Corpul tău este format din foarte multe celule, iar fiecare dintre ele seamănă cu un mic oraș: are o graniță care controlează ce intră și ce iese, centrale energetice, fabrici, depozite și un centru de comandă. A înțelege celula înseamnă a înțelege cum funcționează orice ființă vie, de la o bacterie la un stejar. Acest capitol deschide materia de biologie din clasa a IX-a.
Teoria celulară
Ideile de bază au fost formulate în secolul al XIX-lea de Matthias Schleiden (pentru plante), Theodor Schwann (pentru animale) și completate de Rudolf Virchow:
- Toate organismele sunt formate din una sau mai multe celule.
- Celula este unitatea de structură și de funcție a organismelor.
- Orice celulă provine dintr-o celulă preexistentă.
Celula procariotă și celula eucariotă
| caracteristică | procariotă (bacterii) | eucariotă (plante, animale, ciuperci, protiste) |
|---|---|---|
| nucleu | lipsește; ADN-ul se află în citoplasmă (nucleoid) | nucleu delimitat de înveliș nuclear |
| organite cu membrană | absente | prezente (mitocondrii, RE, Golgi etc.) |
| ribozomi | prezenți, mai mici | prezenți, mai mari |
| dimensiuni | de obicei mici | de obicei mai mari |
Componentele celulei eucariote
Membrana plasmatică delimitează celula și controlează schimburile cu mediul. Conform modelului mozaicului fluid, ea este un dublu strat de fosfolipide în care sunt incluse proteine. Membrana are permeabilitate selectivă: lasă să treacă unele substanțe, iar pe altele nu.
Citoplasma este mediul intern în care se află organitele.
Organitele principale:
- Nucleul: conține materialul genetic (ADN sub formă de cromatină) și controlează activitatea celulei. Este delimitat de un înveliș nuclear cu pori și conține unul sau mai mulți nucleoli, unde se formează subunitățile ribozomilor.
- Ribozomii: sintetizează proteine. Pot fi liberi în citoplasmă sau atașați de reticulul endoplasmatic.
- Reticulul endoplasmatic (RE): o rețea de canale. RE rugos (cu ribozomi) participă la sinteza și transportul proteinelor; RE neted sintetizează lipide.
- Aparatul Golgi: modifică, sortează și „împachetează” proteinele în vezicule, inclusiv pe cele care vor fi eliminate din celulă.
- Mitocondriile: sediul respirației celulare aerobe, produc cea mai mare parte a energiei celulei sub formă de ATP. Au ADN propriu.
- Lizozomii: conțin enzime care digeră substanțe sau structuri uzate (digestie intracelulară).
- Cloroplastele (doar la plante și alge): sediul fotosintezei. Conțin clorofilă și au, de asemenea, ADN propriu.
- Vacuolele: la celula vegetală adultă există de obicei o vacuolă mare, cu suc vacuolar, care menține turgescența.
- Centrozomul (la celula animală): participă la formarea fusului de diviziune.
Peretele celular se află în afara membranei: la plante este din celuloză, la ciuperci din chitină, la bacterii din peptidoglican (mureină). Celulele animale nu au perete celular.
Celula vegetală vs. celula animală
| structură | vegetală | animală |
|---|---|---|
| perete celular din celuloză | da | nu |
| cloroplaste | da (în celulele verzi) | nu |
| vacuolă mare centrală | da | nu (vacuole mici, temporare) |
| centrozom | de obicei absent la plantele superioare | da |
Exemple rezolvate
Exemplul 1: identificarea tipului de celulă
La microscop observi o celulă cu formă poligonală, cu perete rigid, cu numeroase corpusculi verzi și cu o vacuolă mare care ocupă cea mai mare parte a celulei. Ce tip de celulă este?
Raționament: peretele rigid exclude celula animală; corpusculii verzi sunt cloroplaste, deci celula face fotosinteză; vacuola mare centrală este tipică plantelor. Răspuns: celulă vegetală, eucariotă (de exemplu, o celulă din frunză).
Exemplul 2: osmoza în practică
a) Un eritrocit (globulă roșie) este pus în apă distilată. Apa distilată este hipotonă față de conținutul celulei, deci apa intră în celulă prin osmoză. Celula se umflă și, neavând perete celular, se poate sparge: fenomenul se numește hemoliză.
b) O celulă din epiderma de ceapă este pusă într-o soluție concentrată de sare (hipertonă). Apa iese din celulă, vacuola se micșorează, iar citoplasma se desprinde de perete: plasmoliză. Dacă celula este mutată înapoi în apă, apa reintră și celula redevine turgescentă (deplasmoliză).
Ideea-cheie: în osmoză, apa trece prin membrană din soluția mai diluată spre cea mai concentrată.
Exemplul 3: drumul unei proteine de secreție
O celulă din pancreas produce enzime digestive pe care le eliberează în exterior. Care este traseul lor?
- Ribozomii de pe RE rugos sintetizează proteina.
- Proteina intră în canalele RE și este transportată în vezicule.
- Aparatul Golgi o modifică și o împachetează în vezicule de secreție.
- Veziculele fuzionează cu membrana plasmatică și eliberează proteina în exterior (exocitoză).
Mitocondriile furnizează energia necesară întregului proces.
Greșeli frecvente
- „Celulele vegetale nu au mitocondrii.” Fals. Plantele au și cloroplaste, și mitocondrii: fotosinteza produce substanțe organice, iar respirația celulară eliberează energia din ele.
- Confuzia perete celular / membrană. Toate celulele au membrană plasmatică; peretele este o structură suplimentară, aflată în exteriorul membranei.
- Ribozomii „lipsesc” la bacterii. Bacteriile nu au organite cu membrană, dar au ribozomi.
- Sensul osmozei. Apa se deplasează spre soluția mai concentrată, nu invers.
- „Nucleul produce proteine.” Nucleul conține informația genetică; proteinele sunt sintetizate de ribozomi.
Pe scurt
- Celula este unitatea de structură și funcție a viului, iar orice celulă provine din altă celulă.
- Procariotele nu au nucleu și organite cu membrană; eucariotele au.
- Fiecare organit are un rol precis: nucleul (control), ribozomii (proteine), RE și Golgi (transport și prelucrare), mitocondriile (energie), cloroplastele (fotosinteză), lizozomii (digestie).
- Celula vegetală are perete de celuloză, cloroplaste și vacuolă mare; celula animală are centrozom și nu are perete.