Uma célula é um nível de organização da matéria viva, um biossistema independente que possui as propriedades básicas de todos os seres vivos. Assim, pode desenvolver-se, multiplicar-se, mover-se, adaptar-se e mudar. Além disso, todas as células são caracterizadas pelo metabolismo, estrutura específica, organização das estruturas e funções.
A ciência que estuda as células é a citologia. Seu assunto são as unidades estruturais de animais e plantas multicelulares, organismos unicelulares - bactérias, protozoários e algas, consistindo em apenas uma célula.
Se falarmos sobre a organização geral das unidades estruturais dos organismos vivos, elas consistem em uma concha e um núcleo com um nucléolo. Eles também incluem organelas celulares, citoplasma. Até o momento, uma variedade de métodos de pesquisa é altamente desenvolvida, mas a microscopia ocupa uma posição de liderança, o que permite estudar a estrutura das células e explorar seus principais elementos estruturais.
O que é um organoide?
Organoides (também chamados de organelas) são elementos constituintes permanentes de qualquer célula quetorná-lo completo e executar determinadas funções. Estas são as estruturas que são vitais para mantê-lo funcionando.
Os organoides incluem o núcleo, lisossomos, o retículo endoplasmático e o complexo de Golgi, vacúolos e vesículas, mitocôndrias, ribossomos e o centro celular (centrossomo). Isso também inclui estruturas que formam o citoesqueleto da célula (microtúbulos e microfilamentos), melanossomos. Separadamente, é necessário destacar as organelas do movimento. Estes são cílios, flagelos, miofibrilas e pseudópodes.
Todas essas estruturas estão interligadas e garantem a atividade coordenada das células. É por isso que a pergunta: "O que é um organoide?" - você pode responder que este é um componente que pode ser equiparado a um órgão de um organismo multicelular.
Classificação das organelas
As células diferem em tamanho e forma, bem como em suas funções, mas ao mesmo tempo têm uma estrutura química semelhante e um único princípio de organização. Ao mesmo tempo, a questão do que é um organoide e quais estruturas ele é é bastante discutível. Por exemplo, lisossomos ou vacúolos às vezes não são classificados como organelas celulares.
Se falarmos sobre a classificação desses componentes celulares, então as organelas não membranares e membranares são distinguidas. Não-membrana - este é o centro da célula e os ribossomos. As organelas do movimento (microtúbulos e microfilamentos) também não possuem membranas.
A estrutura das organelas de membrana é baseada na presença de uma membrana biológica. As organelas de membrana simples e membrana dupla têm uma concha com uma estrutura única, que consiste emdupla camada de fosfolipídios e moléculas de proteína. Separa o citoplasma do ambiente externo, ajuda a célula a manter sua forma. Vale lembrar que além da membrana, nas células vegetais existe também uma membrana externa de celulose, que é chamada de parede celular. Ele executa uma função de suporte.
As organelas da membrana incluem EPS, lisossomos e mitocôndrias, bem como lisossomos e plastídios. Suas membranas podem diferir apenas no conjunto de proteínas.
Se falarmos sobre a capacidade funcional das organelas, algumas delas são capazes de sintetizar certas substâncias. Assim, organelas importantes de síntese são as mitocôndrias, nas quais o ATP é formado. Ribossomos, plastídios (cloroplastos) e o retículo endoplasmático rugoso são responsáveis pela síntese de proteínas, o RE liso é responsável pela síntese de lipídios e carboidratos.
Vamos considerar a estrutura e as funções das organelas com mais detalhes.
Núcleo
Esta organela é extremamente importante porque quando é removida, as células param de funcionar e morrem.
O núcleo possui uma membrana dupla, na qual existem muitos poros. Com a ajuda deles, está intimamente associado ao retículo endoplasmático e ao citoplasma. Esta organela contém cromatina - cromossomos, que são um complexo de proteínas e DNA. Diante disso, podemos dizer que é o núcleo que é a organela responsável por manter a maior parte do genoma.
A parte líquida do núcleo é chamada de carioplasma. Ele contém os produtos da atividade vital das estruturas do núcleo. A zona mais densa é o nucléolo, que abriga ribossomos, proteínas complexas eRNA, bem como fosfatos de potássio, magnésio, zinco, ferro e cálcio. O nucléolo desaparece antes da divisão celular e se forma novamente nas últimas etapas desse processo.
Retículo endoplasmático (retículo)
EPS é uma organela de membrana única. Ocupa metade do volume da célula e é composto por túbulos e cisternas que se conectam entre si, bem como à membrana citoplasmática e à casca externa do núcleo. A membrana deste organoide tem a mesma estrutura do plasmalema. Esta estrutura é integral e não se abre no citoplasma.
O retículo endoplasmático é liso e granular (áspero). Os ribossomos estão localizados na camada interna do RE granular, onde ocorre a síntese de proteínas. Não há ribossomos na superfície do retículo endoplasmático liso, mas a síntese de carboidratos e gorduras ocorre aqui.
Todas as substâncias que se formam no retículo endoplasmático são transportadas pelo sistema de túbulos e túbulos até seus destinos, onde são acumuladas e posteriormente utilizadas em diversos processos bioquímicos.
Dada a capacidade sintetizadora do EPS, o retículo rugoso está localizado em células cuja principal função é a formação de proteínas, e o retículo liso está localizado em células que sintetizam carboidratos e gorduras. Além disso, os íons de cálcio se acumulam no retículo liso, que são necessários para o funcionamento normal das células ou do corpo como um todo.
Deve-se notar também que o RE é o local de formação do aparelho de Golgi.
Lisossomos, suas funções
Lisossomos são organelas celulares,que são representados por sacos redondos de membrana única com enzimas hidrolíticas e digestivas (proteases, lipases e nucleases). O conteúdo de lisossomos é caracterizado por um ambiente ácido. As membranas dessas formações as isolam do citoplasma, evitando a destruição de outros componentes estruturais das células. Quando as enzimas do lisossomo são liberadas no citoplasma, a célula se autodestrói - autólise.
Deve-se notar que as enzimas são sintetizadas principalmente em um retículo endoplasmático rugoso, após o que se movem para o aparelho de Golgi. Aqui eles sofrem modificações, são empacotados em vesículas de membrana e começam a se separar, tornando-se componentes independentes da célula - lisossomos, que são primários e secundários.
Lisossomos primários são estruturas que se separam do aparelho de Golgi, enquanto os secundários (vacúolos digestivos) são aqueles que se formam como resultado da fusão de lisossomos primários e vacúolos endocíticos.
Dada essa estrutura e organização, podemos distinguir as principais funções dos lisossomos:
- digestão de várias substâncias dentro da célula;
- destruição de estruturas celulares que não são necessárias;
- participação em processos de reorganização celular.
Vacúolos
Os vacúolos são organelas esféricas de membrana única que são reservatórios de água e compostos orgânicos e inorgânicos nela dissolvidos. O aparelho de Golgi e EPS estão envolvidos na formação dessas estruturas.
Em um vacúolo de célula animalPouco. São pequenos e não ocupam mais de 5% do volume. Sua principal função é garantir o transporte de substâncias por toda a célula.
Vacúolos de uma célula vegetal são grandes e ocupam até 90% do volume. Em uma célula madura, há apenas um vacúolo, que ocupa uma posição central. Sua membrana é chamada de tonoplasto e seu conteúdo é chamado de seiva celular. As principais funções dos vacúolos vegetais são garantir a tensão da membrana celular, o acúmulo de vários compostos e produtos residuais da célula. Além disso, essas organelas de células vegetais fornecem a água necessária para o processo de fotossíntese.
Se falarmos sobre a composição da seiva celular, ela inclui as seguintes substâncias:
- reserva - ácidos orgânicos, carboidratos e proteínas, aminoácidos individuais;
- compostos que se formam durante a vida das células e se acumulam nelas (alcalóides, taninos e fenóis);
- fitoncidas e fitohormônios;
- pigmentos, devido aos quais frutas, raízes e pétalas de flores são coloridas na cor correspondente.
Complexo de Golgi
A estrutura dos organoides chamada "aparelho de Golgi" é bastante simples. Nas células vegetais, parecem corpos separados com uma membrana; nas células animais, são representados por cisternas, túbulos e bexigas. A unidade estrutural do complexo de Golgi é o dictiossomo, que é representado por uma pilha de 4-6 "tanques" e pequenas vesículas que se separam deles e são um sistema de transporte intracelular, podendo também servir como fonte de lisossomos. O número de dictiossomos pode variar de um a várioscentenas.
O complexo de Golgi geralmente está localizado próximo ao núcleo. Em células animais - perto do centro da célula. As principais funções dessas organelas são as seguintes:
- secreção e acúmulo de proteínas, lipídios e sacarídeos;
- modificação de compostos orgânicos que entram no complexo de Golgi;
- este organoide é o local de formação dos lisossomos.
Deve-se notar que ER, lisossomos, vacúolos e o aparelho de Golgi juntos formam um sistema tubular-vacuolar que divide a célula em seções separadas com funções correspondentes. Além disso, este sistema garante a renovação constante das membranas.
Mitocôndrias são as estações de energia da célula
As mitocôndrias são organelas de duas membranas em forma de bastonete, esférica ou filamentosa que sintetizam ATP. Eles têm uma superfície externa lisa e uma membrana interna com numerosas dobras chamadas cristas. Deve-se notar que o número de cristas nas mitocôndrias pode variar dependendo da necessidade de energia da célula. É na membrana interna que se concentram numerosos complexos enzimáticos que sintetizam o trifosfato de adenosina. Aqui, a energia das ligações químicas é convertida em ligações macroérgicas de ATP. Além disso, as mitocôndrias quebram ácidos graxos e carboidratos com a liberação de energia, que é acumulada e usada para crescimento e síntese.
O ambiente interno dessas organelas é chamado de matriz. Ela écontém DNA e RNA circulares, pequenos ribossomos. Curiosamente, as mitocôndrias são organelas semi-autônomas, pois dependem do funcionamento da célula, mas ao mesmo tempo podem manter uma certa independência. Assim, eles são capazes de sintetizar suas próprias proteínas e enzimas, bem como se reproduzir por conta própria.
Acredita-se que as mitocôndrias surgiram quando organismos procarióticos aeróbicos entraram na célula hospedeira, o que levou à formação de um complexo simbiótico específico. Assim, o DNA mitocondrial tem a mesma estrutura que o DNA das bactérias modernas, e a síntese de proteínas tanto nas mitocôndrias quanto nas bactérias é inibida pelos mesmos antibióticos.
Plastídeos - organelas de células vegetais
Plastídeos são organelas bastante grandes. Eles estão presentes apenas nas células vegetais e são formados a partir de precursores - proplastídeos, contêm DNA. Essas organelas desempenham um papel importante no metabolismo e são separadas do citoplasma por uma membrana dupla. Além disso, podem formar um sistema ordenado de membranas internas.
Os plásticos são de três tipos:
- Os cloroplastos são os plastídios mais numerosos responsáveis pela fotossíntese, que produz compostos orgânicos e oxigênio livre. Essas estruturas têm uma estrutura complexa e são capazes de se mover no citoplasma em direção à fonte de luz. A principal substância contida nos cloroplastos é a clorofila, com a qual as plantas podem usar a energia do sol. Deve-se notar que os cloroplastos, como as mitocôndrias, são estruturas semi-autônomas, pois são capazes dedivisão independente e síntese de suas próprias proteínas.
- Leucoplastos são plastídios incolores que se transformam em cloroplastos quando expostos à luz. Esses componentes celulares contêm enzimas. Com a ajuda deles, a glicose é convertida e acumulada na forma de grãos de amido. Em algumas plantas, esses plastídios são capazes de acumular lipídios ou proteínas na forma de cristais e corpos amorfos. O maior número de leucoplastos está concentrado nas células dos órgãos subterrâneos das plantas.
- Cromoplastos são derivados dos outros dois tipos de plastídios. Eles formam carotenóides (durante a destruição da clorofila), que são vermelhos, amarelos ou laranja. Os cromoplastos são o estágio final da transformação plastidial. A maioria deles está em frutas, pétalas e folhas de outono.
Ribossomo
O que é uma organela chamada ribossomo? Os ribossomos são chamados de organelas não membranosas, consistindo em dois fragmentos (subunidades pequenas e grandes). Seu diâmetro é de cerca de 20 nm. Eles são encontrados em células de todos os tipos. Estas são organelas de células animais e vegetais, bactérias. Essas estruturas são formadas no núcleo, após o que passam para o citoplasma, onde são colocadas livremente ou ligadas ao EPS. Dependendo das propriedades de síntese, os ribossomos funcionam sozinhos ou se combinam em complexos para formar polirribossomos. Nesse caso, essas organelas não membranares são ligadas por uma molécula de RNA mensageiro.
O ribossomo contém 4 moléculas de rRNA que compõem sua estrutura, além de várias proteínas. A principal tarefa deste organoide é montar a cadeia polipeptídica, que é o primeiro passo na síntese de proteínas. Aquelas proteínas que são formadas pelos ribossomos do retículo endoplasmático podem ser utilizadas por todo o organismo. As proteínas para as necessidades de uma célula individual são sintetizadas pelos ribossomos, localizados no citoplasma. Deve-se notar que os ribossomos também são encontrados nas mitocôndrias e plastídios.
Citoesqueleto de uma célula
Citoesqueleto celular é formado por microtúbulos e microfilamentos. Os microtúbulos são formações cilíndricas com um diâmetro de 24 nm. Seu comprimento é de 100 µm-1 mm. O principal componente é uma proteína chamada tubulina. É incapaz de contração e pode ser destruído pela colchicina. Os microtúbulos estão localizados no hialoplasma e realizam as seguintes funções:
- crie uma estrutura elástica, mas ao mesmo tempo forte da gaiola, que permita que ela mantenha sua forma;
- participar do processo de distribuição dos cromossomos celulares;
- fornecer movimento de organelas;
- contido no centro da célula, bem como nos flagelos e cílios.
Microfilamentos são filamentos que estão localizados sob a membrana plasmática e consistem na proteína actina ou miosina. Eles podem se contrair, resultando em movimento do citoplasma ou protrusão da membrana celular. Além disso, esses componentes estão envolvidos na formação da constrição durante a divisão celular.
Centro celular (centrossoma)
Esta organela consiste em 2 centríolos e uma centrosfera. Centríolo cilíndrico. Suas paredes são formadas por três microtúbulos, que se fundem entre si por meio de ligações cruzadas. Os centríolos estão dispostos em pares em ângulos retos entre si. Deve-se notar que as células das plantas superiores não possuem essas organelas.
O principal papel do centro celular é garantir uma distribuição uniforme dos cromossomos durante a divisão celular. É também o centro de organização do citoesqueleto.
Organelas do movimento
As organelas do movimento incluem cílios, bem como flagelos. Estes são pequenos crescimentos na forma de pêlos. O flagelo contém 20 microtúbulos. Sua base está localizada no citoplasma e é chamada de corpo basal. O comprimento do flagelo é de 100 µm ou mais. Flagelos que têm apenas 10-20 mícrons de tamanho são chamados de cílios. Quando os microtúbulos deslizam, os cílios e os flagelos são capazes de oscilar, causando o movimento da própria célula. O citoplasma pode conter fibrilas contráteis chamadas miofibrilas - estas são organelas de uma célula animal. As miofibrilas, como regra, estão localizadas em miócitos - células do tecido muscular, bem como nas células do coração. São constituídos por fibras menores (protofibrilas).
Deve-se notar que os feixes de miofibrilas consistem em fibras escuras - estes são discos anisotrópicos, assim como áreas claras - estes são discos isotrópicos. A unidade estrutural da miofibrila é o sarcômero. Esta é a área entre o disco anisotrópico e isotrópico, que possui filamentos de actina e miosina. Quando deslizam, o sarcômero se contrai, o que leva ao movimento de toda a fibra muscular. Noisso usa a energia do ATP e íons de cálcio.
Protozoários e espermatozoides de animais se movem com a ajuda de flagelos. Os cílios são o órgão de movimento dos ciliados-sapatos. Em animais e humanos, eles cobrem as vias aéreas e ajudam a se livrar de pequenas partículas sólidas, como poeira. Além disso, também existem pseudópodes que fornecem movimento amebóide e são elementos de muitas células unicelulares e animais (por exemplo, leucócitos).
A maioria das plantas não pode se mover no espaço. Seus movimentos são crescimento, movimentos foliares e mudanças no fluxo do citoplasma das células.
Conclusão
Apesar de toda a variedade de células, todas têm estrutura e organização semelhantes. A estrutura e as funções das organelas são caracterizadas por propriedades idênticas, garantindo o funcionamento normal tanto de uma célula individual quanto de todo o organismo.
Este padrão pode ser expresso da seguinte forma.
Tabela "Organoides de células eucarióticas"
Organoid |
Célula vegetal |
Gaiola de animais |
Funções Principais |
| core | é | é | Armazenamento de DNA, transcrição de RNA e síntese de proteínas |
| retículo endoplasmático | é | é | síntese de proteínas, lipídios e carboidratos, acúmulo de íons cálcio, formação do complexo de Golgi |
| mitocôndrias | é | é | síntese de ATP, enzimas e proteínas próprias |
| plastídeos | é | não | participação na fotossíntese, acúmulo de amido, lipídios, proteínas, carotenóides |
| ribossomos | é | é | reunindo a cadeia polipeptídica (síntese proteica) |
| microtúbulos e microfilamentos | é | é | permite que a célula mantenha uma certa forma, são parte integrante do centro celular, cílios e flagelos, proporcionam movimento das organelas |
| lisossomos | é | é | digestão de substâncias dentro da célula, destruição de suas estruturas desnecessárias, participação na reorganização celular, causar autólise |
| grande vacúolo central | é | não | proporciona tensão na membrana celular, acumula nutrientes e produtos residuais da célula, fitonídios e fitohormônios, além de pigmentos, é um reservatório de água |
| Complexo de Golgi | é | é | secreta e acumula proteínas, lipídios e carboidratos, modifica os nutrientes que entram na célula,responsável pela formação dos lisossomos |
| centro celular | existe, exceto para plantas superiores | é | é o centro da organização do citoesqueleto, garante a divergência uniforme dos cromossomos durante a divisão celular |
| miofibrilas | não | é | garantir a contração muscular |
Se tirarmos conclusões, podemos dizer que existem pequenas diferenças entre uma célula animal e uma vegetal. Ao mesmo tempo, as características funcionais e a estrutura das organelas (a tabela acima confirma isso) tem um princípio geral de organização. A célula funciona como um sistema harmonioso e integral. Ao mesmo tempo, as funções das organelas estão interligadas e visam a operação e manutenção ideais da atividade vital da célula.
