Caratteristiche generali della struttura di una cellula eucariotica. Chi sono gli eucarioti e i procarioti: caratteristiche comparative delle cellule di diversi regni. Confronto tra cellule procariotiche ed eucariotiche

Gli eucarioti, o cellule nucleari, sono molto più complessi dei procarioti. La struttura di una cellula eucariotica ha lo scopo di svolgere il metabolismo intracellulare.

Plasmalemma

All'esterno, ogni cellula è circondata da una sottile membrana plasmatica elastica chiamata plasmalemma. Il plasmalemma contiene le sostanze organiche descritte in tabella.

Riso. 1. Struttura del plasmalemma.

Sopra il plasmalemma di una cellula vegetale c'è una parete cellulare, che contiene cellulosa. Mantiene la forma e limita la mobilità cellulare. Una cellula animale è ricoperta da un glicocalice costituito da vari composti organici. La funzione principale dei rivestimenti aggiuntivi è la protezione.

Attraverso il plasmalemma vengono trasportate le sostanze e trasmessi i segnali attraverso le proteine ​​integrate.

Nucleo

Gli eucarioti differiscono dai procarioti per avere un nucleo - una struttura a membrana, composto da tre componenti:

• due membrane aventi pori;
• nucleoplasma: un liquido costituito da cromatina (contiene RNA e DNA), proteine, acidi nucleici, acqua;
• nucleolo: porzione compattata del nucleoplasma.

Riso. 2. Struttura del nucleo.

Il nucleo controlla tutti i processi cellulari e svolge anche:

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• archiviazione e trasmissione di informazioni ereditarie;
• formazione di ribosomi;
• sintesi degli acidi nucleici.

Citoplasma

Il citoplasma degli eucarioti contiene vari organelli che svolgono il metabolismo dovuto al costante movimento del citoplasma (ciclosi). La loro descrizione è presentata nella tabella della struttura di una cellula eucariotica.

Una cellula vegetale è caratterizzata da due organelli speciali assenti negli animali:

• vacùolo - accumula sostanze organiche, acqua, mantiene il turgore;
• plastidi - a seconda della specie effettuano la fotosintesi (cloroplasti), accumulano sostanze (leucoplasti), colorano fiori e frutti (cromoplasti).

Nelle cellule animali (assenti nelle piante) è presente un centrosoma (centro cellulare), che raccoglie i microtubuli, dai quali si formano successivamente il fuso, il citoscheletro, i flagelli e le ciglia.

Riso. 3. Cellule vegetali e animali.

Gli eucarioti si riproducono per divisione: mitosi o meiosi. La mitosi (divisione indiretta) è caratteristica di tutte le cellule somatiche (non riproduttive) e degli organismi nucleari unicellulari. La meiosi è il processo di formazione dei gameti.

Cosa abbiamo imparato?

Dalla lezione di biologia della terza media abbiamo imparato brevemente la struttura e le funzioni di una cellula eucariotica. Gli eucarioti sono strutture complesse costituite da una membrana cellulare, citoplasma e nucleo. Nel citoplasma di una cellula eucariotica sono presenti vari organelli (complesso del Golgi, EPS, lisosomi, ecc.) che svolgono il metabolismo intracellulare. Inoltre, le cellule vegetali sono caratterizzate da un vacuolo e plastidi, mentre le cellule animali sono caratterizzate da un centro cellulare.

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Le cellule che hanno una struttura nucleare sono chiamate cellule nucleari o eucariotiche. La maggior parte degli animali e delle piante sono eucarioti.

Origine

Esistono tre teorie sull'origine degli eucarioti:

• simbiogenesi;
• intussuscezione;
• teoria delle chimere.

Secondo la teoria dell'origine simbiotica, gli eucarioti sono nati attraverso l'assorbimento dei procarioti da parte di procarioti più grandi. Questo spiega la presenza di organelli semi-autonomi (contengono DNA): mitocondri e plastidi.

La teoria dell'invaginazione suggerisce che gli eucarioti siano nati dall'invaginazione di una membrana in una cellula procariotica. Dalle vescicole separate si formarono vari organelli.

La formazione chimerica degli eucarioti è la fusione di diversi procarioti. Le cellule fuse si scambiavano informazioni genetiche.

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Membrana

All'esterno c'è la membrana plasmatica della cellula eucariotica o plasmalemma, che interagisce selettivamente con gli organelli con l'ambiente esterno. La membrana superficiale ha una struttura a mosaico liquido, educato :

• due strati di lipidi (esterno e interno);
• proteine ​​(60% della membrana).

I lipidi hanno teste idrofile e code idrofobe rivolte verso l'interno della membrana. I lipidi aderiscono strettamente tra loro, conferendo elasticità alla membrana. Il colesterolo incorporato nelle code conferisce loro rigidità. I lipidi proteggono e limitano la cellula.

Le proteine ​​possono trovarsi sulla superficie della membrana o essere integrate in essa.

A seconda del tipo, le proteine ​​svolgono diverse funzioni:

• trasporto;
• enzimatico;
• recettore.

Riso. 1. Struttura del plasmalemma.

Le cellule vegetali sono circondate superiormente da una parete rigida di cellulosa. Nelle cellule animali, lo strato superficiale è chiamato glicocalice, che contiene carboidrati, proteine ​​e grassi.

Organelli

L'organizzazione strutturale e funzionale delle cellule vegetali e animali è omologa, cioè simile. Tuttavia, le cellule differiscono in organelli specifici.

Riso. 2. La struttura delle cellule animali e vegetali.

I componenti principali di una cellula eucariotica e la loro descrizione sono presentati nella tabella.

Tutti gli organelli si trovano nel citoplasma - una sostanza viscosa costituita da liquido - ialoplasma (citosol). Comprende anche inclusioni cellulari (gocce di grasso, grani di amido) e un citoscheletro, costituito da microtubuli e che effettua il movimento cellulare. Grazie al movimento, il metabolismo avviene tra organelli e con l'ambiente esterno.

Divisione

Il principale metodo di divisione degli eucarioti è la mitosi. Questa è la divisione cellulare indiretta comprendente due fasi:

• mitosi - distribuzione del contenuto nucleare tra due cellule;
• citocinesi - divisione degli organelli tra cellule figlie.

La divisione inizia con la duplicazione del centrosoma e la disintegrazione della membrana nucleare. La cromatina forma i cromosomi che si allineano all'equatore cellulare. I microtubuli attaccati al fuso tirano parti dei cromosomi in direzioni diverse, dove attorno a loro si forma un nuovo involucro nucleare. Gli organelli vengono quindi distribuiti.

Riso. 3. Mitosi.

Le cellule animali sono separate per costrizione. Nelle cellule vegetali si forma un setto.

Cosa abbiamo imparato?

Abbiamo brevemente imparato dal tema della citologia sulla struttura e le funzioni degli eucarioti. Le cellule nucleari di piante e animali hanno una struttura simile, ma hanno organelli specifici. Una cellula vegetale contiene plastidi e un vacuolo. Le cellule vegetali sono ricoperte superiormente da una membrana di cellulosa e le cellule animali sono ricoperte da un glicocalice. A differenza delle piante, le cellule animali contengono centrosomi coinvolti nella divisione.

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I procarioti sono gli organismi più antichi che formano un regno indipendente. I procarioti includono batteri, alghe blu-verdi e una serie di altri piccoli gruppi.

Le cellule procariotiche, a differenza degli eucarioti, non hanno un nucleo cellulare formato e altri organelli della membrana interna (ad eccezione delle cisterne piatte nelle specie fotosintetiche, ad esempio i cianobatteri). L'unica grande molecola di DNA a doppio filamento circolare (in alcune specie lineare), che contiene la maggior parte del materiale genetico della cellula (il cosiddetto nucleoide), non forma un complesso con le proteine ​​istoniche (la cosiddetta cromatina ). I procarioti includono batteri, inclusi i cianobatteri (alghe blu-verdi). Possono anche includere condizionatamente simbionti intracellulari permanenti di cellule eucariotiche: mitocondri e plastidi.

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

2. Cellule eucariotiche. Struttura e funzioni

Gli eucarioti comprendono piante, animali e funghi.

Le cellule animali non hanno una parete cellulare. È rappresentato dal protoplasto nudo. Lo strato limite delle cellule animali - il glicocalice - è lo strato superiore della membrana citoplasmatica, “rinforzata” da molecole di polisaccaridi che fanno parte della sostanza intercellulare.

I mitocondri hanno le creste ripiegate.

Le cellule animali hanno un centro cellulare costituito da due centrioli. Ciò suggerisce che qualsiasi cellula animale è potenzialmente in grado di dividersi.

L'inclusione in una cellula animale si presenta sotto forma di grani e gocce (proteine, grassi, carboidrati di glicogeno), prodotti finali del metabolismo, cristalli di sale, pigmenti.

Le cellule animali possono contenere vacuoli contrattili, digestivi ed escretori di piccole dimensioni.

Le cellule non contengono plastidi, inclusioni sotto forma di granuli di amido o grandi vacuoli pieni di succo.

3. Confronto tra cellule procariotiche ed eucariotiche

La differenza più importante tra eucarioti e procarioti è stata a lungo considerata la presenza di un nucleo formato e di organelli di membrana. Tuttavia, negli anni '70 -'80. divenne chiaro che questa era solo una conseguenza di differenze più profonde nell'organizzazione del citoscheletro. Per qualche tempo si è creduto che il citoscheletro fosse caratteristico solo degli eucarioti, ma a metà degli anni '90. Nei batteri sono state scoperte anche proteine ​​omologhe alle principali proteine ​​del citoscheletro degli eucarioti. (Tabella 16).

È la presenza di un citoscheletro specificamente strutturato che consente agli eucarioti di creare un sistema di organelli mobili della membrana interna. Inoltre, il citoscheletro consente il verificarsi di endo- ed esocitosi (si presume che sia stato grazie all'endocitosi che i simbionti intracellulari, inclusi mitocondri e plastidi, siano comparsi nelle cellule eucariotiche). Un'altra importante funzione del citoscheletro eucariotico è quella di garantire la divisione del nucleo (mitosi e meiosi) e del corpo (citotomia) della cellula eucariotica (la divisione delle cellule procariotiche è organizzata più semplicemente). Le differenze nella struttura del citoscheletro spiegano altre differenze tra pro ed eucarioti. Ad esempio, la costanza e la semplicità delle forme delle cellule procariotiche e la significativa diversità di forma e la capacità di cambiarla nelle cellule eucariotiche, nonché le dimensioni relativamente grandi di queste ultime.

Pertanto, la dimensione delle cellule procariotiche è in media tra 0,5 e 5 micron, la dimensione delle cellule eucariotiche è in media tra 10 e 50 micron. Inoltre, solo tra gli eucarioti ci sono cellule veramente giganti, come le massicce uova di squali o struzzi (nell'uovo di uccello, l'intero tuorlo è un enorme uovo), neuroni di grandi mammiferi, i cui processi, rafforzati dal citoscheletro , può raggiungere le decine di centimetri di lunghezza.

In termini di struttura, gli organismi possono essere unicellulari o multicellulari. I procarioti sono prevalentemente unicellulari, ad eccezione di alcuni cianobatteri e attinomiceti. Tra gli eucarioti, i protozoi, numerosi funghi e alcune alghe hanno una struttura unicellulare. Tutte le altre forme sono multicellulari. Si ritiene che i primi organismi viventi sulla Terra fossero unicellulari.

Leggiamo le informazioni .

Cellula- un sistema complesso costituito da tre sottosistemi strutturali e funzionali dell'apparato superficiale, del citoplasma con organelli e del nucleo.

Eucarioti(nucleare) - cellule che, a differenza dei procarioti, hanno un nucleo cellulare formato, limitato dal citoplasma da una membrana nucleare.

Le cellule eucariotiche comprendono cellule di animali, esseri umani, piante e funghi.

Struttura delle cellule eucariotiche

Autolisi(autolisi) - autodissoluzione di cellule e tessuti viventi sotto l'influenza dei propri enzimi idrolitici che distruggono le molecole strutturali. Avviene nel corpo durante i processi fisiologici: metamorfosi, autotomia, anche dopo la morte.

Xantofilla- un pigmento vegetale che conferisce colori gialli e marroni a parti di piante (foglie gialle, carote rosse, pomodori). Appartiene al gruppo dei carotenoidi.

Carotenoidi- un gruppo di pigmenti vegetali - idrocarburi ad alto peso molecolare. Si accumulano nei cloroplasti e, principalmente, nei cromoplasti. Questo gruppo comprende caroteni e xantofille; tra questi ultimi, i più comuni sono la zeaxantina, la capxantina, la xantina, il licopene e la luteina. Partecipa al processo di fotosintesi, assorbendo energia dalla parte blu dello spettro solare; Colorano fiori, frutti, semi, radici e, in autunno, foglie.

Turgore dei tessuti- pressione idrostatica interna in una cellula vivente, che causa tensione nella membrana cellulare.

Fuso mitotico(fuso di divisione) - una struttura che si forma nelle cellule eucariotiche durante la divisione nucleare (mitosi). Ha preso il nome dalla vaga somiglianza della sua forma con un fuso.

Citoscheletro- una struttura cellulare o scheletro situato nel citoplasma di una cellula vivente. È presente in tutte le cellule sia degli eucarioti che dei procarioti. Formato da microtubuli e microfilamenti. Mantiene la forma e il movimento della cellula.

Fagocitosi- un processo in cui le cellule del sangue e dei tessuti (fagociti) catturano e digeriscono gli agenti patogeni di malattie infettive e cellule morte.

I fagociti sono il nome generale delle cellule: nel sangue - leucociti granulari (granulociti), nei tessuti - macrofagi. Il processo fu scoperto da I.I. Mechnikov nel 1882.

La fagocitosi è una delle reazioni di difesa del corpo.

Pinocitosi- 1. cattura del liquido con le sostanze in esso contenute da parte della superficie cellulare. 2. il processo di assorbimento e distruzione intracellulare delle macromolecole. Uno dei principali meccanismi per la penetrazione di composti ad alto peso molecolare nella cellula, in particolare proteine ​​e complessi carboidrato-proteici.

Libri usati:

1.Biologia: un libro di consultazione completo per la preparazione all'Esame di Stato Unificato. / GI Lerner. - M.: AST: Astrel; Vladimir; VKT, 2009

2.Biologia: libro di testo. per gli studenti dell'11° grado dell'istruzione generale. Istituzioni: livello base / Ed. prof. I.N.Ponomareva. - 2a ed., rivista. -M.: Ventana-Graf, 2008.

3.Biologia per chi entra nelle università. Corso intensivo / G.L.Bilich, V.A.Kryzhanovsky. - M.: Casa editrice Onyx, 2006.

4. Biologia generale: libro di testo. per l'11° grado educazione generale istituzioni / V.B.Zakharov, S.G.Sonin. - 2a ed., stereotipo. - M.: Otarda, 2006.

5.Biologia. Biologia generale. Classi 10-11: libro di testo. per l'istruzione generale istituzioni: livello base / D.K. Belyaev, P.M. Borodin, N.N. Vorontsov e altri, ed. DK Belyaeva, GM Dymshitsa; Ross. acad. Scienze, Ross. acad. educazione, casa editrice "Illuminismo". - 9a ed. - M.: Educazione, 2010.

6.Biologia: libro di testo / manuale di riferimento / A.G. Lebedev. M.: AST: Astrel. 2009.

7.Biologia. Corso completo della scuola secondaria generale: un libro di testo per scolari e candidati / M.A. Valovaya, N.A. Sokolova, A.A. Kamensky. - M.: Esame, 2002.

Risorse Internet utilizzate:

Wikipedia. Struttura cellulare

Gli eucarioti comprendono i regni delle piante, degli animali e dei funghi.

Caratteristiche fondamentali degli eucarioti.

1. La cellula è divisa in citoplasma e nucleo.
2. La maggior parte del DNA è concentrata nel nucleo. È il DNA nucleare che è responsabile della maggior parte dei processi vitali della cellula e della trasmissione dell'eredità alle cellule figlie.
3. Il DNA nucleare è diviso in filamenti non chiusi in anelli.
4. I filamenti di DNA sono allungati linearmente all'interno dei cromosomi e sono chiaramente visibili durante la mitosi. L'insieme dei cromosomi nei nuclei delle cellule somatiche è diploide.
5. È stato sviluppato un sistema di membrane esterne ed interne. Quelli interni dividono la cella in scomparti separati - scomparti. Partecipa alla formazione degli organelli cellulari.
6. Ci sono molti organelli. Alcuni organelli sono circondati da una doppia membrana: nucleo, mitocondri, cloroplasti. Nel nucleo, insieme alla membrana e al succo nucleare, si trovano il nucleolo e i cromosomi. Il citoplasma è rappresentato dalla sostanza principale (matrice, ialoplasma) in cui sono distribuiti inclusioni e organelli.
7. Un gran numero di organelli sono limitati da un’unica membrana (lisosomi, vacuoli, ecc.)
8. In una cellula eucariotica si distinguono gli organelli di importanza generale e speciale. Ad esempio: significato generale – nucleo, mitocondri, EPS, ecc.; di particolare importanza sono i microvilli della superficie assorbente della cellula epiteliale intestinale, le ciglia dell'epitelio della trachea e dei bronchi.
9. La mitosi è un meccanismo caratteristico di riproduzione in generazioni di cellule geneticamente simili.
10. Caratteristica del processo sessuale. Si formano le vere cellule sessuali: i gameti.
11. Non in grado di fissare l'azoto libero.
12. La respirazione aerobica avviene nei mitocondri.
13. La fotosintesi avviene nei cloroplasti contenenti membrane, solitamente disposte in grana.
14. Gli eucarioti sono rappresentati da forme unicellulari, filamentose e veramente multicellulari.

Principali componenti strutturali di una cellula eucariotica

organoidi

Nucleo. Struttura e funzioni.

Una cellula ha un nucleo e un citoplasma. Nucleo cellulareè costituito da una membrana, succo nucleare, nucleolo e cromatina. Ruolo funzionale membrana nucleare consiste nell'isolamento del materiale genetico (cromosomi) di una cellula eucariotica dal citoplasma con le sue numerose reazioni metaboliche, nonché nella regolazione delle interazioni bilaterali tra nucleo e citoplasma. L'involucro nucleare è costituito da due membrane separate da uno spazio perinucleare. Quest'ultimo può comunicare con i tubuli del reticolo citoplasmatico.

L'involucro nucleare è penetrato da un poro con un diametro di 80-90 nm. La regione dei pori o complesso dei pori con un diametro di circa 120 nm ha una certa struttura, che indica un meccanismo complesso per la regolazione dei movimenti nucleo-citoplasmici di sostanze e strutture. Il numero di pori dipende dallo stato funzionale della cellula. Maggiore è l'attività sintetica nella cellula, maggiore è il loro numero. Si stima che nei vertebrati inferiori, negli eritroblasti, dove l'emoglobina si forma e si accumula intensamente, ci siano circa 30 pori per 1 μm 2 della membrana nucleare. Negli eritrociti maturi di questi animali, che conservano i loro nuclei, rimangono fino a cinque pori per 1 μg di membrana, cioè 6 volte meno.

Nell'area del complesso di piume il cosiddetto piatto denso - lo strato proteico sottostante l'intera membrana interna dell'involucro nucleare. Questa struttura svolge principalmente una funzione di sostegno, poiché in sua presenza la forma del nucleo viene preservata anche se entrambe le membrane dell'involucro nucleare vengono distrutte. Si presuppone inoltre che il collegamento regolare con la sostanza della lamina densa favorisca la disposizione ordinata dei cromosomi nel nucleo interfase.

La base succo nucleare, O matrice, costituiscono le proteine. La linfa nucleare costituisce l'ambiente interno del nucleo e svolge quindi un ruolo importante nel garantire il normale funzionamento del materiale genetico. Il succo nucleare contiene filamentoso, O fibrillare, proteine, a cui è associata l'esecuzione della funzione di supporto: la matrice contiene anche i prodotti primari di trascrizione dell'informazione genetica - RNA eteronucleari (hn-RNA), che vengono anche elaborati qui, trasformandosi in m-RNA (vedi 3.4.3.2).

Nucleolo rappresenta la struttura in cui avviene la formazione e la maturazione ribosomiale RNA (rRNA). I geni dell'rRNA occupano alcune sezioni (a seconda del tipo di animale) di uno o più cromosomi (nell'uomo ci sono 13-15 e 21-22 coppie) - organizzatori nucleolari, nell'area in cui si formano i nucleoli. Tali aree nei cromosomi in metafase sembrano restringimenti e sono chiamate costrizioni secondarie. CON Utilizzando un microscopio elettronico, nel nucleolo vengono identificati i componenti filamentosi e granulari. La componente filamentosa (fibrillare) è rappresentata da complessi di proteine ​​e molecole precursori di RNA gigante, da cui si formano poi molecole più piccole di rRNA maturo. Durante il processo di maturazione, le fibrille si trasformano in granuli ribonucleoproteici (granuli), che rappresentano la componente granulare.

Strutture della cromatina sotto forma di grumi, sparsi nel nucleoplasma, sono una forma interfase di esistenza dei cromosomi cellulari

citoplasma

IN citoplasma distinguere tra la sostanza principale (matrice, ialoplasma), inclusioni e organelli. Sostanza fondamentale del citoplasma riempie lo spazio tra il plasmalemma, l'involucro nucleare e altre strutture intracellulari. Un normale microscopio elettronico non rivela alcuna organizzazione interna in esso. La composizione proteica dell'ialoplasma è varia. Le proteine ​​più importanti sono rappresentate dagli enzimi della glicolisi, del metabolismo degli zuccheri, delle basi azotate, degli aminoacidi e dei lipidi. Un certo numero di proteine ​​ialoplasmatiche fungono da subunità da cui vengono assemblate strutture come i microtubuli.

La sostanza principale del citoplasma costituisce il vero ambiente interno della cellula, che unisce tutte le strutture intracellulari e garantisce la loro interazione tra loro. Lo svolgimento di una funzione unificante e di impalcatura da parte della matrice può essere associato ad una rete microtrabecolare, rilevata mediante un microscopio elettronico ad alta potenza, formata da sottili fibrille spesse 2-3 nm e penetranti nell'intero citoplasma. Una quantità significativa di movimento intracellulare di sostanze e strutture avviene attraverso lo ialoplasma. La sostanza principale del citoplasma dovrebbe essere considerata allo stesso modo di un complesso sistema colloidale in grado di passare dallo stato simile al sol (liquido) allo stato simile al gel. Nel processo di tali transizioni, il lavoro è svolto. Per il significato funzionale di tali transizioni, vedere la Sezione. 2.3.8.

Inclusioni(Fig. 2.5) sono chiamati componenti relativamente instabili del citoplasma, che fungono da nutrienti di riserva (grasso, glicogeno), prodotti da rimuovere dalla cellula (granuli di secrezione) e sostanze di zavorra (alcuni pigmenti).

Organelli - Queste sono strutture permanenti del citoplasma che svolgono funzioni vitali nella cellula.

Gli organelli sono isolati significato generale E speciale. Questi ultimi sono presenti in quantità significative nelle cellule specializzate per svolgere una determinata funzione, ma in piccole quantità si possono trovare anche in altri tipi di cellule. Questi includono, ad esempio, i microvilli della superficie assorbente della cellula epiteliale intestinale, le ciglia dell'epitelio della trachea e dei bronchi, le vescicole sinaptiche, che trasportano sostanze che trasportano l'eccitazione nervosa da una cellula nervosa all'altra o una cellula dell'organo funzionante, miofibrille da cui dipende la contrazione muscolare. L'esame dettagliato degli organelli speciali fa parte del corso di istologia.

Gli organelli di importanza generale comprendono elementi del sistema tubolare e vacuolare sotto forma di reticolo citoplasmatico ruvido e liscio, un complesso lamellare, mitocondri, ribosomi e polisomi, lisosomi, perossisomi, microfibrille e microtubuli, centrioli del centro cellulare. Le cellule vegetali contengono anche cloroplasti, nei quali avviene la fotosintesi.

Kanaltsevaya E sistema vacuolare formato da cavità tubolari o appiattite (cisterna) comunicanti o separate, delimitate da membrane e diffuse in tutto il citoplasma della cellula. Spesso i serbatoi hanno espansioni simili a bolle. Nel sistema citato ci sono ruvido E reticolo citoplasmatico liscio(vedi Fig. 2.3) Una caratteristica strutturale della rete ruvida è l'attaccamento dei polisomi alle sue membrane. Per questo motivo svolge la funzione di sintetizzare una certa categoria di proteine ​​che vengono prevalentemente rimosse dalla cellula, ad esempio secrete dalle cellule ghiandolari. Nell'area della rete ruvida avviene la formazione di proteine ​​e lipidi delle membrane citoplasmatiche, nonché il loro assemblaggio. Le cisterne della rete grossolana, densamente stipate in una struttura a strati, sono i siti della sintesi proteica più attiva e sono chiamate ergastoplasma.

Le membrane del reticolo citoplasmatico liscio sono prive di polisomi. Funzionalmente, questa rete è associata al metabolismo dei carboidrati, dei grassi e di altre sostanze non proteiche, come gli ormoni steroidei (nelle gonadi, nella corteccia surrenale). Attraverso i tubuli e le cisterne le sostanze, in particolare il materiale secreto dalla cellula ghiandolare, si spostano dal sito di sintesi alla zona di confezionamento in granuli. Nelle aree delle cellule epatiche ricche di strutture reticolari lisce, le sostanze tossiche nocive e alcuni farmaci (barbiturici) vengono distrutti e neutralizzati. Nelle vescicole e nei tubuli della rete liscia dei muscoli striati vengono immagazzinati (depositati) gli ioni calcio, che svolgono un ruolo importante nel processo di contrazione.

Ribosoma - è una particella ribonucleoproteica rotonda con un diametro di 20-30 nm. È costituito da subunità piccole e grandi, la cui combinazione avviene in presenza di RNA messaggero (mRNA). Una molecola di mRNA solitamente collega insieme diversi ribosomi come un filo di perle. Questa struttura si chiama polisoma. I polisomi si trovano liberamente nella sostanza principale del citoplasma o attaccati alle membrane del reticolo citoplasmatico ruvido. In entrambi i casi, fungono da sito di sintesi proteica attiva. Il confronto del rapporto tra il numero di polisomi liberi e attaccati alla membrana nelle cellule embrionali indifferenziate e tumorali, da un lato, e nelle cellule specializzate di un organismo adulto, dall'altro, ha portato alla conclusione che le proteine ​​si formano sui polisomi dell'ialoplasma per i propri bisogni (per uso “domestico”) di una determinata cellula, mentre sui polisomi della rete granulare vengono sintetizzate proteine ​​che vengono rimosse dalla cellula e utilizzate per i bisogni dell'organismo (ad esempio enzimi digestivi, latte materno proteine).

Complesso lamellare del Golgi formato da un insieme di dictosomi che variano in numero da diverse decine (di solito circa 20) a diverse centinaia e persino migliaia per cellula.

Dictosoma(Fig. 2.6, UN) è rappresentato da una pila di 3-12 cisterne appiattite a forma di disco, dai bordi delle quali sono allacciate vescicole (vescicole). Limitata ad una certa area (locale) l'espansione delle cisterne dà origine a vescicole più grandi (vacuoli). Nelle cellule differenziate dei vertebrati e dell'uomo, i dictosomi vengono solitamente raccolti nella zona perinucleare del citoplasma. Nel complesso lamellare si formano vescicole secretorie o vacuoli, il cui contenuto sono proteine ​​e altri composti che devono essere rimossi dalla cellula. In questo caso, il precursore della secrezione (prosegreto), entrando nel dictiosoma dalla zona di sintesi, subisce in esso alcune trasformazioni chimiche. Viene anche isolato (segregato) sotto forma di “porzioni”, anch'esse ricoperte da un guscio di membrana. I lisosomi si formano nel complesso lamellare. I dictosomi sintetizzano i polisaccaridi e i loro complessi con proteine ​​(glicoproteine) e grassi (glicolipidi), che possono poi essere ritrovati nel glicocalice della membrana cellulare.

Il guscio mitocondriale è costituito da due membrane che differiscono per composizione chimica, insieme di enzimi e funzioni. La membrana interna forma invaginazioni a forma di foglia (creste) o tubolari (tubuli). Lo spazio delimitato dalla membrana interna è matrice organelli. Utilizzando un microscopio elettronico, vengono rilevati grani con un diametro di 20-40 nm. Accumulano ioni calcio e magnesio, nonché polisaccaridi come il glicogeno.

La matrice contiene l'apparato di biosintesi proteica proprio dell'organello. È rappresentato da 2 copie di una molecola di DNA circolare priva di istoni (come nei procarioti), ribosomi, un insieme di RNA di trasferimento (tRNA), enzimi per la replicazione del DNA, trascrizione e traduzione delle informazioni ereditarie. In termini di proprietà di base: dimensione e struttura dei ribosomi, organizzazione del proprio materiale ereditario, questo apparato è simile a quello dei procarioti e differisce dall'apparato della biosintesi proteica nel citoplasma di una cellula eucariotica (che conferma la simbiosi ipotesi dell'origine dei mitocondri; vedere § 1.5).I geni del proprio DNA codificano sequenze nucleotidiche di rRNA e tRNA mitocondriali, nonché sequenze di aminoacidi di alcune proteine ​​dell'organello, principalmente la sua membrana interna. Le sequenze di aminoacidi (struttura primaria) della maggior parte delle proteine ​​mitocondriali sono codificate nel DNA del nucleo cellulare e si formano all'esterno dell'organello nel citoplasma.

La funzione principale dei mitocondri è quella di estrarre enzimaticamente energia da alcune sostanze chimiche (ossidandole) e immagazzinare energia in una forma biologicamente utilizzabile (sintetizzando molecole di adenosina trifosfato -ATP). In generale questo processo si chiama ossidativo(scioglimento. I componenti della matrice e la membrana interna partecipano attivamente alla funzione energetica dei mitocondri. È a questa membrana che sono associate la catena di trasporto degli elettroni (ossidazione) e l'ATP sintetasi, che catalizza la fosforilazione associata all'ossidazione dell'ADP in ATP. Tra le funzioni collaterali dei mitocondri c'è la partecipazione alla sintesi degli ormoni steroidei e di alcuni aminoacidi (glutammico).

Lisosomi(Fig. 2.6, IN) sono bolle con un diametro solitamente di 0,2-0,4 μm, che contengono una serie di enzimi idrolasi acida che catalizzano la degradazione idrolitica (in un ambiente acquoso) di acidi nucleici, proteine, grassi e polisaccaridi a bassi valori di pH. Il loro guscio è formato da un'unica membrana, talvolta ricoperta all'esterno da uno strato fibroso proteico (nelle figure di diffrazione elettronica sono presenti bolle “bordate”). La funzione dei lisosomi è la digestione intracellulare di vari composti e strutture chimiche.

Lisosomi primari(diametro 100 nm) sono chiamati organelli inattivi, secondario - organelli in cui avviene il processo di digestione. I lisosomi secondari si formano da quelli primari. Sono divisi in eterolisosomi(fagolisosomi) e autolisosomi(citolisosomi). Innanzitutto (Fig. 2.6, G) il materiale che entra nella cellula dall'esterno viene digerito attraverso la pinocitosi e la fagocitosi e, in secondo luogo, le strutture proprie della cellula, che hanno completato la loro funzione, vengono distrutte. Vengono chiamati lisosomi secondari, in cui viene completato il processo di digestione corpi residui(telolisosomi). Mancano di idrolasi e contengono materiale non digerito.

I microbi formano un gruppo collettivo di organelli. Si tratta di vescicole del diametro di 0,1-1,5 μm limitate da una membrana con matrice a grana fine e spesso inclusioni proteiche cristalloidi o amorfe. Questo gruppo comprende, in particolare, perossisomi. Contengono enzimi ossidasi che catalizzano la formazione di perossido di idrogeno che, essendo tossico, viene poi distrutto dall'azione dell'enzima perossidasi. Queste reazioni sono coinvolte in diversi cicli metabolici, ad esempio nello scambio di acido urico nelle cellule del fegato e dei reni. In una cellula epatica, il numero di perossisomi raggiunge 70-100.

Gli organelli di importanza generale includono anche alcune strutture permanenti del citoplasma prive di membrane. Microtubuli(Fig. 2.6, D) - formazioni tubolari di varie lunghezze con un diametro esterno di 24 nm, una larghezza del lume di 15 nm e uno spessore di parete di circa 5 nm. Si trovano allo stato libero nel citoplasma delle cellule o come elementi strutturali di flagelli, ciglia, fusi mitotici e centrioli. I microtubuli liberi e i microtubuli di ciglia, flagelli e centrioli hanno una resistenza diversa agli influssi distruttivi, ad esempio chimici (colchicina). I microtubuli sono costruiti da subunità proteiche stereotipate attraverso la loro polimerizzazione. In una cellula vivente, i processi di polimerizzazione avvengono contemporaneamente ai processi di depolimerizzazione. Il rapporto di questi processi determina il numero di microtubuli. Allo stato libero, i microtubuli svolgono una funzione di supporto, determinando la forma delle cellule e sono anche fattori nel movimento direzionale dei componenti intracellulari.

Microfilamenti(Fig. 2.6, E) sono chiamate strutture lunghe e sottili, che talvolta formano fasci e si trovano in tutto il citoplasma. Esistono diversi tipi di microfilamenti. Microfilamenti di actina a causa della presenza di proteine ​​contrattili (actina) in essi, sono considerate strutture che forniscono forme di movimento cellulare, ad esempio ameboidi. A loro viene anche attribuito un ruolo di impalcatura e di partecipazione all'organizzazione dei movimenti intracellulari degli organelli e delle aree di ialoplasma.

Lungo la periferia delle cellule sotto il plasmalemma, così come nella zona perinucleare, si trovano fasci di microfilamenti spessi 10 nm - filtri intermedi. Nelle cellule epiteliali, nervose, gliali, muscolari, nei fibroblasti, sono costituiti da diverse proteine. I filamenti intermedi apparentemente svolgono una funzione meccanica, di impalcatura.

Le microfibrille di actina e i filamenti intermedi, come i microtubuli, sono costituiti da subunità. Per questo motivo la loro quantità dipende dal rapporto tra i processi di polimerizzazione e depolimerizzazione.

Caratteristico per cellule animali, parti di cellule vegetali, funghi e alghe centro cellulare, che contiene centrioli. Centriolo(al microscopio elettronico) ha l'aspetto di un cilindro “cavo” con un diametro di circa 150 nm e una lunghezza di 300-500 nm. La sua parete è formata da 27 microtubuli, raggruppati in 9 triplette. La funzione dei centrioli comprende la formazione dei fili del fuso mitotico, formati anche da microtubuli. I centrioli polarizzano il processo di divisione cellulare, garantendo la separazione dei cromatidi fratelli (cromosomi) nell'anafase della mitosi.

Una cellula eucariotica ha uno scheletro cellulare (citoscheletro) di fibre intracellulari (Anelli) - inizio XX secolo, riscoperto alla fine del 1970. Questa struttura consente alla cellula di avere una propria forma, talvolta modificandola. Il citoplasma è in movimento. Il citoscheletro è coinvolto nel processo di trasferimento degli organelli e partecipa alla rigenerazione cellulare.

I mitocondri sono formazioni complesse con doppia membrana (0,2-0,7 µm) e forme diverse. La membrana interna ha creste. La membrana esterna è permeabile a quasi tutte le sostanze chimiche, la membrana interna è permeabile solo al trasporto attivo. Tra le membrane c'è la matrice. I mitocondri si trovano dove è necessaria l'energia. I mitocondri hanno un sistema ribosomiale, una molecola di DNA. Possono verificarsi mutazioni (più di 66 malattie). Di norma, sono associati a un'energia ATP insufficiente e sono spesso associati a disturbi e patologie cardiovascolari. Il numero di mitocondri è diverso (c'è 1 mitocondrio in una cellula tripanosoma). La quantità dipende dall'età, dalla funzione, dall'attività dei tessuti (fegato - più di 1000).

I lisosomi sono corpi circondati da una membrana elementare. Contiene 60 enzimi (40 lisosomiali, idrolitici). All'interno del lisosoma c'è un ambiente neutro. Vengono attivati ​​da bassi valori di pH, entrando nel citoplasma (autodigestione). Le membrane lisosomiali proteggono il citoplasma e la cellula dalla distruzione. Si formano nel complesso del Golgi (stomaco intracellulare; possono riciclare le strutture cellulari esaurite). Ci sono 4 tipi. 1-primario, 2-4 – secondario. Attraverso l'endocitosi, una sostanza entra nella cellula. Il lisosoma primario (granulo di stoccaggio) con una serie di enzimi assorbe la sostanza e si forma un vacuolo digestivo (con la digestione completa, la decomposizione avviene in composti a basso peso molecolare). I residui non digeriti rimangono in corpi residui che possono accumularsi (malattie da accumulo lisosomiale). I corpi residui che si accumulano nel periodo embrionale portano a gargaleismo, deformità e mucopolisaccaridosi. I lisosomi dell'autofagia distruggono le strutture proprie della cellula (strutture non necessarie). Può contenere mitocondri, parti del complesso del Golgi. Spesso si forma durante il digiuno. Può verificarsi se esposto ad altre cellule (globuli rossi).