplasti incolore. Si trovano nelle parti incolori delle piante (steli, tuberi, radici) e hanno forma rotonda o bastoncellare (dimensione 5-6 micron). In essi si depositano sostanze di riserva.

Centro cellulare si trovano nelle cellule degli animali e delle piante inferiori. È costituito da due piccoli cilindri: centrioli (circa 1 μm di diametro), posizionati perpendicolari tra loro. Le loro pareti sono costituite da tubi corti, la cavità è riempita con una sostanza semiliquida. Il loro ruolo principale è la formazione del fuso e la distribuzione uniforme dei cromosomi tra le cellule figlie.

Complesso di Golgi prende il nome dallo scienziato italiano che per primo lo scoprì nelle cellule nervose. Ha forma varia ed è costituita da cavità delimitate da membrane, da esse si estendono tubi e da vescicole poste alle loro estremità. La funzione principale è l'accumulo e l'escrezione di sostanze organiche sintetizzate nel reticolo endoplasmatico, la formazione di lisosomi.

Lisosomi- corpi rotondi con un diametro di circa 1 micron. Sulla superficie, il lisosoma è delimitato da una membrana a tre strati, al suo interno si trova un complesso di enzimi capaci di scomporre carboidrati, grassi e proteine. In una cellula ci sono diverse dozzine di lisosomi. Nel complesso del Golgi si formano nuovi lisosomi. La loro funzione principale è quella di digerire il cibo entrato nella cellula mediante fagocitosi e rimuovere gli organelli morti.

Organoidi del movimento- flagelli e ciglia - sono escrescenze cellulari e hanno la stessa struttura negli animali e nelle piante (la loro origine comune). Il movimento degli animali multicellulari è assicurato dalle contrazioni muscolari. L'unità strutturale principale di una cellula muscolare sono le miofibrille: filamenti sottili lunghi più di 1 cm, con un diametro di 1 micron, situati in fasci lungo la fibra muscolare.

Inclusioni cellulari- carboidrati, grassi e proteine ​​- appartengono ai componenti non permanenti della cellula. Vengono sintetizzati periodicamente, si accumulano nel citoplasma come sostanze di riserva e vengono utilizzati nel processo di attività vitale del corpo.

I carboidrati sono concentrati nei granuli di amido (nelle piante) e nel glicogeno (negli animali). Ce ne sono molti nelle cellule del fegato, nei tuberi di patata e in altri organi. I grassi si accumulano sotto forma di goccioline nei semi delle piante, nel tessuto sottocutaneo, nel tessuto connettivo, ecc. Le proteine ​​​​si depositano sotto forma di grani nelle uova di animali, nei semi di piante e in altri organi.

Nucleo- uno degli organelli più importanti della cellula. È separato dal citoplasma da un involucro nucleare costituito da due membrane a tre strati, tra le quali è presente una stretta striscia di sostanza semiliquida. Attraverso i pori della membrana nucleare avviene lo scambio di sostanze tra il nucleo e il citoplasma. La cavità del nucleo è piena di succo nucleare. Contiene un nucleolo (uno o più), cromosomi, DNA, RNA, proteine ​​e carboidrati. Il nucleolo è un corpo rotondo di dimensioni variabili da 1 a 10 micron o più; sintetizza l'RNA. I cromosomi sono visibili solo nelle cellule in divisione. Nel nucleo interfase (non in divisione) sono presenti sotto forma di sottili e lunghi filamenti di cromatina (connessioni DNA-proteine). Contengono informazioni ereditarie. Il numero e la forma dei cromosomi in ciascuna specie di animali e piante sono rigorosamente definiti. Le cellule somatiche, che costituiscono tutti gli organi e i tessuti, contengono un insieme diploide (doppio) di cromosomi (2n); cellule sessuali (gameti) - set aploide (singolo) di cromosomi (n). Un insieme diploide di cromosomi nel nucleo di una cellula somatica viene creato da coppie (identiche) cromosomi omologhi. Cromosomi di coppie diverse (non omologo) differiscono tra loro per forma, posizione centromeri E costrizioni secondarie.

Procarioti- si tratta di organismi con cellule piccole, disposte in modo primitivo, senza un nucleo chiaramente definito. Questi includono alghe blu-verdi, batteri, fagi e virus. I virus sono molecole di DNA o RNA rivestite da un rivestimento proteico. Sono così piccoli che possono essere visti solo con un microscopio elettronico. Sono privi di citoplasma, mitocondri e ribosomi, quindi non sono in grado di sintetizzare le proteine ​​e l'energia necessarie alla loro vita. Una volta entrati in una cellula vivente e utilizzando sostanze organiche ed energia estranee, si sviluppano normalmente.

Eucarioti- organismi con cellule tipiche più grandi contenenti tutti i principali organelli: nucleo, reticolo endoplasmatico, mitocondri, ribosomi, complesso di Golgi, lisosomi e altri. Gli eucarioti comprendono tutti gli altri organismi vegetali e animali. Le loro cellule hanno un tipo di struttura simile, che dimostra in modo convincente l'unità della loro origine.