Ciò che separa una cellula batterica dall'ambiente. Regno Procarioti

problema dell'età

1. Il concetto di età pedologica………………… 163

2. Il problema della periodizzazione per età dello sviluppo infantile……… 168

3.Struttura e dinamica dell'età……………………………… 192

4. Il problema dell’età e la diagnostica dello sviluppo……………… 197

Crisi 3 e 7 anni…………………..……………. 210

Fase negativa dell’età di transizione……………. 233

Età scolare………………………….. 245

Pensando ad uno scolaro…………………. 280

STRUTTURA DI UNA CELLULA ANIMALE. PRINCIPALI ORGANELLI E LORO FUNZIONI

Tutti gli organismi viventi, a seconda del tipo delle cellule che li costituiscono, sono suddivisi in eucarioti(cellule che hanno un nucleo) e proca-rivolte(cellule che non hanno un nucleo formato). Un'ampia varietà di organismi è composta da cellule eucariotiche; piante superiori, funghi, amebe unicellulari e animali multicellulari. Le singole cellule provenienti da diverse parti di qualsiasi organismo superiore possono variare in modo significativo in forma, dimensione e funzione. Tuttavia, nonostante le differenze, le cellule degli organismi multicellulari e unicellulari sono sostanzialmente simili nella loro struttura e le differenze nei dettagli strutturali sono dovute alla loro specializzazione funzionale. Gli elementi principali di tutte le cellule sono il citoplasma e il nucleo.

Ogni cellula (Fig. 1.1) contiene molte unità strutturali più piccole chiamate organelli, che svolgono funzioni specifiche, come generare energia o partecipare alla divisione cellulare. Gli organelli sono circondati su tutti i lati da citoplasma liquido e la cellula stessa è delimitata dall'ambiente circostante da una membrana lipido-proteica chiamata membrana cellulare, attraverso la quale varie sostanze vengono trasferite dentro e fuori in modo attivo e passivo. Il citoplasma di una cellula animale è un sistema organizzato in modo complesso, che costituisce la maggior parte della cellula. È costituito da una soluzione colloidale di proteine ​​e altre sostanze organiche: l'85% di questa soluzione è acqua, il 10% proteine ​​e il 5% altri composti. La struttura del citoplasma è eterogenea. Contiene strutture lamellari, o membrane, che formano un complesso sistema di canali ramificati. Questo è il cosiddetto reticolo endoplasmatico, o reticolo. reticolo endoplasmatico liscio(GER) e reticolo endoplasmatico rugoso(SHER). Il GER è un sistema di membrane intracellulari lisce: questo organello contiene enzimi che neutralizzano le sostanze tossiche (in particolare le ossidasi). La sintesi dei lipidi e la degradazione idrolitica del glicogeno avvengono sulle membrane GER. SER è un sistema di membrane intracellulari con numerose ribosomi, che danno l'impressione di rugosità. Parte del SER è a diretto contatto con la membrana nucleare. Vari tipi di proteine ​​sono sintetizzati sulle membrane SER. Le membrane discoidali e le numerose vescicole ad esse associate rappresentano il cosiddetto complesso del Golgi. In esso avviene la concentrazione di sostanze, che vengono poi utilizzate nella cellula o secrete nell'ambiente extracellulare. Nel ribosoma, che è un organello complesso, viene effettuata la sintesi proteica. Ribosomi situati sulle membrane del reticolo endoplasmatico (ER) o liberamente nel citoplasma. Contengono proteine ​​e acidi ribonucleici(RNA) in quantità approssimativamente uguali.

Gli organelli a forma di bastoncino, di circa 1 µm di diametro e circa 7 µm di lunghezza, chiamati mitocondri, sono dotati di doppia membrana. Lo spazio delimitato dalla membrana interna è chiamato matrice mitocondriale. Contiene ribosomi e DNA circolare mitocondriale, RNA specifico, sali di calcio e magnesio. Nei mitocondri, a causa dei processi redox, viene generata energia, che si accumula sotto forma di molecole di adenosina trifosfato (ATP). Il numero di mitocondri in una cellula può raggiungere diverse migliaia. I mitocondri sono capaci di autoreplicarsi.

Gli organelli sotto forma di vescicole ricoperte da una membrana, i lisosomi, contengono enzimi che scompongono proteine, acidi nucleici e polisaccaridi. I lisosomi sono il "sistema digestivo" della cellula. Se la membrana viene distrutta, i lisosomi possono anche digerire il contenuto del citoplasma della cellula e si verifica l'autolisi (autodigestione).

I corpi ovali delimitati da membrana, i perossisomi, contengono enzimi per l'ossidazione degli amminoacidi e un enzima chiamato catalasi che degrada il perossido di idrogeno (H2O2). Durante il metabolismo degli aminoacidi si forma H2O2, che è un composto altamente tossico. La catalasi svolge quindi una funzione protettiva.

Al centro della cellula o vicino al nucleo si trova solitamente un "centro cellulare": il centrosoma. Il centrosoma è composto da due centrioli E centrosfera- una sezione appositamente organizzata del citoplasma. Il centrosoma è coinvolto nel processo di divisione cellulare, creando un fuso di divisione.

Il nucleo cellulare è il portatore del materiale genetico e il luogo in cui si riproduce e funziona. Ha una struttura complessa che cambia durante la divisione cellulare. Il nucleo è costituito da carioplasma, diversi nucleoli e involucro nucleare. Il carioplasma contiene gli elementi obbligatori del nucleo: cromosomi. Il DNA cromosomico nel nucleo è solitamente complessato con proteine. Tali complessi DNA-proteine ​​sono chiamati cromatina (dal greco. cromati- colore, vernice) in base alla loro capacità di essere ben macchiati con coloranti. IN interfase Nelle cellule, la cromatina è distribuita in tutto il nucleo o si trova sotto forma di grumi separati. Ciò è dovuto al fatto che durante l'interfase i cromosomi vengono decondensati (non attorcigliati) e sono rappresentati da fili molto lunghi che fungono da modelli per la successiva sintesi proteica. Costituiscono i fili di cromatina, la cui massima condensazione avviene durante mitotico divisione cellulare per formare i cromosomi.

Il nucleo è separato dal citoplasma dalla membrana nucleare. L'involucro nucleare è costituito da due strati separati dallo spazio perinucleare. I pori nucleari sono distribuiti uniformemente su tutta la superficie dell'involucro nucleare, attraverso il quale le sostanze vengono trasferite sia dal nucleo che nella direzione opposta.

Il nucleolo è una regione all'interno del nucleo che deriva da alcuni cromosomi. Contiene geni che codificano per molecole di RNA ribosomiale. La densa zona centrale del nucleolo contiene complessi DNA-proteine ​​e qui si verifica trascrizione geni dell’RNA ribosomiale. Il nucleo può contenere da uno a più nucleoli.

Gli organelli considerati sono elementi obbligatori della cellula. In alcuni casi, vengono rilevate varie inclusioni nel citoplasma della cellula. Non sono un componente obbligatorio, poiché rappresentano vari prodotti metabolici (proteine, grassi, granuli di pigmento, cristalli di sali di acido urico, ecc.). Se necessario, queste sostanze possono essere utilizzate dalla cellula o dall'organismo stesso oppure rimosse dal corpo.

Data di pubblicazione: 04-11-2014; Leggi: 404 | Violazione del copyright della pagina

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Cellula- questa è la base della struttura della vita dell'organismo; unità strutturale, funzionale e genetica elementare di tutti gli organismi. ( guarda l'immagine + più le definizioni di tutte le firme vedi sotto)

microvilli- pieghe sottili della membrana citoplasmatica, che aumentano la superficie della cellula e partecipano allo scambio di sostanze con l'ambiente.

La membrana cellulare, o citoplasmatica, è una membrana cellulare semipermeabile attraverso la quale avviene l'interscambio delle strutture cellulari con l'ambiente esterno.

Reticolo endoplasmatico ripiegato- un sistema di membrane e microcanali in cui si trovano i ribosomi.

Vacuoli- cavità limitate dalla membrana che servono per immagazzinare sostanze nutritive e secernere secrezioni.

Microfilamenti- filamenti sottili, costituiti da proteine, associati ai condotti interni della cellula e responsabili della contrazione delle fibre muscolari.

Reticolo endoplasmatico liscio- un sistema di membrane e tubuli che semplifica il trasporto delle sostanze all'interno della cellula.

apparato del Golgi- una raccolta di cavità e tubuli, il cui compito principale è la trasformazione, il trasporto e la rimozione delle sostanze chimiche necessarie per l'attività cellulare.

Centrioli - organelli tubolari coinvolti nella divisione cellulare.

Filamenti intracellulari - fibre tubolari che formano il tipo di forma interna della cellula e sono responsabili della sua forma.

Lisosoma- una minuscola cavità contenente enzimi e responsabile della scomposizione dei nutrienti e della rimozione delle strutture cellulari non necessarie.

Nucleo - una formazione sferica contenente il materiale genetico responsabile del funzionamento della cellula e della trasmissione dei tratti ereditari.

nucleolo Piccolo corpo sferico nel nucleo di una cellula che invia segnali ai ribosomi nel citoplasma per produrre proteine.

Guscio nucleare - la membrana del nucleo che lo separa dal citoplasma.

Mitocondri - organello cellulare che brucia i nutrienti e produce energia.

Citoplasma - una sostanza gelatinosa che riempie l'interno della cellula, che contiene sostanze nutritive, organelli cellulari e il nucleo cellulare.

Ribosoma - un organello a forma di grano che sintetizza le proteine.

sostanza intercellulareÈ uno dei tanti tipi di tessuto connettivo.

Organelli cellulari e loro funzioni

È presente in varie parti del nostro corpo e, a seconda della posizione, cambia anche la sua composizione. Di norma, tale sostanza legante viene secreta dai tessuti muscolo-scheletrici, che sono responsabili dell'integrità del lavoro dell'intero organismo.

Anche la composizione della sostanza intercellulare può essere caratterizzata in generale. Queste sono fibre di plasma sanguigno, linfa, proteine, reticolina ed elastina.

Domanda.

Una cellula è considerata un'unità elementare strutturale, funzionale e informativa (genetica) della vita sulla Terra. Ciò significa che le proprietà fondamentali della materia vivente (come il metabolismo e la conversione dell'energia, la riproduzione, l'irritabilità, l'omeostasi, ecc.) possono manifestarsi solo a livello cellulare e ai livelli di organizzazione più elevati.

I virus vengono spesso definiti forme di vita non cellulari.

Tuttavia, la riproduzione dei virus, la sintesi delle loro proteine ​​​​costituenti e degli acidi nucleici è possibile solo nella cellula che infettano. Al di fuori della cellula ospite, i virus non sono in grado di mostrare le proprietà dei viventi.

Le prime cellule sulla Terra sono apparse circa 3,5 miliardi di anni fa. durante l’evoluzione chimica e poi prebiologica.

Caratteristiche e significato dei principali organelli cellulari

La biogenesi non è l'unica ipotesi sull'origine della vita, ma solo è almeno parzialmente confermata da esperimenti di laboratorio e ha una giustificazione scientifica.

Apparso per la prima volta cellule di tipo procariotico. Oggi sono rappresentati da batteri e archaea. I procarioti sono più semplici (non hanno un nucleo cellulare e altri organelli di membrana, tanto meno materiale genetico), nel corso della loro evoluzione non hanno mai formato forme di vita multicellulari.

Tuttavia, i procarioti hanno varianti metaboliche più diverse.

Dalle cellule procariotiche, presumibilmente per simbiogenesi, cellule eucariotiche. Hanno una struttura più complessa e un genoma di grandi dimensioni. Il loro periodo di massimo splendore è iniziato solo circa 1 miliardo di anni fa e durante questo periodo, nel corso della loro evoluzione, hanno formato quasi l'intera diversità della vita sulla Terra.

Gli eucarioti includono protozoi (eucarioti unicellulari), piante, animali e funghi.

Pur mantenendo il piano generale di struttura e funzionalità, le cellule di gruppi diversi presentano alcune differenze tra loro. Quindi le cellule animali sono prive di parete cellulare e di cloroplasti (questi ultimi non sono presenti nemmeno nei funghi).

La scienza si occupa dello studio della struttura delle cellule citologia. Nella biologia moderna, il termine "citologia" è spesso sostituito da " biologia cellulare».

Apparsa sulla Terra, la cellula è diventata la base per la struttura, la vita e lo sviluppo di tutti gli organismi viventi, sia unicellulari che multicellulari.

La cellula è la più piccola struttura vivente isolata, mentre si distingue per una struttura complessa. Contiene i meccanismi del metabolismo, della conservazione e dell'uso delle informazioni biologiche, della riproduzione, delle proprietà dell'ereditarietà e della variabilità.

La comprensione da parte della scienza del ruolo fondamentale della cellula nell'organizzazione della materia vivente si riflette nella teoria cellulare sviluppata negli anni '30 e '50 del XIX secolo.

Composizione e struttura delle cellule

Tutti gli organismi viventi sono costituiti da cellule. Cellule batteriche. funghi, piante e animali sono diversi gli uni dagli altri. Eppure ci sono segni comuni alle cellule di tutti gli organismi.

Sostanze organiche e minerali della cellula

La composizione delle cellule comprende sostanze organiche e inorganiche (minerali).

Le sostanze organiche si formano nelle cellule degli organismi viventi. Questi includono proteine, grassi e carboidrati. Le sostanze inorganiche sono ampiamente distribuite nella natura inanimata. La sostanza inorganica più comune è l'acqua. È necessario per tutte le cellule e costituisce circa il 70% della massa cellulare. L'acqua partecipa direttamente a molti processi vitali: crescita, riproduzione, nutrizione, escrezione, movimento di sostanze nella cellula e nel corpo.

I sali minerali (ad esempio il sale da cucina) vengono sciolti in acqua.

Scoiattoli

Le proteine ​​sono composti organici complessi. I corpi degli organismi viventi sono costituiti da proteine. Sono coinvolti in tutti i processi vitali.

Le proteine ​​vegetali svolgono un ruolo importante nella nutrizione degli animali e dell’uomo. La maggior parte delle proteine ​​si trovano nei semi delle piante. Tra le proteine ​​animali, conosci bene quella contenuta nell'uovo di gallina. La diversità delle proteine ​​nelle cellule di un organismo può raggiungere diverse migliaia di specie.

Carboidrati

I carboidrati sono essenziali per tutti gli organismi viventi come fonte di energia.

Questi includono glucosio, saccarosio, amido e altre sostanze. L'amido si accumula nei tuberi di patata, nei frutti di banana, nei semi di grano. In molti animali, il glicogeno dei carboidrati è immagazzinato nel fegato e nei muscoli. I carboidrati danno forza a molte parti degli organismi, ad esempio fanno parte del legno.

La chitina, un carboidrato, costituisce il rivestimento esterno di insetti e crostacei.

Grassi

Nelle cellule degli organismi viventi, i grassi fungono da fonte di riserva di energia e acqua.

cellula e organelli

Sono particolarmente importanti per gli animali in letargo (orsi, roditori) o che vivono nel deserto (cammelli). Grandi riserve di grasso si trovano nei semi di piante come il girasole e il lino.

Caratteristiche generali della struttura delle cellule di tutti gli organismi

La cellula è composta da parti interconnesse.

Ognuno di essi ha una struttura e uno scopo speciali. All'esterno, ogni cellula è ricoperta da una membrana plasmatica. Il ruolo principale della membrana è proteggere la cellula dalle influenze esterne.

La membrana ha pori attraverso i quali il contenuto di una cellula comunica con il contenuto di altre cellule. I nutrienti e l'acqua passano attraverso la membrana nella cellula e i prodotti di scarto vengono rimossi da essa.

All'interno della cellula c'è il citoplasma, una sostanza semiliquida viscosa in costante movimento.

Nel citoplasma avvengono vari processi che assicurano l'attività vitale della cellula. Serve come un ambiente interno in cui si trovano le strutture cellulari che svolgono determinate funzioni - organelli.

L'organello più importante e più grande della cellula è il nucleo. Tuttavia, le cellule di non tutti gli organismi lo contengono. Le cellule dei batteri, gli organismi più antichi della Terra, sono disposte in modo molto semplice. Nel loro citoplasma c'è una sostanza nucleare che non si è ancora formata in un nucleo.

Questi organismi sono chiamati prenucleari (procarioti). Le cellule di funghi, piante e animali contengono un nucleo e hanno una struttura più complessa. Tali organismi sono chiamati nucleari (eucarioti). Secondo gli scienziati, centinaia di milioni di anni fa, la vita sulla Terra era rappresentata esclusivamente da organismi non nucleari, e solo molto più tardi sorsero organismi nucleari.

Cellula, sua struttura e proprietà

Tutti gli esseri viventi sono costituiti da cellule: piccole cavità racchiuse da membrane riempite con una soluzione acquosa concentrata di sostanze chimiche. Cellula- un'unità elementare della struttura e dell'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 si occupa dello studio della struttura e dell'attività delle cellule è chiamata citologia. Si ritiene che tutti gli organismi e tutte le cellule che li costituiscono si siano evoluti da una cellula pre-DNA comune.

Storia approssimativa della cellula

Inizialmente, sotto l'influenza di vari fattori naturali (calore, radiazioni ultraviolette, scariche elettriche), apparvero i primi composti organici, che servivano come materiale per la costruzione di cellule viventi.

La comparsa delle prime molecole replicatrici sembra essere stata un momento chiave nella storia dello sviluppo della vita.

Un replicatore è un tipo di molecola che funge da catalizzatore per la sintesi delle proprie copie o modelli, che è un analogo primitivo della riproduzione nel mondo animale. Tra le molecole più comuni attualmente, il DNA e l'RNA sono replicatori. Ad esempio, una molecola di DNA posta in un bicchiere con i componenti necessari inizia spontaneamente a creare le proprie copie (anche se molto più lentamente che in una cellula sotto l'azione di enzimi speciali).

La comparsa di molecole replicatrici ha lanciato il meccanismo dell'evoluzione chimica (prebiologica).

I primi soggetti dell'evoluzione erano molto probabilmente primitivi, costituiti solo da pochi nucleotidi, molecole di RNA. Questa fase è caratterizzata (anche se in una forma molto primitiva) da tutte le principali caratteristiche dell'evoluzione biologica: riproduzione, mutazione, morte, lotta per la sopravvivenza e selezione naturale.

L'evoluzione chimica è stata facilitata dal fatto che l'RNA è una molecola universale.

Oltre ad essere un replicatore (cioè un portatore di informazioni ereditarie), può agire come enzimi (ad esempio, enzimi che accelerano la replicazione o enzimi che decompongono le molecole concorrenti).

Ad un certo punto dell'evoluzione, sono comparsi gli enzimi RNA che catalizzano la sintesi delle molecole lipidiche (cioè

grassi). Le molecole lipidiche hanno una proprietà notevole: sono polari e hanno una struttura lineare, e lo spessore di una delle estremità della molecola è maggiore di quello dell'altra.

Pertanto, le molecole lipidiche in sospensione si assemblano spontaneamente in gusci di forma simile a quella sferica. Pertanto, gli RNA che sintetizzano i lipidi sono stati in grado di circondarsi di un guscio lipidico, il che ha migliorato significativamente la resistenza dell’RNA ai fattori esterni.

Un graduale aumento della lunghezza dell'RNA ha portato alla comparsa di RNA multifunzionali, i cui singoli frammenti svolgevano varie funzioni.

Apparentemente le prime divisioni cellulari sono avvenute sotto l'influenza di fattori esterni.

La sintesi dei lipidi all'interno della cellula ha portato ad un aumento delle sue dimensioni e ad una perdita di forza, tanto che un grande guscio amorfo è stato diviso in parti sotto l'influenza di influenze meccaniche.

Successivamente è apparso un enzima che regola questo processo.

Struttura cellulare

Tutte le forme di vita cellulare sulla terra possono essere divise in due regni in base alla struttura delle cellule che li costituiscono: procarioti (prenucleari) ed eucarioti (nucleari).

Le cellule procariotiche hanno una struttura più semplice, a quanto pare sono sorte prima nel processo di evoluzione.

Le cellule eucariotiche - più complesse, sono nate più tardi. Le cellule che compongono il corpo umano sono eucariotiche. Nonostante la varietà delle forme, l'organizzazione delle cellule di tutti gli organismi viventi è soggetta a principi strutturali uniformi.

Il contenuto vivente della cellula - il protoplasto - è separato dall'ambiente dalla membrana plasmatica, o plasmalemma.

All'interno della cellula è pieno di citoplasma, che contiene vari organelli e inclusioni cellulari, nonché materiale genetico sotto forma di molecola di DNA. Ciascuno degli organelli della cellula svolge la propria funzione speciale e insieme determinano l'attività vitale della cellula nel suo insieme.

cellula procariota

procarioti(dal lat. 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 delle cisterne piatte nelle specie fotosintetiche, ad esempio nei cianobatteri).

L'unica grande molecola di DNA circolare (in alcune specie lineare) a doppio filamento, che contiene la parte principale 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.

Le cellule procariotiche hanno una membrana citoplasmatica, proprio come le cellule eucariotiche. Nei batteri, la membrana è a doppio strato (doppio strato lipidico), negli archaea la membrana è abbastanza spesso a strato singolo. La membrana arcaica è costituita da sostanze diverse da quelle che compongono la membrana batterica.

La superficie delle cellule può essere ricoperta da una capsula, una guaina o un muco. Possono avere flagelli e villi.

Fig. 1. La struttura di una tipica cellula procariotica

Il nucleo cellulare, come negli eucarioti, è assente nei procarioti. Il DNA è all'interno della cellula, ordinato, ripiegato e supportato da proteine.

Questo complesso DNA-proteina è chiamato nucleoide. Negli eubatteri, le proteine ​​che supportano il DNA sono diverse dagli istoni che formano i nucleosomi (negli eucarioti). E gli archibatteri hanno istoni, e in questo sono simili agli eucarioti. I processi energetici nei procarioti si svolgono nel citoplasma e su strutture speciali - mesosomi (escrescenze della membrana cellulare che sono attorcigliate a spirale per aumentare la superficie su cui avviene la sintesi di ATP).

All'interno della cellula possono essere presenti bolle di gas, sostanze di riserva sotto forma di granuli di polifosfato, granuli di carboidrati, gocce di grasso. Possono essere presenti inclusioni di zolfo (formate, ad esempio, a seguito della fotosintesi anossica).

I batteri fotosintetici hanno strutture ripiegate chiamate tilacoidi su cui avviene la fotosintesi. Pertanto, in linea di principio, i procarioti hanno gli stessi elementi, ma senza partizioni, senza membrane interne.

Le partizioni presenti sono escrescenze della membrana cellulare.

La forma delle cellule procariotiche non è così diversa.

Le cellule rotonde sono chiamate cocchi. Sia gli archaea che gli eubatteri possono avere questa forma. Gli streptococchi sono cocchi disposti in una catena. Gli stafilococchi sono grappoli di cocchi, i diplococchi sono cocchi uniti in due cellule, i tetradi sono quattro e i sarcini sono otto. I batteri a forma di bastoncino sono chiamati bacilli. Due bastoncini - diplobacilli, allungati in una catena - streptobacilli.

Esistono anche batteri corineformi (con un prolungamento alle estremità, simile a una clava), spirilla (cellule lunghe arricciate), vibrioni (cellule corte e ricurve) e spirochete (arricciate in modo diverso dalla spirilla).

Tutto quanto sopra è illustrato di seguito e vengono forniti due rappresentanti di archeobatteri. Sebbene sia gli archaea che i batteri siano organismi procarioti (non nucleari), la struttura delle loro cellule presenta alcune differenze significative. Come notato sopra, i batteri hanno un doppio strato lipidico (quando le estremità idrofobiche sono immerse nella membrana e le teste cariche sporgono da entrambi i lati), mentre gli archaea possono avere una membrana monostrato (ci sono teste cariche su entrambi i lati, e al loro interno è una singola molecola intera; questa struttura può essere più rigida del doppio strato).

Di seguito è riportata la struttura della membrana cellulare degli archeobatteri.

Batteri e archaea differiscono nella struttura e nella dimensione dei loro polimeri RNA. La composizione delle RNA polimerasi batteriche comprende 4-8 subunità proteiche, la composizione delle RNA polimerasi eucariotiche comprende 10-14 subunità proteiche e negli archaea la dimensione è intermedia: 5-11 subunità.

Inoltre, gli archaea vivono spesso in condizioni estreme.

cellula eucariotica

eucarioti(eucarioti) (dal greco.

ευ - buono, completamente e κάρῠον - nucleo, noce) - organismi che, a differenza dei procarioti, hanno un nucleo cellulare ben formato, delimitato dal citoplasma dalla membrana nucleare.

Il materiale genetico è racchiuso in numerose molecole lineari di DNA a doppio filamento (a seconda del tipo di organismo, il loro numero per nucleo 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 formano, oltre al nucleo, numerosi altri organelli (reticolo endoplasmatico, apparato di Golgi, ecc.). Inoltre, la stragrande maggioranza ha simbionti intracellulari permanenti - procarioti - mitocondri, e anche le alghe e le piante hanno plastidi.

gabbia per animali

La struttura di una cellula animale si basa su tre componenti principali: nucleo, citoplasma e parete cellulare.

Insieme al nucleo, il citoplasma forma il protoplasma. La parete cellulare è una membrana biologica (divisorio) che separa la cellula dall'ambiente esterno, funge da guscio per gli organelli cellulari e il nucleo e forma compartimenti citoplasmatici.

Se si posiziona il preparato al microscopio, è possibile vedere facilmente la struttura della cellula animale. La parete cellulare contiene tre strati. Gli strati esterno ed interno sono proteici e lo strato intermedio è lipidico. In questo caso, lo strato lipidico è diviso in altri due strati: uno strato di molecole idrofobiche e uno strato di molecole idrofile, disposte in un certo ordine. Sulla superficie della membrana cellulare esiste una struttura speciale: il glicocalice, che fornisce la capacità selettiva della membrana.

Il guscio passa le sostanze necessarie e ritarda quelle dannose.

Fig.2. La struttura di una cellula animale

La struttura della cellula animale è finalizzata a fornire una funzione protettiva già a questo livello.

La penetrazione delle sostanze attraverso la membrana avviene con la partecipazione diretta della membrana citoplasmatica. La superficie di questa membrana è piuttosto significativa a causa di curve, escrescenze, pieghe e villi. La membrana citoplasmatica lascia passare sia le particelle più piccole che quelle più grandi.

La struttura di una cellula animale è caratterizzata dalla presenza di citoplasma, costituito principalmente da acqua. Il citoplasma è un ricettacolo di organelli e inclusioni.

Inoltre, il citoplasma contiene anche il citoscheletro: filamenti proteici che sono coinvolti nel processo di divisione cellulare, delimitano lo spazio intracellulare e mantengono la forma cellulare, la capacità di contrarsi.

Un componente importante del citoplasma è lo ialoplasma, che determina la viscosità e l'elasticità della struttura cellulare. A seconda di fattori esterni ed interni, l'ialoplasma può cambiare la sua viscosità - diventare liquido o gelatinoso.

Studiando la struttura di una cellula animale, non si può non prestare attenzione all'apparato cellulare: gli organelli presenti nella cellula.

Tutti gli organelli hanno una propria struttura specifica, determinata dalle funzioni svolte.

Il nucleo è l'unità cellulare centrale che contiene informazioni ereditarie ed è coinvolta nel metabolismo della cellula stessa.

Gli organelli cellulari comprendono il reticolo endoplasmatico, il centro cellulare, i mitocondri, i ribosomi, il complesso del Golgi, i plastidi, i lisosomi e i vacuoli. Esistono organelli simili in ogni cellula, ma, a seconda della funzione, la struttura di una cellula animale può differire in presenza di strutture specifiche.

Funzioni degli organelli cellulari: - i mitocondri ossidano i composti organici e accumulano energia chimica; - il reticolo endoplasmatico, per la presenza di particolari enzimi, sintetizza grassi e carboidrati, i suoi canali contribuiscono al trasporto delle sostanze all'interno della cellula; - i ribosomi sintetizzano le proteine; - il complesso del Golgi concentra le proteine, condensa i grassi sintetizzati, i polisaccaridi, forma i lisosomi e prepara le sostanze per la loro rimozione dalla cellula o per l'utilizzo diretto al suo interno; - i lisosomi scompongono i carboidrati, le proteine, gli acidi nucleici e i grassi, digerendo infatti i nutrienti che entrano nella cellula; - il centro cellulare è coinvolto nel processo di divisione cellulare; - i vacuoli, grazie al contenuto di linfa cellulare, sostengono il turgore cellulare (pressione interna).

La struttura di una cellula vivente è estremamente complessa: a livello cellulare avvengono molti processi biochimici che insieme assicurano l'attività vitale dell'organismo.

Controllare il lavoro numero 2.

batteri. Funghi.

opzione 1

Gli organismi unicellulari sono raggruppati in un regno:

funghi 3) piante

batteri 4) animali

Il nucleo formato è assente nella cellula:

funghi 3) batteri

piante 4)animali

Il flagello batterico è un organello per:

movimento

stoccaggio delle proteine

allevamento

sopportare condizioni avverse

Le spore batteriche servono a:

nutrizione 3) allevamento

respirazione 4) trasferimento di condizioni avverse

5. I biologi combinano tutti i funghi in un gruppo sistematico:

genere 3) regno

dipartimento 4) famiglia

6. La parte principale del fungo porcino è:

radice 3) spore

stelo 4) micelio

7. I funghi si riproducono utilizzando:

spore 3) semi

gamete 4) sperma

8. Il fungo penicillium della muffa viene utilizzato da una persona per ottenere:

cibo

coloranti

medicinali

vestiti

R. Lo zolfo nativo e il gas naturale si sono formati come risultato dell'attività dei batteri.

B. I batteri patogeni colpiscono solo il corpo umano e non si trovano nel corpo delle piante e degli animali.

A. I funghi si riproducono tramite spore o macchie di micelio.

B. Viene stabilita una relazione tra le radici dell'albero e il micelio del fungo del cappello.

1) solo A è vero 3) entrambi i giudizi sono veri

2) solo B è vero 4) entrambi i giudizi sono sbagliati

11. Completa la tabella utilizzando le parole e le frasi del dizionario.

La struttura di una cellula batterica

Parti di una cellula batterica

Il significato delle parti della cellula

Flagello

Acido nucleico

conchiglia

Vocabolario: A. Serve per il movimento. B. Protegge il contenuto della cella.

B. Contiene informazioni ereditarie.

12. Stabilire una corrispondenza tra le caratteristiche della vita degli organismi e la loro appartenenza al regno della fauna selvatica.

Regno della fauna selvatica:

A) Si nutrono inghiottendo cibo 1) funghi

particelle 2) Animali

B) Crescita illimitata nella maggior parte degli organismi

B) Movimento attivo

D) Si nutrono mediante assorbimento di sostanze.

D) immobile, condurre uno stile di vita attaccato

Nome completo_______________________________________________Classe_________Data____________

Controllare il lavoro numero 2.

batteri. Funghi.

Opzione 2.

Scegli una risposta corretta.

Gli abitanti più antichi del nostro pianeta sono:

funghi 3) batteri

piante 4) animali

Il materiale ereditario della cellula si trova direttamente nel citoplasma in:

funghi 3) batteri

piante 4) animali

La cellula batterica è separata dall’ambiente tramite:

citoplasma 3) involucro nucleare

flagello 4) membrana esterna

Le cellule batteriche si riproducono:

spore 3) sezioni del citoplasma

flagelli 4) divisione cellulare

5. Il corpo fruttifero dei porcini si forma:

micelio 3) fuga

radici 4) fusto

6. Il corpo fruttifero del fungo porcino è costituito da:

radici 3) reni

spara 4) cappelli e gambe

7. Sul pane si forma della muffa, o patina bianca:

tappo fungo 3) lievito

muco dei funghi 4) batteri

8. Il lievito di birra è:

batteri 3) piante

2) funghi 4) animali

9. Le seguenti affermazioni sono vere?

R. Le cellule batteriche possono avere forme diverse.

B. Il kefir viene prodotto utilizzando batteri di fermentazione.

1) solo A è vero 3) entrambi i giudizi sono veri

2) solo B è vero 4) entrambi i giudizi sono sbagliati

10. Le seguenti affermazioni sono vere?

R. Il lievito si riproduce per seme.

B. I funghi trasformano i resti dei cadaveri in minerali

1) solo A è vero 3) entrambi i giudizi sono veri

2) solo B è vero 4) entrambi i giudizi sono sbagliati

11. Completa la tabella utilizzando le parole e le frasi del dizionario .

Attività vitale di una cellula batterica

Il processo vitale dei batteri

Come viene effettuato

Movimento

Resistere a condizioni avverse

riproduzione

Glossario: A. Dividendo in due. B. Con l'aiuto di un flagello. B. Sotto forma di controversie.

12. Stabilire una corrispondenza tra la caratteristica della vita e un gruppo di organismi.

Caratteristica della vita. gruppo di organismi

A) Formare sostanze organiche alla luce 1) Coprire i funghi

B) Si riproducono tramite spore 2) Piante da fiore

B) propagato per seme

D) Mangiare assorbendo i nutrienti già pronti

Si chiama la scienza che studia la struttura e la funzione delle cellule citologia.

Cellula- un'unità strutturale e funzionale elementare dell'abitare.

Le cellule, nonostante le loro piccole dimensioni, sono molto complesse. Viene chiamato il contenuto semiliquido interno della cellula citoplasma.

Il citoplasma è l'ambiente interno della cellula, dove avvengono vari processi e si trovano i componenti della cellula: gli organelli (organelli).

nucleo cellulare

Il nucleo cellulare è la parte più importante della cellula.
Il nucleo è separato dal citoplasma da una membrana costituita da due membrane. Nel guscio del nucleo sono presenti numerosi pori in modo che varie sostanze possano entrare dal citoplasma nel nucleo e viceversa.
Vengono chiamati i contenuti interni del kernel carioplasmi O succo nucleare. situato nella linfa nucleare cromatina E nucleolo.
Cromatinaè un filamento di DNA. Se la cellula inizia a dividersi, i fili di cromatina sono strettamente avvolti attorno a proteine ​​speciali, come fili su una bobina. Formazioni così dense sono chiaramente visibili al microscopio e vengono chiamate cromosomi.

Nucleo contiene informazioni genetiche e controlla l'attività vitale della cellula.

nucleoloè un corpo denso e arrotondato all'interno del nucleo. Di solito, nel nucleo cellulare sono presenti da uno a sette nucleoli. Sono chiaramente visibili tra le divisioni cellulari e durante la divisione vengono distrutti.

La funzione dei nucleoli è la sintesi di RNA e proteine, da cui si formano speciali organelli - ribosomi.
Ribosomi coinvolti nella sintesi proteica. Nel citoplasma, i ribosomi si trovano più spesso reticolo endoplasmatico rugoso. Meno comunemente, sono liberamente sospesi nel citoplasma della cellula.

Reticolo endoplasmatico (RE) partecipa alla sintesi delle proteine ​​cellulari e al trasporto di sostanze all'interno della cellula.

Una parte significativa delle sostanze sintetizzate dalla cellula (proteine, grassi, carboidrati) non viene consumata immediatamente, ma attraverso i canali del RE entra per essere immagazzinata in apposite cavità, accatastate in una sorta di cataste, “serbatoi”, e delimitate dal citoplasma. da una membrana. Queste cavità sono chiamate apparato (complesso) del Golgi. Molto spesso, i serbatoi dell'apparato di Golgi si trovano vicino al nucleo della cellula.
apparato del Golgi prende parte alla trasformazione delle proteine ​​cellulari e le sintetizza lisosomi- organelli digestivi della cellula.
Lisosomi sono enzimi digestivi, vengono “impacchettati” in vescicole di membrana, germogliano e si diffondono nel citoplasma.
Nel complesso del Golgi si accumulano anche sostanze che la cellula sintetizza per i bisogni di tutto l'organismo e che vengono rimosse dalla cellula verso l'esterno.

Mitocondri- organelli energetici delle cellule. Convertono i nutrienti in energia (ATP), partecipano alla respirazione cellulare.

I mitocondri sono ricoperti da due membrane: la membrana esterna è liscia e quella interna presenta numerose pieghe e sporgenze: creste.

membrana plasmatica

Perché una cellula sia un unico sistema è necessario che tutte le sue parti (citoplasma, nucleo, organelli) siano tenute insieme. Per questo, nel processo di evoluzione, membrana plasmatica, che, circondando ciascuna cellula, la separa dall'ambiente esterno. La membrana esterna protegge il contenuto interno della cellula - il citoplasma e il nucleo - dai danni, mantiene la forma costante della cellula, fornisce la comunicazione tra le cellule, trasmette selettivamente le sostanze necessarie nella cellula e rimuove i prodotti metabolici dalla cellula.

La struttura della membrana è la stessa in tutte le cellule. La base della membrana è un doppio strato di molecole lipidiche, in cui si trovano numerose molecole proteiche. Alcune proteine ​​si trovano sulla superficie dello strato lipidico, altre penetrano attraverso entrambi gli strati lipidici.

Proteine ​​speciali formano i canali più sottili attraverso i quali gli ioni potassio, sodio, calcio e alcuni altri ioni di piccolo diametro possono entrare o uscire dalla cellula. Tuttavia, le particelle più grandi (molecole nutritive - proteine, carboidrati, lipidi) non possono passare attraverso i canali della membrana ed entrare nella cellula con l'aiuto di fagocitosi O pinocitosi:

• Nel punto in cui la particella di cibo tocca la membrana esterna della cellula, si forma un'invaginazione e la particella entra nella cellula, circondata da una membrana. Questo processo si chiama fagocitosi (le cellule vegetali sopra la membrana cellulare esterna sono ricoperte da uno spesso strato di fibre (membrana cellulare) e non possono catturare sostanze mediante fagocitosi).
• pinocitosi differisce dalla fagocitosi solo per il fatto che in questo caso l'invaginazione della membrana esterna cattura non particelle solide, ma goccioline liquide con sostanze disciolte in essa. Questo è uno dei principali meccanismi per la penetrazione delle sostanze nella cellula.

Gli organelli essenziali sono: apparato nucleare, citoplasma, membrana citoplasmatica.

Opzionale(minore) gli elementi strutturali sono Parole chiave: parete cellulare, capsula, spore, pili, flagelli.

1. Al centro della cellula batterica si trova nucleoide- una formazione nucleare, molto spesso rappresentata da un cromosoma a forma di anello. È costituito da un filamento di DNA a doppio filamento. Il nucleoide non è separato dal citoplasma da una membrana nucleare.

2.Citoplasma- un complesso sistema colloidale contenente varie inclusioni di origine metabolica (granuli di volutina, glicogeno, granulosa, ecc.), ribosomi e altri elementi del sistema di sintesi proteica, plasmidi (DNA extranucleoide), mesosomi(formato a seguito dell'invaginazione della membrana citoplasmatica nel citoplasma, partecipa al metabolismo energetico, alla sporulazione, alla formazione del setto intercellulare durante la divisione).

3.membrana citoplasmatica limita il citoplasma dall'esterno, ha una struttura a tre strati e svolge una serie di importanti funzioni: barriera (crea e mantiene la pressione osmotica), energia (contiene molti sistemi enzimatici - respiratorio, redox, effettua il trasferimento di elettroni), trasporto (trasferimento di varie sostanze nella cellula e dalla cellula).

4.parete cellulare- inerente alla maggior parte dei batteri (ad eccezione dei micoplasmi, degli acoleplasmi e di alcuni altri microrganismi che non hanno una vera parete cellulare). Ha una serie di funzioni, prima di tutto fornisce protezione meccanica e una forma permanente delle cellule; le proprietà antigeniche dei batteri sono in gran parte associate alla sua presenza. È costituito da due strati principali, di cui quello esterno è più plastico, quello interno è rigido.

Il principale composto chimico della parete cellulare, specifico solo per i batteri: peptidoglicano(acidi murici). Una caratteristica importante dei batteri per la tassonomia dipende dalla struttura e dalla composizione chimica della parete cellulare batterica. relazione alla colorazione di Gram. In base ad esso, si distinguono due grandi gruppi: batteri gram-positivi (“gram +”) e batteri gram-negativi (“gram -”). La parete dei batteri Gram-positivi trattiene il complesso iodio dopo la colorazione di Gram. viola genziana(colorati blu-viola), i batteri gram-negativi perdono questo complesso e il colore corrispondente dopo il trattamento e si colorano di rosa mediante colorazione con fucsina.

Caratteristiche della parete cellulare dei batteri gram-positivi.

Parete cellulare potente, spessa e organizzata in modo semplice, dominata da peptidoglicani e acidi teicoici, senza lipopolisaccaridi (LPS), spesso senza acido diaminopimelico.

Caratteristiche della parete cellulare dei batteri gram-negativi.

La parete cellulare è molto più sottile di quella dei batteri gram-positivi, contiene LPS, lipoproteine, fosfolipidi, acido diaminopimelico. È più complicato: c'è una membrana esterna, quindi la parete cellulare è a tre strati.

Quando si processano batteri gram-positivi con enzimi che distruggono il peptidoglicano, si formano strutture completamente prive di parete cellulare - protoplasti. Il trattamento dei batteri Gram-negativi con lisozima distrugge solo lo strato di peptidoglicano senza distruggere completamente la membrana esterna; vengono chiamate tali strutture sferoplasti. Protoplasti e sferoplasti hanno una forma sferica (questa proprietà è associata alla pressione osmotica ed è caratteristica di tutte le forme di batteri privi di cellule).

l- forme di batteri.

Sotto l'influenza di una serie di fattori che influenzano negativamente la cellula batterica (antibiotici, enzimi, anticorpi, ecc.), l- trasformazione batteri che portano alla perdita permanente o temporanea della parete cellulare. La L-trasformazione non è solo una forma di variabilità, ma anche un adattamento dei batteri a condizioni di esistenza avverse. Come risultato di un cambiamento nelle proprietà antigeniche (perdita degli antigeni O e K), di una diminuzione della virulenza e di altri fattori, le forme L acquisiscono la capacità di rimanere a lungo ( persistere) nell'organismo ospite, mantenendo un processo infettivo lento. La perdita della parete cellulare rende le forme L insensibili agli antibiotici, agli anticorpi e ai vari agenti chemioterapici il cui punto di applicazione è la parete cellulare batterica. Instabile Compatibile con la forma a L inversione nelle forme classiche (originarie) di batteri che hanno una parete cellulare. Esistono anche forme L stabili di batteri, l'assenza di una parete cellulare e l'incapacità di trasformarli in forme batteriche classiche sono geneticamente fissate. In molti modi, sono molto simili ai micoplasmi e ad altri mollicuti- batteri in cui la parete cellulare è assente come caratteristica tassonomica. I microrganismi imparentati con i micoplasmi, i più piccoli procarioti, non hanno parete cellulare e, come tutte le strutture batteriche prive di parete, hanno forma sferica.

Alle strutture superficiali dei batteri(facoltativo, come una parete cellulare), includere capsula, flagelli, microvilli.

Capsula o uno strato mucoso circonda il guscio di numerosi batteri. Assegnare microcapsula, rilevato mediante microscopia elettronica sotto forma di uno strato di microfibrille, e macrocapsula rilevato al microscopio ottico. La capsula è una struttura protettiva (principalmente dall'essiccamento), in un numero di microbi è un fattore di patogenicità, previene la fagocitosi e inibisce le prime fasi delle reazioni protettive: riconoscimento e assorbimento. A saprofiti le capsule si formano nell'ambiente esterno, negli agenti patogeni, più spesso nell'organismo ospite. Esistono diversi metodi per colorare le capsule, a seconda della loro composizione chimica. La capsula è spesso costituita da polisaccaridi (il colore più comune è Guinsu), meno spesso - dai polipeptidi.

Flagelli. I batteri mobili possono scivolare (muoversi su una superficie solida a seguito di contrazioni ondulatorie) o fluttuare, muovendosi a causa di proteine ​​filamentose piegate a spirale ( flagellico secondo la composizione chimica) formazioni - flagelli.

In base alla posizione e al numero dei flagelli, si distinguono diverse forme di batteri.

1. Monotrichi: hanno un flagello polare.

2. Lofotrichous: hanno un fascio polare di flagelli.

3. Anfitrichi: hanno flagelli ai poli diametralmente opposti.

4. Peritrico: ha flagelli attorno all'intero perimetro della cellula batterica.

La capacità di movimento mirato (chemiotassi, aerotassi, fototassi) nei batteri è determinata geneticamente.

fimbrie o ciglia- filamenti corti che circondano in gran numero la cellula batterica, con l'aiuto dei quali i batteri sono attaccati ai substrati (ad esempio, alla superficie delle mucose). Quindi, le fimbrie sono Fattori di adesione e colonizzazione.

F- bere (fattore di fertilità)- apparato coniugazione batterica, si trovano in piccole quantità sotto forma di sottili villi proteici.

Endospore e sporulazione.

sporulazione- un modo per preservare alcuni tipi di batteri in condizioni ambientali avverse. Endospore si formano nel citoplasma, sono cellule con bassa attività metabolica ed elevata resistenza ( resistenza) all'essiccazione, a fattori chimici, alle alte temperature e ad altri fattori ambientali avversi. La microscopia ottica viene spesso utilizzata per rilevare le spore. secondo Orzeshko. Un'elevata resistenza è associata ad un contenuto elevato sale di calcio dell'acido dipicolinico nel guscio delle spore. La posizione e la dimensione delle spore nei diversi microrganismi sono diverse, il che ha un valore diagnostico (tassonomico) differenziale. Le principali fasi del “ciclo vitale” delle spore sporulazione(comprende la fase preparatoria, la fase delle prespore, la formazione del guscio, la maturazione e la dormienza) e germinazione terminando con la formazione di una forma vegetativa. Il processo di sporulazione è geneticamente determinato.

Forme incolte di batteri.

Molte specie di batteri gram-negativi che non formano spore hanno uno stato adattativo speciale: forme incolte. Hanno una bassa attività metabolica e non si moltiplicano attivamente; non formano colonie su terreni nutritivi densi, non vengono rilevati durante le colture. Sono altamente resistenti e possono rimanere vitali per diversi anni. Non rilevato con metodi batteriologici classici, rilevato solo con metodi genetici ( reazione a catena della polimerasi - PCR).

Agli albori dello sviluppo della vita sulla Terra, tutte le forme cellulari erano rappresentate da batteri. Risucchiavano la materia organica disciolta nell'oceano primordiale attraverso la superficie del corpo.

Nel corso del tempo alcuni batteri si sono adattati per produrre sostanze organiche da quelle inorganiche. Per fare questo, hanno usato l'energia della luce solare. Emerse il primo sistema ecologico in cui questi organismi erano produttori. Di conseguenza, l'ossigeno rilasciato da questi organismi è apparso nell'atmosfera terrestre. Con esso, puoi ottenere molta più energia dallo stesso cibo e utilizzare l'energia aggiuntiva per complicare la struttura del corpo: dividere il corpo in parti.

Una delle conquiste più importanti della vita è la separazione del nucleo e del citoplasma. Il nucleo contiene informazioni ereditarie. Una speciale membrana attorno al nucleo ha permesso di proteggerlo da danni accidentali. Se necessario, il citoplasma riceve comandi dal nucleo che dirigono l'attività vitale e lo sviluppo della cellula.

Gli organismi in cui il nucleo è separato dal citoplasma formavano il superregno del nucleare (tra questi figurano piante, funghi, animali).

Pertanto, la cellula, la base dell'organizzazione di piante e animali, è nata e si è sviluppata nel corso dell'evoluzione biologica.

Anche ad occhio nudo, e ancora meglio sotto una lente d'ingrandimento, puoi vedere che la polpa di un'anguria matura è costituita da chicchi o chicchi molto piccoli. Queste sono le cellule: i "mattoni" più piccoli che compongono i corpi di tutti gli organismi viventi, comprese le piante.

La vita di una pianta è svolta dall'attività combinata delle sue cellule, creando un unico insieme. Con la multicellularità delle parti vegetali si verifica una differenziazione fisiologica delle loro funzioni, una specializzazione di varie cellule a seconda della loro posizione nel corpo vegetale.

Una cellula vegetale differisce da una cellula animale in quanto ha un guscio denso che copre il contenuto interno da tutti i lati. La cella non è piatta (come viene solitamente raffigurata), molto probabilmente assomiglia ad una piccolissima fiala piena di contenuto viscido.

La struttura e le funzioni di una cellula vegetale

Considera una cellula come un'unità strutturale e funzionale di un organismo. All'esterno, la cellula è ricoperta da una densa parete cellulare, nella quale sono presenti sezioni più sottili: i pori. Sotto c'è un film molto sottile - una membrana che copre il contenuto della cellula - il citoplasma. Nel citoplasma ci sono cavità: vacuoli pieni di linfa cellulare. Al centro della cellula o vicino alla parete cellulare c'è un corpo denso: il nucleo con il nucleolo. Il nucleo è separato dal citoplasma dall'involucro nucleare. Piccoli corpi, i plastidi, sono distribuiti in tutto il citoplasma.

La struttura di una cellula vegetale

La struttura e le funzioni degli organelli delle cellule vegetali

Organoide	Disegno	Descrizione	Funzione	Peculiarità
Parete cellulare o membrana plasmatica		Incolore, trasparente e molto resistente	Passa nella cellula e rilascia sostanze dalla cellula.	La membrana cellulare è semipermeabile
Citoplasma		Sostanza viscosa densa	Contiene tutte le altre parti della cellula.	È in costante movimento
Nucleo (parte importante della cellula)		rotondo o ovale	Assicura il trasferimento delle proprietà ereditarie alle cellule figlie durante la divisione	Parte centrale della cellula
		Forma sferica o irregolare	Partecipa alla sintesi proteica
		Un serbatoio separato dal citoplasma da una membrana. Contiene linfa cellulare	Si accumulano nutrienti di riserva e prodotti di scarto non necessari alla cellula.	Man mano che la cellula cresce, i piccoli vacuoli si fondono in un unico grande vacuolo (centrale).
plastidi		Cloroplasti	Usa l'energia luminosa del sole e crea organico da inorganico	La forma di dischi separati dal citoplasma da una doppia membrana
		Cromoplasti	Formato a seguito dell'accumulo di carotenoidi	Giallo, arancione o marrone
		Leucoplasti	Plastidi incolori
membrana nucleare		È costituito da due membrane (esterna e interna) con pori	Separa il nucleo dal citoplasma	Permette lo scambio tra nucleo e citoplasma

La parte vivente della cellula è un sistema limitato, ordinato e strutturato dalla membrana di biopolimeri e strutture di membrana interna coinvolte nella totalità dei processi metabolici ed energetici che mantengono e riproducono l'intero sistema nel suo insieme.

Una caratteristica importante è che nella cellula non ci sono membrane aperte con estremità libere. Le membrane cellulari delimitano sempre cavità o aree, chiudendole da tutti i lati.

Schema generalizzato moderno di una cellula vegetale

plasmalemma(membrana cellulare esterna) - una pellicola ultramicroscopica spessa 7,5 nm, composta da proteine, fosfolipidi e acqua. Questo è un film molto elastico che è ben bagnato dall'acqua e ripristina rapidamente l'integrità dopo il danneggiamento. Ha una struttura universale, cioè tipica di tutte le membrane biologiche. Le cellule vegetali all'esterno della membrana cellulare hanno una forte parete cellulare che crea un supporto esterno e mantiene la forma della cellula. È costituito da fibra (cellulosa), un polisaccaride insolubile in acqua.

Plasmodesmi di una cellula vegetale, sono tubuli submicroscopici penetranti nelle membrane e rivestiti da una membrana plasmatica, che passa così da una cellula all'altra senza interruzione. Con il loro aiuto, avviene la circolazione intercellulare di soluzioni contenenti nutrienti organici. Trasmettono anche biopotenziali e altre informazioni.

Poromi chiamati buchi nella membrana secondaria, dove le cellule sono separate solo dalla membrana primaria e dalla placca centrale. Le aree della membrana primaria e della piastra centrale che separano i pori adiacenti delle cellule adiacenti sono chiamate membrana dei pori o pellicola di chiusura dei pori. La pellicola di chiusura del poro è perforata dai tubuli plasmodesmenali, ma nei pori solitamente non si forma un foro passante. I pori facilitano il trasporto di acqua e soluti da cellula a cellula. Nelle pareti delle cellule vicine, di regola, si formano i pori uno contro l'altro.

Parete cellulare ha un guscio ben definito, relativamente spesso di natura polisaccaridica. La parete cellulare vegetale è un prodotto del citoplasma. Alla sua formazione partecipano attivamente l'apparato del Golgi e il reticolo endoplasmatico.

La struttura della membrana cellulare

La base del citoplasma è la sua matrice, o ialoplasma, un complesso sistema colloidale incolore, otticamente trasparente, capace di transizioni reversibili dal sol al gel. Il ruolo più importante dell'ialoplasma è quello di unire tutte le strutture cellulari in un unico sistema e garantire l'interazione tra loro nei processi del metabolismo cellulare.

Ialoplasma(o la matrice del citoplasma) costituisce l'ambiente interno della cellula. È costituito da acqua e vari biopolimeri (proteine, acidi nucleici, polisaccaridi, lipidi), di cui la parte principale sono proteine ​​con varie specificità chimiche e funzionali. Lo ialoplasma contiene anche aminoacidi, monozuccheri, nucleotidi e altre sostanze a basso peso molecolare.

I biopolimeri formano con l'acqua un mezzo colloidale che, a seconda delle condizioni, può essere denso (sotto forma di gel) o più liquido (sotto forma di sol), sia nell'intero citoplasma che nelle sue singole sezioni. Nell'ialoplasma sono localizzati vari organelli e inclusioni che interagiscono tra loro e con l'ambiente dell'ialoplasma. Inoltre, la loro posizione è spesso specifica per determinati tipi di cellule. Attraverso la membrana bilipidica, lo ialoplasma interagisce con l'ambiente extracellulare. Di conseguenza, l'ialoplasma è un ambiente dinamico e svolge un ruolo importante nel funzionamento dei singoli organelli e nell'attività vitale delle cellule nel loro insieme.

Formazioni citoplasmatiche - organelli

Gli organelli (organelli) sono i componenti strutturali del citoplasma. Hanno una certa forma e dimensione, sono strutture citoplasmatiche obbligatorie della cellula. In loro assenza o danneggiamento, la cellula solitamente perde la capacità di continuare ad esistere. Molti organelli sono capaci di dividersi e autoriprodursi. Sono così piccoli che possono essere visti solo con un microscopio elettronico.

Nucleo

Il nucleo è l'organello più visibile e solitamente il più grande della cellula. Fu studiato per la prima volta in dettaglio da Robert Brown nel 1831. Il nucleo fornisce le più importanti funzioni metaboliche e genetiche della cellula. Ha forma abbastanza variabile: può essere sferico, ovale, lobato, lenticolare.

Il nucleo svolge un ruolo significativo nella vita della cellula. Una cellula dalla quale è stato rimosso il nucleo non secerne più un guscio, smette di crescere e di sintetizzare sostanze. I prodotti del decadimento e della distruzione si intensificano in esso, a seguito dei quali muore rapidamente. La formazione di un nuovo nucleo dal citoplasma non avviene. I nuovi nuclei si formano solo per fissione o frantumazione di quello vecchio.

Il contenuto interno del nucleo è la cariolinfa (succo nucleare), che riempie lo spazio tra le strutture del nucleo. Contiene uno o più nucleoli, nonché un numero significativo di molecole di DNA collegate a proteine ​​specifiche: gli istoni.

La struttura del nucleo

nucleolo

Il nucleolo, come il citoplasma, contiene principalmente RNA e proteine ​​specifiche. La sua funzione più importante è che in esso avviene la formazione dei ribosomi, che effettuano la sintesi delle proteine ​​nella cellula.

apparato del Golgi

L'apparato del Golgi è un organoide che ha una distribuzione universale in tutti i tipi di cellule eucariotiche. È un sistema a più livelli di sacche a membrana piatta, che si addensano lungo la periferia e formano processi vescicolari. Nella maggior parte dei casi si trova vicino al nucleo.

apparato del Golgi

L'apparato di Golgi comprende necessariamente un sistema di piccole vescicole (vescicole), che sono allacciate da cisterne ispessite (dischi) e si trovano lungo la periferia di questa struttura. Queste vescicole svolgono il ruolo di un sistema di trasporto intracellulare di granuli settoriali specifici e possono servire come fonte di lisosomi cellulari.

Le funzioni dell'apparato di Golgi consistono anche nell'accumulo, separazione e rilascio di prodotti di sintesi intracellulare, prodotti di decadimento e sostanze tossiche all'esterno della cellula con l'ausilio di bolle. I prodotti dell'attività sintetica della cellula, così come varie sostanze che entrano nella cellula dall'ambiente attraverso i canali del reticolo endoplasmatico, vengono trasportati nell'apparato del Golgi, si accumulano in questo organoide e quindi entrano nel citoplasma sotto forma di goccioline o granelli e vengono utilizzati dalla cellula stessa o escreti. Nelle cellule vegetali, l'apparato del Golgi contiene enzimi per la sintesi dei polisaccaridi e il materiale polisaccaridico stesso, che viene utilizzato per costruire la parete cellulare. Si ritiene che sia coinvolto nella formazione dei vacuoli. L'apparato di Golgi prende il nome dallo scienziato italiano Camillo Golgi, che lo scoprì per primo nel 1897.

Lisosomi

I lisosomi sono piccole vescicole, limitate da una membrana, la cui funzione principale è l'implementazione della digestione intracellulare. L'utilizzo dell'apparato lisosomiale avviene durante la germinazione del seme della pianta (idrolisi dei nutrienti di riserva).

La struttura del lisosoma

microtubuli

I microtubuli sono membrane, strutture supramolecolari costituite da globuli proteici disposti in file a spirale o diritte. I microtubuli svolgono una funzione prevalentemente meccanica (motoria), fornendo mobilità e contrattilità agli organelli cellulari. Situati nel citoplasma, conferiscono alla cellula una certa forma e garantiscono la stabilità della disposizione spaziale degli organelli. I microtubuli facilitano il movimento degli organelli verso posizioni determinate dai bisogni fisiologici della cellula. Un numero significativo di queste strutture si trova nel plasmalemma, vicino alla membrana cellulare, dove sono coinvolte nella formazione e nell'orientamento delle microfibrille di cellulosa delle membrane delle cellule vegetali.

Struttura dei microtubuli

Vacùolo

Il vacuolo è il componente più importante delle cellule vegetali. È una sorta di cavità (serbatoio) nella massa del citoplasma, riempita con una soluzione acquosa di sali minerali, amminoacidi, acidi organici, pigmenti, carboidrati e separata dal citoplasma da una membrana vacuolare - il tonoplasto.

Il citoplasma riempie l'intera cavità interna solo nelle cellule vegetali più giovani. Con la crescita della cellula, la disposizione spaziale della massa inizialmente continua del citoplasma cambia in modo significativo: in essa compaiono piccoli vacuoli pieni di linfa cellulare e l'intera massa diventa spugnosa. Con l'ulteriore crescita cellulare, i singoli vacuoli si uniscono, spingendo gli strati citoplasmatici verso la periferia, a seguito della quale di solito c'è un grande vacuolo nella cellula formata e il citoplasma con tutti gli organelli si trova vicino alla membrana.

I composti organici e minerali idrosolubili dei vacuoli determinano le corrispondenti proprietà osmotiche delle cellule viventi. Questa soluzione di una certa concentrazione è una sorta di pompa osmotica per la penetrazione controllata nella cellula e il rilascio da essa di acqua, ioni e molecole di metaboliti.

In combinazione con lo strato citoplasmatico e le sue membrane, caratterizzate da proprietà di semipermeabilità, il vacuolo forma un efficace sistema osmotico. Determinati osmoticamente sono indicatori di cellule vegetali viventi come potenziale osmotico, forza di aspirazione e pressione di turgore.

La struttura del vacuolo

plastidi

I plastidi sono gli organelli citoplasmatici più grandi (dopo il nucleo), inerenti solo alle cellule vegetali. Non si trovano solo nei funghi. I plastidi svolgono un ruolo importante nel metabolismo. Sono separati dal citoplasma da una doppia membrana e alcuni dei loro tipi hanno un sistema di membrane interne ben sviluppato e ordinato. Tutti i plastidi hanno la stessa origine.

Cloroplasti- i plastidi più comuni e funzionalmente più importanti degli organismi fotoautotrofi che svolgono processi fotosintetici che alla fine portano alla formazione di sostanze organiche e al rilascio di ossigeno libero. I cloroplasti delle piante superiori hanno una struttura interna complessa.

La struttura del cloroplasto

Le dimensioni dei cloroplasti nelle diverse piante non sono le stesse, ma in media il loro diametro è di 4-6 micron. I cloroplasti sono in grado di muoversi sotto l'influenza del movimento del citoplasma. Inoltre, sotto l'influenza dell'illuminazione, si osserva un movimento attivo dei cloroplasti di tipo ameboide verso la sorgente luminosa.

La clorofilla è la sostanza principale dei cloroplasti. Grazie alla clorofilla le piante verdi sono in grado di utilizzare l'energia luminosa.

Leucoplasti(plastidi incolori) sono corpi del citoplasma chiaramente contrassegnati. Le loro dimensioni sono leggermente più piccole delle dimensioni dei cloroplasti. Più uniforme e la loro forma, avvicinandosi alla sferica.

La struttura del leucoplasto

Si trovano nelle cellule dell'epidermide, dei tuberi, dei rizomi. Quando illuminati, si trasformano molto rapidamente in cloroplasti con un corrispondente cambiamento nella struttura interna. I leucoplasti contengono enzimi con l'aiuto dei quali l'amido viene sintetizzato dal glucosio in eccesso formato durante la fotosintesi, la maggior parte dei quali viene depositata nei tessuti o negli organi di deposito (tuberi, rizomi, semi) sotto forma di granuli di amido. In alcune piante i grassi si depositano nei leucoplasti. La funzione di riserva dei leucoplasti si manifesta occasionalmente nella formazione di proteine ​​di deposito sotto forma di cristalli o inclusioni amorfe.

Cromoplasti nella maggior parte dei casi sono derivati ​​​​dei cloroplasti, occasionalmente - leucoplasti.

La struttura del cromoplasto

La maturazione di rosa canina, peperoni, pomodori è accompagnata dalla trasformazione dei cloroplasti o leucoplasti delle cellule della polpa in carotenoidi. Questi ultimi contengono prevalentemente pigmenti plastidi gialli - carotenoidi, che, dopo la maturazione, vengono sintetizzati intensamente in essi, formando gocce lipidiche colorate, globuli solidi o cristalli. La clorofilla viene distrutta.

Mitocondri

I mitocondri sono organelli presenti nella maggior parte delle cellule vegetali. Hanno forma variabile di bastoncini, grani, fili. Furono scoperti nel 1894 da R. Altman utilizzando un microscopio ottico e successivamente la struttura interna fu studiata utilizzando uno elettronico.

La struttura dei mitocondri

I mitocondri hanno una struttura a due membrane. La membrana esterna è liscia, quella interna forma escrescenze di varie forme: tubuli nelle cellule vegetali. Lo spazio all'interno dei mitocondri è pieno di contenuto semiliquido (matrice), che comprende enzimi, proteine, lipidi, sali di calcio e magnesio, vitamine, nonché RNA, DNA e ribosomi. Il complesso enzimatico mitocondriale accelera il lavoro di un meccanismo complesso e interconnesso di reazioni biochimiche, a seguito delle quali si forma ATP. In questi organelli, le cellule ricevono energia: l'energia dei legami chimici dei nutrienti viene convertita in legami ad alta energia di ATP nel processo di respirazione cellulare. È nei mitocondri che avviene la scomposizione enzimatica di carboidrati, acidi grassi, aminoacidi con il rilascio di energia e la sua successiva conversione in energia ATP. L'energia accumulata viene spesa nei processi di crescita, in nuove sintesi, ecc. I mitocondri si riproducono per divisione e vivono per circa 10 giorni, dopodiché vengono distrutti.

Reticolo endoplasmatico

Reticolo endoplasmatico - una rete di canali, tubuli, vescicole, cisterne situate all'interno del citoplasma. Inaugurato nel 1945 dallo scienziato inglese K. Porter, è un sistema di membrane a struttura ultramicroscopica.

La struttura del reticolo endoplasmatico

L'intera rete è integrata in un unico insieme con la membrana cellulare esterna dell'involucro nucleare. Distinguere ER liscio e ruvido, che trasporta ribosomi. Sulle membrane dell'EPS liscio sono presenti sistemi enzimatici coinvolti nel metabolismo dei grassi e dei carboidrati. Questo tipo di membrana prevale nelle cellule seme ricche di sostanze di riserva (proteine, carboidrati, oli), i ribosomi sono attaccati alla membrana del RE granulare e durante la sintesi di una molecola proteica, la catena polipeptidica con ribosomi è immersa nel RE canale. Le funzioni del reticolo endoplasmatico sono le più diverse: il trasporto di sostanze sia all'interno della cellula che tra cellule vicine; divisione di una cellula in sezioni separate in cui avvengono contemporaneamente vari processi fisiologici e reazioni chimiche.

Ribosomi

I ribosomi sono organelli cellulari non dotati di membrana. Ogni ribosoma è costituito da due particelle di dimensioni diverse e può essere diviso in due frammenti che continuano a mantenere la capacità di sintetizzare proteine ​​dopo essersi combinati in un intero ribosoma.

La struttura del ribosoma

I ribosomi sono sintetizzati nel nucleo, quindi lo lasciano, passando nel citoplasma, dove sono attaccati alla superficie esterna delle membrane del reticolo endoplasmatico o si trovano liberamente. A seconda del tipo di proteina sintetizzata, i ribosomi possono funzionare da soli o combinarsi in complessi: i poliribosomi.