2 estructura celular de los organismos. Estructura celular de los organismos vivos.

Niveles de organización

El hombre es el pináculo de la evolución del mundo animal. Todos los cuerpos vivos están formados por individuos. moléculas, que a su vez se organizan en células, celdas - en telas, telas - en organos, órganos - en sistemas de órganos. Y juntos forman un conjunto holístico. organismo.

El diagrama muestra la interconexión de todos los sistemas de órganos del cuerpo. El principio determinante (determinante) es el genotipo, y los sistemas reguladores generales son el nervioso y el endocrino. Los niveles de organización, desde molecular hasta sistémico, son característicos de todos los órganos. El cuerpo en su conjunto es un único sistema interconectado.

La vida en la Tierra está representada por individuos de una determinada estructura, pertenecientes a determinados grupos sistemáticos, así como a comunidades de diversa complejidad. Los individuos y las comunidades están organizados en el espacio y el tiempo. Según el enfoque de su estudio, se pueden distinguir varios niveles principales de organización de la materia viva:

Molecular- cualquier sistema vivo, por muy complejo que sea su organización, se manifiesta en el nivel de funcionamiento de las macromoléculas biológicas: ácidos nucleicos, proteínas, polisacáridos y otros orgánicos. A partir de este nivel comienzan los procesos vitales más importantes: metabolismo y conversión de energía, transmisión de información hereditaria, etc. Este nivel es estudiado por la biología molecular.

Celular- la célula es una unidad estructural, funcional y universal de un organismo vivo. La biología celular (la ciencia de la citología) estudia la organización morfológica de las células, las especializaciones celulares durante el desarrollo, las funciones de la membrana celular, el mecanismo y regulación de la división celular;

Tela- un conjunto de células unidas por un origen común, similitud de estructura y desempeño de una función común.

Órgano- unificación e interacción estructural y funcional de varios tipos de tejidos que forman órganos.

organismo- un sistema holístico diferenciado de órganos que realizan diversas funciones y representan un organismo multicelular.

Especies de población- una colección de individuos de una especie, unidos por un hábitat común, creando una población como un sistema de orden supraorganismo. En este sistema se llevan a cabo las transformaciones evolutivas elementales más simples.

biogeocenótico- un conjunto de organismos de diferentes especies y diferente complejidad de organización con todos los factores ambientales.

Biosfera- un sistema de primer nivel que cubre todos los fenómenos de la vida en la Tierra. En este nivel se produce la circulación de sustancias y la transformación de energía asociada a la actividad vital de los organismos vivos.

Niveles de organización del cuerpo humano ( usando el ejemplo del desempeño de la función motora)

Nivel	Estructuras	Operación
Molecular	Proteínas: actina, miosina.	Liberación de energía, movimiento de los filamentos de actina en relación con los filamentos de miosina.
subcelular	Sarcómeros y miofibrillas: estructuras formadas por varias proteínas.	Acortamiento de sarcómeros y miofibrillas.
Celular	Fibras musculares	Acortamiento de las fibras musculares.
Tela	Tejido muscular esquelético estriado	Acortamiento de grupos (haces) de fibras musculares.
organismo	Músculos esqueléticos estriados	Acortamiento muscular
Sistema	sistema musculoesquelético	Cambio en la posición de los huesos (piel en el caso de los músculos faciales) entre sí
Sistema funcional	sistema musculoesquelético	Mover partes del cuerpo o cuerpos en el espacio.

estructura del cuerpo

Los órganos de los sentidos están ubicados en la cabeza: no apareados - nariz, lengua; dobles - ojos, oídos, órgano de equilibrio. Adentro cráneo situado cerebro.

El cuerpo humano está cubierto de piel. Los huesos y los músculos forman el sistema musculoesquelético. Dentro del cuerpo hay dos Cavidades corporales: abdominal y torácica. que están separados por un tabique - muscular diafragma. Estas cavidades contienen órganos internos. En el cofre - pulmones, corazón, vasos sanguíneos, tracto respiratorio y esófago. EN cavidad abdominal izquierda (debajo del diafragma) - estómago, bien - hígado con vesícula biliar Y bazo. En el canal espinal se encuentra médula espinal. En la zona lumbar hay riñones, de donde parten uréteres incluido en vejiga con uretra.

Los órganos genitales femeninos están representados por: ovarios, trompas de Falopio, útero.

Los órganos genitales masculinos están representados por: testículos ubicado en escroto.

Órganos y sistemas de órganos.

Cada órgano tiene su propia forma y lugar específico en el cuerpo humano. Los órganos que realizan funciones fisiológicas generales se unen en un sistema de órganos.

sistema de órganos	Funciones del sistema	Órganos que forman el sistema.
Pokrovnaya	Proteger el cuerpo de daños y de la penetración de patógenos.	Cuero
musculoesquelético	Dando fuerza y ​​forma al cuerpo, realizando movimientos.	Esqueleto, músculos
Respiratorio	Asegurar el intercambio de gases.	Vías respiratorias, pulmones, músculos respiratorios.
Sangre	Transporte, suministro de nutrientes, oxígeno a todos los órganos, liberación de productos metabólicos.	Corazón, vasos sanguíneos
Digestivo	Digestión de los alimentos, aportando al organismo sustancias energéticas, protectoras.	Glándulas salivales, dientes, lengua, esófago, estómago, intestinos, hígado, páncreas.
excretorio	Eliminación de productos metabólicos, osmorregulación.	Riñones, vejiga, uréteres.
Sistema de órganos reproductivos	Reproducción de organismos	Ovarios, oviductos, útero, testículos, genitales externos.
Sistema nervioso	Regulación de la actividad de todos los órganos y comportamiento del cuerpo.	Cerebro y médula espinal, nervios periféricos.
sistema endocrino	Regulación hormonal de los órganos internos y comportamiento corporal.	Glándula tiroides, glándulas suprarrenales, glándula pituitaria, etc.

El sistema nervioso lleva a cabo la regulación mediante señales electroquímicas e impulsos nerviosos. El sistema endocrino funciona con la ayuda de sustancias biológicamente activas: hormonas que ingresan a la sangre y, al llegar a los órganos, cambian su funcionamiento.

Estructura celular del cuerpo.

Ambiente externo e interno del cuerpo.

Entorno externo- este es el entorno en el que se encuentra el cuerpo humano. Es el conjunto de condiciones abióticas y bióticas específicas en las que vive un determinado individuo, población o especie. El hombre vive en un ambiente gaseoso.

El ambiente interno del cuerpo es el ambiente que está dentro del cuerpo: está separado de ambiente externo membranas del cuerpo (piel, membranas mucosas). Contiene todas las células del cuerpo. Es líquido, tiene una determinada composición salina y una temperatura constante. El medio interno no incluye: el contenido del canal digestivo, tracto urinario y respiratorio. Limitan con el entorno externo: la capa exterior queratinizada de la piel y algunas membranas mucosas. Los órganos del cuerpo humano suministran a las células a través del entorno interno las sustancias necesarias y eliminan sustancias innecesarias durante la vida del cuerpo.

estructura celular

Las células son diversas en forma, estructura y función, pero estructuralmente similares. Cada célula está separada de las demás por una membrana celular. La mayoría de las células tienen un citoplasma y un núcleo. Citoplasma- ambiente interno, el contenido vivo de la célula, que consiste en una sustancia fundamental fibrosa: citosol y orgánulos celulares. citosol- una parte soluble del citoplasma que llena el espacio entre los orgánulos celulares. El citosol contiene un 90% de agua, además de sustancias minerales y orgánicas (gases, iones, azúcares, vitaminas, aminoácidos, ácidos grasos, proteínas, lípidos, ácidos nucleicos y otros). Este es el lugar de los procesos metabólicos (por ejemplo, glucólisis, síntesis de ácidos grasos, nucleótidos, aminoácidos, etc.).

En el citoplasma de la célula hay una serie de estructuras de orgánulos, cada una de las cuales tiene una función específica y tiene características estructurales y comportamiento regulares en diferentes periodos vida celular. organoides- componentes permanentes y vitales de las células.

Estructura y funciones del núcleo.

La célula y su contenido están separados del entorno externo o de las células vecinas por una estructura superficial. Centro- el orgánulo obligatorio más importante de una célula animal. Tiene forma esférica u ovoide, con un diámetro de 10 a 20 micras. El núcleo está separado del citoplasma por la membrana nuclear. La membrana nuclear externa en la superficie que mira hacia el citoplasma está cubierta de ribosomas, la membrana interna es lisa. Las protuberancias de la membrana nuclear externa se conectan a los canales del retículo endoplásmico. El intercambio de sustancias entre el núcleo y el citoplasma se produce de dos formas principales: a través de los poros nucleares y mediante la liberación de invaginaciones y excrecencias de la membrana nuclear.

La cavidad nuclear está llena de jugo nuclear similar a un gel (carioplasma), que contiene uno o más nucléolos, cromosomas, ADN, ARN, enzimas, proteínas ribosómicas y estructurales de los cromosomas, nucleótidos, aminoácidos, carbohidratos, sales minerales, iones, como así como productos de la actividad del nucleolo y la cromatina. La savia nuclear desempeña funciones vinculantes, de transporte y reguladoras.

El núcleo celular, como componente más importante de la célula, que contiene ADN (genes), realiza las siguientes funciones:

1. Almacenamiento, reproducción y transmisión de información genética hereditaria.
2. Regulación de procesos metabólicos, biosíntesis de sustancias, división y actividad vital de la célula.

El núcleo contiene cromosomas, cuya base son las moléculas de ADN que determinan el aparato hereditario de la célula. Las secciones de moléculas de ADN responsables de la síntesis de una proteína específica se llaman genes. Hay miles de millones de genes en cada cromosoma. Al controlar la formación de proteínas, los genes controlan toda la cadena de biocomplejos. reacciones quimicas en el cuerpo y así determinar sus características. En células ordinarias (somáticas) cuerpo humano Contiene 46 cromosomas, las células germinales (óvulos y espermatozoides) tienen 23 cromosomas (la mitad).

El núcleo contiene nucléolo- un cuerpo denso y redondo sumergido en jugo nuclear en el que se lleva a cabo la síntesis de sustancias importantes. Es el centro de síntesis y organización de las ribonucleoproteínas, que en forma de haces de formaciones filiformes forman las estructuras de cromatina del nucléolo. Por tanto, el nucléolo es el sitio de síntesis de ARN.

organelos celulares

Las estructuras celulares permanentes, cada una de las cuales realiza sus propias funciones especiales, se denominan organelos. En una célula desempeñan el mismo papel que los órganos del cuerpo.

Las principales estructuras de membrana de la célula son membrana citoplasmática, separando una celda de las celdas vecinas o sustancia intercelular, retículo endoplasmático, Aparato de Golgi, membranas mitocondriales y nucleares. Cada una de estas membranas tiene características estructurales y determinadas funciones, pero todas están construidas según el mismo tipo.

Funciones membrana citoplasmática:

1. Restricción del contenido del citoplasma del ambiente externo mediante la formación de la superficie celular.
2. Protección contra daños.
3. Distribución del ambiente intracelular en compartimentos en los que ocurren ciertos procesos metabólicos.
4. Transporte selectivo de sustancias (semipermeabilidad). La membrana citoplasmática externa es fácilmente permeable a algunas sustancias e impermeable a otras. Por ejemplo, la concentración de iones K+ es siempre mayor en la célula que en el medio ambiente. Por el contrario, siempre hay más iones Na+ en el líquido intercelular. La membrana regula la entrada de ciertos iones y moléculas a la célula y la eliminación de sustancias de la célula.
5. La función transformadora de energía es la conversión de energía eléctrica en energía química.
6. Recepción (unión) y transmisión de señales regulatorias al interior de la célula.
7. Secreción de sustancias.
8. Formación de contactos intercelulares, conexión de células y tejidos.

Retículo endoplásmico- un sistema de canales ramificado por membrana con un diámetro de 25 a 75 nm y cavidades que penetran en el citoplasma. En las células con metabolismo intenso, hay especialmente muchos canales a través de los cuales se transportan las sustancias sintetizadas en las membranas.

Hay dos tipos de membranas del retículo endoplásmico: liso Y bruto(o granular, que contiene ribosomas). Las membranas lisas contienen sistemas enzimáticos implicados en el metabolismo de grasas y carbohidratos y en la desintoxicación de sustancias. Estas membranas predominan en las células de las glándulas sebáceas, donde se produce la síntesis de grasas y del hígado (síntesis de glucógeno). La función principal de las membranas rugosas es la síntesis de proteínas, que se lleva a cabo en los ribosomas. Especialmente en las células glandulares y nerviosas hay muchas membranas rugosas.

ribosomas- pequeños cuerpos esféricos con un diámetro de 15 a 35 nm, que constan de dos subunidades (grande y pequeña). Los ribosomas contienen proteínas y ARNr. El ARN ribosómico (ARNr) se sintetiza en el núcleo de la molécula de ADN de algunos cromosomas. Allí también se forman ribosomas, que luego abandonan el núcleo. En el citoplasma, los ribosomas pueden ubicarse libremente o unirse a la superficie exterior de las membranas del retículo endoplásmico (membranas rugosas). Dependiendo del tipo de proteína que se sintetice, los ribosomas pueden "trabajar" individualmente o combinarse en complejos: polirribosomas. En tal complejo, los ribosomas están unidos por una larga molécula de ARNm. La función de los ribosomas es participar en la síntesis de proteínas.

aparato de Golgi- un sistema de tubos de membrana que forman una pila de sacos aplanados (cisternas) y sistemas asociados de burbujas y cavidades. El aparato de Golgi está especialmente desarrollado en las células que producen secreciones proteicas, en las neuronas y en los óvulos. Los tanques están conectados por canales EPS. Las proteínas, polisacáridos y grasas sintetizadas en las membranas del RE son transportadas al aparato de Golgi, condensadas dentro de sus estructuras y “empaquetadas” en forma de secreción, listas para ser liberadas o para ser utilizadas en la propia célula durante su vida. El aparato de Golgi participa en la renovación de biomembranas y la formación de lisosomas.

lisosomas- pequeños cuerpos redondos, de entre 0,2 y 0,5 µm de diámetro, limitados por una membrana. Dentro de los ribosomas hay un ambiente ácido (pH 5) y contiene un complejo (más de 30 tipos) de enzimas hidrolíticas para la descomposición de proteínas, lípidos, carbohidratos, ácidos nucleicos y otros. Hay varias docenas de lisosomas en una célula (especialmente muchos de ellos en los leucocitos).

Los lisosomas se forman a partir de las estructuras del complejo de Golgi o directamente del retículo endoplásmico. Se acercan a las vacuolas pinocíticas o fagocíticas y vierten su contenido en su cavidad. La función principal de los lisosomas es participar en la digestión intracelular de nutrientes mediante fagocitosis y secreción de enzimas digestivas. Los lisosomas también pueden descomponer y eliminar orgánulos muertos y sustancias de desecho, destruir las estructuras de la propia célula cuando muere, durante el desarrollo embrionario y en muchos otros casos.

mitocondrias- pequeños cuerpos limitados por una membrana de dos capas. Las mitocondrias pueden tener diferentes formas: esféricas, ovaladas, cilíndricas, filamentosas, espirales, alargadas, ahuecadas y ramificadas. Sus tamaños son de 0,25 a 1 µm de diámetro y de 1,5 a 10 µm de longitud. El número de mitocondrias en una célula es de varios miles; varía en los diferentes tejidos, lo que depende de la actividad funcional de la célula: hay más allí donde los procesos sintéticos son más intensos (por ejemplo, en el hígado).

La pared mitocondrial consta de dos membranas: una exterior lisa y otra interior plegada, en las que se construyen la cadena de transporte de electrones, la ATPasa, y un espacio intermembrana de 10 a 20 nm. Las particiones se extienden desde la membrana interna profundamente hacia el organoide, o cristas. El plegado aumenta significativamente la superficie interna de las mitocondrias.

En las membranas de las crestas de la matriz mitocondrial (en el interior de las mitocondrias) se encuentran numerosas enzimas implicadas en el metabolismo energético (enzimas del ciclo de Krebs, oxidación de ácidos grasos y otras). Las mitocondrias están estrechamente asociadas con las membranas del RE, cuyos canales a menudo desembocan directamente en las mitocondrias. El número de mitocondrias puede aumentar rápidamente por división, lo cual se debe a la molécula de ADN que forma parte de ellas. Por tanto, las mitocondrias contienen su propio ADN, ARN, ribosomas y proteínas. La función principal de las mitocondrias es la síntesis de ATP durante la fosforilación oxidativa (respiración aeróbica de la célula).

Estructura y funciones de los orgánulos celulares.

Ilustración esquemática	Estructura	Funciones
Membrana plasmática (membrana celular)	Dos capas de lípidos (bicapa) entre dos capas de proteínas	Una barrera selectivamente permeable que regula el intercambio entre la célula y el medio ambiente.
Centro	El orgánulo más grande, encerrado en una capa de dos membranas, estaba impregnado de poros nucleares. Contiene cromatina- En esta forma, los cromosomas desenrollados se encuentran en interfase. Contiene nucléolo	Los cromosomas contienen ADN, la sustancia de la herencia. El ADN está formado por genes regulando todo tipo de actividad celular. La división nuclear es la base de la reproducción celular y, por tanto, del proceso de reproducción. El r-RNA y los ribosomas se forman en el nucleolo.
Retículo endoplásmico (RE)	Un sistema de sacos de membrana aplanados (cisternas) en forma de tubos y placas. Forma una sola unidad con la membrana exterior de la envoltura nuclear.	Si la superficie del RE está cubierta de ribosomas, entonces se llama bruto. La proteína sintetizada en los ribosomas se transporta a través de las cisternas del EPS. Liso(sin ribosomas) sirve como sitio para la síntesis de lípidos y esteroides
ribosoma	Organelos muy pequeños que constan de dos subpartículas: una grande y una pequeña. Contienen proteínas y ARN en proporciones aproximadamente iguales. Los ribosomas que se encuentran en las mitocondrias son aún más pequeños	El sitio de síntesis de proteínas, donde varias moléculas que interactúan se mantienen en la posición correcta. Los ribosomas están asociados con el EPS o se encuentran libres en el citoplasma. Muchos ribosomas pueden formar un polisoma (polirribosoma), en el que están ensartados en una sola hebra de ARN mensajero.
mitocondrias	La mitocondria está rodeada por una capa de dos membranas; interno la membrana forma pliegues (crestas). Contiene una matriz que contiene una pequeña cantidad de ribosomas, una molécula de ADN circular y gránulos de fosfato.	En respiración aeróbica La fosforilación oxidativa y la transferencia de electrones ocurren en las crestas, y las enzimas involucradas en el ciclo de Krebs y la oxidación de ácidos grasos operan en la matriz.
aparato de Golgi	Una pila de sacos de membrana aplanados: tanques. En un extremo de la pila se forman bolsas continuamente y en el otro se entrelazan en forma de burbujas.	Muchos materiales celulares (p. ej., enzimas EPS) sufren modificaciones en las cisternas y se transportan en vesículas. El aparato de Golgi participa en el proceso de secreción y en él se forman lisosomas.
lisosoma	Un saco de membrana esférico simple (membrana única) lleno de enzimas digestivas (hidrolíticas).	Realiza muchas funciones, siempre asociadas a la desintegración de cualquier estructura o molécula. Los lisosomas desempeñan un papel en la autofagia, autólisis, endocitosis y exocitosis.

división celular

división celular Es un proceso complejo de reproducción asexual. En los organismos unicelulares esto conduce a un aumento en el número de individuos, mientras que en los organismos multicelulares, que comienzan su existencia a partir de una célula. cigotos, crear un organismo multicelular. Este es un proceso complejo que comienza con la formación de la misma molécula al lado de cada molécula de ADN. Por tanto, hay dos moléculas de ADN idénticas en el cromosoma. Antes de que comience la división celular, el núcleo aumenta de tamaño. Los cromosomas se tuercen formando una espiral y la membrana nuclear desaparece. Los orgánulos del centro celular divergen hacia polos opuestos y entre ellos un huso división. Luego, los cromosomas se alinean a lo largo del ecuador. Las moléculas de ADN emparejadas de cada cromosoma están conectadas a centríolos- una molécula de ADN de un centríolo y su doble del otro. Pronto las moléculas de ADN comienzan a divergir (cada una hacia su propio polo), formando nuevos conjuntos formados por cromosomas y genes idénticos. En las células hijas se forman ovillos de cromosomas alrededor de los cuales se forma la envoltura nuclear. Los cromosomas se desenrollan y ya no son visibles. Una vez formado el núcleo, los orgánulos y el citoplasma se dividen: aparece una constricción que divide una célula en dos células hijas.

división celular

Fases de división	Dibujo	Mitosis
Profase		los cromosomas giran en espiral, se espesan y constan de dos cromátidas hermanas; la membrana nuclear se disuelve; Se forman los filamentos del huso.
metafase		los cromosomas se alinean en el plano ecuatorial; Los filamentos del huso están conectados a los centrómeros.
Anafase		los centrómeros se dividen, los cromosomas hermanos se mueven hacia los polos; cada polo produce tantos cromosomas como había en la célula madre original
Telofase		el citoplasma y todos sus orgánulos se dividen; se forma una constricción en el medio de la celda; se forma el núcleo; Aparecen dos células hijas, completamente idénticas a la madre.

Importancia biológica de la mitosis. Consiste en reproducir una célula idéntica, manteniendo un número constante de cromosomas. El resultado de su trabajo es la formación de dos células genéticamente homogéneas idénticas a la madre.

Procesos vitales de una célula.

Los procesos tienen lugar en las células de cualquier organismo. metabolismo. Los nutrientes que ingresan a la célula forman sustancias complejas; Se forman estructuras celulares. Además, con la formación de nuevas sustancias, se producen procesos de oxidación biológica de sustancias orgánicas (carbohidratos, proteínas, grasas), mientras se libera la energía necesaria para la vida de la célula y se eliminan los productos de descomposición.

enzimas. La síntesis y descomposición de sustancias se produce bajo la influencia. enzimas- catalizadores biológicos de naturaleza proteica, que aceleran la bio procesos quimicos en una jaula. Una enzima actúa solo sobre ciertos compuestos: el sustrato de esta enzima.

Crecimiento y desarrollo celular.. Durante la vida de un organismo, muchas de sus células crecen y se desarrollan. Altura- aumento del tamaño y masa celular. Desarrollo- cambios relacionados con la edad y la capacidad de la célula para realizar sus funciones.

Descanso y excitación de las células.. Las células del cuerpo pueden estar en estado de reposo y excitación. Cuando se excita, la célula comienza a funcionar y realiza sus funciones. La excitación celular suele estar asociada con irritación. Irritación- este es el proceso de influir en una célula mecánica, química, eléctrica, térmica, etc. influencia. Como resultado, la célula pasa de un estado de reposo a un estado excitado (trabajando activamente). Excitabilidad- la capacidad de una célula para responder a la irritación (las células musculares y nerviosas tienen esta capacidad).

Telas

Los tejidos del cuerpo humano se dividen en cuatro tipos: epitelial, o límite; conectando, o tejidos del ambiente interno del cuerpo; músculos contráctiles telas y textiles sistema nervioso .

Tejidos generales- medio epitelial e interno (sangre, linfa y tejido conectivo: propio tejido conectivo, cartílago, hueso).

Tejidos especiales- musculoso, nervioso.

Tejido epitelial(tegumentario): tejido adyacente que cubre el cuerpo desde el exterior; recubre órganos internos y cavidades; parte del hígado, glándulas, pulmones. Además, recubren la superficie interna de los vasos sanguíneos, las vías respiratorias y los uréteres. Los tejidos epiteliales también incluyen tejido glandular, que produce diversos tipos de secreciones (sudor, saliva, jugo gástrico, jugo pancreático). Las células de este tejido están dispuestas en forma de capa y su característica es su polaridad (superior y parte inferior células). Las células epiteliales tienen la capacidad de regenerarse ( regeneración). No hay vasos sanguíneos en el tejido epitelial (las células se nutren de forma difusa a través de la lámina basal).

Varios tipos de epitelio.

Tipo de tela (patrón)	Estructura del tejido	Ubicación	Funciones
epitelio plano	superficie celular lisa; las células se adhieren firmemente entre sí; una sola capa; cubrir	superficie de la piel, cavidad bucal, esófago, alvéolos, cápsulas de nefrona, pleura, peritoneo	tegumentario, protector, excretor(intercambio de gases, producción de orina)
epitelio cuboideo	celdas cúbicas muy adyacentes entre sí; una sola capa; glandular	Túbulos renales, glándulas salivales, glándulas endocrinas.	reabsorción (inversa) durante la formación de orina secundaria, secreción de saliva, secreciones con hormonas
Epitelio columnar (prismático)	celdas cilíndricas; una sola capa; cubrir	estómago, intestinos, vesícula biliar, tráquea, útero	membrana mucosa del estómago y los intestinos
Epitelio ciliado de una sola capa	consta de células con numerosos pelos (cilias); monocapa	tracto respiratorio, canal espinal, ventrículos cerebrales, oviductos	protector(Los cilios retienen y eliminan partículas de polvo), organizan el flujo de fluidos, el movimiento del huevo.
Pseudo-multicapa	las células de forma cónica se encuentran en una capa, pero alternan extremos estrechos y anchos, creando una disposición de núcleos en dos filas; cubrir	zonas olfativas, papilas gustativas de la lengua, canal urinario, tráquea	epitelio sensible. Percepción del olfato, gusto, llenado de la vejiga, sensación de presencia de partículas extrañas en la tráquea.
Multicapa	queratinizar las capas superiores de células; cubrir	piel, cabello, uñas	protector, termorregulador, cubriente

Así, el tejido epitelial tiene las siguientes funciones: tegumentario, protector, trófico, secretor.

Tejidos conectivos

Tejidos conectivos o los tejidos del ambiente interno están representados por sangre, linfa y tejido conectivo. Una característica de este tejido es la presencia, además de elementos celulares, de una gran cantidad de sustancia intercelular, representada por Sustancia fundamental y estructuras fibrosas.(formado por proteínas fibrilares: colágeno, elastina, etc.). El tejido conectivo se divide en: en realidad conectivo, cartilaginoso, óseo.

El propio tejido conectivo crea capas de órganos internos, tejido subcutáneo, ligamentos, tendones y más. tejido cartilaginoso formas:

• cartílago hialino: forma superficies articulares;
• fibroso: ubicado en los discos intervertebrales;
• elástico incluido - incluido orejas y epiglotis.

Tejido óseo forma huesos esqueléticos, cuya fuerza se imparte mediante depósitos de sales de calcio insolubles en él. El tejido óseo participa en el metabolismo mineral del cuerpo. (Ver sección “Sistema musculoesquelético”).

Tejidos del ambiente interno.

Tipo de tela (patrón)	Estructura del tejido	Ubicación	Funciones
Tejido conectivo laxo	Fibras y células dispuestas libremente entrelazadas entre sí; la sustancia intercelular no tiene estructura, con mastocitos y grasas.	subcutáneo tejido graso, saco pericárdico, vías del sistema nervioso, vasos sanguíneos, mesenterios	conecta la piel con los músculos, sostiene los órganos del cuerpo y llena los espacios entre los órganos. Participa en la termorregulación corporal.
tejido cartilaginoso	Células vivas redondas u ovaladas. condrocitos, acostado en cápsulas; fibras de colágeno; La sustancia intercelular es densa, elástica, transparente.	discos intervertebrales, cartílagos de la laringe, tráquea, costillas, aurícula, superficies articulares, bases de tendones, esqueleto fetal	alisar las superficies de fricción de los huesos. Protección contra la deformación de las vías respiratorias y los oídos. Unión de tendones a huesos.

Funciones del tejido conectivo: protector, de apoyo, nutricional (trófico).

Células tejido muscular tener propiedades: excitabilidad, contractilidad, conductividad.

Tipos de tejido muscular

Hay tres tipos de tejido muscular: liso, estriado y cardíaco.

Tejidos del ambiente interno.

Tipo de tela (patrón)	Estructura del tejido	Ubicación	Funciones
Tejido liso	las células tienen forma de huso; las células contienen un núcleo; no tener estrías transversales	forma los músculos de los órganos internos, es parte de las paredes de los vasos sanguíneos y linfáticos	Está inervado por el sistema nervioso autónomo y realiza movimientos relativamente lentos y contracciones tónicas.
Tejido estriado (fibra muscular)	una célula larga multinucleada con estrías transversales debido a una determinada composición y disposición de las proteínas musculares; contienen fibras contráctiles	músculos esqueléticos, músculos de la lengua, faringe, parte inicial del esófago	Se contraen en respuesta a impulsos provenientes de las neuronas motoras de la médula espinal y el cerebro.
Tejido del corazón	tiene estrías y tiene autonomía Las células están conectadas entre sí mediante procesos (discos intercalados).	combina las propiedades del tejido muscular liso y estriado; corazón	responsable de la contracción de todos los elementos musculares.

Funciones del tejido muscular: mover el cuerpo en el espacio; desplazamiento y fijación de partes del cuerpo; cambios en el volumen de la cavidad corporal, la luz del vaso, movimiento de la piel; trabajo del corazón.

tejido nervioso

El tejido nervioso forma el cerebro y la médula espinal, los ganglios nerviosos y las fibras. Las células del tejido nervioso son las neuronas y las células gliales. La característica principal de las neuronas es la alta excitabilidad. Reciben irritación (señales) del entorno externo e interno del cuerpo, las conducen y procesan. Las neuronas se ensamblan en numerosos y complejos circuitos que son necesarios para recibir, procesar, almacenar y utilizar información.

Tipos de neuronas:

1. unipolar ( propulsión, centrífuga)
2. Pseudobipolar ( sensible, centrípeta)
3. multipolar ( parte del cerebro)

1. Dendritas
2. cuerpo neuronal
3. Núcleo celular
4. Citoplasma
5. Axones
6. celda de schwann
7. Terminales de axón
8. dendron

Una neurona está formada por cuerpo celular(soma) y dos tipos de procesos: dendritas, axones y placas terminales. El cuerpo de la neurona contiene un núcleo con nucléolos redondeados.

Estructura de una neurona (célula nerviosa)

1. cuerpo neuronal
2. Dendritas
3. Axones
4. Placas finales
5. Vesículas sinápticas
6. vaina de mielina
7. Intercepción de Ranvier
8. sustancia nissl
9. Terminación de fibras nerviosas
10. Una sección de fibra muscular que se encuentra en estado de contracción.

Dendritas(2): procesos cortos, gruesos y muy ramificados que conducen los impulsos nerviosos (excitación) al cuerpo de la célula nerviosa.

axón(3) - un proceso largo (hasta 1,5 m) no ramificado de una célula nerviosa, que conduce un impulso nervioso desde el cuerpo celular hasta su sección terminal. Los procesos son tubos huecos llenos de citoplasma que fluye hacia las placas terminales. El citoplasma toma enzimas que se formaron en las estructuras del retículo endoplásmico granular (8) y cataliza la síntesis. mediadores en las placas finales (4). Los transmisores se almacenan en vesículas sinápticas (5). Los axones de algunas neuronas están protegidos en la superficie por una vaina de mielina (6), formada células de schwann, envolviendo el axón. Esta membrana está formada por células de una especie de tejido nervioso. glía, en el que están sumergidas todas las células nerviosas. Glia juega un papel de apoyo: realiza funciones aislantes, de soporte, tróficas y protectoras. Los lugares donde el axón no está cubierto (por la vaina de mielina) se denominan nódulos de Ranvier (7). La mielina (sustancia blanca parecida a la grasa) es un remanente de las membranas de las células muertas y su composición proporciona las propiedades aislantes de la célula.

Las células nerviosas se conectan entre sí a través de sinapsis. Sinapsis- el lugar de contacto entre dos neuronas, donde se produce la transmisión de un impulso nervioso de una célula a otra. Las sinapsis se forman en los puntos de contacto del axón con las células a las que transmite información. Estas zonas están algo engrosadas (10), ya que contienen burbujas con un líquido irritante. Si los impulsos nerviosos llegan a la sinapsis, las burbujas estallan, el líquido se vierte en la hendidura sinóptica y afecta la membrana de la célula que recibe la información. Dependiendo de la composición y cantidad de sustancias biológicamente activas contenidas en el líquido, la célula que recibe información puede excitarse y fortalecer su trabajo, o ralentizarlo, debilitarlo o detenerlo por completo.

Las células que reciben información suelen tener muchas sinapsis. A través de algunos de ellos reciben señales estimulantes, a través de otros, señales negativas e inhibidoras. Todas estas señales se resumen, seguidas de un cambio de funcionamiento.

Así, las funciones del tejido nervioso incluyen: recibir, procesar, almacenar, transmitir información proveniente del ambiente externo y de los órganos internos; Regulación y coordinación de las actividades de todos los sistemas del cuerpo.

Sistemas de órganos fisiológicos.

Los tejidos del cuerpo humano y animal forman órganos y sistemas de órganos fisiológicos: tegumentario, sistemas de soporte y movimiento, digestivo, circulatorio, respiratorio, excretor, reproductivo, endocrino, nervioso.

Sistemas fisiológicos	Órganos que forman el sistema.	Significado
sistema tegumentario	Piel y mucosas	Protege el cuerpo de influencias externas.
Sistema de soporte y movimiento.	Huesos que forman el esqueleto y los músculos.	Dar forma al cuerpo, brindar apoyo y movimiento, proteger los órganos internos.
sistema digestivo	Órganos de la cavidad bucal ( lengua, dientes, glándulas salivales), faringe, esófago, estómago, intestinos, hígado, páncreas	Proporcionar reciclaje nutrientes en el cuerpo
sistema circulatorio	Corazón y vasos sanguíneos	Realiza el proceso de circulación sanguínea y metabolismo entre el cuerpo y el medio ambiente.
Sistema respiratorio	Cavidad nasal, nasofaringe, tráquea, pulmones.	Proporcionar intercambio de gases.
sistema excretor	Riñones, uréteres, vejiga, uretra.	Elimina los productos metabólicos tóxicos finales del cuerpo.
sistema reproductivo	órganos masculinos(testículos, escroto, próstata, pene). organos femeninos(ovarios, útero, vagina, genitales externos femeninos)	Proporcionar reproducción
sistema endocrino	Glándulas endocrinas (tiroides, reproductoras, páncreas, glándulas suprarrenales, etc.)	Producir hormonas que regulan las funciones y el metabolismo en órganos y tejidos.
Sistema nervioso	Tejido nervioso que penetra en todos los órganos y tejidos.	Regula el funcionamiento coordinado de todos los sistemas y de todo el organismo en condiciones ambientales cambiantes.

Regulación refleja

El sistema nervioso regula todos los procesos del cuerpo y también asegura la respuesta adecuada del cuerpo a la influencia del entorno externo. Estas funciones del sistema nervioso se realizan de forma refleja. Reflejo- la respuesta del cuerpo a la irritación, que se produce con la participación del sistema nervioso central. Los reflejos surgen como resultado del proceso de excitación que se extiende a lo largo del arco reflejo. La actividad refleja es el resultado de la interacción de dos procesos: excitación e inhibición.

La excitación y la inhibición son dos procesos opuestos, cuya interacción asegura la actividad coordinada del sistema nervioso y el funcionamiento coordinado de los órganos de nuestro cuerpo.

Sistema nervioso central y periférico

La mayoría de las neuronas se encuentran en el cerebro y la médula espinal. ellos componen sistema nervioso central(SNC). Algunas de estas neuronas van más allá de sus límites: sus largos procesos se unen en haces que, como parte de los nervios, van a todos los órganos del cuerpo. El sistema nervioso está formado por células nerviosas: neuronas (hay 25 mil millones de neuronas en el cerebro y 25 millones en la periferia).

El sistema nervioso central incluye el cerebro y la médula espinal. Además de los nervios, en el cerebro, y no en el sistema nervioso central, hay grupos de cuerpos neuronales: los ganglios nerviosos. Parte periférica del sistema nervioso. Incluye nervios que surgen del cerebro y la médula espinal y ganglios nerviosos ubicados fuera del cerebro y la médula espinal. Según su función, el sistema nervioso se divide en sistema nervioso somático y autónomo. Somático: comunica el cuerpo con el entorno externo (percepción de irritaciones, regulación de los movimientos de los músculos estriados, etc.) y vegetativo: regula el metabolismo y el funcionamiento de los órganos internos (latidos del corazón, tono vascular, contracciones peristálticas de los intestinos, secreción de varias glándulas, etc.). Ambos sistemas trabajan en estrecha colaboración, pero el sistema nervioso autónomo tiene cierta independencia (autonomía) y controla funciones involuntarias.

Arco reflejo y reflejo.

La actividad del sistema nervioso es de naturaleza reflexiva. El reflejo es una respuesta natural del cuerpo a cambios en el entorno externo o interno, llevada a cabo por el sistema nervioso central en respuesta a la irritación de los receptores. Los receptores son terminaciones nerviosas que perciben información sobre los cambios que ocurren en el entorno externo e interno. Cualquier irritación ( mecánica, luz, sonido, química, eléctrica, temperatura), percibido por el receptor, se convierte en un proceso de excitación. La excitación se transmite a lo largo de fibras nerviosas centrípetas sensibles al sistema nervioso central, donde se produce un proceso urgente de procesamiento de impulsos. Desde aquí, los impulsos se envían a lo largo de las fibras de las neuronas centrífugas a los órganos ejecutivos que implementan la respuesta a la estimulación.

Un arco reflejo es el camino por el que viajan los impulsos nerviosos desde los receptores hasta el órgano ejecutivo. Para implementar cualquier reflejo, es necesario el trabajo coordinado de todas las partes del arco reflejo.

Diagrama de arco reflejo.

1. Estímulo externo
2. Terminaciones nerviosas sensoriales en la piel.
3. neurona sensorial
4. Sinapsis
5. interneurona
6. Sinapsis ( transmisión de neurona a neurona)
7. neurona motora

La implementación de cualquier acción refleja implica procesos de excitación, que provocan una determinada actividad, y un proceso de inhibición, apagando aquellos centros nerviosos que interfieren con la implementación de acciones reflejas. El proceso de inhibición es lo opuesto a la excitación. La interacción de los procesos de excitación e inhibición es la base de la actividad nerviosa, la regulación y coordinación de funciones en el cuerpo.

Por lo tanto, estos ambos procesos ( excitación e inhibición) están estrechamente interconectados, lo que garantiza la actividad coordinada de todos los órganos y de todo el organismo.

Desarrollos de lecciones (notas de lecciones)

Presentaciones para lecciones.

Lo esencial educación general

Línea UMK V.V. Biología (5-9)

¡Atención! La administración del sitio no es responsable del contenido de los desarrollos metodológicos, así como del cumplimiento del desarrollo con el Estándar Educativo del Estado Federal.

Ganador del concurso "Libro de texto electrónico en el aula".

Objetivo: Generalizar y sistematizar conocimientos sobre la estructura de una célula vegetal y los procesos vitales que en ella ocurren.

Resultados previstos:

• personal: la formación de la competencia comunicativa al comunicarse con los estudiantes y el maestro en el proceso actividades educativas;
• meta-sujeto: la capacidad de correlacionar las propias acciones con los resultados planificados, monitorear las propias actividades, evaluar los resultados de las actividades;
• comunicativo: capacidad para trabajar en grupo;
• regulatorio: la capacidad de hacer una suposición y probarla;
• cognitivo: elija motivos de comparación, construya una cadena lógica
• Asunto: identificación de características distintivas de los hongos, comparación de objetos biológicos, capacidad para sacar conclusiones.

Tipo de lección: lección resumida.

Equipo de lección: mesas “Célula vegetal”, “Mitosis”, sobres con asignaciones, microscopios, placas de Petri con piezas cebollas, portaobjetos y cubreobjetos, agujas de disección, pipetas, vasos de agua, servilletas. Tareas en sobres.

EFU utilizado en la lección: Suplemento electrónico del libro de texto Biología. Bacterias, hongos, plantas V.V. Pasechnik Editorial “Drofa”.

Tipo de herramientas TIC utilizadas en la lección: computadora, proyector, pantalla. computadora portátil para profesores, computadoras portátiles para estudiantes (20 piezas). Auriculares (para trabajar con fuentes sonoras de información). Presentación multimedia.

La oficina está preparada para que los estudiantes trabajen en tres grupos. La distribución en grupos se produce de forma independiente. Fichas de tres colores según el número de alumnos. Los estudiantes dibujan una ficha de un color determinado y la unen por color, formando tres grupos.

Progreso de la lección

Etapa organizacional. Saludos

Declaración del problema

Ud: Después de resolver el rompecabezas, aprenderá el tema de la lección.

COP PRO NZV VLT BSO IKR LAE YUDN GHI TNE

Actualizando conocimientos

Ud.: La célula es la unidad estructural y funcional de todos los organismos vivos. Además, la propia célula está viva. Todos los organismos vivos son una célula de vida libre o una combinación de un cierto número de células. Diapositiva número 2

?: ¿Recuerdas qué propiedades tienen todos los organismos vivos?

ACERCA DE: Nutrición, respiración, excreción, crecimiento y desarrollo, metabolismo y energía, etc.

Ud.: La célula es en realidad un sistema químico autorreplicante. Está físicamente separada de su entorno, pero tiene la capacidad de intercambiar con este entorno, es decir, es capaz de absorber sustancias que necesita como “alimento” y eliminar los “desechos” acumulados. Las células son capaces de reproducirse por división.

?: Establecer un objetivo de lección

ACERCA DE: Repetir y consolidar los conocimientos adquiridos durante el estudio del tema: “Estructura celular de los organismos”.

Ud:¿Qué preguntas debemos repetir?

ACERCA DE: Estructura celular, procesos vitales en la célula.

Escenario principal. Generalización y sistematización.

Ud.: Estáis divididos en tres grupos. Elige un capitán en tu grupo. Se invita a los capitanes a recibir sobres con tareas. La preparación dura 7 minutos.

Actividades de los estudiantes: Dentro de cada grupo distribuyen roles para completar la tarea y proteger su proyecto. Estudian el material, analizan la información y toman notas en cuadernos. Elaborar un informe sobre el trabajo del grupo.

• grupo yo"Estructura de una célula vegetal". Usando la información del libro de texto electrónico y usando el modo interactivo, cree un “retrato de una célula” (contenido interactivo pág. 36; Fig. 20 “Estructura de una célula vegetal”).

1. Sistematiza tus conocimientos sobre la estructura y función de los orgánulos; para ello, coloca el mouse sobre el nombre de cada uno de los elementos de su estructura y haz clic con el mouse.
2. Prepare una muestra microscópica de piel de escamas de cebolla y examínela bajo un microscopio. Diapositiva número 3

• Grupo II“El diseño de un microscopio y las reglas para trabajar con él” (contenido interactivo págs. 32-33; Fig. 17 “Microscopio óptico”).

1. Usando el mouse, arrastre y suelte los nombres de los elementos estructurales del microscopio óptico.
2. Usando el mouse, arrastre el aumento que le da la combinación Lente-Ocular correspondiente. Diapositiva número 4

• III grupo“Actividad vital de la célula. División y crecimiento celular” (contenido interactivo pág. 44; Fig. 24 “Interacción de células vecinas”).

1. Usando el modo interactivo, resuma el conocimiento sobre la importancia del movimiento del citoplasma en una célula.
2. Utilice el modo interactivo para resumir sus conocimientos sobre la división celular. Diapositiva número 5

Cada grupo, al realizar una tarea, utiliza diferentes fuentes de información: un suplemento electrónico del libro de texto, texto e imágenes del libro de texto, una presentación de la lección. Formas: frontal, grupal, individual. Métodos: verbal (cuento, conversación); visual (demostración de tablas y diapositivas); práctico (búsqueda de información de diferentes fuentes, miniproyecto); deductivo (análisis, generalización). Al finalizar el trabajo, los estudiantes presentan los resultados del trabajo del grupo.

Después de responder las preguntas, a los estudiantes se les asignan otras tareas. El profesor invita a los alumnos más activos a pasar a otra mesa. Reciben una tarea más difícil: leer el texto, ponerle un título e insertar las palabras que faltan (ahora están en cursiva en el texto).

Tareas de mayor dificultad.

Complete los términos que faltan:

... es la unidad estructural y funcional de todos los organismos vivos. Todas las células están separadas entre sí por una célula.... En el exterior, que tiene una capa densa especial que consiste en.... El contenido vivo de la célula está representado por... - una sustancia translúcida viscosa incolora. El citoplasma contiene numerosos.... El orgánulo más importante de la célula es.... Almacena información hereditaria y regula los procesos metabólicos dentro de la célula. El núcleo contiene uno o más... Hay tres tipos en una célula vegetal... . ... tienen un color verde, ... son rojos, y ... son blancos. En las células viejas, las cavidades que contienen savia celular son claramente visibles. Estas formaciones se llaman... .

Respuesta correcta:Celúla – la unidad estructural y funcional de todos los organismos vivos. Todo células separados entre sí por celular caparazón. En el lado exterior, que contiene una capa densa especial que consiste en fibra. Los contenidos vivos de la célula están representados. citoplasma – Sustancia translúcida viscosa incolora. El citoplasma contiene numerosos organoides. El orgánulo más importante de la célula es centro. Almacena información hereditaria y regula los procesos metabólicos dentro de la célula. El núcleo contiene uno o más nucléolos. Hay tres tipos en una célula vegetal. plástido. cloroplastos tener un color verde cromoplastos rojo y leucoplastos - blanco. En las células viejas, las cavidades que contienen savia celular son claramente visibles. Estas formaciones se llaman ( vacuolas).

El resto de alumnos dibujan un diagrama general de la estructura de una célula, identificando todas sus partes, utilizando lápices de colores.

Ud: Desafortunadamente, las células, como todos los seres vivos, mueren. Nuestros cuerpos también están hechos de células. Fumar tabaco y beber alcohol tienen un efecto especialmente destructivo en las células del cuerpo.

El humo del tabaco contiene sustancias tóxicas, como la nicotina y el benzopireno, que destruyen las células y contribuyen al desarrollo de tumores malignos.

resumiendo

Hoy hemos repetido contigo las características estructurales y funciones vitales de una célula vegetal. ¿Qué conclusión se puede sacar al final de nuestra lección? Diapositiva número 6

ACERCA DE: Una célula es un sistema vivo elemental, la base de la estructura y actividad vital de todos los organismos vivos. A pesar de la gran diversidad de células vegetales y animales, todas las células tienen las mismas partes: membrana celular, citoplasma y núcleo. Todas las células pasan por procesos vitales similares: nutrición, respiración, crecimiento, desarrollo, reproducción, metabolismo. Diapositiva número 7

Los estudiantes presentan fichas y reciben calificaciones.

Tarea a elección del estudiante:

• Crear un modelo de una célula vegetal utilizando diferentes materiales (plastilina, papel de colores, etc.)
• Redactar un cuento de hadas sobre la vida de una célula vegetal.
• Elaborar un informe sobre el descubrimiento de R. Hooke.
• Visita el laboratorio de la escuela y prepara el preparado “histórico” de R. Hooke*

Literatura utilizada:

• A.A.Kalinina. Desarrollos de lecciones en biología. 6(7) grado – M.: Vako, 2005.

Teoría de la tarea 4 del Examen Estatal Unificado de Biología

La célula como sistema biológico.

La teoría celular moderna, sus principales disposiciones, su papel en la formación de la imagen del mundo de las ciencias naturales modernas. Desarrollo del conocimiento sobre la célula. La estructura celular de los organismos es la base de la unidad del mundo orgánico, prueba del parentesco de la naturaleza viva.

La teoría celular moderna, sus principales disposiciones, su papel en la formación de la imagen del mundo de las ciencias naturales modernas.

Uno de los conceptos fundamentales en biología moderna Es la idea de que todos los organismos vivos tienen una estructura celular. La ciencia estudia la estructura de una célula, su actividad vital y su interacción con el medio ambiente. citología, ahora más comúnmente conocida como biología celular. La citología debe su aparición a la formulación de la teoría celular (1838-1839, M. Schleiden, T. Schwann, complementada en 1855 por R. Virchow).

teoría celular es una idea generalizada de la estructura y funciones de las células como unidades vivas, su reproducción y papel en la formación. organismos multicelulares.

Principios básicos de la teoría celular:

1. Una célula es una unidad de estructura, actividad vital, crecimiento y desarrollo de organismos vivos; no hay vida fuera de la célula.
2. Una célula es un sistema único que consta de muchos elementos interconectados naturalmente entre sí, lo que representa una determinada formación integral.
3. Las células de todos los organismos son similares en su composición química, estructura y funciones.
4. Las nuevas células se forman sólo como resultado de la división de las células madre (“célula a célula”).
5. Las células de los organismos multicelulares forman tejidos y los órganos están formados por tejidos. La vida de un organismo en su conjunto está determinada por la interacción de sus células constituyentes.
6. Las células de los organismos multicelulares tienen un conjunto completo de genes, pero se diferencian entre sí en que en ellas funcionan diferentes grupos de genes, lo que da como resultado una diversidad morfológica y funcional de las células: la diferenciación.

Gracias a la creación de la teoría celular, quedó claro que la célula es la unidad de vida más pequeña, un sistema vivo elemental que tiene todas las características y propiedades de los seres vivos. La formulación de la teoría celular se convirtió en el requisito previo más importante para el desarrollo de puntos de vista sobre la herencia y la variabilidad, ya que la identificación de su naturaleza y sus patrones inherentes sugería inevitablemente la universalidad de la estructura de los organismos vivos. La identificación de la unidad de la composición química y la estructura de las células también sirvió de impulso para el desarrollo de ideas sobre el origen de los organismos vivos y su evolución. Además, el origen de los organismos multicelulares a partir de una sola célula durante el desarrollo embrionario se ha convertido en un dogma de la embriología moderna.

Desarrollo del conocimiento sobre la célula.

Hasta el siglo XVII, la gente no sabía nada sobre la microestructura de los objetos que los rodeaban y percibía el mundo a simple vista. Un dispositivo para estudiar el micromundo, el microscopio, fue inventado alrededor de 1590 por los mecánicos holandeses G. y Z. Jansen, pero su imperfección no permitía examinar objetos suficientemente pequeños. Sólo la creación a partir de él del llamado microscopio compuesto por K. Drebbel (1572-1634) contribuyó al progreso en este ámbito.

En 1665, el físico inglés R. Hooke (1635-1703) mejoró el diseño del microscopio y la tecnología de pulido de lentes y, queriendo garantizar una mejor calidad de imagen, examinó secciones de corcho, carbón y plantas vivas debajo de él. En las secciones descubrió pequeños poros que recordaban un panal de abejas y los llamó células (del latín. celulo- celda, celda). Es interesante observar que R. Hooke consideraba que la membrana celular era el componente principal de la célula.

En la segunda mitad del siglo XVII aparecieron los trabajos de los más destacados microscopistas M. Malpighi (1628-1694) y N. Grew (1641-1712), quienes también descubrieron la estructura celular de muchas plantas.

Para asegurarse de que lo que vieron R. Hooke y otros científicos fuera cierto, ¿quién no tenía educación especial El comerciante holandés A. van Leeuwenhoek desarrolló de forma independiente un diseño de microscopio fundamentalmente diferente del existente y mejoró la tecnología de fabricación de lentes. Esto le permitió lograr un aumento de 275 a 300 veces y examinar detalles estructurales que eran técnicamente inaccesibles para otros científicos. A. van Leeuwenhoek fue un observador insuperable: esbozó y describió cuidadosamente lo que veía bajo el microscopio, pero no buscó explicarlo. Descubrió organismos unicelulares, incluidas bacterias, y encontró núcleos, cloroplastos y engrosamiento de las paredes celulares en las células vegetales, pero sus descubrimientos fueron apreciados mucho más tarde.

Los descubrimientos de los componentes de la estructura interna de los organismos en la primera mitad del siglo XIX se sucedieron uno tras otro. G. Polilla distinguida en células vegetales. materia viva y un líquido acuoso: savia celular, poros descubiertos. El botánico inglés R. Brown (1773-1858) descubrió el núcleo en las células de las orquídeas en 1831, luego se descubrió en todas las células vegetales. El científico checo J. Purkinje (1787-1869) acuñó el término “protoplasma” para designar el contenido gelatinoso semilíquido de una célula sin núcleo (1840). Avanzó más que todos sus contemporáneos el botánico belga M. Schleiden (1804-1881), quien, al estudiar el desarrollo y la diferenciación de diversas estructuras celulares de las plantas superiores, demostró que todos los organismos vegetales se originan a partir de una sola célula. También examinó los cuerpos de nucléolos redondeados en los núcleos de las células de escamas de cebolla (1842).

En 1827, el embriólogo ruso K. Baer descubrió huevos de humanos y otros mamíferos, refutando así la idea del desarrollo de un organismo exclusivamente a partir de gametos masculinos. Además, demostró la formación de un organismo animal multicelular a partir de una sola célula: un óvulo fertilizado, así como la similitud de las etapas de desarrollo embrionario de los animales multicelulares, lo que sugirió la unidad de su origen. La información acumulada a mediados del siglo XIX requirió una generalización, que se convirtió en la teoría celular. La biología debe su formulación al zoólogo alemán T. Schwann (1810-1882), quien, basándose en sus propios datos y en las conclusiones de M. Schleiden sobre el desarrollo de las plantas, propuso la suposición de que si hay un núcleo en cualquier formación visible bajo un microscopio, entonces esta formación es una célula. Sobre la base de este criterio, T. Schwann formuló las principales disposiciones de la teoría celular.

El médico y patólogo alemán R. Virchow (1821-1902) introdujo otro punto importante en esta teoría: las células surgen sólo de la división de la célula original, es decir, las células se forman únicamente a partir de células (“célula a célula”).

Desde la creación de la teoría celular, la doctrina de la célula como unidad de estructura, función y desarrollo de un organismo ha ido desarrollándose continuamente. A finales del siglo XIX, gracias a los éxitos de la tecnología microscópica, se aclaró la estructura de la célula, se describieron los orgánulos (partes de la célula que realizan diversas funciones) y los métodos para la formación de nuevas células (mitosis, meiosis). Se estudiaron y quedó clara la importancia primordial de las estructuras celulares en la transmisión de propiedades hereditarias. Aplicación de lo último metodos fisicos y quimicos La investigación permitió profundizar en los procesos de almacenamiento y transmisión de información hereditaria, así como explorar estructura delgada cada una de las estructuras celulares. Todo esto contribuyó a la separación de la ciencia celular en una rama de conocimiento independiente: citología.

La estructura celular de los organismos, la similitud de la estructura de las células de todos los organismos es la base de la unidad del mundo orgánico, la evidencia del parentesco de la naturaleza viva.

Todos los organismos vivos conocidos hoy en día (plantas, animales, hongos y bacterias) tienen una estructura celular. Incluso los virus que no tienen estructura celular sólo pueden reproducirse en células. Una célula es una unidad estructural y funcional elemental de un ser vivo, que se caracteriza por todas sus manifestaciones, en particular, metabolismo y conversión de energía, homeostasis, crecimiento y desarrollo, reproducción e irritabilidad. Al mismo tiempo, es en las células donde se almacena, procesa e implementa la información hereditaria.

A pesar de toda la diversidad de células, el plan estructural para ellas es el mismo: todas contienen aparato hereditariosumergido en citoplasma, y la célula circundante membrana plasmática.

La célula surgió como resultado de la larga evolución del mundo orgánico. La unión de células en un organismo multicelular no es una simple suma, ya que cada célula, si bien conserva todas las características inherentes a un organismo vivo, al mismo tiempo adquiere nuevas propiedades debido al desempeño de una función específica. Por un lado, un organismo multicelular se puede dividir en sus partes constituyentes: las células, pero por otro lado, al volver a unirlas, es imposible restaurar las funciones de todo el organismo, ya que solo en la interacción de partes de el sistema aparecen nuevas propiedades. Esto revela uno de los patrones principales que caracterizan a los seres vivos: la unidad de lo discreto y lo holístico. Los tamaños pequeños y una cantidad significativa de células crean en los organismos multicelulares una gran superficie necesaria para asegurar un metabolismo rápido. Además, si una parte del cuerpo muere, se puede restaurar su integridad mediante la reproducción celular. Fuera de la célula es imposible el almacenamiento y transmisión de información hereditaria, el almacenamiento y transferencia de energía con su posterior conversión en trabajo. Finalmente, la división de funciones entre las células de un organismo multicelular brindó amplias oportunidades para que los organismos se adaptaran a su entorno y fue un requisito previo para aumentar la complejidad de su organización.

Así, el establecimiento de la unidad del plan estructural de las células de todos los organismos vivos sirvió como prueba de la unidad del origen de toda la vida en la Tierra.

Diversidad de células. Células procariotas y eucariotas. Características comparativas de células de plantas, animales, bacterias, hongos Diversidad de células.

Según la teoría celular, una célula es la unidad estructural y funcional más pequeña de los organismos, que tiene todas las propiedades de un ser vivo. Según el número de células, los organismos se dividen en unicelulares y multicelulares. Las células de organismos unicelulares existen como organismos independientes y realizan todas las funciones de los seres vivos. Todos los procariotas y varios eucariotas (muchos tipos de algas, hongos y protozoos), que destacan por su extraordinaria variedad de formas y tamaños, son unicelulares. Sin embargo, la mayoría de los organismos siguen siendo multicelulares. Sus células se especializan en realizar determinadas funciones y forman tejidos y órganos, que no pueden dejar de reflejarse en características morfológicas. Por ejemplo, el cuerpo humano está formado por aproximadamente 10 14 células, representadas por aproximadamente 200 especies, que tienen una amplia variedad de formas y tamaños.

La forma de las células puede ser redonda, cilíndrica, cúbica, prismática, discoidal, fusiforme, estrellada, etc. Así, los óvulos tienen forma redonda, las células epiteliales tienen forma cilíndrica, cúbica y prismática, los glóbulos rojos tienen La forma de un disco bicóncavo, las células del tejido muscular tienen forma de huso y las células estrelladas del tejido nervioso. Varias células no tienen ninguna forma permanente. Estos incluyen, en primer lugar, los leucocitos sanguíneos.

Los tamaños de las células también varían significativamente: la mayoría de las células de un organismo multicelular tienen tamaños de 10 a 100 micrones, y las más pequeñas, de 2 a 4 micrones. El límite inferior se debe al hecho de que la célula debe tener un conjunto mínimo de sustancias y estructuras para garantizar la actividad vital, y un tamaño de célula demasiado grande interferirá con el intercambio de sustancias y energía con el medio ambiente, y también complicará los procesos. de mantener la homeostasis. Sin embargo, algunas células se pueden ver a simple vista. En primer lugar, estos incluyen las células de la sandía y la manzana, así como los huevos de peces y aves. Incluso si una de las dimensiones lineales de la celda excede el promedio, todas las demás corresponden a la norma. Por ejemplo, el proceso de una neurona puede superar 1 m de longitud, pero su diámetro seguirá correspondiendo al valor medio. No existe una relación directa entre el tamaño de las células y el tamaño corporal. Por tanto, las células musculares de un elefante y un ratón tienen el mismo tamaño.

Células procariotas y eucariotas.

Como se mencionó anteriormente, las células tienen muchas propiedades funcionales similares y características morfológicas. Cada uno de ellos consta de citoplasma sumergido en él. aparato hereditario y separado del entorno externo membrana plasmática , o plasmalema, que no interfiere con el proceso de metabolismo y energía. Fuera de la membrana, la célula también puede tener una pared celular, formada por diversas sustancias, que sirve para proteger la célula y es una especie de esqueleto externo.

El citoplasma es todo el contenido de una célula, que llena el espacio entre la membrana plasmática y la estructura que contiene la información genética. Se compone de la sustancia principal: hialoplasma- y orgánulos e inclusiones sumergidos en él. organoides son componentes permanentes de la célula que realizan determinadas funciones, y las inclusiones son componentes que aparecen y desaparecen durante la vida de la célula, realizando principalmente funciones de almacenamiento o excretorias. Las inclusiones suelen dividirse en sólidas y líquidas. Las inclusiones sólidas están representadas principalmente por gránulos y pueden ser de diferente naturaleza, mientras que las vacuolas y las gotas de grasa se consideran inclusiones líquidas.

Actualmente, existen dos tipos principales de organización celular: procariotas y eucariotas.

Una célula procariótica no tiene núcleo; su información genética no está separada del citoplasma por membranas.

La región del citoplasma en la que se almacena la información genética en una célula procariótica se llama nucleoide. En el citoplasma de las células procarióticas, hay principalmente un tipo de orgánulo: los ribosomas, y los orgánulos rodeados por membranas están completamente ausentes. Las bacterias son procariotas.

Una célula eucariota es una célula en la que al menos una de las etapas de desarrollo tiene centro- una estructura especial en la que se encuentra el ADN.

El citoplasma de las células eucariotas se distingue por una diversidad significativa de orgánulos de membrana y no membrana. Los organismos eucariotas incluyen plantas, animales y hongos. El tamaño de las células procarióticas suele ser un orden de magnitud menor que el tamaño de las células eucariotas. La mayoría de los procariotas son organismos unicelulares, mientras que los eucariotas son multicelulares.

Características comparativas de la estructura de células de plantas, animales, bacterias y hongos.

Además de las características características de los procariotas y eucariotas, las células de plantas, animales, hongos y bacterias también tienen una serie de características. Por tanto, las células vegetales contienen orgánulos específicos: cloroplastos, que determinan su capacidad para realizar la fotosíntesis, mientras que estos orgánulos no se encuentran en otros organismos. Por supuesto, esto no significa que otros organismos no sean capaces de realizar la fotosíntesis, ya que, por ejemplo, en las bacterias se produce mediante invaginaciones de la membrana plasmática y vesículas de membrana individuales en el citoplasma.

Las células vegetales, por regla general, contienen grandes vacuolas llenas de savia celular. También se encuentran en las células de animales, hongos y bacterias, pero tienen un origen completamente diferente y realizan funciones diferentes. La principal sustancia de reserva que se encuentra en forma de inclusiones sólidas en las plantas es el almidón, en los animales y hongos es el glucógeno y en las bacterias es el glucógeno o volutina.

Una vez más contraste de estos grupos de organismos está la organización del aparato de superficie: las células de los organismos animales no tienen pared celular, su membrana plasmática está cubierta solo por un glicocálix delgado, mientras que todos los demás lo tienen. Esto es totalmente comprensible, ya que la forma en que los animales se alimentan está asociada a la captura de partículas de alimento durante el proceso de fagocitosis, y la presencia de una pared celular les privaría de esta oportunidad. La naturaleza química de la sustancia que forma la pared celular es diferente en varios grupos organismos vivos: si en las plantas es celulosa, en los hongos es quitina y en las bacterias es mureína. Características comparativas Estructura de las células de plantas, animales, hongos y bacterias.

Firmar	bacterias	animales	Hongos	Plantas
Método de nutrición	Heterótrofo o autótrofo	heterótrofo	heterótrofo	autótrofo
Organización de la información hereditaria.	Procariotas	Eucariotas	Eucariotas	Eucariotas
localización del ADN	Nucleoide, plásmidos	Núcleo, mitocondrias	Núcleo, mitocondrias	Núcleo, mitocondrias, plastidios.
Membrana plasmática	Comer	Comer	Comer	Comer
pared celular	Mureinovaya	—	quitinoso	Pulpa
Citoplasma	Comer	Comer	Comer	Comer
organoides	ribosomas	Membrana y no membrana, incluido el centro celular.	Membrana y no membrana	Membranosas y no membranales, incluidos plastidios.
organoides de movimiento	Flagelos y vellosidades	Flagelos y cilios	Flagelos y cilios	Flagelos y cilios
vacuolas	Casi nunca	Contráctil, digestivo	A veces	Vacuola central con savia celular.
Inclusiones	Glucógeno, volutina	glucógeno	glucógeno	Almidón

En la figura se muestran las diferencias en la estructura de las células de representantes de diferentes reinos de la naturaleza viva.

Composición química de la célula. Macro y microelementos. La relación entre la estructura y funciones de las sustancias orgánicas e inorgánicas (proteínas, ácidos nucleicos, carbohidratos, lípidos, ATP) que forman la célula. El papel de las sustancias químicas en las células y el cuerpo humano.

Composición química de la célula.

La mayoría de los elementos químicos se han encontrado en los organismos vivos. Tabla periódica Elementos de D.I. Mendeleev, descubiertos hasta la fecha. Por un lado, no contienen ningún elemento que no se encuentre en la naturaleza inanimada y, por otro lado, sus concentraciones en los cuerpos de la naturaleza inanimada y en los organismos vivos difieren significativamente.

Estos elementos quimicos Formar sustancias inorgánicas y orgánicas. A pesar de que los organismos vivos están dominados por sustancias inorgánicas, son las sustancias orgánicas las que determinan la singularidad de su composición química y el fenómeno de la vida en general, ya que son sintetizadas principalmente por organismos en el proceso de la vida y desempeñan un papel vital en las reacciones.

La ciencia estudia la composición química de los organismos y las reacciones químicas que ocurren en ellos. bioquímica.

Cabe señalar que el contenido de sustancias químicas en diferentes células y tejidos puede variar significativamente. Por ejemplo, si en las células animales predominan las proteínas entre los compuestos orgánicos, en las células vegetales predominan los carbohidratos.

Elemento químico	la corteza terrestre	agua de mar	Organismos vivos
oh	49.2	85.8	65-75
do	0.4	0.0035	15-18
h	1.0	10.67	8-10
norte	0.04	0.37	1.5-3.0
PAG	0.1	0.003	0.20-1.0
S	0.15	0.09	0.15-0.2
k	2.35	0.04	0.15-0.4
California	3.25	0.05	0.04-2.0
CL	0.2	0.06	0.05-0.1
magnesio	2.35	0.14	0.02-0.03
N / A	2.4	1.14	0.02-0.03
fe	4.2	0.00015	0.01-0.015
zinc	< 0.01	0.00015	0.0003
Cu	< 0.01	< 0.00001	0.0002
I	< 0.01	0.000015	0.0001
F	0.1	2.07	0.0001

Macro y microelementos

En los organismos vivos se encuentran alrededor de 80 elementos químicos, pero sólo 27 de estos elementos tienen establecidas sus funciones en la célula y el organismo. El resto de elementos están presentes en pequeñas cantidades y, aparentemente, ingresan al organismo con los alimentos, el agua y el aire. El contenido de elementos químicos en el cuerpo varía significativamente. Según su concentración se dividen en macroelementos y microelementos.

La concentración de cada macronutrientes en el cuerpo supera el 0,01% y su contenido total es del 99%. Los macroelementos incluyen oxígeno, carbono, hidrógeno, nitrógeno, fósforo, azufre, potasio, calcio, sodio, cloro, magnesio y hierro. Los primeros cuatro elementos enumerados (oxígeno, carbono, hidrógeno y nitrógeno) también se denominan organogénico, ya que forman parte de los principales compuestos orgánicos. El fósforo y el azufre también son componentes de varias sustancias orgánicas, como proteínas y ácidos nucleicos. El fósforo es esencial para la formación de huesos y dientes.

Sin los macroelementos restantes, el funcionamiento normal del cuerpo es imposible. Así, el potasio, el sodio y el cloro intervienen en los procesos de excitación celular. El potasio también es necesario para el funcionamiento de muchas enzimas y la retención de agua en la célula. El calcio se encuentra en las paredes celulares de las plantas, huesos, dientes y caparazones de moluscos y es necesario para la contracción de las células musculares y el movimiento intracelular. El magnesio es un componente de la clorofila, un pigmento que permite que se produzca la fotosíntesis. También participa en la biosíntesis de proteínas. El hierro, además de formar parte de la hemoglobina, que transporta el oxígeno en la sangre, es necesario para los procesos de respiración y fotosíntesis, así como para el funcionamiento de muchas enzimas.

Microelementos están contenidos en el cuerpo en concentraciones inferiores al 0,01% y su concentración total en la célula no alcanza el 0,1%. Los microelementos incluyen zinc, cobre, manganeso, cobalto, yodo, flúor, etc. El zinc es parte de la molécula de la hormona pancreática insulina, el cobre es necesario para los procesos de fotosíntesis y respiración. El cobalto es un componente de la vitamina B12, cuya ausencia provoca anemia. El yodo es necesario para la síntesis de hormonas tiroideas, que aseguran un metabolismo normal, y el fluoruro está asociado con la formación del esmalte dental.

Tanto la deficiencia como el exceso o alteración del metabolismo de macro y microelementos conducen al desarrollo varias enfermedades. En particular, la falta de calcio y fósforo provoca raquitismo, la falta de nitrógeno provoca una grave deficiencia de proteínas, la deficiencia de hierro provoca anemia y la falta de yodo provoca una alteración en la formación de hormonas tiroideas y una disminución de la tasa metabólica. Una disminución en la ingesta de flúor del agua y de los alimentos determina en gran medida la interrupción de la renovación del esmalte dental y, como consecuencia, la predisposición a la caries. El plomo es tóxico para casi todos los organismos. Su exceso provoca daños irreversibles en el cerebro y el sistema nervioso central, que se manifiestan por pérdida de visión y audición, insomnio, insuficiencia renal, convulsiones y también puede provocar parálisis y enfermedades como el cáncer. La intoxicación aguda por plomo se acompaña de alucinaciones repentinas y termina en coma y muerte.

La falta de macro y microelementos se puede compensar aumentando su contenido en los alimentos y el agua potable, así como tomando medicamentos. Así, el yodo se encuentra en el marisco y en la sal yodada, el calcio en la cáscara de huevo, etc.

La relación entre la estructura y funciones de las sustancias orgánicas e inorgánicas (proteínas, ácidos nucleicos, carbohidratos, lípidos, ATP) que forman la célula. El papel de las sustancias químicas en las células y el cuerpo humano.

Sustancias inorgánicas

Los elementos químicos de la célula forman varios compuestos: inorgánicos y orgánicos. Las sustancias inorgánicas de la célula incluyen agua, sales minerales, ácidos, etc., y las sustancias orgánicas incluyen proteínas, ácidos nucleicos, carbohidratos, lípidos, ATP, vitaminas, etc.

Agua(H 2 O) es la sustancia inorgánica más común de la célula, que tiene propiedades fisicoquímicas únicas. No tiene sabor, ni color, ni olor. La densidad y viscosidad de todas las sustancias se evalúan con agua. Como muchas otras sustancias, el agua puede existir en tres estados de agregación: sólido (hielo), líquido y gaseoso (vapor). El punto de fusión del agua es $0°$С, el punto de ebullición es $100°$С, sin embargo, la disolución de otras sustancias en el agua puede cambiar estas características. La capacidad calorífica del agua también es bastante alta: 4200 kJ/mol K, lo que le permite participar en los procesos de termorregulación. En una molécula de agua, los átomos de hidrógeno están ubicados en un ángulo de $105°$, mientras que los pares de electrones compartidos son arrastrados por el átomo de oxígeno, más electronegativo. Esto determina las propiedades dipolares de las moléculas de agua (un extremo está cargado positivamente y el otro negativamente) y la posibilidad de formación de enlaces de hidrógeno entre las moléculas de agua. La cohesión de las moléculas de agua subyace al fenómeno de la tensión superficial, la capilaridad y las propiedades del agua como disolvente universal. Como resultado, todas las sustancias se dividen en solubles en agua (hidrófilas) e insolubles en ella (hidrófobas). Gracias a estas propiedades únicas, está predeterminado que el agua se haya convertido en la base de la vida en la Tierra.

El contenido promedio de agua en las células del cuerpo varía y puede cambiar con la edad. Así, en un embrión humano de un mes y medio, el contenido de agua en las células alcanza el 97,5%, en uno de ocho meses, el 83%, en un recién nacido disminuye al 74% y en en un adulto el promedio es del 66%. Sin embargo, las células del cuerpo difieren en su contenido de agua. Entonces, los huesos contienen aproximadamente un 20% de agua, el hígado, un 70% y el cerebro, un 86%. En general se puede decir que La concentración de agua en las células es directamente proporcional a la tasa metabólica..

Sales minerales puede estar en estado disuelto o no disuelto. Sales solubles disociarse en iones: cationes y aniones. Los cationes más importantes son los iones de potasio y sodio, que facilitan la transferencia de sustancias a través de la membrana y participan en la aparición y conducción de los impulsos nerviosos; así como iones de calcio, que intervienen en los procesos de contracción de las fibras musculares y coagulación de la sangre; magnesio, que forma parte de la clorofila; hierro, que forma parte de varias proteínas, incluida la hemoglobina. Los aniones más importantes son el anión fosfato, que forma parte del ATP y los ácidos nucleicos, y el residuo de ácido carbónico, que suaviza las fluctuaciones del pH del medio ambiente. Los iones de sales minerales aseguran la penetración del agua en la célula y su retención en ella. Si la concentración de sal en el medio ambiente es menor que en la célula, entonces el agua penetra en la célula. Los iones también determinan las propiedades amortiguadoras del citoplasma, es decir, su capacidad para mantener un pH ligeramente alcalino constante en el citoplasma, a pesar de la formación constante de productos ácidos y alcalinos en la célula.

Sales insolubles(CaCO 3, Ca 3 (PO 4) 2, etc.) forman parte de los huesos, dientes, caparazones y caparazones de animales unicelulares y multicelulares.

Además, los organismos pueden producir otros compuestos inorgánicos, como ácidos y óxidos. Así, las células parietales del estómago humano producen ácido clorhídrico, que activa la enzima digestiva pepsina, y el óxido de silicio impregna las paredes celulares de las colas de caballo y forma las conchas de las diatomeas. En los últimos años también se ha estudiado el papel del óxido nítrico (II) en la señalización en las células y en el organismo.

Materia organica

Características generales de las sustancias celulares orgánicas.

Las sustancias orgánicas de una célula pueden estar representadas tanto por moléculas relativamente simples como por otras más complejas. En los casos en que una molécula compleja (macromolécula) está formada por un número significativo de moléculas más simples que se repiten, se denomina polímero, y unidades estructurales - monómeros. Dependiendo de si las unidades poliméricas se repiten o no, se clasifican en regular o irregular. Los polímeros constituyen hasta el 90% de la masa de materia seca de la célula. Pertenecen a tres clases principales de compuestos orgánicos: carbohidratos (polisacáridos), proteínas y ácidos nucleicos. Los polisacáridos son polímeros regulares, mientras que las proteínas y los ácidos nucleicos son irregulares. En proteínas y ácidos nucleicos, la secuencia de monómeros es sumamente importante, ya que realizan una función de información.

carbohidratos

carbohidratos- Se trata de compuestos orgánicos que constan principalmente de tres elementos químicos: carbono, hidrógeno y oxígeno, aunque algunos carbohidratos también contienen nitrógeno o azufre. La fórmula general de los carbohidratos es C m (H 2 O) n. Se dividen en carbohidratos simples y complejos.

Carbohidratos simples (monosacáridos) Contienen una sola molécula de azúcar que no se puede descomponer en otras más simples. Se trata de sustancias cristalinas, de sabor dulce y muy solubles en agua. Los monosacáridos participan activamente en el metabolismo celular y forman parte de los carbohidratos complejos: oligosacáridos y polisacáridos.

Los monosacáridos se clasifican según el número de átomos de carbono (C 3 -C 9), por ejemplo, pentosas(C 5) y hexosas(C 6). Las pentosas incluyen ribosa y desoxirribosa. ribosa forma parte del ARN y del ATP. desoxirribosa es un componente del ADN. Las hexosas (C 6 H 12 O 6) son glucosa, fructosa, galactosa, etc. Glucosa(azúcar de uva) se encuentra en todos los organismos, incluida la sangre humana, ya que es una reserva de energía. Forma parte de muchos azúcares complejos: sacarosa, lactosa, maltosa, almidón, celulosa, etc. Fructosa(azúcar de frutas) se encuentra en concentraciones más altas en frutas, miel y raíces de remolacha azucarera. No sólo participa activamente en los procesos metabólicos, sino que también forma parte de la sacarosa y de algunos polisacáridos, como la insulina.

La mayoría de los monosacáridos son capaces de producir una reacción de espejo de plata y reducir el cobre cuando se agrega líquido felino (una mezcla de soluciones de sulfato de cobre (II) y tartrato de potasio y sodio) y se hierve.

A oligosacáridos Incluyen carbohidratos formados por varios residuos de monosacáridos. Generalmente también son muy solubles en agua y tienen un sabor dulce. Dependiendo del número de estos residuos, se distinguen disacáridos (dos residuos), trisacáridos (tres), etc. Los disacáridos incluyen sacarosa, lactosa, maltosa, etc. sacarosa(azúcar de remolacha o caña) está formado por residuos de glucosa y fructosa y se encuentra en los órganos de almacenamiento de algunas plantas. Especialmente mucha sacarosa se encuentra en los tubérculos de la remolacha azucarera y la caña de azúcar, de donde se obtienen industrialmente. Sirve como estándar para el dulzor de los carbohidratos. Lactosa, o azúcar de leche, formado por residuos de glucosa y galactosa, se encuentra en la leche materna y de vaca. Maltosa(azúcar de malta) consta de dos unidades de glucosa. Se forma durante la descomposición de los polisacáridos en las semillas de las plantas y sistema digestivo humano, utilizado en la producción de cerveza.

Polisacáridos son biopolímeros cuyos monómeros son residuos mono o disacáridos. La mayoría de los polisacáridos son insolubles en agua y tienen un sabor sin azúcar. Estos incluyen almidón, glucógeno, celulosa y quitina. Almidón- es una sustancia en polvo blanca que no se moja con agua, pero que se forma cuando se elabora cerveza agua caliente suspensión - pasta. En realidad, el almidón consta de dos polímeros: la amilosa menos ramificada y la amilopectina más ramificada (fig. 2.9). El monómero tanto de la amilosa como de la amilopectina es la glucosa. El almidón es la principal sustancia de almacenamiento de las plantas, que se acumula en grandes cantidades en semillas, frutos, tubérculos, rizomas y otros órganos de almacenamiento de las plantas. Una reacción cualitativa al almidón es una reacción con yodo, en la que el almidón se vuelve azul violeta.

glucógeno(almidón animal) es un polisacárido de reserva de animales y hongos, que en los humanos se acumula en mayores cantidades en los músculos y el hígado. También es insoluble en agua y no tiene un sabor dulce. El monómero del glucógeno es la glucosa. En comparación con las moléculas de almidón, las moléculas de glucógeno están aún más ramificadas.

Celulosa, o fibra, es el principal polisacárido de soporte de las plantas. El monómero de la celulosa es la glucosa. Las moléculas de celulosa no ramificadas forman haces que forman parte de las paredes celulares de las plantas. La celulosa es la base de la madera, se utiliza en la construcción, en la producción de textiles, papel, alcohol y muchas sustancias orgánicas. La celulosa es químicamente inerte y no se disuelve ni en ácidos ni en álcalis. Tampoco es descompuesto por las enzimas del sistema digestivo humano, pero su digestión se ve facilitada por las bacterias del intestino grueso. Además, la fibra estimula las contracciones de las paredes del tracto gastrointestinal, ayudando a mejorar su funcionamiento.

quitina es un polisacárido cuyo monómero es un monosacárido que contiene nitrógeno. Forma parte de las paredes celulares de los hongos y de las conchas de los artrópodos. El sistema digestivo humano también carece de la enzima para digerir la quitina; sólo algunas bacterias la tienen.

Funciones de los carbohidratos. Los carbohidratos realizan funciones plásticas (construcción), energía, almacenamiento y soporte en la célula. Forman las paredes celulares de plantas y hongos. El valor energético de la descomposición de 1 g de carbohidratos es de 17,2 kJ. La glucosa, la fructosa, la sacarosa, el almidón y el glucógeno son sustancias de almacenamiento. Los carbohidratos también pueden formar parte de lípidos y proteínas complejos, formando glicolípidos y glicoproteínas, particularmente en las membranas celulares. No menos importante es el papel de los carbohidratos en el reconocimiento intercelular y la percepción de señales del entorno externo, ya que funcionan como receptores como parte de las glicoproteínas.

lípidos

lípidos es un grupo químicamente heterogéneo de sustancias de bajo peso molecular con propiedades hidrófobas. Estas sustancias son insolubles en agua y forman emulsiones en ella, pero son muy solubles en disolventes orgánicos. Los lípidos son aceitosos al tacto, muchos de ellos dejan marcas características que no se secan en el papel. Junto con las proteínas y los carbohidratos, son uno de los principales componentes de las células. El contenido de lípidos en diferentes células no es el mismo, especialmente hay muchos en las semillas y frutos de algunas plantas, en el hígado, el corazón y la sangre.

Según la estructura de la molécula, los lípidos se dividen en simples y complejos. A simple Los lípidos incluyen lípidos neutros (grasas), ceras y esteroides. Complejo Los lípidos también contienen otro componente no lipídico. Los más importantes son los fosfolípidos, glicolípidos, etc.

Grasas son ésteres del alcohol trihídrico glicerol y ácidos grasos superiores. La mayoría de los ácidos grasos contienen entre 14 y 22 átomos de carbono. Entre ellos se encuentran tanto saturados como insaturados, es decir, que contienen dobles enlaces. Los ácidos grasos saturados más comunes son el palmítico y el esteárico, y los ácidos grasos insaturados más comunes son el oleico. Algunos ácidos grasos insaturados no se sintetizan en el cuerpo humano o se sintetizan en cantidades insuficientes, por lo que son esenciales. Los residuos de glicerol forman “cabezas” hidrófilas y los residuos de ácidos grasos forman “colas” hidrófobas.

Las grasas desempeñan principalmente una función de almacenamiento en las células y sirven como fuente de energía. El tejido adiposo subcutáneo es rico en ellos, desempeñando funciones de absorción de impactos y aislamiento térmico, y en los animales acuáticos también aumentan la flotabilidad. Las grasas vegetales contienen principalmente ácidos grasos insaturados, por lo que son líquidas y se denominan aceites. Los aceites se encuentran en las semillas de muchas plantas, como las de girasol, soja, colza, etc.

Ceras- Son ésteres y mezclas de ácidos grasos y alcoholes grasos. En las plantas, forman una película en la superficie de la hoja, que protege contra la evaporación, la penetración de patógenos, etc. En varios animales, cubren el cuerpo o sirven para construir panales.

A esteroides Entre ellos se incluyen lípidos como el colesterol, componente esencial de las membranas celulares, así como las hormonas sexuales estradiol, testosterona, vitamina D, etc.

Fosfolípidos, además de residuos de glicerol y ácidos grasos, contienen un residuo de ácido ortofosfórico. Forman parte de las membranas celulares y proporcionan sus propiedades de barrera.

Glicolípidos También son componentes de las membranas, pero su contenido allí es pequeño. La parte no lipídica de los glicolípidos son los carbohidratos.

Funciones de los lípidos. Los lípidos realizan funciones plásticas (de construcción), energéticas, de almacenamiento, protectoras, excretoras y reguladoras en la célula, además, son vitaminas; Es un componente esencial de las membranas celulares. Cuando se descompone 1 g de lípidos, se liberan 38,9 kJ de energía. Se almacenan en varios órganos de plantas y animales. Además, el tejido adiposo subcutáneo protege los órganos internos de la hipotermia o el sobrecalentamiento, así como del shock. La función reguladora de los lípidos se debe a que algunos de ellos son hormonas. El cuerpo graso de los insectos sirve para la excreción.

Ardillas

Ardillas- Se trata de compuestos de alto peso molecular, biopolímeros, cuyos monómeros son aminoácidos unidos por enlaces peptídicos.

aminoácido Se llama compuesto orgánico que tiene un grupo amino, un grupo carboxilo y un radical. En total, en la naturaleza se encuentran alrededor de 200 aminoácidos, que se diferencian en los radicales y la disposición mutua de los grupos funcionales, pero solo 20 de ellos pueden formar parte de las proteínas. Estos aminoácidos se llaman proteinogénico.

Desafortunadamente, no todos los aminoácidos proteinogénicos se pueden sintetizar en el cuerpo humano, por lo que se dividen en reemplazables y esenciales. aminoácidos no esenciales se forman en el cuerpo humano en la cantidad requerida, y insustituible- No. Deben ser suministrados con alimentos, pero también pueden ser sintetizados parcialmente por microorganismos intestinales. Hay 8 aminoácidos completamente esenciales, entre ellos valina, isoleucina, leucina, lisina, metionina, treonina, triptófano y fenilalanina. A pesar de que absolutamente todos los aminoácidos proteinógenos se sintetizan en las plantas, las proteínas vegetales están incompletas porque no contienen el conjunto completo de aminoácidos y la presencia de proteínas en las partes vegetativas de las plantas rara vez supera el 1-2% de la masa. . Por tanto, es necesario ingerir proteínas no solo de origen vegetal, sino también de origen animal.

Una secuencia de dos aminoácidos unidos por enlaces peptídicos se llama dipéptido, de tres - tripéptido etc. Entre los péptidos se encuentran compuestos tan importantes como hormonas (oxitocina, vasopresina), antibióticos, etc. Una cadena de más de veinte aminoácidos se llama polipéptido, y los polipéptidos que contienen más de 60 residuos de aminoácidos son proteínas.

Niveles de organización estructural de las proteínas. Las proteínas pueden tener estructuras primarias, secundarias, terciarias y cuaternarias.

Estructura proteica primaria- Este secuencia lineal de aminoácidos unidos por un enlace peptídico. La estructura primaria determina en última instancia la especificidad de una proteína y su singularidad, ya que incluso si asumimos que la proteína promedio contiene 500 residuos de aminoácidos, entonces el número de combinaciones posibles es 20.500. Por lo tanto, un cambio en la ubicación de al menos un amino. El ácido en la estructura primaria implica un cambio en las estructuras secundaria y superior, así como en las propiedades de la proteína en su conjunto.

Las características estructurales de la proteína determinan su disposición espacial: la aparición de estructuras secundarias y terciarias.

Estructura secundaria representa la disposición espacial de una molécula de proteína en la forma espirales o pliegues, sostenido por enlaces de hidrógeno entre los átomos de oxígeno e hidrógeno de grupos peptídicos de diferentes vueltas de la hélice o pliegues. Muchas proteínas contienen regiones más o menos largas con estructura secundaria. Estos son, por ejemplo, queratinas de cabello y uñas, fibroína de seda.

Estructura terciaria ardilla ( glóbulo) es también una forma de disposición espacial de una cadena polipeptídica unida por enlaces hidrófobos, de hidrógeno, disulfuro (S-S) y otros. Es característico de la mayoría de las proteínas del cuerpo, como la mioglobina muscular.

Estructura cuaternaria- el más complejo, formado por varias cadenas polipeptídicas conectadas principalmente por los mismos enlaces que en el terciario (hidrófobo, iónico e hidrógeno), así como otras interacciones débiles. La estructura cuaternaria es característica de algunas proteínas, como la hemoglobina, la clorofila, etc.

Según la forma de la molécula se distinguen fibrilar Y globular proteínas. Los primeros de ellos son alargados, como el colágeno del tejido conectivo o las queratinas de cabello y uñas. Las proteínas globulares tienen forma de bola (glóbulo), como la mioglobina muscular.

Proteínas simples y complejas. Las proteínas pueden ser simple Y complejo. Las proteínas simples están formadas únicamente por aminoácidos, mientras que complejo Las proteínas (lipoproteínas, cromoproteínas, glicoproteínas, nucleoproteínas, etc.) contienen partes proteicas y no proteicas. Cromoproteínas contienen una parte no proteica coloreada. Estos incluyen hemoglobina, mioglobina, clorofila, citocromos, etc. Así, en la composición de la hemoglobina, cada una de las cuatro cadenas polipeptídicas de la proteína globina está asociada con una parte no proteica: el hemo, en cuyo centro hay hierro. ion, que da a la hemoglobina un color rojo. Parte no proteica lipoproteínas es un lípido y glicoproteínas- carbohidratos. Tanto las lipoproteínas como las glicoproteínas forman parte de las membranas celulares. Nucleoproteínas Son complejos de proteínas y ácidos nucleicos (ADN y ARN). Realizan las funciones más importantes en los procesos de almacenamiento y transmisión de información hereditaria.

Propiedades de las proteínas. Muchas proteínas son muy solubles en agua, pero también las hay que se disuelven únicamente en soluciones de sales, álcalis, ácidos o disolventes orgánicos. La estructura de una molécula de proteína y su actividad funcional dependen de las condiciones ambientales. La pérdida de su estructura por parte de una molécula de proteína manteniendo su estructura primaria se llama desnaturalización.

La desnaturalización ocurre debido a cambios de temperatura, pH, presión atmosférica, bajo la influencia de ácidos, álcalis, sales. metales pesados, disolventes orgánicos, etc. El proceso inverso de restauración de estructuras secundarias y superiores se denomina renaturalización, sin embargo, no siempre es posible. La destrucción completa de una molécula de proteína se llama destrucción.

Funciones de las proteínas. Las proteínas realizan una serie de funciones en la célula: plástica (construcción), catalítica (enzimática), energética, de señalización (receptor), contráctil (motora), de transporte, protectora, reguladora y de almacenamiento.

La función constructiva de las proteínas está asociada con su presencia en las membranas celulares y componentes estructurales de la célula. Energía: debido al hecho de que cuando se descompone 1 g de proteína, se liberan 17,2 kJ de energía. Las proteínas receptoras de membrana participan activamente en la percepción de señales ambientales y su transmisión por toda la célula, así como en el reconocimiento intercelular. Sin proteínas, el movimiento de las células y de los organismos en su conjunto es imposible, ya que forman la base de los flagelos y los cilios, y también aseguran la contracción de los músculos y el movimiento de los componentes intracelulares. En la sangre de los seres humanos y de muchos animales, la proteína hemoglobina transporta oxígeno y parte de dióxido de carbono, otras proteínas transportan iones y electrones. El papel protector de las proteínas está asociado principalmente con la inmunidad, ya que la proteína interferón es capaz de destruir muchos virus y las proteínas de los anticuerpos inhiben el desarrollo de bacterias y otros agentes extraños. Entre las proteínas y los péptidos hay muchas hormonas, por ejemplo, la hormona pancreática, la insulina, que regula la concentración de glucosa en la sangre. En algunos organismos, las proteínas se pueden almacenar como reservas, como las legumbres en semillas o la clara de un huevo de gallina.

Ácidos nucleicos

Ácidos nucleicos Son biopolímeros cuyos monómeros son nucleótidos. Actualmente se conocen dos tipos de ácidos nucleicos: el ácido ribonucleico (ARN) y el ácido desoxirribonucleico (ADN).

nucleótido formado por una base nitrogenada, un residuo de azúcar pentosa y un residuo de ácido ortofosfórico. Las características de los nucleótidos están determinadas principalmente por las bases nitrogenadas que los componen, por lo que, incluso convencionalmente, los nucleótidos se designan por las primeras letras de sus nombres. Los nucleótidos pueden contener cinco bases nitrogenadas: adenina (A), guanina (G), timina (T), uracilo (U) y citosina (C). Los nucleótidos pentosas (ribosa y desoxirribosa) determinan qué nucleótido se formará: un ribonucleótido o un desoxirribonucleótido. Los ribonucleótidos son monómeros de ARN, pueden actuar como moléculas señal (AMPc) y forman parte de compuestos de alta energía, como el ATP, y coenzimas, como NADP, NAD, FAD, etc., y los desoxirribonucleótidos forman parte del ADN.

Ácido desoxirribonucleico (ADN) es un biopolímero bicatenario cuyos monómeros son desoxirribonucleótidos. Los desoxirribonucleótidos contienen solo cuatro bases nitrogenadas de cinco posibles: adenina (A), timina (T), guanina (G) o citosina (C), así como residuos de desoxirribosa y ácido ortofosfórico. Los nucleótidos de la cadena de ADN están conectados entre sí a través de residuos de ácido ortofosfórico, formando un enlace fosfodiéster. Cuando se forma una molécula de doble cadena, las bases nitrogenadas se dirigen hacia el interior de la molécula. Sin embargo, la unión de las cadenas de ADN no se produce al azar: las bases nitrogenadas de diferentes cadenas están conectadas entre sí mediante enlaces de hidrógeno según el principio de complementariedad: la adenina está unida a la timina mediante dos enlaces de hidrógeno (A=T), y la guanina está unida a la timina mediante dos enlaces de hidrógeno (A=T). está conectado a la citosina por tres (G$≡C).

Fueron instalados para ella. Reglas de Chargaff:

1. El número de nucleótidos de ADN que contienen adenina es igual al número de nucleótidos que contienen timina (A=T).
2. El número de nucleótidos de ADN que contienen guanina es igual al número de nucleótidos que contienen citosina (G$≡$C).
3. La suma de los desoxirribonucleótidos que contienen adenina y guanina es igual a la suma de los desoxirribonucleótidos que contienen timina y citosina (A+G = T+C).
4. La proporción entre la suma de desoxirribonucleótidos que contienen adenina y timina y la suma de desoxirribonucleótidos que contienen guanina y citosina depende del tipo de organismo.

La estructura del ADN fue descifrada por F. Crick y D. Watson ( Premio Nobel en fisiología y medicina, 1962). Según su modelo, la molécula de ADN es una doble hélice dextrógira. La distancia entre los nucleótidos en una cadena de ADN es de 0,34 nm.

La propiedad más importante del ADN es la capacidad de replicarse (autoduplicarse). La función principal del ADN es almacenar y transmitir información hereditaria, que está escrita en forma de secuencias de nucleótidos. La estabilidad de la molécula de ADN se mantiene mediante potentes sistemas de reparación, pero ni siquiera ellos pueden eliminar por completo los efectos adversos, lo que finalmente conduce a la aparición de mutaciones. El ADN de las células eucariotas se concentra en el núcleo, mitocondrias y plastidios, mientras que en las células procarióticas se localiza directamente en el citoplasma. El ADN nuclear es la base de los cromosomas; está representado por moléculas abiertas. El ADN de mitocondrias, plastidios y procariotas es circular.

Ácido ribonucleico (ARN)- un biopolímero cuyos monómeros son ribonucleótidos. También contienen cuatro bases nitrogenadas: adenina (A), uracilo (U), guanina (G) o citosina (C), lo que se diferencia del ADN en una de las bases (en lugar de timina, el ARN contiene uracilo). El residuo de azúcar pentosa en los ribonucleótidos está representado por ribosa. El ARN es en su mayoría moléculas monocatenarias, con excepción de algunas virales. Hay tres tipos principales de ARN: mensajero o molde (ARNm), ribosómico (ARNr) y de transporte (ARNt). Todos ellos se forman en el proceso. transcripciones- reescritura a partir de moléculas de ADN.

Y Los ARN constituyen la fracción más pequeña de ARN en una célula (2-4%), lo que se compensa con su diversidad, ya que una célula puede contener miles de ARNm diferentes. Se trata de moléculas monocatenarias que sirven de plantilla para la síntesis de cadenas polipeptídicas. La información sobre la estructura de la proteína se registra en forma de secuencias de nucleótidos, con cada aminoácido codificado por un triplete de nucleótidos: codón.

r Los ARN son el tipo de ARN más abundante en una célula (hasta un 80%). Su peso molecular tiene un promedio de 3000-5000; se forman en los nucléolos y forman parte de orgánulos celulares: los ribosomas. Los ARNr también parecen desempeñar un papel en la síntesis de proteínas.

t El ARN es la más pequeña de las moléculas de ARN, ya que contiene sólo entre 73 y 85 nucleótidos. Su proporción de la cantidad total de ARN en la célula es aproximadamente el 16%. La función del ARNt es transportar aminoácidos al sitio de síntesis de proteínas (ribosomas). La molécula de ARNt tiene forma de hoja de trébol. En un extremo de la molécula hay un sitio para la unión de un aminoácido, y en uno de los bucles hay un triplete de nucleótidos, complementario al codón del ARNm y que determina qué aminoácido transportará el ARNt. anticodón.

Todos los tipos de ARN participan activamente en el proceso de implementación de la información hereditaria, que se transcribe del ADN al ARNm, y este último realiza la síntesis de proteínas. El ARNt entrega aminoácidos a los ribosomas durante la síntesis de proteínas, y el ARNr es parte de los propios ribosomas.

Ácido adenosín trifosfórico (ATP) es un nucleótido que contiene, además de la base nitrogenada adenina y un residuo de ribosa, tres residuos de ácido fosfórico. Los enlaces entre los dos últimos residuos de fósforo son de alta energía (la escisión libera 42 kJ/mol de energía), mientras que el enlace químico estándar durante la escisión produce 12 kJ/mol. Cuando se necesita energía, se escinde el enlace macroérgico de ATP, se forma ácido adenosina difosfórico (ADP), se forma un residuo de fósforo y se libera energía:

ATP + H 2 O $→$ ADP + H 3 PO 4 + 42 kJ.

El ADP también se puede descomponer para formar AMP (ácido adenosín monofosfórico) y un residuo de ácido fosfórico:

ADP + H 2 O $→$ AMP + H 3 PO 4 + 42 kJ.

En el proceso del metabolismo energético (durante la respiración, fermentación), así como en el proceso de fotosíntesis, el ADP adhiere un residuo de fósforo y se convierte en ATP. La reacción de reducción de ATP se llama fosforilación. El ATP es una fuente universal de energía para todos los procesos vitales de los organismos vivos.

El estudio de la composición química de las células de todos los organismos vivos ha demostrado que contienen los mismos elementos químicos, sustancias químicas que realizan las mismas funciones. Además, en él funcionará una sección de ADN transferida de un organismo a otro, y una proteína sintetizada por bacterias u hongos funcionará como hormona o enzima en el cuerpo humano. Ésta es una de las pruebas de la unidad de origen del mundo orgánico.

Estructura celular. La relación entre la estructura y funciones de las partes y orgánulos de una célula es la base de su integridad.

estructura celular

Estructura de las células procarióticas y eucariotas.

Los principales componentes estructurales de las células son la membrana plasmática, el citoplasma y el aparato hereditario. Dependiendo de las características de la organización, se distinguen dos tipos principales de células: procarióticas y eucariotas. La principal diferencia entre las células procarióticas y las eucariotas es la organización de su aparato hereditario: en los procariotas se ubica directamente en el citoplasma (esta área del citoplasma se llama nucleoide) y no está separado de él por estructuras de membrana, mientras que en los eucariotas la mayor parte del ADN se concentra en el núcleo, rodeado por una doble membrana. Además, la información genética de las células procariotas, situada en el nucleoide, está escrita en una molécula de ADN circular, mientras que en los eucariotas las moléculas de ADN están abiertas.

A diferencia de los eucariotas, el citoplasma de las células procarióticas también contiene una pequeña cantidad de orgánulos, mientras que las células eucariotas se caracterizan por una variedad significativa de estas estructuras.

Estructura y funciones de las membranas biológicas.

La estructura de la biomembrana. Las membranas que unen las células y los orgánulos de membrana de las células eucariotas tienen una composición y estructura química común. Incluyen lípidos, proteínas y carbohidratos. Los lípidos de membrana están representados principalmente por fosfolípidos y colesterol. La mayoría de las proteínas de membrana son proteínas complejas, como las glicoproteínas. Los carbohidratos no se encuentran de forma independiente en la membrana; están asociados con proteínas y lípidos. El espesor de las membranas es de 7 a 10 nm.

Según el modelo de mosaico fluido actualmente generalmente aceptado de la estructura de la membrana, los lípidos forman una doble capa, o bicapa lipídica, en el que las “cabezas” hidrofílicas de las moléculas de lípidos miran hacia afuera y las “colas” hidrofóbicas están ocultas dentro de la membrana. Debido a su hidrofobicidad, estas “colas” aseguran la separación de las fases acuosas del medio interno de la célula y su entorno. Con lípidos usando varios tipos Las interacciones son proteínas relacionadas. Algunas proteínas se encuentran en la superficie de la membrana. Estas proteínas se llaman periférico, o superficial. Otras proteínas están parcial o completamente sumergidas en la membrana; estas son integral, o proteínas sumergidas. Las proteínas de membrana realizan funciones estructurales, de transporte, catalíticas, receptoras y otras.

Las membranas no son como cristales; sus componentes están en constante movimiento, como resultado de lo cual aparecen espacios entre las moléculas de lípidos, poros a través de los cuales diversas sustancias pueden entrar o salir de la célula.

Las membranas biológicas se diferencian por su ubicación en la célula, composición química y funciones. Los principales tipos de membranas son las plasmáticas y las internas. Membrana plasmática Contiene aproximadamente un 45% de lípidos (incluidos glicolípidos), un 50% de proteínas y un 5% de carbohidratos. Las cadenas de carbohidratos, que forman parte de proteínas-glicoproteínas complejas y lípidos-glicolípidos complejos, sobresalen de la superficie de la membrana. Las glicoproteínas del plasmalema son extremadamente específicas. Por ejemplo, se utilizan para el reconocimiento mutuo de células, incluidos el espermatozoide y el óvulo.

En la superficie de las células animales, las cadenas de carbohidratos forman una fina capa superficial. glicocalix. Se detecta en casi todas las células animales, pero el grado de expresión varía (10-50 µm). El glicocálix proporciona comunicación directa entre la célula y el ambiente externo, donde ocurre la digestión extracelular; Los receptores se encuentran en el glicocálix. Además del plasmalema, las células de bacterias, plantas y hongos también están rodeadas por membranas celulares.

Membranas internas Las células eucariotas delimitan diferentes partes de la célula, formando "compartimentos" peculiares. compartimentos, que promueve la separación de diversos procesos metabólicos y energéticos. Pueden diferir en composición química y funciones, pero plano general sus edificios se conservan.

Funciones de la membrana:

1. Limitante. La idea es que separen el espacio interno de la célula del ambiente externo. La membrana es semipermeable, es decir, solo aquellas sustancias que la célula necesita pueden atravesarla libremente, y existen mecanismos para transportar las sustancias necesarias.
2. Receptor. Se asocia principalmente con la percepción de señales ambientales y la transferencia de esta información al interior de la célula. Las proteínas receptoras especiales son responsables de esta función. Las proteínas de membrana también son responsables del reconocimiento celular según el principio “amigo o enemigo”, así como de la formación de conexiones intercelulares, las más estudiadas de las cuales son las sinapsis de las células nerviosas.
3. Catalítico. En las membranas se encuentran numerosos complejos enzimáticos, como resultado de lo cual se producen en ellas intensos procesos de síntesis.
4. Transformación de energía. Asociado a la formación de energía, su almacenamiento en forma de ATP y consumo.
5. Compartimentación. Las membranas también delimitan el espacio dentro de la célula, separando así los materiales de partida de la reacción y las enzimas que pueden llevar a cabo las reacciones correspondientes.
6. Formación de contactos intercelulares. A pesar de que el espesor de la membrana es tan pequeño que no se puede distinguir a simple vista, por un lado sirve como una barrera bastante fiable para iones y moléculas, especialmente las solubles en agua, y por otro. , asegura su transporte dentro y fuera de la célula.
7. Transporte.

Transporte de membrana. Debido al hecho de que las células, como sistemas biológicos elementales, son sistemas abiertos, para asegurar el metabolismo y la energía, mantener la homeostasis, el crecimiento, la irritabilidad y otros procesos, se requiere la transferencia de sustancias a través de la membrana (transporte de membrana). Actualmente, el transporte de sustancias a través de la membrana celular se divide en activa, pasiva, endo y exocitosis.

Transporte pasivo- Es un tipo de transporte que se realiza sin consumo energético de mayor a menor concentración. Las pequeñas moléculas no polares solubles en lípidos (O 2, CO 2) penetran fácilmente en la célula mediante difusión simple. Los insolubles en lípidos, incluidas las partículas pequeñas cargadas, son captados por proteínas transportadoras o pasan a través de canales especiales (glucosa, aminoácidos, K +, PO 4 3-). Este tipo de transporte pasivo se llama difusión facilitada. El agua ingresa a la célula a través de poros en la fase lipídica, así como a través de canales especiales revestidos de proteínas. El transporte de agua a través de una membrana se llama por ósmosis.

La ósmosis es extremadamente importante en la vida de una célula, porque si se coloca en una solución con una mayor concentración de sales que en la solución celular, entonces el agua comenzará a salir de la célula y el volumen de contenido vivo comenzará a disminuir. En las células animales, la célula en su conjunto se contrae, y en las células vegetales, el citoplasma va por detrás de la pared celular, lo que se llama plasmólisis. Cuando una célula se coloca en una solución menos concentrada que el citoplasma, el transporte de agua se produce en la dirección opuesta: hacia el interior de la célula. Sin embargo, existen límites a la extensibilidad de la membrana citoplasmática, y una célula animal eventualmente se rompe, mientras que una célula vegetal no permite que esto suceda debido a su fuerte pared celular. El fenómeno de llenar todo el espacio interno de una célula con contenido celular se llama deplasmólisis. La concentración de sal intracelular debe tenerse en cuenta al preparar medicamentos, especialmente para administración intravenosa, ya que esto puede provocar daños en las células sanguíneas (para ello se utiliza una solución salina con una concentración de cloruro de sodio al 0,9%). Esto no es menos importante a la hora de cultivar células y tejidos, así como órganos de animales y plantas.

Transporte activo procede con el gasto de energía ATP de una concentración menor de una sustancia a una mayor. Se lleva a cabo utilizando proteínas de bomba especiales. Las proteínas bombean K + , Na + , Ca 2+ y otros iones a través de la membrana, lo que favorece el transporte de sustancias orgánicas esenciales, así como la aparición de impulsos nerviosos, etc.

Endocitosis- este es un proceso activo de absorción de sustancias por parte de la célula, en el cual la membrana forma invaginaciones y luego vesículas de membrana - fagosomas, que contienen los objetos absorbidos. Luego el lisosoma primario se fusiona con el fagosoma y se forma. lisosoma secundario, o fagolisosoma, o vacuola digestiva. El contenido de la vesícula es digerido por enzimas lisosómicas y los productos de degradación son absorbidos y asimilados por la célula. Los residuos no digeridos se eliminan de la célula mediante exocitosis. Hay dos tipos principales de endocitosis: fagocitosis y pinocitosis.

fagocitosis es el proceso de captura por la superficie celular y absorción de partículas sólidas por la célula, y pinocitosis- líquidos. La fagocitosis ocurre principalmente en células animales (animales unicelulares, leucocitos humanos), les proporciona nutrición y, a menudo, protege el cuerpo. Por pinocitosis, en el proceso se absorben proteínas y complejos antígeno-anticuerpo. reacciones inmunes etc. Sin embargo, muchos virus también ingresan a la célula mediante pinocitosis o fagocitosis. En las células vegetales y fúngicas, la fagocitosis es prácticamente imposible, ya que están rodeadas por membranas celulares duraderas.

Exocitosis- un proceso inverso a la endocitosis. De esta forma, los restos de comida no digeridos se liberan de las vacuolas digestivas y se eliminan las sustancias necesarias para la vida de la célula y del organismo en su conjunto. Por ejemplo, la transmisión de impulsos nerviosos se produce debido a la liberación de mensajeros químicos por parte de la neurona que envía el impulso. mediadores, y en las células vegetales así es como se secretan los carbohidratos auxiliares de la membrana celular.

Paredes celulares de células vegetales, hongos y bacterias. Fuera de la membrana, la célula puede secretar una estructura fuerte: membrana celular, o pared celular.

En las plantas, la base de la pared celular es celulosa, empaquetados en paquetes de 50 a 100 moléculas. Los espacios entre ellos están llenos de agua y otros carbohidratos. La pared celular de la planta está llena de túbulos. plasmodesmos, a través del cual pasan las membranas del retículo endoplásmico. Los plasmodesmos realizan el transporte de sustancias entre células. Sin embargo, el transporte de sustancias, como el agua, también puede ocurrir a lo largo de las propias paredes celulares. Con el tiempo, en la pared celular de las plantas se acumulan diversas sustancias, incluidos taninos o sustancias grasas, lo que provoca la lignificación o suberización de la propia pared celular, el desplazamiento de agua y la muerte del contenido celular. Entre las paredes celulares de las células vegetales vecinas hay espaciadores gelatinosos, placas intermedias que las mantienen unidas y cementan el cuerpo de la planta en su conjunto. Se destruyen sólo durante el proceso de maduración del fruto y cuando caen las hojas.

Se forman las paredes celulares de las células fúngicas. quitina- un carbohidrato que contiene nitrógeno. Son bastante fuertes y constituyen el esqueleto externo de la célula, pero aun así, como en las plantas, impiden la fagocitosis.

En las bacterias, la pared celular contiene carbohidratos con fragmentos de péptidos. mureína Sin embargo, su contenido varía significativamente entre los diferentes grupos de bacterias. También se pueden secretar otros polisacáridos en la parte superior de la pared celular, formando una cápsula mucosa que protege a las bacterias de las influencias externas.

La membrana determina la forma de la célula, sirve como soporte mecánico y realiza función protectora, proporciona las propiedades osmóticas de la célula, limitando el estiramiento del contenido vivo y evitando la rotura de la célula, que aumenta debido a la entrada de agua. Además, el agua y las sustancias disueltas en ella superan la pared celular antes de ingresar al citoplasma o, por el contrario, al salir de él, mientras que el agua se transporta a través de las paredes celulares más rápido que a través del citoplasma.

Citoplasma

Citoplasma- Este es el contenido interno de la celda. En él se sumergen todos los orgánulos celulares, el núcleo y diversos productos de desecho.

El citoplasma conecta todas las partes de la célula entre sí y en él tienen lugar numerosas reacciones metabólicas. El citoplasma está separado del medio ambiente y dividido en compartimentos por membranas, es decir, las células tienen una estructura de membrana. Puede estar en dos estados: sol y gel. Sol- este es un estado semilíquido y gelatinoso del citoplasma, en el que los procesos vitales se desarrollan con mayor intensidad, y gel- un estado gelatinoso más denso que impide la aparición de reacciones químicas y el transporte de sustancias.

La parte líquida del citoplasma sin orgánulos se llama hialoplasma. El hialoplasma o citosol es solución coloidal, en el que existe una especie de suspensión de partículas bastante grandes, por ejemplo proteínas, rodeadas por dipolos de moléculas de agua. La precipitación de esta suspensión no se produce debido a que tienen la misma carga y se repelen entre sí.

organoides

organoides- Son componentes permanentes de la célula que realizan funciones específicas.

Dependiendo de sus características estructurales, se dividen en membranosos y no membranosos. Membrana los orgánulos, a su vez, se clasifican en monomembrana (retículo endoplásmico, complejo de Golgi y lisosomas) o bimembrana (mitocondrias, plastidios y núcleo). Sin membrana Los orgánulos son los ribosomas, los microtúbulos, los microfilamentos y el centro celular. De los orgánulos enumerados, solo los ribosomas son inherentes a los procariotas.

Estructura y funciones del núcleo. Centro- un gran orgánulo de doble membrana que se encuentra en el centro de la célula o en su periferia. Las dimensiones del núcleo pueden oscilar entre 3 y 35 micras. La forma del núcleo suele ser esférica o elipsoidal, pero también hay núcleos en forma de varilla, fusiformes, en forma de frijol, lobulados e incluso segmentados. Algunos investigadores creen que la forma del núcleo corresponde a la forma de la propia célula.

La mayoría de las células tienen un núcleo, pero, por ejemplo, en las células del hígado y del corazón puede haber dos, y en varias neuronas, hasta 15. Las fibras del músculo esquelético suelen contener muchos núcleos, pero no son células. en el pleno sentido de la palabra, ya que se forman como resultado de la fusión de varias células.

El núcleo está rodeado envoltura nuclear, y su espacio interno se llena jugo nuclear, o nucleoplasma (carioplasma), en el que están inmersos cromatina Y nucléolo. El núcleo realiza funciones tan importantes como almacenar y transmitir información hereditaria, además de controlar la vida de la célula.

El papel del núcleo en la transmisión de información hereditaria quedó demostrado de forma convincente en experimentos con el alga verde Acetabularia. En una sola célula gigante, que alcanza una longitud de 5 cm, se distinguen un sombrero, un tallo y un rizoide. Además, contiene un solo núcleo ubicado en el rizoide. En la década de 1930, I. Hemmerling trasplantó el núcleo de una especie de acetabularia de color verde al rizoide de otra especie, de color marrón, al que se le había extraído el núcleo. Después de un tiempo, a la planta con el núcleo trasplantado le creció una nueva capa, como a las algas donantes del núcleo. Al mismo tiempo, el sombrero o tallo, separado del rizoide y que no contenía núcleo, murió al cabo de un tiempo.

Envoltura nuclear formado por dos membranas, exterior e interior, entre las cuales hay espacio. El espacio intermembrana se comunica con la cavidad del retículo endoplásmico rugoso y la membrana externa del núcleo puede transportar ribosomas. La envoltura nuclear está llena de numerosos poros revestidos con proteínas especiales. El transporte de sustancias se produce a través de los poros: las proteínas necesarias (incluidas las enzimas), iones, nucleótidos y otras sustancias ingresan al núcleo, y las moléculas de ARN, las proteínas gastadas y las subunidades de ribosomas salen de él. Así, las funciones de la envoltura nuclear son la separación del contenido del núcleo del citoplasma, así como la regulación del metabolismo entre el núcleo y el citoplasma.

Nucleoplasma llamado el contenido del núcleo, en el que están inmersos la cromatina y el nucleolo. Es una solución coloidal, químicamente parecida al citoplasma. Las enzimas del nucleoplasma catalizan el intercambio de aminoácidos, nucleótidos, proteínas, etc. El nucleoplasma está conectado al hialoplasma a través de poros nucleares. Las funciones del nucleoplasma, como el hialoplasma, son asegurar la interconexión de todos componentes estructurales núcleo y la implementación de una serie de reacciones enzimáticas.

cromatina Se llama conjunto de finos filamentos y gránulos inmersos en el nucleoplasma. Solo se puede detectar mediante tinción, ya que los índices de refracción de la cromatina y el nucleoplasma son aproximadamente los mismos. El componente filamentoso de la cromatina se llama eucromatina, y granular - heterocromatina. La eucromatina está débilmente compactada, ya que de ella se lee información hereditaria, mientras que la heterocromatina más espiralizada es genéticamente inactiva.

La cromatina es una modificación estructural de los cromosomas en un núcleo que no se divide. Así, los cromosomas están constantemente presentes en el núcleo; solo su estado cambia dependiendo de la función que desempeña el núcleo en ese momento.

La cromatina incluye principalmente proteínas nucleoproteicas (desoxirribonucleoproteínas y ribonucleoproteínas), así como enzimas, las más importantes de las cuales están asociadas con la síntesis de ácidos nucleicos y algunas otras sustancias.

Las funciones de la cromatina consisten, por un lado, en la síntesis de ácidos nucleicos específicos de un organismo determinado, que dirigen la síntesis de proteínas específicas, y por otro, en la transferencia de propiedades hereditarias de la célula madre a las células hijas, para lo cual Los hilos de cromatina se empaquetan en los cromosomas durante el proceso de división.

nucleolo- un cuerpo esférico, claramente visible al microscopio, con un diámetro de 1 a 3 micrones. Se forma en secciones de cromatina en las que se codifica información sobre la estructura del ARNr y las proteínas ribosómicas. A menudo solo hay un nucléolo en el núcleo, pero en aquellas células donde ocurren procesos vitales intensivos, puede haber dos o más nucléolos. Las funciones de los nucléolos son la síntesis de rRNA y el ensamblaje de subunidades ribosómicas combinando rRNA con proteínas provenientes del citoplasma.

mitocondrias- orgánulos de doble membrana de forma redonda, ovalada o en forma de bastón, aunque también se encuentran los de forma espiral (en los espermatozoides). El diámetro de las mitocondrias es de hasta 1 µm y la longitud es de hasta 7 µm. El espacio dentro de las mitocondrias está lleno de matriz. Matriz- Esta es la sustancia principal de las mitocondrias. En ella se sumergen una molécula circular de ADN y ribosomas. Membrana exterior Las mitocondrias son lisas e impermeables a muchas sustancias. La membrana interna tiene proyecciones. cristas, aumentando la superficie de las membranas para que se produzcan reacciones químicas. En la superficie de la membrana hay numerosos complejos proteicos, que forman la llamada cadena respiratoria, así como las enzimas ATP sintetasa en forma de hongo. La etapa aeróbica de la respiración ocurre en las mitocondrias, durante la cual se sintetiza ATP.

plastidios- grandes orgánulos de doble membrana, característicos únicamente de las células vegetales. Se llena el espacio interno de los plastidios. estroma, o matriz. El estroma contiene un sistema más o menos desarrollado de vesículas de membrana. tilacoides, que se recogen en montones - granos, así como su propia molécula circular de ADN y ribosomas. Hay cuatro tipos principales de plastidios: cloroplastos, cromoplastos, leucoplastos y proplastidios.

cloroplastos- Se trata de plastidios verdes con un diámetro de 3 a 10 micrones, claramente visibles al microscopio. Se encuentran únicamente en las partes verdes de las plantas: hojas, tallos jóvenes, flores y frutos. Los cloroplastos generalmente tienen forma ovalada o elipsoidal, pero también pueden tener forma de copa, de espiral o incluso lobulados. El número de cloroplastos en una célula es en promedio de 10 a 100 piezas. Sin embargo, por ejemplo, en algunas algas puede ser uno, tener dimensiones significativas y una forma compleja; entonces se llama cromatóforo. En otros casos, el número de cloroplastos puede llegar a varios cientos, mientras que su tamaño es pequeño. El color de los cloroplastos se debe al pigmento principal de la fotosíntesis: clorofila, aunque también contienen pigmentos adicionales - carotenoides. Los carotenoides sólo se notan en el otoño, cuando la clorofila de las hojas viejas se descompone. La función principal de los cloroplastos es la fotosíntesis. Las reacciones luminosas de la fotosíntesis tienen lugar en las membranas de los tilacoides, a las que se unen las moléculas de clorofila, y las reacciones oscuras tienen lugar en el estroma, donde se encuentran numerosas enzimas.

Cromoplastos- Son plastidios amarillos, naranjas y rojos que contienen pigmentos carotenoides. La forma de los cromoplastos también puede variar significativamente: pueden ser tubulares, esféricos, cristalinos, etc. Los cromoplastos dan color a las flores y frutos de las plantas, atrayendo a polinizadores y distribuidores de semillas y frutos.

Leucoplastos- Son plastidios blancos o incoloros, en su mayoría de forma redonda u ovalada. Son comunes en partes no fotosintéticas de las plantas, por ejemplo en la piel de las hojas, tubérculos de papa, etc. Almacenan nutrientes, generalmente almidón, pero en algunas plantas pueden ser proteínas o aceite.

Los plastidios se forman en células vegetales a partir de proplastidios, que ya están presentes en las células del tejido educativo y son pequeños cuerpos de doble membrana. En las primeras etapas de desarrollo, diferentes tipos de plastidios son capaces de transformarse entre sí: cuando se exponen a la luz, los leucoplastos del tubérculo de patata y los cromoplastos de la raíz de zanahoria se vuelven verdes.

Los plastidios y las mitocondrias se denominan orgánulos celulares semiautónomos, ya que tienen sus propias moléculas de ADN y ribosomas, realizan síntesis de proteínas y se dividen independientemente de la división celular. Estas características se explican por su origen en organismos procarióticos unicelulares. Sin embargo, la "independencia" de las mitocondrias y los plastidios es limitada, ya que su ADN contiene muy pocos genes para una existencia libre, mientras que el resto de la información está codificada en los cromosomas del núcleo, lo que le permite controlar estos orgánulos.

Retículo endoplásmico (RE), o retículo endoplasmático (RE), es un orgánulo de una sola membrana, que es una red de cavidades y túbulos de membrana que ocupan hasta el 30% del contenido del citoplasma. El diámetro de los túbulos del EPS es de unos 25 a 30 nm. Hay dos tipos de EPS: rugoso y liso. XPS aproximado Transporta ribosomas, donde se produce la síntesis de proteínas. XPS suave Carece de ribosomas. Su función es la síntesis de lípidos y carbohidratos, así como el transporte, almacenamiento y neutralización de sustancias tóxicas. Está especialmente desarrollado en aquellas células donde se producen procesos metabólicos intensivos, por ejemplo en las células del hígado (hepatocitos) y en las fibras del músculo esquelético. Las sustancias sintetizadas en el RE se transportan al aparato de Golgi. El ensamblaje de las membranas celulares también ocurre en el RE, pero su formación se completa en el aparato de Golgi.

aparato de Golgi, o complejo de golgi, es un orgánulo monomembrana formado por un sistema de cisternas planas, túbulos y vesículas desprendidas de ellas. La unidad estructural del aparato de Golgi es dictiosoma- una pila de tanques, de un polo de los cuales provienen las sustancias del EPS, y del polo opuesto, después de haber sufrido ciertas transformaciones, se empaquetan en vesículas y se envían a otras partes de la célula. El diámetro de los tanques es de aproximadamente 2 micrones y el diámetro de las burbujas pequeñas es de aproximadamente 20 a 30 micrones. Las principales funciones del complejo de Golgi son la síntesis de determinadas sustancias y la modificación (cambio) de proteínas, lípidos y carbohidratos procedentes del RE, la formación final de membranas, así como el transporte de sustancias por toda la célula, renovación de sus estructuras. y la formación de lisosomas. El aparato de Golgi recibió su nombre en honor al científico italiano Camillo Golgi, quien descubrió por primera vez este orgánulo (1898).

lisosomas- pequeños orgánulos de membrana única de hasta 1 μm de diámetro, que contienen enzimas hidrolíticas implicadas en la digestión intracelular. Las membranas de los lisosomas son poco permeables a estas enzimas, por lo que los lisosomas realizan sus funciones de forma muy precisa y específica. Así, participan activamente en el proceso de fagocitosis, formando vacuolas digestivas, y en caso de inanición o daño de determinadas partes de la célula, las digieren sin afectar a otras. Recientemente se ha descubierto el papel de los lisosomas en los procesos de muerte celular.

vacuola es una cavidad en el citoplasma de las células vegetales y animales, delimitada por una membrana y llena de líquido. Las vacuolas digestivas y contráctiles se encuentran en las células de los protozoos. Los primeros participan en el proceso de fagocitosis, ya que en ellos se descomponen los nutrientes. Estos últimos aseguran el mantenimiento del equilibrio agua-sal debido a la osmorregulación. En los animales multicelulares se encuentran principalmente vacuolas digestivas.

En las células vegetales, las vacuolas siempre están presentes; están rodeadas por una membrana especial y llenas de savia celular. La membrana que rodea la vacuola es similar en composición química, estructura y funciones a la membrana plasmática. savia celular es una solución acuosa de diversas sustancias inorgánicas y orgánicas, incluidas sales minerales, ácidos orgánicos, carbohidratos, proteínas, glucósidos, alcaloides, etc. La vacuola puede ocupar hasta el 90% del volumen celular y empujar el núcleo hacia la periferia. Esta parte de la célula realiza funciones de almacenamiento, excretoras, osmóticas, protectoras, lisosomales y otras, ya que acumula nutrientes y productos de desecho, asegura el suministro de agua y mantiene la forma y el volumen de la célula, y también contiene enzimas para la descomposición de muchos componentes celulares. Además, las sustancias biológicamente activas de las vacuolas pueden impedir que muchos animales coman estas plantas. En varias plantas, debido al hinchamiento de las vacuolas, el crecimiento celular se produce por alargamiento.

Las vacuolas también están presentes en las células de algunos hongos y bacterias, pero en los hongos realizan solo la función de osmorregulación, mientras que en las cianobacterias mantienen la flotabilidad y participan en el proceso de asimilación de nitrógeno del aire.

ribosomas- pequeños orgánulos sin membrana con un diámetro de 15 a 20 micrones, que constan de dos subunidades: grande y pequeña. Las subunidades ribosómicas eucariotas se ensamblan en el nucleolo y luego se transportan al citoplasma. Los ribosomas en procariotas, mitocondrias y plastidios son más pequeños que los ribosomas en eucariotas. Las subunidades ribosómicas incluyen ARNr y proteínas.

El número de ribosomas en una célula puede alcanzar varias decenas de millones: en el citoplasma, las mitocondrias y los plastidios se encuentran en estado libre, y en el RE rugoso, en estado ligado. Participan en la síntesis de proteínas, en particular, llevan a cabo el proceso de traducción: la biosíntesis de una cadena polipeptídica en una molécula de ARNm. Los ribosomas libres sintetizan las proteínas del hialoplasma, las mitocondrias, los plastidios y sus propias proteínas ribosómicas, mientras que los ribosomas adheridos al RE rugoso llevan a cabo la traducción de proteínas para su eliminación de las células, el ensamblaje de membranas y la formación de lisosomas y vacuolas.

Los ribosomas se pueden encontrar individualmente en el hialoplasma o ensamblados en grupos durante la síntesis simultánea de varias cadenas polipeptídicas en un ARNm. Estos grupos de ribosomas se denominan polirribosomas, o polisomas.

microtúbulos- Son orgánulos cilíndricos huecos sin membrana que penetran en todo el citoplasma de la célula. Su diámetro es de unos 25 nm y el espesor de pared es de 6-8 nm. Están formados por numerosas moléculas de proteínas. tubulina, que primero forman 13 hilos en forma de cuentas y luego se ensamblan en un microtúbulo. Los microtúbulos forman un retículo citoplasmático, que le da forma y volumen a la célula, conecta la membrana plasmática con otras partes de la célula, asegura el transporte de sustancias por toda la célula, participa en el movimiento de la célula y de los componentes intracelulares, así como en la división del material genético. Forman parte del centro celular y de los orgánulos de movimiento: flagelos y cilios.

microfilamentos, o microhilos, también son orgánulos sin membrana, sin embargo, tienen una forma filamentosa y no están formados por tubulina, sino actina. Participan en los procesos de transporte de membranas, reconocimiento intercelular, división del citoplasma celular y en su movimiento. En las células musculares, la interacción de los microfilamentos de actina con los filamentos de miosina media la contracción.

Los microtúbulos y microfilamentos forman el esqueleto interno de la célula. citoesqueleto. Es una red compleja de fibras que proporciona soporte mecánico a la membrana plasmática, determina la forma de la célula, la ubicación de los orgánulos celulares y su movimiento durante la división celular.

centro celular- un orgánulo sin membrana ubicado en células animales cerca del núcleo; está ausente en las células vegetales. Su longitud es de aproximadamente 0,2 a 0,3 micrones y su diámetro es de 0,1 a 0,15 micrones. El centro celular está formado por dos centríolos, que se encuentran en planos mutuamente perpendiculares, y esfera radiante de microtúbulos. Cada centriolo está formado por nueve grupos de microtúbulos, agrupados en grupos de tres, es decir, tripletes. El centro celular participa en los procesos de ensamblaje de microtúbulos, división del material hereditario de la célula, así como en la formación de flagelos y cilios.

Organelos de movimiento. flagelos Y cilios Son excrecencias celulares cubiertas de plasmalema. La base de estos orgánulos está formada por nueve pares de microtúbulos ubicados a lo largo de la periferia y dos microtúbulos libres en el centro. Los microtúbulos están interconectados por varias proteínas, lo que garantiza su desviación coordinada del eje: la oscilación. Las oscilaciones dependen de la energía, es decir, en este proceso se gasta la energía de los enlaces ATP de alta energía. La restauración de flagelos y cilios perdidos es una función. cuerpos basales, o cinetosomas ubicados en su base.

La longitud de los cilios es de aproximadamente 10 a 15 nm y la longitud de los flagelos es de 20 a 50 µm. Debido a los movimientos estrictamente dirigidos de flagelos y cilios, no solo se produce el movimiento de animales unicelulares, espermatozoides, etc., sino también la limpieza del tracto respiratorio y el movimiento del óvulo a través de las trompas de Falopio, ya que todas estas partes de El cuerpo humano está revestido de epitelio ciliado.

Inclusiones

Inclusiones- Son componentes no permanentes de la célula que se forman y desaparecen durante su vida. Estos incluyen sustancias de reserva, por ejemplo, granos de almidón o proteínas en las células vegetales, gránulos de glucógeno en las células de animales y hongos, volutina en las bacterias, gotas de grasa en todo tipo de células y productos de desecho, en particular, residuos de alimentos. no digeridos como resultado de la fagocitosis, formando los llamados cuerpos residuales.

La relación entre la estructura y funciones de las partes y orgánulos de una célula es la base de su integridad.

Cada una de las partes de la célula, por un lado, es una estructura separada con una estructura y funciones específicas, y por el otro, un componente de una más sistema complejo llamada célula. La mayor parte de la información hereditaria de una célula eucariota se concentra en el núcleo, pero el núcleo en sí no es capaz de asegurar su implementación, ya que para ello se requiere al menos el citoplasma, que actúa como sustancia principal, y los ribosomas, en los que se produce esta síntesis. . La mayoría de los ribosomas están ubicados en el retículo endoplásmico granular, desde donde las proteínas se transportan con mayor frecuencia al complejo de Golgi y luego, después de la modificación, a aquellas partes de la célula a las que están destinadas o se excretan. El empaquetamiento membranoso de proteínas y carbohidratos puede incrustarse en las membranas de los orgánulos y en la membrana citoplasmática, asegurando su renovación constante. Del complejo de Golgi también se desprenden lisosomas y vacuolas, que desempeñan funciones importantes. Por ejemplo, sin lisosomas, las células se convertirían rápidamente en una especie de vertedero de moléculas y estructuras de desecho.

Para que se produzcan todos estos procesos se necesita energía producida por las mitocondrias y, en las plantas, por los cloroplastos. Y aunque estos orgánulos son relativamente autónomos, ya que tienen sus propias moléculas de ADN, algunas de sus proteínas todavía están codificadas por el genoma nuclear y sintetizadas en el citoplasma.

Por tanto, la célula es una unidad inextricable de sus componentes constituyentes, cada uno de los cuales realiza su propia función única.

El metabolismo y la conversión de energía son propiedades de los organismos vivos. Metabolismo energético y plástico, su relación. Etapas del metabolismo energético. Fermentación y respiración. Fotosíntesis, su importancia, papel cósmico. Fases de la fotosíntesis. Reacciones claras y oscuras de la fotosíntesis, su relación. Quimiosíntesis. El papel de las bacterias quimiosintéticas en la Tierra.

Metabolismo y conversión de energía: propiedades de los organismos vivos.

Una célula puede compararse con una fábrica química en miniatura en la que tienen lugar cientos y miles de reacciones químicas.

Metabolismo- un conjunto de transformaciones químicas destinadas a la preservación y autorreproducción de sistemas biológicos.

Incluye la ingesta de sustancias en el cuerpo durante la nutrición y la respiración, el metabolismo intracelular o metabolismo, así como el aislamiento de productos metabólicos finales.

El metabolismo está indisolublemente ligado a los procesos de conversión de un tipo de energía en otro. Por ejemplo, durante el proceso de fotosíntesis, la energía luminosa se almacena en forma de energía de enlaces químicos de moléculas orgánicas complejas, y durante el proceso de respiración se libera y se gasta en la síntesis de nuevas moléculas, trabajo mecánico y osmótico. disipado en forma de calor, etc.

La aparición de reacciones químicas en los organismos vivos está garantizada gracias a catalizadores biológicos de naturaleza proteica. enzimas, o enzimas. Al igual que otros catalizadores, las enzimas aceleran la aparición de reacciones químicas en una célula decenas y cientos de miles de veces y, a veces, incluso las hacen posibles, pero no cambian la naturaleza ni las propiedades del producto final de la reacción y no no cambiarse a sí mismos. Las enzimas pueden ser proteínas tanto simples como complejas que, además de la parte proteica, también incluyen una parte no proteica: cofactor (coenzima). Ejemplos de enzimas son la amilasa salival, que descompone los polisacáridos durante la masticación prolongada, y la pepsina, que asegura la digestión de las proteínas en el estómago.

Las enzimas se diferencian de los catalizadores no proteicos por su alta especificidad de acción, un aumento significativo en la velocidad de reacción con su ayuda, así como la capacidad de regular la acción cambiando las condiciones de reacción o la interacción de varias sustancias con ellas. Además, las condiciones en las que se produce la catálisis enzimática difieren significativamente de aquellas en las que se produce la catálisis no enzimática: la temperatura óptima para el funcionamiento de las enzimas en el cuerpo humano es de 37°C$, la presión debe ser cercana a la atmosférica y la El $pH$ del medio ambiente puede variar significativamente. Por tanto, la amilasa requiere un ambiente alcalino y la pepsina requiere un ambiente ácido.

El mecanismo de acción de las enzimas es reducir la energía de activación de sustancias (sustratos) que entran en reacción debido a la formación de complejos intermedios enzima-sustrato.

Metabolismo energético y plástico, su relación.

El metabolismo consta de dos procesos que ocurren simultáneamente en la célula: el metabolismo plástico y el energético.

Metabolismo plástico (anabolismo, asimilación) Es un conjunto de reacciones de síntesis que implican el gasto de energía ATP. En el proceso del metabolismo plástico se sintetizan sustancias orgánicas necesarias para la célula. Ejemplos de reacciones de intercambio plástico son la fotosíntesis, la biosíntesis de proteínas y la replicación del ADN (autoduplicación).

Metabolismo energético (catabolismo, disimilación) Es un conjunto de reacciones que descomponen sustancias complejas en otras más simples. Como resultado del metabolismo energético, la energía se libera y almacena en forma de ATP. Los procesos más importantes del metabolismo energético son la respiración y la fermentación.

Los intercambios de plástico y energía están indisolublemente ligados, ya que en el proceso de intercambio de plástico se sintetizan sustancias orgánicas y para esto se requiere energía ATP, y en el proceso de intercambio de energía las sustancias orgánicas se descomponen y se libera energía, que luego se gastará en procesos de síntesis. .

Los organismos reciben energía durante el proceso de nutrición, la liberan y la convierten en una forma accesible principalmente durante el proceso de respiración. Según el método de nutrición, todos los organismos se dividen en autótrofos y heterótrofos. autótrofos capaz de sintetizar independientemente sustancias orgánicas a partir de inorgánicas, y heterótrofos Utilice exclusivamente sustancias orgánicas preparadas.

Etapas del metabolismo energético.

A pesar de la complejidad de las reacciones del metabolismo energético, convencionalmente se divide en tres etapas: preparatoria, anaeróbica (libre de oxígeno) y aeróbica (oxígeno).

En etapa preparatoria Las moléculas de polisacáridos, lípidos, proteínas, ácidos nucleicos se descomponen en otras más simples, por ejemplo, glucosa, glicerol y ácidos grasos, aminoácidos, nucleótidos, etc. Esta etapa puede ocurrir directamente en las células o en los intestinos, desde donde se rompen. Las sustancias inactivas se transportan a través del torrente sanguíneo.

etapa anaeróbica El metabolismo energético va acompañado de una mayor descomposición de los monómeros de compuestos orgánicos en productos intermedios aún más simples, por ejemplo, ácido pirúvico o piruvato. No requiere la presencia de oxígeno, y para muchos organismos que viven en el lodo de los pantanos o en los intestinos humanos, es la única forma de obtener energía. La etapa anaeróbica del metabolismo energético ocurre en el citoplasma.

Varias sustancias pueden sufrir escisión sin oxígeno, pero muy a menudo el sustrato de las reacciones es la glucosa. El proceso de su división sin oxígeno se llama. glucólisis. Durante la glucólisis, una molécula de glucosa pierde cuatro átomos de hidrógeno, es decir, se oxida, y se forman dos moléculas de ácido pirúvico, dos moléculas de ATP y dos moléculas del portador de hidrógeno reducido $NADH + H^(+)$:

$C_6H_(12)O_6 + 2H_3PO_4 + 2ADP + 2NAD → 2C_3H_4O_3 + 2ATP + 2NADH + H^(+) + 2H_2O$.

La formación de ATP a partir de ADP se produce debido a la transferencia directa del anión fosfato del azúcar prefosforilado y se denomina fosforilación del sustrato.

etapa aeróbica El metabolismo energético solo puede ocurrir en presencia de oxígeno, mientras que los compuestos intermedios formados durante la escisión sin oxígeno se oxidan a los productos finales (dióxido de carbono y agua) y se libera la mayor parte de la energía almacenada en los enlaces químicos de los compuestos orgánicos. Se convierte en energía de enlaces de alta energía de 36 moléculas de ATP. Esta etapa también se llama respiración tisular. En ausencia de oxígeno, los compuestos intermedios se convierten en otras sustancias orgánicas, un proceso llamado fermentación.

Aliento

El mecanismo de la respiración celular se representa esquemáticamente en la Fig.

La respiración aeróbica ocurre en las mitocondrias, donde el ácido pirúvico pierde primero un átomo de carbono, lo que va acompañado de la síntesis de un equivalente reductor de NADH + H^(+)$ y una molécula de acetil coenzima A (acetil-CoA):

$C_3H_4O_3 + NAD + H~CoA → CH_3CO~CoA + NADH + H^(+) + CO_2$.

El acetil-CoA en la matriz mitocondrial participa en una cadena de reacciones químicas, cuyo conjunto se denomina ciclo de krebs (ciclo del ácido tricarboxílico, ciclo ácido cítrico ). Durante estas transformaciones, se forman dos moléculas de ATP, el acetil-CoA se oxida completamente a dióxido de carbono y sus iones de hidrógeno y electrones se añaden a los portadores de hidrógeno $NADH + H^(+)$ y $FADH_2$. Los transportadores transportan protones y electrones de hidrógeno a las membranas internas de las mitocondrias, formando crestas. Con la ayuda de proteínas portadoras, los protones de hidrógeno se bombean al espacio intermembrana y los electrones se transmiten a través de la llamada cadena respiratoria de enzimas ubicadas en la membrana interna de las mitocondrias y se descargan sobre los átomos de oxígeno:

$O_2+2e^(-)→O_2^-$.

Cabe señalar que algunas proteínas de la cadena respiratoria contienen hierro y azufre.

Desde el espacio intermembrana, los protones de hidrógeno se transportan de regreso a la matriz mitocondrial con la ayuda de enzimas especiales: ATP sintasas, y la energía liberada en este caso se gasta en la síntesis de 34 moléculas de ATP de cada molécula de glucosa. Este proceso se llama fosforilación oxidativa. En la matriz mitocondrial, los protones de hidrógeno reaccionan con los radicales de oxígeno para formar agua:

$4H^(+)+O_2^-→2H_2O$.

El conjunto de reacciones de la respiración de oxígeno se puede expresar de la siguiente manera:

$2C_3H_4O_3 + 6O_2 + 36H_3PO_4 + 36ADP → 6CO_2 + 38H_2O + 36ATP.$

La ecuación general de la respiración se ve así:

$C_6H_(12)O_6 + 6O_2 + 38H_3PO_4 + 38ADP → 6CO_2 + 40H_2O + 38ATP.$

Fermentación

En ausencia de oxígeno o su deficiencia, se produce la fermentación. La fermentación es un método evolutivamente más antiguo para obtener energía que la respiración, pero es energéticamente menos beneficiosa porque la fermentación produce sustancias orgánicas que todavía son ricas en energía. Existen varios tipos principales de fermentación: ácido láctico, alcohólico, acético, etc. Así, en los músculos esqueléticos, en ausencia de oxígeno durante la fermentación, el ácido pirúvico se reduce a ácido láctico, mientras que los equivalentes reductores previamente formados se consumen, y solo Quedan dos moléculas de ATP:

$2C_3H_4O_3 + 2NADH + H^(+) → 2C_3H_6O_3 + 2NAD$.

Durante la fermentación con ayuda de levadura, el ácido pirúvico, en presencia de oxígeno, se convierte en alcohol etílico y monóxido de carbono (IV):

$C_3H_4O_3 + NADH + H^(+) → C_2H_5OH + CO_2 + NAD^(+)$.

Durante la fermentación, con la ayuda de microorganismos, también se pueden formar ácidos acético, butírico, fórmico, etc. a partir del ácido pirúvico.

El ATP, obtenido como resultado del metabolismo energético, se gasta en la célula para diversos tipos de trabajo: químico, osmótico, eléctrico, mecánico y regulador. El trabajo químico implica la biosíntesis de proteínas, lípidos, carbohidratos, ácidos nucleicos y otros compuestos vitales. El trabajo osmótico incluye los procesos de absorción por parte de la célula y eliminación de sustancias que se encuentran en el espacio extracelular en concentraciones mayores que en la propia célula. Trabajo electrico Está estrechamente relacionado con la ósmosis, ya que es como resultado del movimiento de partículas cargadas a través de las membranas que se forma una carga de membrana y se adquieren las propiedades de excitabilidad y conductividad. El trabajo mecánico implica el movimiento de sustancias y estructuras dentro de la célula, así como de la célula en su conjunto. El trabajo regulatorio incluye todos los procesos destinados a coordinar procesos en la célula.

Fotosíntesis, su significado, papel cósmico.

Fotosíntesis es el proceso de convertir la energía luminosa en energía de enlaces químicos de compuestos orgánicos con la participación de clorofila.

Como resultado de la fotosíntesis se producen anualmente alrededor de 150 mil millones de toneladas de materia orgánica y aproximadamente 200 mil millones de toneladas de oxígeno. Este proceso asegura el ciclo del carbono en la biosfera, evitando que el dióxido de carbono se acumule y evitando así la aparición. efecto invernadero y sobrecalentamiento de la Tierra. Las sustancias orgánicas formadas como resultado de la fotosíntesis no son consumidas completamente por otros organismos; a lo largo de millones de años se han formado depósitos de minerales (carbón, lignito, petróleo). Recientemente, también se han comenzado a utilizar como combustible el aceite de colza (“biodiesel”) y el alcohol obtenido de residuos vegetales. El ozono se forma a partir del oxígeno bajo la influencia de descargas eléctricas, lo que forma una pantalla de ozono que protege toda la vida en la Tierra de los efectos destructivos de los rayos ultravioleta.

Nuestro compatriota, el destacado fisiólogo vegetal K. A. Timiryazev (1843-1920), calificó el papel de la fotosíntesis como “cósmico”, ya que conecta la Tierra con el Sol (el espacio), proporcionando un influjo de energía al planeta.

Fases de la fotosíntesis. Reacciones claras y oscuras de la fotosíntesis, su relación.

En 1905, el fisiólogo vegetal inglés F. Blackman descubrió que la tasa de fotosíntesis no puede aumentar indefinidamente; algún factor la limita; En base a esto, planteó la hipótesis de que existen dos fases de la fotosíntesis: luz Y oscuro. A baja intensidad de luz, la velocidad de las reacciones luminosas aumenta en proporción al aumento de la intensidad de la luz y, además, estas reacciones no dependen de la temperatura, ya que no requieren enzimas para ocurrir. Se producen reacciones ligeras en las membranas de los tilacoides.

La velocidad de las reacciones oscuras, por el contrario, aumenta con el aumento de la temperatura; sin embargo, al alcanzar el umbral de temperatura de 30°C$, este aumento se detiene, lo que indica la naturaleza enzimática de estas transformaciones que ocurren en el estroma. Cabe señalar que la luz también tiene cierto efecto sobre las reacciones oscuras, a pesar de que se denominan reacciones oscuras.

La fase luminosa de la fotosíntesis ocurre en las membranas de los tilacoides que transportan varios tipos de complejos proteicos, los principales de los cuales son los fotosistemas I y II, así como la ATP sintasa. Los fotosistemas incluyen complejos de pigmentos que, además de clorofila, también contienen carotenoides. Los carotenoides capturan la luz en áreas del espectro donde la clorofila no lo hace y también protegen la clorofila de la destrucción por la luz de alta intensidad.

Además de los complejos de pigmentos, los fotosistemas también incluyen una serie de proteínas aceptoras de electrones, que transfieren secuencialmente electrones de las moléculas de clorofila entre sí. La secuencia de estas proteínas se llama Cadena de transporte de electrones de los cloroplastos.

Al fotosistema II también está asociado un complejo especial de proteínas, que asegura la liberación de oxígeno durante la fotosíntesis. Este complejo liberador de oxígeno contiene iones de manganeso y cloro.

EN fase de luz los cuantos de luz, o fotones, que inciden sobre las moléculas de clorofila ubicadas en las membranas de los tilacoides, las transfieren a un estado excitado, caracterizado por una mayor energía electrónica. En este caso, los electrones excitados de la clorofila del fotosistema I se transfieren a través de una cadena de intermediarios al portador de hidrógeno NADP, al que se unen los protones de hidrógeno, siempre presentes en una solución acuosa:

$NADP + 2e^(-) + 2H^(+) → NADPH + H^(+)$.

El $NADPH + H^(+)$ reducido se utilizará posteriormente en la etapa oscura. Los electrones de la clorofila del fotosistema II también se transfieren a lo largo de la cadena de transporte de electrones, pero llenan los “huecos electrónicos” de la clorofila del fotosistema I. La falta de electrones en la clorofila del fotosistema II se llena quitando moléculas de agua, que ocurre con la participación del complejo liberador de oxígeno ya mencionado anteriormente. Como resultado de la descomposición de las moléculas de agua, que se llama fotólisis, se forman protones de hidrógeno y se libera oxígeno molecular, que es un subproducto de la fotosíntesis:

$H_2O → 2H^(+) + 2e^(-) + (1)/(2)O_2$.

Información genética en una célula. Genes, código genético y sus propiedades. Naturaleza matricial de las reacciones de biosíntesis. Biosíntesis de proteínas y ácidos nucleicos.

Información genética en una célula.

La reproducción de la propia especie es una de las propiedades fundamentales de los seres vivos. Gracias a este fenómeno, existe similitud no solo entre organismos, sino también entre células individuales, así como entre sus orgánulos (mitocondrias y plastidios). La base material de esta similitud es la transferencia de información genética cifrada en la secuencia de nucleótidos del ADN, que se lleva a cabo mediante los procesos de replicación del ADN (autoduplicación). Todas las características y propiedades de las células y los organismos se realizan gracias a las proteínas, cuya estructura está determinada principalmente por la secuencia de nucleótidos del ADN. Por tanto, la biosíntesis de ácidos nucleicos y proteínas juega una importancia fundamental en los procesos metabólicos. La unidad estructural de información hereditaria es el gen.

Genes, código genético y sus propiedades.

La información hereditaria en una célula no es monolítica; se divide en "palabras" separadas: genes.

Gene es una unidad elemental de información genética.

El trabajo en el programa "Genoma humano", que se llevó a cabo simultáneamente en varios países y finalizó a principios de este siglo, nos permitió comprender que una persona tiene sólo entre 25 y 30 mil genes, pero información de la mayor parte de nuestro ADN. nunca se lee, ya que contiene una gran cantidad de secciones sin sentido, repeticiones y genes que codifican rasgos que han perdido significado para los humanos (cola, vello corporal, etc.). Además, varios genes responsables del desarrollo de enfermedades hereditarias, así como genes diana de fármacos. Sin embargo, la aplicación práctica de los resultados obtenidos durante la implementación de este programa se pospone hasta que se descifren los genomas de más personas y quede claro en qué se diferencian.

Los genes que codifican la estructura primaria de proteínas, ribosomas o ARN de transferencia se denominan estructural y genes que activan o suprimen la lectura de información de genes estructurales - regulador. Sin embargo, incluso los genes estructurales contienen regiones reguladoras.

La información hereditaria de los organismos está cifrada en el ADN en forma de determinadas combinaciones de nucleótidos y su secuencia. código genético. Sus propiedades son: triplete, especificidad, universalidad, redundancia y no superposición. Además, no existen signos de puntuación en el código genético.

Cada aminoácido está codificado en el ADN por tres nucleótidos: trillizo, por ejemplo, la metionina está codificada por el triplete TAC, es decir, el código es triplete. Por otro lado, cada triplete codifica sólo un aminoácido, que es su especificidad o inequívoco. El código genético es universal para todos los organismos vivos, es decir, las bacterias pueden leer la información hereditaria sobre las proteínas humanas y viceversa. Esto indica la unidad de origen del mundo orgánico. Sin embargo, 64 combinaciones de tres nucleótidos corresponden a solo 20 aminoácidos, como resultado de lo cual un aminoácido puede ser codificado por 2-6 tripletes, es decir, el código genético es redundante o degenerado. Tres tripletes no tienen aminoácidos correspondientes, se llaman codones de parada, ya que indican el final de la síntesis de la cadena polipeptídica.

La secuencia de bases en los tripletes de ADN y los aminoácidos que codifican.

*Codón de parada, que indica el final de la síntesis de la cadena polipeptídica.

Abreviaturas de nombres de aminoácidos:

Ala - alanina

arg - arginina

Asn - asparagina

Asp - ácido aspártico

Val - valina

Su - histidina

Gly - glicina

Gln - glutamina

Glu - ácido glutámico

ile - isoleucina

Leu - leucina

Liz - lisina

Metanfetamina - metionina

Pro - prolina

Ser - serina

Tyr - tirosina

Tre - treonina

Tres - triptófano

Fen - fenilalanina

Cys - cisteína

Si comienza a leer información genética no desde el primer nucleótido del triplete, sino desde el segundo, entonces no solo cambiará el marco de lectura, sino que la proteína sintetizada de esta manera será completamente diferente no solo en la secuencia de nucleótidos, sino también en estructura y propiedades. No hay signos de puntuación entre los tripletes, por lo que no hay obstáculos para cambiar el marco de lectura, lo que abre espacio para la aparición y el mantenimiento de mutaciones.

Naturaleza matricial de las reacciones de biosíntesis.

Las células bacterianas son capaces de duplicarse cada 20 a 30 minutos, y las células eucariotas, todos los días e incluso con más frecuencia, lo que requiere una alta velocidad y precisión de replicación del ADN. Además, cada célula contiene cientos y miles de copias de muchas proteínas, especialmente enzimas, por lo que el método "por partes" de su producción es inaceptable para su reproducción. Un método más progresivo es el estampado, que permite obtener numerosas copias exactas del producto y también reducir su coste. Para el estampado se requiere una matriz a partir de la cual se realiza la impresión.

En las células, el principio de síntesis de plantillas es que se sintetizan nuevas moléculas de proteínas y ácidos nucleicos de acuerdo con el programa incrustado en la estructura de moléculas preexistentes de los mismos ácidos nucleicos (ADN o ARN).

Biosíntesis de proteínas y ácidos nucleicos.

Replicación del ADN. El ADN es un biopolímero de doble cadena, cuyos monómeros son nucleótidos. Si la biosíntesis del ADN se produjera según el principio de fotocopia, inevitablemente surgirían numerosas distorsiones y errores en la información hereditaria, lo que en última instancia conduciría a la muerte de nuevos organismos. Por tanto, el proceso de duplicación del ADN se produce de forma diferente, de forma semiconservadora: la molécula de ADN se desenrolla y se sintetiza una nueva cadena en cada una de las cadenas según el principio de complementariedad. El proceso de autorreproducción de una molécula de ADN, que garantiza una copia precisa de la información hereditaria y su transmisión de generación en generación, se denomina replicación(del lat. replicación- repetición). Como resultado de la replicación, se forman dos copias absolutamente exactas de la molécula de ADN madre, cada una de las cuales lleva una copia de la molécula de ADN madre.

En realidad, el proceso de replicación es extremadamente complejo, ya que en él intervienen varias proteínas. Algunos de ellos desenrollan la doble hélice del ADN, otros rompen los enlaces de hidrógeno entre los nucleótidos de las cadenas complementarias, otros (por ejemplo, la enzima ADN polimerasa) seleccionan nuevos nucleótidos basándose en el principio de complementariedad, etc. resultado de la replicación divergen en dos durante la división de las células hijas recién formadas.

Los errores en el proceso de replicación ocurren muy raramente, pero si ocurren, son eliminados muy rápidamente tanto por las ADN polimerasas como por enzimas reparadoras especiales, ya que cualquier error en la secuencia de nucleótidos puede conducir a un cambio irreversible en la estructura y funciones de la proteína. y, en última instancia, afectar negativamente a la viabilidad de una nueva célula o incluso de un individuo.

Biosíntesis de proteínas. Como lo expresó en sentido figurado el destacado filósofo del siglo XIX F. Engels: “La vida es una forma de existencia de cuerpos proteicos”. La estructura y propiedades de las moléculas de proteínas están determinadas por su estructura primaria, es decir, la secuencia de aminoácidos codificados en el ADN. De la precisión de la reproducción de esta información depende no sólo la existencia del polipéptido en sí, sino también el funcionamiento de la célula en su conjunto, por lo que el proceso de síntesis de proteínas es de gran importancia. Parece ser el proceso de síntesis más complejo en la célula, ya que involucra hasta trescientas enzimas diferentes y otras macromoléculas. Además, fluye a gran velocidad, lo que requiere una precisión aún mayor.

Hay dos etapas principales en la biosíntesis de proteínas: transcripción y traducción.

Transcripción(del lat. transcripción- reescritura) es la biosíntesis de moléculas de ARNm en una matriz de ADN.

Dado que una molécula de ADN contiene dos cadenas antiparalelas, la lectura de información de ambas cadenas conduciría a la formación de ARNm completamente diferentes, por lo que su biosíntesis solo es posible en una de las cadenas, lo que se llama codificante o codogénico, a diferencia de la segunda. no codificante o no codificante. El proceso de reescritura está garantizado por una enzima especial, la ARN polimerasa, que selecciona los nucleótidos de ARN según el principio de complementariedad. Este proceso puede ocurrir tanto en el núcleo como en los orgánulos que tienen su propio ADN: mitocondrias y plastidios.

Las moléculas de ARNm sintetizadas durante la transcripción se someten a un complejo proceso de preparación para la traducción (los ARNm mitocondriales y plástidos pueden permanecer dentro de los orgánulos, donde tiene lugar la segunda etapa de la biosíntesis de proteínas). Durante el proceso de maduración del ARNm, se le unen los primeros tres nucleótidos (AUG) y una cola de nucleótidos de adenilo, cuya longitud determina cuántas copias de la proteína se pueden sintetizar en una molécula determinada. Sólo entonces los ARNm maduros abandonan el núcleo a través de los poros nucleares.

Paralelamente, en el citoplasma se produce el proceso de activación de aminoácidos, durante el cual el aminoácido se une al ARNt libre correspondiente. Este proceso está catalizado por una enzima especial y requiere ATP.

Transmisión(del lat. transmisión- transferencia) es la biosíntesis de una cadena polipeptídica en una matriz de ARNm, durante la cual la información genética se traduce en la secuencia de aminoácidos de la cadena polipeptídica.

La segunda etapa de la síntesis de proteínas ocurre con mayor frecuencia en el citoplasma, por ejemplo en el RE rugoso. Para su aparición es necesaria la presencia de ribosomas, la activación del ARNt, durante la cual se unen los aminoácidos correspondientes, la presencia de iones Mg2+, así como unas condiciones ambientales óptimas (temperatura, pH, presión, etc.).

Para comenzar a transmitir ( iniciación) se une una pequeña subunidad ribosómica a una molécula de ARNm lista para la síntesis y luego, según el principio de complementariedad con el primer codón (AUG), se selecciona un ARNt que porta el aminoácido metionina. Sólo después de esto se une la subunidad ribosomal grande. Dentro del ribosoma ensamblado hay dos codones de ARNm, el primero de los cuales ya está ocupado. Se añade un segundo ARNt, que también lleva un aminoácido, al codón adyacente, después de lo cual se forma un enlace peptídico entre los residuos de aminoácidos con la ayuda de enzimas. El ribosoma mueve un codón del ARNm; el primer ARNt liberado de un aminoácido regresa al citoplasma después del siguiente aminoácido, y un fragmento de la futura cadena polipeptídica cuelga, por así decirlo, del ARNt restante. El siguiente ARNt se une al nuevo codón que se encuentra dentro del ribosoma, el proceso se repite y paso a paso la cadena polipeptídica se alarga, es decir. alargamiento.

Fin de la síntesis de proteínas ( terminación) ocurre tan pronto como se encuentra una secuencia de nucleótidos específica en la molécula de ARNm que no codifica un aminoácido (codón de terminación). Tras esto, se separan el ribosoma, el ARNm y la cadena polipeptídica, y la proteína recién sintetizada adquiere la estructura adecuada y es transportada a la parte de la célula donde realizará sus funciones.

La traducción es un proceso que consume mucha energía, ya que la energía de una molécula de ATP se consume para unir un aminoácido al ARNt y se utilizan varios más para mover el ribosoma a lo largo de la molécula de ARNm.

Para acelerar la síntesis de determinadas moléculas de proteínas, se pueden unir sucesivamente varios ribosomas a una molécula de ARNm, que forman una única estructura: polisoma.

Una célula es la unidad genética de un ser vivo. Cromosomas, su estructura (forma y tamaño) y funciones. El número de cromosomas y la constancia de su especie. Células somáticas y germinales. Ciclo de vida celular: interfase y mitosis. La mitosis es la división de células somáticas. Mitosis. Fases de mitosis y meiosis. Desarrollo de células germinales en plantas y animales. La división celular es la base para el crecimiento, desarrollo y reproducción de los organismos. El papel de la meiosis y la mitosis.

Una célula es la unidad genética de un ser vivo.

A pesar de que los ácidos nucleicos son portadores de información genética, la implementación de esta información es imposible fuera de la célula, lo que se demuestra fácilmente con el ejemplo de los virus. Estos organismos, que a menudo contienen sólo ADN o ARN, no pueden reproducirse de forma independiente, para ello deben utilizar el aparato hereditario de la célula. Ni siquiera pueden penetrar una célula sin la ayuda de la propia célula, excepto mediante el uso de mecanismos de transporte de membrana o debido a daño celular. La mayoría de los virus son inestables; mueren después de unas pocas horas de exposición al aire libre. En consecuencia, una célula es una unidad genética de un ser vivo, que tiene un conjunto mínimo de componentes para preservar, cambiar e implementar la información hereditaria, así como su transmisión a la descendencia.

La mayor parte de la información genética de una célula eucariota se encuentra en el núcleo. La peculiaridad de su organización es que, a diferencia del ADN de una célula procariótica, las moléculas de ADN de los eucariotas no están cerradas y forman complejos complejos con proteínas: los cromosomas.

Cromosomas, su estructura (forma y tamaño) y funciones.

Cromosoma(del griego cromo- color, coloración y soma- cuerpo) es la estructura del núcleo celular, que contiene genes y transporta cierta información hereditaria sobre las características y propiedades del organismo.

A veces, las moléculas circulares de ADN de los procariotas también se denominan cromosomas. Los cromosomas son capaces de autoduplicarse; tienen individualidad estructural y funcional y la conservan durante generaciones. Cada célula transporta toda la información hereditaria del cuerpo, pero en ella sólo funciona una pequeña parte.

La base de un cromosoma es una molécula de ADN de doble cadena repleta de proteínas. En los eucariotas, las proteínas histonas y no histonas interactúan con el ADN, mientras que en los procariotas, las proteínas histonas están ausentes.

Los cromosomas se observan mejor con un microscopio óptico durante la división celular, cuando, como resultado de la compactación, adquieren la apariencia de cuerpos en forma de bastón separados por una constricción primaria. centrómero — sobre los hombros. En un cromosoma también puede haber constricción secundaria, que en algunos casos separa a los llamados satélite. Los extremos de los cromosomas se llaman telómeros. Los telómeros evitan que los extremos de los cromosomas se peguen y aseguran su unión a la membrana nuclear en una célula que no se divide. Al comienzo de la división, los cromosomas se duplican y constan de dos cromosomas hijos: cromátida, fijado en el centrómero.

Según su forma, los cromosomas se dividen en cromosomas de brazos iguales, de brazos desiguales y con forma de bastón. Los tamaños de los cromosomas varían significativamente, pero el cromosoma promedio tiene unas dimensiones de 5 $×$ 1,4 micrones.

En algunos casos, los cromosomas, como resultado de numerosas duplicaciones de ADN, contienen cientos y miles de cromátidas: estos cromosomas gigantes se llaman polietileno. se encuentran en glándulas salivales Larvas de Drosophila, así como en las glándulas digestivas de las lombrices intestinales.

El número de cromosomas y la constancia de su especie. Células somáticas y germinales.

Según la teoría celular, una célula es una unidad de estructura, actividad vital y desarrollo de un organismo. Así, funciones tan importantes de los seres vivos como el crecimiento, la reproducción y el desarrollo del organismo se realizan a nivel celular. Las células de los organismos multicelulares se pueden dividir en células somáticas y reproductivas.

Células somáticas- estas son todas las células del cuerpo formadas como resultado de la división mitótica.

El estudio de los cromosomas permitió establecer que para las células somáticas del cuerpo de cada especies biológicas caracterizado por un número constante de cromosomas. Por ejemplo, una persona tiene 46 de ellos. El conjunto de cromosomas de células somáticas se llama. diploide(2n), o doble.

Células sexuales, o gametos, son células especializadas que se utilizan para la reproducción sexual.

Los gametos siempre contienen la mitad de cromosomas que las células somáticas (en humanos - 23), por lo que el conjunto de cromosomas de las células germinales se llama haploide(n), o soltero. Su formación está asociada con la división celular meiótica.

La cantidad de ADN en las células somáticas se designa como 2c, y en las células sexuales, 1c. La fórmula genética de las células somáticas se escribe como 2n2c y de las células sexuales, 1n1c.

En los núcleos de algunas células somáticas, la cantidad de cromosomas puede diferir de su cantidad en las células somáticas. Si esta diferencia es mayor que uno, dos, tres, etc. conjuntos haploides, entonces dichas células se denominan poliploide(tri-, tetra-, pentaploide, respectivamente). En tales células, los procesos metabólicos suelen ser muy intensos.

El número de cromosomas en sí mismo no es una característica específica de la especie, ya que diferentes organismos pueden tener el mismo número de cromosomas, pero los relacionados pueden tener un número diferente. Por ejemplo, el plasmodium de la malaria y el nematodo del caballo tienen cada uno dos cromosomas, mientras que los humanos y los chimpancés tienen 46 y 48, respectivamente.

Los cromosomas humanos se dividen en dos grupos: autosomas y cromosomas sexuales (heterocromosomas). autosoma en las células somáticas humanas hay 22 pares, son iguales para hombres y mujeres, y cromosomas sexuales Sólo un par, pero es éste el que determina el sexo del individuo. Hay dos tipos de cromosomas sexuales: X e Y. Las células del cuerpo de las mujeres llevan dos cromosomas X y las de los hombres, X e Y.

cariotipo- este es un conjunto de características del conjunto de cromosomas de un organismo (el número de cromosomas, su forma y tamaño).

La notación de cariotipo convencional incluye cantidad total cromosomas, cromosomas sexuales y posibles desviaciones en el conjunto de cromosomas. Por ejemplo, el cariotipo de un hombre normal se escribe como 46,XY y el cariotipo mujer normal- 46, XX.

Ciclo de vida celular: interfase y mitosis.

Las células no surgen cada vez de nuevo, se forman solo como resultado de la división de las células madre. Después de la división, las células hijas necesitan algún tiempo para formar orgánulos y adquirir la estructura adecuada que asegure el desempeño de una función específica. Este período de tiempo se llama maduración.

Se denomina periodo de tiempo desde la aparición de una célula como resultado de su división hasta su división o muerte. ciclo de vida de una célula.

En las células eucariotas, el ciclo de vida se divide en dos etapas principales: interfase y mitosis.

Interfase- este es un período de tiempo en el ciclo de vida durante el cual la célula no se divide y funciona normalmente. La interfase se divide en tres períodos: períodos G 1, S y G 2.

G 1 -período(presintético, posmitótico) es un período de crecimiento y desarrollo celular durante el cual se produce la síntesis activa de ARN, proteínas y otras sustancias necesarias para el soporte vital completo de la célula recién formada. Hacia el final de este período, la célula puede comenzar a prepararse para duplicar su ADN.

EN período S(sintético) se produce el proceso de replicación del ADN. La única parte del cromosoma que no se replica es el centrómero, por lo que las moléculas de ADN resultantes no divergen por completo, sino que permanecen unidas en él, y al comienzo de la división el cromosoma tiene una apariencia en forma de X. La fórmula genética de una célula después de la duplicación del ADN es 2n4c. También en el período S, los centríolos del centro celular se duplican.

G 2 -período(postsintético, premitótico) se caracteriza por la síntesis intensiva de ARN, proteínas y ATP necesarios para el proceso de división celular, así como la separación de centriolos, mitocondrias y plastidios. Hasta el final de la interfase, la cromatina y el nucléolo permanecen claramente distinguibles, la integridad de la envoltura nuclear no se altera y los orgánulos no cambian.

Algunas de las células del cuerpo pueden realizar sus funciones durante toda la vida del cuerpo (neuronas de nuestro cerebro, células musculares del corazón), mientras que otras existen por un corto tiempo, después del cual mueren (células epiteliales intestinales, células epidérmicas de la piel). En consecuencia, el cuerpo debe sufrir constantemente procesos de división celular y formación de otras nuevas que reemplacen a las muertas. Las células capaces de dividirse se llaman provenir. En el cuerpo humano se encuentran en rojo. médula ósea, en las capas profundas de la epidermis de la piel y otros lugares. Con estas células, puede hacer crecer un nuevo órgano, lograr el rejuvenecimiento y también clonar el cuerpo. Las perspectivas del uso de células madre son absolutamente claras, pero los aspectos morales y éticos de este problema aún se están discutiendo, ya que en la mayoría de los casos se utilizan células madre embrionarias obtenidas de embriones humanos sacrificados durante el aborto.

La duración de la interfase en células vegetales y animales es en promedio de 10 a 20 horas, mientras que la mitosis dura aproximadamente de 1 a 2 horas.

Durante las sucesivas divisiones en los organismos multicelulares, las células hijas se vuelven cada vez más diversas a medida que leen información de todos más genes.

Algunas células dejan de dividirse con el tiempo y mueren, lo que puede deberse a la finalización de determinadas funciones, como en el caso de las células epidérmicas de la piel y las células sanguíneas, o al daño de estas células por factores ambientales, en particular patógenos. La muerte celular genéticamente programada se llama apoptosis, mientras que la muerte accidental - necrosis.

La mitosis es la división de células somáticas. Fases de la mitosis

Mitosis- un método de división indirecta de células somáticas.

Durante la mitosis, la célula pasa por una serie de fases sucesivas, como resultado de las cuales cada célula hija recibe el mismo conjunto de cromosomas que en la célula madre.

La mitosis se divide en cuatro fases principales: profase, metafase, anafase y telofase. Profase- la etapa más larga de la mitosis, durante la cual la cromatina se condensa, lo que da como resultado que se hagan visibles los cromosomas en forma de X que consisten en dos cromátidas (cromosomas hijos). En este caso, el nucléolo desaparece, los centriolos divergen hacia los polos de la célula y comienza a formarse un huso de acromatina (huso de división) a partir de los microtúbulos. Al final de la profase, la membrana nuclear se desintegra en vesículas separadas.

EN metafase Los cromosomas están alineados a lo largo del ecuador de la célula con sus centrómeros, a los que están unidos los microtúbulos del huso completamente formado. En esta etapa de división, los cromosomas están más compactados y tienen una forma característica, lo que permite estudiar el cariotipo.

EN anafase En los centrómeros se produce una rápida replicación del ADN, como resultado de lo cual los cromosomas se dividen y las cromátidas divergen hacia los polos de la célula, estiradas por los microtúbulos. La distribución de las cromátidas debe ser absolutamente igual, ya que es este proceso el que asegura el mantenimiento de un número constante de cromosomas en las células del cuerpo.

en el escenario telofases Los cromosomas hijos se acumulan en los polos, se forman membranas nucleares a su alrededor a partir de vesículas y aparecen nucléolos en los núcleos recién formados.

Después de la división nuclear, se produce la división citoplasmática. citocinesis, durante el cual se produce una distribución más o menos uniforme de todos los orgánulos de la célula madre.

Así, como resultado de la mitosis, a partir de una célula madre se forman dos células hijas, cada una de las cuales es una copia genética de la célula madre (2n2c).

En las células enfermas, dañadas y envejecidas y en los tejidos especializados del cuerpo, puede ocurrir un proceso de división ligeramente diferente: la amitosis. Amitosis Se denomina división directa de células eucariotas, en la que no se produce la formación de células genéticamente equivalentes, ya que los componentes celulares se distribuyen de manera desigual. Se encuentra en las plantas en el endospermo y en los animales, en el hígado, el cartílago y la córnea del ojo.

Mitosis. Fases de la meiosis

Mitosis es un método de división indirecta de células germinales primarias (2n2c), que da como resultado la formación de células haploides (1n1c), con mayor frecuencia células germinales.

A diferencia de la mitosis, la meiosis consta de dos divisiones celulares sucesivas, cada una de las cuales está precedida por una interfase. La primera división de la meiosis (meiosis I) se llama reduccionista, ya que en este caso el número de cromosomas se reduce a la mitad y la segunda división (meiosis II) - ecuacional, ya que en su proceso se conserva el número de cromosomas.

Interfase I Procede como interfase de la mitosis. Meiosis I se divide en cuatro fases: profase I, metafase I, anafase I y telofase I. B profase I Ocurren dos procesos importantes: conjugación y entrecruzamiento. Conjugación- Este es el proceso de fusión de cromosomas homólogos (pareados) en toda su longitud. Los pares de cromosomas formados durante la conjugación se conservan hasta el final de la metafase I.

Cruzando- intercambio mutuo de regiones homólogas de cromosomas homólogos. Como resultado del cruce, los cromosomas recibidos por el cuerpo de ambos padres adquieren nuevas combinaciones de genes, lo que provoca la aparición de descendencia genéticamente diversa. Al final de la profase I, como en la profase de la mitosis, el nucléolo desaparece, los centríolos divergen hacia los polos de la célula y la membrana nuclear se desintegra.

EN metafase I Los pares de cromosomas están alineados a lo largo del ecuador de la célula y los microtúbulos del huso están unidos a sus centrómeros.

EN anafase I Los cromosomas homólogos completos, que constan de dos cromátidas, divergen hacia los polos.

EN telofase I Las membranas nucleares se forman alrededor de grupos de cromosomas en los polos de la célula y se forman nucléolos.

Citocinesis I asegura la separación de los citoplasmas de las células hijas.

Las células hijas (1n2c) formadas como resultado de la meiosis I son genéticamente heterogéneas, ya que sus cromosomas, dispersos aleatoriamente en los polos celulares, contienen genes diferentes.

Características comparativas de mitosis y meiosis.

Firmar	Mitosis	Mitosis
¿Qué células comienzan a dividirse?	Somático (2n)	Células germinales primarias (2n)
Número de divisiones	1	2
¿Cuántas y qué tipo de células se forman durante la división?	2 somático (2n)	4 sexuales (n)
Interfase		Preparando la célula para la división, duplicando el ADN.	Muy breve, no se produce la duplicación del ADN.
Fases		Meiosis I	MeiosisII
Profase		Puede producirse condensación cromosómica, desaparición del nucléolo, desintegración de la membrana nuclear, conjugación y entrecruzamiento.	Condensación cromosómica, desaparición del nucléolo, desintegración de la membrana nuclear.
metafase		Los pares de cromosomas se ubican a lo largo del ecuador, se forma un huso.	Los cromosomas se alinean a lo largo del ecuador, se forma un huso.
Anafase		Los cromosomas homólogos de dos cromátidas se mueven hacia los polos.	Las cromátidas se mueven hacia los polos.
Telofase		Los cromosomas se espiralizan, se forman nuevas membranas nucleares y nucléolos.	Los cromosomas se espiralizan, se forman nuevas membranas nucleares y nucléolos.

Interfase II muy corto, ya que en él no se produce la duplicación del ADN, es decir, no hay período S.

MeiosisII También se divide en cuatro fases: profase II, metafase II, anafase II y telofase II. EN profase II Ocurren los mismos procesos que en la profase I, con la excepción de la conjugación y el entrecruzamiento.

EN metafase II Los cromosomas se encuentran a lo largo del ecuador de la célula.

EN anafase II Los cromosomas se dividen en los centrómeros y las cromátidas se estiran hacia los polos.

EN telofase II Las membranas nucleares y los nucléolos se forman alrededor de grupos de cromosomas hijos.

Después citocinesis II La fórmula genética de las cuatro células hijas es 1n1c, pero todas tienen un conjunto diferente de genes, que es el resultado del cruce y la combinación aleatoria de cromosomas de los organismos maternos y paternos en las células hijas.

Desarrollo de células germinales en plantas y animales.

Gametogénesis(del griego gameto- esposa, gametos- marido y génesis- origen, aparición) es el proceso de formación de células germinales maduras.

Dado que la reproducción sexual suele requerir dos individuos, una mujer y un hombre, que producen diferentes células sexuales, óvulos y espermatozoides, los procesos de formación de estos gametos deben ser diferentes.

La naturaleza del proceso depende en gran medida de si ocurre en una célula vegetal o animal, ya que en las plantas solo ocurre la mitosis durante la formación de gametos, y en los animales ocurren tanto la mitosis como la meiosis.

Desarrollo de células germinales en plantas. En las angiospermas, la formación de células reproductoras masculinas y femeninas ocurre en diferentes partes de la flor: estambres y pistilos, respectivamente.

Antes de la formación de células reproductoras masculinas. microgametogénesis(del griego micros- pequeño) - sucede microsporogénesis, es decir, la formación de microsporas en las anteras de los estambres. Este proceso está asociado con la división meiótica de la célula madre, que da como resultado cuatro microsporas haploides. La microgametogénesis está asociada con la división mitótica de la microspora, produciendo un gametofito masculino a partir de dos células: una gran vegetativo(sifonogénico) y poco profundo generativo. Después de la división, el gametofito masculino se cubre con densas membranas y forma un grano de polen. En algunos casos, incluso durante el proceso de maduración del polen, y a veces sólo después de la transferencia al estigma del pistilo, la célula generativa se divide mitóticamente para formar dos células germinales masculinas inmóviles: esperma. Después de la polinización, se forma un tubo polínico a partir de la célula vegetativa, a través del cual los espermatozoides penetran en el ovario del pistilo para la fertilización.

El desarrollo de células germinales femeninas en las plantas se llama megagametogénesis(del griego megas- grande). Ocurre en el ovario del pistilo, que está precedido por megasporogénesis, como resultado de lo cual se forman cuatro megasporas a partir de la célula madre de la megaspora que se encuentra en la nucela mediante división meiótica. Una de las megasporas se divide mitóticamente tres veces, dando lugar al gametofito femenino, un saco embrionario con ocho núcleos. Con la posterior separación de los citoplasmas de las células hijas, una de las células resultantes se convierte en un óvulo, en cuyos lados se encuentran los llamados sinérgicos, en el extremo opuesto del saco embrionario se forman tres antípodas y en el centro. , como resultado de la fusión de dos núcleos haploides, se forma una célula central diploide.

Desarrollo de células germinales en animales. En los animales, hay dos procesos de formación de células germinales: la espermatogénesis y la ovogénesis.

espermatogénesis(del griego esperma, espermatozoides- semilla y génesis- origen, aparición) es el proceso de formación de células germinales masculinas maduras: los espermatozoides. En los humanos, ocurre en los testículos, o testículos, y se divide en cuatro períodos: reproducción, crecimiento, maduración y formación.

EN temporada de reproducción Las células germinales primordiales se dividen mitóticamente, dando como resultado la formación de células diploides. espermatogonias. EN periodo de crecimiento Las espermatogonias acumulan nutrientes en el citoplasma, aumentan de tamaño y se convierten en espermatocitos primarios, o Espermatocitos de primer orden. Sólo después de esto entran en meiosis ( periodo de maduración), como resultado de lo cual se forman dos primero espermatocito secundario, o espermatocitos de segundo orden, y luego - cuatro células haploides con una cantidad bastante grande de citoplasma - espermátidas. EN periodo de formación pierden casi todo su citoplasma y forman un flagelo, convirtiéndose en esperma.

Esperma, o animados, - células reproductoras masculinas móviles muy pequeñas con cabeza, cuello y cola.

EN cabeza, además del núcleo, es acrosoma- un complejo de Golgi modificado que asegura la disolución de las membranas del óvulo durante la fertilización. EN cuello uterino son los centriolos del centro celular y la base cola de caballo Forman microtúbulos que apoyan directamente el movimiento de los espermatozoides. También contiene mitocondrias, que proporcionan a los espermatozoides energía ATP para moverse.

Oogénesis(del griego Naciones Unidas- huevo y génesis- origen, aparición) es el proceso de formación de células germinales femeninas maduras: óvulos. En los humanos, ocurre en los ovarios y consta de tres períodos: reproducción, crecimiento y maduración. Los períodos de reproducción y crecimiento, similares a los de la espermatogénesis, ocurren durante desarrollo intrauterino. En este caso, las células diploides se forman a partir de células germinales primarias como resultado de la mitosis. oogonia, que luego se convierten en primarios diploides. ovocitos, o ovocitos de primer orden. Meiosis y citocinesis posterior que ocurren en periodo de maduración, se caracterizan por una división desigual del citoplasma de la célula madre, por lo que al final, al principio se obtiene uno ovocito secundario, o ovocito de segundo orden, Y primer cuerpo polar, y luego del ovocito secundario: el óvulo, que retiene todo el suministro de nutrientes, y el segundo cuerpo polar, mientras que el primer cuerpo polar se divide en dos. Los cuerpos polares absorben el exceso de material genético.

En los humanos, los huevos se producen con un intervalo de 28 a 29 días. El ciclo asociado con la maduración y liberación de óvulos se llama menstrual.

Huevo- hembra grande célula sexual, que porta no solo un conjunto haploide de cromosomas, sino también un importante aporte de nutrientes para el desarrollo posterior del embrión.

El huevo en los mamíferos está cubierto por cuatro membranas, que reducen la probabilidad de daño por diversos factores. El diámetro del huevo en una persona alcanza las 150-200 micrones, mientras que en un avestruz puede ser de varios centímetros.

La división celular es la base para el crecimiento, desarrollo y reproducción de los organismos. El papel de la mitosis y la meiosis.

Si en los organismos unicelulares la división celular conduce a un aumento en el número de individuos, es decir, la reproducción, en los organismos multicelulares este proceso puede tener diferentes significados. Por tanto, la división de las células embrionarias, a partir del cigoto, es la base biológica de los procesos interconectados de crecimiento y desarrollo. Se observan cambios similares en una persona durante la adolescencia, cuando no solo aumenta el número de células, sino que también se produce un cambio cualitativo en el cuerpo. La reproducción de organismos multicelulares también se basa en la división celular, por ejemplo, en la reproducción asexual, gracias a este proceso se restaura toda una parte del organismo, y en la reproducción sexual, en el proceso de gametogénesis, se forman células sexuales, que posteriormente dar origen a un nuevo organismo. Cabe señalar que los principales métodos de división de una célula eucariota (mitosis y meiosis) tienen diferentes significados en los ciclos de vida de los organismos.

Como resultado de la mitosis, se produce una distribución uniforme del material hereditario entre las células hijas, copias exactas de la madre. Sin mitosis, la existencia y el crecimiento de organismos multicelulares que se desarrollan a partir de una sola célula, el cigoto, sería imposible, ya que todas las células de dichos organismos deben contener la misma información genética.

Durante el proceso de división, las células hijas se vuelven cada vez más diversas en estructura y funciones, lo que se asocia con la activación de cada vez más grupos nuevos de genes en ellas debido a la interacción intercelular. Por tanto, la mitosis es necesaria para el desarrollo del organismo.

Este método de división celular es necesario para los procesos de reproducción asexual y regeneración (restauración) de tejidos y órganos dañados.

La meiosis, a su vez, asegura la constancia del cariotipo durante la reproducción sexual, ya que antes de la reproducción sexual reduce a la mitad el conjunto de cromosomas, que luego se restablece como resultado de la fertilización. Además, la meiosis conduce a la aparición de nuevas combinaciones de genes parentales debido al cruce y la combinación aleatoria de cromosomas en las células hijas. Gracias a esto, la descendencia resulta genéticamente diversa, lo que proporciona material para la selección natural y es la base material para la evolución. Un cambio en el número, forma y tamaño de los cromosomas, por un lado, puede provocar la aparición de diversas desviaciones en el desarrollo del organismo e incluso su muerte, y por otro lado, puede provocar la aparición de individuos. más adaptado al medio ambiente.

Así, la célula es la unidad de crecimiento, desarrollo y reproducción de los organismos.

(nuclear). Las células procarióticas tienen una estructura más simple, aparentemente, surgieron antes en el proceso de evolución. Las células eucariotas son más complejas y surgieron más tarde. Las células que forman el cuerpo humano son eucariotas.

A pesar de la variedad de formas, la organización de las células de todos los organismos vivos está sujeta a principios estructurales comunes.

célula procariótica

célula eucariota

Estructura de una célula eucariota.

Complejo de superficie de una célula animal.

Consiste en glicocalix, membranas plasmáticas y la capa cortical de citoplasma ubicada debajo. La membrana plasmática también se llama plasmalema, la membrana externa de la célula. Se trata de una membrana biológica de unos 10 nanómetros de espesor. Proporciona principalmente una función delimitadora en relación con el entorno externo a la célula. Además, realiza una función de transporte. La célula no desperdicia energía para mantener la integridad de su membrana: las moléculas se mantienen unidas según el mismo principio por el cual se mantienen unidas las moléculas de grasa; termodinámicamente es más ventajoso que las partes hidrófobas de las moléculas estén ubicadas muy cerca el uno al otro. El glicocálix son moléculas de oligosacáridos, polisacáridos, glicoproteínas y glicolípidos “ancladas” en el plasmalema. El glicocálix realiza funciones receptoras y marcadoras. La membrana plasmática de las células animales se compone principalmente de fosfolípidos y lipoproteínas intercaladas con moléculas de proteínas, en particular antígenos de superficie y receptores. En la capa cortical (adyacente a la membrana plasmática) del citoplasma hay elementos citoesqueléticos específicos: microfilamentos de actina ordenados de cierta manera. La función principal y más importante de la capa cortical (corteza) son las reacciones de los pseudópodos: expulsión, unión y contracción de los pseudópodos. En este caso, los microfilamentos se reordenan, se alargan o se acortan. La forma de la célula (por ejemplo, la presencia de microvellosidades) también depende de la estructura del citoesqueleto de la capa cortical.

Estructura citoplásmica

El componente líquido del citoplasma también se llama citosol. Bajo un microscopio óptico, parecía que la célula estaba llena de algo parecido a plasma líquido o sol, en el que "flotaban" el núcleo y otros orgánulos. En realidad esto no es cierto. El espacio interno de una célula eucariota está estrictamente ordenado. El movimiento de los orgánulos se coordina con la ayuda de sistemas de transporte especializados, los llamados microtúbulos, que sirven como "caminos" intracelulares y proteínas especiales dineínas y cinesinas, que desempeñan el papel de "motores". Las moléculas de proteínas individuales tampoco se difunden libremente por todo el espacio intracelular, sino que se dirigen a los compartimentos necesarios mediante señales especiales en su superficie, reconocidas por los sistemas de transporte de la célula.

Retículo endoplásmico

En una célula eucariota, existe un sistema de compartimentos de membrana (tubos y cisternas) que se interconectan, que se denomina retículo endoplásmico (o retículo endoplásmico, ER o EPS). La parte del RE a cuyas membranas están unidos los ribosomas se denomina granular(o bruto) retículo endoplásmico, la síntesis de proteínas se produce en sus membranas. Aquellos compartimentos que no tienen ribosomas en sus paredes se clasifican como liso(o agranular) ER, que participa en la síntesis de lípidos. Los espacios internos del RE liso y granular no están aislados, sino que se comunican entre sí y se comunican con la luz de la envoltura nuclear.

aparato de Golgi

Centro

citoesqueleto

centríolos

mitocondrias

Comparación de células pro y eucariotas.

Durante mucho tiempo se ha considerado que la diferencia más importante entre eucariotas y procariotas es la presencia de un núcleo formado y orgánulos de membrana. Sin embargo, en los años 1970-1980. Quedó claro que esto era sólo una consecuencia de diferencias más profundas en la organización del citoesqueleto. Durante algún tiempo se creyó que el citoesqueleto es característico sólo de los eucariotas, pero fue a mediados de la década de 1990. También se han descubierto en bacterias proteínas homólogas a las proteínas principales del citoesqueleto de los eucariotas.

Es la presencia de un citoesqueleto específicamente estructurado lo que permite a los eucariotas crear un sistema de orgánulos móviles de membrana interna. Además, el citoesqueleto permite que se produzca endo y exocitosis (se supone que fue gracias a la endocitosis que aparecieron simbiontes intracelulares en las células eucariotas, incluidas mitocondrias y plastidios). Otra función importante del citoesqueleto eucariota es asegurar la división del núcleo (mitosis y meiosis) y del cuerpo (citotomía) de la célula eucariota (la división de las células procariotas se organiza de forma más sencilla). Las diferencias en la estructura del citoesqueleto también explican otras diferencias entre pro y eucariotas, por ejemplo, la constancia y simplicidad de las formas de las células procarióticas y la importante diversidad de formas y la capacidad de cambiarlas en las células eucariotas, así como la tamaño relativamente grande de este último. Así, el tamaño medio de las células procarióticas es de 0,5 a 5 micrones, el tamaño medio de las células eucariotas es de 10 a 50 micrones. Además, sólo entre los eucariotas existen células verdaderamente gigantes, como los huevos masivos de tiburones o avestruces (en un huevo de ave, toda la yema es un huevo enorme), neuronas de grandes mamíferos, cuyos procesos, reforzados por el citoesqueleto , puede alcanzar decenas de centímetros de largo.

anaplasia

Destrucción estructura celular(por ejemplo, en tumores malignos) se llama anaplasia.

Historia del descubrimiento de las células.

La primera persona que vio las células fue el científico inglés Robert Hooke (conocido por la ley de Hooke). En el año, tratando de entender por qué el alcornoque flota tan bien, Hooke comenzó a examinar secciones delgadas de corcho usando un microscopio que había mejorado. Descubrió que el corcho estaba dividido en muchas células diminutas, lo que le recordaba a las células de los monasterios, y las llamó células (en inglés cell significa “célula, célula, célula”). Ese mismo año, el maestro holandés Anton van Leeuwenhoek (-) utilizó por primera vez un microscopio para ver “animales”, organismos vivos en movimiento, en una gota de agua. Así, ya a principios del siglo XVIII, los científicos sabían con gran aumento que las plantas tienen una estructura celular y vieron algunos organismos que luego fueron llamados unicelulares. Sin embargo, la teoría celular de la estructura de los organismos se formó sólo a mediados del siglo XIX, después de que aparecieron microscopios más potentes y se desarrollaron métodos para fijar y teñir células. Uno de sus fundadores fue Rudolf Virchow, pero sus ideas contenían varios errores: por ejemplo, suponía que las células estaban débilmente conectadas entre sí y que cada una existía "por sí misma". Sólo más tarde fue posible demostrar la integridad del sistema celular.

Ver también

• Comparación de la estructura celular de bacterias, plantas y animales.

Campo de golf

• Biología molecular de la célula, 4ª edición, 2002 - libro de texto sobre biología molecular en inglés
• Cytology and Genetics (0564-3783) publica artículos en ruso, ucraniano e inglés a elección del autor, traducidos al inglés (0095-4527)

Fundación Wikimedia.

2010.

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enciclopedia médica - (célula, cito), la unidad estructural y funcional básica de todos los organismos vivos, un sistema vivo elemental. Puede existir como departamento. organismo (bacterias, protozoos, ciertas algas y hongos) o como parte de los tejidos de animales multicelulares,... ...

Diccionario enciclopédico biológico Enciclopedia biológica

Este término tiene otros significados, consulte Celda (significados). Células sanguíneas humanas (HBC) ... Wikipedia

Composición química de los organismos vivos.

La composición química de los organismos vivos se puede expresar de dos formas: atómica y molecular. La composición atómica (elemental) muestra la proporción de átomos de elementos incluidos en los organismos vivos. La composición molecular (material) refleja la proporción de moléculas de sustancias.

Los elementos químicos forman parte de las células en forma de iones y moléculas de sustancias orgánicas e inorgánicas. Las sustancias inorgánicas más importantes de la célula son el agua y las sales minerales, las sustancias orgánicas más importantes son los carbohidratos, lípidos, proteínas y ácidos nucleicos.

El agua es el componente predominante de todos los organismos vivos. El contenido medio de agua en las células de la mayoría de los organismos vivos es de aproximadamente el 70%.

Las sales minerales en una solución celular acuosa se disocian en cationes y aniones. Los cationes más importantes son K+, Ca2+, Mg2+, Na+, NHJ, los aniones son Cl-, SO2-, HPO2-, H2PO-, HCO-, NO-.

carbohidratos - compuestos orgánicos formados por una o varias moléculas de azúcares simples. El contenido de carbohidratos en las células animales es del 1 al 5% y en algunas células vegetales alcanza el 70%.

lípidos - grasas y compuestos orgánicos similares a las grasas, prácticamente insolubles en agua. Su contenido en diferentes células varía mucho: del 2-3 al 50-90% en las células de las semillas de las plantas y en el tejido adiposo de los animales.

Ardillas Son heteropolímeros biológicos cuyos monómeros son aminoácidos. Sólo 20 aminoácidos intervienen en la formación de proteínas. Se les llama fundamentales o básicos. Algunos de los aminoácidos no se sintetizan en animales ni en humanos y deben obtenerse de alimentos vegetales (se les llama esenciales).

Ácidos nucleicos. Hay dos tipos de ácidos nucleicos: ADN y ARN. Los ácidos nucleicos son polímeros cuyos monómeros son nucleótidos.

estructura celular

El surgimiento de la teoría celular.

• Robert Hooke descubrió células en una sección de corcho en 1665 y utilizó por primera vez el término "célula".
• Anthony van Leeuwenhoek descubrió los organismos unicelulares.
• Matthias Schleiden en 1838 y Thomas Schwann en 1839 formularon los principios básicos de la teoría celular. Sin embargo, creían erróneamente que las células surgen de una sustancia no celular primaria.
• Rudolf Virchow demostró en 1858 que todas las células se forman a partir de otras células mediante división celular.

Principios básicos de la teoría celular.

1. La célula es la unidad estructural de todos los seres vivos. Todos los organismos vivos están formados por células (a excepción de los virus).
2. La célula es la unidad funcional de todos los seres vivos. La célula exhibe todo el complejo de funciones vitales.
3. La célula es la unidad de desarrollo de todos los seres vivos. Las células nuevas se forman sólo como resultado de la división de la célula original (madre).
4. La célula es la unidad genética de todos los seres vivos. Los cromosomas de una célula contienen información sobre el desarrollo de todo el organismo.
5. Las células de todos los organismos son similares en composición química, estructura y funciones.

Tipos de organización celular

Entre los organismos vivos, sólo los virus no tienen estructura celular. Todos los demás organismos están representados por formas de vida celulares. Hay dos tipos de organización celular: procariótica y eucariota. Los procariotas incluyen bacterias, los eucariotas incluyen plantas, hongos y animales.

Las células procariotas son relativamente simples. No tienen núcleo, el área donde se ubica el ADN en el citoplasma se llama nucleoide, la única molécula de ADN es circular y no está asociada con proteínas, las células son más pequeñas que las eucariotas, la pared celular incluye un glicopéptido - mureína, no hay orgánulos de membrana, sus funciones se realizan mediante invaginaciones de la membrana plasmática, los ribosomas son pequeños, no hay microtúbulos, por lo que el citoplasma está inmóvil y los cilios y flagelos tienen una estructura especial.

Las células eucariotas tienen un núcleo en el que se encuentran los cromosomas: en el citoplasma se encuentran moléculas de ADN lineales asociadas con proteínas;

Las células vegetales se distinguen por la presencia de una gruesa pared celular de celulosa, plastidios y una gran vacuola central que desplaza el núcleo hacia la periferia. El centro celular de las plantas superiores no contiene centríolos. El carbohidrato de almacenamiento es el almidón.

Las células fúngicas tienen una pared celular que contiene quitina, una vacuola central en el citoplasma y no tienen plastidios. Sólo algunos hongos tienen un centríolo en el centro celular. El principal carbohidrato de reserva es el glucógeno.

Las células animales suelen tener una pared celular delgada, no contienen plastidios y una vacuola central se caracteriza por un centríolo. El carbohidrato de almacenamiento es el glucógeno.

Estructura de una célula eucariota.

Una célula eucariota típica tiene tres componentes: la membrana, el citoplasma y el núcleo.

membrana celular

En el exterior, la célula está rodeada por una membrana, cuya base es la membrana plasmática, o membrana plasmática, que tiene una estructura típica y un grosor de 7,5 nm.

La membrana celular desempeña funciones importantes y muy diversas: determina y mantiene la forma de la célula; protege la célula de los efectos mecánicos de la penetración de agentes biológicos dañinos; lleva a cabo la recepción de muchas señales moleculares (por ejemplo, hormonas); limita el contenido interno de la celda; regula el metabolismo entre la célula y el medio ambiente, asegurando la constancia de la composición intracelular; participa en la formación de contactos intercelulares y varios tipos Protuberancias específicas del citoplasma (microvellosidades, cilios, flagelos).

El componente de carbono de la membrana de las células animales se llama glicocálix.

El intercambio de sustancias entre la célula y su entorno se produce de forma constante. Los mecanismos de transporte de sustancias dentro y fuera de la célula dependen del tamaño de las partículas transportadas. La célula transporta pequeñas moléculas e iones directamente a través de la membrana en forma de transporte activo y pasivo.

Según el tipo y la dirección, se distinguen la endocitosis y la exocitosis.

La absorción y liberación de partículas sólidas y grandes se denomina fagocitosis y fagocitosis inversa, respectivamente; las partículas líquidas o disueltas se denominan pinocitosis y pinocitosis inversa.

Citoplasma

El citoplasma es el contenido interno de la célula y está formado por hialoplasma y varias estructuras intracelulares ubicadas en él.

El hialoplasma (matriz) es una solución acuosa de sustancias orgánicas e inorgánicas que pueden cambiar su viscosidad y se encuentran en movimiento constante. La capacidad de mover o fluir el citoplasma se llama ciclosis.

La matriz es un entorno activo en el que tienen lugar muchos procesos físicos y químicos y que une todos los elementos de la célula en un solo sistema.

Las estructuras citoplasmáticas de la célula están representadas por inclusiones y orgánulos. Las inclusiones son relativamente inestables y se encuentran en determinados tipos de células en determinados momentos de la vida, por ejemplo, como aporte de nutrientes (granos de almidón, proteínas, gotas de glucógeno) o productos que se liberan de la célula. Los orgánulos son componentes permanentes y esenciales de la mayoría de las células, tienen una estructura específica y realizan una función vital.

Los orgánulos de membrana de una célula eucariota incluyen el retículo endoplasmático, el aparato de Golgi, las mitocondrias, los lisosomas y los plastidios.

Retículo endoplásmico. Todo zona interior El citoplasma está lleno de numerosos pequeños canales y cavidades, cuyas paredes son membranas de estructura similar a la membrana plasmática. Estos canales se ramifican, se conectan entre sí y forman una red llamada retículo endoplásmico.

El retículo endoplasmático es heterogéneo en su estructura. Se conocen dos tipos: granular y liso. En las membranas de los canales y cavidades de la red granular hay muchos pequeños cuerpos redondos: ribosomas, que dan a las membranas un aspecto rugoso. Las membranas del retículo endoplasmático liso no llevan ribosomas en su superficie.

El retículo endoplasmático realiza muchas funciones diversas. La función principal del retículo endoplasmático granular es la participación en la síntesis de proteínas, que ocurre en los ribosomas.

La síntesis de lípidos y carbohidratos se produce en las membranas del retículo endoplásmico liso. Todos estos productos de síntesis se acumulan en canales y cavidades, y luego son transportados a diversos orgánulos de la célula, donde se consumen o se acumulan en el citoplasma como inclusiones celulares. El retículo endoplasmático conecta los principales orgánulos de la célula.

aparato de Golgi

En muchas células animales, como las nerviosas, toma la forma de una red compleja ubicada alrededor del núcleo. En las células de plantas y protozoos, el aparato de Golgi está representado por cuerpos individuales en forma de hoz o de bastón. La estructura de este orgánulo es similar en las células de organismos vegetales y animales, a pesar de la diversidad de formas.

El aparato de Golgi incluye: cavidades delimitadas por membranas y ubicadas en grupos (5-10); burbujas grandes y pequeñas ubicadas en los extremos de las cavidades. Todos estos elementos forman un único complejo.

El aparato de Golgi realiza muchas funciones importantes. Los productos se transportan a través de los canales del retículo endoplásmico. actividad sintética células: proteínas, carbohidratos y grasas. Todas estas sustancias primero se acumulan y luego, en forma de burbujas grandes y pequeñas, ingresan al citoplasma y se usan en la propia célula durante su vida, o se eliminan de ella y se usan en el cuerpo. Por ejemplo, en las células del páncreas de los mamíferos se sintetizan enzimas digestivas que se acumulan en las cavidades del orgánulo. Luego se forman burbujas llenas de enzimas. Se excretan de las células al conducto pancreático, desde donde fluyen hacia la cavidad intestinal. Otra función importante de este orgánulo es que en sus membranas se produce la síntesis de grasas y carbohidratos (polisacáridos), que se utilizan en la célula y que forman parte de las membranas. Gracias a la actividad del aparato de Golgi se produce la renovación y crecimiento de la membrana plasmática.

mitocondrias

El citoplasma de la mayoría de las células animales y vegetales contiene cuerpos pequeños (0,2-7 micrones): mitocondrias (del griego "mitos" - hilo, "condrio" - grano, gránulo).

Las mitocondrias son claramente visibles con un microscopio óptico, con el que se puede examinar su forma, ubicación y contar su número. La estructura interna de las mitocondrias se ha estudiado utilizando microscopio electrónico. La capa mitocondrial consta de dos membranas: la exterior y la interior. La membrana exterior es lisa, no forma pliegues ni excrecencias. La membrana interna, por el contrario, forma numerosos pliegues que se dirigen hacia la cavidad mitocondrial. Los pliegues de la membrana interna se llaman crestas (del latín "crista" - cresta, crecimiento. El número de crestas varía en las mitocondrias de diferentes células). Puede haber desde varias decenas hasta varios cientos de ellos, especialmente muchas crestas en las mitocondrias de células que funcionan activamente, como las células musculares.

Las mitocondrias se llaman centrales eléctricas"células" ya que su función principal es la síntesis de ácido adenosín trifosfórico (ATP). Este ácido se sintetiza en las mitocondrias de las células de todos los organismos y es una fuente universal de energía necesaria para los procesos vitales de la célula y de todo el organismo.

Las nuevas mitocondrias se forman mediante la división de mitocondrias que ya existen en la célula.

lisosomas

Son cuerpos pequeños y redondos. Cada lisosoma está separado del citoplasma por una membrana. Dentro del lisosoma hay enzimas que descomponen proteínas, grasas, carbohidratos y ácidos nucleicos.

Los lisosomas se acercan a una partícula de alimento que ha ingresado al citoplasma, se fusionan con él y se forma una vacuola digestiva, dentro de la cual hay una partícula de alimento rodeada de enzimas lisosómicas. Las sustancias formadas como resultado de la digestión de partículas de alimentos ingresan al citoplasma y son utilizadas por la célula.

Al tener la capacidad de digerir activamente los nutrientes, los lisosomas participan en la eliminación de partes de células, células enteras y órganos que mueren durante la actividad vital. La formación de nuevos lisosomas ocurre constantemente en la célula. Las enzimas contenidas en los lisosomas, como cualquier otra proteína, se sintetizan en los ribosomas del citoplasma. Luego, estas enzimas viajan a través del retículo endoplásmico hasta el aparato de Golgi, en cuyas cavidades se forman los lisosomas. De esta forma, los lisosomas ingresan al citoplasma.

plastidios

Los plastidios se encuentran en el citoplasma de todas las células vegetales. No hay plastidios en las células animales. Hay tres tipos principales de plastidios: verdes - cloroplastos; rojo, naranja y amarillo - cromoplastos; incoloro - leucoplastos.

La mayoría de las células también requieren orgánulos que no tienen estructura de membrana. Estos incluyen ribosomas, microfilamentos, microtúbulos y el centro celular.

Ribosomas. Los ribosomas se encuentran en las células de todos los organismos. Se trata de cuerpos microscópicos redondos con un diámetro de 15 a 20 nm. Cada ribosoma consta de dos partículas de diferente tamaño, pequeñas y grandes.

Una célula contiene muchos miles de ribosomas; están ubicados en las membranas del retículo endoplásmico granular o se encuentran libremente en el citoplasma. Los ribosomas contienen proteínas y ARN. La función de los ribosomas es la síntesis de proteínas. La síntesis de proteínas es un proceso complejo que no lo lleva a cabo un ribosoma, sino un grupo completo, que incluye hasta varias docenas de ribosomas unidos. Este grupo de ribosomas se llama polisoma. Las proteínas sintetizadas se acumulan primero en los canales y cavidades del retículo endoplásmico y luego se transportan a orgánulos y sitios celulares donde se consumen. El retículo endoplásmico y los ribosomas ubicados en sus membranas representan un único aparato para la biosíntesis y el transporte de proteínas.

Microtúbulos y microfilamentos.

Estructuras en forma de hilos que constan de varias proteínas contráctiles y que determinan las funciones motoras de la célula. Los microtúbulos parecen cilindros huecos, cuyas paredes están formadas por proteínas: tubulinas. Los microfilamentos son estructuras muy delgadas, largas y parecidas a hilos compuestas de actina y miosina.

Los microtúbulos y microfilamentos impregnan todo el citoplasma de la célula, formando su citoesqueleto, provocando ciclosis, movimientos intracelulares de orgánulos, divergencia de cromosomas durante la división del material nuclear, etc.

Centro celular (centrosoma). En las células animales, cerca del núcleo hay un orgánulo llamado centro celular. La parte principal del centro celular consta de dos pequeños cuerpos: centríolos, ubicados en una pequeña área de citoplasma compactado. Cada centríolo tiene forma de cilindro de hasta 1 µm de largo. juego de centriolos papel importante durante la división celular; participan en la formación del huso de división.

En el proceso de evolución, diferentes células se adaptaron a vivir en diferentes condiciones y realizar funciones específicas. Esto requería la presencia de orgánulos especiales en ellos, que se denominan especializados en contraste con los organoides de propósito general discutidos anteriormente. Estos incluyen vacuolas contráctiles de protozoos, miofibrillas de fibras musculares, neurofibrillas y vesículas sinápticas de células nerviosas, microvellosidades. células epiteliales, cilios y flagelos de algunos protozoos.

Centro

El núcleo es el componente más importante de las células eucariotas. La mayoría de las células tienen un núcleo, pero también se encuentran células multinucleadas (en varios protozoos, en los músculos esqueléticos de los vertebrados). Algunas células altamente especializadas pierden su núcleo (los glóbulos rojos de los mamíferos, por ejemplo).

El núcleo, por regla general, tiene una forma esférica u ovalada, con menos frecuencia puede ser segmentado o fusiforme. El núcleo consta de una envoltura nuclear y carioplasma que contiene cromatina (cromosomas) y nucléolos.

La envoltura nuclear está formada por dos membranas (externa e interna) y contiene numerosos poros a través de los cuales se intercambian diversas sustancias entre el núcleo y el citoplasma.

El carioplasma (nucleoplasma) es una solución gelatinosa que contiene diversas proteínas, nucleótidos, iones, así como cromosomas y nucléolo.

El nucléolo es un cuerpo pequeño y redondo, intensamente teñido y que se encuentra en los núcleos de las células que no se dividen. La función del nucléolo es la síntesis de ARNr y su conexión con proteínas, es decir. ensamblaje de subunidades ribosómicas.

La cromatina son grumos, gránulos y estructuras filamentosas formadas por moléculas de ADN en complejo con proteínas que se tiñen específicamente con ciertos tintes. Varias secciones de moléculas de ADN dentro de la cromatina tienen en diversos grados espiralización y, por lo tanto, difieren en la intensidad del color y la naturaleza de la actividad genética. La cromatina es una forma de existencia del material genético en células que no se dividen y brinda la posibilidad de duplicar e implementar la información contenida en él. Durante la división celular, las espirales de ADN y las estructuras de cromatina forman los cromosomas.

Los cromosomas son estructuras densas e intensamente teñidas que son unidades de organización morfológica del material genético y aseguran su distribución precisa durante la división celular.

El número de cromosomas en las células de cada especie biológica es constante. Generalmente en los núcleos de las células del cuerpo (somáticos) los cromosomas se presentan en pares; en las células germinales no son pares. Un único conjunto de cromosomas en las células germinales se denomina haploide (n), mientras que un conjunto de cromosomas en las células somáticas se denomina diploide (2n). Los cromosomas de diferentes organismos varían en tamaño y forma.

Un conjunto diploide de cromosomas de células de un tipo particular de organismo vivo, caracterizado por el número, tamaño y forma de los cromosomas, se denomina cariotipo. En el conjunto de cromosomas de las células somáticas, los cromosomas emparejados se denominan homólogos y los cromosomas de diferentes pares se denominan no homólogos. Los cromosomas homólogos son idénticos en tamaño, forma y composición (uno se hereda del organismo materno y el otro del organismo paterno). Los cromosomas como parte de un cariotipo también se dividen en autosomas, o cromosomas no sexuales, que son iguales en hombres y mujeres, y heterocromosomas, o cromosomas sexuales, que participan en la determinación del sexo y difieren en hombres y mujeres. El cariotipo humano está representado por 46 cromosomas (23 pares): 44 autosomas y 2 cromosomas sexuales (las mujeres tienen dos cromosomas X idénticos, los hombres tienen cromosomas X e Y).

El núcleo almacena e implementa información genética, controla el proceso de biosíntesis de proteínas y, a través de las proteínas, todos los demás procesos de la vida. El núcleo interviene en la replicación y distribución de información hereditaria entre células hijas y, en consecuencia, en la regulación de los procesos de división celular y desarrollo del organismo.