Cea mai importantă componentă a celulei. Principalele părți ale celulei

Celula: structura, compoziția chimică și activitatea vitală
Privire de ansamblu asupra corpului uman

Această lecție video este dedicată subiectului „Celula: structură, compoziție chimică și activitate vitală”. Știința care studiază celula se numește citologie. În această lecție, vom discuta despre structura celei mai mici unități structurale a corpului nostru, vom afla compoziția sa chimică și vom lua în considerare modul în care se desfășoară activitatea sa vitală.

Subiect: Privire generală asupra corpului uman

Lecţie: Celula: structura, compoziția chimică și activitatea vitală

Corpul uman este o stare multicelulară uriașă. Celula este unitatea structurală atât a organismelor vegetale, cât și a animalelor. Știința care studiază celulele se numește citologie.

Ca formă, structură și funcție, celulele sunt extrem de diverse, dar toate au o structură comună. Dar forma, dimensiunea și caracteristicile structurale ale celulei depind de funcția îndeplinită de organ.

Pentru prima dată existența celulelor a fost raportată în 1665 de remarcabilul fizician, matematician și microscopist englez Robert Hooke.

După descoperirea lui Hooke, celulele au fost găsite la microscop la tot felul de animale și plante. Și toți aveau un plan comun de construcție. Dar într-un microscop cu lumină, doar citoplasma și nucleul puteau fi văzute. Apariția microscopului electronic a permis oamenilor de știință nu numai să vadă pe alții, ci și să le examineze ultrastructura.

Principalele părți ale celulei- nucleu, citoplasma cu organite si membrana celulara.

Orez. 3. Principalele componente ale celulei

membrana celulara limitează conținutul viu al celulelor din mediu inconjurator. Cea mai importantă proprietate a membranei plasmatice este permeabilitatea sa selectivă, adică numai anumite substanțe pot pătrunde liber în celulă prin ea. Datorită acestei proprietăți, membrana reglează fluxul de substanțe în celulă și schimbul cu mediul extern.

Citoplasma- acesta este conținutul de lichid al celulei cu organele din ea. Principala substanță a citoplasmei este apa. Citoplasma celulelor vii este în continuă mișcare, ceea ce asigură interconectarea tuturor organitelor și accesul la diferite substanțe.

Organelele celulare sunt reticulul endoplasmatic- un sistem de numeroși tubuli și cisterne care pătrund în întreaga citoplasmă. Reticulul endoplasmatic împarte celula în compartimente, asigură comunicarea între părți ale celulei și transportul de substanțe.

Pe reticulul endoplasmatic sunt localizați ribozomi. Acestea sunt organite foarte mici, dar funcția lor este foarte importantă pentru celulă - proteinele sunt sintetizate în ribozomi.

mitocondriile- Acestea sunt organele suficient de mari care pot fi văzute chiar și cu un microscop cu lumină. Mitocondriile sunt numite centralele celulei. În procesul de respirație, în ele are loc oxidarea finală. materie organică oxigenul aerului. Energia eliberată în acest proces va fi stocată în moleculele de ATP rezultate, care sunt capabile să se dezintegreze pentru a-și oferi energia acolo unde este nevoie.

Un alt organel celular important este lizozom, care este o veziculă membranară umplută cu enzime digestive care descompun substanțele organice care intră în celule (proteine, grăsimi și carbohidrați). Se produc lizozomi Complexul Golgi.

De obicei situat în apropierea nucleului centru celular, care joacă un rol important în diviziunea celulară. Este prezent în celulele animalelor și plantelor inferioare.

Centrul de reglare al celulei este miez. Este separat de citoplasmă printr-o membrană dublă nucleară. În interiorul nucleului este umplut cu suc nuclear, care conține cromozomii. Cromozomii conțin gene care determină ereditatea unui organism. Unul sau mai mulți nucleoli pot fi, de asemenea, observați în nucleu. Ele formează ribozomi. Nucleul reglează toate procesele de viață ale celulei, asigură transmiterea și stocarea informații ereditare.

Celulele sunt formate din substanțe anorganice și organice. LA substante anorganice celulele includ apă și minerale.

Apa servește ca catalizator (accelerator) pentru multe reacții și ca mediu în care au loc toate procesele chimice. Soluțiile apoase de substanțe formează mediul intern al celulei.

Mineralele sunt prezente în celule sub formă de ioni sau săruri solide insolubile. Ele creează o reacție acidă sau alcalină a mediului în celule, fac parte din unele structuri și afectează cursul diferitelor procese din celule și din organism.

Cea mai mare parte a materiei organice este formată din patru clase compuși chimici: lipide, carbohidrați, proteine ​​și acizi nucleici.

Funcția principală a grăsimilor și carbohidraților este energia, acestea fiind o sursă de energie pentru celule. Nu mai puțin semnificative sunt funcțiile lor de construcție și depozitare. Dar primul loc între substanțele organice în ceea ce privește varietatea funcțiilor este ocupat, desigur, de proteine.

Ei îndeplinesc o funcție enzimatică - accelerează reacțiile chimice din organism. Următoarea funcție importantă a proteinelor este construcția. Nu există o singură structură a corpului care să nu conțină proteine ​​în compoziția sa. Funcția motorie este asociată cu proteinele contractile care fac parte din fibrele musculare. Proteinele îndeplinesc și o funcție de protecție. Ele formează anticorpi care protejează organismul de bacteriile și virusurile patogene. Proteinele reglatoare sunt hormoni care reglează metabolismul organismului.

Acizii nucleici ocupă un loc separat între substanțele organice ale celulei. Ei sunt responsabili pentru stocarea și transmiterea informațiilor ereditare. Ele codifică informații despre structura tuturor proteinelor din organism. Veți afla mai multe despre compoziția chimică a celulei în clasa a IX-a.

Fiecare celulă desfășoară toate procesele de care depinde viața sa, adică se hrănește, extrage energie din alimente, scapă de deșeuri și reproduce propriul ei fel. Într-un organism multicelular, fiecare celulă îndeplinește, în plus, unele funcții specializate care alcătuiesc contribuția sa la funcționarea generală a organismului. De exemplu, celulele musculare se contractă, celulele glandulare secretă diverse fluide (transpirație, saliva sau suc gastric), celule nervoase dezvolta impulsuri nervoase. O celulă nu este doar o unitate structurală, ci și o unitate funcțională a unui organism viu.

Material suplimentar

Citologie

Citologie (greacă citos - formarea bulelor și logos - cuvânt, știință) - o ramură a biologiei care studiază celulele vii, organitele lor, structura, funcționarea, procesele lor reproducerea celulară, îmbătrânirea și moartea.

În 1838-1839, botanistul Matthias Schleiden și anatomistul Theodor Schwann au prezentat aproape simultan ideea structura celulara organism. Schwann a inventat termenul de „teoria celulară” și a introdus această teorie în comunitatea științifică. Apariția citologiei este strâns legată de creație teoria celulei- cea mai largă și fundamentală dintre toate generalizările biologice. Conform teoriei celulare, toate plantele și animalele constau din unități similare - celule, fiecare dintre ele având toate proprietățile unui lucru viu.

Crearea unui microscop

În 1665 a existat cea mai mare descoperireîn biologie: Robert Hooke a văzut și a descris pentru prima dată celulele care alcătuiesc organismele vii. Și iată ce a scris în lucrarea sa: „Sunt foarte recunoscător acestui italian Galileo Galilei (vezi fig. 12), care a creat un dispozitiv numit „microscop”, el m-a ajutat să văd ceva care este de mare interes pentru întreg. lume..."

Este imposibil de stabilit exact cine a inventat microscopul. Unii cred că producătorul olandez de ochelari Hans Jansen și fiul său Zachary Jansen au inventat primul microscop în 1590.

Alții cred că inventatorul microscopului a fost Galileo Galilei. Și-a proiectat microscopul în 1609.

Surprinzător și spre deosebire de aceste invenții a fost microscopul lui Anthony Leeuwenhoek, cu ajutorul căruia în 1681 a putut discerne lumea celor mai simple organisme într-o picătură de apă.

Cu dispozitive atât de simple au început marile descoperiri biologice, care continuă până în zilele noastre.

Rolul ionilor în corpul uman

Opinia că aproape toate elementele pot fi găsite în corpul uman sistem periodic DI. Mendeleev, devine familiar. Cu toate acestea, ipotezele oamenilor de știință merg mai departe - nu numai toate elementele chimice sunt prezente într-un organism viu, dar fiecare dintre ele îndeplinește o anumită funcție biologică.

Este posibil ca această ipoteză să nu fie confirmată. Cu toate acestea, pe măsură ce cercetările în această direcție se dezvoltă, rol biologic mai mult și mai mult elemente chimice. Fără îndoială, timpul și munca oamenilor de știință vor face lumină asupra acestei probleme.

Deci, funcțiile cărora ioni sunt deja cunoscute? Deci, ionii de calciu fac parte din oase și dinți, afectează coagularea sângelui. Ionii de potasiu și sodiu promovează conducerea impulsurilor nervoase. Ionii de clor fac parte din sucul gastric. Iodul este o componentă a hormonului tiroidian tiroxină. Fierul face parte din hemoglobina și este implicat în transportul oxigenului. Cuprul, manganul, borul sunt implicate în procesele hematopoiezei. Fluorul face parte din smalțul dinților, cu deficiența sa, se dezvoltă carii, iar cu un exces - fluoroza, înmuierea țesutului osos. Ionii de molibden, crom, cobalt, zinc activează activitatea enzimelor, afectează metabolismul. Cu o lipsă a acestor elemente, procesele vitale ale organismelor pot fi perturbate.

1. Kolesov D.V., Mash R.D., Belyaev I.N. Biologie 8 M.: Dropia - p. 32, sarcini și întrebarea 2, 3, 5.

2. Care sunt părțile principale ale celulei?

3. Povestește-ne despre organitele celulare.

4. Întocmește un raport despre istoria descoperirii microscopului.

Ce este comun în structura tuturor organismelor vii?

Prin ce sunt diferite celulele animale de celulele vegetale?

Majoritatea organismelor vii sunt formate din celule.

Diferențele dintre o celulă animală și o celulă vegetală:

1. O celulă vegetală are un perete celular în membrana sa celulară, dar o celulă animală nu îl are.

2. Celulele animale au glicocalix.

3. Celulele animale au centrioli. Dintre plante, doar algele au centrioli.

4. Celulele fiice după diviziunea nucleară sunt separate la animale printr-o constricție, la plante - printr-un sept.

5. Glucidele de rezervă din plante este amidonul, iar la animale este glicogenul.

6. Celulele vegetale sunt capabile de fotosinteză, animalele sunt heterotrofe.

7. Celulele vegetale au plastide.

8. Celulele vegetale au celuloză în peretele lor celular.

9. Celulele vegetale au o vacuola centrala.

10. Celulele animale pot avea organele (cilii și flageli).

1. Numiți părțile principale ale celulei și explicați scopul lor.

La microscop optic sunt vizibile părțile principale ale celulei: citoplasma (conține organele celulei) și nucleul (poartă toată informația genetică).

3. Din ce substanțe de bază constă o celulă?

Celula este formată din substanțe anorganice și organice.

4. Poate funcționa o celulă fără apă? Explicați răspunsul.

Nu, pentru că în solutii apoase substanțele interacționează în celulă.

5. Citiți textul „Despre enzime” din Anexă. Efectuați experimentele descrise acolo și explicați de ce un tubercul de cartof fiert nu este capabil să descompună peroxidul de hidrogen. Răspundeți la întrebarea: merită să fierbeți rufele în pudră de săpun care conține enzime? Explică-ți răspunsul.

Nu există enzimă catalază în clubul fiert, deoarece se denaturează sub influența temperaturii. Din același motiv, nu are sens să fierbi rufele într-o soluție cu enzime, acestea se vor descompune.

6. Ce proprietăți are o celulă? Ce procese alcătuiesc metabolismul care are loc în acesta? Care este excitabilitatea celulei?

Schimbul de substanțe dintre celulă și mediul extern are loc prin sânge și continuă în mod constant. Sângele aduce diferite substanțe nutritive și oxigen celulei. Din acești nutrienți se formează substanțe organice mai complexe (proteine, grăsimi, carbohidrați) - celula crește și apoi se împarte (se înmulțește). Energia eliberată ca urmare a oxidării biologice a substanțelor organice merge la sinteza moleculelor de ATP și apoi este utilizată după cum este necesar. Produșii de degradare și oxidare ai substanțelor organice sunt organici mai simpli și compuși anorganici(apă, dioxid de carbon, uree etc.) - sunt excretate din celulă, iar apoi din organism.

Celula are excitabilitate, adică capacitatea de a răspunde la diverși stimuli cu activități determinate de ereditate. Celulele musculare se contractă, celulele glandulare secretă diverse fluide, precum transpirația, saliva sau sucul gastric, celulele nervoase produc impulsuri nervoase – semnale electrochimice care reglează funcționarea organelor.

7. Ce rol joacă moleculele de ATP?

Energia eliberată ca urmare a oxidării biologice a substanțelor organice merge la sinteza moleculelor de ATP și apoi este utilizată după cum este necesar. Produșii de degradare și oxidare ai substanțelor organice - compuși organici și anorganici mai simpli (apă, dioxid de carbon, uree etc.) - sunt excretați din celulă, apoi din organism.

8. Cum are loc diviziunea celulară?

Diviziune celulara. Între diviziuni, în celulă se formează noi substanțe și apar noi organite. Modificări apar și în cromozomi. În apropierea fiecărei molecule de ADN se formează dublul ei. La începutul diviziunii, numărul de cromozomi dintr-o celulă se dublează. În loc de 46, sunt 92. Diviziunea celulară începe cu divergența centriolilor - două corpuri speciale ale centrului celular (vezi Fig. 6) către diferiți poli ai celulei. Firele axului de diviziune pleacă de la fiecare dintre ele. Cromozomii, anterior imposibil de distins la microscop optic, sunt răsuciți într-o spirală și devin vizibili la microscop. Membrana nucleară dispare, iar cromozomii se află în citoplasmă, aliniându-se la ecuator. Firele fusului se apropie de cromozomi perechi, conectând fiecare cromozom al perechii cu centriolul său. Când cromozomii încep să se separe, fiecare dintre ei merge la propriul său centriol. În celulele fiice rezultate, există 46 de cromozomi fiecare, iar fiecare celulă fiică primește aceleași molecule de ADN și, prin urmare, aceleași gene. După divergență, cromozomii se desfășoară și nu mai sunt vizibili. Odată cu divergența cromozomilor, are loc divizarea organelelor citoplasmatice și sinteza de noi structuri. Ca rezultat, se formează o membrană nucleară în fiecare dintre celulele fiice, citoplasma este împletită și în jurul fiecărei celule. celule formate se formează o membrană celulară. Fiecare celulă formată crește și se dezvoltă.

9. Cum este creșterea diferită de dezvoltare?

Există creșterea celulelor - o creștere a dimensiunii și a masei sale - și dezvoltarea celulară - maturarea acesteia, în urma căreia celula se specializează, devine capabilă să-și îndeplinească munca (funcția) inerentă: contract, secretă suc etc.

Sesiunea de laborator 1.

Dispozitivul microscopului și regulile de lucru cu acesta. Structura celula plantei.

Ţintă: Familiarizați-vă cu dispozitivul microscopului și regulile de lucru cu acesta. Aflați despre structura unei celule vegetale.

Ce sisteme sunt incluse în microscop?

Un microscop este un dispozitiv optic care vă permite să obțineți o imagine inversă a obiectului studiat și să examinați micile detalii ale structurii sale, ale căror dimensiuni se află în afara rezoluției ochiului.

Rezoluția microscopului oferă o imagine separată a două linii apropiate una de cealaltă. Ochiul uman liber are o rezoluție de aproximativ 1/10 mm sau 100 de microni. Cel mai bun microscop cu lumină îmbunătățește capacitatea ochiului uman de aproximativ 500 de ori, adică rezoluția sa este de aproximativ 0,2 µm sau 200 nm.

Rezoluția și mărirea nu sunt același lucru. Puteți obține o mărire mare, dar nu să-i îmbunătățiți rezoluția.

Distingeți între mărirea utilă și cea neprofitabilă. Util este înțeles ca o astfel de creștere a obiectului observat, în care este posibil să dezvăluie noi detalii ale structurii sale. Inutilă este o creștere în care, prin creșterea obiectului de sute sau de mai multe ori, este imposibil să se detecteze noi detalii ale structurii.

În laboratoarele educaționale se folosesc în mod obișnuit microscoapele ușoare, pe care micropreparatele sunt examinate folosind lumină naturală sau artificială. Cele mai comune microscoape biologice ușoare sunt BIOLAM, MICMED, MBR, MBI și MBS. Ele dau o creștere a intervalului de la 56 la 1350 de ori.

Un stereomicroscop (MBS) (Fig. 2) oferă o percepție cu adevărat tridimensională a unui micro-obiect și mărește de la 3,5 la 88 de ori. Într-un microscop se disting două sisteme: optic și mecanic (Fig. 1). Sistemul optic include lentile, oculare și un sistem de iluminare (un condensator cu diafragmă și un filtru de lumină, o oglindă sau un iluminator electric).

1- oglindă, 2- condensator, 3- diafragmă iris, 4- filtru de lumină detașabil, 5- lentile, 6- ocular, 7- suport, 8- cutie cu mecanism micrometru, 9- trepte, 10 revolver, 11 suport condensator, 12 - șurub micrometru, 13 - suport tub, 14 - șurub grosier, 15 - tub, 16 - mâner condensator

Obiectiv- determină mărirea utilă a obiectului. Lentila este formată din mai multe lentile. Mărirea lentilei este indicată prin numere de pe el.

În scopuri de antrenament, se folosesc de obicei lentile x8 și x40.

Ocularul este format din 2-3 lentile. Mărirea ocularelor este indicată pe ele prin numere: x7, x10, x15.

Ocularele nu dezvăluie detalii noi ale structurii și în acest sens mărirea lor este inutilă.

Pentru a determina mărirea globală a microscopului, înmulțiți mărirea obiectivului cu mărirea ocularului. În cazul utilizării unui caciuc binocular sau trinocular, la această ecuație trebuie adăugată mărirea proprie a capetei. Pentru atașamentul binocular AU-12 LOMO, a cărui mărire este de 1,5X. În duze precum AU-26 sau MFN-11, mărirea poate fi schimbată; 1,6x și 2,5x

Dispozitivul de iluminat constă dintr-o oglindă sau un iluminator electric, un condensator cu diafragmă iris și un filtru de lumină situat sub masa obiectului. Sunt concepute pentru a ilumina un obiect cu un fascicul de lumină.

Sistemul mecanic al microscopului constă dintr-un suport, o cutie cu mecanism micrometric și un șurub micrometru, un suport pentru tub, un șurub de direcție grosier, un suport de condensator, un șurub de deplasare a condensatorului, un revolver și o etapă de obiect.

Care sunt regulile de bază pentru lucrul cu un microscop?

Când lucrați cu un microscop, trebuie să urmați operațiunile în următoarea ordine:

1. Lucrul cu un microscop ar trebui să fie așezat;

2. Inspectați microscopul, ștergeți lentilele, ocularul, oglinda de praf cu o cârpă moale;

3. Pune microscopul în fața ta, puțin la stânga, la 2-3 cm de marginea mesei. Nu-l mutați în timpul funcționării;

4. Deschideți complet diafragma, ridicați condensatorul în poziția cea mai înaltă;

5. Începeți întotdeauna să lucrați cu un microscop la o mărire redusă;

6. Coborâți lentila 8 x in pozitia de lucru, adică la o distanță de 1 cm de lama de sticlă;

7. Privind în ocular cu un ochi și folosind o oglindă cu o latură concavă, direcționați lumina de la fereastră în lentilă, apoi iluminați maxim și uniform câmpul vizual;

8. Pune micropreparatul pe scena astfel incat obiectul studiat sa fie sub lentila. Privind din lateral, coborâți lentila cu un șurub macro până când distanța dintre lentila inferioară a obiectivului și micropreparat este de 4-5 mm;

9. Priviți în ocular cu un ochi și rotiți șurubul de reglare grosieră spre dvs., ridicând ușor lentila într-o poziție în care imaginea obiectului va fi clar vizibilă. Nu puteți privi în ocular și coborâți lentila. Lentila frontală poate zdrobi lamela și o poate zgâria;

10. Deplasați preparatul cu mâna, găsiți locul potrivit, plasați-l în centrul câmpului vizual al microscopului;

11. Dacă imaginea nu apare, atunci este necesar să repetați toate operațiunile punctelor 6, 7, 8, 9;

12. Pentru a studia un obiect la mărire mare, mai întâi plasați zona selectată în centrul câmpului vizual al microscopului la mărire mică. Apoi schimbați lentila la 40 x rotind revolverul astfel încât să fie în poziția sa de lucru. Utilizați un șurub micrometru pentru a obține o imagine bună a obiectului. Pe cutia mecanismului micrometrului sunt două riscuri, iar pe șurubul micrometrului există un punct care trebuie să fie mereu între riscuri. Dacă depășește limitele lor, trebuie să fie readus în poziția normală. Dacă această regulă nu este respectată, șurubul micrometrului poate înceta să funcționeze;

13. După terminarea lucrului cu o mărire mare, setați o mărire mică, ridicați obiectivul, îndepărtați preparatul de pe masa de lucru, ștergeți toate părțile microscopului cu o cârpă curată, acoperiți-l cu o pungă de plastic și puneți-l într-un cabinet.

3. Care sunt principalele operațiuni care trebuie făcute pentru a aduce microscopul în stare de funcționare?

a) instalați o lentilă cu mărire redusă la o distanță de 1-1,5 cm de scenă;

b) ridica condensatorul la limita;

c) privind în ocular cu un ochi, fără a închide celălalt, iluminați uniform și intens câmpul vizual cu o oglindă.

4. Principalele părți ale celulei vegetale, caracteristicile lor.

Într-o celulă vegetală vie, substanța fundamentală este în continuă mișcare. Într-o mișcare numită curent citoplasmatic sau cicloza, sunt implicate organele. Cicloza facilitează mișcarea substanțelor în celulă și schimbul lor între celulă și mediu.

Membrană plasmatică. Este o structură fosfolipidă cu două straturi. Celulele vegetale se caracterizează prin invaginări ale membranei plasmatice.

Membrana plasmatică îndeplinește următoarele funcții:

Participă la schimbul de substanțe dintre celulă și mediu;

Coordonează sinteza și asamblarea microfibrilelor de celuloză ale peretelui celular;

Transmite semnale hormonale și externe care controlează creșterea și diferențierea celulelor.

Miez. Este cea mai proeminentă structură din citoplasma unei celule eucariote. Nucleul îndeplinește două funcții importante:

Controlează activitatea vitală a celulei, determinând ce proteine ​​și la ce oră ar trebui sintetizate;

Stochează informații genetice și le transmite celulelor fiice în timpul diviziunii celulare.

Nucleul unei celule eucariote este înconjurat de două membrane elementare care se formează plic nuclear. Este pătruns cu numeroși pori cu un diametru de 30 până la 100 nm, vizibili doar la microscopul electronic. Porii au o structură complexă. Membrana exterioară a membranei nucleare în unele locuri este combinată cu reticulul endoplasmatic. Învelișul nuclear poate fi privit ca o parte specializată, diferențiată local, a reticulului endoplasmatic (RE).

Mitocondriile. Ca și cloroplastele, mitocondriile sunt înconjurate de două membrane elementare. Membrana interioară formează multe pliuri și proeminențe - crist, care măresc semnificativ suprafața interioară a mitocondriilor.Sunt mult mai mici decât plastidele, au aproximativ 0,5 µm în diametru și sunt variabile ca lungime și formă.

În mitocondrii are loc procesul de respirație, în urma căruia moleculele organice sunt descompuse odată cu eliberarea de energie și transferul acesteia la moleculele de ATP, principala rezervă de energie a tuturor celulelor eucariote.

Mitocondriile, ca și plastidele, sunt organite semi-autonome care conțin componentele necesare sintezei propriilor proteine. Membrana interioară înconjoară o matrice fluidă care conține proteine, ARN, ADN, ribozomi asemănătoare bacteriilor și diverse substanțe dizolvate. ADN-ul există sub formă de molecule circulare situate în unul sau mai mulți nucleoizi.

Microcorpi. Spre deosebire de plastide și mitocondrii, care sunt delimitate de două membrane, microcorp sunt organite sferice înconjurate de o singură membrană. Microcorpii au un conținut granular (granular), uneori conțin și incluziuni de proteine ​​cristaline. Microcorpii sunt asociați cu una sau două regiuni ale reticulului endoplasmatic.

Unii microcorpi numit proxizomi, joacă un rol important în metabolismul acidului glicolic, care este direct legat de fotorespirație. În frunzele verzi, ele sunt asociate cu mitocondriile și cloroplastele. Alți microbi, numiți glioxizomi, conțin enzimele necesare pentru a transforma grăsimile în carbohidrați. Acest lucru se întâmplă în multe semințe în timpul germinării.

vacuole - Acestea sunt zone ale celulei delimitate de membrană, umplute cu lichid - seva celulară. Sunt inconjurati tonoplast (membrană vacuolară).

O celulă de plantă tânără conține numeroase vacuole mici, care se contopesc într-o singură vacuola mare pe măsură ce celula îmbătrânește. Într-o celulă matură, până la 90% din volumul acesteia poate fi ocupat de o vacuolă. În acest caz, citoplasma este presată sub forma unui strat periferic subțire pe membrana celulară. Creșterea dimensiunii celulei se datorează în principal creșterii vacuolei. Ca urmare, apare presiunea turgenței și elasticitatea țesuturilor este menținută. Aceasta este una dintre funcțiile principale ale vacuolei și tonoplastului.

Componenta principală a sucului este apa, restul variază în funcție de tipul de plantă și de starea ei fiziologică. Vacuolele conțin săruri, zaharuri, mai rar proteine. Tonoplastul joacă un rol activ în transportul și acumularea anumitor ioni în vacuole. Concentrația ionilor din seva celulară poate depăși semnificativ concentrația acesteia în mediu. Cu un conținut ridicat de anumite substanțe, în vacuole se formează cristale. Cele mai frecvente sunt cristalele de oxalat de calciu, care au o formă diferită.

Vacuolele sunt locuri de acumulare a produselor metabolice (metabolism). Acestea pot fi proteine, acizi și chiar substanțe toxice pentru oameni (alcaloizi). Pigmentii sunt adesea depusi. Albastru, violet, violet, roșu închis, purpuriu dau celulelor vegetale pigmenți din grupa antocianilor. Spre deosebire de alți pigmenți, ei se dizolvă bine în apă și se găsesc în seva celulară. Ele determină culoarea roșie și albastră a multor legume (ridichi, napi, varză), fructe (struguri, prune, cireșe), flori (flori de colț, mușcate, delphiniums, trandafiri, bujori). Uneori, acești pigmenți maschează clorofila în frunze, de exemplu, în artarul roșu decorativ. Antociani colorează frunzele de toamnă roșu aprins. Se formează pe vreme rece și însorită, când sinteza clorofilei se oprește în frunze. În frunze, când nu se formează antociani, după distrugerea clorofilei, carotenoidele galben-portocalii ale cloroplastelor devin vizibile. Frunzele sunt cele mai viu colorate în toamna rece și senină.

Vacuolele sunt implicate în distrugerea macromoleculelor, în circulația componentelor lor în celulă. Ribozomii, mitocondriile, plastidele, care se încadrează în vacuole, sunt distruse. Prin această activitate digestivă se pot compara cu lizozomi- organitele celulelor animale.

Vacuolele se formează din reticulul endoplasmatic (reticulul)

Ribozomi. Particule mici (17 - 23 nm), constând din cantități aproximativ egale de proteine ​​și ARN. În ribozomi, aminoacizii se combină pentru a forma proteine. Sunt mai multe în celulele cu metabolism activ. Ribozomii sunt localizați în citoplasma celulei liber sau atașați de reticulul endoplasmatic (80S). Se găsesc și în nucleu (80S), mitocondrii (70S), plastide (70S).

Ribozomii pot forma un complex pe care există o sinteză simultană de polipeptide identice, despre care informațiile sunt preluate dintr-o moleculă și ARN. Un astfel de complex se numește poliribozomi (polizomi). Celulele care sintetizează proteine ​​în cantități mari au un sistem extins de polizomi, care sunt adesea atașați de suprafața exterioară a învelișului nuclear.

Reticulul endoplasmatic. Este un sistem complex de membrane tridimensionale de întindere nedeterminată. În contextul ER arată ca două membrane elementare cu un spațiu transparent îngust între ele. Forma și lungimea ER depind de tipul celulei, activitatea sa metabolică și stadiul de diferențiere. În celulele care secretă sau stochează proteine, ER este sub formă de saci plate sau cisterne, cu numeroși ribozomi atașați de suprafața sa exterioară. Acest reticul se numește reticul endoplasmatic rugos. Un ER neted este de obicei de formă tubulară. Reticulul endoplasmatic aspru și neted poate fi prezent în aceeași celulă. De regulă, există numeroase legături între ele.

Reticulul endoplasmatic funcționează ca sistem de comunicare al celulei. Este asociat cu învelișul exterior al nucleului. De fapt, aceste două structuri formează un singur sistem membranar. Când învelișul nuclear se rupe în timpul diviziunii celulare, fragmentele sale seamănă cu fragmentele ER. Reticulul endoplasmatic este un sistem de transport de substanțe: proteine, lipide, carbohidrați, în diferite părți ale celulei. reticulul endoplasmatic al celulelor învecinate este conectat prin fire citoplasmatice - plasmodesmate - care trec prin pereții celulari.

Reticulul endoplasmatic este locul principal pentru sinteza membranelor celulare. În unele celule vegetale, membrane de vacuole și microcorpi, cisterne dictiozomi.

microtubuli găsit în aproape toate celulele eucariote. Sunt structuri cilindrice cu un diametru de aproximativ 24 nm. Lungimea lor variază. Fiecare tubul este alcătuit din subunități ale unei proteine ​​numite tubulina. Subunitățile formează 13 filamente longitudinale care înconjoară cavitatea centrală. Microtubulii sunt structuri dinamice, sunt în mod regulat distruși și formați în anumite etape ale ciclului celular. Asamblarea lor are loc în locuri speciale, care se numesc centre de organizare a microtubulilor. În celulele vegetale, ele au o structură amorfă slab exprimată.

Funcțiile microtubulilor: participă la formarea membranei celulare; direcționează bulele de dictiozomi către membrana formată, ca firele fusului care se formează într-o celulă în diviziune; joacă un rol în formarea plăcii celulare (limita inițială dintre celulele fiice). În plus, microtubulii sunt o componentă importantă a flagelilor și cililor, în mișcarea cărora joacă un rol important.

microfilamente, ca și microtubulii, se găsesc în aproape toate celulele eucariote. Sunt filamente lungi cu grosimea de 5–7 nm, constând din proteina contractilă actină. Legături de microfilamente se găsesc în multe celule ale plantelor superioare. Aparent, ele joacă un rol important în curenții citoplasmei. Microfilamentele, împreună cu microtubulii, formează o rețea flexibilă numită citoscheletul.

Substanța de bază multă vreme a fost considerată o soluție omogenă (omogenă) bogată în proteine, cu un număr mic de structuri sau chiar fără structură. Cu toate acestea, în prezent, se utilizează tensiune înaltă microscop electronic, s-a constatat că substanța fundamentală este o rețea tridimensională construită din fire subțiri (3–6 nm în diametru) care umplu întreaga celulă. Alte componente ale citoplasmei, inclusiv microtubuli și microfilamente, sunt suspendate de aceasta grilă microtrabeculară.

Structura microtrabeculară este o rețea de fire de proteine, spațiul dintre care este umplut cu apă. Împreună cu apa, rețeaua are consistența unui gel; gelul arată ca niște corpuri gelatinoase.

Organelele sunt atașate de rețeaua microtrabeculară. Rețeaua asigură comunicarea între părțile individuale ale celulei și direcționează transportul intracelular.

Picături de lipide- structuri de formă sferică, care conferă granularitate citoplasmei unei celule vegetale la microscop cu lumină. Pe micrografiile electronice, ei arată amorfe. În plastide se găsesc picături foarte asemănătoare, dar mai mici.

Picăturile de lipide, confundându-le cu organele, le-au numit sferozomi și credeau că sunt înconjurate de o membrană cu un singur sau dublu strat. Cu toate acestea, date recente arată că picăturile de lipide nu au membrane, dar pot fi acoperite cu proteine.

substante ergastice - acestea sunt „produsele pasive” ale protoplastului: substanțe de rezervă sau deșeuri. Ele pot apărea și dispărea în diferite perioade ale ciclului celular. Cu excepția boabelor de amidon, a cristalelor, a pigmenților de antociani și a picăturilor de lipide. Acestea includ rășini, gume, taninuri și proteine. Substanțele ergastice fac parte din membrana celulară, principala substanță a citoplasmei și organelelor, inclusiv vacuolele.

Flagele și cilii - sunt structuri subțiri, asemănătoare părului, care se extind de la suprafața multor celule eucariote. Au un diametru constant, dar lungimea variază de la 2 la 150 de microni. În mod convențional, cele mai lungi și puține dintre ele se numesc flageli, iar cele mai scurte și mai numeroase sunt numite cili. Nu există diferențe clare între aceste două tipuri de structuri, așa că termenul este folosit pentru a se referi la ambele. flagel.

La unele alge și ciuperci, flagelele sunt organe locomotorii, cu ajutorul cărora se mișcă în apă. La plante (de exemplu, mușchi, hepatice, ferigi, unele gimnosperme), doar celulele germinale (gameții) au flageli.

Fiecare flagel are o organizare specifică. Un inel exterior de 9 perechi de microtubuli înconjoară doi microtubuli suplimentari situati în centrul flagelului. „Mânere” care conțin enzime se extind de la un microtubul din fiecare dintre perechile exterioare. Acesta este modelul de organizare de bază 9+2 găsit în toate flagelele din organismele eucariote. Se crede că mișcarea flagelilor se bazează pe alunecarea microtubulilor, în timp ce perechile exterioare de microtubuli se mișcă unul de-a lungul celuilalt fără contracție. Alunecarea perechilor de microtubuli unul față de celălalt determină îndoirea locală a flagelului.

Flagelii „cresc” din structurile cilindrice citoplasmatice numite corpuri bazale, format şi partea bazală a flagelului. Corpii bazali au o structură internă asemănătoare cu cea a unui flagel, cu excepția faptului că tubii exteriori sunt aranjați mai degrabă în tripleți decât în ​​perechi, iar tubii centrali sunt absenți.

Plasmodesma. Acestea sunt fire subțiri ale citoplasmei care conectează protoplastele celulelor învecinate. Plasmodesmele fie trec prin peretele celular oriunde, fie sunt concentrate în câmpurile primare ale porilor sau în membranele dintre perechile de pori. La microscopul electronic, plasmodesmele apar ca niște canale înguste căptușite cu membrana plasmatică. Un tub cilindric mai mic se întinde de-a lungul axei canalului de la o celulă la alta - desmotube, care comunica cu reticulul endoplasmatic al ambelor celule adiacente. Multe plasmodesmate se formează în timpul diviziunii celulare, când reticulul endoplasmatic tubular este preluat de placa celulară în curs de dezvoltare. Plasmodesmatele se pot forma și în membranele celulelor care nu se divizează. Aceste structuri asigură transferul eficient al anumitor substanțe de la celulă la celulă.

Diviziune celulara.În organismele multicelulare, diviziunea celulară, împreună cu creșterea dimensiunii lor, este o modalitate de creștere a întregului organism. Celulele noi formate în timpul diviziunii sunt similare ca structură și funcție, atât cu celula părinte, cât și între ele. Procesul de divizare la eucariote poate fi împărțit în două etape parțial suprapuse: mitozăȘi citokineza.

Mitoză- este formarea a două nuclee fiice dintr-un nucleu, echivalente morfologic și genetic între ele. Citokineza - Aceasta este diviziunea părții citoplasmatice a celulei cu formarea de celule fiice.

Ciclul celulei. O celulă vie trece printr-o serie de evenimente succesive care alcătuiesc ciclul celular. Durata ciclului în sine variază în funcție de tipul de celulă și de factori externi, cum ar fi temperatura sau disponibilitatea nutrienților. Ciclul este de obicei împărțit în interfaza și patru faze mitoză.

Interfaza. Perioada dintre diviziunile mitotice succesive.

Interfaza este împărțită în trei perioade, notate cu G 1 , S, G 2 .

În perioada G 1, care începe după mitoză. În această perioadă, cantitatea de citoplasmă crește, inclusiv diverse organele. În plus, conform ipotezei moderne, în perioada G 1 se sintetizează substanțe care fie stimulează, fie inhibă perioada S și restul ciclului, determinând astfel procesul de divizare.

Perioada S urmează perioadei G1, moment în care materialul genetic (ADN) este duplicat.

În timpul perioadei G2, care urmează lui S, se formează structurile direct implicate în mitoză, cum ar fi componentele fusului.

Unele celule trec printr-un număr nelimitat de cicluri celulare. Acestea sunt organisme unicelulare și unele celule din zonele de creștere activă (meristeme). Unele celule specializate, după maturare, își pierd capacitatea de a se reproduce. Al treilea grup de celule, de exemplu, cele care formează țesut plăgii (calus), își păstrează capacitatea de a se diviza numai în condiții speciale.

Mitoză, sau fisiune nucleară. Este un proces continuu împărțit în patru faze: profaza, metafaza, anafaza, telofaza. Ca urmare a mitozei, materialul genetic care s-a dublat în interfaza este împărțit în mod egal între cei doi nuclei fiice.

Unul dintre primele semne ale tranziției unei celule la diviziune este apariția unei centuri înguste, inelare, de microtubuli, chiar sub membrana plasmatică. Această centură relativ densă înconjoară nucleul în planul ecuatorial al viitorului fus mitotic. Deoarece apare înainte de profază, se numește centura de preprofază. Dispare după fusul mitotic, cu mult înainte de apariția în telofaza târzie a plăcii celulare, care crește de la centru spre periferie și se contopește cu membrana celulei mamă în zona ocupată anterior de centura de preprofază.

Profaza. La începutul profazei, cromozomii seamănă cu fire lungi împrăștiate în interiorul nucleului. Apoi, pe măsură ce firele se scurtează și se îngroașă, se poate observa că fiecare cromozom este format din nu unul, ci două fire împletite, numite cromatide.În profaza târzie, cele două cromatide perechi scurtate ale fiecărui cromozom se află una lângă alta în paralel, conectate printr-o secțiune îngustă numită centromer. Are o poziție specifică pe fiecare cromozom și împarte cromozomul în două brațe de lungimi diferite.

Microtubulii sunt localizați paralel cu suprafața nucleului de-a lungul axei fusului. Aceasta este cea mai timpurie manifestare a ansamblului fusului mitotic.

Până la sfârșitul profazei, nucleolul își pierde treptat conturul clar și în cele din urmă dispare. La scurt timp după aceea, învelișul nuclear se dezintegrează.

Metafaza. La inceput fus metafazat, care reprezintă o structură tridimensională, cea mai largă la mijloc și înclinându-se spre poli, ocupă locul ocupat anterior de nucleu. Fibrele fusului sunt mănunchiuri de microtubuli. În timpul metafazei, cromozomii, fiecare constând din două cromatide, sunt aranjați astfel încât centromerii lor să se afle în planul ecuatorial al fusului. Cu centromerul său, fiecare cromozom este atașat de firele fusului. Cu toate acestea, unele fire trec de la un pol la altul fără a fi atașate de cromozomi.

Când toți cromozomii sunt localizați în planul ecuatorial, metafaza este finalizată. Cromozomii sunt gata de împărțire.

Anafaza. Cromatidele fiecărui cromozom se separă. acum asta copil cromozomii. În primul rând, centromerul se divide, iar cei doi cromozomi fiice sunt atrași de poli opuși. În acest caz, centromerii se deplasează înainte, iar brațele cromozomilor se întind în spate. Filamentele fusului atașate cromozomilor se scurtează, contribuind la separarea cromatidelor și la mișcarea cromozomilor fiice în direcții opuse.

Telofază.În telofază, separarea a două grupe identice de cromozomi este finalizată, în timp ce în jurul fiecăruia se formează o membrană nucleară. Reticulul aspru participă activ la aceasta. Aparatul fusului dispare. În timpul telofazei, cromozomii își pierd claritatea conturului, se întind, transformându-se înapoi în fire subțiri. Nucleolii sunt restaurați. Când cromozomii devin invizibili, mitoza este completă. Cei doi nuclei fiice intră în interfază. Ele sunt echivalente genetic între ele și cu nucleul părinte. Acest lucru este foarte important, deoarece programul genetic, și odată cu el toate semnele, trebuie să fie transferate organismelor fiice.

Durata mitozei variază în diferite organisme și depinde de tipul de țesut. Cu toate acestea, profaza este cea mai lungă și anafaza este cea mai scurtă. În celulele vârfului rădăcinii, durata profazei este de 1–2 ore; metafaza - 5 - 15 min; anafaza - 2 - 10 min; telofaza - 10 - 30 min. Durata interfazei este de la 12 la 30 de ore.

În multe celule eucariote, centrii de organizare a microtubulilor responsabili de formarea fusului mitotic sunt asociați cu centrioli.

În ciuda varietății uriașe de celule vegetale și animale, toate constau dintr-o citoplasmă și un nucleu închis într-o coajă.

CitoplasmaȘi miez sunt indisolubil legate și reprezintă un singur sistem viu.

Înveliș de plasmă(membrană) separă conținutul unei celule de alta sau de mediul extern. Membrana celulară este semi-permeabilă, apa și substanțele dizolvate în ea pătrund ușor în celulă prin ea, iar particulele mari insolubile sunt reținute.

Partea principală a celulei este ocupată de citoplasmă. Aceasta este o masă coloidală semi-lichidă, constând din cele mai subțiri filamente, membrane și boabe. Conține nucleul și toate organelele celulei, precum și diverse incluziuni. Organelele celulelor vegetale - mitocondriile, ribozomii și plastidele sunt printre elementele permanente ale celulei. Incluziunile sunt fie substanțe de rezervă, fie deșeuri celulare: picături de grăsime, granule de proteine, vitamine, diverși pigmenți, vacuole.

Compoziția chimică a citoplasmei este foarte complexă. Conține substanțe minerale și organice de bază dizolvate. Proteinele sunt cele mai importante dintre ele. O moleculă de proteină este formată din câteva zeci și chiar sute de aminoacizi, care se află în ordine liniară, secvenţial unul după altul, formând aşa-numita structură primară a proteinei. Moleculele proteice în sine nu se află într-un singur plan, ci sunt situate în spațiu tridimensional, formând structurile secundare și terțiare ale proteinei.

Importanța proteinelor în viața celulei și a citoplasmei acesteia este enormă. Sunt principalul material de construcție al tuturor organelor și țesuturilor plantelor și fac parte din majoritatea biocatalizatorilor celulari: enzime, vitamine și hormoni, cu ajutorul cărora se desfășoară numeroase reacții metabolice în organism.

Folosind un microscop electronic, s-a constatat că citoplasma este un sistem dezvoltat de membrane și tubuli interni scurte și lungi, înguste și late, închise și deschise. Au numeroase granule, ceea ce face ca suprafața lor să pară cu granulație fină. Acest sistem de interconectare a membranelor și tubilor cu granule pe suprafața exterioară, care pătrunde în întreaga citoplasmă, se numește reticulul endoplasmatic.

Asociat cu nucleul celular, cu toate organelele și membrana acestuia. Este un singur sistem de reglare al celulei, prin care sunt efectuate toate numeroasele procese metabolice. Datorită suprafețelor uriașe ale membranelor reticulului endoplasmatic într-un volum mic de celule, multe reacții chimice pot avea loc simultan într-o anumită secvență.

Pe suprafața exterioară a membranelor endoplasmatice se află granule ribonucleice - ribozomi. Dimensiunile ribozomilor sunt foarte mici, doar de la 0,025 la 0,035 microni, deci pot fi observați doar cu un microscop electronic. Compoziția chimică a ribozomilor este aceeași în aproape toate organismele. Sunt jumătate proteine ​​și jumătate ARN.

Ribozomii sunt un fel de „fabrică” a proteinei sintetizate din aminoacizi. Moleculele proteice formate în ribozomi sunt trimise către canalele reticulului endoplasmatic, iar de acolo către toate organelele citoplasmei și nucleul celular. Ribozomii funcționează foarte productiv, în 1 oră produc proteine ​​într-o cantitate mai mare decât propria lor masă.

În citoplasma tuturor celulelor, un microscop cu lumină convențional prezintă formațiuni sub formă de tijă, granulare sau filamentoase - mitocondriile. Lungimea lor este de 0,5-7 microni, lățimea este de la 0,5 până la 1 microni. Fiecare celulă conține 2-2,5 mii de mitocondrii.

În exterior, mitocondria este acoperită cu o membrană dublă, formată din membrane exterioare și interioare. În interiorul mitocondriilor sunt umplute cu conținut lichid - matricea.

mitocondriile- sunt un fel de „centrale electrice” ale celulei, unde se genereaza energia necesara intretinerii tuturor proceselor vitale ale organismului: crestere, miscare a substantelor, procese osmotice etc.

În sistemele biochimice de la suprafața mitocondriilor, în timpul oxidării substanțelor organice (carbohidrați, aminoacizi și unii acizi grași), energia eliberată este transformată în energia legăturilor chimice dintre oxigen și fosfor ale moleculelor de adenozin trifosfat (ATP). rezultat al așa-numitului proces de fosforilare. ATP este un fel de bioacumulator de energie. Când legăturile chimice dintre fosfor și oxigen sunt rupte, energia este eliberată și ATP trece într-un compus mai stabil și mai puțin bogat în energie - ADP (acid adenozin difosforic).

ATP- o sursă unică și universală de energie pentru toate procesele intracelulare. În același timp, energia sub formă de ATP este generată într-un „ambalaj convenabil”. Prin canalele reticulului endoplasmatic, acesta este direcționat către acele părți ale celulei în care se află acest moment necesar.

Aceste procese au loc cu participarea a numeroase enzime. Lucrarea enzimelor celulare care provoacă fluxul simultan a sute de diferite reacții chimice, este excepțional de ordonat. Ele sunt întotdeauna pornite la momentul potrivit, astfel încât succesiunea reacțiilor nu este perturbată.

Nucleii celulari sunt foarte diversi ca formă și dimensiune. Forma lor este în majoritatea cazurilor asociată cu forma celulei, dar uneori diferă de aceasta. Cel mai adesea, nucleul are o formă rotundă sau ovală.

La dimensiune nucleele celulare mici: la majoritatea plantelor superioare, diametrul lor nu depășește 10-30 microni. Forma și dimensiunea nucleului se pot modifica odată cu vârsta celulelor, precum și în funcție de starea lor fiziologică și funcțională și de condițiile de mediu. Mărimea nucleelor ​​depinde în mod constant de mărimea celulelor. Pentru fiecare tip de celulă, există un raport nuclear-plasmă constant (R:R), cu o schimbare în care celula fie se împarte, fie moare. Nucleul ocupă de obicei aproximativ 1/2 din volumul celulei și este delimitat de citoplasmă de învelișul nuclear - membrana. Are găuri - pori prin care are loc schimbul diverse substante intre nucleu si citoplasma.

Nucleul joacă un rol principal în fenomenele de ereditate și în reglarea tuturor proceselor de bază ale activității vitale celulare.

Nucleul poate fi în două stări: în faza de fisiune sau în faza de repaus, care se numește interfaza (faza dintre diviziuni) sau faza nucleului de repaus. Cu toate acestea, studiile au arătat că numeroase procese biochimice sunt cele mai intense în faza nucleului de repaus, așa că această denumire este foarte condiționată.

Pe preparatele fixate și colorate, în nucleu se disting cu ușurință următoarele structuri: membrana nucleară care înconjoară conținutul nucleului, sucul nuclear (cariolifă), aglomerări împrăștiate de cromatină și 1-2 nucleoli.

Dacă găsiți o eroare, evidențiați o bucată de text și faceți clic Ctrl+Enter.