Caracteristicile comparative ale celulelor animale și vegetale

Definiția 1

Celulă este principalul element structural, funcțional și reproductiv al unui organism viu, sistemul său biologic elementar.

În funcție de structura și setul de organele celulare, toate organismele sunt împărțite în regate. Celulele vegetale și animale sunt eucariote și au o serie de detalii și diferențe.

Semne generale celule vegetale si animale:

• structura membranei organelelor;
• prezența unui nucleu format care conține un set de cromozomi;
• un set identic de organite caracteristice tuturor eucariotelor;
• similitudine compozitia chimica celule;
• procese similare de diviziune celulară indirectă (mitoză);
• asemănarea funcțiilor (biosinteza proteinelor), utilizarea și conversia energiei;
• participarea la procesul de reproducere.

Caracteristici distinctive :

Nota 1

Asemănarea organizării structurale și funcționale a celulelor animale și vegetale indică originea lor comună și relația lor cu eucariotele, iar diferențele sunt asociate cu în moduri diferite nutriție: la plante - autotrofe, iar la animale - heterotrofe.

Celulele organismelor vii au aparat de suprafață, citoplasmă și nucleu. Numai celulele bacteriene și celulele cianobacteriene nu au nuclee.

Aparatul de suprafață al celulei

Structura supramembranară a celulelor animale este glicocalixși celulele vegetale - coajă, sau peretele celular(constă în principal din celuloză).

Glicocalix- formarea la suprafata membranei caracteristice celulelor animale. Este format din molecule de polizaharide care sunt conectate la proteinele și lipidele membranei și o înconjoară ca niște „antene”. Datorită acesteia, în timpul formării țesuturilor, au loc contacte între celule. Această proprietate a celulelor stă la baza fenomenului de histocompatibilitate. Funcția „antenelor” de polizaharide este de a recunoaște semnalele din mediul extern.

Membrana celulară este caracteristică celulelor plantelor, ciupercilor și bacteriilor. Aceasta este o formațiune moartă situată pe suprafața membranei plasmatice. Membrana celulară este complet permeabilă la apă și gaze. Compoziția sa într-o celulă vegetală include celuloză, hemiceluloză și pectină.

Modificările în membrana celulară includ:

• lignificarea, care este însoțită de impregnarea sa cu lignină (aceasta îi conferă duritate);
• pluta - impregnare cu suberina (membrana celulara devine impermeabila la gaze si apa);
• cutinizare - impregnare cu cutină - o substanță grasă care protejează plantele de evaporarea excesivă;
• umidificarea, care protejează celulele plantelor acvatice de spălare;
• mineralizare – impregnarea membranei celulare cu compuși de siliciu (coada-calului, rogoz).

Celulele vegetale sunt conectate între ele folosind fire de citoplasmă - plasmodesmate.

Funcțiile membranei celulare: protejeaza continutul celulei, joaca rolul unui schelet extern.

Nota 2

Datorită disponibilității aparat de suprafata continutul intern al celulei este separat, se asigura protectia de influentele adverse ale mediului si se asigura schimbul de substante intre mediul natural si continutul celulei.

Complexe celulare submembranare

Complexe submembranare ale celulei - microfilamente, microtubuli, peliculă.

Citoplasma tuturor celulelor conține interne citoscheletul, care constă din sistemul microtrabecular, microtubuli și microfilamente.

Sistemul microtrabecular reprezintă o rețea de fibrile subțiri (microtrabecule) de 2–3 nm grosime, care traversează citoplasma în diverse direcțiiși conectează toate componentele intracelulare: microtubuli, organite și cito membrana plasmaticaîntr-un singur întreg.

Microtrabeculele sunt compuse din diferite proteine ​​care sunt combinate în complexe complexe. Ribozomii sunt localizați în punctele de intersecție sau la joncțiunea capetelor trabeculelor.

Sistemul microtrabecular, citoplasma, este împărțit în două faze: polimer, bogat în proteine, și lichid - în spațiile dintre trabecule.

Microtubuli se găsesc în toate celulele eucariote și sunt cilindri cavitati neramificati. Acestea sunt structuri foarte subțiri, cu un diametru exterior care nu depășește 30 nm și o grosime a peretelui de 5 nm. Lungimea lor poate ajunge la câțiva micrometri. Microtubulii citoplasmatici se pot dezintegra (dezasambla) și reasambla cu ușurință. Microtubulii sunt formați din tubulina proteică globulară (o subunitate este formată din două molecule proteice).

Se crede că rolul unei matrice (organizator de microtubuli) în formarea microtubulilor poate fi jucat de centrioli, corpuri bazali ai cililor și flagelilor, precum și structuri cromozomiale speciale la locul constricției primare - kinetochores (centromeri) . Procesul are loc în prezența ionilor de magneziu, ATP și într-un mediu acid. Dezintegrarea microtubulilor se accelerează odată cu creșterea concentrației ionilor de calciu și scăderea temperaturii.

Microtubulii, împreună cu sistemul trabecular, îndeplinesc o funcție de susținere în celulă și îi conferă o anumită formă. Cu participarea lor, se formează și fusul de diviziune și se asigură divergența cromozomilor către polii celulei, contribuie la mișcarea organelelor celulare: datorită lor, acestea din urmă sunt direcționate către locul potrivit.

Microfilamente reprezentată de filamente subţiri situate în toată citoplasma celulei.

Nota 3

Microfilamentele sunt localizate în special dens în stratul de suprafață al citoplasmei; în pseudopodele celulelor mobile formează o rețea densă de filamente subțiri încrucișate; mănunchiuri de microfilamente sunt de asemenea prezente în microvilozitățile epiteliale ale intestinului.

Microfilamentele sunt formate din proteina actină, ale cărei molecule polimerizează într-o fibrilă lungă constând din două elice răsucite unul față de celălalt. Celulele conțin 10-15% actină din cantitatea totală a tuturor proteinelor. În microfilamente puteți găsi fire de altă proteină contractilă importantă - miozina, deși conținutul acesteia este mult mai mic. Interacțiunea actinei și miozinei stă la baza contracției musculare. Microfilamentele de actină interacționează cu microtubulii stratului superficial al citoplasmei și cu plasmalema, ceea ce asigură activitatea motorie a citoplasmei. De asemenea, se crede că sunt implicați în formarea constricțiilor în timpul diviziunii celulare, în endocitoză și în asigurarea mișcării amoeboidului.

Componentele submembrane includ, de asemenea peliculă, care reprezintă stratul exterior compactat al citoplasmei multor protozoare (euglena, ciliați etc.). Pelicula asigură constanta relativă a formei celulei și conferă rezistență aparatului de suprafață.

Citoplasma

Definiția 2

Citoplasma– o componentă esențială a celulei, mediul intern semi-lichid al celulei, situat între membrana plasmatică și nucleu. Are o structură relativ constantă, compoziție chimică și proprietăți fizice.

Citoplasma este conținutul semi-lichid al celulei în care se află toate organitele.

Spațiul dintre organele celulare este umplut citosol- parte solubilă a citoplasmei. Citoplasma conține săruri, zaharuri, proteine, aminoacizi, ioni, ATP, enzime etc.

Citoplasma este matricea tuturor elementelor celulei, asigurând interacțiunea structurilor celulare, toate reacțiile chimice celulare și mișcarea substanțelor în interiorul celulei și între celule au loc în ea.

Citoplasma este formată dintr-o matrice (hialoplasmă), citoschelet, organite și incluziuni.

Definiția 3

Hialoplasma- un sistem celular coloidal incolor format din polizaharide, lipide, proteine ​​solubile, ARN si structuri celulare dispuse intr-un anumit fel: membrane, organite si incluziuni.

Citoscheletul, sau scheletul intracelular, este reprezentat de un sistem de formațiuni proteice - microfilamente și microtubuli. Principalele sale funcții:

• de sprijin;
• modificarea formei celulei;
• circulaţie;
• asigurând o anumită localizare a enzimelor în celulă.

Organele– structuri celulare permanente, fiecare dintre acestea îndeplinesc anumite funcții, asigură anumite procese de viață ale celulei (nutriția, respirația, mișcarea, sinteza și transportul compușilor organici, conservarea și transmiterea informațiilor ereditare).

Organelele eucariotelor sunt împărțite în:

• membrană dublă (plastide, mitocondrii),
• cu o singură membrană (reticul endoplasmatic, vacuole, aparat Golgi (complex), lizozomi),
• non-membrană (ribozomi, centru celular),
• organele de mișcare (pseudopodii, flageli, cili, miofibrile).

Incluziuni– componente temporare ale celulelor. Acestea includ produse de sinteză și produse finale ale metabolismului: picături de grăsime, boabe de amidon și glicogen, cristale de sare.

Tipul de lecție: combinat.

Metode: verbală, vizuală, practică, căutarea problemelor.

Obiectivele lecției

Educațional: aprofundați cunoștințele studenților despre structura celulelor eucariote, învățați-i să le aplice în orele practice.

Dezvoltare: îmbunătățirea abilităților elevilor de a lucra cu material didactic; dezvoltarea gândirii elevilor oferind sarcini de comparare a celulelor procariote și eucariote, a celulelor vegetale și a celulelor animale, identificând trăsături similare și distinctive.

Echipamente: poster „Structura membranei citoplasmatice”; carduri de sarcini; fișă (structura unei celule procariote, o celulă vegetală tipică, structura unei celule animale).

Conexiuni interdisciplinare: botanică, zoologie, anatomie și fiziologie umană.

Planul de lecție

I. Moment organizatoric

Verificarea gradului de pregătire pentru lecție.
Verificarea listei de studenți.
Comunicați subiectul și obiectivele lecției.

II. Învățarea de materiale noi

Împărțirea organismelor în pro- și eucariote

Celulele sunt extrem de variate ca formă: unele au formă rotundă, altele arată ca stele cu multe raze, altele sunt alungite etc. Celulele variază, de asemenea, ca mărime - de la cele mai mici, greu de distins la microscop cu lumină, până la perfect vizibile cu ochiul liber (de exemplu, ouăle de pești și broaște).

Orice ou nefertilizat, inclusiv ouăle uriașe de dinozaur fosilizate care sunt păstrate în muzeele paleontologice, a fost, de asemenea, cândva celule vii. Cu toate acestea, dacă vorbim despre elementele principale ale structurii interne, toate celulele sunt similare între ele.

procariote (din lat. pro- înainte, mai devreme, în loc de și greacă. karyon– nucleu) sunt organisme ale căror celule nu au un nucleu legat de membrană, adică. toate bacteriile, inclusiv arheobacterii și cianobacteriile. Numărul total de specii procariote este de aproximativ 6000. Toată informația genetică a unei celule procariote (genofor) este conținută într-o singură moleculă circulară de ADN. Mitocondriile și cloroplastele sunt absente, iar funcțiile de respirație sau fotosinteză, care asigură celulei energie, sunt îndeplinite de membrana plasmatică (Fig. 1). Procariotele se reproduc fără un proces sexual pronunțat prin împărțirea în două. Procariotele sunt capabile să efectueze o serie de procese fiziologice specifice: fixează azotul molecular, efectuează fermentarea acidului lactic, descompun lemnul și oxidează sulful și fierul.

După o conversație introductivă, studenții revizuiesc structura unei celule procariote, comparând principalele caracteristici structurale cu tipurile de celule eucariote (Fig. 1).

eucariote - acestea sunt organisme superioare care au un nucleu clar definit, care este separat de citoplasmă printr-o membrană (cariomembrană). Eucariotele includ toate animalele și plantele superioare, precum și algele, ciupercile și protozoarele unicelulare și multicelulare. ADN-ul nuclear la eucariote este conținut în cromozomi. Eucariotele au organele celulare delimitate de membrane.

Diferențele dintre eucariote și procariote

– Eucariotele au un nucleu real: aparatul genetic al celulei eucariote este protejat de o membrană asemănătoare cu membrana celulei însăși.
– Organelele incluse în citoplasmă sunt înconjurate de o membrană.

Structura celulelor vegetale și animale

Celula oricărui organism este un sistem. Este format din trei părți interconectate: înveliș, nucleu și citoplasmă.

Când studiezi botanica, zoologia și anatomia umană, te-ai familiarizat deja cu structura diverse tipuri celule. Să trecem în revistă pe scurt acest material.

Sarcina 1. Pe baza figurii 2, determinați căror organisme și tipuri de țesuturi corespund celulelor numerotate de la 1 la 12. Ce le determină forma?

Structura și funcțiile organelelor celulelor vegetale și animale

Folosind figurile 3 și 4 și folosind biologic dicţionar enciclopedicși manual, elevii completează un tabel care compară celulele animale și cele vegetale.

Masă. Structura și funcțiile organelelor celulelor vegetale și animale

Organele celulare	Structura organelelor	Funcţie	Prezența organelelor în celule
			plantelor	animalelor
cloroplast	Este un tip de plastidă	Colorează plantele în verde și permite să aibă loc fotosinteza.
Leucoplast	Învelișul este format din două membrane elementare; intern, crescând în stromă, formează câțiva tilacoizi	Sintetizează și acumulează amidon, uleiuri, proteine
Cromoplast	Plastide cu culori galbene, portocalii și roșii, culoarea se datorează pigmenților - carotenoizi	Culoarea roșie, galbenă a frunzelor de toamnă, fructe suculente etc.
	Ocupă până la 90% din volumul unei celule mature, umplută cu seva celulară	Menținerea turgenței, acumularea de substanțe de rezervă și produse metabolice, reglarea presiunii osmotice etc.
Microtubuli	Compus din tubulină proteică, situată în apropierea membranei plasmatice	Ei participă la depunerea celulozei pe pereții celulari și la mișcarea diferitelor organele din citoplasmă. În timpul diviziunii celulare, microtubulii formează baza structurii fusului
Membrana plasmatica (PMM)	Constă dintr-un strat dublu lipidic pătruns de proteine ​​scufundate la adâncimi diferite	Barieră, transport de substanțe, comunicare între celule
EPR neted	Sistem de tuburi plate și ramificate	Realizează sinteza și eliberarea lipidelor
EPR dur	Și-a primit numele datorită numeroșilor ribozomi aflați pe suprafața sa.	Sinteza, acumularea și transformarea proteinelor pentru eliberarea din celulă în exterior
	Înconjurat de o membrană dublă nucleară cu pori. Membrana nucleară exterioară formează o structură continuă cu membrana ER. Conține unul sau mai mulți nucleoli	Purtător de informații ereditare, centru de reglare a activității celulare
Peretele celular	Constă din molecule lungi de celuloză dispuse în mănunchiuri numite microfibrile	Cadru exterior, carcasă de protecție
Plasmodesmate	Canale citoplasmatice minuscule care pătrund în pereții celulari	Uniți protoplastele celulelor învecinate
Mitocondriile		Sinteza ATP (stocarea de energie)
Aparatul Golgi	Constă dintr-un teanc de saci plate numite cisterne sau dictiozomi	Sinteza polizaharidelor, formarea CPM și lizozomi
Lizozomi		Digestia intracelulară
Ribozomi	Constă din două subunități inegale - mari și mici, în care se pot disocia	Locul de biosinteză a proteinelor
Citoplasma	Constă din apă cu un număr mare de substanțe dizolvate care conțin glucoză, proteine ​​și ioni	Adăpostește alte organite celulare și realizează toate procesele metabolismului celular.
Microfilamente	Fibre fabricate din proteina actină, de obicei aranjate în mănunchiuri lângă suprafața celulelor	Participa la motilitatea celulară și la schimbarea formei
Centrioli	Poate face parte din aparatul mitotic al celulei. O celulă diploidă conține două perechi de centrioli	Participarea la procesul de diviziune celulară la animale; în zoosporii de alge, mușchi și protozoare formează corpuri bazale de cili
Microvilli	Proeminențe ale membranei plasmatice	Acestea măresc suprafața exterioară a celulei, formează în mod colectiv limita celulară

Concluzii

1. Peretele celular, plastidele și vacuola centrală sunt unice pentru celulele vegetale.
2. Lizozomii, centriolii, microvilozitățile sunt prezenți în principal numai în celulele organismelor animale.
3. Toate celelalte organite sunt caracteristice atât pentru celulele vegetale, cât și pentru cele animale.

Structura membranei celulare

Membrana celulară este situată în afara celulei, separând aceasta din urmă de mediul extern sau intern al corpului. Are la baza plasmalema (membrana celulara) si componenta carbohidrat-proteica.

Funcțiile membranei celulare:

– menține forma celulei și conferă rezistență mecanică celulei și corpului în ansamblu;
- protejează celula de deteriorare mecanicăși intrarea compușilor nocivi în el;
– realizează recunoașterea semnalelor moleculare;
– reglează metabolismul dintre celulă și mediu;
– realizează interacțiune intercelulară într-un organism pluricelular.

Funcția peretelui celular:

– reprezintă un cadru extern – o carcasă de protecție;
– asigură transportul substanțelor (apa, sărurile și moleculele multor substanțe organice trec prin peretele celular).

Stratul exterior al celulelor animale, spre deosebire de pereții celulari ai plantelor, este foarte subțire și elastic. Nu este vizibil la microscop cu lumină și constă dintr-o varietate de polizaharide și proteine. Stratul de suprafață al celulelor animale se numește glicocalix, îndeplinește funcția de conectare directă a celulelor animale cu mediul extern, cu toate substanțele care îl înconjoară, dar nu joacă un rol de susținere.

Sub glicocalixul celulei animale și peretele celular al celulei vegetale există o membrană plasmatică care se învecinează direct cu citoplasmă. Membrana plasmatică este formată din proteine ​​și lipide. Ele sunt aranjate într-o manieră ordonată datorită diferitelor interacțiuni chimice între ele. Moleculele lipidice din membrana plasmatică sunt aranjate pe două rânduri și formează un dublu strat lipidic continuu. Moleculele de proteine ​​nu formează un strat continuu, ele sunt situate în stratul lipidic, plonjând în acesta la diferite adâncimi. Moleculele de proteine ​​și lipide sunt mobile.

Funcțiile membranei plasmatice:

– formează o barieră care separă conținutul intern al celulei de mediul extern;
– asigură transportul substanțelor;
– asigură comunicarea între celulele din țesuturile organismelor pluricelulare.

Intrarea substanțelor în celulă

Suprafața celulei nu este continuă. Membrana citoplasmatică are numeroase orificii minuscule - pori, prin care, cu sau fără ajutorul unor proteine ​​speciale, ionii și moleculele mici pot pătrunde în celulă. În plus, unii ioni și molecule mici pot intra în celulă direct prin membrană. Intrarea celor mai importanți ioni și molecule în celulă nu este difuzia pasivă, ci transportul activ, necesitând cheltuieli de energie. Transportul substanțelor este selectiv. Se numește permeabilitatea selectivă a membranei celulare semi-permeabilitate.

De fagocitoză Molecule mari de substanțe organice, cum ar fi proteine, polizaharide, particule de alimente și bacterii intră în celulă. Fagocitoza are loc cu participarea membranei plasmatice. În punctul în care suprafața celulei intră în contact cu o particulă din orice substanță densă, membrana se îndoaie, formează o depresiune și înconjoară particula, care este scufundată în interiorul celulei într-o „capsulă membranară”. Se formează o vacuolă digestivă, iar substanțele organice care intră în celulă sunt digerate în ea.

Amebe, ciliați și leucocitele animalelor și oamenilor se hrănesc prin fagocitoză. Leucocitele absorb bacteriile, precum și o varietate de particule solide care intră accidental în organism, protejându-l astfel de bacteriile patogene. Peretele celular al plantelor, bacteriilor și algelor albastre-verzi previne fagocitoza și, prin urmare, această cale de intrare a substanțelor în celulă nu se realizează în ele.

Picăturile de lichid care conțin diferite substanțe în stare dizolvată și suspendată pătrund și ele în celulă prin membrana plasmatică. Acest fenomen a fost numit pinocitoza. Procesul de absorbție a lichidului este similar cu fagocitoza. O picătură de lichid este scufundată în citoplasmă într-un „pachet cu membrană”. Substanțele organice care intră în celulă împreună cu apa încep să fie digerate sub influența enzimelor conținute în citoplasmă. Pinocitoza este larg răspândită în natură și este efectuată de celulele tuturor animalelor.

III. Consolidarea materialului învățat

În ce două grupuri mari sunt împărțite toate organismele în funcție de structura nucleului lor?
Care organele sunt caracteristice numai celulelor vegetale?
Ce organele sunt unice pentru celulele animale?
Cum diferă structura membranei celulare a plantelor și animalelor?
Care sunt cele două moduri prin care substanțele pătrund într-o celulă?
Care este semnificația fagocitozei pentru animale?

Cușcă - forma de bază de organizare a materiei vii, unitatea elementară a unui organism. Este un sistem care se auto-reproduce, care este izolat de mediul extern și menține o anumită concentrare chimicale, dar în același timp realizează un schimb constant cu mediul.

O celulă este unitatea structurală de bază a organismelor unicelulare, coloniale și multicelulare. O singură celulă a unui organism unicelular este universală; îndeplinește toate funcțiile necesare pentru a asigura viața și reproducerea. În organismele multicelulare, celulele sunt extrem de diverse ca mărime, formă și structură internă. Această diversitate se datorează diviziunii funcțiilor îndeplinite de celulele din organism.

În ciuda diversității enorme, celulele plantelor se caracterizează printr-o structură comună - acestea sunt celule eucariote, având un miez format. Se deosebesc de celulele altor eucariote - animale și ciuperci - prin următoarele caracteristici: 1) prezența plastidelor; 2) prezența unui perete celular, a cărui componentă principală este celuloza; 3) sistem de vacuole bine dezvoltat; 4) absența centriolilor în timpul diviziunii; 5) creștere prin întindere.

Forma și dimensiunea celulelor plantelor sunt foarte diverse și depind de poziția lor în corpul plantei și de funcțiile pe care le îndeplinesc. Celulele bine închise au cel mai adesea forma de poliedre, care este determinată de presiunea lor reciprocă pe secțiuni, de obicei, arată ca 4-6-goni. Se numesc celule al căror diametru este aproximativ același în toate direcțiile parenchimatoase. Prosenchimală Acestea sunt celule care sunt foarte alungite în lungime, lungimea lor depășind lățimea de 5-6 sau de mai multe ori. Spre deosebire de celulele animale, celulele vegetale adulte au întotdeauna o formă constantă, ceea ce se explică prin prezența unui perete celular rigid.

Dimensiunile celulelor majorității plantelor variază de la 10 la 100 de microni (cel mai adesea 15-60 de microni), acestea fiind vizibile doar la microscop. Celulele care stochează apă și nutrienți sunt de obicei mai mari. Pulpa fructelor de pepene verde, lămâie și portocale este formată din celule atât de mari (câțiva milimetri) încât pot fi văzute cu ochiul liber. Unele celule prosenchimale ating lungimi foarte mari. De exemplu, fibrele de liban de in au o lungime de aproximativ 40 mm, iar fibrele de urzică au o lungime de 80 mm, în timp ce dimensiunea lor secţiune transversală rămâne în limite microscopice.

Numărul de celule dintr-o plantă atinge valori astronomice. Astfel, o frunză a unui copac are mai mult de 100 de milioane de celule.

Într-o celulă vegetală se pot distinge trei părți principale: 1) carbohidrați peretele celular, înconjurând celula din exterior; 2) protoplast– conținutul viu al celulei, - presat sub forma unui strat de perete destul de subțire pe peretele celular și 3) vacuol– spațiu din partea centrală a celulei umplut cu conținut apos – seva celulară. Peretele celular și vacuola sunt produse ale activității vitale a protoplastei.

2.2. Protoplast

Protoplast– conținutul viu activ al celulei. Protoplasta este o formatiune extrem de complexa diferentiata in diverse componente numite organele (organele), care se găsesc constant în el, au o structură caracteristică și îndeplinesc funcții specifice ( orez. 2.1). Organelele celulare includ miez, plastide, mitocondriile, ribozomi, endoplasmatic net, aparat Golgi, lizozomi, microbilor. Organelele sunt scufundate în hialoplasma, care asigură interacțiunea acestora. Hialoplasmă cu organele, minus nucleul, se ridică la citoplasmă celule. Protoplastul este separat de peretele celular printr-o membrană exterioară - plasmalema, din vacuola - de membrana interioara - tonoplast. Toate procesele metabolice de bază au loc în protoplast.

Orez. 2.1. Structura unei celule vegetale conform microscopiei electronice: 1 – miez; 2 – înveliș nuclear; 3 – porul nuclear; 4 – nucleol; 5 – cromatina; 6 – carioplasmă; 7 – peretele celular; 8 – plasmalemă; 9 – plasmodesmate; 10 – reticul endoplasmatic agranular; 11 – reticul endoplasmatic granular; 12 – mitocondrii; 13 – ribozomi; 14 – lizozom; 15 – cloroplast; 16 – dictiozom; 17 – hialoplasmă; 18 – tonoplast; 19 – vacuola.

Compoziția chimică a protoplastelor este foarte complexă și diversă. Fiecare celulă se caracterizează prin compoziția sa chimică în funcție de funcțiile sale fiziologice. Clasele principale constituţional, adică compușii incluși în protoplast sunt: ​​apă (60-90%), proteine ​​(40-50% din masa uscată a protoplastei), acizi nucleici (1-2%), lipide (2-3%) , carbohidrați și alți compuși organici. Compoziția protoplastului include și substanțe anorganice sub formă de ioni de săruri minerale (2-6%). Proteinele, acizii nucleici, lipidele și carbohidrații sunt sintetizate chiar de protoplastul.

Pe lângă substanțele constituționale, celula conține de rezervă substanțe (deconectate temporar din metabolism) și gunoi(produsele sale finale). Substanțele de rezervă și deșeurile au primit o denumire generală ergastic substante. Substanțele ergastice, de regulă, se acumulează în seva celulară a vacuolelor sub formă sau formă dizolvată. includere– particule de formă vizibile la microscop cu lumină. Substanțele ergastice includ de obicei substanțe de sinteză secundară, studiate în cursul farmacognoziei - terpenoizi, alcaloizi, compuși polifenolici.

Din punct de vedere al proprietăților fizice, protoplastul este o soluție coloidală multifazică (densitate 1,03-1,1). Acesta este de obicei un hidrosol, de ex. sistem coloidal cu un mediu de dispersie predominant – apa. Într-o celulă vie, conținutul protoplastului este în mișcare constantă, poate fi văzut la microscop prin mișcarea organelelor și a incluziunilor. Mișcarea poate fi rotativ(într-o direcție) sau curgătoare(direcția curenților în diferite fire ale citoplasmei este diferită). Fluxul citoplasmatic se mai numește cicloza. Oferă un transport mai bun al substanțelor și promovează aerarea celulelor.

Citoplasma- o parte esențială a unei celule vii, unde au loc toate procesele metabolismului celular, cu excepția sintezei acizilor nucleici, care are loc în nucleu. Baza citoplasmei este ea matrice, sau hialoplasma, în care sunt înglobate organelele.

Hialoplasma- un sistem coloidal complex incolor, transparent optic, conectează toate organelele scufundate în el, asigurând interacțiunea acestora. Hialoplasma conține enzime și este implicată activ în metabolismul celular, cum ar fi glicoliza, sinteza aminoacizilor, sinteza acizilor grași și a uleiurilor, etc. Este capabil de mișcare activă și participă la transportul intracelular de substanțe.

Unele dintre componentele proteice structurale ale hialoplasmei formează agregate supramoleculare cu un aranjament strict ordonat de molecule - microtubuliŞi microfilamente. Microtubuli- Acestea sunt structuri cilindrice subțiri cu un diametru de aproximativ 24 nm și o lungime de până la câțiva micrometri. Peretele lor este format din subunități sferice dispuse spiralat ale tubulinei proteice. Microtubulii sunt implicați în orientarea microfibrilelor de celuloză ale peretelui celular format de membrana plasmatică, în transportul intracelular și menținerea formei protoplastei. Ele formează filamente fusiforme în timpul mitozei, flagelilor și cililor. Microfilamente sunt filamente lungi cu grosimea de 5-7 nm, formate din proteina contractila actina. În hialoplasmă formează mănunchiuri - fibre citoplasmatice, sau iau forma unei rețele tridimensionale, atașându-se la plasmalemă, plastide, elemente ale reticulului endoplasmatic, ribozomi, microtubuli. Se crede că, prin contractare, microfilamentele generează mișcarea hialoplasmei și mișcarea dirijată a organelelor atașate acestora. Combinația de microtubuli și microfilamente formează citoscheletul.

Structura citoplasmei se bazează pe biologic membranelor– cele mai subțiri pelicule (4-10 nm), construite în principal din fosfolipide și proteine ​​- lipoproteine. Moleculele de lipide formează baza structurală a membranelor. Fosfolipidele sunt aranjate în două straturi paralele, astfel încât părțile lor hidrofile să fie îndreptate spre exterior în mediul apos, iar resturile de acizi grași hidrofobi să fie îndreptate spre interior. Unele molecule de proteine ​​sunt situate într-un strat necontinuu pe suprafața cadrului lipidic pe una sau ambele părți, unele dintre ele sunt scufundate în acest cadru, iar unele trec prin acesta, formând „pori” hidrofili în membrană ( orez. 2.2). Majoritatea proteinelor membranare sunt reprezentate de diverse enzime.

Orez. 2.2. Diagrama structurii unei membrane biologice : B– molecula proteica; Fl– moleculă de fosfolipide.

Membranele sunt componente vii ale citoplasmei. Ele delimitează protoplastul de mediul extracelular, creează granița externă a organitelor și participă la crearea structurii interne a acestora, fiind în multe feluri purtătoarea funcțiilor lor. O trăsătură caracteristică a membranelor este închiderea și continuitatea lor - capetele lor nu sunt niciodată deschise. În unele celule deosebit de active, membranele pot reprezenta până la 90% din materia uscată a citoplasmei.

Una dintre principalele proprietăți ale membranelor biologice este lor electoral permeabilitate(semi-permeabilitate): unele substante trec prin ele cu dificultate sau deloc (proprietate bariera), altele patrund usor. Permeabilitatea selectivă a membranelor creează posibilitatea împărțirii citoplasmei în compartimente izolate - compartimente– compoziții chimice diferite, în care diferite procese biochimice, adesea opuse ca direcție, pot avea loc simultan și independent unele de altele.

Membranele limită ale protoplastei sunt plasmalema– membrana plasmatica si tonoplast– membrana vacuolara. Plasmalemma este membrana exterioară de suprafață a citoplasmei, de obicei strâns adiacentă peretelui celular. Reglează metabolismul celulei cu mediul înconjurător, percepe iritațiile și stimulii hormonali, coordonează sinteza și asamblarea microfibrilelor de celuloză ale peretelui celular. Tonoplastul reglează metabolismul dintre protoplast și seva celulară.

Ribozomi- granule mici (aproximativ 20 nm), aproape sferice, formate din ribonucleoproteine ​​- complexe ARN si diverse proteine ​​structurale. Acestea sunt singurele organite ale unei celule eucariote care nu au membrane. Ribozomii sunt localizați liber în citoplasma celulei sau sunt atașați de membranele reticulului endoplasmatic. Fiecare celulă conține zeci și sute de mii de ribozomi. Ribozomii sunt localizați individual sau în grupuri de 4-40 ( poliribozomi, sau polizomi), unde ribozomii individuali sunt interconectați printr-o moleculă de ARN mesager sub formă de fir care transportă informații despre structura proteinei. Ribozomii (mai precis, polizomii) sunt centre de sinteză a proteinelor în celulă.

Ribozomul este format din două subunități (mari și mici), conectate prin ioni de magneziu. Subunitățile se formează în nucleu, și anume în nucleol, iar ribozomii sunt asamblați în citoplasmă. Ribozomii se găsesc și în mitocondrii și plastide, dar dimensiunea lor este mai mică și corespunde mărimii ribozomilor din organismele procariote.

Reticulul endoplasmatic (endoplasmatic reticul) este o rețea extinsă tridimensională de canale, vezicule și cisterne, delimitată de membrane, care pătrund în hialoplasmă. Reticulul endoplasmatic din celulele care sintetizează proteine ​​este format din membrane care poartă ribozomi pe suprafața exterioară. Această formă se numește granular, sau stare brută (orez. 2.1). Se numește reticul endoplasmatic care nu are ribozomi agranulare, sau netezi. Reticulul endoplasmatic agranular participă la sinteza grăsimilor și a altor compuși lipofili (uleiuri esențiale, rășini, cauciuc).

Reticulul endoplasmatic funcționează ca sistem de comunicare al celulei și este folosit pentru a transporta substanțe. Reticulul endoplasmatic al celulelor vecine este conectat prin cordoane citoplasmatice - plasmodesmate care trec prin pereții celulari. Reticulul endoplasmatic este centrul formării și creșterii membranelor celulare. Dă naștere unor componente celulare precum vacuole, lizozomi, dictiozomi și microcorpi. Prin reticulul endoplasmatic are loc interacțiunea dintre organele.

Aparatul Golgi numit după omul de știință italian C. Golgi, care a descris-o pentru prima dată în celulele animale. În celulele vegetale, aparatul Golgi este format din individ dictiozom, sau Corpul GolgiŞi vezicule Golgi. Fiecare dictiozom este un stivă de 5-7 sau mai multe cisterne rotunde turtite, cu un diametru de aproximativ 1 μm, delimitate de o membrană ( orez. 2.3). De-a lungul marginilor, dictiozomii se transformă adesea într-un sistem de tuburi subțiri ramificate. Numărul de dictiozomi dintr-o celulă variază foarte mult (de la 10-50 la câteva sute) în funcție de tipul de celulă și de faza dezvoltării acesteia. Veziculele Golgi de diferite diametre sunt separate de marginile cisternelor de dictiozom sau de marginile tuburilor si sunt de obicei indreptate catre plasmalema sau vacuola.

Orez. 2.3. Schema structurii unui dictiozom.

Dictiosomii sunt centre pentru sinteza, acumularea și secreția de polizaharide, în primul rând substanțe pectinice și hemiceluloze ale matricei peretelui celular și mucusului. Veziculele Golgi transportă polizaharidele către plasmalemă. Aparatul Golgi este dezvoltat în special în celulele care secretă intens polizaharide.

Lizozomi–organele delimitate de hialoplasmă printr-o membrană și care conțin enzime hidrolitice capabile să distrugă compușii organici. Lizozomii celulelor vegetale sunt vacuole și vezicule citoplasmatice mici (0,5-2 µm) - derivați ai reticulului endoplasmatic sau aparatului Golgi. Funcția principală a lizozomilor este locală autoliza– distrugerea secțiunilor individuale ale citoplasmei propriei celule, terminând cu formarea unei vacuole citoplasmatice în locul acesteia. Autoliza locală la plante are în primul rând o semnificație protectoare: în timpul unei lipse temporare de nutrienți, celula poate rămâne viabilă datorită digestiei unei părți din citoplasmă. O altă funcție a lizozomilor este îndepărtarea organelelor celulare uzate sau în exces, precum și curățarea cavității celulare după moartea protoplastului său, de exemplu, în timpul formării elementelor conductoare de apă.

Microcorpi– organele sferice mici (0,5-1,5 microni) înconjurate de o singură membrană. În interior există o matrice densă cu granulație fină, constând din enzime redox. Cel mai faimos dintre microbi glioxizomiŞi peroxizomii. Glioxizomii sunt implicați în transformarea uleiurilor grase în zaharuri, care are loc în timpul germinării semințelor. Reacțiile de respirație ușoară (fotorespirație) au loc în peroxizomi, iar produșii fotosintezei sunt oxidați în ei pentru a forma aminoacizi.

mitocondriile - organele rotunde sau eliptice, mai rar filamentoase, cu diametrul de 0,3-1 μm, înconjurate de două membrane. Membrana interioară formează proeminențe în cavitatea mitocondrială - cristas, care îi măresc semnificativ suprafața internă. Spațiul dintre crestae este umplut matrice. Matricea conține ribozomi, mai mici decât ribozomii hialoplasmei, și catene ale propriului ADN ( orez. 2.4).

Orez. 2.4. Scheme ale structurii mitocondriilor într-o imagine tridimensională (1) și într-o secțiune (2): VM– membrana internă a mitocondriilor; ADN– catenă de ADN mitocondrial; LA– crista; Ma– matrice; NM– membrana exterioară a mitocondriilor; R– ribozomi mitocondriali.

Mitocondriile sunt numite centralele celulei. Ei efectuează intracelular suflare, în urma căreia compușii organici sunt descompuși pentru a elibera energie. Această energie este folosită pentru sinteza ATP - oxidativ fosforilare. La nevoie, energia stocată în ATP este utilizată pentru sinteza diferitelor substanțe și în diferite procese fiziologice. Numărul de mitocondrii dintr-o celulă variază de la câteva la câteva sute și există în special multe dintre ele în celulele secretoare.

Mitocondriile sunt organite permanente care nu apar din nou, ci sunt distribuite în timpul diviziunii între celulele fiice. Creșterea numărului de mitocondrii are loc datorită diviziunii lor. Acest lucru este posibil datorită prezenței propriilor acizi nucleici în mitocondrii. Mitocondriile sunt capabile de sinteza independentă de nucleare a unora dintre proteinele lor pe proprii ribozomi, sub controlul ADN-ului mitocondrial. Cu toate acestea, independența lor este incompletă, deoarece dezvoltarea mitocondriilor are loc sub controlul nucleului, iar mitocondriile sunt astfel organite semi-autonome.

Plastide-organele caracteristice numai plantelor. Există trei tipuri de plastide: 1) cloroplaste(plastide verzi); 2) cromoplaste(plastide galbene, portocalii sau roșii) și leucoplaste(plastide incolore). De obicei, într-o celulă se găsește un singur tip de plastidă.

Cloroplaste sunt de cea mai mare importanță; fotosinteza are loc în ele. Conțin pigment verde clorofilă, care conferă plantelor culoare verde și pigmenți aparținând grupului carotenoide. Culoarea carotenoidelor variază de la galben și portocaliu la roșu și maro, dar acest lucru este de obicei mascat de clorofilă. Carotenoizii sunt împărțiți în carotenii, având o culoare portocalie, și xantofilele având o culoare galbenă. Aceștia sunt pigmenți lipofili (solubili în grăsimi), în funcție de structura lor chimică, aparțin terpenoizilor;

Cloroplastele vegetale au forma unei lentile biconvexe și au o dimensiune de 4-7 microni, sunt vizibile clar la microscopul cu lumină. Numărul de cloroplaste din celulele fotosintetice poate ajunge la 40-50. La alge rolul aparatului fotosintetic este îndeplinit de cromatofori. Forma lor este variată: în formă de cupă (Chlamydomonas), în formă de panglică (Spirogyra), lamelară (Pinnularia), etc. Cromatoforii sunt mult mai mari, numărul lor într-o celulă este de la 1 la 5.

Cloroplastele au o structură complexă. Ele sunt separate de hialoplasmă prin două membrane - externă și internă. Conținutul intern este numit stroma. Membrana interioară formează în interiorul cloroplastului un sistem complex, strict ordonat de membrane sub formă de bule plate numite tilacoizi. Tilacoizii sunt adunați în stive - boabe, asemănătoare coloanelor de monede. Granulele sunt interconectate de tilacoizi stromali (tilacoizi intergranulari), trecând prin ele chiar de-a lungul plastidei ( orez. 2.5). Clorofilele și carotenoidele sunt încorporate în membranele tilacoide grana. Stroma cloroplastelor contine plastoglobuli– incluziuni sferice de uleiuri grase în care sunt dizolvate carotenoizii, precum și ribozomi similari ca mărime cu ribozomii procariotelor și mitocondriilor, precum și catenele de ADN. Boabele de amidon se găsesc adesea în cloroplaste, acesta este așa-numitul primar, sau asimilare amidon– depozitarea temporară a produselor de fotosinteză.

Orez. 2.5. Schema structurii unui cloroplast într-o imagine tridimensională (1) și într-o secțiune (2): Vm– membrana interna; Gr– grana; ADN– catenă de ADN plastid; NM– membrana exterioară; pg– plastoglobul; R– ribozomi de cloroplast; CU– stroma; TIG– tilacoid grana; Tim– tilacoid intergranular.

Clorofila și cloroplastele se formează numai în lumină. Plantele crescute în întuneric nu sunt verzi și sunt numite palid. În loc de cloroplaste tipice, în ele se formează plastide modificate, care nu au un sistem membranar intern dezvoltat - etioplaste.

Funcția principală a cloroplastelor este fotosinteză, formarea substantelor organice din cele anorganice datorita energiei luminoase. Clorofila joacă un rol central în acest proces. Absoarbe energia luminii și o direcționează pentru a efectua reacții de fotosinteză. Aceste reacții sunt împărțite în dependente de lumină și întunecate (care nu necesită prezența luminii). Reacțiile dependente de lumină constau în conversia energiei luminoase în energie chimică și în descompunerea (fotoliza) apei. Sunt limitate la membranele tilacoide. Reacțiile întunecate - reducerea dioxidului de carbon din aer cu hidrogenul din apă la carbohidrați (fixarea CO 2 ) - apar în stroma cloroplastelor.

În cloroplaste, ca și în mitocondrii, are loc sinteza ATP. În acest caz, sursa de energie este lumina soarelui, motiv pentru care se numește fotofosforilarea. Cloroplastele sunt, de asemenea, implicate în sinteza aminoacizilor și acizilor grași și servesc ca un loc de depozitare pentru rezervele temporare de amidon.

Prezența ADN-ului și a ribozomilor indică, ca și în cazul mitocondriilor, existența în cloroplaste a unui sistem propriu de sinteză a proteinelor. Într-adevăr, majoritatea proteinelor membranei tilacoide sunt sintetizate pe ribozomii cloroplastici, în timp ce majoritatea proteinelor stromale și lipidelor membranei sunt de origine extraplastidică.

leucoplaste - plastide mici incolore. Se găsesc în principal în celulele organelor ascunse de lumina soarelui, cum ar fi rădăcinile, rizomii, tuberculii și semințele. Structura lor în caracteristici comune ah este similar cu structura cloroplastelor: o înveliș din două membrane, stroma, ribozomi, fire de ADN, plastoglobuli sunt similare cu cele ale cloroplastelor. Cu toate acestea, spre deosebire de cloroplaste, leucoplastele au un sistem membranar intern slab dezvoltat.

Leucoplastele sunt organite asociate cu sinteza și acumularea de nutrienți de rezervă, în primul rând amidon, mai rar proteine ​​și lipide. Leucoplaste care acumulează amidon , sunt numite amiloplaste. Acest amidon are formă de boabe, spre deosebire de amidonul asimilativ al cloroplastelor, se numește de rezervă, sau secundar. Proteina de depozitare poate fi depusă sub formă de cristale sau incluziuni amorfe în așa-numitele proteinoplaste, uleiuri grase - sub formă de plastoglobuli în elaioplaste.

Leucoplastele care nu acumulează nutrienți de rezervă se găsesc adesea în celule, rolul lor nu este încă pe deplin înțeles. La lumină, leucoplastele se pot transforma în cloroplaste.

Cromoplaste - plastidele sunt de culoare portocalie, roșie și galbenă, care este cauzată de pigmenții aparținând grupului de carotenoizi. Cromoplastele se găsesc în celulele petalelor multor plante (gălbenele, ranuncul, păpădia), fructele mature (roșii, măceș, rowan, dovleac, pepene verde), rar în rădăcinile (morcovi), precum și în frunzele de toamnă.

Sistemul membranar intern din cromoplaste este de obicei absent. Carotenoidele sunt cel mai adesea dizolvate în uleiurile grase ale plastoglobulilor ( orez. 2.6), iar cromoplastele au formă mai mult sau mai puțin sferică. În unele cazuri (rădăcini de morcov, fructe de pepene verde), carotenoizii se depun sub formă de cristale de diferite forme. Cristalul întinde membranele cromoplastei și își capătă forma: zimțat, ac, semilună, lamelară, triunghiulară, romb etc.

Orez. 2.6. Cromoplastul celulei mezofile a petalei de ranuncul: VM– membrana interna; NM– membrana exterioară; pg– plastoglobul; CU– stroma.

Semnificația cromoplastelor nu a fost încă pe deplin elucidată. Cele mai multe dintre ele sunt plastide îmbătrânite. Ele, de regulă, se dezvoltă din cloroplaste, în timp ce clorofila și structura membranei interne sunt distruse în plastide, iar carotenoizii se acumulează. Acest lucru se întâmplă când fructele se coc și frunzele se îngălbenesc toamna. Semnificația biologică indirectă a cromoplastelor este că ele determină culoarea strălucitoare a florilor și fructelor, care atrage insecte pentru polenizare încrucișată și alte animale pentru distribuirea fructelor. Leucoplastele se pot transforma și în cromoplaste.

Toate cele trei tipuri de plastide sunt formate din proplastidă- corpuri mici incolore care se gasesc in celulele meristematice (divizoare) ale radacinilor si lastarilor. Proplastidele sunt capabile să se divizeze și, pe măsură ce se diferențiază, se transformă în diferite tipuri de plastide.

În sens evolutiv, tipul primar, original, de plastide sunt cloroplastele, din care au provenit celelalte două tipuri de plastide. În timpul procesului de dezvoltare individuală (ontogeneză), aproape toate tipurile de plastide se pot transforma unele în altele.

Plastidele au multe caracteristici cu mitocondriile care le deosebesc de alte componente ale citoplasmei. Aceasta este, în primul rând, o înveliș cu două membrane și o autonomie genetică relativă datorită prezenței propriilor ribozomi și ADN. Această unicitate a organitelor a stat la baza ideii că predecesorii plastidelor și mitocondriilor au fost bacterii, care în procesul de evoluție au fost construite într-o celulă eucariotă și s-au transformat treptat în cloroplaste și mitocondrii.

Miez- partea principală și esențială a unei celule eucariote. Nucleul este centrul de control al metabolismului celulei, al creșterii și dezvoltării acesteia și controlează activitățile tuturor celorlalte organele. Nucleul stochează informații genetice și o transmite celulelor fiice în timpul diviziunii celulare. Nucleul este prezent în toate celulele vegetale vii, cu excepția segmentelor mature ale tuburilor de sită floem. Celulele cu nucleul îndepărtat de obicei mor rapid.

Nucleul este cel mai mare organel, dimensiunea sa este de 10-25 microni. Nuclei foarte mari în celulele germinale (până la 500 microni). Forma nucleului este adesea sferică sau elipsoidală, dar în celulele foarte alungite poate fi lenticulară sau fusiformă.

Celula conține de obicei un nucleu. În celulele tinere (meristematice) ocupă de obicei o poziție centrală. Pe măsură ce vacuola centrală crește, nucleul se deplasează spre peretele celular și este situat în stratul de perete al citoplasmei.

În ceea ce privește compoziția chimică, nucleul diferă puternic de alte organite prin conținutul său ridicat (15-30%) de ADN - substanța eredității celulare. 99% din ADN-ul celulei este concentrat în nucleu formează complexe cu proteinele nucleare - deoxiribonucleoproteine. Nucleul conține, de asemenea, cantități semnificative de ARN (în principal ARNm și ARNr) și proteine.

Structura nucleului este aceeași în toate celulele eucariote. În nucleu există cromatinaŞi nucleol, care sunt scufundate în carioplasmă; Nucleul este separat de citoplasmă nuclear coajă cu pori ( orez. 2.1).

Plicul nuclear constă din două membrane. Membrana exterioară care mărginește hialoplasma poartă ribozomi atașați. Învelișul este pătruns cu pori destul de mari, datorită cărora schimbul dintre citoplasmă și nucleu este foarte facilitat; macromoleculele proteice, ribonucleoproteinele, subunitățile ribozomale etc.trec prin pori Membrana nucleară exterioară în unele locuri este combinată cu reticulul endoplasmatic.

Carioplasma (nucleoplasmă, sau nuclear suc)- substanța principală a nucleului, servește ca mediu de distribuție a componentelor structurale - cromatina și nucleolul. Conține enzime, nucleotide libere, aminoacizi, ARNm, ARNt, produse de deșeuri ale cromozomilor și nucleol.

Nucleol- corp dens, sferic, cu diametrul de 1-3 microni. De obicei, nucleul conține 1-2, uneori mai mulți, nucleoli. Nucleolii sunt principalul purtător de ARN în nucleu și constau din ribonucleoproteine. Funcția nucleolilor este sinteza ARNr și formarea subunităților ribozomale.

Cromatina- cea mai importantă parte a nucleului. Cromatina este formată din molecule de ADN asociate cu proteine ​​- dezoxiribonucleoproteine. În timpul diviziunii celulare, cromatina se diferențiază în cromozomii. Cromozomii sunt șuvițe spiralate compacte de cromatină, sunt vizibili clar în metafaza mitozei, când numărul de cromozomi poate fi numărat și forma lor poate fi examinată. Cromatina și cromozomii asigură stocarea informațiilor ereditare, duplicarea și transmiterea acesteia de la celulă la celulă.

Numărul și forma cromozomilor ( cariotip) sunt aceleași în toate celulele corpului organismelor din aceeași specie. Nucleii celulelor somatice (nereproductive) conțin diploid(dublu) set de cromozomi – 2n. Se formează ca urmare a fuziunii a două celule germinale cu haploid(singur) set de cromozomi – n. Într-un set diploid, fiecare pereche de cromozomi este reprezentată de cromozomi omologi, unul derivat din organismul matern și celălalt din organismul patern. Celulele sexuale conțin câte un cromozom din fiecare pereche de cromozomi omologi.

Numărul de cromozomi din diferite organisme variază de la două la câteva sute. De regulă, fiecare specie are un set caracteristic și constant de cromozomi, fixați în procesul de evoluție al acestei specii. Modificările setului de cromozomi apar numai ca urmare a mutațiilor cromozomiale și genomice. Se numește creșterea multiplă ereditară a numărului de seturi de cromozomi poliploidie, modificări multiple ale setului de cromozomi – aneuploidie. Plante - poliploide caracterizat prin dimensiuni mai mari, productivitate mai mare și rezistență la factorii de mediu negativi. Ele sunt de mare interes ca material sursă pentru reproducere și crearea de soiuri foarte productive de plante cultivate. Poliploidia joacă, de asemenea, un rol major în speciația la plante.

Diviziunea celulară

Apariția de noi nuclee are loc datorită divizării celor existente. În acest caz, în mod normal, nucleul nu este împărțit niciodată printr-o simplă constricție în jumătate, deoarece această metodă nu poate asigura o distribuție absolut identică a materialului ereditar între cele două celule fiice. Acest lucru se realizează printr-un proces complex de fisiune nucleară numit mitoză.

Mitoză este o formă universală de diviziune nucleară, similară la plante și animale. Se distinge patru faze: profaza, metafaza, anafazaŞi telofaza(orez. 2.7). Se numește perioada dintre două diviziuni mitotice interfaza.

ÎN profaza cromozomii încep să apară în nucleu. La început arată ca o minge de fire încâlcite. Apoi cromozomii se scurtează, se îngroașă și sunt aranjați ordonat. La sfârșitul profazei, nucleolul dispare, iar membrana nucleară este fragmentată în cisterne scurte separate, care nu se pot distinge de elementele reticulului endoplasmatic, carioplasma este amestecată cu hialoplasma. La cei doi poli ai nucleului apar grupuri de microtubuli, din care se formează ulterior filamente. mitotică fusuri.

ÎN metafaza cromozomii se separă în cele din urmă și se adună într-un singur plan la mijloc între polii nucleului, formând metafaza înregistra. Cromozomii sunt formați din două lungimi identice pliate cromatide, fiecare dintre ele conține o moleculă de ADN. Cromozomii sunt restrânși - centromer, care le împarte în două brațe egale sau inegale. În metafază, cromatidele fiecărui cromozom încep să se separe unele de altele, legătura dintre ele se menține doar în regiunea centromerului. Firele fusului mitotic sunt atașate de centromeri. Ele constau din grupuri paralele de microtubuli. Fusul mitotic este un aparat pentru orientarea specifică a cromozomilor în placa metafazică și distribuția cromozomilor la polii celulei.

ÎN anafaza Fiecare cromozom este în cele din urmă împărțit în două cromatide, care devin cromozomi surori. Apoi, cu ajutorul firelor fusului, unul dintre perechile de cromozomi surori începe să se deplaseze la un pol al nucleului, al doilea - la celălalt.

Telofază apare atunci când cromozomii surori ajung la polii celulari. Fusul dispare, cromozomii grupați la poli se decondensează și se lungesc - trec în cromatina de interfaza. Apar nucleoli și o coajă se adună în jurul fiecăruia dintre nucleii fiice. Fiecare cromozom fiică este format dintr-o singură cromatidă. Finalizarea celei de-a doua jumătăți, realizată prin reduplicarea ADN-ului, are loc deja în nucleul de interfază.

Orez. 2.7. Schema mitozei și citokinezei unei celule cu numărul de cromozomi 2 n=4 : 1 – interfaza; 2.3 – profază; 4 – metafaza; 5 – anafaza; 6 – telofaza și formarea plăcii celulare; 7 – finalizarea citokinezei (trecerea la interfaza); ÎN– fus mitotic; KP– placa celulară în curs de dezvoltare; F– fibre de fragmoplast; Hm– cromozom; eu– nucleol; arme nucleare– membrana nucleara.

Durata mitozei variază de la 1 la 24 de ore. Ca urmare a mitozei și a interfazei ulterioare, celulele primesc aceleași informații ereditare și conțin cromozomi identici ca număr, dimensiune și formă cu celulele mamă.

În telofază, începe diviziunea celulară - citokineza. În primul rând, între cei doi nuclei fiice apar numeroase fibre colecția acestor fibre are forma unui cilindru și se numește fragmoplast(orez. 2.7). Ca și filamentele fusului, fibrele de fragmoplast sunt formate din grupuri de microtubuli. În centrul fragmoplastei, în planul ecuatorial dintre nucleii fiice, se acumulează vezicule Golgi care conţin substanţe pectinice. Ele fuzionează unele cu altele și dau naștere celular înregistra, iar membrana care le limitează devine parte a plasmalemei.

Placa celulară are formă de disc și crește centrifug către pereții celulei mamă. Fibrele Phragmoplast controlează direcția de mișcare a veziculelor Golgi și creșterea plăcii celulare. Când placa celulară ajunge pe pereții celulei mamă, formarea septului și separarea celor două celule fiice sunt finalizate, iar fragmoplastul dispare. După ce citokineza este completă, ambele celule încep să crească, ajung la dimensiunea celulei mamă și apoi se pot împărți din nou sau se pot diferenția.

Meioză(diviziunea nucleară de reducere) este o metodă specială de diviziune în care, spre deosebire de mitoză, are loc o reducere (scădere) a numărului de cromozomi și o tranziție a celulelor de la o stare diploidă la o stare haploidă. La animale, meioza este veriga principală gametogeneza(procesul de formare a gameților), iar la plante - sporogeneza(procesul de formare a sporilor). Dacă nu ar exista meioză, numărul de cromozomi în timpul fuziunii celulelor în timpul procesului sexual ar trebui să se dubleze la infinit.

Meioza constă din două diviziuni succesive, în fiecare dintre acestea se pot distinge aceleași patru etape ca în mitoza obișnuită ( Fig.2.8).

În profaza primei diviziuni, ca și în profaza mitozei, cromatina nucleului trece într-o stare condensată - se formează cromozomi tipici pentru o anumită specie de plante, membrana nucleară și nucleolul dispar. Cu toate acestea, în timpul meiozei, cromozomii omologi nu sunt aranjați în dezordine, ci în perechi, în contact unul cu celălalt pe toată lungimea lor. În acest caz, cromozomii perechi pot face schimb de secțiuni individuale de cromatide între ele. În metafaza primei diviziuni, cromozomii omologi nu formează un singur strat, ci o placă de metafază cu două straturi. În anafaza primei diviziuni, cromozomii omologi ai fiecărei perechi diverg de-a lungul polilor fusului fără a-i separa longitudinal în cromatide izolate. Drept urmare, în telofază, fiecare pol de diviziune are un număr haploid de cromozomi redus la jumătate, constând nu din una, ci din două cromatide. Distribuția cromozomilor omologi între nucleii fiice este aleatorie.

Imediat după telofaza primei diviziuni, începe a doua etapă a meiozei - mitoză obișnuită cu divizarea cromozomilor în cromatide. Ca rezultat al acestor două diviziuni și al citokinezei ulterioare, se formează patru celule fiice haploide - tetradă. Mai mult, între prima și a doua diviziune nucleară nu există nicio interfază și, prin urmare, nici o reduplicare a ADN-ului. În timpul fertilizării, setul diploid de cromozomi este restabilit.

Orez. 2.8. Schema meiozei cu numărul de cromozomi 2 n=4 : 1 – metafaza I (cromozomii omologi sunt asamblați în perechi în placa de metafază); 2 – anafaza I (cromozomii omologi se îndepărtează unul de celălalt spre polii fusului fără a se scinda în cromatide); 3 – metafaza II (cromozomii sunt localizați în placa metafazelor pe un rând, numărul lor este înjumătățit); 4 – anafaza II (după scindare, cromozomii fiice se îndepărtează unul de celălalt); 5 – telofaza II (se formează o tetradă de celule); ÎN– fus mitotic; Hm 1 – cromozom dintr-o cromatidă; Hm 2 - un cromozom din două cromatide.

Semnificația meiozei constă nu numai în asigurarea constantă a numărului de cromozomi din organisme din generație în generație. Datorită distribuției aleatorii a cromozomilor omologi și schimbului de secțiuni individuale ale acestora, celulele sexuale formate în meioză conțin o mare varietate de combinații de cromozomi. Aceasta oferă diversitate de seturi de cromozomi, crește variabilitatea trăsăturilor în generațiile ulterioare și, astfel, oferă material pentru evoluția organismelor.

Oamenii de știință poziționează celula animală ca parte principală a corpului unui reprezentant al regnului animal - atât unicelular, cât și multicelular.

Sunt eucariote, cu un adevărat nucleu și structuri specializate - organele care îndeplinesc funcții diferențiate.

Plantele, ciupercile și protistele au celule eucariote, iar arheile au celule procariote mai simple.

Structura unei celule animale diferă de cea a unei celule vegetale. O celulă animală nu are pereți sau cloroplaste (organele care funcționează).

Desen al unei celule animale cu legende

O celulă este formată din multe organite specializate care îndeplinesc diferite funcții.

Cel mai adesea, conține cele mai multe, uneori toate tipurile de organele existente.

Organele și organitele de bază ale unei celule animale

Organelele și organelele sunt „organele” responsabile de funcționarea unui microorganism.

Miez

Nucleul este sursa de acid dezoxiribonucleic (ADN), materialul genetic. ADN-ul este sursa creării proteinelor care controlează starea organismului. În nucleu, firele de ADN se înfășoară strâns în jurul proteinelor foarte specializate (histone) pentru a forma cromozomi.

Nucleul selectează genele pentru a controla activitatea și funcționarea unității de țesut. În funcție de tipul de celulă, aceasta conține un set diferit de gene. ADN-ul se găsește în regiunea nucleoidă a nucleului unde se formează ribozomii. Nucleul este înconjurat de o membrană nucleară (karyolemma), un dublu strat lipidic care îl separă de celelalte componente.

Nucleul reglează creșterea și diviziunea celulară. Când cromozomii se formează în nucleu, aceștia sunt duplicați în timpul procesului de reproducere, formând două unități fiice. Organele numite centrozomi ajută la organizarea ADN-ului în timpul diviziunii. Miezul este de obicei reprezentat la singular.

Ribozomi

Ribozomii sunt locul sintezei proteinelor. Se găsesc în toate unitățile de țesut, la plante și animale. În nucleu, secvența de ADN care codifică o anumită proteină este copiată într-o catenă de ARN mesager liber (ARNm).

Catena de ARNm călătorește la ribozom prin ARN mesager (ARNt), iar secvența sa este utilizată pentru a determina aranjarea aminoacizilor în lanțul care alcătuiește proteina. În țesutul animal, ribozomii sunt localizați liber în citoplasmă sau atașați de membranele reticulului endoplasmatic.

Reticulul endoplasmatic

Reticulul endoplasmatic (RE) este o rețea de saci membranosi (cisternae) care se extinde din membrana nucleară exterioară. Modifică și transportă proteinele create de ribozomi.

Există două tipuri de reticul endoplasmatic:

• granular;
• agranulare.

ER granular conține ribozomi atașați. ER agranular este lipsit de ribozomi atașați și este implicat în crearea de lipide și hormoni steroizi și în îndepărtarea substanțelor toxice.

vezicule

Veziculele sunt mici sfere de strat dublu lipidic care fac parte din membrana exterioară. Ele sunt folosite pentru a transporta molecule în întreaga celulă de la un organel la altul și participă la metabolism.

Veziculele specializate numite lizozomi conțin enzime care digeră molecule mari (carbohidrați, lipide și proteine) în altele mai mici pentru a facilita utilizarea lor de către țesut.

Aparatul Golgi

Aparatul Golgi (complexul Golgi, corpul Golgi) este format și din cisterne care nu sunt interconectate (spre deosebire de reticulul endoplasmatic).

Aparatul Golgi primește proteine, le sortează și le împachetează în vezicule.

Mitocondriile

Procesul de respirație celulară are loc în mitocondrii. Zaharurile și grăsimile sunt descompuse și energia este eliberată sub formă de adenozin trifosfat (ATP). ATP controlează toate procesele celulare, mitocondriile produc celule ATP. Mitocondriile sunt uneori numite „generatoare”.

Citoplasma celulară

Citoplasma este mediul fluid al celulei. Poate funcționa chiar și fără miez, totuși, pentru o perioadă scurtă de timp.

Citosol

Citosolul se numește lichid celular. Citosolul și toate organelele din el, cu excepția nucleului, sunt numite în mod colectiv citoplasmă. Citosolul este compus în principal din apă și conține, de asemenea, ioni (potasiu, proteine ​​și molecule mici).

Citoscheletul

Citoscheletul este o rețea de filamente și tuburi distribuite în întreaga citoplasmă.

Îndeplinește următoarele funcții:

• dă formă;
• oferă putere;
• stabilizează țesutul;
• asigură organele în anumite locuri;
• joacă un rol important în transmiterea semnalului.

Există trei tipuri de filamente citoscheletice: microfilamente, microtubuli și filamente intermediare. Microfilamentele sunt cele mai mici elemente ale citoscheletului, iar microtubulii sunt cei mai mari.

Membrana celulara

Membrana celulară înconjoară complet celula animală, care nu are perete celular, spre deosebire de plante. Membrana celulară este strat dublu, constând din fosfolipide.

Fosfolipidele sunt molecule care conțin fosfați atașați la glicerol și radicalii de acizi grași. Ele formează în mod spontan membrane duble în apă datorită proprietăților lor simultan hidrofile și hidrofobe.

Membrana celulară este permeabilă selectiv - este capabilă să permită trecerea anumitor molecule. Oxigenul și dioxidul de carbon trec ușor, în timp ce moleculele mari sau încărcate trebuie să treacă printr-un canal special din membrană pentru a menține homeostazia.

Lizozomi

Lizozomii sunt organite care degradează substanțele. Lizozomul conține aproximativ 40 de enzime digestive. Este interesant că organismul celular însuși este protejat de degradare în cazul unei pătrunderi a enzimelor lizozomale în citoplasmă care și-au încheiat funcțiile sunt supuse descompunerii. După scindare, se formează corpuri reziduale, lizozomii primari se transformă în alții secundari.

Centriole

Centriolii sunt corpuri dense situate în apropierea nucleului. Numărul de centrioli variază, cel mai adesea sunt doi. Centriolii sunt legați printr-o punte endoplasmatică.

Cum arată o celulă animală la microscop?

Sub un microscop optic standard, componentele principale sunt vizibile. Datorită faptului că sunt conectate într-un organism în continuă schimbare care se află în mișcare, poate fi dificil să se identifice organele individuale.

Următoarele părți sunt sigure:

• miez;
• citoplasmă;
• membrana celulara.

Un microscop cu rezoluție mai mare, un specimen pregătit cu grijă și puțină practică vă vor ajuta să studiați celula mai detaliat.

Funcții de centriol

Funcțiile exacte ale centriolului rămân necunoscute. O ipoteză comună este că centriolii sunt implicați în procesul de divizare, formând fusul de diviziune și determinând direcția acestuia, dar nu există nicio certitudine în lumea științifică absent.

Structura unei celule umane - desen cu legende

O unitate de țesut celular uman are o structură complexă. Figura prezintă principalele structuri.

Fiecare componentă are propriul său scop numai într-un conglomerat asigură funcționarea unei părți importante a unui organism viu.

Semne ale unei celule vii

O celulă vie este similară în caracteristicile sale cu o ființă vie ca întreg. Respiră, se hrănește, se dezvoltă, se împarte și în structura sa au loc diverse procese. Este clar că estomparea proceselor naturale pentru organism înseamnă moarte.

Caracteristici distinctive ale celulelor vegetale și animale din tabel

Celulele vegetale și animale au atât asemănări, cât și diferențe, care sunt descrise pe scurt în tabel:

Semn	Vegetal	Animal
Obținerea de mâncare	Autotrof. Fotosintetizează nutrienții	Heterotrof. Nu produce materie organica.
Stocarea energiei	In vacuol	În citoplasmă
Depozitare carbohidrați	amidon	glicogen
Sistemul reproducător	Formarea unui sept în unitatea maternă	Formarea constricției în unitatea maternă
Centrul celular și centrioli	În plantele inferioare	Toate tipurile
Peretele celular	Dens, își păstrează forma	Flexibil, permite schimbarea

Componentele principale sunt similare atât pentru particulele vegetale, cât și pentru cele animale.

Concluzie

O celulă animală este un organism funcțional complex, cu trăsături, funcții și un scop distinctiv pentru existență. Toate organitele și organoidele contribuie la procesul de viață al acestui microorganism.

Unele componente au fost studiate de oamenii de știință, în timp ce funcțiile și caracteristicile altora nu au fost încă descoperite.

Cea mai mică parte a unui organism este o celulă, este capabilă să existe independent și are toate caracteristicile unui organism viu. În acest articol vom afla ce structură are o celulă vegetală și vom vorbi pe scurt despre funcțiile și caracteristicile acesteia.

Structura celulelor vegetale

În natură, există atât plante unicelulare, cât și multicelulare. De exemplu, în lumea subacvatică puteți găsi alge unicelulare, care au toate funcțiile inerente unui organism viu.

Un individ multicelular nu este doar un set de celule, ci un singur organism capabil să formeze diverse țesuturi și organe care interacționează între ele.

Structura unei celule vegetale este aceeași la toate plantele și constă din aceleași componente. Compoziția sa este următoarea:

• înveliș (lamina, spațiu intercelular, plasmodesme și plasmoleme, tonoplast);
• vacuole;
• citoplasmă (mitocondrii; cloroplaste și alte organite);
• nucleu (înveliș nuclear, nucleol, cromatina).

Orez. 1. Structura unei celule vegetale.

Spre deosebire de celula animală, celula vegetală are o membrană de celuloză specială, vacuole și plastide.

Studiul structurii și funcțiilor unei celule vegetale a arătat că:

TOP 4 articolecare citesc împreună cu asta

• cea mai importantă parte a corpului este miez , care este responsabil pentru toate procesele în curs. Conține informații ereditare care sunt transmise din generație în generație. Învelișul nuclear separă nucleul de alte organite;
• substanța vâscoasă incoloră care umple celula se numește citoplasmă . În el se află toate organelele;
• situat sub peretele celular membrana (tonoplast) , care este responsabil de metabolism. Aceasta este o peliculă subțire care separă membrana de citoplasmă;
• peretele celular destul de durabil, deoarece conține celuloză. Prin urmare, funcțiile peretelui sunt de a proteja și de a da formă;
• componentele mici sunt plastide .

  Ele pot fi colorate sau incolore. De exemplu, cloroplastele au verde, în ele are loc procesul de fotosinteză;

• cavitatea internă umplută cu suc se numește vacuol . Mărimea sa depinde de vârsta organismului: cu cât este mai în vârstă, cu atât vacuola este mai mare. Sucul conține o soluție apoasă de săruri minerale și substanțe organice. Conține diverse zaharuri, enzime, acizi și săruri minerale, proteine ​​și pigmenți;



Orez. 2. Modificări ale mărimii vacuolei în timpul creșterii plantelor.

• mitocondriile sunt capabili să se miște împreună cu citoplasma, rolul lor principal este metabolismul. Aici are loc procesul de respirație și formarea ATP;
• Aparatul Golgi poate avea diverse forme (discuri, bastoane, boabe). Rolul său este acumularea și îndepărtarea substanțelor inutile;
• ribozomi sintetizează proteine. Sunt localizate în citoplasmă, nucleu, mitocondrii, plastide.

Oamenii de știință au descoperit structura celulară a plantelor încă din secolul al XVII-lea. Celulele din pulpa portocalie sunt vizibile cu ochiul liber, dar cel mai adesea organismul vegetal poate fi examinat la microscop.



Orez. 3. Structura aparatului Golgi.

Caracteristicile organismului vegetal

Un studiu al diversităţii regnului vegetal a relevat următoarele caracteristici:

• spre deosebire de alte organisme vii, plantele au o vacuola, care stochează toți nutrienții și substanțele utile, descompune organele și proteinele vechi;
• Peretele celular diferă ca compoziție de chitina fungică și pereții bacterieni. Contine celuloza, pectina si lignina;
• comunicarea între celule se realizează folosind plasmodesmate - așa-numiții pori din peretele celular;
• plastidele se găsesc numai în organism vegetal. Pe lângă cloroplaste, acestea pot fi leucoplaste, care sunt împărțite în două tipuri: unele dintre ele depozitează grăsimi, altele depozitează amidon. La fel și cromoplastele, care sintetizează și stochează pigmenți;
• Spre deosebire de un organism animal, o celulă vegetală nu are centrioli.

Ce am învățat?

Fiind cea mai mică parte a întregului organism, celula poate exista independent. Asigură funcționarea diferitelor țesuturi și organe vitale. Componentele distinctive ale altor specii de natură vie sunt structura peretelui celular, prezența plastidelor și vacuolelor. Fiecare organel are propriile sale funcții, fără de care funcționarea întregului organism în ansamblu este imposibilă.

Test pe tema

Evaluarea raportului

Evaluare medie: 4.3. Evaluări totale primite: 1130.