ORGANELE CELULARE DIN CELULELE ANIMALE ȘI VEGETALE: CARACTERISTICI, FUNCȚII - BIOLOGIE

Cele organitele celulare sunt structurile care alcatuiesc celulele - ca un „corpuri mici“ - pe care o desfășoară, metabolice, sintetic, funcțiile structurale ale consumului de energie și de producție.

Aceste structuri sunt conținute în citoplasma celulară și, în general, toate celulele eucariote sunt alcătuite dintr-un set de organele intracelulare. Acestea pot fi diferențiate între membranoase (au membrană plasmatică) și nonmembranoase (le lipsește membrana plasmatică).

Sursa: pixabay.com

Fiecare organelă are un set unic de proteine care se găsesc în general pe membrană sau în interiorul organelei.

Există organele responsabile de distribuția și transportul proteinelor (lizozomi), altele îndeplinesc funcții metabolice și bioenergetice (cloroplaste, mitocondrii și peroxisomi), structura și mișcarea celulelor (filamente și microtubuli), și există cele care fac parte din suprafață celulă (membrana plasmatică și peretele celular).

Celulele procariote au lipsa de organele membranoase, în timp ce în celulele eucariote putem găsi ambele tipuri de organule. Aceste structuri pot fi clasificate și în funcție de funcția lor în celulă.

Organele: membranoase și non-membranoase

Organele membranoase

Aceste organele au o membrană plasmatică care permite separarea mediului intern de citoplasma celulară. Membrana are forme veziculare și tubulare și poate fi pliată ca în reticulul endoplasmatic neted sau pliată în organelă ca în mitocondrii.

Această organizare a membranei plasmatice în organele permite creșterea suprafeței sale și formează, de asemenea, sub-compartimente intracelulare în care sunt depozitate sau secretate diferite substanțe, cum ar fi proteinele.

Dintre organele membranare găsim următoarele:

-Membra celulară, care delimitează celula și alte organule celulare.

-Reticul endoplasmic grosier (RER), locul unde are loc sinteza proteinelor și modificarea proteinelor nou sintetizate.

-Reticul endoplasmic neted (REL), unde sunt sintetizate lipide și steroizi.

-Aparatul Ggi, modifică și ambalează proteine și lipide pentru transport.

-Endozomi, participă la endocitoză și, de asemenea, clasifică și redirecționează proteinele către destinațiile lor finale.

-Lizozomi, conțin enzime digestive și participă la fagocitoză.

-Transporta vezicule, transpune material și participă la endocitoză și exocitoză.

-Mitocondriile și cloroplastele produc ATP care oferă celulei energie.

-Peroxisomes, implicat în producerea și degradarea H ₂ O ₂ și acizi grași.

Organele nemembranoase

Aceste organele nu au o membrană plasmatică care le delimitează, iar în ele proteinele exclusive, în general, se autoasamblează în polimerii care fac parte din elementele structurale ale citoscheletului.

Dintre organele citoplasmatice nemembranoase găsim:

-Microtubuli, care constituie citoscheletul împreună cu microfilamente de actină și filamente intermediare.

-Filamente, fac parte din citoschelet și sunt clasificate în microfilamente și filamente intermediare.

-Centrioli, structuri cilindrice din care provin corpurile bazale ale cililor.

-Ribozomii, sunt implicați în sinteza proteinelor și sunt compuse din ARN ribozomal (ARNr).

Organele din celulele animale

Celula animală (Sursa: Animal_cell_structure_en.svg: lucrarea derivată LadyofHats (Mariana Ruiz): discuție Mel 23 prin Wikimedia Commons)

Animalele desfășoară activități zilnice de protecție, hrănire, digestie, mișcare, reproducere și chiar moarte. Multe dintre aceste activități se desfășoară și în interiorul celulelor care alcătuiesc aceste organisme și sunt desfășurate de organulele celulare care alcătuiesc celula.

În general, toate celulele dintr-un organism au aceeași organizare și folosesc mecanisme similare pentru a-și desfășura toate activitățile. Cu toate acestea, unele celule se pot specializa atât de mult într-una sau mai multe funcții, încât acestea diferă de celelalte, având un număr sau o dimensiune mai mare de anumite structuri sau regiuni celulare.

Două regiuni principale sau compartimente pot fi diferențiate în interiorul celulelor: nucleul, care este organela cea mai proeminentă a celulelor eucariote, și citoplasma care conține celelalte organele și unele incluziuni în matricea citoplasmatică (cum ar fi solutele și moleculele organice).

miez

Nucleul este cea mai mare organelă din celulă și reprezintă cea mai remarcabilă caracteristică a celulelor eucariote, fiind ceea ce le diferențiază de celulele procariote. Este bine delimitat de două membrane nucleare sau plicuri care au pori. În cadrul nucleului se află ADN-ul sub formă de cromatină (condensat și lax) și nucleol.

Membranele nucleare permit izolarea interiorului nucleului citoplasmei celulare, pe lângă faptul că servește ca structură și susținere a organelei menționate. Acest plic este format dintr-o membrană exterioară și interioară. Funcția plicului nuclear este de a preveni trecerea moleculelor între interiorul nuclear și citoplasmă.

Complexele de pori din membranele nucleare permit trecerea selectivă a proteinelor și ARN-urilor, păstrând compoziția internă a nucleului și îndeplinind, de asemenea, roluri cheie în reglarea expresiei genice.

Genomul celular este conținut în aceste organele, motiv pentru care servește ca depozit pentru informațiile genetice ale celulei. Transcrierea și procesarea ARN-ului și replicarea ADN-ului au loc în nucleu și numai traducerea are loc în afara acestui organel.

Membrană plasmatică

Membrana de plastic

Plasma sau membrana celulară este o structură compusă din două straturi de lipide amfipatice, cu o parte hidrofobă și o parte hidrofilă (bicapa lipidică) și unele proteine (membrană integrală și periferică). Această structură este dinamică și participă la diferite procese fiziologice și biochimice din celule.

Membrana plasmatică este responsabilă pentru păstrarea interiorului celular izolat de mediul înconjurător. Acesta controlează trecerea tuturor substanțelor și moleculelor care intră și ies din celulă prin diferite mecanisme precum difuzia simplă (în favoarea unui gradient de concentrație) și transportul activ, unde sunt necesare proteine de transport.

Reticulul endoplasmic grosier

Reticulul endoplasmic este alcătuit dintr-o rețea de tuburi și saci (cisterne) care sunt înconjurate de o membrană care se extinde din nucleu (membrana nucleară exterioară). Este, de asemenea, unul dintre cele mai mari organele din celule.

Reticulul endoplasmic dur (RER) are un număr mare de ribozomi pe suprafața sa externă și conține, de asemenea, vezicule care se extind la aparatul Golgi. Face parte din sistemul de sinteză proteică al celulei. Proteinele sintetizate trec în rezervoarele RER unde sunt transformate, acumulate și transportate.

Celulele secretoare și celulele cu o cantitate mare de membrană plasmatică, cum ar fi neuronii, au reticulul endoplasmic bine dezvoltat. Ribozomii care alcătuiesc RER sunt responsabili de sinteza proteinelor secretive și a proteinelor care alcătuiesc alte structuri celulare, cum ar fi lizozomii, aparatul Golgi și membranele.

Reticulul endoplasmic neted

Reticulul endoplasmatic neted (REL) este implicat în sinteza lipidelor și lipsește ribozomii asociați cu membrana. Este alcătuit din tuburi scurte care tind să aibă o structură tubulară. Poate fi separat de RER sau poate fi o extensie a acestuia.

Celulele asociate cu sinteza lipidelor și secreția de steroizi au REL foarte dezvoltate. Această organelă este de asemenea implicată în procesele de detoxifiere și conjugare a substanțelor dăunătoare, fiind foarte dezvoltată în celulele hepatice.

Au enzime care modifică compuși hidrofobi, cum ar fi pesticide și cancerigeni, transformându-i în produse solubile în apă, care sunt ușor degradate.

aparate Golgi

În aparatul Golgi se primesc proteinele sintetizate și modificate în reticulul endoplasmatic. În acest organel, aceste proteine pot suferi alte modificări pentru a fi transportate în final la lizozomi, membrane plasmatice sau destinate secreției. Glicoproteinele și sfingomielina sunt sintetizate în aparatul Golgi.

Acest organel este format din unele specii de pungi înconjurate de o membrană cunoscută sub denumirea de cisterne și prezintă vezicule asociate. Celulele care secretă proteinele prin exocitoză și cele care sintetizează proteine asociate cu membrană și membrană au aparat Golgi foarte activ.

Structura și funcția aparatului Golgi prezintă polaritate. Porțiunea cea mai apropiată de RER se numește rețea cis-Golgi (CGN) și are o formă convexă. Proteinele din reticulul endoplasmic intră în această regiune pentru a fi transportate în organelă.

Stiva Golgi constituie regiunea de mijloc a organelei și este locul unde se desfășoară activitățile metabolice ale structurii respective. Regiunea de maturare a complexului Golgi este cunoscută sub numele de rețeaua trans-Golgi (TGN), are o formă concavă și este punctul de organizare și distribuție a proteinelor către destinațiile lor finale.

lizozomi

O parte a unei celule, inclusiv lizozomul

Lysozomii sunt organele care conțin enzime capabile să degradeze proteine, acizi nucleici, carbohidrați și lipide. Sunt practic sistemul digestiv al celulelor, polimeri biologici degradanți prinși din exteriorul celulei și produsele proprii ale celulelor (autofagie).

Deși pot avea diferite forme și dimensiuni, în funcție de produsul capturat pentru digestie, aceste organele sunt, în general, vacuole sferice dense.

Particulele capturate prin endocitoză sunt transportate la endosomi, care ulterior se maturizează în lizozomi prin agregarea hidrolazelor acide din aparatul Golgi. Aceste hidrolaze sunt responsabile de degradarea proteinelor, acizilor nucleici, polizaharidelor și lipidelor.

peroxisomes

Reprezentarea grafică a unui peroxisom.
Sursa: Rock 'n Roll

Peroxisomii sunt organele mici (microbodies) cu o membrană plasmatică simplă, care conțin enzime oxidative (peroxizi). Reacția de oxidare realizată de aceste enzime produce peroxid de hidrogen (H ₂ O ₂ ).

In aceste organite, catalaza este responsabil pentru reglarea și digestia H ₂ O _{2 prin} controlul concentrației sale celulare. Celulele hepatice și renale au cantități semnificative de peroxisomi, acestea fiind principalele centre de detoxifiere din organism.

Numărul de peroxizomi conținuți într-o celulă este reglat ca răspuns la dieta, consumul anumitor medicamente și ca răspuns la diverși stimuli hormonali.

mitocondriile

Mitocondrii. Preluat și editat din: LadyofHats.

Celulele care consumă și generează cantități semnificative de energie (cum ar fi celulele musculare striate) au cantități abundente de mitocondrii. Aceste organele joacă un rol critic în producerea de energie metabolică în celule.

Sunt responsabili pentru producerea de energie sub formă de ATP, din degradarea carbohidraților și acizilor grași, prin procesul de fosforilare oxidativă. Ele pot fi, de asemenea, descrise ca generatoare de energie mobilă capabile să se deplaseze în jurul celulei, furnizând energia necesară.

Mitocondriile sunt caracterizate prin conținerea propriului ADN și pot codifica ARNt, ARNr și unele proteine mitocondriale. Majoritatea proteinelor mitocondriale sunt traduse pe ribozomi și transportate la mitocondrii prin acțiunea semnalelor specifice.

Ansamblul mitocondriilor implică proteine codificate de propriul genom, alte proteine codificate în genomul nuclear și proteine importate din citosol. Numărul acestor organele crește prin divizare în timpul interfazei, deși aceste diviziuni nu sunt sincronizate cu ciclul celular.

ribozomii

Ribozomii sunt organele mici care participă la sinteza proteinelor. Acestea sunt formate din două subunități suprapuse una peste alta, care conțin proteine și ARN. Acestea joacă un rol important în construcția lanțurilor polipeptidice în timpul traducerii.

Ribozomii pot fi găsiți liberi în citoplasmă sau asociați cu reticulul endoplasmatic. Prin participarea activă la sinteza proteinelor, acestea sunt legate de ARNm în lanțuri de până la cinci ribozomi numiți poliribozomi. Celulele specializate în sinteza proteinelor au cantități mari din aceste organele.

Organele din celulele plantelor

Morfoanatomia unei celule vegetale (Sursa: Ævar Arnfjörð Bjarmason / galeria prin Wikimedia Commons)

Majoritatea organelelor descrise anterior (nucleu, reticul endoplasmic, aparat Golgi, ribozomi, membrană plasmatică și peroxisomi) se găsesc ca parte a celulelor plantelor, unde îndeplinesc practic aceleași funcții ca și în celulele animale.

Principalele organele din celulele plantelor care le diferențiază de alte organisme sunt plastidele, vacuolele și peretele celular. Aceste organele sunt înconjurate de o membrană citoplasmatică.

Peretele celular

Peretele celular este o rețea de glucoproteine existentă practic în toate celulele plantelor. Acesta joacă un rol important în schimbul celular de substanțe și molecule și în circulația apei la distanțe diferite.

Această structură este compusă din celuloză, hemiceluloze, pectine, lignină, suberină, polimeri fenolici, ioni, apă și diferite proteine structurale și enzimatice. Acest organel are originea în citokineză prin introducerea plăcii celulare, care este o partiție formată din fuziunea veziculelor Golgi în centrul figurii mitotice.

Polizaharidele complexe ale peretelui celular sunt sintetizate în aparatul Golgi. Peretele celular, cunoscut și sub numele de matrice extracelulară (ECM) nu numai că oferă duritate și forme definite celulei, ci participă și la procese precum creșterea, diferențierea și morfogeneza celulelor și răspunsuri la stimuli de mediu.

vacuole

Vacuolele sunt unul dintre cele mai mari organele prezente în celulele plantelor. Acestea sunt înconjurate de o membrană simplă și au forma unor saci, depozitând apă și rezervă substanțe precum amidonuri și grăsimi sau substanțe reziduale și săruri. Sunt compuse din enzime hidrolitice.

Acestea intervin în procesele de exocitoză și endocitoză. Proteinele transportate din aparatul Golgi intră în vacuole, care își asumă funcția de lizozomi. De asemenea, participă la menținerea presiunii turgor și a echilibrului osmotic.

plastide

Plastidele sunt organele înconjurate de o dublă membrană. Acestea sunt clasificate în cloroplaste, amiloplaste, cromoplaste, oleinoplasti, proteinoplaste, proplasturi și etioplaste.

Aceste organele sunt semi-autonome, deoarece conțin propriul genom cunoscut sub numele de nucleoid în matricea sau stroma organelelor, precum și o mașină de replicare, transcriere și traducere.

Plastidele îndeplinesc diverse funcții în celulele plantelor, cum ar fi sinteza substanțelor și depozitarea substanțelor nutritive și pigmenți.

Tipuri de plastide

Cloroplastele sunt considerate cele mai importante plastide. Sunt printre cele mai mari organule din celule și se găsesc în diferite regiuni din interiorul său. Sunt prezente în frunzele și țesuturile verzi, conținând clorofilă. Acestea intervin în captarea energiei solare și la fixarea carbonului atmosferic în procesul de fotosinteză.

-Amiloplastele se găsesc în țesuturile de rezervă. Au lipsă de clorofilă și sunt pline de amidon, servind ca depozit pentru acestea și, de asemenea, participă la percepția gravitropică în capacul rădăcinii.

-Cromoplastele depozitează pigmenți numiți caroteni, care sunt asociați cu colorațiile portocalii și galbene ale frunzelor, florilor și fructelor de toamnă.

-Oleinoplastele depozitează uleiuri, în timp ce proteinoplastele depozitează proteine.

-Proplastidia sunt plastide mici care se găsesc în celulele meristematice ale rădăcinilor și tulpinilor. Funcția lor nu este foarte clară, deși se crede că sunt precursori ai celorlalte plastide. Reformarea proplastidelor este asociată cu re-diferențierea unor plastide mature.

-Etioplastele se găsesc în cotiledoanele plantelor cultivate la întuneric. Când sunt expuși la lumină, ei se diferențiază rapid în cloroplaste.

Referințe

Alberts, B., & Bray, D. (2006). Introducere în biologia celulară. Editura Medicală Panamericană.
Briar, C., Gabriel, C., Lasserson, D., și Sharrack, B. (2004). Elementele esențiale ale sistemului nervos. Elsevier,
Cooper, GM, Hausman, RE & Wright, N. (2010). Celula. (pp. 397-402). Marban.
Flores, RC (2004). Biologie 1. Editorial Progreso.
Jiménez García, L. J & H. Merchand Larios. (2003). Biologie celulară și moleculară. Mexic. Editorial Pearson Education.
Lodish, H., Berk, A., Zipursky, SL, Matsudaira, P., Baltimore, D., & Darnell, J. (2003). Biologia celulelor moleculare. A cincea ediție. New York: WH Freeman.
Magloire, K. (2012). Cracarea examenului de biologie AP. Princeton Review.
Pierce, BA (2009). Genetica: o abordare conceptuală. Editura Medicală Panamericană.
Ross, MH, Pawlina, W. (2006). Histologie. Editorial Médica Panamericana.
Sandoval, E. (2005). Tehnici aplicate studiului anatomiei plantelor (Vol. 38). UNAM.
Scheffler, I. (2008). Mitocondrii. A doua editie. Wiley
Starr, C., Taggart, R., Evers, C., & Starr, L. (2015). Biologie: Unitatea și diversitatea vieții. Nelson Education.
Stille, D. (2006). Celule animale: cele mai mici unități de viață. Explorarea științei.
Tortora, GJ, Funke, BR, & Case, CL (2007). Introducere în microbiologie. Editura Medicală Panamericană.

ORGANELE CELULARE DIN CELULELE ANIMALE ȘI VEGETALE: CARACTERISTICI, FUNCȚII - BIOLOGIE - 2025