Celula

O celulă este o structură legată de o membrană care apare ca o unitate funcțională independentă de viață (cum ar fi la organismele unicelulare, de exemplu bacterii, protozoare etc.).), sau ca unitate structurală sau fundamentală într-un țesut biologic specializat pentru a îndeplini o anumită funcție în organismele multicelulare (de exemplu, plante și animale).

Definiția celulei

În biologie, o celulă (, „plural: celule”) este definită ca fiind unitatea structurală, funcțională și biologică a tuturor organismelor. Este o unitate autonomă care se autoreplică și care poate exista ca o unitate funcțională independentă de viață (ca în cazul unui organism unicelular) sau ca o subunitate într-un organism pluricelular (cum ar fi la plante și animale) care îndeplinește o anumită funcție în țesuturi și organe.

Etimologie: Termenul „celulă” provine din latinescul „cella”, „cellula”, care înseamnă „o cameră mică”.

CITEȘTE: Celula biologică – Introducere (Tutorial)

Tipuri de celule

Celele pot fi tipizate în diferite moduri. De exemplu, pe baza prezenței unui nucleu bine definit, o celulă poate fi eucariotă sau procariotă. Celulele pot fi, de asemenea, clasificate pe baza numărului de celule care alcătuiesc un organism, adică „unicelulare”, „multicelulare” sau „acelulare”.

Celula procariotă vs. celula eucariotă

Celele pot fi clasificate în două tipuri majore: celule procariote (de exemplu, celule bacteriene) și celule eucariote (de exemplu, celule vegetale sau animale). Principala diferență între cele două este un nucleu bine definit, înconjurat de un înveliș nuclear membranos prezent doar la celulele eucariote. În afară de nucleu, există și alte organite care se găsesc în celulele eucariote. Aceste organite sunt mitocondriile, plastidele, reticulul endoplasmatic și aparatul Golgi. Aceste organite nu sunt prezente în celulele procariote. În ciuda acestor diferențe, celulele procariote și eucariote au o serie de caracteristici comune: informația genetică este stocată în gene, proteinele servesc ca principal material structural, ribozomii sunt utilizați pentru a sintetiza proteinele, adenozin trifosfatul este principala sursă de energie metabolică pentru a susține diverse procese celulare și o membrană celulară care controlează fluxul de substanțe în interiorul și în afara celulei.

Unicelulare vs. multicelulare vs. acelulare

Celulele pot fi folosite ca bază pentru a descrie organismele ca fiind unicelulare sau multicelulare. Organismele unicelulare sunt cele care au doar o singură celulă, adică unicelulare. Exemple sunt procariotele și protitele. Organismele pluricelulare sunt cele care posedă mai mult de o celulă. Exemple sunt plantele și animalele. Celulele unui organism pluricelular pot avea trăsături și funcții comune.

Aceste celule care acționează ca o unitate alcătuiesc un țesut. Tipurile fundamentale de țesuturi la animale sunt: țesuturile epiteliale (sau epiteliul), țesutul nervos, țesutul conjunctiv, țesutul muscular și țesutul vascular. La plante, diferitele tipuri de țesuturi sunt țesuturile embrionare sau meristematice (cum ar fi meristemul apical și cambiul), țesuturile permanente (de exemplu, epiderma, pluta, tricomul) și țesuturile de reproducere (de exemplu, țesuturile sporogene). Țesuturile permanente pot fi clasificate în continuare în fundamentale (de exemplu, parenchimul, colenchima, sclerenchima) și complexe (de exemplu, țesuturile floemului și xilemului). Țesuturile care lucrează la unison pentru a îndeplini un set specific de funcții formează un organ biologic. În schimb, termenul „acelular” se referă la un țesut care nu este alcătuit din celule sau care nu este divizat în celule. Un exemplu de țesut acelular este reprezentat de hifele anumitor ciuperci.

Structura unei celule

O celulă este o structură legată de membrană care conține citoplasmă și structuri citoplasmatice. Membrana celulară este alcătuită din două straturi de fosfolipide cu proteine încorporate. Ea separă conținutul celulei de mediul său exterior, precum și reglează ceea ce intră și iese din celulă. O altă caracteristică interesantă a membranei celulare este prezența unor molecule de suprafață (de exemplu, glicoproteine, glicolipide etc.) care acționează ca o „semnătură” pentru o celulă. Fiecare celulă are o „semnătură” sau un „marker” diferit care se crede că funcționează în recunoașterea celulară sau într-un fel de sistem de identificare celulară. Alte celule au straturi celulare protectoare suplimentare deasupra membranei celulare, de exemplu peretele celular la plante, alge, ciuperci și la anumite procariote.

Componenta lichidă a citoplasmei care înconjoară organitele și alte structuri citoplasmatice insolubile într-o celulă intactă, unde are loc o mare varietate de procese celulare, se numește citosol. Citosolul este alcătuit din apă, ioni (de exemplu, potasiu, sodiu, clorură, bicarbonat, magneziu și calciu) și diverse biomolecule, cum ar fi acizii nucleici, proteinele, lipidele și carbohidrații. Ionii de potasiu sunt în număr mai mare în citosol decât în lichidul extracelular din jur. În citosol au loc multe reacții metabolice, de exemplu, osmoreglarea, generarea potențialului de acțiune și semnalizarea celulară.

În celulele eucariote, organitele celulare sunt „micile organe” din interiorul celulei. Aceste organite îndeplinesc funcții speciale. Celulele eucariote care realizează fotosinteza (de exemplu, celulele vegetale) ar avea numeroase plastide, în special cloroplaste (un tip de plastide care conține pigmenți verzi). Prezența cloroplastelor este o modalitate de a distinge o celulă vegetală de o celulă animală. Alte organite care pot fi găsite atât în celula vegetală, cât și în cea animală sunt nucleul, mitocondriile, reticulul endoplasmatic și aparatul Golgi. Nucleul este organitul mare care conține materialul genetic (ADN) organizat în cromozomi. Mitocondriile sunt considerate ca fiind centrala energetică a celulelor eucariote. Acest lucru se datorează faptului că este organitul care furnizează energie prin generarea de adenozin trifosfat (ATP) prin respirația celulară. Reticulul endoplasmatic se prezintă ca o rețea interconectată de saci aplatizați sau tubuli implicați în sinteza lipidelor, metabolismul carbohidraților, detoxifierea medicamentelor și fixarea receptorilor pe proteinele membranei celulare. De asemenea, este implicat în transportul intracelular, cum ar fi transportul produselor (ale reticulului endoplasmatic dur) către alte părți ale celulei, cum ar fi aparatul Golgi. Aparatul Golgi este alcătuit din stive legate de membrană. Este implicat în glicozilare, împachetarea moleculelor pentru secreție, transportul lipidelor în interiorul celulei și dând naștere la lizozomi.

Alte structuri citoplasmatice nu sunt considerate de alte referințe ca fiind „organite” deoarece sunt legate de o singură membrană, spre deosebire de organitele menționate mai sus, care sunt cu membrană dublă. De exemplu, lizozomii și vacuolele nu sunt considerate de unele referințe ca fiind organite, ci structuri citoplasmatice pe baza relatării de mai sus. Lizozomii sunt structuri cu o singură membrană care conțin diverse enzime digestive și, prin urmare, sunt implicați în digestia intracelulară. Vacuolele, la rândul lor, sunt vezicule legate de membrană, implicate în secreția, excreția, depozitarea și digestia intracelulară. În mod similar, ribozomii nu sunt organite, ci structuri citoplasmatice.

Orice celulă procariotă este lipsită de organitele tipice legate de membrană prezente într-o celulă eucariotă. Cu toate acestea, ea poate poseda anumite structuri asemănătoare cu cele organelare, cum ar fi carboxisomul (un compartiment cu înveliș proteic pentru fixarea carbonului la unele bacterii), clorozomul (un complex de culegere a luminii la bacteriile verzi sulfuroase) și magnetosomul (întâlnit la bacteriile magnetotactice) și thylakoidul (la unele cianobacterii). De asemenea, are un nucleosom, care nu este o structură cu dublă membrană, ci o regiune din celula procariotă care conține material nuclear.

Mitocondriile și plastidele au propriul lor ADN (denumit ADN extranuclear pentru a-l deosebi de ADN-ul care se găsește în interiorul nucleului). Aceste organite sunt semiautonome. Din acest motiv, se presupune că ele provin de la bacterii endosimbiotice (conform teoriei endosimbiotice).

Ciclul celular

Ciclul celular se referă la secvența de creștere și diviziune a unei celule. În esență, ciclul celular implică duplicarea ADN-ului prin replicarea ADN-ului și aceasta duce la divizarea celulei mamă, rezultând două celule fiice. Aceste procese sunt esențiale pentru creșterea, replicarea și diviziunea celulară. La eucariote, ciclul celular este alcătuit dintr-o serie de evenimente biologice, și anume faza de repaus, interfața, diviziunea celulară. În timpul fazei de repaus, celula se află într-o stare inactivă, fără ciclu. Interfaza este acea fază a ciclului celular în care următoarea celulă crește în dimensiune, ADN-ul său se replică și face o copie a ADN-ului celulei pentru a se pregăti pentru următoarea diviziune celulară. Interfaza este formată din trei etape: G1, faza S și G2. Etapa finală este diviziunea celulară.

Diviziunea celulară

Diviziunea celulară este procesul prin care o celulă mamă se divide, dând naștere la două sau mai multe celule fiice. Este un proces celular vital, deoarece permite creșterea, repararea și reproducerea. La eucariote, diviziunea celulară poate fi sub formă de mitoză sau de meioză. În cazul mitozei, rezultatul este reprezentat de două celule identice din punct de vedere genetic. În meioză, rezultatul este de patru celule neidentice din punct de vedere genetic.

Creștere celulară și metabolism

Celele după diviziune vor suferi o creștere. Creșterea celulei este permisă de metabolism. Metabolismul poate fi clasificat în două categorii: catabolism și anabolism. Catabolismul include o serie de reacții chimice degradative care descompun moleculele complexe în unități mai mici, eliberând de obicei energie în acest proces. Anabolismul include o secvență de reacții chimice care construiește sau sintetizează molecule din unități mai mici, necesitând, de obicei, un aport de energie (ATP) în acest proces. Astfel, biomoleculele, cum ar fi acizii nucleici, proteinele, carbohidrații și lipidele, sunt produse, stocate și degradate în interiorul celulei. De exemplu, locul de biosinteză a ADN și ARNm este nucleul. Proteinele, la rândul lor, sunt sintetizate de către ribozomi. Sinteza lipidelor are loc în reticulul endoplasmatic.

Motilitate

Câteva celule au structuri specializate implicate în locomoție. De exemplu, flagelii sunt prelungiri lungi, subțiri, sub formă de fire, asemănătoare unor biciuri, care permit deplasarea prin propulsie. Unii flageli însă nu sunt folosiți pentru mișcare, ci pentru senzație și transducția semnalelor, de exemplu celulele fotoreceptoare cu bastonașe ale ochiului, neuronii receptori olfactivi ai nasului, kinocilium din cohleea urechii. Cilii sunt proiecții asemănătoare părului de pe suprafața unor celule. Cilii sunt, în general, de două tipuri: cili mobili (pentru locomoție) și cili nemotori (pentru senzorialitate). Exemple de celule tisulare cu cili sunt epiteliile care căptușesc plămânii și care mătură fluidele sau particulele. Exemple de organisme care au cili sunt protozoarele care îi folosesc pentru deplasare.

Cercetare

Biologia celulară (sau citologia) este studiul științific al celulelor. Robert Hooke a fost numit ca fiind primul care a descoperit celulele, în 1665. Matthias Jakob Schleiden și Theodor Schwann au fost cei care au formulat pentru prima dată teoria celulei, în 1839.

Termeni înrudiți

• Biologie celulară
• Celule stem

Vezi și

• Citologie

.

• Tissue
• Organelle
• Cytoplasm
• Prokaryote
• Eukaryote

Referințe și lecturi suplimentare

1. kazilek. (2009, 27 septembrie). Cell Parts | Ask A Biologist. Retrieved from Asu.edu website: https://askabiologist.asu.edu/cell-parts
2. Genetics Home Reference. (2019). Ce este o celulă? Retrieved from Genetics Home Reference website: https://ghr.nlm.nih.gov/primer/basics/cell
3. CELULE II: ORGANIZAREA CELULARĂ. (2019). Retrieved from Estrellamountain.edu website: https://www2.estrellamountain.edu/faculty/farabee/biobk/BioBookCELL2.html
4. NOTE DESPRE CELULE ȘI ORGANITE. (2019). Retrieved from Edu.pe.ca website: http://www.edu.pe.ca/gray/class_pages/rcfleming/cells/notes.htm
5. Structura și funcția celulară. (2019). Retrieved from Msu.edu website: https://msu.edu/~potters6/te801/Biology/biounits/cellstructure&function.htm