Componenti della cellula vivente e loro funzioni
Leggi questo articolo per conoscere i componenti della cellula vivente e le loro funzioni!
Organizzazione strutturale della cellula:
La cellula è un'unità di struttura e attività biologica. Consiste in una massa organizzata di protoplasma circondata da una copertura protettiva e selettivamente permeabile chiamata membrana plasmatica.
Il protoplasma di una cellula è chiamato protoplasto (Hanstein, 1880). È fatto di lemma di plasma, citoplasma, vacuoli e nucleo. Nelle cellule vegetali, funghi, batteri e cianobatteri, una cellula è anche circondata da una parete cellulare.
La cellula è un'unità di struttura e attività biologica. Consiste in una massa organizzata di protoplasma circondata da una copertura protettiva e selettivamente permeabile chiamata membrana plasmatica. Il protoplasma di una cellula è chiamato protoplasto (Hanstein, 1880). È fatto di lemma di plasma, citoplasma, vacuoli e nucleo. Nelle cellule vegetali, funghi, batteri e cianobatteri, una cellula è anche circondata da una parete cellulare.
[I] Protoplasma:
Il protoplasma era descritto come la "base fisica vivente della vita" di Thomas Huxley (1868), poiché tutte le attività degli esseri viventi sono le attività del protoplasma stesso. È l'unica sostanza che è dotata di vita e, pertanto, le piante e gli animali che contengono questa sostanza nel loro corpo sono considerati viventi. Quando il protoplasma muore, la cellula cessa di svolgere qualsiasi funzione per le piante o l'animale, che quindi nel suo complesso diventa inerte e morto.
Proprietà fisiche del protoplasma:
Sulla base di studi al microscopio il protoplasma appare come una sostanza gelatinosa chiara, incolore e gelatinosa. È una soluzione acquosa di granuli e globuli molto piccoli di diversa natura (sostanze a causa di ciò appaiono viscose, elastiche e granulari).
Nel suo stato attivo il protoplasma rimane saturo di acqua che costituisce il 75-90 percento del contenuto. Il protoplasma si coagula per riscaldamento e quando viene ucciso perde la sua trasparenza. Risponde a vari stimoli esterni, ad es. Scosse elettriche e sostanze chimiche.
Il protoplasma è semi-permeabile in natura e questa proprietà è persa quando il protoplasma viene ucciso. In condizioni normali il protoplasma di una cellula vivente è in uno stato di movimento lento ma costante. In molti casi, tuttavia, mostra movimenti distinti di diverso tipo.
Masse nude di protoplasma, mostrano due tipi di movimento-ciliare (movimento di nuoto di corpi minuti, protoplasmatici come le zoospore di molte alghe e funghi con l'aiuto di ciglia o flagelli) e ameboidi (movimento strisciante con l'aiuto di pseudopodi come in Amoeba). Il protoplasma, racchiuso da una parete cellulare, mostra al suo interno un movimento di flusso, che viene definito ciclosi.
La Ciclosi è di due tipi di rotazione (il protoplasma si muove attorno a un vacuolo all'interno di una cellula in una sola direzione, sia in senso orario o antiorario, ad esempio, cellule foglia di Hydrilla o Vallisneria e circolazione (il protoplasma si muove in direzioni diverse attorno a diversi vacuoli all'interno una cellula come nei capelli staminali di Tradescantia).
Il protoplasma è un sistema colloidale polifasico complesso. La caratteristica fisica più importante del protoplasma è la sua natura colloidale a cui deve la maggior parte delle sue proprietà.
Composizione chimica del protoplasma:
Il protoplasma attivo contiene un'alta percentuale di acqua (75-90%) e rimane saturo di esso. Lasciando fuori quest'acqua la materia solida del protoplasma contiene le seguenti: proteine - 40-60%.
Sostanze grasse (grassi e lipidi veri, in particolare lecitina) -12-14%; carboidrati-12-14% e sali inorganici 5-7%. L'analisi del protoplasma morto rivela una lunga lista di elementi presenti in esso.
Di questi Ossigeno (O) circa il 65% ', il carbonio (C) circa il 18, 3%, l'idrogeno (H) circa l'11% e l'azoto (N) circa il 2, 5%, sono i più cospicui. Altri elementi che costituiscono il restante 3% comprendono cloro (CI), zolfo (S), fosforo (P), silicio (Si), calcio (Ca), manganese (Mn), ecc.
Oltre alle sostanze chimiche sopra menzionate, diversi tipi di pigmenti, lattice, vitamine, regolatori di crescita, enzimi e alcaloidi si trovano anche nel protoplasma e svolgono ruoli specifici nella cellula.
Il protoplasma ha due parti principali
1. citoplasma
2. Nucleo
La parte più esterna del citoplasma è costituita da una membrana unitaria denominata plasma-lemma o membrana plasmatica in cellule animali e vegetali. Nelle cellule vegetali, la membrana plasmatica è protetta dall'esterno da una spessa parete cellulare.
[II] Parete cellulare:
La parete cellulare è un sistema non vivente caratteristico delle sole cellule vegetali. Eccezionalmente, i gameti di alcune piante inferiori e il plasmodium di alcuni funghi non possiedono pareti cellulari. Solo quando la parete cellulare è in contatto con il protoplasto vivente che la formò, è in grado di crescere e quindi non si può dire che sia indipendente dal protoplasto.
La parete cellulare consiste di tre parti:
1. Lamella centrale:
È un sottile, amorfo, forma la sostanza intercellulare e aiuta a tenere insieme le pareti primarie delle cellule adiacenti. La lamella centrale è assente sul lato esterno delle cellule superficiali. È costituito da pectati di calcio e magnesio. La lamella media può essere dissolta da varie sostanze tra cui la pectinasi e il fluido di Jeffery. È otticamente isotropico.
2. Il muro principale:
È il primo a essere formato dalla cellula e si deposita su entrambi i lati della lamella centrale in celle contigue. È otticamente anisotropico e chimicamente costituito da cellulosa, sostanze pectiche, emicellulosa e qualche altro polisaccaride. Tutte le cellule viventi possiedono pareti primarie. Poiché la parete primaria si deposita molto presto nell'ontogenesi della cellula, viene sottoposta a notevole stress durante la successiva crescita della cellula.
Non cresce solo in dimensione lineare ma anche in spessore. Pertanto, la parete cellulare primaria ha sia plasticità che elasticità. In alcuni casi la crescita dello spessore della parete primaria è reversibile in contrasto con la natura irreversibile della parete secondaria.
La parete primaria consiste di un certo numero di micro-fibrille incorporate nella matrice amorfa simile a gel o sostanza macinata. Nella maggior parte delle piante, le micro-fibrille sono formate da cellulosa. Sono costituiti da un polimero di acetil glucosamina o fungo cellulosa in molti funghi. Le micro-fibrille sono orientate in modo diverso a seconda della forma e dell'ispessimento della parete. Di solito sono organizzati in una rete allentata.
3. Muro secondario:
Viene prodotto in alcune cellule mature quando i successivi hanno interrotto la crescita, ad esempio tracheidi, elementi dei vasi, fibre, collenchima. La parete secondaria viene posata all'interno della parete primaria mediante accrescimento o deposizione di materiali sulla superficie della struttura esistente. È spesso (3- 10 μm) e composto da almeno tre strati, a volte più (es. Tubo in lattice di Euphorbia milli).
Sono denominati S 1, S 2, S 3, S x ecc. Lo strato più interno della parete secondaria è talvolta distinto sia chimicamente che nelle proprietà di colorazione a causa della presenza di xilani. Viene quindi chiamato muro terziario, ad esempio, la tensione del legno nelle Gimnosperme. La parete secondaria può essere assente, depositata irregolarmente o formata uniformemente nelle cellule. Ciò si traduce in differenziazione di cellule-parenchima, collenchima, sclerenchima, tracheidi e vasi.
La composizione della parete secondaria è fondamentalmente simile alla parete primaria in cui sono presenti micro-fibrille di cellulosa incorporate in una matrice di pectina ed emicellulosa. Le micro-fibrille di cellulosa della parete secondaria giacciono vicine, parallele e ad angolo rispetto all'asse longitudinale della cellula.
Un certo numero di materiali diversi possono essere depositati nel muro come lignina, suberina e cutina. Altre sostanze che possono essere depositate nella parete cellulare sono silice (ad es. Erba), minerali, cere, tannini, resine, gomme, ecc.
Composizione chimica della parete cellulare:
La parete cellulare di piante diverse dai funghi è costituita da cellulosa, un polisaccaride. La sua formula è (C 6 H J0 O 5 ) n. Oltre alla cellulosa, possono essere presenti anche alcune sostanze pectiche, emicellulosa e altri polisaccaridi. La lamella centrale è costituita da pectato di calcio e pectato di magnesio. Le pareti primarie e secondarie sono generalmente costituite da cellulosa, sebbene possano essere presenti anche altre sostanze.
Disposizione molecolare e macromolecolare della cellulosa nella parete cellulare:
La cellulosa, un lungo polimero a catena dritta di d-glucosio, costituisce una buona parte dello scheletro della parete cellulare. Circa 100 lunghe catene di cellulosa costituiscono una fibrilla elementare o micellare. Circa 20 fibrille elementari costituiscono una microfibrilla.
Gli spazi tra le micro-fibrille sono riempiti con acqua, sostanze pectiche, emicellulose nelle pareti primarie e lignina, cutina, suberina, ecc., Nelle pareti secondarie. Circa 250 micro-fibrille formano una fibrilla.
Plamodesmata:
Plasmodesmata (singular-plasmodesma; Tangl, 1879; Strasburger, 1901) sono ponti citoplasmatici tra cellule vegetali adiacenti che si sviluppano nel minuto pori delle loro pareti. Formano un continuum protoplasmatico chiamato simplast.
Varie sostanze possono passare da una cellula all'altra attraverso plasmodesmata. Un plasmodesma consiste di un canale rivestito da una membrana plasmatica e avente un tubulo semplice o ramificato noto come desmotubule. Desmotubule è un'estensione del reticolo endoplasmatico.
Pits:
Le fosse sono aree non tese nelle pareti secondarie delle cellule vegetali. Loro, quindi, appaiono come depressioni. Le buche si presentano generalmente a coppie sul muro di due celle adiacenti. Una fossa ha una camera di cavità o buca e una membrana di fossa. La membrana del pozzo è costituita da parete primaria e lamella centrale.
Le buche sono di due tipi, semplici e bordate. La fossa semplice ha una larghezza uniforme della camera del pozzo. Nella fossa bordata, la camera del pozzo è a forma di fiasco perché la parete secondaria supera la sua bocca.
La membrana delle fosse è permeabile. Potrebbe avere microscopici pori submicroscopici. Pertanto, i pozzi aiutano nella rapida traslocazione tra due celle adiacenti.
Funzioni della parete cellulare:
Esegue una serie di funzioni:
(i) Protegge il protoplasma dalle lesioni meccaniche.
(ii) Protegge la cellula dall'attacco di agenti patogeni.
(iii) Fornisce rigidità alla cellula.
(iv) Fornisce forma alla cellula e contrasta la pressione osmotica
(v) Dà forza alle piante terrestri per resistere alle forze gravitazionali.
(vi) Con la sua crescita il muro aiuta nell'espansione cellulare.
(vii) A seconda del tipo di cella, la sua parete potrebbe essere permeabile o impermeabile. Persino la parete permeabile esercita un effetto regolatore sul trasporto di sostanze dentro e fuori la cellula.
(viii) Le fosse presenti nel muro aiutano a produrre un continuum protoplasmatico o simplast tra le cellule.
(ix) Cutina e suberina della parete cellulare riducono la perdita di acqua attraverso la traspirazione.
(x) Pareti di tubi setacci, tracheidi e vasi sono specializzati per il trasporto a lunga distanza.
[III] Citoplasma:
Il citoplasma è una massa semifluida di protoplasma simile alla gelatina che esclude il nucleo ma include tutti gli altri componenti - matrice citoplasmatica, organelli cellulari e inclusioni cellulari.
A. Matrice citoplasmatica o citosol (ialoplasma):
È la chiara parte fluida del citoplasma che può esistere in due stati, sol e gel. I due sono rispettivamente chiamati plasmasol e plasmagel. Il Plasmagel è solitamente presente sotto la membrana plasmatica. Si chiama ectoplast.
Il plasmasol è interno ed è noto come endoplasto. L'acqua costituisce il 90% della matrice. Matrix è in realtà un complesso cristallino colloidale in acqua in cui alcune sostanze chimiche sono presenti sotto forma di una vera soluzione mentre altre sono presenti come soluzione colloidale.
La matrice citoplasmatica svolge una serie di funzioni. Quelli importanti sono:
1. Gli organelli cellulari scambiano materiale attraverso la matrice citoplasmatica.
2. La matrice contiene materie prime e fornisce lo stesso agli organelli cellulari per il loro funzionamento.
3. La matrice è la sede di sintesi di una serie di bio-sostanze chimiche come grassi, nucleotidi, alcuni carboidrati, proteine, coenzimi, ecc.
4. La glicolisi, la respirazione anaerobica e il tipo di via respiratoria di tipo pentoso si verificano nella parte della matrice del citoplasma.
5. Aiuta nella distribuzione di vari materiali all'interno della cellula.
B. Organelli cellulari:
Sono strutture subcellulari con forme morfologiche caratteristiche, costituzioni chimiche distintive e funzioni definite. Una cellula contiene un numero di organelli come mitocondri, plastidi, reticolo endoplasmatico, complesso di Golgi, ribosomi, microrganismi, lisosomi, ecc.
1. Mitocondri (Mito = filo, chondrion- granuli) -Prima scoperta da Kolliker nel 1880 e descritta come "bioplastica" da Altmann nel 1894, questi organelli furono ribattezzati mitocondri da Benda (1897).
In generale, i mitocondri sono a forma di bastoncello, ma gli spermatozoi e le uova di un certo numero di organismi hanno forme più sferiche. I mitocondri hanno una struttura lipoproteica contenente molti enzimi e coenzimi necessari per il metabolismo energetico. Contengono anche un DNA specifico per l'ereditarietà del citoplasma e il ribosoma per la sintesi proteica.
La forma, la dimensione e il numero variano a seconda del tessuto, dell'organismo e delle condizioni fisiologiche dell'organismo. L'attività della cellula è il criterio principale per i mitocondri da distribuire in una cellula, ad esempio, nelle cellule epatiche formano circa il 30-35% della proteina cellulare mentre nelle cellule renali formano circa il 20%.
Nelle cellule vegetali il numero è inferiore rispetto alle cellule animali. Sebbene distribuiti in modo uniforme nel citoplasma, possono essere limitati a una particolare area in cui deve essere soddisfatta una forte domanda per l'ATP, ad esempio nelle cellule muscolari, negli spermatozoi, nei bastoncelli e nei coni degli occhi. I mitocondri sono assenti nei procarioti e negli eucarioti anaerobici.
Ultrastruttura dei mitocondri:
Il singolo mitocondrio ha un diametro variabile tra 0, 5 e 1, 0 μm e 7 μm di lunghezza. Il mitocondrio è racchiuso da due membrane distinte chiamate membrane esterne e interne; l'ultimo separa la matrice dell'organello, un fluido simile al gel.
Pertanto la membrana interna separa la matrice dallo spazio interno della membrana riempito di fluido. Sia la membrana esterna che quella interna contengono una varietà di enzimi. Un numero di enzimi utilizzati durante il ciclo di Krebs sono collegati alla matrice con filamenti di DNA sospesi in esso e ribosomi sparsi dappertutto.
Le membrane interne ed esterne sono distintamente differenti chimicamente e strutturalmente l'una dall'altra e anche nella permeabilità. La membrana interna ha una superficie più ampia a causa della sua estensione nella matrice sotto forma di "creste" che differiscono per forma e numero, a seconda della topografia cellulare, variando parallelamente l'una all'altra fino a formare una rete anastomantica.
Il numero di creste aumenta o diminuisce a seconda dell'attività aerobica del mitocondrio, poiché durante l'attività aerobica viene prodotto più numero di ATP, quindi un numero maggiore di creste per adattarsi ai sistemi enzimatici. La membrana interna è ricca di proteine e cardiolipina mentre l'esterno è ricco di fosfoloidi. Entrambe le membrane sembrano essere sullo schema trilamellare, descritto da Robertson (1967).
La membrana interna e le sue creste possiedono piccole particelle simili a racchette da tennis chiamate particelle elementari, particelle F 0 - F 1 o ossisomi (= ossisomi). Un mitocondrio contiene lx 10 4 - lx 10 5 particelle elementari. Ogni particella elementare o ossisoma ha una testa, un gambo e una base. La base (subunità F 0 ) è di circa 11 nm di lunghezza e 1, 5 nm di spessore.
Il gambo è lungo 5 nm e largo 3, 5 nm. La testa (subunità F 1 ) ha un diametro di 9-10 nm. Le particelle elementari contengono ATP-ase. Sono, quindi, i centri della sintesi di ATP durante la fosforilazione ossidativa. Gli enzimi del trasporto di elettroni si trovano nella membrana interna a contatto con particelle elementari.
Nei luoghi, le membrane mitocondriali esterne ed interne entrano in contatto. Sono chiamati siti di adesione. I siti di adesione sono regioni di permeazione speciali del mitocondrio per il trasferimento di materiali dall'esterno all'interno e viceversa.
La camera esterna o lo spazio peri-mitocondriale è lo spazio che si trova tra la membrana esterna e quella interna dell'involucro mitocondriale. Di solito è largo 60-100 A e si estende negli spazi delle creste. La camera contiene un fluido con alcuni enzimi.
La camera interna costituisce il nucleo del mitocondrio e contiene una matrice semifluida. La matrice ha particelle proteiche, ribosomi, RNA, DNA mitocondriale, enzimi del ciclo di Krebs, sintesi di aminoacidi e metabolismo degli acidi grassi. I ribosomi mitocondriali sono in natura da 55 a 70 s. Il DNA è nudo. È comunemente circolare ma può essere lineare. Il DNA rende il mitocondrio semi-autonomo.
Stato semi-autonomo dei mitocondri:
I mitocondri sono noti per contenere DNA e RNA e ci sono prove che suggeriscono che essi hanno una loro sintesi proteica. Tuttavia, il DNA nucleare svolge anche un ruolo nella sintesi proteica dei mitocondri.
Per questo motivo i mitocondri sono considerati particelle autopropaganti autonome. Si ritiene che le proteine strutturali dei mitocondri siano assemblate in situ mentre le proteine solubili sono assemblate su ribosomi non mitocondriali. funzioni:
1. I mitocondri sono fabbriche biochimiche in miniatura in cui alimenti o substrati respiratori sono completamente ossidati a biossido di carbonio e acqua. L'energia liberata nel processo viene inizialmente immagazzinata sotto forma di coenzimi ridotti e gruppi protesici ridotti.
Questi ultimi subiscono presto ossidazione e formano ATP ricco di energia. L'ATP esce dai mitocondri e aiuta a svolgere varie energie che richiedono processi della cellula come la contrazione muscolare, la conduzione degli impulsi nervosi, la biosintesi, il trasporto della membrana, la divisione cellulare, il movimento, ecc. A causa della formazione dell'ATP, i mitocondri sono chiamati centrali elettriche del cellula.
2. I mitocondri forniscono importanti intermedi per la sintesi di numerosi biochimici come clorofilla, citocromi, pirimidine, steroidi, alcaloidi, ecc.
3. La matrice o camera interna dei mitocondri ha enzimi per la sintesi di acidi grassi. Enzimi necessari per l'allungamento degli acidi grassi sono stati riportati nella camera mitocondriale esterna.
4. La sintesi di molti amminoacidi si verifica nei mitocondri. I primi amminoacidi formati sono acido glutammico e acido aspartico. Sono sintetizzati rispettivamente da acido ∞-chetoglutarico e acido ossalacetico. Altri aminoacidi sono prodotti mediante trasformazione e transaminazione o trasferimento di gruppi amminici (-NH 2 ) da acido glutammico e acido aspartico.
5. Un organismo riceve generalmente i mitocondri dalla madre, poiché è presente nelle uova.
2. Plastidi:
Il termine plastid fu introdotto da E. Haeckel nel 1866. I plastidi sono organelli semi-autonomi con DNA e un involucro a doppia membrana che immagazzina o sintetizza vari tipi di composti organici. Ad eccezione di alcuni protisti, i plastidi sono limitati alle sole piante. I plastidi si sviluppano da precursori incolori chiamati proplastidi.
I proplastidi hanno la capacità di dividere e differenziarsi in vari tipi di plastidi. A seconda del loro colore, sono di tre tipi principali: leucoplasti, cromoplasti e cloroplasti (Schimper, 1883).
(i) Leucoplasti (Gk. leucos-bianco, plastos-modellato):
Sono plastidi incolori che generalmente si verificano vicino al nucleo in cellule non verdi e possiedono lamelle interne. Sono assenti pigmenti di grana e fotosintetici. Leucoplasti hanno dimensioni e forma variabili, ad esempio arrotondate, ovali, cilindriche, filamentose, ecc.
Esistono tre tipi di leucoplasti speciali. (a) Amilo- plasti. Sono l'amido contenente leucoplasti. Contiene un chicco di amido semplice o composto coperto da una speciale guaina proteica, ad es. Tubero di patata, riso, frumento, (b) elastoplasti (lipoplasti, oleoplasti). I plastidi incolori immagazzinano grasso, ad es. Tube Rose, (c) Aleuroplasti, Proteoplasti o Proteinoplasti. I plastidi contengono proteine nello stato amorfo, cristalloide o cristallino-globoso (ad es. Cellule aleurone di grano di mais, cellule di endosperma di Castore).
(ii) Chromoplasts (Gk. chroma-color, plastos-moulded):
I plastidi sono di colore giallo o rossastro a causa della presenza di pigmenti carotenoidi. Le clorofille sono assenti. I cromoplasti sono formati da leucoplasti o cloroplasti. Il cambiamento di colore da verde a rossastro durante la maturazione di pomodoro e peperoncino è dovuto alla trasformazione di cloroplasti in cromoplasti. Il colore arancione delle radici della carota è dovuto ai cromoplasti.
(iii) Cloroplasti (Gk. chloros = erba verde, plastos-modellato):
Sono i plastidi verdi che possiedono pigmenti fotosintetici, clorofilla e carotenoidi e prendono parte alla sintesi del cibo da materie prime inorganiche in presenza di energia radiante. I cloroplasti di alghe diversi da quelli verdi sono chiamati cromatofori (ad esempio rodoplasti di alghe rosse, phaeoplasti di alghe brune).
Dove sono presenti i cloroplasti, il loro numero, forma e dimensione variano. Nelle piante inferiori, sono una troppa per cellula e sono di forme diverse: a forma di coppa in Chlamydomonas, a forma di cintura in Ulothrix, a forma di nastro in Spirogyra, ecc.
Nelle alghe verdi, il cloroplasto è associato ad un alimento e al deposito di un corpo proteico, chiamato pirenoide. Ma nella maggior parte delle piante verdi, è piccolo, biconvesso, corpi discreti, di solito vanno da 4 a 6 micron.
Ultrastruttura di cloroplasti:
I cloroplasti delle piante verdi hanno uno strato di membrana simile a quello dei mitocondri, ciascuno di circa 50 A di spessore e lo spazio inter-membrana di 70-100 A di larghezza. La membrana limite esterna che fornisce una forma definita al cloroplasto aiuta anche a regolare il movimento dei materiali, tra il cloroplasto e il citoplasma circostante.
La membrana interna è parallela alla membrana esterna ed è gettata in infaldature che corrono parallele l'una all'altra e vengono chiamate lamelle. La maggior parte delle lamelle nei cloroplasti delle piante superiori sono organizzate in sacchi a forma di disco chiamati thylakoid. I thylakoid sono gli elementi strutturali del cloroplasto quando prendono parte alla fotosintesi.
Una pila di thylakoids si chiama granum. 40-100 grana possono verificarsi in un cloroplasto. Ogni granello ha 20-50 thylakoids. I grani sono assenti nei cloroplasti algali. Questi ultimi sono, quindi, agranali. Le membrane di Grana contengono particelle proteiche di due dimensioni base, diametro 105 e 140μ.
Le particelle più grandi sono associate al fotosistema I della fotosintesi e il più piccolo al fotosistema II della fotosintesi. A causa della presenza di grana, i thylakoidi sono differenziati in thylakoidi bicellali e stroma o thylakoidi intergranali.
Lo stroma granulare consiste di grano d'amido e centri dello stroma; fili di DNA e ribosomi (70 S) sono anche dispersi attraverso lo stroma. Il cloroplasto o il DNA ct è nudo, circolare o occasionalmente lineare. La matrice di cloroplasti di piante superiori può temporaneamente immagazzinare l'amido come chicchi di amido, noto come amido di assimilazione.
La membrana delle lamelle di grana è costituita da proteine e fosfolipidi e contiene clorofilla e carotenoidi che sono i principali pigmenti fotosintetici.
Sviluppo di cloroplasti:
I nuovi cloroplasti sono prodotti dalla divisione dei cloroplasti maturi o si sviluppano de novo dai proplastidi nella cellula. I proplastidi possono dare origine ad altri tipi di plastidi oltre ai cloroplasti. L'informazione genetica presente nel nucleo della cellula e quella dei cloroplasti interagiscono durante la differenziazione di nuovi organelli.
Il DNA contenuto nel cloroplasto stesso viene trascritto e tradotto per formare alcune delle proteine cloroplastiche e il resto delle proteine cloroplastiche sono ottenute dal DNA nucleare dopo la traduzione.
Funzioni di cloroplasto:
1. Nelle piante eucariotiche la fotosintesi avviene nei cloroplasti in presenza di luce solare. Le reazioni fotochimiche (reazioni alla luce) della fotosintesi si verificano sulla membrana tilacoide della grana, mentre le reazioni biochimiche (reazioni scure) si verificano nello stroma.
2. I cloroplasti sono le macchine naturali per la sintesi di composti organici ricchi di energia che forniscono cibo non solo per le piante ma anche per tutti gli esseri viventi.
3. Durante il processo di fotosintesi i cloroplasti assorbono l'anidride carbonica (CO 2 ) dall'ambiente e rilasciano ossigeno (O 2 ) che viene utilizzato nella respirazione cellulare da tutti gli esseri viventi. In questo modo mantiene l'equilibrio di CO 2 e O 2 nell'ambiente.
3. Reticulum endoplasmatico (ER):
Fu scoperto indipendentemente da Porter (1945) e Thompson (1945). Il nome è stato dato da Porter nel 1953. Il reticolo endoplasmatico è un sistema tridimensionale, complicato e interconnesso di canali rivestiti di membrana che attraversano il citoplasma. In alcuni punti, è collegato al plasma-lemma e all'involucro nucleare. L'ER altamente sviluppato delle cellule muscolari è chiamato "reticolo sarcoplasmatico".
Il reticolo endoplasmatico è differenziato in:
a) reticolo endoplasmatico ruvido o granulare; la rugosità è dovuta alla presenza di ribosomi o particelle RNP (ribonucleoproteine) e
(b) reticolo endoplasmatico liscio o agranulare; è liscio a causa dell'assenza di ribosomi.
Il reticolo endoplasmatico ruvido è ben sviluppato nelle cellule coinvolte soprattutto nella sintesi proteica come le cellule produttrici di enzimi. Aiuta anche a produrre lisosomi. La loro membrana porta un sottile poro nell'area del ribosoma attaccato per passare il polipeptide sintetizzato nel canale del reticolo endoplasmatico per il trasporto.
Il reticolo endoplasmatico ruvido contiene due tipi di glicoproteine (riboforina I e riboforina II) per l'attaccamento ai ribosomi. Il reticolo endoplasmatico ruvido è principalmente costituito da cisterne. I tubuli sono pochissimi.
Il reticolo endoplasmatico liscio si trova in abbondanza nelle cellule che sintetizzano i lipidi e in quelle che producono ormoni steroidei come colesterolo, gliceridi, testosterone e progesterone o in quelli che sono coinvolti nel metabolismo di vitamine come le cellule epiteliali della retina pigmentate. È per lo più fatto di vescicole e tubuli. Si ritiene che gli sparosomi derivino da SER.
Il pronto soccorso può agire come una sorta di sistema di conduzione e la continuità osservata in alcuni casi tra ER e la dotazione nucleare suggerisce che questa proprietà è possibile e questa potrebbe essere una delle modalità per trasportare l'RNA e le proteine-nucleo dal nucleo al citoplasma.
Struttura:
Il reticolo endoplasmatico consiste di canali o spazi rivestiti di membrana che contengono un fluido chiamato matrice endoplasmatica. La membrana unitaria di ER è simile a quella della membrana plasmatica in composizione chimica e ha uno spessore di 50-60A0. Il reticolo endoplasmatico può esistere in tre forme: cisterne, vescicole e tubuli. Le tre forme di ER possono verificarsi nella stessa cella ma in momenti diversi dello sviluppo cellulare.
(i) Cisterne:
Si tratta di parti piatte interconnesse del reticolo endoplasmatico del diametro di 40-50 nm. Le cisterne si trovano in fasci dove giacciono parallele l'una all'altra. Si verificano nelle cellule attivamente coinvolte nell'attività sintetica.
(ii) Vescicole:
Sono sacchi ovali o arrotondati di 25-500 nm di diametro. Le vescicole appaiono come piccoli vacuoli. Rimangono isolati nel citoplasma. Le vescicole sono anche chiamate microsomi.
(iii) Tubuli:
Sono estensioni tubolari che possono essere collegate a cisterne o vescicole per formare un sistema reticolare. I tubuli possono essere irregolari o regolari, ramificati o non ramificati con un diametro di 50-100 nm.
funzioni:
Il reticolo endoplasmatico aiuta molto ad aumentare la superficie per le attività metaboliche permettendo all'enzima di agire con il suo substrato in misura maggiore.
Funziona come citoscheletro o struttura scheletrica intracellulare e ultrastrutturale fornendo supporto meccanico alla matrice citoplasmatica colloidale.
Le grandi cavità prodotte dal rigonfiamento di ER forniscono siti di raccolta per i prodotti, prima che questi vengano trasportati fuori dalla cella. Questo rende per la conservazione dei prodotti metabolici.
La membrana del reticolo endoplasmatico contiene un numero di enzimi (ad esempio ATP-ase, riduttasi, deidrogenasi, fosfatasi) per varie attività metaboliche e citocromi che prendono parte al trasporto di elettroni.
4. Complesso di Golgi:
Il complesso di Golgi è una complessa struttura citoplasmatica costituita da sacculi o cisterne a membrana lisce, una rete di tubuli con vescicole e vacuoli, che partecipano alla trasformazione della membrana, alla secrezione e alla produzione di biochimici complessi.
È circondato da un citoplasma libero da organelli chiamato zona di esclusione o sostanza del suolo di Golgi. Fu visto per la prima volta da George (1867), ma prende il nome dallo scienziato italiano Camillo Golgi, che nel 1898 riconobbe l'apparato nelle cellule nervose di barbagianni e gatti.
L'apparato o complesso del Golgi è assente nelle cellule procariotiche (PPLO, batteri e alghe blu-verdi). Nelle cellule animali è singolo o consiste in un singolo complesso connesso. Le due condizioni sono denominate rispettivamente localizzate (la maggior parte delle cellule vertebrate) e diffuse (la maggior parte delle cellule invertebrate, fegato e cellule nervose dei vertebrati). Nelle cellule vegetali è formato da un numero di unità non connesse chiamate dictiosomi.
Struttura:
La forma e le dimensioni del complesso di Golgi non sono fisse. Dipendono dallo stato fisiologico delle cellule. Di solito il complesso del Golgi è composto da quattro parti: cisterne, tubuli, vescicole e vacuoli.
I margini delle cisterne sono delicatamente curvi e questo conferisce all'intero corpo del Golgi un aspetto curvo o ad arco; così la faccia convessa delle cisterne ha la "faccia cis" o "faccia di formazione" e il lato concavo comprende la "faccia trans" o la "faccia della maturità".
Le cisterne sono simili al reticolo endoplasmatico liscio in apparenza e racchiudono un lume di 60-90 A ° che contiene una sostanza o una matrice fluida. La posizione della faccia trans del corpo del Golgi è organizzata in modo specifico a seconda del tipo di cellula.
A causa della loro stretta associazione morfologica e fisiologica con il reticolo endoplasmatico e i lisosomi, questi sono a volte indicati come gli elementi dei sistemi endomembrana o vacuolare.
A volte i margini delle cisterne vengono perforati, formando "fenestrae". Il numero e la dimensione del corpo del Golgi varia a seconda dell'attività metabolica della cellula. Durante la divisione cellulare il numero di corpi di Golgi aumenta mentre questi secernono i materiali per formare la piastra cellulare.
funzioni:
1. Un numero di proteine sintetizzate dal reticolo endoplasmatico ruvido viene trasferito ai corpi di Golgi per la loro elaborazione finale prima che vengano esportati nella loro destinazione finale. Le proteine destinate alla secrezione, le riparazioni della membrana plasmatica o la loro deposizione raggiungono la faccia cis dell'apparato di Golgi.
Quando nelle cisterne queste proteine sono fosforilate, glicolate, solfatate o semplicemente processate. La glicolisi si svolge nella faccia Trans ed è qui che le proteine vengono risolte in base alla loro destinazione.
Il funzionamento e l'efficienza dell'apparato di Golgi è dovuta al gruppo enzimatico chiamato Nucleoside Diphosphatase che idrolizza i difosfati di uridina, guanosina e inosina.
2. In ovociti di animali, l'apparato di Golgi funziona come il centro attorno al quale si deposita il tuorlo, il processo viene chiamato vitellogenesi.
3. La maggior parte dei carboidrati complessi, diversi dal glicogeno e dall'amido, sono sintetizzati all'interno del complesso del Golgi, ad es. Mucopolisaccaridi, acido ialuronico, emicellulosa, ecc.
lisosomi:
Furono scoperti accidentalmente da Christian de Duve nel 1955. Gli organelli furono osservati al microscopio elettronico da Novikoff (1956). Ha anche coniato il termine, lisosomi (Gk. Lysis-digestive o loose, soma-body) sono piccole vescicole che sono delimitate da una singola membrana e contengono enzimi idrolitici in forma di minuti cristallini o semi-cristallini granuli di 5-8 nm .
La membrana a strati singoli è costituita da lipoproteine ed è difficile identificare i lisosomi in base al carattere morfologico. In essi sono stati registrati circa 40 enzimi. Tutti gli enzimi non si verificano nello stesso lisosoma, ma esistono diversi gruppi di enzimi in diversi tipi di lisosomi.
Queste sacche legate alla membrana sono ricche di alta concentrazione di enzimi che idrolizzano la rottura di proteine e altri composti biochimici e questi vengono rilasciati alla rottura della membrana esterna. Gli enzimi sono fosfatasi acida, ribonucleasi, B-glucoronidasi e proteasi. A causa della presenza di questi enzimi digestivi, i lisosomi sono chiamati "sacchetti suicidi".
Un'altra proprietà interessante dei lisosomi, isolata dalle cellule renali, è la loro capacità di intrappolare e concentrare le proteine estranee iniettate, suggerendo che queste possono aiutare nella digestione o nella disintossicazione di materiali estranei dalla pinocitosi.
Evento:
I lisosomi si presentano in tutte le cellule animali ad eccezione dei globuli rossi. Sono stati registrati in funghi, Euglena, cellule radice di mais, cotone e semi di pisello. Negli animali, i lisosomi sono abbondanti nei leucociti, macrofagi, cellule di Kupffer e cellule simili con attività fagocitica.
Formazione di lisosomi:
Si ritiene che i lisosomi siano formati dall'attività congiunta del reticolo endoplasmatico e del complesso di Golgi. I precursori degli enzimi idrolitici sono per lo più sintetizzati nel reticolo endoplasmatico ruvido che li trasferisce alla faccia formante del complesso di Golgi attraverso le sue vescicole. Nel complesso di Golgi i precursori sono cambiati in enzimi. Vengono poi confezionati in vescicole più grandi che vengono staccate come lisosomi dalla faccia in via di maturazione.
I lisosomi attraversano varie fasi nella stessa cella. Il fenomeno è chiamato polimorfismo o esistenza di più di una forma morfologica. Si osservano le quattro forme più distinte di lisosomi,
1. Primari o protolososomi ritenuti derivati dalla faccia trans del complesso di Golgi.
2. Lisosomi secondari, eterolososomi e autolisosomi: i primi si formano dopo che i lisosomi primari si fondono con i vacuoli citoplasmatici contenenti sostanze extracellulari ottenute con qualsiasi forma di endocitosi. Una volta che la fusione è finita, gli enzimi dei lisosomi primari vengono rilasciati in questi vacuoli chiamati "fagosomi o endosomi".
Una volta terminata la formazione di eterolososomi o autolisosomi, inizia la digestione enzimatica dei contenuti vacuolari e, man mano che il processo continua, diventa difficile identificare la natura dei lisosomi secondari e vengono chiamati vacuoli digestivi.
3. I corpi residui sono anche chiamati "teloli : osomi" o "corpi densi". Questi rappresentano le fasi finali di rottura di materiale estraneo o organelli cellulari da parte del lisosoma. A questo punto c'è un accumulo di materiale scarsamente digerito associato alla membrana.
Autolisi o autofagia:
È l'autodistruzione di una cellula, un tessuto o un organo con l'aiuto dei lisosomi. I lisosomi che eseguono l'autolisi non racchiudono le strutture da demolire. Invece loro stessi scoppiano per rilasciare gli enzimi digestivi. L'autolisi si verifica nei tessuti sottoposti a degenerazione o necrosi.
6. Sphaerosomes:
Sphaerosomes (= sferosomi) sono organelli di piccole cellule delimitati da una singola membrana che partecipano alla conservazione e alla sintesi dei grassi. Furono scoperti da Perner nel 1953. Gli sparosomi sono piccole vescicole sferiche e refrattarie con diametro di 0, 5-1, 0 nm. Nascono dal reticolo endoplasmatico e sono circondati da una singola membrana. Il 98% di uno sphaerosome è grasso.
Le proteine costituiscono il restante 2%. Alcune proteine sono probabilmente enzimatiche e prendono parte alla sintesi dei grassi. A causa della presenza di grasso, gli sphaerosomes possono essere visti al microscopio ottico dopo aver colorato le cellule con coloranti Sudan e tetraossido di osmio.
Gli sparosomi si verificano abbondantemente nelle cellule dell'endosperma dei semi oleosi. Gli sparosomi di alcuni tessuti (ad esempio, l'endosperma del tabacco, la punta della radice di mais) contengono enzimi idrolitici. Pertanto, si ritiene che abbiano attività lisosomica.
7. Microrganismi o microsomi:
Questi denotano una varietà di piccoli componenti cellulari delimitati da una singola membrana e il nome è generalmente limitato agli organelli che possiedono flavina ossidasi e catalasi. Una differenza importante tra i microorganismi degli animali e quelli delle piante è che i microorganismi degli animali contengono ureasi, mentre i microorganismi delle piante non hanno questo enzima. I microbiodi sono di due tipi: perossisomi e gliossosomi.
(i) Perossisomi (Rhodin, 1954):
I perossisomi si trovano sia nelle cellule vegetali sia in quelle animali, generalmente in stretta associazione con il reticolo endoplasmatico, i mitocondri ei cloroplasti. Comunemente hanno un diametro di 0, 5-1, 0 μm. Contiene una varietà di enzimi per ossidare vari substrati per produrre perossido di idrogeno e contenere un'alta concentrazione di catalasi per rimuovere l'H 2 O 2 tossico. I perossisomi possono ossidare substrati come urato, amminoacidi o gliossilato per produrre H, O 2, che viene immediatamente applicato dalla catalasi per essere ridotto ad ossigeno e acqua. Nelle foglie verdi i perossisomi svolgono la fotorespirazione.
(ii) Glyoxysomes (Briedenbach, 1967):
Questi microorganismi di grasso che immagazzinano le cellule nei semi oleosi germinanti contengono enzimi del ciclo degli gliossilato, ad esempio la sintetasi del malato e l'isocitrato liasi; contengono anche diversi enzimi essenziali del ciclo di Krebs. Gli gliossisomi sono generalmente coinvolti nel metabolismo dei trigliceridi.
Come altri microorganismi, gli gliossisomi hanno una singola membrana di copertura e una matrice ricca di enzimi con un nucleo di cristalloide. Sia i componenti fosfolipidi che gli enzimi di questo organello provengono dal pronto soccorso. La β-ossidazione degli acidi grassi produce acetil CoA che questi corpi convertono in acido succinico, che a sua volta, attraverso un percorso glicolitico invertito produce glucosio. Questa capacità di interconversione dei carboidrati grassi è peculiare solo per le piante e non è riportata negli animali.
8. Ribosomi (Palade Particles):
I ribosomi furono scoperti da Robinson e Brown (1953) in cellule vegetali e Palade (1955) in cellule animali. Palade ha anche coniato il termine Ribosome. Sono particelle protoplasmatiche di ribonucleoproteina nuda (RNP) con una lunghezza di 200-340A 0 e diametro di 170-240 A 0 che funzionano come siti per la sintesi di proteine o polipeptidi.
I ribosomi sono popolarmente conosciuti come fabbriche di proteine. I ribosomi spesso formano arrangiamenti a spirale o rosetta con il reticolo endoplasmatico e non si trovano solo associati all'ER, ma si trovano anche sparsi nel citoplasma, entrambi i tipi che variano nei loro ruoli nella cellula.
Il primo è in abbondanza quando la sintesi proteica è attiva per l'uso della cellula stessa (ad esempio, emoglobina, enzimi, ecc.) E quest'ultima quando le proteine vengono esportate fuori dalla cellula (ad es. Enzimi digestivi, anticorpi, ecc.)
Struttura del ribosoma:
Ogni ribosoma è costituito da due sottounità disuguali, a cupola più grande e ovoide più piccolo. La grande subunità ha una protuberanza, una cresta e un gambo. La subunità più piccola possiede una piattaforma, una fessura, una testa e una base. È circa la metà delle dimensioni della subunità più grande. La subunità più piccola si adatta a quella più grande ad una estremità come un berretto. Mg 2+ è richiesto per legare le due sottounità.
I ribosomi possono manifestarsi in rosette o gruppi elicoidali chiamati poliribosomi o polisomi (Gk. Poly-many, soma-body). I diversi ribosomi di un polribosoma sono collegati con un filamento spesso di 10-20A 0 di mRNA e si formano durante i periodi di sintesi proteica attiva.
A seconda del luogo in cui si verificano, i ribosomi sono di due tipi: citoplasmatico e organello. Gli organelli ribosomi si trovano in possono rimanere liberi nella matrice citoplasmatica o collegati al reticolo endoplasmatico. Solo i ribosomi citoplasmatici liberi si verificano nelle cellule procariotiche. I ribosomi legati e gli organelli sono assenti.
La dimensione dei ribosomi è determinata dal coefficiente di sedimentazione Fig. 2.28 Polyribosoma nella centrifuga. Viene misurato come unità Svedberg chiamata S (S = 1 × 10 13 sec). I ribosomi citoplasmatici dei procarioti sono 70 S. Le due subunità dei ribosomi 70 S sono 50 S (peso molecolare - 1, 8 x 10 6 dalton) e 30 S (peso molecolare - 0, 6 x 10 6 dalton). I ribosomi citoplasmatici degli eucarioti sono 80 S con le due subunità di 60 S e 40 S. Un tunnel si verifica tra le due subunità per il passaggio di mRNA.
La subunità più grande ha una scanalatura per estrarre il polipeptide di nuova sintesi. Ci sono due siti reattivi nella subunità più grande chiamata sito P (sito di peptidile o donatore) e sito A (sito amminoacilico o accettore). Molto probabilmente il complesso aminoacil-tRNA è attaccato al sito accettore e la catena peptidica contenente tRNA è attaccata al sito del peptidile o del donatore.
I ribosomi 80 S sono sintetizzati all'interno del nucleolo. I ribosomi 70 S dei procarioti si formano nel citoplasma mentre quelli degli organelli cellulari semi-autonomi si formano nella loro matrice.
Composizione chimica:
Chimicamente un ribosoma è costituito da due parti, proteine e RNA (rRNA). Di solito più rRNA è presente nei ribosomi 70 S rispetto alle proteine (60-65: 35-40) mentre il contrario è vero per i ribosomi 80S (40-44: 56-60). Si presume che le proteine e le molecole di RNA siano tenute insieme da forze elettrostatiche che formano il legame salino tra i gruppi di fosfati di RNA e gruppi amminici di proteine o formando un complesso di magnesio o una combinazione di entrambi.
9. Strutture del citoscheletro:
Sono strutture estremamente minute, fibrose e tubolari che formano la struttura strutturale all'interno della cellula. Si verificano solo nelle cellule eucariotiche. Le strutture citoscheletriche mantengono la forma della cellula e le sue estensioni regolano l'orientamento e la distribuzione degli organelli cellulari. Sono di tre tipi: microfilamenti, filamenti intermedi e microtubuli.
(a) Microfilamenti:
Sono aste cilindriche lunghe o strette ultramicroscopiche o filamenti di proteine che si verificano nelle cellule eucariotiche e nelle cellule animali. I microfilamenti sono costituiti da actina che costituisce il 10-15% della proteina cellulare totale.
Hanno uno spessore di 6 nm e presentano un aspetto periodico di perline a causa della stretta disposizione elicoidale di molecole di actina altrimenti globose. Possono anche verificarsi in fasci paralleli o in una rete allentata e generalmente si trovano all'interfase sol-gel e al di sotto della membrana plasmatica. I microfilamenti sono anche collegati con fibre del fuso, reticolo endoplasmatico, cloroplasto, ecc.
I microfilamenti sono contrattili. L'associazione con la proteina della miosina sembra essere essenziale per la contrazione dei micro-filamenti. Miofibrille delle fibre muscolari rappresentano anche microfilamenti. I microfilamenti formano la macchina contrattile della cellula, come la formazione e la retrazione di pseudopodi, ondulazioni della membrana plasmatica, microvilli, endocitosi, streaming citoplasmatico e movimento di altri organelli cellulari.
(b) Filamenti intermedi:
Sono filamenti cavi di 10 nm di spessore che spesso formano una rete. Sono di quattro tipi - i filamenti di cheratina - che formano tonofibrille e cheratina della pelle; Neurofilamenti che formano un reticolo con fasci di microtubuli in assoni e dendroni di cellule nervose; I filamenti gliali sono filamenti intermedi che si trovano negli astrociti e filamenti eterogenei che sono filamenti intermedi trovati nei muscoli e collegati all'involucro nucleare e ai centrioli, ecc.
(c) Microtubuli:
Questi organelli altamente versatili non sono solo coinvolti nel mantenimento della cellula, ma anche nel fornire una guida direzionale al movimento del cromosoma durante la divisione cellulare. Trovati in tutte le cellule eucariotiche, questi sono principalmente associati a ciglia, flagelli e altri organi simili a frusta coinvolti nella locomozione.
Questi cilindri proteinacei cavi non ramificati hanno un diametro di 200-700 A 0 e sono costituiti da 13 microfilamenti che attraversano l'intera lunghezza del microtubulo che racchiude un lume. Il costituente principale del microtubulo è una glicoproteina chiamata tubulina che si presenta in due forme: α-Tubulina e β-Tubulina. Esistono altre proteine comunemente chiamate MAPS (Microtubule Associated Protein) la cui funzione dovrebbe formare ponti stabilizzanti tra i microtubuli disposti lateralmente come nei fusi.
10. Flagella e Cilia:
Sono processi di protoplasma mobili a pelo fine delle cellule che sono in grado di produrre una corrente nel mezzo fluido per la locomozione e il passaggio di sostanze. Flagelli sono più lunghi ma meno. Solo 1-4 flagelli si verificano per cellula, ad esempio, molti protisti, alghe mobili, spermatozoi di animali, briofite e pteriodofite, ecc.
Le cilia sono più piccole ma sono numerose. Si verificano in gruppo ciliata di protista, cellule di fiamma di vermi, ecc. Sia le ciglia che i flagelli sono strutturalmente simili e possiedono parti simili: corpo basale, radichette, piastra basale e albero.
(i) corpo basale o cinetosoma:
Viene anche chiamato granulo basale o bleparoplasto e si trova incastrato nella parte esterna del citoplasma al di sotto della membrana plasmatica. È come un micro-cilindro che ha una struttura simile a un centroolo con fibrille triplette presenti sulla periferia senza una fibrilla centrale, anche se qui è presente un mozzo di proteine.
(ii) Rootlets:
Sono escrescenze fibrillari striate che si sviluppano dalla parte inferiore esterna del corpo basale e sono destinate a fornire supporto al corpo basale. Le radichette sono fatte di fasci di microfilamenti.
(iii) piastra basale:
È un'area ad alta densità che si trova al di sopra del corpo basale a livello della membrana plasmatica. Nella regione della piastra basale, una sub-fibra di ciascuna fibrilla periferica scompare. Le fibrille centrali si sviluppano in quest'area.
(iv) Albero:
È la parte sporgente simile a un pelo di flagello o cilio. La lunghezza è 5-10 fim in caso di cilio e 150 nm in caso di flagello. L'albero è coperto all'esterno da una guaina che è l'estensione della membrana plasmatica. Internamente contiene una matrice semifluida avente un assonema di 9 fibrille del doppietto periferico e 2 fibrille singolose centrali.
Questa disposizione è chiamata 9 + 2 o 11-filamento rispetto alla disposizione 9 + 0 del centriolo o corpo basale. Le due fibre singolose centrali sono coperte da una guaina centrale proteica. Sono collegati da un doppio ponte. Ogni fibrilla periferica consiste di due microtubuli o sub-fibre B e A.
Porta due braccia piegate, quella esterna con un gancio. I bracci laterali della sub-fibra A sono costituiti dalla dineina proteica con attività ATP-ase. Tale attività è presente anche nelle fibrille centrali. Le fibrille periferiche del doppietto e le fibrille singolose centrali sono costituite da tubulina. Ciascuna fibra fibrosa singlet o sub-fibra contiene tredici protofilamenti.
Le fibrille del doppino periferico sono interconnesse da leganti AB della proteina nexina tra la subfibra B di uno e il braccio laterale interno della subfibra A della fibrilla adiacente. Ciascuna delle loro sub-fibre invia una colonna radiale proteica al centro chiamata raggio. I raggi sono più estesi internamente per formare teste che sono collegate alla guaina proteica centrale.
funzioni:
1. Aiutano nella locomozione negli organismi flagellati e ciliati.
2. Negli organismi acquatici ciglia e flagelli creano corrente per ottenere cibo chiamato corrente alimentare.
3. Negli animali terrestri, le ciglia del tratto respiratorio aiutano a eliminare le particelle di polvere nell'aria inalata.
11. Centrioli:
I centrioli sono sottocilindri submicroscopici microscopici minuti con una configurazione di nove fibrille triplette e la capacità di formare i propri duplicati, poli astrali e corpi basali, senza avere il DNA e una copertura membranosa. Sono circa 0, 3 - 0, 5 μm di lunghezza e 0, 15 μm di diametro.
Di solito due centrioli sono associati tra loro e la coppia è spesso chiamata diplosoma, che si trova in una parte specializzata comune del citoplasma chiamata centrosfera. La Centrosfera è priva di qualsiasi altro organello di ceil. It, however, contains a fine fibrous material. The complex formed of centrioles and centrosphere is called centrosome or central apparatus.
Struttura:
A centriole is formed of nine triplet sets of microtubules or fibres arranged equidistantly in a circle around an imaginary central axis known as hub. From outside to inside the three sub- fibres of a triplet fibril are named C, B and A.
The adjacent triplet fibrils are connected by C—A proteinaceous linkers. The centre of centriole possesses a rod-shaped proteinaceous mass known as hub. The hub has a diameter of 2.5 nm. From the hub, develops 9 proteinaceous strands towards the peripheral triplet fibrils.
They are called spokes. Each spoke has a thickening called X before uniting with A sub-fibre. Another thickening known as Y is present nearby. It is attached both to X thickening as well as C—A linkers by connectives. Due to the presence of radial spokes and peripheral fibrils, the centriole gives a cart wheel appearance in TS
On the outside of centriole are present dense, amorphous, protoplasmic plaques in one or more series. They are called massules or pericentriolar satellites. Their position is found to change with the different states of the cell. Massules function as nucleating centres for the growth of microtubules during aster formation and production of more centrioles.
funzioni:
1. Centrioles play an important role in the formation of spindle and, therefore in cell division.
2. They form basal bodies of cilia and flagella.
12. Vacuoles:
Vacuoles are non-cytoplasmic areas present inside the cytoplasm which are separated from the latter by specific membranes. Depending upon the contents and functions, vacuoles are of four types-sap vacuoles, contractile vacuoles, food vacuoles and air vacuoles.
(a) Sap Vacuoles:
They are fluid filled (sap or vacuolar sap) vacuoles which are separated from the cytoplasm by a selectively permeable membrane called tonoplast. A number of small sap vacuoles occur in animal cells and young plant cells. In mature plant cells, the small vacuoles fuse to form a single large central vacuole. The large central vacuole facilitates rapid exchange between cytoplasm and the surrounding medium.
The vacuolar sap contains mineral salts, sugars, amino acids, proteins, waste products and water soluble pigments called anthocyanins. Solutes present in cell sap maintain a proper osmotic pressure in the cell for its turgidity and water absorption.
(b) Contractile Vacuoles:
They occur in some protistan and algal cells found mostly in fresh water. A contractile vacuole has a highly extensible and collapsible membrane. It is also connected to a few feeding canals (eg Paramecium). Contractile vacuoles take part in osmoregulation and excretion.
(c) Food vacuoles:
They occur in the cells of protozoan protists, several lower animals and phagocytes of higher animals. It is formed by fusion of phagosome and a lysosome. The food vacuole contains digestive enzymes with the help of which nutrients are digested. The digested materials pass out into the surrounding cytoplasm.
(d) Air Vacuoles:
(Pseudovacuoles, Gas vacuoles)—They have been reported only in prokaryotes. An air vacuole is not a single entity neither it is surrounded by a common membrane. It consists of a number of small submicroscopic vesicles each surrounded by a protein membrane. Air vacuoles not only store metabolic gases but provide buoyancy, mechanical strength and protection from harmful radiations.
13. Cell Inclusions:
Cell inclusions are non-living substances present in the cells. They are also called ergastic bodies. They may be present in soluble or insoluble state and can be organic or inorganic in nature. The cell inclusions belong to three categories—reserve food, excretory or secretory products and mineral matter.
(a) Reserve Food:
They are of four main types—starch, glycogen, fat droplets and aleurone grains. Starch grains occur in plant cells, eg, Rice, Oat. Glycogen granules are minute granules of storage carbohydrate which occur in animal cells, especially near the smooth endoplasmic reticulum inside the liver and muscle cells.
Fat droplets occur in both plant and animal cells. Animal cells specialized to store fats are called adipocytes. Aleurone grains represent the storage proteins which occur inside special leucoplasts called aleuroplasts.
(b) Excretory or Secretory Products:
They are of several types like mucus in several animal cells, essential oils, alkaloids, resins, gums, latex, tannins, etc.
(c) Mineral Matter (crystals):
It occurs as crystals or incrustations of silica, calcium carbonate, calcium sulphate and calcium oxalate. Silica is generally deposited on the outer side of epidermal cells in several plants, especially grasses.
Calcium carbonate is deposited in the form of a mass of crystals called cystolith, eg, in hypodermal cells of Banyan. Calcium oxalate occurs in several forms—crystal sand, star shaped aggregate of crystals sphaeraphide, prismatic crystals and raphides.
14. Nucleus:
Discovered by Robert Brown (1831) the nucleus is the most important part of the cell, since it controls various metabolic activities, and also is the seat of heredity.
Commonly eukaryotic cells are uninucleate, though there are instances of bi-and multinucleate cells also. The protistan Paramecium caudatum has two nuclei (binucleate). Multinucleate or polynucleate condition is found in some cells of bone marrow, striated muscles, latex vessels, several fungi and algae.
Multinucleate animal or protistan cells are called syncytial cells (eg, epidermis of Ascaris) while in plants and fungi, they are known as coenocytic cells (eg, Rhizopus, Vaucheria).
Ultrastructure:
A typical interphase (non-dividing or metabolic phase) nucleus is 5-25 (im in diameter. It is differentiated into five parts—nuclear envelope, nucleoplasm, nuclear matrix, chromatin and nucleolus.
1. Nuclear Envelope (Karyotheca):
It bounds the nucleus on the outside and separates the nucleus from the cytoplasm. It is made up of two lipoprotein and trilaminar membranes concentrically arranged, each of which is 60-90 A° thick. The inner membrane is smooth whereas the outer membrane may be smooth or its cytoplasmic surface may bear ribosomes. The two membranes are separated by an electron transparent perinuclear space, 100-700 A° in width. The outer membrane is often connected to endoplasmic reticulum.
L'involucro nucleare è perforato dai pori nucleari che aiutano a trasportare il materiale tra il nucleo e il citoplasma. Le due membrane dell'involucro diventano continue nella regione dei pori. I pori nucleari hanno una struttura complessa. Possono avere diaframma, setto e spina di materiale denso di elettroni o nucleoplasmina, annuli.
Un poro nucleare annulato può possedere 9 cilindri, uno centrale e otto periferici. I pori nucleari consentono il passaggio selettivo di materiali tra nucleo e citoplasma, ad es. K +, Na + . Cl - e sottoscale ribosomale assemblate nel nucleolo. Nello stesso modo la RNA polimerasi e la DNA polimerasi sebbene sintetizzate nel citoplasma sono successivamente trasferite al nucleo attraverso questi pori.
2. Nucleoplasma o linfa nucleare o cariolfa:
È una sostanza trasparente, semi-fluida e colloidale che riempie il nucleo. Contiene nucleosidi e un numero di enzimi (ad es. DNA polimerasi, RNA polimerasi, nucleoside fosforilasi) che sono necessari per la sintesi e il funzionamento di DNA, RNA, nucleoproteine, ecc.
3. Matrice nucleare:
È una rete di sottili fibrille di proteine acide che fungono da impalcatura per la cromatina. Sulla periferia, al di sotto dell'involucro nucleare, la matrice nucleare forma un denso strato fibroso chiamato lamina nucleare in cui sono incorporate le estremità terminali delle fibre cromatiniche o dei telomeri.
4. Cromatina:
È il complesso fibrillare ereditario della proteina del DNA che viene chiamato così per la sua capacità di macchiarsi con certi coloranti basici (Gk. Chroma-colour; Flemming, 1879). La cromatina si presenta sotto forma di sottili fibre sovrapposte e avvolte che sembrano produrre una rete chiamata reticolo della cromatina. Sono distribuiti in tutto il nucleoplasma.
Le fibre di cromatina sono differenziate in due regioni: eucromatina ed eterocromatina. L'eucromatina è una parte fibrosa sottile (30-80A 0 ) leggermente macchiata e diffusa che costituisce la maggior parte della cromatina. L'eterocromatina è più ampia (250 A 0 di spessore) della parte granulare oscurata e condensata che è attaccata qua e là sull'eucromatina. A seconda delle dimensioni dei granuli formati dall'eterocromatina, sono chiamati cromocentri, cariosomi o falsi nucleoli.
L'intera cromatina non è funzionale. Generalmente solo una porzione di eucromatina associata a proteine acide prende parte alla trascrizione o alla formazione di RNA. Durante la profase della divisione nucleare, le fibre della cromatina si condensano per formare un numero definito di strutture filiformi chiamate cromosomi.
5. Nucleolo:
Il nucleolo fu scoperto per la prima volta da Fontana nel 1781, descritto da Wagner nel 1840 e fornito con il nome attuale da Bowman nel 1840. Il nucleolo è una struttura nuda, rotonda o leggermente irregolare che è attaccata alla cromatina in una regione specifica chiamata regione organulativa nucleolare ( NÉ).
Essendo contenuto all'interno del nucleo le sue dimensioni dipendono dall'attività sintetica della cellula specialmente nelle cellule non importanti per la sintesi proteica, per esempio, cellule spermatiche e blastomeri. Quattro tipi principali di componenti possono essere visti all'interno del nucleolo, vale a dire:
un. particolato:
Costituiti principalmente da ribonucleoproteine sotto forma di piccole particelle di diametro 150- 200 °, e strutturalmente e chimicamente simili ai ribosomi citoplasmatici, sono leggermente più piccoli delle loro controparti citoplasmatiche. Questa zona si trova alla periferia del nucleolo.
b. Porzione fibrillare:
Questo è costituito da fibrille ribonucleo-fibrille 50-150A 0 di diametro. materiale perinocleolare. Le fibrille a volte sono lunghe fino a 500 °. La parte particellare e fibrillare costituisce il nucleolonema.
c. La parte amorfa è costituita da fibrille e granuli protemici. La parte amorfa viene spesso indicata come pars amorfa. Negli animali, il nucleolonema può apparire incorporato nella pars amorfa, mentre la pars amorfa solitamente centrale nel nucleolo tende ad essere associata all'eterocromatina cromosomica.
d. La parte della cromatina è una rete aggrovigliata che penetra nel corpo del nucleolo ma è attaccata agli organizzatori nucleolici dei cromosomi. A seconda della sua posizione, la cromatina nucleolare è di due tipi perinucleare e intranucleare.
Sebbene i nucleoli siano ricchi di proteine (69-70%), l'RNA è presente anche in quantità significative (20-25%), indicando che una parte importante dell'RNA è prodotta nel nucleolo. Diverse frazioni di ribosomi sintetizzati nel citoplasma migrano al nucleolo prima che assumano la forma finale. Così il nucleolo gioca un ruolo importante nella biogenesi dell'RNA.
Chimica del nucleo:
I due principali costituenti chimici principali del nucleo sono gli acidi nucleici, il DNA e l'RNA e le proteine sia basiche che acide. Le proteine di base includono istoni e protamina, gli aminoacidi di lisina, istidina e arginina in entrambi.
Le proteine acide dei nuclei includono le proteine residue dei cromosomi. Le proteine acide contengono triptofano ma gli istoni non hanno questo amminoacido. Gli istoni sembrano essere associati ai cromosomi mentre le proteine acide si trovano nel nucleolo e nella cariolinfa.
Gli acidi nucleici costituiscono il 20-40% del materiale nucleare, con il DNA principalmente nella cromatina e l'RNA distribuiti in tutto il nucleo.
Funzioni del Nucleo:
1. Il nucleo è una parte integrante ed essenziale delle cellule eucariotiche e contiene materiale ereditario chiamato cromatina, un complesso di DNA-proteina. La parte di nucleo della cromatina possiede tutte le informazioni genetiche necessarie per la crescita e lo sviluppo dell'organismo, la sua riproduzione, il metabolismo e il comportamento.
2. Il nucleo controlla il metabolismo cellulare e altre attività attraverso la formazione di RNA (mRNA, rRNA, tRNA) che controlla la sintesi di particolari tipi di enzimi. Con l'aiuto degli RNA, il nucleo dirige la sintesi di specifiche proteine strutturali e altre sostanze chimiche necessarie per la crescita cellulare e il mantenimento cellulare.
3. I ribosomi si formano nella parte di nucleolo del nucleo.
4. Nucleo dirige la differenziazione cellulare consentendo il funzionamento di determinati gruppi specifici di geni.
