CELULA
Istoria descoperirii celulei
Celula este unitatea de bază structurală,
funcțională și genetică a
tuturor organismelor vii. Aceasta a fost
descoperită de către Robert Hooke și este
unitatea funcțională a tuturor organismelor vii
cunoscute. Este cea mai mică unitate de viață,
care poate fi clasificată ca o vietate și este
adesea numită bloc de viață. Unele
organisme, cum ar fi cele mai multe bacterii,
sunt unicelulare (constau dintr-o singura
celula). Alte organisme, cum ar fi oamenii,
sunt multicelulare.
În 1835, înainte ca teoria finală despre
celulă să fie dezvoltată, Jan Evangelista
Purkinje a observat mici "granule", în timp
ce privea prin microscop țesuturi de
plante. Teoria celulară, dezvoltată pentru
prima oară în 1839 de către Matthias Jakob
Schleiden si Theodor Schwann, afirma că
toate organismele sunt compuse din una
sau mai multe celule, că toate celulele
provin din celulele preexistente, că funcțiile
vitale ale unui organism au loc in interiorul
celulelor, și că toate celulele conțin
informațiile ereditare necesare pentru
reglarea funcțiilor celulare și de transmitere
a informațiilor pentru următoarea generație
de celule.
Cuvântul celulă provine de la cuvântul latin cellula, care
înseamnă, o cameră mică. Termenul descriptiv pentru cea
mai mică structură de viață biologică, a fost inventat de
către Robert Hooke într-o carte pe care a publicat-o în
1665, când a comparat celulele de plută pe care le-a văzut
prin microscopul său cu micile camere de locuit ale
călugărilor.
Anatomia
Există două tipuri de celule: procariote și eucariote.
Celulele procariote sunt, de obicei, independente, în timp
ce celulele eucariote sunt adesea găsite în organisme
multicelulare.
Componentele celulare
Toate celulele, indiferent dacă sunt procariote sau eucariote,
au o membrană care inconjoară celula, separă interiorul
acesteia de mediul său, reglementează ceea ce trece
înăuntru şi afară (permeabilitate selectivă) şi menţine
potenţialul electric al celulei. Toate celulele
posedă ADN (materialul ereditar de gene) şi ARN (care
conţine informaţiile necesare pentru construirea diferitelor
proteine cum ar fi enzimele, maşinăriile primare ale
celulelor). În celule există de asemenea şi alte tipuri de
biomolecule. Lista de mai jos conţine componentele
principale ale celulei.
Membrana
Citoplasma celulei este înconjurată de o membrană
celulară sau membrană plasmatică. Membrana plasmatică din plante
şi procariote este de obicei acoperită de un perete celular. Această
membrană are rolul de a separa şi de a proteja o celulă de mediul
său înconjurător şi în general este formată dintr-un strat dublu
de lipide (hidrofil - asemănătoare celulelor de grăsime) şi molecule
cu fosfor hidrofil; stratul se numeşte fosfolipid bistratificat. Integrate
în cadrul acestei membrane sunt o varietate de proteine moleculare
care acţionează ca şi canale şi pompe facilitând mişcarea diferitelor
molecule la intrarea şi ieşirea din celulă. Membrana are
permeabilitate selectivă, în sensul că poate să fie substanţe (moleculă
sau ioni)care pot trece nestingherite, pot trece într-o măsură limitată
sau nu pot trece. Membranele de pe suprafaţa celulară conţin de
asemenea proteine receptoare care permit celulelor să detecteze
molecule de semnalizare externe, cum ar fi hormonii.La unele celule,
citoplasma prezintă diferite prelungiri acoperite de plasmalemă.
Acestea pot fi temporare şi neordonate, cum ar fi pseudopodelor
(leucocitele), sau permanente: microvili (epiteliul mucoasei
intestinale, epiteliul tubilor renali), cili (epiteliul mucoasei traheei),
desmozomi - corpusculi de legătură care solidarizează celulele
epiteliale.
Citoplasma
Citoplasma acţionează în organizarea şi menţinerea formei
celulei; ancorează organitele în loc; are rol în
timpul endocitozei, absorbţia de materiale externe, de
către o celulă, şi citochineză, separarea celulelor imature
după diviziunea celulară; şi mută părţi din celulă în
procesele de creştere şi de mobilitate. Citoscheletului
eucariotelor este compus din microfilamente, filamente
intermediare şi microtubuli. Există un număr mare de
proteine asociate acestora, fiecare controlând structura
unei celule prin îndrumarea, gruparea şi alinierea
filamentelor. Citoscheletului procariotelor este implicat în
menţinerea formei celulei, polaritate şi citochineză.
Materialul genetic
Există două tipuri diferite de material genetic:ADN şi ARN. Cele mai
multe organisme folosesc ADN-ul pentru stocarea informaţilor pe
termen lung, dar unii viruşi (de exemplu, retroviruşi) au ARN ca
material genetic. Informaţiile biologice cuprinse într-un organism sunt
codificate în secvenţa ADN sau ARN. . Materialul genetic al
procariotelor este organizat într-o moleculă de ADN circular simplu
(cromozom bacterial), în regiunea nucleoidului din citoplasmă.
Materialul genetic al eucariotelor este împărţit în diferite molecule
liniare numite cromozomi în interiorul unui nucleu separat, de obicei,
cu material genetic suplimentar în unele organite cum ar
fi mitocondriile si cloroplastele.O celula umana conţine material
genetic în nucleul celulei (genomul nuclear) şi în mitocondrii (genomul
mitocondrial). La om genomul nuclear este împărţit în 23 de perechi
de molecule de ADN liniar numite cromozomi. Genomul mitocondrial
este o molecula de ADN circular distinct de ADN-ul nuclear. Cu toate
acestea ADN-ul mitocondrial este foarte mic în comparaţie cu
cromozomi nucleari.Materialul genetic străin (cel mai frecvent ADN)
poate fi, de asemenea, introdus artificial în celulă printr-un proces
numit sintezare. Acest lucru poate fi trecător, în cazul în care ADN-ul
nu este introdus în genomul celulei, sau stabil, în cazul în care există.
Anumiţi viruşi introduc de asemenea materialul lor genetic în genom
Compoziţia chimică a celulei
Celula este formată din diferite molecule cu rol diferit. În componenţa
acestor molecule intră atomi reprezentând 63 elemente chimice. În
funcţie de proporţia în care iau parte la formarea celulelor, elementele
chimice se pot clasifica în:
macroelemente, (elemente prezente în proporţie de 98%):
oxigen, (66%)
hidrogen, (10%)
carbon, (18%)
azot, (3,5%)
microelemente, (elemente prezente în proporţie de 2%):
calciu, (1,2%)
sulf, (0,9%)
potasiu, (0,15%)
sodiu, (0,15%)
clor, (0,1%)
magneziu, (0,1%)
ultramicroelemente, (elemente prezente în proporţie redusă -
0,01%):
iod
fier
mangan
zinc
cobalt, etc.
Substanţe anorganice
Substanţele anorganice, sau minerale, sunt prezente în celulă atât sub
formă de molecule, cât şi sub formă de ioni.Ele impregneaza unele
membrane , polarizeaza membranele celulare, schimba proprietatile
fizice ale protoplasmei
Substanţe organice
Aceste substanţe sunt cele mai importante, ele luând parte activ la
toate procesele intracelulare.
Acizi nucleici;
Glucide;
Lipide;
Proteine.
Proprietăţi fiziologice generale
Metabolismul
Din substanţa intercelulară în celulă pătrund substanţe
nutritive: oxigen, glucoză, lipide, apă, săruri, iar din ea se
elimină substanţe sub formă de deşeuri. Substanţele care
intră în celulă participă la procesele de biosinteză. Biosinteza
semnifică formarea proteinelor, glucidelor, lipidelor din
substanţe mai simple, ce sunt specifice celulei date. De
exemplu, în celulele muşchilor se formează nişte proteine
speciale, care le asigură contractilitatea. O dată cu
biosinteza, în celule are loc şi descompunerea substanţelor
organice. În urma descompunerii se formează nişte
substanţe de structură mai simplă. Reacţiile de
descompunere decurg cu participarea oxigenului (reacţii
de oxidare) şi sunt însoţite de degajare de energie. Această
energie se consumă în procesul activităţii vitale a celulei sub
formă de energie chimică, termică, mecanică. Procesele de
biosinteză şi descompunere constituie metabolismul.
Excitabilitatea
Această proprietate a materiei vii este reprezentată
prin capacitatea oricărui corp viu de a răspunde, în
mod activ, la unele modificări în mediul său de viaţă
şi, în general, la orice acţiune care îi tulbură echilibrul.
Factorii de mediu care provoacă în celula vie
tulburări reversibile sunt numiţi excitanţi. În celulele
excitate se schimbă viteza proceselor de biosinteză şi
de descompunere a substanţelor, consumul
de oxigen şi temperatura. Celulele îşi îndeplinesc
funcţiile lor fireşti numai în stare de excitaţie. Celulele
grandulare produc şi secretă anumite substanţe, cele
musculare se contractă, în celulele nervoase apare
un semnal electric foarte slab numit impuls nervos,
care se propagă pe membranele celulare.
Diviziunea celulară
Diviziunea se realizează pe două căi:
directă (amitoză)
indirectă (mitoză şi meioză).
Diviziunea este procesul prin care o celulă ajunsa la maturitate (celula
mamă) va da naştere la doua celule identice (celulele fiice) care vor
avea cromozomi identici cu aceasta.
Diviziunea directă: Amitoza
Diviziunea amitotică este caracteristică procariotelor. Ea reprezintă
diviziunea care are loc fără fus de diviziune. Se poate întâlni şi la unele
eucariote cum ar fi: unele ciuperci (drojdiile), alge albastre verzi (alga
Pleurococcus - verzeala zidurilor), celule maligne, celule pe cale de
regenerare, în gale (ţesuturi ale plantelor).
Diviziunea indirectă
Diviziunea indirectă se realizează în prezenţa fusului de diviziune.
Fusul de diviziune se formează din centrozom. Fusul de diviziune este
format din fibre polare (menţin distanţa dintre cei doi poli ai celulei) şi
kinetocorale(de acestea se ataşează centromerii cromozomilor).
Fusul de diviziune asigură distribuţia echilibrată a cromozomilor în
cele două celule fiice.
Diviziunea indirectă este de două tipuri:
Mitoza: diviziune ecvaţională/equaţională;
Meioza: diviziune reducţională.