| Sănătate / Anatomie şi fiziologie |
Celule
Structura și funcția celulelor
Celulele1, cele mai mici structuri capabile să întrețină viața și să se reproducă, compun toate ființele vii, de la plantele unicelulare până la animalele multimiliardare. Corpul uman, care este alcătuit din numeroase celule, începe ca o singură celulă proaspăt fertilizată.
Aproape toate celulele umane au dimensiuni microscopice2. Pentru a vă face o idee cât de mică este o celulă, un corp de adult de mărime medie, conform unei estimări3, este format din 100 de trilioane de celule!
Structura celulară
Ideile despre structura celulară s-au schimbat considerabil de-a lungul anilor. Biologii timpurii au văzut celulele ca niște simple saci membranoși care conțineau fluid și câteva particule plutitoare. Biologii de astăzi știu că celulele sunt infinit mai complexe decât asta.
Structura celulară
Există multe tipuri, dimensiuni și forme diferite de celule în organism. În scopuri descriptive, este introdus conceptul de „celulă generalizată”. Include caracteristici din toate tipurile de celule.
O celulă este formată din trei părți: membrana celulară4, nucleul5 și, între cele două, citoplasma6. În citoplasmă se află aranjamente complicate de fibre fine și sute sau chiar mii de structuri minuscule, dar distincte, numite organele.
Membrana celulara
Fiecare celulă din organism este închisă de o membrană celulară (plasmatică). Membrana celulară separă materialul din exteriorul celulei, extracelular, de materialul din interiorul celulei, intracelular. Menține integritatea unei celule și controlează trecerea materialelor în și din celulă. Toate materialele din interiorul unei celule trebuie să aibă acces la membrana celulară (limita celulei) pentru schimbul necesar.
Membrana celulară este un strat dublu de molecule de fosfolipide. Proteinele7 din membrana celulară oferă suport structural, formează canale pentru trecerea materialelor, acționează ca situsuri receptor8, funcționează ca molecule purtătoare și oferă markeri de identificare.
Nucleu și Nucleolus
Nucleul, format dintr-o membrană nucleară9 în jurul unei nucleoplasme fluide10, este centrul de control al celulei. Firele de cromatina11 din nucleu contin acid dezoxiribonucleic (ADN)12, materialul genetic13 al celulei. Nucleolul14 este o regiune densă de acid ribonucleic (ARN)15 în nucleu și este locul formării ribozomilor16. Nucleul determină modul în care va funcționa celula, precum și structura de bază a acelei celule.
Citoplasma
Citoplasma este fluidul asemănător unui gel din interiorul celulei. Este mediul de reacție chimică. Acesta oferă o platformă pe care alte organele pot funcționa în interiorul celulei. Toate funcțiile pentru expansiunea, creșterea și replicarea celulelor sunt efectuate în citoplasma unei celule. În citoplasmă, materialele se deplasează prin difuzie17, proces fizic care poate funcționa doar pe distanțe scurte.
Organele citoplasmatice
Organelele citoplasmatice sunt „organe mici” care sunt suspendate în citoplasma celulei. Fiecare tip de organite18 are o structură definită și un rol specific în funcția celulei. Exemple de organele citoplasmatice sunt mitocondriile19, ribozomii20, reticulul endoplasmatic21, aparatul Golgi22 și lizozomii23.
Funcția celulară
Caracteristicile structurale și funcționale ale diferitelor tipuri de celule sunt determinate de natura proteinelor prezente. Celulele de diferite tipuri au funcții diferite, deoarece structura și funcția celulelor sunt strâns legate. Este evident că o celulă care este foarte subțire nu este potrivită pentru o funcție de protecție. Celulele osoase24 nu au o structură adecvată pentru conducerea impulsului nervos25. Așa cum există multe tipuri de celule, există funcții celulare variate. Funcțiile celulare generalizate includ mișcarea substanțelor prin membrana celulară, diviziunea celulară pentru a forma celule noi și sinteza proteinelor26.
Mișcarea substanțelor prin membrana celulară
Supraviețuirea celulei depinde de menținerea diferenței dintre materialul extracelular și cel intracelular. Mecanismele de mișcare prin membrana celulară includ difuzia simplă27, osmoza28, filtrarea, transportul activ29, endocitoza30 și exocitoza31.
Difuzia simplă este mișcarea particulelor (soluților) dintr-o regiune cu concentrație mai mare de substanță dizolvată într-o regiune cu concentrație mai mică de substanță dizolvată. Osmoza este difuzia moleculelor de solvent32 sau apă33 printr-o membrană permeabilă selectiv34. Filtrarea utilizează presiune pentru a împinge substanțele printr-o membrană. Transportul activ mută substanțele împotriva unui gradient de concentrație dintr-o regiune de concentrație mai mică într-o regiune de concentrație mai mare. Necesită o moleculă purtătoare35 și folosește energie. Endocitoza se referă la formarea de vezicule pentru a transfera particule și picături din exterior în interiorul celulei. Veziculele secretoare sunt mutate din interiorul spre exteriorul celulei prin exocitoză.
Diviziune celulara
Diviziunea celulară este procesul prin care se formează celule noi pentru creștere, reparare și înlocuire în organism. Acest proces include divizarea materialului nuclear și divizarea citoplasmei36. Toate celulele din organism (celulele somatice), cu excepția celor care dau naștere la ovule și spermatozoizi (gameți), se reproduc prin mitoză37. Ovulul și spermatozoidul sunt produse printr-un tip special de diviziune nucleară numită meioză38 în care numărul de cromozomi este redus la jumătate. Diviziunea citoplasmei se numește citokineză39.
Celulele somatice se reproduc prin mitoză, ceea ce are ca rezultat două celule identice cu celula părinte. Interfaza40 este perioada dintre diviziunile celulare succesive. Este cea mai lungă parte a ciclului celular41. Etapele succesive ale mitozei sunt profaza42, metafaza43, anafaza44 și telofaza45. Citokineza, diviziunea citoplasmei, are loc în timpul telofazei.
Meioza este un tip special de diviziune celulară care are loc în producerea gameților, sau a ouălor și a spermatozoizilor. Aceste celule au doar 23 de cromozomi, jumătate din numărul găsit în celulele somatice, astfel că atunci când are loc fecundarea46 celula rezultată va avea din nou 46 de cromozomi, 23 din ovul și 23 din spermatozoizi.
Replicarea ADN-ului și sinteza proteinelor
Proteinele care sunt sintetizate în citoplasmă funcționează ca materiale structurale, enzime care reglează reacțiile chimice, hormoni și alte substanțe vitale. ADN-ul47 din nucleu conduce sinteza proteinelor în citoplasmă. O genă48 este porțiunea unei molecule de ADN care controlează sinteza unei molecule de proteină specifice. ARN-ul mesager49 transportă informația genetică50 de la ADN-ul din nucleu la locurile de sinteză a proteinelor din citoplasmă.
Note
1. În biologie, cea mai mică unitate care poate trăi singură și care alcătuiește toate organismele vii și țesuturile corpului. O celulă are trei părți principale: membrana celulară, nucleul și citoplasma. Membrana celulară înconjoară celula și controlează substanțele care intră și ies din celulă. Nucleul este o structură din interiorul celulei care conține nucleolul și cea mai mare parte a ADN-ului celulei. Este, de asemenea, locul unde se produce majoritatea ARN-ului. Citoplasma este fluidul din interiorul celulei. Conține alte părți de celule minuscule care au funcții specifice, inclusiv complexul Golgi, mitocondriile și reticulul endoplasmatic. Citoplasma este locul unde au loc cele mai multe reacții chimice și se produc majoritatea proteinelor. Corpul uman are peste 30 de trilioane de celule.
2. Prea mic pentru a fi văzut fără microscop.
3. O statistică, cum ar fi probabilitatea de supraviețuire, calculată dintr-un eșantion pentru a aproxima valoarea adevărată a statisticii pentru întreaga populație (probabilitatea de supraviețuire).
4. Membrana exterioară a unei celule. Membrana plasmatică înconjoară protoplasma și determină selectiv ce poate intra sau ieși din celulă.
5. În biologie, structura unei celule care conține cromozomii. Nucleul are o membrană în jurul său și este locul în care se formează ARN-ul din ADN-ul din cromozomi.
6. Fluidul din interiorul unei celule, dar în afara nucleului celulei. Majoritatea reacțiilor chimice dintr-o celulă au loc în citoplasmă.
7. O moleculă formată din aminoacizi. Proteinele sunt necesare pentru ca organismul să funcționeze corect. Ele stau la baza structurilor corpului, cum ar fi pielea și părul, și a altor substanțe precum enzimele, citokinele și anticorpii.
8. O moleculă în interiorul sau pe suprafața unei celule care se leagă de o anumită substanță și provoacă un efect fiziologic specific în celulă.
9. Membrană cu două straturi care înconjoară nucleul.
10. Protoplasmă în interiorul nucleului unei celule.
11. Găsită numai în celulele eucariote (celule care au nuclei definiti), cromatina este un complex fibros de ADN eucariot și proteine histone, care de obicei conține aproximativ de două ori mai multe proteine decât ADN. Proteinele majore ale cromatinei sunt histonele, care facilitează legarea de molecula de ADN. Cromatina conține, de asemenea, o varietate de proteine cromozomiale nonhistone, care sunt implicate în mai multe activități diferite, inclusiv replicarea ADN-ului și expresia genelor.
12. Baza moleculară a eredității; codifică informația genetică responsabilă pentru dezvoltarea și funcționarea unui organism și permite transmiterea acelei informații genetice de la o generație la alta. Molecula de ADN este structurată ca un helix dublu catenar ținut împreună prin legături slabe de hidrogen între perechile de baze nucleotidice purină-pirimidină: adenină (A) asociată cu timină (T) și guanină (G) asociată cu citozină (C).
13. De-a face cu genele. Majoritatea genelor sunt secvențe de ADN care conțin informații pentru a produce anumite proteine sau molecule de ARN care îndeplinesc funcții importante într-o celulă. Informațiile din gene sunt transmise de la părinți la copii.
14. O zonă din interiorul nucleului unei celule care este alcătuită din ARN și proteine și este locul unde se produc ribozomii. Ribozomii ajută la legarea aminoacizilor pentru a forma proteine. Nucleolul este un organel celular.
15. Unul dintre cele două tipuri de acid nucleic produs de celule. ARN-ul conține informații care au fost copiate din ADN (celălalt tip de acid nucleic). Celulele produc mai multe forme diferite de ARN și fiecare formă are o funcție specifică în celulă. Multe forme de ARN au funcții legate de producerea proteinelor. ARN-ul este, de asemenea, materialul genetic al unor virusuri în loc de ADN. ARN-ul poate fi produs în laborator și utilizat în studii de cercetare.
16. În biologie, o structură găsită în interiorul celulelor care este implicată în producerea proteinelor. Ribozomii ajută la legarea aminoacizilor pentru a forma proteine.
17. Mișcarea moleculelor printr-un mediu dintr-o zonă cu concentrație mare a acelor molecule într-o zonă cu concentrație scăzută a acelor molecule.
18. O structură mică dintr-o celulă care este înconjurată de o membrană și are o funcție specifică. Exemple de organite sunt nucleul (o structură care conține cromozomii celulei și este locul unde se produce ARN-ul), mitocondriile (structurile care produc energie pentru celulă) și lizozomii (containere asemănătoare sacului pline cu enzime care digeră și ajută la reciclarea moleculelor în celule).
19. Oricare dintre diferitele organele celulare rotunde sau lungi ale majorității eucariotelor care se găsesc în afara nucleului, produc energie pentru celulă prin respirația celulară și sunt bogate în grăsimi, proteine și enzime.
20. În biologie, o structură găsită în interiorul celulelor care este implicată în producerea proteinelor. Ribozomii ajută la legarea aminoacizilor pentru a forma proteine.
21. O rețea de structuri și tuburi asemănătoare sacului din citoplasmă (fluid asemănător unui gel) al unei celule. Proteinele și alte molecule se deplasează prin reticulul endoplasmatic. Suprafața exterioară a reticulului endoplasmatic poate fi netedă sau aspră. Reticulul endoplasmatic dur are mulți ribozomi pe suprafața sa exterioară și produce proteinele de care are nevoie celulele. Reticulul endoplasmatic neted produce alte substanțe de care celula are nevoie, cum ar fi lipide (grăsimi) și carbohidrați (zaharuri). Reticulul endoplasmatic este un organel celular.
22. Un teanc de mici saci plați formați din membranele din interiorul citoplasmei celulei (fluid asemănător unui gel). Aparatul Golgi pregătește proteine și molecule de lipide (grăsimi) pentru a fi utilizate în alte locuri din interiorul și exteriorul celulei. Aparatul Golgi este un organel celular.
23. Un compartiment asemănător unui sac în interiorul unei celule care are enzime care pot descompune componentele celulare care trebuie distruse.
24. Osul sau țesutul osos este o formă de țesut conjunctiv dens în care substanța intercelulară sau matricea este infiltrată cu săruri de calciu. Este un țesut vascular impregnat de canalicule, care sunt canale minuscule care leagă lacunele între ele și servesc ca sistem de transport (sistemul Haversian) între capilarele sanguine și celulele osoase. Există mai multe tipuri de oase 1. Oasele lungi-se găsesc în brațe și picioare. 2. Oasele scurte – de formă scurtă și cuboidă sau neregulată. Se găsește în oasele încheieturii mâinii și gleznei (carpian și tarsal). 3. Oasele plate-protecție pentru părțile moi ale corpului. Se găsește în coaste, stern, scapule și oasele pelvisului și craniului. 4. Oasele neregulate - asemănătoare ca structură cu oasele plate, dar din cauza unei forme deosebite, sunt incluse în propria clasificare. Se găsește în vertebrele, sacrul, etmoid, sfenoid și oasele urechii craniului. 5. Oase rotunde - oase sesamoide rotunde, mici, plate. Funcția oaselor rotunde este de a elimina sau reduce frecarea. Rotula sau rotula este cel mai mare os sesamoid. Exteriorul osului este acoperit de o membrană fibroasă, periostul. Vasele de sânge, vasele limfatice și nervii sunt prezenți în periost și intră în canalele Haversiene ale osului compact pentru a deveni vase ale sistemului Haversian care pătrund în întregul os.
25. Un mănunchi de fibre care primește și trimite mesaje între corp și creier. Mesajele sunt transmise prin modificări chimice și electrice în celulele care alcătuiesc nervii.
26. Proces prin care celulele produc proteine.
27. Mișcarea moleculelor printr-un mediu dintr-o zonă cu concentrație mare a acelor molecule într-o zonă cu concentrație scăzută a acelor molecule.
28. Mișcarea unui solvent printr-o membrană semipermeabilă (ca a unei celule vii) într-o soluție cu concentrație mai mare de substanță dizolvată care tinde să egaleze concentrațiile de substanță dizolvată de pe cele două părți ale membranei.
29. Mecanism care necesită energie prin care celulele dobândesc materiale împotriva unui gradient de concentrație.
30. Încorporarea de substanțe într-o celulă prin fagocitoză sau pinocitoză.
31. Eliberarea de substanțe celulare (ca produși secretori) conținute în veziculele celulare prin fuziunea membranei veziculare cu membrana plasmatică și eliberarea ulterioară a conținutului în exteriorul celulei.
32. Un lichid care este capabil să dizolve un solid.
33. Apa este o moleculă ușor polară: cei doi atomi de hidrogen au o sarcină parțială pozitivă, iar atomul de oxigen o sarcină parțială negativă. Șaizeci până la 80% dintr-o celulă este apă. Apa are multe roluri importante în celule: 1. Ia parte la unele reacții 2. Servește ca mediu sau solvent pentru alte reacții care apar în 3. Servește ca bază pentru transportul materialelor 4. Absoarbe și eliberează căldură 5. Menține temperatura corpului 6. Protejează corpul 7. Este baza pentru toți lubrifianții corporali.
34. Permite trecerea substantelor. Bariera hematoencefalică este selectiv permeabilă, permițând doar anumitor substanțe să intre în creier din vasele de sânge.
35. Cea mai mică particulă a unei substanțe care are toate proprietățile fizice și chimice ale acelei substanțe. Moleculele sunt formate din unul sau mai mulți atomi. Dacă conțin mai mult de un atom, atomii pot fi la fel (o moleculă de oxigen are doi atomi de oxigen) sau diferiți (o moleculă de apă are doi atomi de hidrogen și un atom de oxigen). Moleculele biologice, cum ar fi proteinele și ADN-ul, pot fi formate din multe mii de atomi.
36. Fluidul din interiorul unei celule, dar în afara nucleului celulei. Majoritatea reacțiilor chimice dintr-o celulă au loc în citoplasmă.
37. Procesul prin care o singură celulă părinte se divide pentru a forma două celule fiice noi. Fiecare celulă fiică primește un set complet de cromozomi de la celula părinte. Acest proces permite organismului să crească și să înlocuiască celulele. Acest proces începe la mitoză (faza M) și se termină cu mitoză. Între acestea se află fazele G-1, S și G-2. Durata S, M și G-2 sunt relativ constante în diferite țesuturi. Între faza de mitoză și faza S este un decalaj (G-1) în care are loc producția de ARN, proteine și enzime necesare pentru sinteza ADN-ului. Durata G-1 variază și determină durata ciclului celular. Faza S este atunci când are loc sinteza ADN-ului. Între faza S și faza M este un al doilea decalaj (G-2). Se crede că celulele se pregătesc pentru mitoză în G-2 atunci când sunt produse proteine și ARN specializate. G-0 este o fază latentă.
38. O formă specială de diviziune celulară în care fiecare celulă fiică primește jumătate din cantitatea de ADN decât celula părinte. Meioza apare în timpul formării ovulelor și spermatozoizilor la mamifere.
39. Citochineza este un proces din cadrul ciclului celular în timpul căruia citoplasma unei singure celule eucariote este divizată pentru a forma cele două celule identice. De obicei, citochineza începe în stadiile timpurii ale mitozei și câteodată ale meiozei.
40. Intervalul din ciclul celular dintre două diviziuni celulare, în timpul căruia cromozomii individuali nu pot fi distinși. Interfaza a fost odată considerată a fi o fază de repaus, dar este de fapt momentul în care ADN-ul este replicat în nucleul celulei.
41. Procesul prin care trece o celulă de fiecare dată când se divide. Ciclul celular constă dintr-o serie de etape în care cromozomii și alt material celular se dublează pentru a face două copii. Celula se împarte apoi în două celule fiice, fiecare primind o copie a materialului dublat. Ciclul celular este complet atunci când fiecare celulă fiică este înconjurată de propria sa membrană exterioară.
42. Profaza este prima dintre cele patru faze ale mitozei. În timpul profazei, centrozomii se separă și migrează către poli opuși, centriolii se separă, cromatina este transformată în cromozomi alcătuiți din perechi de filamente numite cromatide (fiecare este o copie genetică completă a cromozomului său) și, în sfârșit, membrana nucleară dispare. Profaza I: prima etapă a primei diviziuni meiotice. Profaza II: În fiecare dintre cele două celule fiice produse în prima diviziune meiotică, membrana nucleară dispare, dar nu are loc duplicarea ADN-ului. Celelalte faze ale mitzozei sunt: metafaza, anafaza și telofaza.
43. Metafaza este una dintre cele patru faze ale mitozei. În metafază, cromozomii perechi devin aliniați între centrioli. Aceasta este a doua fază. Există două etape în metafaza Metafaza I-etapa în meioză în care microtubulii fusului se atașează la cinetocor numai în exteriorul fiecărui centromer Etapa metafaza II în meioză în care fibrele fusului se leagă de ambele părți ale centromerului. Celelalte faze ale mitozei sunt: profaza, anafaza, telofaza.
44. Al treilea și cel mai scurt stadiu de mitoză. Există două faze diferite ale anafazei: Anafaza I: stadiul meiozei în care centromerul cromozomilor se divid Anafaza II: stadiul meiozei în care centromerii cromozomilor se divid.
45. Telofaza este una dintre cele patru faze ale mitozei. Telofaza este împărțită în părțile I și II. În telophase partea I, cromozomii devin mai polarizați și transformați în structuri asemănătoare firului. O membrană nucleară se formează în jurul fiecărui set de cromozomi formând un nou nucleu cu un nucleol. Centriolii se dublează. În telofaza partea II, are loc divizarea efectivă a celulei (citokineza). Citoplasma se desparte și se formează două celule fiice.
46. Procesul de unire a doi gameți prin care numărul cromozomilor somatici este restabilit și este inițiată dezvoltarea unui nou individ.
47. Baza moleculară a eredității; codifică informația genetică responsabilă pentru dezvoltarea și funcționarea unui organism și permite transmiterea acelei informații genetice de la o generație la alta. Molecula de ADN este structurată ca un helix dublu catenar ținut împreună prin legături slabe de hidrogen între perechile de baze nucleotidice purină-pirimidină: adenină (A) asociată cu timină (T) și guanină (G) asociată cu citozină (C).
48. Unitatea funcțională și fizică a eredității a trecut de la părinte la urmaș. Genele sunt bucăți de ADN și majoritatea genelor conțin informații pentru a produce o anumită proteină.
49. Un tip de ARN care transcrie codul genetic al unei molecule de ADN.
50. De-a face cu genele. Majoritatea genelor sunt secvențe de ADN care conțin informații pentru a produce anumite proteine sau molecule de ARN care îndeplinesc funcții importante într-o celulă. Informațiile din gene sunt transmise de la părinți la copii.
TE-AR MAI PUTEA INTERESA
