1. Fondamenti di teoria cellulare
2. Piano generale della struttura di una cellula procariotica
3. Piano generale della struttura di una cellula eucariotica
1. Fondamenti di teoria cellulare
La cellula fu scoperta e descritta per la prima volta da R. Hooke (1665). Nel 19 ° secolo nelle opere di T. Schwann, M. Schleiden furono gettate le basi teoria delle cellule strutture degli organismi. La moderna teoria cellulare può essere espressa nei seguenti termini: tutti gli organismi sono costituiti da cellule; la cellula è l'unità strutturale, genetica e funzionale elementare degli esseri viventi. Lo sviluppo di tutti gli organismi inizia con una singola cellula, quindi è l'unità elementare di sviluppo di tutti gli organismi. Negli organismi multicellulari le cellule sono specializzate per svolgere funzioni specifiche.
A seconda dell'organizzazione strutturale, si distinguono le seguenti forme di vita: precellulare (virus) e cellulare. Le cellule pro ed eucariotiche si distinguono tra le forme cellulari in base alle peculiarità dell'organizzazione del materiale ereditario cellulare.
Virus- Si tratta di organismi che hanno dimensioni molto piccole (da 20 a 3000 nm). La loro attività vitale può essere svolta solo all'interno delle cellule dell'organismo ospite. Il corpo del virus è formato da acido nucleico (DNA o RNA), che è contenuto in un guscio proteico - capside, a volte il capside è coperto da una membrana.
2. Piano generale della struttura di una cellula procariotica
Componenti principali di una cellula procariotica: membrana, citoplasma. Il guscio è costituito dal plasmalemma e da strutture superficiali ( parete cellulare capsula, mucosa, flagelli, villi).
plasmalemma ha uno spessore di 7,5 nm ed è formato dalla parte esterna da uno strato di molecole proteiche, sotto il quale si trovano due strati di molecole fosfolipidiche, e poi si trova un nuovo strato di molecole proteiche. Il plasmalemma è dotato di canali rivestiti con molecole proteiche; attraverso questi canali, varie sostanze vengono trasportate sia all'interno che all'esterno della cellula.
Componente principale parete cellulare-murein. In esso possono essere incorporati polisaccaridi, proteine (proprietà antigeniche), lipidi. Dà forma alla cellula, ne previene il rigonfiamento osmotico e la rottura. Acqua, ioni, piccole molecole penetrano facilmente attraverso i pori.
Il citoplasma di una cellula procariotica svolge una funzione ambiente interno cellule, contiene ribosomi, mesosomi, inclusioni e una molecola di DNA.
Ribosomi- gli organelli a forma di fagiolo, composti da proteine e RNA, sono più piccoli (ribosomi 70S) rispetto agli eucarioti. La funzione è la sintesi proteica.
mesosomi- un sistema di membrane intracellulari che formano invaginazioni ripiegate, contengono enzimi della catena respiratoria (sintesi ATP).
Inclusioni: lipidi, glicogeno, polifosfati, proteine, nutrienti di riserva
Molecola di DNA. Una molecola di DNA supercondensata aploide circolare a doppio filamento. Fornisce l'archiviazione, la trasmissione delle informazioni genetiche e la regolazione dell'attività cellulare.
3. Piano generale della struttura di una cellula eucariotica
Una tipica cellula eucariotica è costituita da tre componenti: membrana, citoplasma e nucleo. base parete cellulareè il plasmalemma (membrana cellulare) e la struttura superficiale carboidrato-proteica.
1. Plasmalemma Gli eucarioti differiscono dai procarioti per il loro basso contenuto proteico.
2. Struttura superficiale carboidrati-proteine. Le cellule animali hanno un piccolo strato proteico (glicocalice). Nelle piante, la struttura superficiale della cellula è parete cellulareÈ costituito da cellulosa (fibra).
Funzioni della membrana cellulare: mantiene la forma della cellula e conferisce resistenza meccanica, protegge la cellula, riconosce i segnali molecolari, regola il metabolismo tra la cellula e l'ambiente e realizza l'interazione intercellulare.
Citoplasmaè costituito da ialoplasma (la sostanza principale del citoplasma), organelli e inclusioni. Lo ialoplasma contiene 3 tipi di organelli:
due membrane (mitocondri, plastidi);
membrana singola (reticolo endoplasmatico (RE), apparato di Golgi, vacuoli, lisosomi);
non membrana (centro cellulare, microtubuli, microfilamenti, ribosomi, inclusioni).
1. Ialoplasmaè una soluzione colloidale di composti organici e inorganici. Lo ialoplasma è in grado di muoversi all'interno della cellula - cicloso. Le principali funzioni dell'ialoplasma: un ambiente per la ricerca di organelli e inclusioni, un ambiente per il flusso di processi biochimici e fisiologici, unisce tutte le strutture cellulari in un unico insieme.
2. Mitocondri("stazioni energetiche delle cellule"). La membrana esterna è liscia, quella interna presenta pieghe: creste. Tra la membrana esterna e quella interna c'è matrice. La matrice dei mitocondri contiene molecole di DNA, piccoli ribosomi e varie sostanze.
3. Plastidi caratteristico di cellule vegetali. Esistono tre tipi di plastidi : cloroplasti, cromoplasti e leucoplasti.
IO. Cloroplasti- plastidi verdi in cui avviene la fotosintesi. Il cloroplasto ha una doppia membrana. Il corpo del cloroplasto è costituito da uno stroma proteico-lipidico incolore, penetrato da un sistema di sacche piatte (tilacoidi) formati dalla membrana interna. I tilacoidi formano la grana. Lo stroma contiene ribosomi, granuli di amido, molecole di DNA.
II. Cromoplasti dare colore a diverse parti della pianta.
III. Leucoplasti immagazzinare sostanze nutritive. I leucoplasti possono formare cromoplasti e cloroplasti.
4. Reticolo endoplasmaticoè un sistema ramificato di tubi, canali e cavità. Esistono EPS non granulari (lisci) e granulari (ruvidi). Sul RE non granulare si trovano gli enzimi del metabolismo dei grassi e dei carboidrati (ha luogo la sintesi di grassi e carboidrati). Sul RE granulare si trovano i ribosomi che effettuano la biosintesi proteica. Funzioni EPS: funzioni meccaniche e di sagomatura; trasporto; concentrazione e isolamento.
5. Apparato del Golgiè costituito da sacche e vescicole a membrana piatta. Nelle cellule animali l'apparato del Golgi svolge una funzione secretoria. Nelle piante è il centro della sintesi dei polisaccaridi.
6. Vacuoli pieno di linfa cellulare vegetale. Funzioni dei vacuoli: immagazzinamento di nutrienti e acqua, mantenimento della pressione di turgore nella cellula.
7 . Lisosomi- piccoli organelli di forma sferica, formati da una membrana, all'interno della quale contiene enzimi che idrolizzano proteine, acidi nucleici, carboidrati, grassi.
8. Centro della cella. La funzione del centro cellulare è controllare il processo di divisione cellulare.
9. Microtubuli e microfilamenti Insieme formano lo scheletro cellulare delle cellule animali.
10. Ribosomi gli eucarioti sono più grandi (80S).
11. Inclusioni- sostanze di riserva e secrezioni - solo nelle cellule vegetali.
Nucleoè la parte più importante della cellula eucariotica. È costituito dalla membrana nucleare, dal carioplasma, dai nucleoli, dalla cromatina.
1. Involucro nucleare simile nella struttura alla membrana cellulare, contiene pori. La membrana nucleare protegge l'apparato genetico dagli effetti delle sostanze citoplasmatiche. Controlla il trasporto delle sostanze.
2. Carioplasmaè una soluzione colloidale contenente proteine, carboidrati, sali, altre sostanze organiche e inorganiche. Il carioplasma contiene tutti gli acidi nucleici: quasi l'intera fornitura di DNA, RNA informativo, di trasporto e ribosomiale.
3. Nucleolo - formazione sferica, contiene varie proteine, nucleoproteine, lipoproteine, fosfoproteine. La funzione del nucleolo è la sintesi degli embrioni ribosomiali.
4. Cromatina (cromosomi). Nello stato stazionario (tempo tra le divisioni), il DNA è distribuito uniformemente nel carioplasma sotto forma di cromatina. Durante la divisione, la cromatina viene convertita in cromosomi.
Funzioni del nucleo: nel nucleo sono concentrate le informazioni sui caratteri ereditari dell'organismo (funzione informativa); i cromosomi trasmettono le caratteristiche di un organismo dai genitori alla prole (funzione dell'ereditarietà); il nucleo coordina e regola i processi nella cellula (funzione di regolazione).
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 luce del sole. 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 il suo aiuto, puoi ottenere molto di più dallo stesso cibo. più energia e usa l'energia aggiuntiva per complicare la struttura del corpo: la divisione del 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 |
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Citoplasma | Sostanza viscosa densa | Contiene tutte le altre parti della cellula. | È in costante movimento |
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Nucleo (parte importante della cellula) | rotondo o ovale | Assicura il trasferimento delle proprietà ereditarie alle cellule figlie durante la divisione | Parte centrale della cellula |
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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). |
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plastidi | Cloroplasti | Usa l'energia luminosa del sole e crea organico da inorganico | La forma di dischi separati dal citoplasma da una doppia membrana |
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Cromoplasti | Formato a seguito dell'accumulo di carotenoidi | Giallo, arancione o marrone |
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 | 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 di biopolimeri e interno strutture di membrana, partecipando alla 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. Nella sua educazione Partecipazione attiva riceve 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. Pertanto, l'ialoplasma è un ambiente dinamico e gioca 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 piccole bolle(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 tutto 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. Cloroplasti 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 biologico complesso e interconnesso reazioni chimiche con conseguente formazione di 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 un esterno membrana cellulare guscio nucleare. Distinguere ER liscio e ruvido, che trasporta ribosomi. Sulle membrane dell'EPS liscio sono presenti sistemi enzimatici coinvolti nei grassi e metabolismo 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 vengono sintetizzati nel nucleo, poi lo lasciano, passando nel citoplasma, dove si attaccano superficie esterna 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.
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Piano
1. Cellula, sua struttura e funzioni
2. L'acqua nella vita della cellula
3. Metabolismo ed energia nella cellula
4. Nutrizione della cellula. Fotosintesi e chemiosintesi
5. Codice genetico. Sintesi delle proteine nella cellula
6. Regolazione della trascrizione e della traduzione nella cellula e nell'organismo
Bibliografia
1. Cellula, sua struttura e funzioni
Le cellule si trovano nella sostanza intercellulare, che fornisce loro resistenza meccanica, nutrimento e respirazione. Le parti principali di ogni cellula sono il citoplasma e il nucleo.
La cellula è ricoperta da una membrana costituita da diversi strati di molecole, che forniscono permeabilità selettiva alle sostanze. Le strutture più piccole - gli organelli - si trovano nel citoplasma. Gli organelli cellulari includono: reticolo endoplasmatico, ribosomi, mitocondri, lisosomi, complesso del Golgi, centro cellulare.
La cellula è costituita da: apparato superficiale, citoplasma, nucleo.
La struttura di una cellula animale
Membrana esterna o plasmatica- delimita il contenuto della cellula dall'ambiente (altre cellule, sostanza intercellulare), è costituito da molecole lipidiche e proteiche, fornisce la comunicazione tra le cellule, il trasporto di sostanze all'interno della cellula (pinocitosi, fagocitosi) e fuori dalla cellula.
Citoplasma- l'ambiente semiliquido interno della cellula, che fornisce la comunicazione tra il nucleo e gli organelli in esso situati. I principali processi di attività vitale si svolgono nel citoplasma.
Organelli cellulari:
1) reticolo endoplasmatico (RE)- un sistema di tubuli ramificati, coinvolti nella sintesi di proteine, lipidi e carboidrati, nel trasporto di sostanze, nella cellula;
2) ribosomi- i corpi contenenti rRNA si trovano nel RE e nel citoplasma e sono coinvolti nella sintesi proteica. EPS e ribosomi costituiscono un unico apparato per la sintesi e il trasporto delle proteine;
3) mitocondri- "centrali elettriche" della cellula, delimitate dal citoplasma da due membrane. Quello interno forma delle creste (pieghe) che ne aumentano la superficie. Gli enzimi presenti sulle creste accelerano le reazioni di ossidazione delle sostanze organiche e la sintesi di molecole di ATP ricche di energia;
4) complesso del Golgi- un gruppo di cavità delimitate da una membrana del citoplasma, piena di proteine, grassi e carboidrati, che vengono utilizzati nei processi vitali o rimossi dalla cellula. Le membrane del complesso effettuano la sintesi di grassi e carboidrati;
5) lisosomi- i corpi pieni di enzimi accelerano le reazioni di scissione delle proteine in amminoacidi, dei lipidi in glicerolo e acidi grassi, dei polisaccaridi in monosaccaridi. Nei lisosomi, le parti morte della cellula, le cellule intere e le cellule vengono distrutte.
Inclusioni cellulari- Accumuli di nutrienti di riserva: proteine, grassi e carboidrati.
Nucleo- la parte più importante della cellula.
È ricoperto da una membrana a due membrane con pori attraverso i quali alcune sostanze penetrano nel nucleo, mentre altre entrano nel citoplasma.
I cromosomi sono le principali strutture del nucleo, portatori di informazioni ereditarie sulle caratteristiche di un organismo. Viene trasmesso nel processo di divisione della cellula madre nelle cellule figlie e con le cellule germinali negli organismi figlie.
Il nucleo è il sito della sintesi del DNA, dell’mRNA e dell’rRNA.
La composizione chimica della cellula
La cellula è l’unità elementare della vita sulla Terra. Ha tutte le caratteristiche di un organismo vivente: cresce, si riproduce, scambia sostanze ed energia con l'ambiente e reagisce agli stimoli esterni. L'inizio dell'evoluzione biologica è associato alla comparsa di forme di vita cellulare sulla Terra. Gli organismi unicellulari sono cellule che esistono separatamente l'una dall'altra. Il corpo di tutti gli organismi multicellulari - animali e piante - è costituito da più o meno cellule, che sono una sorta di elementi costitutivi che compongono un organismo complesso. Indipendentemente dal fatto che la cellula sia un sistema vivente integrale... organismo individuale oppure ne è solo una parte, è dotato di un insieme di caratteristiche e proprietà comuni a tutte le cellule.
Circa 60 elementi si trovano nelle cellule sistema periodico Mendeleev, che si trovano anche nella natura inanimata. Questa è una delle prove della comunanza della natura animata e inanimata. Idrogeno, ossigeno, carbonio e azoto sono i più comuni negli organismi viventi, che costituiscono circa il 98% della massa cellulare. Ciò è dovuto alle peculiarità delle proprietà chimiche di idrogeno, ossigeno, carbonio e azoto, per cui si sono rivelati i più adatti per la formazione di molecole che svolgono funzioni biologiche. Questi quattro elementi sono in grado di formare legami covalenti molto forti attraverso l'accoppiamento di elettroni appartenenti a due atomi. Gli atomi di carbonio legati in modo covalente possono formare la spina dorsale di innumerevoli molecole organiche diverse. Poiché gli atomi di carbonio formano facilmente legami covalenti con ossigeno, idrogeno, azoto e anche con zolfo, le molecole organiche raggiungono una complessità e una varietà di struttura eccezionali.
Oltre ai quattro elementi principali, la cellula contiene ferro, potassio, sodio, calcio, magnesio, cloro, fosforo e zolfo in quantità notevoli (frazioni 10 e 100 di percentuale). Tutti gli altri elementi (zinco, rame, iodio, fluoro, cobalto, manganese, ecc.) si trovano nella cellula in quantità molto piccole e sono quindi chiamati microelementi.
Gli elementi chimici fanno parte dei composti inorganici e organici. I composti inorganici includono acqua, sali minerali, anidride carbonica, acidi e basi. I composti organici sono proteine, acidi nucleici, carboidrati, grassi (lipidi) e lipidi. Oltre all'ossigeno, all'idrogeno, al carbonio e all'azoto, nella loro composizione possono essere inclusi altri elementi. Alcune proteine contengono zolfo. Parte integrale l'acido nucleico è il fosforo. La molecola dell'emoglobina comprende il ferro, il magnesio è coinvolto nella costruzione della molecola della clorofilla. Gli oligoelementi, nonostante il loro contenuto estremamente basso negli organismi viventi, svolgono un ruolo importante nei processi vitali. Lo iodio fa parte dell'ormone tiroideo - tiroxina, cobalto - nella composizione dell'ormone vitamina B 12 della parte insulare del pancreas - insulina - contiene zinco.
La materia organica della cellula
Scoiattoli.
Tra le sostanze organiche della cellula le proteine sono al primo posto sia in quantità (10–12% della massa cellulare totale) che in valore. Le proteine sono polimeri ad alto peso molecolare (con un peso molecolare compreso tra 6.000 e 1 milione o più) i cui monomeri sono amminoacidi. Gli organismi viventi utilizzano 20 aminoacidi, sebbene ce ne siano molti di più. La composizione di qualsiasi amminoacido comprende un gruppo amminico (-NH2), che ha proprietà basiche, e un gruppo carbossilico (-COOH), che ha proprietà proprietà acide. Due amminoacidi vengono combinati in un'unica molecola stabilendo un legame HN-CO con il rilascio di una molecola d'acqua. Il legame tra il gruppo amminico di un amminoacido e il gruppo carbossilico di un altro è chiamato legame peptidico.
Le proteine sono polipeptidi contenenti decine o centinaia di aminoacidi. Le molecole di varie proteine differiscono l'una dall'altra per peso molecolare, numero, composizione degli amminoacidi e loro sequenza nella catena polipeptidica. È chiaro, quindi, che le proteine presentano una grande diversità, il loro numero in tutti i tipi di organismi viventi è stimato a 1010 - 1012.
Una catena di unità aminoacidiche collegate da legami peptidici covalenti in una determinata sequenza è chiamata struttura primaria di una proteina.
Nelle cellule, le proteine hanno la forma di fibre o palline (globuli) attorcigliate elicoidalmente. Ciò è spiegato dal fatto che in una proteina naturale la catena polipeptidica è piegata in modo rigorosamente definito, a seconda della struttura chimica degli amminoacidi che la compongono.
Innanzitutto, la catena polipeptidica si avvolge formando un'elica. L'attrazione nasce tra gli atomi delle spire adiacenti e si formano legami idrogeno, in particolare, tra i gruppi NH e CO situati sulle spire adiacenti. Una catena di amminoacidi, attorcigliata a forma di spirale, forma la struttura secondaria di una proteina. Come risultato dell'ulteriore ripiegamento dell'elica, si forma una configurazione specifica per ciascuna proteina, chiamata struttura terziaria. La struttura terziaria è dovuta all'azione di forze di adesione tra i radicali idrofobici presenti in alcuni amminoacidi e di legami covalenti tra i gruppi SH dell'amminoacido cisteina (legami S-S). Il numero di aminoacidi radicali idrofobici e cisteina, nonché l'ordine della loro disposizione nella catena polipeptidica, è specifico per ciascuna proteina. Di conseguenza, le caratteristiche della struttura terziaria di una proteina sono determinate dalla sua struttura primaria. La proteina mostra attività biologica solo sotto forma di struttura terziaria. Pertanto, la sostituzione anche di un solo amminoacido nella catena polipeptidica può portare ad un cambiamento nella configurazione della proteina e ad una diminuzione o perdita della sua attività biologica.
In alcuni casi, le molecole proteiche si combinano tra loro e possono svolgere la loro funzione solo sotto forma di complessi. Quindi l'emoglobina è un complesso di quattro molecole e solo in questa forma è in grado di legarsi e trasportare ossigeno, tali aggregati rappresentano la struttura quaternaria della proteina. Secondo la loro composizione, le proteine si dividono in due classi principali: semplici e complesse. Le proteine semplici sono costituite solo da aminoacidi, acidi nucleici (nucleotidi), lipidi (lipoproteine), Me (proteine metalliche), P (fosfoproteine).
Le funzioni delle proteine nella cellula sono estremamente diverse..
Una delle più importanti è la funzione di costruzione: le proteine sono coinvolte nella formazione di tutte le membrane cellulari e degli organelli cellulari, nonché delle strutture intracellulari. Esclusivamente importanza ha un ruolo enzimatico (catalitico) delle proteine. Gli enzimi accelerano le reazioni chimiche che avvengono nella cellula di 10 o 100 milioni di volte. La funzione motoria è fornita da speciali proteine contrattili. Queste proteine sono coinvolte in tutti i tipi di movimenti di cui sono capaci le cellule e gli organismi: lo sfarfallio delle ciglia e il battito dei flagelli nei protozoi, la contrazione muscolare negli animali, il movimento delle foglie nelle piante, ecc.
La funzione di trasporto delle proteine è quella di attaccarsi elementi chimici(ad esempio, l'emoglobina attacca O) o biologicamente sostanze attive(ormoni) e trasferirli ai tessuti e agli organi del corpo. La funzione protettiva si esprime sotto forma di produzione di proteine speciali, chiamate anticorpi, in risposta alla penetrazione di proteine o cellule estranee nel corpo. Gli anticorpi legano e neutralizzano le sostanze estranee. Le proteine svolgono un ruolo importante come fonti di energia. Con frazionamento completo di 1g. le proteine vengono rilasciate 17,6 kJ (~ 4,2 kcal). cromosoma della membrana cellulare
Carboidrati.
I carboidrati, o saccaridi, sono sostanze organiche con la formula generale (CH 2O) n. La maggior parte dei carboidrati ha il doppio del numero di atomi di H rispetto agli atomi di O, rispetto alle molecole d'acqua. Pertanto, queste sostanze erano chiamate carboidrati. In una cellula vivente, i carboidrati si trovano in quantità non superiori all'1-2, a volte al 5% (nel fegato, nei muscoli). Le cellule vegetali sono le più ricche di carboidrati, il cui contenuto in alcuni casi raggiunge il 90% della massa di sostanza secca (semi, tuberi di patata, ecc.).
I carboidrati sono semplici e complessi.
I carboidrati semplici sono chiamati monosaccaridi. A seconda del numero di atomi di carboidrati nella molecola, i monosaccaridi sono chiamati triosi, tetrosi, pentosi o esosi. Dei sei monosaccaridi del carbonio, i più importanti sono gli esosi, il glucosio, il fruttosio e il galattosio. Il glucosio è contenuto nel sangue (0,1-0,12%). I pentosi ribosio e desossiribosio fanno parte degli acidi nucleici e dell'ATP. Se due monosaccaridi si combinano in una molecola, tale composto viene chiamato disaccaride. Lo zucchero alimentare, ottenuto dalla canna o dalla barbabietola da zucchero, è costituito da una molecola di glucosio e una molecola di fruttosio, zucchero del latte - di glucosio e galattosio.
I carboidrati complessi formati da molti monosaccaridi sono chiamati polisaccaridi. Il monomero di polisaccaridi come amido, glicogeno, cellulosa è glucosio. I carboidrati svolgono due funzioni principali: costruzione ed energia. La cellulosa costituisce le pareti delle cellule vegetali. Il complesso polisaccaride chitina funge da principale componente strutturale esoscheletro degli artropodi. La chitina svolge anche una funzione costruttiva nei funghi.
I carboidrati svolgono il ruolo della principale fonte di energia nella cellula. Nel processo di ossidazione di 1 g di carboidrati vengono rilasciati 17,6 kJ (~ 4,2 kcal). L'amido nelle piante e il glicogeno negli animali sono immagazzinati nelle cellule e fungono da riserva energetica.
Acidi nucleici.
Il valore degli acidi nucleici nella cellula è molto alto. Le peculiarità della loro struttura chimica offrono la possibilità di immagazzinare, trasferire e trasmettere informazioni sulla struttura delle molecole proteiche alle cellule figlie, che vengono sintetizzate in ciascun tessuto ad un certo stadio di sviluppo individuale.
Poiché la maggior parte delle proprietà e delle caratteristiche delle cellule sono dovute alle proteine, è chiaro che la stabilità degli acidi nucleici è la condizione più importante per il normale funzionamento delle cellule e degli interi organismi. Qualsiasi cambiamento nella struttura delle cellule o nell'attività dei processi fisiologici in esse, influenzando così la vita. Lo studio della struttura degli acidi nucleici è estremamente importante per comprendere l'ereditarietà dei tratti negli organismi e i modelli di funzionamento sia delle singole cellule che delle cellule. sistemi cellulari- tessuti e organi.
Esistono 2 tipi di acidi nucleici: DNA e RNA.
Il DNA è un polimero costituito da due eliche nucleotidiche, racchiuse in modo da formare una doppia elica. I monomeri delle molecole di DNA sono nucleotidi costituiti da una base azotata (adenina, timina, guanina o citosina), un carboidrato (desossiribosio) e un residuo di acido fosforico. Le basi azotate nella molecola del DNA sono interconnesse da un numero ineguale di legami H e sono disposte a coppie: l'adenina (A) è sempre contro la timina (T), la guanina (G) contro la citosina (C). Schematicamente, la disposizione dei nucleotidi in una molecola di DNA può essere rappresentata come segue:
Fig. 1. Disposizione dei nucleotidi in una molecola di DNA
Dalla Fig.1. Si può vedere che i nucleotidi sono collegati tra loro non in modo casuale, ma selettivamente. La capacità di interazione selettiva dell'adenina con la timina e della guanina con la citosina è chiamata complementarità. L'interazione complementare di alcuni nucleotidi è spiegata dalle peculiarità della disposizione spaziale degli atomi nelle loro molecole, che consentono loro di avvicinarsi l'uno all'altro e formare legami H.
In una catena polinucleotidica, i nucleotidi adiacenti sono legati tra loro tramite uno zucchero (desossiribosio) e un residuo di acido fosforico. L'RNA, come il DNA, è un polimero i cui monomeri sono nucleotidi.
Le basi azotate dei tre nucleotidi sono le stesse che compongono il DNA (A, G, C); il quarto - l'uracile (U) - è presente nella molecola dell'RNA al posto della timina. I nucleotidi dell'RNA differiscono dai nucleotidi del DNA nella struttura dei loro carboidrati (ribosio invece di desossiribosio).
In una catena di RNA, i nucleotidi sono uniti dalla formazione di legami covalenti tra il ribosio di un nucleotide e il residuo di acido fosforico di un altro. Gli RNA a due filamenti differiscono nella struttura. Gli RNA a doppio filamento sono i custodi delle informazioni genetiche in numerosi virus, ad es. svolgere le funzioni dei cromosomi. Gli RNA a filamento singolo effettuano il trasferimento di informazioni sulla struttura delle proteine dal cromosoma al sito della loro sintesi e partecipano alla sintesi proteica.
Esistono diversi tipi di RNA a filamento singolo. I loro nomi sono dovuti alla loro funzione o posizione nella cella. La maggior parte dell'RNA citoplasmatico (fino all'80-90%) è RNA ribosomiale (rRNA) contenuto nei ribosomi. Le molecole di rRNA sono relativamente piccole e sono costituite in media da 10 nucleotidi.
Un altro tipo di RNA (mRNA) che trasporta informazioni sulla sequenza degli aminoacidi nelle proteine da sintetizzare nei ribosomi. La dimensione di questi RNA dipende dalla lunghezza del segmento di DNA da cui sono stati sintetizzati.
Gli RNA di trasferimento svolgono diverse funzioni. Forniscono aminoacidi nel sito di sintesi proteica, "riconoscono" (secondo il principio di complementarità) la tripletta e l'RNA corrispondente all'amminoacido trasferito ed eseguono l'esatto orientamento dell'amminoacido sul ribosoma.
Grassi e lipidi.
I grassi sono composti di acidi grassi macromolecolari e dell'alcol trivalente glicerolo. I grassi non si sciolgono nell'acqua: sono idrofobi.
Nella cellula sono sempre presenti altre sostanze complesse idrofobe simili ai grassi, chiamate lipidi. Una delle funzioni principali dei grassi è l’energia. Durante la scomposizione di 1 g di grasso in CO 2 e H 2 O, viene rilasciata una grande quantità di energia: 38,9 kJ (~ 9,3 kcal).
La funzione principale dei grassi nel mondo animale (e in parte vegetale) è quella di immagazzinamento.
Anche i grassi e i lipidi svolgono una funzione costruttiva: fanno parte delle membrane cellulari. A causa della scarsa conduttività termica, il grasso è in grado di svolgere una funzione protettiva. In alcuni animali (foche, balene), si deposita nel tessuto adiposo sottocutaneo, formando uno strato spesso fino a 1 metro.La formazione di alcuni lipidi precede la sintesi di numerosi ormoni. Di conseguenza queste sostanze hanno anche la funzione di regolare i processi metabolici.
2. L'acqua nella vita della cellula
Sostanze chimiche che compongono la cellula: inorganiche (acqua, sali minerali)
Garantire l'elasticità cellulare.
Le conseguenze della perdita di acqua da parte della cellula sono l'avvizzimento delle foglie, l'essiccazione dei frutti.
Accelerazione delle reazioni chimiche dovuta alla dissoluzione delle sostanze in acqua.
Garantire il movimento delle sostanze: l'ingresso della maggior parte delle sostanze nella cellula e la loro rimozione dalla cellula sotto forma di soluzioni.
Garantire la dissoluzione di molte sostanze chimiche (un numero di sali, zuccheri).
Partecipazione a numerose reazioni chimiche.
Partecipazione al processo di termoregolazione grazie alla capacità di rallentare il riscaldamento e rallentare il raffreddamento.
Acqua. H2DI - il composto più comune negli organismi viventi. Il suo contenuto in cellule diverse oscilla in un intervallo abbastanza ampio.
Il ruolo eccezionalmente importante dell'acqua nel garantire i processi vitali è dovuto alle sue proprietà fisico-chimiche.
La polarità delle molecole e la capacità di formare legami idrogeno rendono l'acqua un buon solvente per un numero enorme di sostanze. La maggior parte delle reazioni chimiche che avvengono in una cellula possono avvenire solo in una soluzione acquosa.
L'acqua è coinvolta anche in molte trasformazioni chimiche.
Il numero totale di legami idrogeno tra le molecole d'acqua varia a seconda di t °. A t ° lo scioglimento del ghiaccio distrugge circa il 15% dei legami idrogeno, a t ° 40 ° C - la metà. Durante il passaggio allo stato gassoso, tutti i legami idrogeno vengono distrutti. Ciò spiega l’elevata capacità termica specifica dell’acqua. Quando cambia la t° dell'ambiente esterno, l'acqua assorbe o cede calore a causa della rottura o della nuova formazione di legami idrogeno.
In questo modo le fluttuazioni di t° all'interno della cellula risultano minori che nell'ambiente. L'elevato calore di evaporazione è alla base dell'efficiente meccanismo di trasferimento del calore nelle piante e negli animali.
L'acqua come solvente partecipa al fenomeno dell'osmosi, che svolge un ruolo importante nell'attività vitale delle cellule dell'organismo. L'osmosi si riferisce alla penetrazione di molecole di solvente attraverso una membrana semipermeabile in una soluzione di una sostanza.
Le membrane semipermeabili sono membrane che consentono il passaggio delle molecole del solvente, ma non delle molecole (o ioni) del soluto. Pertanto, l'osmosi è una diffusione unidirezionale delle molecole d'acqua nella direzione di una soluzione.
sali minerali.
La maggior parte di quelli inorganici celle dentro e fuori si presenta sotto forma di sali allo stato dissociato o solido.
La concentrazione di cationi e anioni nella cellula e nel suo ambiente non è la stessa. La concentrazione di sali dipende in larga misura pressione osmotica nella cella e nelle sue proprietà buffer.
Il buffering è la capacità di una cellula di mantenere una reazione leggermente alcalina del suo contenuto a un livello costante. Il contenuto di sali minerali nella cellula sotto forma di cationi (K+, Na+, Ca2+, Mg2+) e anioni (--HPO | ~, - H 2RS> 4, - SG, - HCC * s). L'equilibrio del contenuto di cationi e anioni nella cellula, garantendo la costanza dell'ambiente interno del corpo. Esempi: nella cella l'ambiente è leggermente alcalino, all'interno della cella alta concentrazione Ioni K + e nell'ambiente cellulare - ioni Na +. Partecipazione dei sali minerali al metabolismo.
3 . DIscambio di sostanze ed energia nella cellula
Metabolismo energetico nella cellula
Adenosina trifosfato (abbr. ATP, Inglese APR) - nucleotide, svolge un ruolo estremamente importante nello scambio di energia e sostanze negli organismi; Innanzitutto, il composto è noto come fonte universale di energia per tutti i processi biochimici che si verificano nei sistemi viventi.
L’ATP fornisce energia per tutte le funzioni cellulari: lavoro meccanico, biosintesi di sostanze, divisione, ecc. In media, il contenuto di ATP in una cellula è circa lo 0,05% della sua massa, ma in quelle cellule in cui i costi di ATP sono elevati (ad esempio, nelle cellule del fegato, nei muscoli striati), il suo contenuto può arrivare fino allo 0,5%. Sintesi dell'ATP nelle cellule avviene principalmente nei mitocondri. Come ricorderete (vedi 1.7), sono necessari 40 kJ per sintetizzare 1 mole di ATP dall'ADP.
Il metabolismo energetico nella cellula è diviso in tre fasi.
La prima fase è preparatoria.
Durante questo, le grandi molecole di polimeri alimentari si dividono in frammenti più piccoli. I polisaccaridi si scompongono in di- e monosaccaridi, proteine - in aminoacidi, grassi - in glicerolo e acidi grassi. Durante queste trasformazioni viene rilasciata poca energia, questa viene dissipata sotto forma di calore e non si forma ATP.
La seconda fase è incompleta, senza ossigeno, scissione delle sostanze.
In questa fase le sostanze formatesi durante la fase preparatoria vengono decomposte dagli enzimi in assenza di ossigeno.
Analizziamo questa fase usando l'esempio della glicolisi, la degradazione enzimatica del glucosio. La glicolisi si verifica nelle cellule animali e in alcuni microrganismi. In sintesi, questo processo può essere rappresentato come la seguente equazione:
C 6H 12O 6 + 2H 3P 04 + 2ADP > 2C 3H 603 + 2ATP + 2H 2O
Pertanto, durante la glicolisi, da una molecola di glucosio si formano due molecole, tre di carbonio acido piruvico(C 3H 4O 3), che in molte cellule, ad esempio nelle cellule muscolari, si trasforma in acido lattico (C 3H 6O 3), e l'energia rilasciata in questo caso è sufficiente per convertire due molecole di ADP in due molecole di ATP.
Nonostante la sua apparente semplicità, la glicolisi è un processo a più fasi con più di dieci fasi catalizzate da vari enzimi. Solo il 40% dell’energia rilasciata viene immagazzinata dalla cella sotto forma di ATP, mentre il restante 60% viene dissipato sotto forma di calore. A causa delle numerose fasi della glicolisi, le piccole porzioni di calore rilasciate non hanno il tempo di riscaldare la cella a un livello pericoloso.
La glicolisi avviene nel citoplasma delle cellule.
Nella maggior parte delle cellule vegetali e in alcuni funghi, la seconda fase del metabolismo energetico è rappresentata dalla fermentazione alcolica:
C6H12O6+2H3RO4+2ADP>2C2H5OH+2C02+2ATP+2H2O
I prodotti iniziali della fermentazione alcolica sono gli stessi della glicolisi, ma di conseguenza etanolo, anidride carbonica, acqua e due molecole di ATP. Esistono microrganismi che decompongono il glucosio in acetone, acido acetico e altre sostanze, ma in ogni caso il "profitto energetico" della cellula sono due molecole di ATP.
La terza fase del metabolismo energetico è la completa scissione dell'ossigeno o respirazione cellulare.
In questo caso, le sostanze formate nella seconda fase vengono distrutte nei prodotti finali: CO 2 e H 2O. Questa fase può essere rappresentata come segue:
2C 3H 6O 3 + 6O 2 + 36H 3PO 4 + 36 ADP > 6CO 2 + 42 H 2O + 36 ATP.
Pertanto, l'ossidazione di due molecole di acido tricarbonico, formate durante la scissione enzimatica del glucosio in CO 2 e H 2 O, porta al rilascio di una grande quantità di energia, sufficiente per formare 36 molecole di ATP.
La respirazione cellulare avviene sulle creste dei mitocondri. Coefficiente azione utile di questo processo è superiore a quello della glicolisi, ed è pari a circa il 55%. Come risultato della completa scomposizione di una molecola di glucosio, si formano 38 molecole di ATP.
Per ottenere energia nelle cellule, oltre al glucosio, possono essere utilizzate altre sostanze: lipidi, proteine. Tuttavia, il ruolo principale nel metabolismo energetico nella maggior parte degli organismi appartiene agli zuccheri.
4 . Pmangiarecellule. Fotosintesi e chemiosintesi
La nutrizione cellulare avviene a seguito di una serie di reazioni chimiche complesse, durante le quali le sostanze che entrano nella cellula dall'ambiente esterno (anidride carbonica, sali minerali, acqua) entrano nel corpo della cellula stessa sotto forma di proteine, zuccheri, grassi , oli, composti di azoto e fosforo.
Tutti gli organismi viventi che vivono sulla Terra possono essere divisi in due gruppi a seconda di come ottengono le sostanze organiche di cui hanno bisogno.
Primo gruppo - autotrofi, che è tradotto da greco significa "autoalimentazione". Sono in grado di creare autonomamente tutte le sostanze organiche di cui hanno bisogno per costruire cellule e processi vitali da sostanze inorganiche: acqua, anidride carbonica e altre. Ricevono energia per trasformazioni così complesse sia dalla luce solare e sono chiamati fototrofi, sia dall'energia delle trasformazioni chimiche dei composti minerali, nel qual caso sono chiamati chemiotrofi. Ma sia gli organismi fototrofici che quelli chemiotrofi non hanno bisogno che la materia organica provenga dall'esterno. Gli autotrofi includono tutte le piante verdi e molti batteri.
Un modo fondamentalmente diverso per ottenere i composti organici necessari negli eterotrofi. Gli eterotrofi non possono sintetizzare autonomamente tali sostanze da composti inorganici e necessitano di un costante assorbimento di sostanze organiche già pronte dall'esterno. Quindi "riorganizzano" le molecole ricevute dall'esterno per i propri bisogni.
organismi eterotrofi dipendono direttamente dai prodotti della fotosintesi prodotti dalle piante verdi. Ad esempio, mangiando cavoli o patate, otteniamo sostanze sintetizzate nelle cellule vegetali grazie all'energia della luce solare. Se mangiamo carne di animali domestici, dobbiamo ricordare che questi animali mangiano cibi vegetali: erba, grano, ecc. Pertanto, la loro carne è costituita da molecole ottenute da alimenti vegetali.
Gli eterotrofi includono funghi, animali e molti batteri. Anche alcune cellule di una pianta verde sono eterotrofe: cellule del cambio, radice. Il fatto è che le cellule di queste parti della pianta non sono capaci di fotosintesi e si nutrono di sostanze organiche sintetizzate dalle parti verdi della pianta.
Nutrizione cellulare: lisosomi e digestione intracellulare
I lisosomi, il cui numero in una cellula raggiunge diverse centinaia, formano uno spazio tipico.
Esistono lisosomi di varie forme e dimensioni; la loro struttura interna differisce in una varietà speciale. Questa diversità si riflette nella terminologia morfologica. Esistono molti termini per le particelle che ora conosciamo come lisosomi. Tra questi: corpi densi, corpi residui, citosomi, citosegresomi e molti altri.
Dal punto di vista della chimica, digerire il cibo significa sottoporlo ad idrolisi, cioè a abbattere con acqua vari collegamenti, attraverso il quale sono collegati gli elementi costitutivi delle macromolecole naturali naturali. Ad esempio, i legami peptidici che collegano gli amminoacidi nelle proteine, i legami glicolitici che collegano gli zuccheri nei polisaccaridi e i legami esterei tra acidi e alcoli. Nella maggior parte dei casi, questi legami sono molto stabili e si rompono solo in condizioni severe di temperatura e valori di pH (ambiente acido o alcalino).
Gli organismi viventi non sono in grado di creare o resistere a tali condizioni, eppure digeriscono il cibo senza difficoltà. E lo fanno con l'aiuto di catalizzatori speciali: enzimi idrolitici o idrolasi, che vengono secreti nel sistema digestivo. Le idrolasi sono catalizzatori specifici. Ognuno di essi divide solo un tipo di legame chimico strettamente definito. Poiché il cibo è solitamente costituito da molti componenti con una varietà di legami chimici, la digestione richiede la partecipazione simultanea, coordinata o sequenziale, di vari enzimi. Infatti, i succhi digestivi secreti tratto gastrointestinale, contengono un gran numero di diverse idrolasi, che consentono al corpo umano di assorbire molti complessi prodotti alimentari origine vegetale e animale. Tuttavia, questa capacità è limitata e il corpo umano non è in grado di digerire la cellulosa.
Queste disposizioni fondamentali si applicano sostanzialmente ai lisosomi. In ciascun lisosoma troviamo un intero insieme di diverse idrolasi - ne sono state identificate più di 50 specie - che insieme sono in grado di digerire completamente o quasi molti dei principali sostanze naturali compresi proteine, polisaccaridi, acidi nucleici, combinazioni e loro derivati. Tuttavia, come il tratto gastrointestinale umano, i lisosomi sono caratterizzati da alcune limitazioni nella loro capacità di digestione.
Nell'intestino, i prodotti finali della digestione (digeriti) vengono "eliminati" mediante assorbimento intestinale: vengono rimossi dalle cellule della mucosa, solitamente tramite pompe attive, ed entrano nel flusso sanguigno. Qualcosa di simile accade nei lisosomi.
Varie piccole molecole formate durante la digestione vengono trasportate attraverso la membrana lisosomiale nel citoplasma, dove vengono utilizzate dai sistemi metabolici della cellula.
Ma a volte la digestione non avviene o è incompleta e non raggiunge lo stadio in cui i suoi prodotti possono essere purificati. Nella maggior parte dei protozoi e degli invertebrati inferiori situazioni simili non causare conseguenze speciali, Perché le loro cellule hanno la capacità di liberarsi del contenuto dei loro vecchi lisosomi, semplicemente gettandolo nell'ambiente.
Negli animali superiori molte cellule non sono in grado di svuotare i loro lisosomi in questo modo. Sono in uno stato di "stitichezza" cronica. È questa grave carenza che è alla base di numerose condizioni patologiche associate al sovraccarico dei lisosomi. Dispepsia, iperacidità, stitichezza e altri disturbi digestivi.
Nutrizione autotrofa
La vita sulla Terra dipende da organismi autotrofi. Quasi tutta la materia organica necessaria alle cellule viventi è prodotta dalla fotosintesi.
Fotosintesi(dal greco foto - luce e sintesi - connessione, combinazione) - la trasformazione di sostanze inorganiche (acqua e anidride carbonica) in sostanze organiche da parte di piante verdi e microrganismi fotosintetici grazie all'energia solare, che viene convertita nell'energia dei legami chimici nel molecole di sostanze organiche.
Fasi della fotosintesi.
Nel processo di fotosintesi, l'acqua povera di energia e l'anidride carbonica vengono convertite in materia organica ad alta intensità energetica: il glucosio. In questo caso, l'energia solare si accumula nei legami chimici di questa sostanza. Inoltre, durante la fotosintesi, l'ossigeno viene rilasciato nell'atmosfera, che viene utilizzato dagli organismi per la respirazione.
È stato ormai stabilito che la fotosintesi procede in due fasi: luce e buio.
Nella fase luminosa, grazie all'energia solare, le molecole di clorofilla vengono eccitate e viene sintetizzato ATP.
Contemporaneamente a questa reazione, sotto l'azione della luce, l'acqua (H 20) si decompone con rilascio di ossigeno libero (02). Questo processo venne chiamato fotolisi (dal greco foto - luce e lisi - dissoluzione). Gli ioni idrogeno risultanti si legano a una sostanza speciale, il trasportatore di ioni idrogeno (NADP), e vengono utilizzati nella fase successiva.
La presenza della luce non è necessaria affinché le reazioni della fase temperatura procedano. Le molecole di ATP sintetizzate nella fase luminosa fungono qui da fonte di energia. Nella fase termica, l'anidride carbonica viene assimilata dall'aria, viene ridotta dagli ioni idrogeno e si forma glucosio grazie all'utilizzo dell'energia ATP.
Influenza delle condizioni ambientali sulla fotosintesi.
La fotosintesi utilizza solo l'1% dell'energia solare che cade sulla foglia. La fotosintesi dipende da una serie di condizioni ambientali. Innanzitutto, questo processo procede più intensamente sotto l'influenza dei raggi rossi dello spettro solare (figura 58). Il grado di intensità della fotosintesi è determinato dalla quantità di ossigeno rilasciato, che sposta l'acqua dal cilindro. La velocità della fotosintesi dipende anche dal grado di illuminazione della pianta. Un aumento della durata delle ore diurne porta ad un aumento della produttività della fotosintesi, cioè della quantità di sostanze organiche formate dalla pianta.
Il significato della fotosintesi.
I prodotti della fotosintesi vengono utilizzati:
gli organismi come nutrienti, fonte di energia e ossigeno per i processi vitali;
nella produzione alimentare umana
come materiale da costruzione per la costruzione di abitazioni, nella produzione di mobili, ecc.
L’umanità deve la sua esistenza alla fotosintesi.
Tutte le riserve di carburante sulla Terra sono prodotti formati a seguito della fotosintesi. Usando carbone e legno, otteniamo l'energia immagazzinata nella materia organica durante la fotosintesi. Allo stesso tempo, l'ossigeno viene rilasciato nell'atmosfera.
Secondo gli scienziati, senza la fotosintesi, l’intera riserva di ossigeno si esaurirebbe in 3000 anni.
Chemiosintesi.
Oltre alla fotosintesi, è noto un altro metodo per ottenere energia e sintetizzare sostanze organiche da quelle inorganiche. Alcuni batteri sono in grado di estrarre energia ossidando varie sostanze inorganiche. Non hanno bisogno della luce per creare sostanze organiche. Il processo di sintesi di sostanze organiche da sostanze inorganiche, che avviene grazie all'energia di ossidazione delle sostanze inorganiche, è chiamato chemiosintesi (dal latino chemia - chimica e dal greco sintesi - connessione, combinazione).
I batteri chemiosintetici furono scoperti dallo scienziato russo S.N. Vinogradskij. I batteri del ferro chemiosintetici, i batteri dello zolfo e gli azotobatteri si distinguono a seconda dell'ossidazione di quale sostanza rilascia energia.
5 . Geneticacodice di indicazione. Sintesi delle proteine nella cellula
Codice genetico- un sistema unificato per la registrazione delle informazioni ereditarie nelle molecole di acido nucleico sotto forma di una sequenza di nucleotidi. Il codice genetico si basa sull'utilizzo di un alfabeto formato da sole quattro lettere nucleotidiche che differiscono per le basi azotate: A, T, G, C.
Le principali proprietà del codice genetico sono le seguenti:
1. Il codice genetico è tripletta. Una tripletta (codone) è una sequenza di tre nucleotidi che codifica per un amminoacido. Poiché le proteine contengono 20 aminoacidi, è ovvio che ciascuna di esse non può essere codificata da un nucleotide (poiché ci sono solo quattro tipi di nucleotidi nel DNA, in questo caso 16 aminoacidi rimangono non codificati). Anche due nucleotidi per codificare gli amminoacidi non sono sufficienti, poiché in questo caso possono essere codificati solo 16 amminoacidi. Ciò significa che il numero più piccolo di nucleotidi che codificano un amminoacido è tre. (In questo caso, il numero di possibili triplette nucleotidiche è 43 = 64).
2. La ridondanza (degenerazione) del codice è una conseguenza della sua natura di tripletta e significa che un amminoacido può essere codificato da più triplette (poiché ci sono 20 amminoacidi e 64 triplette). Le eccezioni sono la metionina e il triptofano, che sono codificati da una sola tripletta. Inoltre, alcune terzine svolgono funzioni specifiche.
Quindi, in una molecola di mRNA, tre di essi - UAA, UAG, UGA - sono codoni terminali, cioè segnali di stop che fermano la sintesi della catena polipeptidica. La tripletta corrispondente alla metionina (AUG), situata all'inizio della catena del DNA, non codifica un amminoacido, ma svolge la funzione di inizio (eccitazione) della lettura.
3. Contemporaneamente alla ridondanza, il codice ha la proprietà di univocità, il che significa che ogni codone corrisponde a un solo amminoacido specifico.
4. Il codice è collineare, cioè La sequenza dei nucleotidi in un gene corrisponde esattamente alla sequenza degli aminoacidi in una proteina.
5. Il codice genetico è non sovrapposto e compatto, cioè non contiene "segni di punteggiatura". Ciò significa che il processo di lettura non prevede la possibilità di sovrapposizione di colonne (triplette) e, a partire da un determinato codone, la lettura procede continuamente triplicando per triplette fino ai segnali di stop (codoni terminali). Ad esempio, nell'mRNA sequenza successiva le basi azotate AUGGUGTSUUAAAUGUG verranno lette solo da tali triplette: AUG, GUG, CUU, AAU, GUG, e non AUG, UGG, GGU, GUG, ecc. o AUG, GGU, UGC, CUU, ecc. o qualche altro o in una modo (ad esempio, codone AUG, segno di punteggiatura G, codone UHC, segno di punteggiatura Y, ecc.).
6. Il codice genetico è universale, cioè i geni nucleari di tutti gli organismi codificano le informazioni sulle proteine allo stesso modo, indipendentemente dal livello di organizzazione e dalla posizione sistematica di questi organismi.
Sintesi delle proteine nella cellula
La biosintesi delle proteine avviene in ogni cellula vivente. È più attivo nelle cellule giovani in crescita, dove vengono sintetizzate le proteine per la costruzione dei loro organelli, così come nelle cellule secretorie, dove vengono sintetizzate proteine enzimatiche e proteine ormonali.
Il ruolo principale nel determinare la struttura delle proteine appartiene al DNA. Un pezzo di DNA contenente informazioni sulla struttura di una singola proteina è chiamato gene. Una molecola di DNA contiene diverse centinaia di geni. Una molecola di DNA contiene un codice per la sequenza di amminoacidi in una proteina sotto forma di nucleotidi definitivamente combinati. Il codice del DNA è stato decifrato quasi completamente. La sua essenza è la seguente. Ogni amminoacido corrisponde ad una sezione della catena del DNA di tre nucleotidi adiacenti.
Per esempio, sezione T--T--T corrisponde all'amminoacido lisina, il segmento A--C--A - cistina, C--A--A - valina, ecc. Esistono 20 amminoacidi diversi, il numero di possibili combinazioni di 4 nucleotidi per 3 è 64 Quindi triplette con un eccesso sufficiente a codificare tutti gli aminoacidi.
La sintesi proteica è un complesso processo a più fasi che rappresenta una catena di reazioni sintetiche che procedono secondo il principio della sintesi della matrice.
Poiché il DNA si trova nel nucleo della cellula e la sintesi proteica avviene nel citoplasma, esiste un intermediario che trasmette le informazioni dal DNA ai ribosomi. Un tale intermediario è l'mRNA. :
Nella biosintesi delle proteine, vengono determinati i seguenti passaggi, che vanno a parti differenti celle:
1. La prima fase: la sintesi dell'i-RNA avviene nel nucleo, durante la quale l'informazione contenuta nel gene del DNA viene riscritta in i-RNA. Questo processo è chiamato trascrizione (dal latino "trascrizione" - riscrittura).
2. Nella seconda fase, gli amminoacidi sono collegati alle molecole di tRNA, che consistono sequenzialmente in tre nucleotidi - anticodoni, con l'aiuto dei quali viene determinato il loro codone tripletta.
3. La terza fase è il processo di sintesi diretta dei legami polipeptidici, chiamato traduzione. Si verifica nei ribosomi.
4. Nella quarta fase avviene la formazione della struttura secondaria e terziaria della proteina, cioè la formazione della struttura finale della proteina.
Pertanto, nel processo di biosintesi delle proteine, si formano nuove molecole proteiche in base alle esatte informazioni contenute nel DNA. Questo processo garantisce il rinnovamento delle proteine, i processi metabolici, la crescita e lo sviluppo delle cellule, cioè tutti i processi dell'attività vitale cellulare.
Cromosomi (dal greco "cromo" - colore, "soma" - corpo) - strutture molto importanti del nucleo cellulare. stanno giocando ruolo di primo piano nel processo di divisione cellulare, garantendo il trasferimento delle informazioni ereditarie da una generazione all'altra. Sono sottili filamenti di DNA attaccati alle proteine. I thread vengono chiamati cromatidi , costituito da DNA, proteine basiche (istoni) e proteine acide.
In una cellula che non si divide, i cromosomi riempiono l'intero volume del nucleo e non sono visibili al microscopio. Prima che inizi la divisione, avviene la spiralizzazione del DNA e ciascun cromosoma diventa visibile al microscopio.
Durante la spiralizzazione, i cromosomi si riducono decine di migliaia di volte. In questo stato, i cromosomi sembrano due fili identici (cromatidi) affiancati, collegati da un sito comune: il centromero.
Ogni organismo è caratterizzato da un numero e una struttura costanti di cromosomi. Nelle cellule somatiche i cromosomi sono sempre accoppiati, cioè nel nucleo ci sono due cromosomi identici che formano una coppia. Tali cromosomi sono chiamati omologhi e gli insiemi di cromosomi accoppiati nelle cellule somatiche sono chiamati diploidi.
Quindi, l'insieme diploide dei cromosomi nell'uomo è composto da 46 cromosomi, che formano 23 coppie. Ogni coppia è composta da due cromosomi identici (omologhi).
Le caratteristiche strutturali dei cromosomi consentono di distinguere i loro 7 gruppi, che sono indicati con le lettere latine A, B, C, D, E, F, G. Tutte le coppie di cromosomi hanno numeri di serie.
Uomini e donne hanno 22 paia di cromosomi identici. Si chiamano autosomi. Uomini e donne differiscono per una coppia di cromosomi, chiamati cromosomi sessuali. Sono designati con lettere: X grande (gruppo C) e Y piccola (gruppo C). IN corpo femminile 22 paia di autosomi e una coppia (XX) di cromosomi sessuali. I maschi hanno 22 paia di autosomi e una coppia (XY) di cromosomi sessuali.
A differenza delle cellule somatiche, le cellule germinali contengono metà dell'insieme dei cromosomi, cioè contengono un cromosoma per ciascuna coppia! Un tale insieme è chiamato aploide. insieme aploide I cromosomi nascono durante la maturazione cellulare.
6 . Rregolazione della trascrizione e della traduzione nella cellula ecorpo
Operone e repressore.
È noto che l'insieme dei cromosomi, cioè l'insieme delle molecole di DNA, è lo stesso in tutte le cellule di un organismo.
Pertanto, ogni cellula del corpo è in grado di sintetizzare qualsiasi quantità di ogni proteina presente in quell'organismo. Fortunatamente, ciò non accade mai, poiché le cellule di un particolare tessuto devono avere un certo insieme di proteine necessarie per svolgere la loro funzione in un organismo multicellulare, e in nessun caso dovrebbero sintetizzare proteine "estranee" caratteristiche delle cellule di altri tessuti.
Quindi, ad esempio, nelle cellule radicali è necessario sintetizzare gli ormoni vegetali e nelle cellule fogliari - enzimi per garantire la fotosintesi. Perché allora in una cellula tutte le proteine, le cui informazioni sono disponibili nei suoi cromosomi, non vengono sintetizzate contemporaneamente?
Tali meccanismi sono meglio compresi nelle cellule procariotiche. Nonostante il fatto che i procarioti siano organismi unicellulari, anche la loro trascrizione e traduzione sono regolate, poiché in un momento una cellula può aver bisogno di una proteina, e in un altro momento la stessa proteina può diventarle dannosa.
L'unità genetica del meccanismo di regolazione della sintesi proteica dovrebbe essere considerata un operone, che include uno o più geni strutturali, cioè i geni portando informazioni sulla struttura dell'mRNA, che, a sua volta, trasporta informazioni sulla struttura della proteina. Di fronte a questi geni, all'inizio dell'operone, c'è un promotore, una "piattaforma di atterraggio" per l'enzima RNA polimerasi. Tra il promotore e i geni strutturali dell'operone c'è un pezzo di DNA chiamato operatore. Se all'operatore è associata una proteina speciale, un repressore, la RNA polimerasi non può avviare la sintesi dell'mRNA.
Il meccanismo di regolazione della sintesi proteica negli eucarioti.
La regolazione del lavoro dei geni negli eucarioti, soprattutto quando si tratta di un organismo multicellulare, è molto più complicata. Innanzitutto, le proteine necessarie per svolgere qualsiasi funzione possono essere codificate nei geni di diversi cromosomi (ricordiamo che nei procarioti il DNA in una cellula è rappresentato da una singola molecola). In secondo luogo, negli eucarioti i geni stessi sono più complessi che nei procarioti; hanno regioni "silenti" da cui non viene letto l'mRNA, ma che sono in grado di regolare il lavoro delle regioni vicine del DNA. In terzo luogo, in un organismo multicellulare, è necessario regolare e coordinare con precisione il lavoro dei geni nelle cellule di diversi tessuti.
Questa coordinazione viene effettuata a livello dell'intero organismo e principalmente con l'aiuto degli ormoni. Sono prodotti nelle cellule ghiandolari secrezione interna, e nelle cellule di molti altri tessuti, come quello nervoso. Questi ormoni si legano a recettori speciali situati sulla membrana cellulare o all'interno della cellula. Come risultato dell'interazione del recettore con l'ormone nella cellula, alcuni geni vengono attivati o, al contrario, repressi e la sintesi delle proteine in questa cellula cambia il suo carattere. Ad esempio, l'ormone surrenale adrenalina attiva la scomposizione del glicogeno in glucosio nelle cellule muscolari, il che porta ad un miglioramento dell'apporto energetico a queste cellule. Un altro ormone, l'insulina, secreto dal pancreas, invece, favorisce la formazione di glicogeno dal glucosio e il suo immagazzinamento nelle cellule del fegato.
Va inoltre tenuto presente che il 99,9% del DNA di tutte le persone è lo stesso e solo il restante 0,1% determina l'individualità unica di ogni persona: aspetto, tratti caratteriali, metabolismo, suscettibilità a determinate malattie, risposta individuale ai farmaci e molto altro ancora. di più...
Si potrebbe presumere che una parte dei geni "non funzionanti" in alcune cellule venga persa, distrutta. Tuttavia tutta la linea gli esperimenti hanno dimostrato che non è così. Da una cellula intestinale di girino certe condizioniè possibile far crescere una rana intera, cosa possibile solo se tutta l'informazione genetica è conservata nel nucleo di questa cellula, sebbene una parte di essa non fosse espressa sotto forma di proteine mentre la cellula faceva parte della parete intestinale. Di conseguenza, in ciascuna cellula di un organismo multicellulare viene utilizzata solo una parte dell'informazione genetica contenuta nel suo DNA, il che significa che devono esserci meccanismi che "accendono" o "spengono" il lavoro di un particolare gene in cellule diverse .
La lunghezza totale delle molecole di DNA contenute in 46 cromosomi umani è di quasi 2 metri. Se le lettere dell'alfabeto fossero codificate geneticamente con un codice tripletta, il DNA di una cellula umana sarebbe sufficiente per crittografare 1000 spessi volumi di testo!
Tutti gli organismi sulla Terra sono costituiti da cellule. Esistono organismi unicellulari e pluricellulari.
Gli organismi senza nucleo sono chiamati procarioti, mentre quelli che hanno nuclei nelle cellule sono chiamati eucarioti. All'esterno, ogni cellula è ricoperta da una membrana biologica. All'interno della cellula si trova il citoplasma, nel quale si trovano il nucleo (negli eucarioti) e altri organelli. Il nucleo è pieno di carioplasma, che contiene cromatina e nucleoli. La cromatina è il DNA associato alle proteine, da cui si formano i cromosomi durante la divisione cellulare.
L'insieme cromosomico di una cellula è chiamato cariotipo.
Il citoscheletro si trova nel citoplasma delle cellule eucariotiche. un sistema complesso, che svolge funzioni di sostegno, motore e di trasporto. I più importanti organelli cellulari: nucleo, reticolo endoplasmatico, complesso del Golgi, ribosomi, mitocondri, lisosomi, plastidi. Alcune cellule hanno organelli di movimento: flagelli, ciglia.
Esistono differenze strutturali significative tra le cellule procariotiche ed eucariotiche.
I virus sono forme di vita non cellulari.
Per il normale funzionamento della cellula e dell'intero organismo multicellulare è necessaria la costanza dell'ambiente interno, chiamato omeostasi.
L'omeostasi è mantenuta da reazioni metaboliche, che si dividono in assimilazione (anabolismo) e dissimilazione (catabolismo). Tutte le reazioni metaboliche avvengono con la partecipazione di catalizzatori biologici: enzimi. Ogni enzima è specifico, cioè partecipa alla regolazione di processi vitali rigorosamente definiti. Pertanto, molti enzimi "lavorano" in ogni cellula.
Tutti i costi energetici di qualsiasi cellula sono forniti dalla sostanza energetica universale: ATP. L'ATP si forma a causa dell'energia rilasciata durante l'ossidazione delle sostanze organiche. Questo processo è multifase e la scissione dell’ossigeno più efficace avviene nei mitocondri.
Secondo il metodo per ottenere le sostanze organiche necessarie per la vita, tutte le cellule sono divise in autotrofi ed eterotrofi. Gli autotrofi si dividono in fotosintetici e chemiosintetici e tutti sono in grado di sintetizzare autonomamente le sostanze organiche di cui hanno bisogno. Gli eterotrofi ricevono la maggior parte dei composti organici dall'esterno.
La fotosintesi è il processo più importante alla base della nascita e dell’esistenza della stragrande maggioranza degli organismi sulla Terra. Come risultato della fotosintesi, la sintesi di composti organici complessi avviene a causa dell'energia della radiazione solare. Ad eccezione dei chemiosintetici, tutti gli organismi sulla Terra dipendono direttamente o indirettamente dalla fotosintetica.
Il processo più importante che avviene in tutte le cellule (ad eccezione delle cellule che hanno perso il DNA durante lo sviluppo) è la sintesi proteica. Le informazioni sulla sequenza di amminoacidi che costituiscono la struttura primaria di una proteina sono contenute nella sequenza di combinazioni di triplette di nucleotidi del DNA. Un gene è una sezione del DNA che codifica le informazioni sulla struttura di una singola proteina. La trascrizione è il processo di sintesi dell'mRNA che codifica la sequenza aminoacidica di una proteina. L'mRNA lascia il nucleo (negli eucarioti) nel citoplasma, dove nei ribosomi si forma la catena di aminoacidi della proteina. Questo processo è chiamato traduzione. Ogni cellula contiene molti geni, ma la cellula utilizza solo una parte strettamente definita dell'informazione genetica, assicurata dalla presenza nei geni di meccanismi speciali che attivano o disattivano la sintesi di una particolare proteina nella cellula.
Bibliografia
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Le cellule, come gli elementi costitutivi di una casa, sono gli elementi costitutivi di quasi tutti gli organismi viventi. Da quali parti sono costituiti? Qual è la funzione delle varie strutture specializzate nella cellula? Troverai le risposte a queste e molte altre domande nel nostro articolo.
Cos'è una cellula
Una cellula è la più piccola unità strutturale e funzionale degli organismi viventi. Nonostante le sue dimensioni relativamente piccole, forma il proprio livello di sviluppo. Esempi organismi unicellulari sono le alghe verdi chlamydomonas e clorella, i protozoi euglena, l'ameba e gli infusori. Le loro dimensioni sono davvero microscopiche. Tuttavia, la funzione di una cellula di un organismo di una determinata unità sistematica è piuttosto complessa. Questi sono nutrizione, respirazione, metabolismo, movimento nello spazio e riproduzione.
Piano generale della struttura cellulare
Non tutti gli organismi viventi hanno una struttura cellulare. Ad esempio, i virus sono costituiti da acidi nucleici e da un rivestimento proteico. Piante, animali, funghi e batteri sono costituiti da cellule. Tutti differiscono nelle caratteristiche strutturali. Tuttavia, la loro struttura generale è la stessa. È rappresentato da un apparato superficiale, contenuto interno: citoplasma, organelli e inclusioni. Le funzioni delle cellule sono dovute alle caratteristiche strutturali di questi componenti. Ad esempio, nelle piante, la fotosintesi viene effettuata sulla superficie interna di speciali organelli chiamati cloroplasti. Gli animali non hanno queste strutture. La struttura della cellula (la tabella "Struttura e funzioni degli organelli" esamina in dettaglio tutte le caratteristiche) determina il suo ruolo in natura. Ma per tutti gli organismi multicellulari la cosa comune è garantire il metabolismo e la relazione tra tutti gli organi.
Struttura cellulare: tabella "Struttura e funzioni degli organelli"
Questa tabella ti aiuterà a conoscere in dettaglio la struttura delle strutture cellulari.
| Struttura cellulare | Caratteristiche strutturali | Funzioni |
| Nucleo | Organello a doppia membrana contenente molecole di DNA | Archiviazione e trasmissione di informazioni ereditarie |
| Reticolo endoplasmatico | Sistema di cavità, cisterne e tubuli | Sintesi di sostanze organiche |
| Complesso di Golgi | Numerose cavità da sacche | Stoccaggio e trasporto di sostanze organiche |
| Mitocondri | Organelli arrotondati a due membrane | Ossidazione delle sostanze organiche |
| plastidi | Organelli a due membrane, la cui superficie interna forma escrescenze all'interno della struttura | I cloroplasti forniscono il processo di fotosintesi, i cromoplasti danno colore a varie parti delle piante, i leucoplasti immagazzinano l'amido |
| Ribosomi | composto da subunità grandi e piccole | Biosintesi delle proteine |
| Vacuoli | Nelle cellule vegetali si tratta di cavità piene di linfa cellulare, mentre negli animali sono contrattili e digestivi. | Riserva di acqua e minerali (piante). fornire la rimozione dell'acqua e dei sali in eccesso e il metabolismo digestivo |
| Lisosomi | Vescicole rotonde contenenti enzimi idrolitici | Decomposizione dei biopolimeri |
| Centro cellulare | Struttura non-membrana costituita da due centrioli | Formazione del fuso durante la scissione cellulare |
Come puoi vedere, ogni organello cellulare ha il suo struttura complessa. Inoltre, la struttura di ciascuno di essi determina le funzioni svolte. Solo il lavoro coordinato di tutti gli organelli consente alla vita di esistere a livello cellulare, tissutale e organismico.
Funzioni fondamentali della cellula
La cellula è una struttura unica. Da un lato, ciascuno dei suoi componenti svolge il suo ruolo. D'altra parte, le funzioni della cellula sono soggette a un unico meccanismo di lavoro coordinato. È a questo livello di organizzazione della vita che avvengono i processi più importanti. Uno di questi è la riproduzione. Si basa sul processo e ci sono due modi principali per farlo. Quindi, i gameti sono divisi per meiosi, tutto il resto (somatico) - per mitosi.
A causa del fatto che la membrana è semipermeabile, è possibile che diverse sostanze entrino nella cellula e nella direzione opposta. La base di tutti i processi metabolici è l’acqua. Entrando nel corpo, i biopolimeri vengono scomposti in composti semplici. E qui minerali si trovano in soluzione sotto forma di ioni.
Inclusioni cellulari
Le funzioni delle cellule non verrebbero espletate completamente senza la presenza di inclusioni. Queste sostanze sono la riserva degli organismi per un periodo sfavorevole. Può essere siccità, calo di temperatura, quantità insufficiente di ossigeno. Le funzioni di stoccaggio delle sostanze nella cellula vegetale sono eseguite dall'amido. Si trova nel citoplasma sotto forma di granuli. Il glicogeno è il carboidrato di riserva nelle cellule animali.
Cosa sono i tessuti
Nelle cellule simili per struttura e funzione, si combinano per formare tessuti. Questa struttura è specializzata. Ad esempio, tutte le cellule del tessuto epiteliale sono piccole, strettamente adiacenti l'una all'altra. La loro forma è molto varia. Questo tessuto è praticamente assente e tale struttura ricorda uno scudo. In tal modo tessuto epiteliale svolge una funzione protettiva. Ma ogni organismo ha bisogno non solo di uno "scudo", ma anche di un rapporto con l'ambiente. Per svolgere questa funzione, ci sono formazioni speciali nei pori epiteliali. E nelle piante, gli stomi della pelle o delle lenticchie di sughero fungono da struttura simile. Queste strutture svolgono lo scambio di gas, la traspirazione, la fotosintesi, la termoregolazione. E soprattutto, questi processi si svolgono a livello molecolare e cellulare.
La relazione tra la struttura e le funzioni delle cellule
Le funzioni delle cellule sono determinate dalla loro struttura. Tutti i tessuti ne sono un ottimo esempio. Quindi, le miofibrille sono capaci di contrarsi. Queste sono le cellule tessuto muscolare che effettuano il movimento parti separate e tutto il corpo nello spazio. Ma quello di collegamento ha un principio di struttura diverso. Questo tipo il tessuto è composto cellule di grandi dimensioni. Sono la base dell'intero organismo. Tessuto connettivo contiene anche una grande quantità di sostanza intercellulare. Una tale struttura fornisce il suo volume sufficiente. Questo tipo di tessuto è rappresentato da varietà come sangue, cartilagine, tessuto osseo.
Dicono che non si riprendono... Ci sono molte opinioni diverse su questo fatto. Tuttavia, nessuno dubita che i neuroni colleghino l'intero corpo in un unico insieme. Ciò è ottenuto da un'altra caratteristica della struttura. I neuroni sono costituiti da un corpo e da processi: assoni e dendriti. Secondo loro, le informazioni fluiscono in sequenza dalle terminazioni nervose al cervello e da lì ritornano agli organi funzionanti. Come risultato del lavoro dei neuroni, l'intero corpo è collegato da un'unica rete.
Quindi, la maggior parte degli organismi viventi ha una struttura cellulare. Queste strutture sono gli elementi costitutivi di piante, animali, funghi e batteri. Le funzioni generali delle cellule sono la capacità di dividersi, la percezione dei fattori ambientali e il metabolismo.
Le forme delle cellule sono molto diverse. Negli organismi unicellulari ogni cellula è un organismo separato. La sua forma e le caratteristiche strutturali sono legate alle condizioni ambientali in cui vive questo organismo unicellulare, al suo stile di vita.
Differenze nella struttura delle cellule
Il corpo di ogni animale e pianta multicellulare è composto da cellule che differiscono nell'aspetto, che è associato alle loro funzioni. Quindi, negli animali, si può immediatamente distinguere una cellula nervosa da una cellula muscolare o epiteliale (tessuto epitelio-tegumentario). Nelle piante, la struttura della cellula della foglia, del fusto, ecc. non è la stessa.
La dimensione delle celle è altrettanto variabile. Le più piccole (alcune) non superano 0,5 micron. La dimensione delle cellule degli organismi multicellulari varia da diversi micrometri (il diametro dei leucociti umani è 3-4 micron, il diametro degli eritrociti è 8 micron) fino a dimensioni enormi (il diametro i processi di una cellula nervosa umana hanno una lunghezza superiore a 1 m). Nella maggior parte delle cellule vegetali e animali, il loro diametro varia da 10 a 100 micron.
Nonostante la diversità della struttura di forme e dimensioni, tutte le cellule viventi di qualsiasi organismo sono simili sotto molti aspetti nella struttura interna. Cellula- un complesso sistema fisiologico olistico in cui si svolgono tutti i processi fondamentali della vita: energia, irritabilità, crescita e autoriproduzione.
I componenti principali nella struttura della cellula
I principali componenti comuni della cellula - membrana esterna, citoplasma e nucleo. Una cellula può vivere e funzionare normalmente solo in presenza di tutti questi componenti che interagiscono strettamente tra loro e con l'ambiente.
Disegno. 2. Struttura cellulare: 1 - nucleo, 2 - nucleolo, 3 - membrana nucleare, 4 - citoplasma, 5 - apparato di Golgi, 6 - mitocondri, 7 - lisosomi, 8 - reticolo endoplasmatico, 9 - ribosomi, 10 - membrana cellulare
La struttura della membrana esterna.È una sottile membrana cellulare a tre strati (circa 7,5 nm2 di spessore), visibile solo al microscopio elettronico. I due strati estremi della membrana sono composti da proteine, mentre quello centrale è formato da sostanze simili ai grassi. La membrana ha pori molto piccoli, grazie ai quali lascia passare facilmente alcune sostanze e ne trattiene altre. La membrana prende parte alla fagocitosi particolato) e nella pinocitosi (cattura da parte della cellula di goccioline liquide con sostanze in essa disciolte). Pertanto, la membrana mantiene l'integrità della cellula e regola il flusso di sostanze dall'ambiente alla cellula e dalla cellula al suo ambiente.
Sulla sua superficie interna la membrana forma invaginazioni e ramificazioni che penetrano in profondità nella cellula. Attraverso di loro, la membrana esterna è collegata al guscio del nucleo, mentre le membrane delle cellule vicine, formando invaginazioni e pieghe reciprocamente adiacenti, collegano le cellule in modo molto stretto e affidabile nei tessuti multicellulari.
Citoplasmaè un sistema colloidale complesso. La sua struttura: una soluzione semiliquida trasparente e formazioni strutturali. Le formazioni strutturali del citoplasma comuni a tutte le cellule sono: mitocondri, reticolo endoplasmatico, complesso del Golgi e ribosomi (Figura 2). Tutti loro, insieme al nucleo, sono i centri di alcuni processi biochimici, che insieme costituiscono la cellula. Questi processi sono estremamente diversi e procedono simultaneamente in un volume microscopicamente piccolo della cellula. Relativo a questo caratteristica comune la struttura interna di tutti gli elementi strutturali della cellula: nonostante le loro piccole dimensioni, hanno un'ampia superficie sulla quale si trovano catalizzatori biologici (enzimi) e si svolgono varie reazioni biochimiche.
Mitocondri(Figura 2, 6) - centri energetici della cellula. Si tratta di corpi molto piccoli, ma chiaramente visibili al microscopio ottico (lunghezza 0,2-7,0 micron). Si trovano nel citoplasma e variano notevolmente in forma e numero nelle diverse cellule. Il contenuto liquido dei mitocondri è racchiuso in due gusci a tre strati, ciascuno dei quali ha la stessa struttura della membrana esterna della cellula. Il guscio interno del mitocondrio forma numerose sporgenze e partizioni incomplete all'interno del corpo del mitocondrio (Fig. 3). Queste invaginazioni sono chiamate creste. Grazie a loro, con un volume ridotto, si ottiene un forte aumento delle superfici su cui si svolgono le reazioni biochimiche, e tra queste, prime fra tutte, le reazioni di accumulo e rilascio di energia attraverso la conversione enzimatica dell'acido adenosina difosforico in acido adenosina trifosforico e viceversa.
Disegno. 3. Schema della struttura dei mitocondri: 1 - guscio esterno. 2 - guscio interno, 3 - creste del guscio dirette all'interno dei mitocondri Reticolo endoplasmatico(Figura 2, 8) è una sporgenza multiramificata della membrana esterna della cellula. Le membrane del reticolo endoplasmatico sono solitamente disposte a coppie e tra di loro si formano tubuli che possono espandersi in cavità più grandi piene di prodotti biosintetici. Intorno al nucleo della membrana, i componenti reticolo endoplasmatico, passano direttamente nella membrana esterna del nucleo. Pertanto, il reticolo endoplasmatico collega insieme tutte le parti della cellula. Al microscopio ottico, quando si esamina la struttura della cellula, il reticolo endoplasmatico non è visibile.
Si distingue la struttura della cellula ruvido E liscio reticolo endoplasmatico. Il reticolo endoplasmatico rugoso è densamente circondato da ribosomi, dove avviene la sintesi proteica. Il reticolo endoplasmatico liscio è privo di ribosomi e in esso avviene la sintesi di grassi e carboidrati. Attraverso i tubuli del reticolo endoplasmatico viene effettuato il metabolismo intracellulare delle sostanze sintetizzate in varie parti della cellula, nonché lo scambio tra cellule. Allo stesso tempo, il reticolo endoplasmatico, in quanto formazione strutturale più densa, svolge la funzione di scheletro della cellula, conferendo alla sua forma una certa stabilità.
Ribosomi(Figura 2, 9) si trovano sia nel citoplasma della cellula che nel suo nucleo. Questi sono i grani più piccoli con un diametro di circa 15-20 nm, che li rende invisibili al microscopio ottico. Nel citoplasma la maggior parte dei ribosomi è concentrata sulla superficie dei tubuli del reticolo endoplasmatico rugoso. La funzione dei ribosomi risiede nel processo più importante per la vita della cellula e dell'intero processo: nella sintesi delle proteine.
Complesso di Golgi(Figura 2, 5) è stato inizialmente trovato solo nelle cellule animali. Recentemente, tuttavia, strutture simili sono state trovate nelle cellule vegetali. La struttura della struttura del complesso del Golgi è vicina alle formazioni strutturali del reticolo endoplasmatico: si tratta di tubuli, cavità e vescicole di varie forme formate da membrane a tre strati. Inoltre, il complesso del Golgi comprende vacuoli piuttosto grandi. Accumulano alcuni prodotti di sintesi, principalmente enzimi e ormoni. In determinati periodi della vita cellulare, queste sostanze riservate possono essere rimosse da questa cellula attraverso il reticolo endoplasmatico e sono coinvolte nella processi metabolici organismo nel suo complesso.
Centro cellulare- formazione, finora descritta solo nelle cellule degli animali e delle piante inferiori. Consiste di due centrioli, la struttura di ciascuno dei quali è un cilindro di dimensioni fino a 1 micron. I centrioli svolgono un ruolo importante nella divisione cellulare mitotica. Oltre alle costanti descritte formazioni strutturali, alcune inclusioni compaiono periodicamente nel citoplasma di varie cellule. Si tratta di goccioline di grasso, granuli di amido, cristalli proteici dalla forma speciale (granuli di aleurone), ecc. in gran numero tali inclusioni si trovano nelle cellule dei tessuti di deposito. Tuttavia, nelle cellule di altri tessuti, tali inclusioni possono esistere come riserva temporanea di nutrienti.
Nucleo(Figura 2, 1), come il citoplasma dotato di membrana esterna, è un componente essenziale della stragrande maggioranza delle cellule. Solo in alcuni batteri, considerando la struttura delle loro cellule, non è stato possibile identificare un nucleo strutturalmente formato, ma nelle loro cellule tutti sostanze chimiche inerenti ai nuclei di altri organismi. In alcune cellule specializzate non ci sono nuclei che hanno perso la capacità di dividersi (eritrociti di mammifero, tubi setacciati del floema vegetale). D'altra parte, ci sono cellule multinucleate. Il nucleo svolge un ruolo molto importante nella sintesi delle proteine enzimatiche, nella trasmissione delle informazioni ereditarie di generazione in generazione, nei processi di sviluppo individuale dell'organismo.
Il nucleo di una cellula che non si divide ha un involucro nucleare. È costituito da due membrane a tre strati. La membrana esterna è collegata attraverso il reticolo endoplasmatico alla membrana cellulare. Attraverso questo intero sistema avviene un costante scambio di sostanze tra il citoplasma, il nucleo e l'ambiente che circonda la cellula. Inoltre, nella membrana nucleare sono presenti dei pori attraverso i quali il nucleo comunica anche con il citoplasma. All'interno del nucleo è pieno di succo nucleare, che contiene ciuffi di cromatina, nucleolo e ribosomi. La cromatina è costituita da proteine e DNA. Questo è il substrato materiale che, prima della divisione cellulare, si forma nei cromosomi visibili al microscopio ottico.
Cromosomi- costante nel numero e nella forma dell'educazione, la stessa per tutti gli organismi di una data specie. Le funzioni del nucleo sopra elencate sono legate principalmente ai cromosomi, o meglio, al DNA che ne fa parte.
nucleolo(Figura. 2.2) nella quantità di uno o più è presente nel nucleo di una cellula che non si divide ed è chiaramente visibile nella leggera micro-scissione. Al momento della divisione cellulare, scompare. Recentemente è stato chiarito l'enorme ruolo del nucleolo: in esso si formano ribosomi, che poi entrano nel citoplasma dal nucleo e lì effettuano la sintesi proteica.
Tutto quanto sopra si applica ugualmente alle cellule animali e alle cellule vegetali. In connessione con le specificità del metabolismo, della crescita e dello sviluppo delle piante e degli animali, nella struttura delle cellule di entrambi ci sono ulteriori caratteristiche strutturali che distinguono le cellule vegetali dalle cellule animali. Maggiori informazioni al riguardo sono scritte nelle sezioni "Botanica" e "Zoologia"; qui notiamo solo le differenze più generali.
Le cellule animali, oltre ai componenti elencati, nella struttura della cellula hanno formazioni speciali: lisosomi. Queste sono vescicole ultramicroscopiche nel citoplasma piene di liquido enzimi digestivi. I lisosomi svolgono la funzione di scindere le sostanze alimentari in sostanze chimiche più semplici. Esistono indicazioni separate che i lisosomi si trovano anche nelle cellule vegetali.
Gli elementi strutturali più caratteristici delle cellule vegetali (ad eccezione di quelli comuni che sono inerenti a tutte le cellule) sono plastidi. Esistono in tre forme: cloroplasti verdi, rosso-arancio-giallo
cromoplasti e incolori leucoplasti. I leucoplasti in determinate condizioni possono trasformarsi in cloroplasti (inverdimento di un tubero di patata) e i cloroplasti, a loro volta, possono diventare cromoplasti (ingiallimento autunnale delle foglie).
Disegno. 4. Schema della struttura del cloroplasto: 1 - il guscio del cloroplasto, 2 - gruppi di piastre in cui avviene il processo di fotosintesi Cloroplasti(Figura 4) rappresentano una “fabbrica” per la sintesi primaria di sostanze organiche da sostanze inorganiche utilizzando l'energia solare. Si tratta di piccoli corpi dalla forma piuttosto varia, sempre verdi per la presenza della clorofilla. La struttura dei cloroplasti in una cellula: avere struttura interna, che fornisce massimo sviluppo superfici libere. Queste superfici sono create da numerose lamelle sottili, i cui grappoli si trovano all'interno del cloroplasto.
Dalla superficie, il cloroplasto, come altri elementi strutturali del citoplasma, è ricoperto da una doppia membrana. Ciascuno di essi, a sua volta, è a tre strati, come la membrana esterna della cellula.
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