Celula

Cu 300 de ani in urma, englezul Robert Hooke(1665) a privit la un microscop rudimentar o sectiune printr-o bucata de pluta si a observat niste camarute separate prin pereti rigizi. Acestea au primit numele de celule (lat. cella - camera)

Mult mai tarziu O data cu perfectionarea microscopului optic a devenit posibil studiul componentelor celulare: membrana, citoplasma, nucleul, cloroplaslelc, vacuolele ele. (lig. 2 si 3).

Structura celulei cu o parle restransa a componentelor ei a fost descrisa mai intai, la plante (M. Schleiden - 1838) si apoi, la animale (T. Schwann -1839). Putin mai tarziu a luat nastere teoria celulara care sustine, in princi- pal, ca toate plantele si animalele sunt alcatuite din celule nucleatc.

Descoperirea microscopului electronic a extins campul cercetarilor asupra componentelor celulare pana la dimensiunea macromoleculetor (de ordinul nanomctrilor - 1 nm = 10 ' m). La nivelul structurilor electronice se verifica ideea unitatii materiei vii, intrucat dispar, in marea lor majoritate, deosebirile dintre celulele diferitelor organisme.

in conceptia actuala, celula este unitatea biologica structurala si functionala a materiei vii. Ea intra in componenta tuturor organismelor, fiind cea mai mica unitate vie capabila sa se multiplice.

Celula apare ca un ansamblu de parti diferite care se gasesc intr-o stransa corelatie si interactiune, formand un lot unitar. Ea este un sistem deschis, aflat intr-un permanent schimb de materie si energie cu mediul.

Celulele, fie ca au o existenta individuala, fie ca fac parte din organizarea unui individ pluricelular, au, in general, toate caracteristicile vietii. Ele manifesta functii neintalnite in sistemele nevii ale materiei si anume:

- pot conserva mediul intern pe baza acumularii si transformarii materiei si a energiei;

- sintetizeaza compusi proprii dupa reguli precise (un anumit cod);

- au capacitate de refacere si autoreproducerc;

- mnnifesta reactii adaptative fata de conditiile variabile ale mediului.

Forma celulelor, r-'orma celulelor difera in functie de rolul pe care il indeplinesc. Ea este mai putin variata la plante decat la animale. Celulele pot fi: sferice, ovale, cubice, cilindrice, prismatice, poliedrice, stelate, fusiforme etc. (fig. 4). Dimensiunile celulelor. Majoritatea celulelor nu se vad cu ochiul liber. Dimensiunea medie a celulelor vegetale si animale este de 10-100 (iin. Unele celule sunt foarte mici {la om, spcrmatozoidul=5 um, iar hematiilc= 7-7.5 um; cea mai mica bacterie are 0,0005 jim). Alte celule sunt foarte mari (ovulul uman= 150 jim). Sunt si celule care se vad cu ochiul liber (celulele din fructul de pepene verde si portocala, fibrele de in sau canepa, celulele musculare striate, unii neuroni, precum si celulele gigante cum sunt ovocitele de la pasari si reptile; ovocitul de strut are un diametru de 9 cm).

Tipuri de celule. Celulele se impart, dupa absenta sau prezenta unui nucleu individualizat, in ptocariote si eucariote.

- Celulele procariote nu au un nucleu individualizat, delimitat de citoplasma prinlr-o membrana, ci numai o masa nucleara care se numeste nucleo- id. Ele reprezinta unitatea de structura si functie a organismelor procariote dintre care fac parte bacteriile (fig. 5).

- Celulele eucariote au nucleul bine individualizat, delimitat net de o membrana si constituie temelia tuturor organismelor eucariote (fig. 6).

Celulele vegetale si animale sunt celule eucariote tipice. Structura lor este similara, insa prezinta anumite particularitati.

PROPRIETATI FIZICE Sl CHIMICE ALE CELULEI

intreaga substanta vie din celula constituie protoplasma. Ea se deosebeste de materia nevie printr-o serie de proprietati fizice si chimice.

Proprietati fizice. Protoplasma este un lichid vascos, incolor si trans- parent. Gradul de vascozitatc creste o data cu imbatranirea celulei.

Starea fizica a protoplasmei, proprie materiei vii, este Ac sistem coloidal, format dintr-un amestec de particule coloidale si molecule prinse in ochiurile unei retele proteice. Mediul de dispersie este apa, iar faza dispersata o constituie particulele coloidale foarte mici de substante organice numite micele. Ele se afla intr-o continua miscare. Micelele se pot aglomera in complexe care cresc gradul de vascozitate. Coloizii pot trece usor de la starea de sol (fluid) la starea de gel (aspect de gelatina). Trecerile sunt reversibile si influentate de diferiti factori: temperatura, unele substante,/- // etc. intre starea protoplasmci si functiile ei exista o stransa legatura (de exemplu, curentii cttoplasmatici sunt legati de starea de sol, iar diviziunea celulara de starea de gel).

Compozitia chimica. in celula se gasesc peste 60 de elemente chimice, dintre care, C, H, N, O, P si S sunt elementele de baza.

Componentele chimice ale celulelor vii sunt: apa, sarurile minerale si substantele organice. Ele se gasesc in proportii diferite in functie de tipul celulei, varsta, rol etc. (lig.l).

1. Apa ocupa la majoritatea celulelor injur de 60% din masa celulara. Ea este principalul solvent si mediul de dispersie al diferitelor substante. Apa ia parte la transportul substantelor in celula si la numeroase reactii chimice.

Continutul in apa al diferitelor celule variaza foarte mult (vezi tabelele).

2. Substantele minerale sunt prezente in solutie sub forma de ioni sau intra in diverse combinatii cum sunt: clorurile, carbonatii. fosfatii (de Ca, Na, Mg etc.). Ele impregneaza unele membrane (Ca, Si), polarizeaza membranele celulare (Na1, K'-CT), schimba starea fizica a protoplasmei etc.

3. Substantele organice sunt: glucidele, lipidele, proteinele si acizii nucleici.

- Glucidele au rol nutritiv si energetic (glucoza). Se gasesc in cantitati mai mari in celulele plantelor decat in celulele animalelor. Dintre glucidele complexe, amintim: ^

- amidonul - cea mai importanta substanta de rezerva din celulele vegetale;

- glicogenul - substanta de rezerva din celulele animale, bacterii si ciuperci;

- celuloza - substanta din structura peretelui celular la plante.

- Lipidele sunt o sursa importanta de energie. Ele se gasesc sub forma de emulsii, iar uneori sunt depozitate in cantitati mari in diferite celule (celulele adipoase, celulele din unele seminte de: rapita, floarea-soarehii clc).

- Proteinele sunt substante cu molecule mari (macromolecule), care se coaguleaza la temperaturi ridicate (+50- C). Ele se gasesc in celula intr-o proportie mai marc decat celelalte substante organice si sunt cele mai importante.

Micelele proteice se dispun sub forma unor filamente care formeaza in citoplasma, o retea tridimensionala. in ochiurile careia sunt retinute moleculele

de apa, diversi ioni, diferite molecule organice. Aceasta structura specifica numita hiostructura realizeaza o suprafata enorma in care diferitele substante se intalnesc si pot intra in reactie. Deci, proteinele constituie elementul de constructie al materiei vii. Ele participa si la alcatuirea membranelor celulare impreuna cu lipidele; de asemenea, au rol energetic, regleaza diferite activitati, transporta unele substante etc.

Proteinele sunt formate din aminoacizii. Se cunosc 20 de aminoacizi, aceiasi la p

pe de proteine sunt: clorofila (din cloroplaste), cheratina (din par, unghii si coarne), miozina si actina (din muschi), albumina (din ou), colagenul)din oase) hemoglnhina (din sange) etc.

O categorie speciala de proteine o constituie enzimele.

Enzimele sunt substante proteice care determina sensul, viteza si succesiunea proceselor metabolice din celule. Fiecare enzima actioneaza numai asupra unei anumite substante numita substrat. Enzima si substratul trebuie sa se potriveasca precum cheia in broasca (fig. 2).

- Acizii nucleici sunt macromolcculc complexe prezente, mai ales, in nucleu. Ei au rol in sinteza moleculelor proteice si in transmiterea caracterelor creditare. Se cunosc doi acizi nucleici: acidul dezoxiribonucleic (ADN) si acidul ribonuclic)ARN). La microscopul electronic au putut fi identificati toti constituentii celulari, flecare avand o structura specifica.

Membrana p/asmatica se gaseste ia exteriorul citoplasmei (fig. 2). Ea delimiteaza celula, are rol de protectie si mediaza schimburile de substante intre celula si mediu, avand permeabilitate selectiva.

Citoplasma este substanta fundamentala a celulei care ocupa spatiul dintre membrana plasmatica si membrana nucleului.

Reticulul endoplasmatic (R.E.) este o retea de canalicule ramificate, pe alocuri dilatate (cisterne), care face legatura dintre membrana plasmatica si membrana nucleului. El are aspect neted sau rugos (cand se asociaza cu ribozomii). in interior, se afla o substanta in continua miscare, reticulul avand rolul unui aparat circulator intracelular, dar si rol mecanic. Reticulul endoplasmatic este implicai in sinteza lipidelor (R.E. neted) si a proteinelor (R.E. rugos). R.E. este mai bine dezvoltat in celulele cu activitate metabolica intensa (exemplu, celula hepatica). MitocoadriUe sunt asezau:, de regula, in jurul nucleului, tiind mai numeroase in celulele cu activitate intensa (fibrele muschilor striati, celulele hepatice, celulele epidermice ale radacinilor etc.) (fig. 3). Ele au rol in respiratia celulara si sunt considerate ,,uzina energetica" a celulei, in care are loc oxidarea substantelor organice, cu eliberare de energie. Aceasta este inmagazinata in molecule de ATP (acid adenozin-trifosforic), sintetizate prin fosforilarca ADP (acid adenozin-difostbric) sub actiunea unei enzime, localizata pe cristele mitocondrialc. Energia inmagazinata in moleculele de ATP alimenteaza toate procesele metabolice celulare.

Aparatul Ciolgi este asezat tot in apropierea nucleului. El este format din niste cislcrne plale in forma de disc, dilatate la capete si inconjurate de vezicule. I se atribuie rol secretor, fiind dezvoltat mai ales in celulele secretoare. [il selecteaza unele proteine sintetizate la nivelul R.E. si este implicat si in formarea membranei celulare.

Ribozomii au fost descoperiti de catre savantul american de origine romana George Emil Palade, laureat al premiului Nobel (1958). Ribozomii sunt sferici, liberi sau atasati de rcticulul endoplasmatic. Contin ARN, proteine si au rol in sinteza proteinelor.

Lizozomiisunt corpusculi foarte mici care stocheaza peste 40 de enzime digestive. Cand membrana lor impermeabila se rupe, enzimele sunt puse in libertate si devin active. Ele distrug particulele straine si unele componente celulare. Deci au rol in digestia celulara si sunt considerati ,,maturatori" ai celulelor. Lizozomii se gasesc in numar mare in leucocite si celulele imbatranite.

Nucleul este de obicei sferic, situat central si unic. El este inconjurat de o membrana nucleara dubla, strabatuta de pori prin care se face schimbul intre nucleu si citoplasma. in interior se afla substanta nucleara numita nucleoplasma si 1-2 nucleoli sferici, cu indice de refractie mai mare decat restul nucleului. in nucleopiasma exista un filament subtire, foarte lung si incalcit, format din ADN si proteine; el reprezinta cromatina. La inceputul diviziunii celulare, aceasta se condenseaza si sunt evidentiati cromozomii, purtatorii zestrei ereditare. Nucleul contine mai mult de 90% din cantitatea de acizi nucleici din celula si poarta informatia pentru sinteza proteinelor. El este coordonatorul intregii activitati celulare.

Centrul celular (centrozomul) se intalneste la majoritatea celulelor si esie situat in apropierea nucleului, avand rol in diviziunea celulara. in alcatuirea lui apar 1-2 corpusculi numiti centrioli.

Incluziunile sunt produsi rezultati din activitatea metabolica a celulei (picaturi de grasime, grauncioare de amidon, cristale minerale, rasini etc).