Celula
Corpul fiintelor umane,al animalelor si al plantelor este alcaruit din celule.Aceste organisme de dimensiuni reduse,reprezinta unitatea structurala a corpului si sunt raspunzatoare de toate procesele fundamentale ale organismului,ce asigura continuarea vietii.
Corpul uman este alcatuit din unitati structurale foarte mici.numite celue.Ele sunt mult mai mici decat firele de nisip si nu pot fi vazute decat cu ajutorul microscopului.
Daca va uitati cu atentie la firele de nisip,veti observa ca sunt diferite ca forma si marime.Acelasi lucru este valabil si pentru celule-dar diferentele sunt mult mai mari.Celulele sunt de marimi diferite,au forme si culori diferite.Cele mai multe dintre ele sunt alcatuite dintr-o membrana,in care se afla o substanta gelatinoasa si numeroasa particule de dimensiuli mici,numite organite.Dimensiunea,forma si organitele fiecarei celule depind de rolul pe care acea celula il are in functionarea organismului.
Nu numai oamenii,ci si animalele,plantele si celelalte organisme vii sunt alcatuite din celule.Unele organisme sunt atat de mici,incat sunt alcatuite dintr-o singura celula.De fapt,celula este cea mai mica unitate componenta a organismelor vii.O amoeba dintr-un iaz este formata dintr-o singura celula.Un viermisor poate fi compus din mii de celule,iar corpul uman are mai mult de 50 de milioane de celule.
Celulele organismelor animale (celulele organismelor vegetale sunt diferite) prezinta o membrana de plasma,in care se afla citoplasma cu aspect gelatinos si aproximativ 12 tipuri de organite.
Fiecare celula hepatica,sau hepatocita,are un diametru de aproximativ 10-20 de microni (adica 0,01-0,002 milimetri).Ea contine majoritatea tipurilor de organite si e responsabila cu o serie de reactii chimice legata de hrana digerata si toxine.
Hematiile,sau eritrocitele sunt mai neobisnuite decat restul celulelor.(Numele a multe tipuri de celule se termina in "cyte";cytologia este studiul celulelor,mai ales la microscop.) Eritrocitele au forma unui disc biconcav si au o grosime de numai doi microni,numarandu-se printre cele mai mici celule din organsm.Ele contin organite specifice si au rolul de a transporta oxigenul in sange.
Celule noi in locul celor vechi
In corpul omenesc exista o mare varietate de celule.Celulele osoase (osteocite) au o forma stelara; celulele tinere secreta substanta preosoasa,care apoi le inconjoara complet.Celulele cartilaginoase (condrocite) genereaza cartilagiile din incheieturi. Celulele musculare,sau fibrele musculare alcatuiesc muschiul.Unele fibre musculare ating o lungime de 30 cm,dar sunt subtiri ca un fir de par. Alte tipuri de celule alcatuiesc plamanii,mischiul cardiac,creierul si nervii.
De-a lungul vietii tipurile de celule nu se modifica,dar celulele se reanoiesc tot timpul.Majoritatea celulelor au o durata de viata limita. O leucocita traieste doar cateva ore atunci cand lupta in potriva germenilor,in timpul unei boli. Celulele din epiderma traiesc cateva luni,dupa care mor si pot fi indepartate de pe suprafata corpului.
Hematiile traiesc in medie de patru luni,dupa care imbatranesc si isi schimba forma; apoi sunt distruse si reciclate in splina si ficat.Exista atat de multe hematii in organism ,incat in fiecare secunda corpul trebuie sa mai produca aproximativ doua milioane ,pentru a le inlocui pe cele care mor in mod natural. Spre deosebire de hematii,o parte din celulele nervoase din creier au aceeasi varsta ca si noi.
Membrana celulara
Invelisul subtire al celulei este denumit membrana celulara sau membrana plasmatica.Are o grosime de aproximativ 0,1 microni si de regula este flexibila, astfel incat celula isi poate modifica forma.
Membrana de plasma este un invelis transparent care inconjoara celula; ea are permabilitate selectiva , permitand doar anumitor substante chimice sa patrunda in celula.Printre aceste substante se numara si oxigenul, care este absolut necesar vietii, substante nutritive neprelucrate, utile in procesul de functionare a celulei si substante necesare pentru producerea energiei celulare-de obicei zahar (glucoza).Membrana permite si eliminarea unor substante din celula, cum ar fi dioxidul de carbon si alte produse reziduale rezultate din procese chimice ale celulei.
O parte din aceste molecule circula in mod natural dinspre zone in care concentratia lor e mai mare spre zone in care concentratia e mai mica.Pentru alte tipuri de molecule exista in celula mecanisme speciale-asemanatoare unor "pompe" sau "usu"-care permit intrarea sau iesirea moleculelor in functie de nevoi. Acest proces este denumit transort activ.
Privita intr-un microscop normal membrana apare ca un contur subtire si intunecat in jurul celulei. Dar cu ajutorul microscopului electronic pot fi vazute lucruri de mii de ori mai mici. Astfel membrana va aparea ca un mozaic,fiind alcatuita din trei straturi; stratul extern si cel intern sunt formate din lipide (substante chimice asemanatoare grasimilor) ,iar cel din mijloc e alcatuit dintr-un alt tip de molecule,proteine.Mai ales in acest strat de proteine se afla "usile" si "pompele" care permit schimbul de substante.
In unele tipuri de celule membrana nu este neteda si intinsa ,ci prezinta cute numite microvili. Aceste cute asigura o suprafata mai mare de absorbtie si eliminare a substantelor. Celulele din intestinul subtire prezinta micriovili foarte lungi ,pentru a resorbi cat mai multe substante nutritive din hrana digerata.In unele locuri membrana este cutata adanc in interiorul celulei ,formand reticolul endoplasmatic.
O retea complexa
In interiorul membranei se afla citoplasma ,care umple spatiile dintre organite.Observata printr-un microscop cu putere de marire mica ,citoplasma apare ca o substanta gelatinoasa fara forma. Microscoapele moderne au aratat insa ca citoplasma e traversata de o retea imensa si in permanenta schimbare ,de tubi extremi de mici si de viisoare,numiti microtubi si microfilamente. Acestea dau celulei o forma si o structura definita,precum grinzile si scheletele unei noi constructii. Tubii si filamentele fixeaza organitele si formeaza canale prin care sa poate deplasa continutul celulei.
Microtubii si microfilamentele sunt responsabile si cu deplasarea celulei. Unele tipuri de celule,cum ar fi leucocitele,se deplaseaza lent prin corp,asemanator unor amoebe. Forta lor de miscare este generata de un proces ce se desfasoara intr-un ritm rapid:microtubii se grupeaza intr-o parte a citoplasmei,apoi sunt separati si se grupeaza din nou in alta parte a celulei,si tot asa. Toate procesele chimice din organismul nostru au nevoie de energie. Unele dintre cele mai importante organite sunt mitocondriile. Ele au o forma alungita si prezinta o pliere a membranei interne sub forma unei creste. Majoritatea celulelor au cel putin cateva mitocondrii. Ele au rolul de a produce energia celulara.
Transferul de energie
Centralele electrice transforma o forma de energie -carbuni,gaz metan sau energie solara-intr-o alta forma de energie mai usor de utilizat,de obicei energie electrica. In acelasi mod mitocondriile preiau diferitele cantitati de glucoza ,sau alte zaharuri,grasimi si alte substante bogate in energie care ajung in celula in urma digestiei. Cu ajutorul enzimelor oxidoreducatoare existente in membrana pliata,substantele preluate sunt transformate in molecule de energie ,ce sunt stocate si folosite pentru a acoperi necesarul de energie al celulei. Aceste molecule de energie se numesc ATP (adezina trifosfat).
Fiecare celula utilizeaza o anumita cantitate de ATP doar pentru a se mentine in viata,pentru a fi sanatoasa si bine organizata. Daca celula produce substante necesare in exterior ,sau transforma rezidurile in substante inofensive ce sunt eliminate ,sau isi modifica forma ,atunci are nevoie de mai multa energie. O fibra musculara care-si schimba in permanenta forma ,scurtandu-se cand muschiul se contracta,poate avea sute de mitocondrii,ce produc sute de molecule de ATP in fiecare secunda.
Prelucrarea
Una dintre cele mai importante molecule prezente in organismele vii sunt proteinele. Unele proteine formeaza parti structurale ale celulei ,cum ar fi stratul median al membranei. Alte proteine formeaza o subgrupa importanta de substante chimice,ce se gasesc in celula-enzimele.
Enzimele sunt proteine cu o forma speciala; exista sute de tipuri de enzime. Fiecare tip controleaza viteza de desfasurare a unei anumite reactii din celula. Prin intermediul tipurilor si cantitatii de enzime pe care le produce,celula poate sa-si controleze procesele interne. Astfel ,proteinele sunt pe de o parte unelte ale celulei(enzimele),iar pe de alta parte fac parte din structura de baza a celulei.
Proteinele
Proteinele sunt alcatuite din formatiuni sferice prezente in citoplasma,numite ribozomi. Acestia pot fi grupati in citoplasma si atunci sunt numiti poliribozomi. De cele mai multe ori ribozomii se gasesc atasati reticolului endoplasmatic.
Proteinele sunt alcatuite din 20 de tipuri de particule costituente,foarte mici ,numite aminoacizi.Ribozomii preiau din citoplasma rezerve de aminoacizi si ii unesc in ordinea potrivita ,pentru a forma diferite proteine; energia necesara acestui proces este furnizata de moleculele de ATP.
Exista doua tipuri de reticul endoplasmatic ,sau RE. Unul care atasati ribozomi si se numeste RE rugos (din cauza faptului ca privit la microscop apare neregulat); are rol in preluarea proteinelor . Celalalt tip de reticul endoplasmatic nu prezinta ribozomi si datorita aspectuluio sau e denumit RE neted; este implicat in producerea unui grup important de molecule ,lipide (acestea formeaza stratul interior si exterior al membranei celulare)
Unele proteine si lipide sunt sunt consumate in procese interne ale celulei. Altele sunt "exportate"-trimise in afara celulei. De exemplu celulele din organele digestive (stomac,intestine,pancreas) produc enzime digestive. Acestea actioneaza asupra hranei ingerate si o descompun chimic in bucatele destul de mici pentru a putea fi absorbite in corp. Enzimele digestive reprezinta proteine ,produse de RE rugoase din aceste celule.
De regula,o celula care produce mai ales proteine pentru "export" are numeroase RE rugoase. Celulele care produc cantitati mari de ipide sau de molecule ce contin lipide,au au mai multe RE netede.
Unele proteine sunt invelite in membrane subtiri,formand pachete de proteine,numite vezicule. Acestea pot fi la randul lor grupate si depozitate impreuna cu alte vezicule in apropierea nucleului,formand aparatul Golgi (numit asfel in 1898,dupa cel care l-a descoperit-italianul Camillo Golgi).
Prntru a sustine procesele intracelulare,veziculele se deplaseaza prin citoplasma acolo unde e nezoie de proteine. Aici veziculele se desfac sau se unesc cu o alta membrana,eliberandu-si continutul. Pentru a trimite proteine in afara celulei,veziculele se deplaseaza spre marginea celulei. Aici membrana sa se uneste cu membrana celulei,ca o punga intoarsa pe dos. Proteinele din interior sunt astfel eliberate in sange sau in alte lichide din corp,prin intermediul carora ajung la destinatie.
Importanta membranelor este relevata mai jos prin intermediul altor doua organite,lizozomii si lizozim peroxidaza.
Anumite enzime au rolul de a separa proteinele in cadrul procesului de digestie sau de distrugere a anumitor parti din celula,scoase din uz. Imediat ce sunt produse, aceste enzime sunt impachetate in membrane lipidice, numite lizozomi. In acest fel este impiedicat contactul necontrolat cu proteinele celulei, aflate in citoplasma. In caz contrar aceste enzime "devoratoare de proteine" ar incepe sa digere celula din interior spre exterior.
Lizozomii sunt utilizati pentru digestia controlata a anumitor substante din celula. Lizozomul isi goleste continutul pe o particula de hrana sau un germen ce a patruns in celula; germenul sau respectiva particula sunt practic distruse. De asemenea lizozomii au un rol important in transportul enzimelor digestive in stomac si intestine. Lizozomii depoziteaza enzimele ce sunt "exportate" in celula.
Lizozim peroxidazele sunt organite responsabile de dezoxifierea celulei. Ele neutralizeaza otravurilr si drogurile care patrund in celula. Daca alcoolul este lasat sa se acumuleze intr-o celula, aceasta poate fi distrusa. Lizozim peroxidazele pastreaza celula curata si o protejeaza de actiunea drogurilor.
Fire de par sau bici
Un alt tip important de organite este centrozomul. De obicei intr-o celula exista doi centrozomi, situati in apropierea nucleului; ei fixeaza microtubii si microfilamentele atunci cand celula se divide -se imparte in doua. Un centrozom este format dintr-o coloana de noua microtubi, fiecare divizandu-se in trei tubi mai mici; dupa diviziune acestia formeaza un cilindru gol in interor.
Centrozomii se reproduc singuri. Centrozomii noi produsi se indreapta spre suprafata celulei si genereaza doua tipuri de prominente ale celulei. Una dintre ele este cilul, o structura asemanatoare unui fir scurt de par.
Aerul din plamani
Celulele ce captusesc interiorul cailor respiratorii din plamani au un numar mare de cili pe suprafata lor. Prin miscarea lor cili indeparteaza praful sau alte particule nocive care ar putea patrunde in plamani; particulele sunt maturate spre gat, protejandu-se astfel tesutul extrem de sensibil din interiorul plamanilor.
Mai lung decat un cil, flagerul poate fi asemanat mai degraba unui bici decat unui fir de par. De exemplu, spermatozoizii prezinta flageli. Spermatozoidul seamana cu un mormoloc, coada fiind de fapt flagelul. Prin miscarea flagelului spermatozoidul se deplaseaza.
Nucleul
In majoritatea celulelor cea mai importanta si cea mai mare organita este nucleul. Nucleul este invelit intr-o membrana dubla care prezinta gauri si goluri.
Membrana nucleului se afla in legatura cu membrana RE si prin intermediul acesteia cu membrana celulei. In nucleu se gasesc nucleolii, care produc anumite parti ale ribozomilor.
Nucleul este centrul de control al celulei. El coordoneaza si controleaza activitatea celorlalte organite si parti ale celulei. Nucleul transmite instructiuni cu privire la ce proteine, lipide sau alte molecule necesare vietii sa se produca. Nucleul controleaza forma, marimea si activitatea celulei si durata ei de viata. Toate acestea sunt posibile deoarece nucleul contine codul de baza al vietii-genele.
