Categorii
DEX - Dictionar Explicativ

Celula

Definiția celulei

Celulele sunt unitatea de bază a vieții. În lumea modernă, ele sunt cea mai mică lume cunoscută care îndeplinește toate funcțiile vieții. Toate organismele vii sunt fie celule unice, fie sunt organisme multicelulare compuse din multe celule care lucrează împreună.

Celulele sunt cea mai mică unitate cunoscută care poate îndeplini toate aceste funcții. Definirea caracteristicilor care permit unei celule să îndeplinească aceste funcții includ:

  • O membrană celulară care menține reacțiile chimice ale vieții la un loc.
  • Cel puțin un cromozom , compus din material genetic care conține „modelele” și „softul” celulelor.
  • Citoplasmă – fluidul din interiorul celulei, în care au loc procesele chimice ale vieții.

Mai jos vom discuta despre funcțiile pe care celulele trebuie să le îndeplinească pentru a facilita viața și cum îndeplinesc aceste funcții.

Funcția celulelor

Oamenii de știință definesc șapte funcții care trebuie îndeplinite de un organism viu . Acestea sunt:

  1. Un lucru viu trebuie să răspundă la schimbările din mediul său.
  2. Un lucru viu trebuie să crească și să se dezvolte pe parcursul vieții sale.
  3. Un lucru viu trebuie să fie capabil să se reproducă sau să-și facă copii.
  4. Un lucru viu trebuie să aibă metabolism.
  5. Un lucru viu trebuie să mențină homeostazia sau să-și păstreze mediul intern la fel, indiferent de schimbările exterioare.
  6. Un lucru viu trebuie să fie format din celule.
  7. Un lucru viu trebuie să transmită trăsăturile descendenților săi.

Biologia celulelor este cea care permite lucrurilor vii să îndeplinească toate aceste funcții. Mai jos, vom discuta despre modul în care acestea sunt posibile funcțiile vieții.

Cum funcționează celulele

Pentru a le realiza, trebuie să aibă:

  • O membrană celulară care separă interiorul celulei de exterior. Concentrând reacțiile chimice ale vieții în interiorul unei zone mici dintr-o membrană, celulele permit reacțiilor vieții să se desfășoare mult mai repede decât ar face altfel.
  • Material genetic care este capabil să transmită trăsături la urmașii celulei. Pentru a se reproduce, organismele trebuie să se asigure că urmașii lor au toate informațiile de care au nevoie pentru a putea îndeplini toate funcțiile vieții. Toate celulele moderne realizează acest lucru folosind ADN, ale cărui proprietăți de asociere a bazelor permit celulelor să facă copii exacte ale „planurile” și „sistemul de operare” ale unei celule. Unii oameni de știință cred că primele celule ar fi putut utiliza ARN în schimb.
  • Proteine ​​care îndeplinesc o mare varietate de funcții structurale, metabolice și reproductive.
    Există nenumărate funcții diferite pe care celulele trebuie să le îndeplinească pentru a obține energie și a se reproduce.
    În funcție de celulă, exemple de aceste funcții pot include fotosinteza , descompunerea zahărului, locomoție, copierea propriului ADN, permițând anumitor substanțe să treacă prin membrana celulară, păstrându-le pe altele, etc.
    Proteinele sunt formate din aminoacizi , care sunt ca „Legosul” biochimiei . Aminoacizii au dimensiuni diferite, forme diferite și cu proprietăți diferite, cum ar fi polaritatea, încărcarea ionică și hidrofobicitatea.
    Prin punerea aminoacizilor împreună pe baza instrucțiunilor din materialul lor genetic, celulele pot crea mașini biochimice pentru a îndeplini aproape orice funcție.
    Unii oameni de știință cred că primele celule ar fi putut utiliza ARN pentru a îndeplini unele funcții vitale și apoi s-au mutat la aminoacizi mult mai versatili pentru a face treaba ca urmare a unei mutații .

Diferitele tipuri de celule despre care vom discuta mai jos au diferite modalități de îndeplinire a acestor funcții.

Tipuri de celule

Din cauza milioanelor de specii diverse de viață de pe Pământ, care cresc și se schimbă treptat în timp, există nenumărate diferențe între nenumăratele tipuri de celule existente.

Totuși, aici vom analiza cele două tipuri majore de celule și două subcategorii importante ale fiecăreia.

Procariotele

Procariotele sunt cele mai simple și mai vechi dintre cele două tipuri majore de celule. Procariotele sunt organisme unicelulare. Bacteriile și arhebacteriile sunt exemple de celule procariote.

Celulele procariote au o membrană celulară și unul sau mai multe straturi de protecție suplimentară de mediul exterior. Multe procariote au o membrană celulară din fosfolipide, închisă de un perete celular format dintr-un zahăr rigid. Peretele celular poate fi închis de o altă „capsulă” groasă formată din zaharuri.

Multe celule procariote au, de asemenea, cili, cozi sau alte modalități prin care celula își poate controla mișcarea.

Aceste caracteristici, precum și peretele și capsula celulară reflectă faptul că celulele procariote se duc singure în mediu. Nu fac parte dintr-un organism multicelular, care ar putea avea straturi întregi de celule dedicate protejării altor celule de mediul înconjurător sau creării mișcării.

Celulele procariote au un singur cromozom care conține toate materialele ereditare esențiale ale celulelor și instrucțiunile de operare. Acest cromozom unic este de obicei rotund. Nu există nucleu, nici alte membrane interne sau organele. Cromozomul plutește doar în citoplasma celulei.

Trăsături și informații genetice suplimentare pot fi conținute în alte unități de gene din citoplasmă, numite „plasmide”, dar acestea sunt de obicei gene care sunt transmise înainte și înapoi de procariote, deși procesul de „transfer de gene orizontal”, care este atunci când o celulă dă material genetic la altul. Plasmidele conțin ADN neesențial de care celula poate trăi fără și care nu este neapărat transmisă urmașilor.

Când o celulă procariotă este gata să se reproducă, ea face o copie a cromozomului său unic. Apoi, celula se împarte în jumătate, repartizând o copie a cromozomului său și un sortiment aleatoriu de plasmide pentru fiecare celulă fiică.

Există două tipuri majore de procariote cunoscute de oamenii de știință până în prezent: arhebacteria, care este o linie de viață foarte veche, cu unele diferențe biochimice față de bacterii și eucariote și bacterii, uneori numite „ eubacterii ” sau „bacterii adevărate” pentru a le diferenția de archaebacterii.

Se consideră că bacteriile sunt descendenții mai „moderni” ai arhebacteriei.

Ambele familii au „bacterii” în nume, deoarece diferențele dintre ele nu au fost înțelese înainte de inventarea tehnicilor moderne de analiză biochimică și genetică.

Când oamenii de știință au început să examineze în detaliu biochimia și genetica procariotelor, au descoperit aceste două grupuri foarte diferite, care probabil au relații diferite cu eucariote și istorii evolutive diferite!

Unii oameni de știință consideră că eucariote ca oamenii sunt mai strâns legate de bacterii, deoarece eucariote au chimie cu membrană celulară similară cu bacteriile. Alții consideră că arhebacterele sunt mai strâns legate de noi eucariote, deoarece folosesc proteine ​​similare pentru a-și reproduce cromozomii.

Totuși, alții cred că am putea fi descendenți din ambele – că celulele eucariote ar fi putut să apară atunci când arhebacteria a început să trăiască în interiorul unei celule bacteriene sau invers! Acest lucru ar explica modul în care avem atribute genetice și chimice importante ale ambelor, și de ce avem mai multe compartimente interne, cum ar fi nucleul, cloroplastele și mitocondriile !

Eucariotele

Se consideră că celulele eucariote sunt cel mai modern tip de celule majore. Toate organismele multicelulare, inclusiv tine, pisica ta și plantele de casă, sunt eucariote. Celulele eucariote par să fi „învățat” să lucreze împreună pentru a crea organisme multicelulare, în timp ce procariotele par incapabile să facă acest lucru.

Celulele eucariote au de obicei mai mult de un cromozom, care conține cantități mari de informații genetice. În corpul unui organism multicelular, gene diferite din acești cromozomi pot fi „pornite” și „oprite”, permițând celulelor care au trăsături diferite și îndeplinesc funcții diferite în cadrul aceluiași organism.

Celulele eucariote au, de asemenea, una sau mai multe membrane interne, ceea ce a condus oamenii de știință la concluzia că celulele eucariote au evoluat probabil când unul sau mai multe tipuri de procariote au început să trăiască în relații simbiotice în interiorul altor celule.

Organulele cu membrane interioare care se găsesc în celulele eucariote includ de obicei:

  • Pentru celulele animale – mitocondrii, care eliberează energia din zahăr și o transformă în ATP într-un mod extrem de eficient.
    Mitocondriile au chiar propriul ADN, separat de ADN-ul nuclear al celulelor, ceea ce oferă un sprijin suplimentar pentru teoria conform căreia au fost bacterii independente.
  • Pentru celulele vegetale – Cloroplaste, care realizează fotosinteză, făcând ATP și zahăr din lumina soarelui și a aerului.
    Cloroplastele au, de asemenea, propriul ADN, ceea ce sugerează că ar fi putut fi originate ca bacterii fotosintetice.
  • Nucleu – În celulele eucariote, nucleul conține planuri esențiale de ADN și instrucțiuni de operare pentru celulă.
    Se consideră că învelișul nuclear oferă un strat suplimentar de protecție a ADN-ului împotriva toxinelor sau a invadatorilor care ar putea-l deteriora.
    Nu se știe dacă nucleul ar fi putut fi, de asemenea, un procariot endosimbiotic la un moment dat, sau dacă membrana sa pur și simplu a evoluat ca un strat suplimentar de protecție pentru ADN-ul celulei.
  • Reticulul endoplasmatic – Această membrană internă complexă este un sit principal al creării de proteine ​​pentru celule. Originea evolutivă a reticulului endoplasmatic nu este cunoscută.
  • Aparatul Golgi – Acest complex de membrană internă poate fi gândit ca „oficiul poștal” al reticulului endoplasmatic. Primește proteine ​​din ER, pachete și „etichetează” le atașează zaharuri după cum este necesar, apoi le expediază la destinațiile finale!
  • Altele – Multe celule eucariote pot crea „saci” cu membrană internă temporară, numite „vacuole”, pentru a depozita deșeurile sau pentru a ambala materiale importante.
    Unele celule, de exemplu, au vacuole speciale numite „lizozomi” care sunt pline de substanțe corozive și enzime digestive. Pur și simplu, celulele își aruncă „gunoiul” în lizozomi, unde mediul dur le descompune în componente mai simple care pot fi reutilizate!

Exemple de celule

Archaebacteria

După cum am menționat mai sus, arhebacteria este o formă foarte veche de celule procariote. Biologii le pun de fapt în propriul „ domeniu ” al vieții, separat de alte bacterii.

Principalele moduri în care arhebacteria diferă de alte bacterii includ:

  • Membranele lor celulare, care sunt făcute dintr-un tip de lipide care nu se găsește la bacterii sau la membranele celulare eucariote .
  • Enzimele lor de replicare a ADN-ului, care sunt mai asemănătoare cu cele ale eucariotei decât cele ale bacteriilor, sugerează că bacteriile și arheele sunt doar înrudite, iar arhebacteria poate fi în realitate mai strâns legată de noi decât de bacteriile moderne.
  • Unele arhebacterii au capacitatea de a produce metan, care este un proces metabolic care nu se găsește în niciun fel de bacterii sau eucariote.

Atributele chimice unice ale lui Archaebacteria le permit să trăiască în medii extreme, cum ar fi apa supraîncălzită, apa extrem de sărată și unele medii care sunt toxice pentru toate celelalte forme de viață.

Oamenii de știință au devenit foarte încântați în ultimii ani de la descoperirea Lokiarchaeota – un tip de arhebacterii care împărtășește multe gene cu eucariote care nu au mai fost găsite până acum în celulele procariote!

Se crede acum că Lokiarchaeota poate fi ruda noastră cea mai apropiată de viață în lumea procariotă.

Bacterii

Cel mai probabil cunoști tipul de bacterii care te pot îmbolnăvi. Într-adevăr, agenți patogeni comuni precum Streptococcus și Staphylococcus sunt celule bacteriene procariote.

Există însă și multe tipuri de bacterii utile – inclusiv cele care descompun deșeurile moarte pentru a transforma materialele inutile în sol fertil și bacteriile care trăiesc în propriul tract digestiv și ne ajută să digerăm hrana.

Celulele bacteriene pot fi găsite în mod obișnuit în relații simbiotice cu organisme multicelulare ca noi înșine, în pământ și oriunde altundeva nu este prea extrem pentru a trăi!

Celule de plante

Celulele vegetale sunt celule eucariote care fac parte din organisme fotosintetice multicelulare.

Celulele plantelor au organele cloroplastice , care conțin pigmenți care absorb fotoni de lumină și recoltează energia acestor fotoni.

Cloroplastele au capacitatea remarcabilă de a transforma energia lumină în combustibil celular și de a folosi această energie pentru a preia dioxidul de carbon din aer și a transforma-o în zaharuri care pot fi utilizate de viețuitoare ca combustibil sau material de construcție.

Pe lângă faptul că au cloroplaste, celulele plantelor au, de asemenea, de obicei un perete celular format dintr-un zahar rigid, pentru a permite țesuturilor plantelor să își mențină structurile verticale, cum ar fi frunzele, tulpinile și trunchiurile copacilor.

Celulele vegetale au de asemenea organele eucariote obișnuite, inclusiv un nucleu, reticulul endoplasmatic și aparatul Golgi.

Celula la animale

Pentru acest exercițiu, să ne uităm la un tip de celule animale care are o importanță deosebită pentru tine: propria ta celulă hepatică .

Ca toate celulele animale, are mitocondrii care efectuează respirația celulară , transformând oxigenul și zahărul în cantități mari de ATP pentru a alimenta funcțiile celulare.

De asemenea, are aceleași organele ca majoritatea celulelor animale: un nucleu, reticulul endoplasmatic, aparatul Golgi etc.

Dar, ca parte a unui organism multicelular, celula hepatică exprimă, de asemenea, gene unice, care îi conferă trăsături și abilități unice.

Celulele hepatice conțin, în special, enzime care descompun numeroase toxine, ceea ce permite ficatului să vă purifice sângele și să descompună deșeurile corporale periculoase.

Celula hepatică este un exemplu excelent despre modul în care organismele multicelulare pot fi mai eficiente prin faptul că diferitele tipuri de celule lucrează împreună.

Corpul tău nu ar putea supraviețui fără celulele hepatice pentru a descompune anumite toxine și produse reziduale, dar celula hepatică în sine nu ar putea supraviețui fără celulele nervoase și musculare care te ajută să găsești hrană și un tract digestiv pentru a descompune acel aliment în zaharuri ușor digerabile.

Și toate aceste tipuri de celule conțin informațiile pentru a face toate celelalte tipuri de celule! Este pur și simplu o problemă pentru care genele sunt „activate” sau „oprite” în timpul dezvoltării.

  • Epigenetică – Procesul prin care genele sunt „activate” sau „dezactivate” prin adăugarea sau îndepărtarea grupărilor chimice din părți ale cromozomului.
  • Eucariote – Celule complexe cu mai mulți cromozomi și organule interne, cum ar fi mitocondrii, cloroplaste și nuclee.
  • Procariote – Organisme unicelulare cu o structură simplă, de obicei având un cromozom și fără organele interne.

Chestionar

1. Care dintre următoarele NU este o funcție esențială pe care trebuie să o îndeplinească toate lucrurile vii?
  • A. Un lucru viu trebuie să se reproducă.
  • B. Un lucru viu trebuie să poată menține mediul său intern, indiferent de schimbările externe.
  • C. Un lucru viu trebuie să răspundă la schimbările din mediul său.
  • D. Niciuna dintre cele de mai sus.
Răspuns la întrebarea 1
D este corect. Toate cele de mai sus sunt funcții esențiale ale vieții!
2. Care dintre următoarele NU este un tip de celule procariote?
  • A. Archaebacteria
  • B. Bacteria stafilococului
  • C. Bacteriile streptococului
  • D. celulele hepatice
Răspuns la întrebarea 2
D este corect. Celulele hepatice sunt celule eucariote, ca toate celulele din organismele multicelulare!
3. Care dintre următoarele nu este o celulă eucariotă organelle ?
  • A. Plasmida
  • B. Nucleul
  • C. Mitocondria
  • D. Cloroplastul
Răspuns la întrebarea 3
B este corect. Plasmidele sunt bucăți de ADN care sunt trecute între celulele procariote. Nu sunt organele.