Organites cellulaires. Structure et fonctions

Le cytoplasme est le contenu interne de la cellule et comprend la substance principale, ou hyaloplasme, et les diverses structures intracellulaires qu'elle contient.

L'hyaloplasme (matrice) est une solution aqueuse de substances inorganiques et organiques, capables de changer de viscosité et en mouvement constant. La capacité de déplacer ou de circuler le cytoplasme est appelée cyclose. La matrice est un milieu actif dans lequel se déroulent de nombreux processus chimiques et physiologiques et qui regroupe tous les composants de la cellule en un seul système.

Les structures cytoplasmiques de la cellule sont représentées par des inclusions et des organites.

Les organites sont des composants permanents et essentiels de la plupart des cellules, ayant une structure spécifique et remplissant des fonctions vitales. Les organoïdes sont de types à usage général et à usage spécial.

Les organites d'importance générale sont présentes dans toutes les cellules et, en fonction de leurs caractéristiques structurelles, sont divisées en non membranaires, monomembranaires et doubles membranaires.

Les organites d'une importance particulière ne sont présents que dans les cellules de certains tissus ; par exemple, les myofibrilles dans les tissus musculaires, les neurofibrilles dans les tissus nerveux.

Organites non membranaires.

Ce groupe comprend les ribosomes, les microtubules et les microfilaments, ainsi que le centre cellulaire.

RIBOSOMES.

Ribosomes - de très petits organites présents dans tous les types de cellules. Ils ont une forme ronde, sont constitués de quantités à peu près égales d'ARNr et de protéines en masse et sont représentés par deux sous-unités : grande et petite. Entre les sous-unités se trouve un espace où l’ARNm s’attache.

Dans les cellules, les ribosomes sont localisés librement dans le cytoplasme, sur les membranes du RE, dans la matrice mitochondriale, sur la membrane externe du noyau et dans les plastes des plantes.

La fonction des ribosomes est d'assembler les molécules de protéines.

Lors de la synthèse active des protéines, des polyribosomes se forment. Polyribosomes- complexe ribosomique (de 5 à 70 ribosomes). Il existe une connexion entre les ribosomes individuels, réalisée à l'aide de molécules d'ARNm.

Riz. 5. Structure du ribosome (schéma)

1- petite sous-unité ; 2 – ARNm ; 3 – grande sous-unité de 4-ARNr

MICROTUBLES ET MICROFILAMENTS

Microtubules et microfilaments – structures filiformes constituées de diverses protéines contractiles. Les microtubules ressemblent à de longs cylindres creux dont les parois sont constituées de protéines - les tubulines. Les microfilaments sont des structures très fines, longues et filiformes constituées d'actine et de myosine. Les microtubules et les microfilaments imprègnent tout le cytoplasme de la cellule, formant son cytosquelette, provoquant une cyclose, des mouvements intracellulaires des organites et une divergence des chromosomes lors de la division du matériel nucléaire. En plus des microtubules libres qui pénètrent dans le cytoplasme, les cellules possèdent des microtubules organisés d'une certaine manière, formant des centrioles du centre cellulaire, des corps basaux, des cils et des flagelles.

CENTRE CELLULAIRE

Centre cellulaire ou centrosome– généralement situé près du noyau, est constitué de deux centrioles situés perpendiculairement l’un à l’autre. Chaque centriole ressemble à un cylindre creux dont la paroi est formée de 9 triplets de microtubules. Il n'y a pas de microtubules au centre. Par conséquent, le système de microtubules du centriole peut être décrit par la formule (9 × 3) + 0.

Lors de la préparation de la cellule pour la division, un doublement se produit - reproduction centrioles : la mère et la fille divergent vers les pôles de la cellule, indiquant la direction de la division future ; près de chacune, un nouveau centriole se forme à partir des microtubules du cytoplasme. Les principales fonctions du centre cellulaire sont :

1) participation aux processus de division cellulaire, la divergence des centrioles détermine l'orientation du fuseau de division et le mouvement des chromosomes ;

2) la structure et la fonction des cils et des flagelles (corps basaux) sont associées à cet organite ; Ainsi, les centrioles sont associés aux processus de mouvement dans la cellule.

Organites monomembranaires

Ceux-ci incluent le réticulum endoplasmique, l'appareil de Golgi, les lysosomes et les peroxysomes.

5.2.1 Réticulum endoplasmique (RE).

Il s'agit d'un réseau dans les couches internes du cytoplasme (endoplasme) - le réticulum endoplasmique, qui est un système complexe tubules, pailles Et réservoirs, délimité par des membranes.

Il existe des EPS (EPR) :

Lisse (agranulaire) (ne contient pas de ribosomes sur les membranes)	Rugueux (granuleux) (sur membranes - ribosomes)
1. Synthèse du glycogène et des lipides (glandes sébacées, foie). 2. Accumulation de produits de synthèse. 3. Transports secrets.	1. Synthèse des protéines (cellules des glandes protéiques). 2. Participation aux processus de sécrétion, transport des sécrétions. 3. Accumulation de produits de synthèse.
	4. Assure la communication avec les organites cellulaires. 5. Assure le transport des sécrétions vers les organoïdes cellulaires. 6. Assure la connexion entre le noyau et les organites cellulaires et la membrane cytoplasmique. 7. Assure la circulation de diverses substances dans tout le cytoplasme. 8. Participation à la pinocytose (transport de diverses substances entrant dans la cellule depuis l'extérieur).

Le plus grand développement de l'EPS est caractéristique des cellules sécrétoires. Le RE est peu développé dans le sperme.

La formation d'EPS se produit lors de la division cellulaire à partir des proliférations de la membrane cytoplasmique externe et de la membrane nucléaire, et est transmise de cellule à cellule lors de la division cellulaire.

COMPLEXE GOLGI

Complexe de Golgi découvert en 1898 par Golgi.

La forme du complexe peut être sous la forme d'un réseau autour du noyau, sous la forme d'une calotte ou d'une ceinture autour du noyau, ou sous la forme d'éléments individuels - des corps ronds en forme de croissant appelés dictyosomes.

Le complexe de Golgi se compose de trois éléments qui peuvent se transformer les uns dans les autres et sont interconnectés :

1) un système de réservoirs plats, disposés en paquets de cinq à huit, sous la forme d'une pile de pièces et étroitement adjacents les uns aux autres ;

2) un système de tubes partant des citernes, s'anastomosant les uns avec les autres et formant un réseau ;

3) grandes et petites bulles fermant les extrémités des tubes.

Cet organite est le plus bien développé dans les cellules glandulaires, par exemple dans les leucocytes et les ovocytes, ainsi que dans d'autres cellules qui produisent des produits protéiques, des polysaccharides et des lipides.

Un faible développement du complexe de Golgi est observé dans les cellules indifférenciées et tumorales.

Composition : phospholipides, protéines, enzymes pour la synthèse de polysaccharides et de lipides.

1) participation à l'activité sécrétoire de la cellule ;

2) accumulation de produits finis ou presque finis ;

3) le transport des produits de sécrétion dans toute la cellule à travers un système de tubes et de vésicules ;

4) condensation des granules sécrétoires (élimination osmotique de l'eau) ;

5) l'isolement et l'accumulation de substances toxiques pour les cellules de l'extérieur (toxines, substances anesthésiques), qui sont ensuite éliminées de la cellule ;

6) formation de grains de jaune dans les ovocytes ;

7) formation de cloisons cellulaires (dans les cellules végétales).

Lors de la division cellulaire, le complexe de Golgi est transféré des cellules mères aux cellules filles.

LYSOSOMES

Ils remplissent la fonction de digestion intracellulaire des macromolécules alimentaires et des composants étrangers entrant dans la cellule lors de la phago et de la pinocytose, fournissant à la cellule des matières premières supplémentaires pour les processus chimiques et énergétiques. Pour remplir ces fonctions, les lysosomes contiennent environ 40 enzymes hydrolytiques - des hydrolases qui détruisent les protéines, les acides nucléiques, les lipides, les glucides à pH acide (protéinases, nucléases, phosphatases, lipases). Il existe des lysosomes primaires, des lysosomes secondaires (phagolysosomes et autophagosomes) et des corps résiduels. Les lysosomes primaires sont des microbulles détachées des cavités de l'appareil de Golgi, entourées d'une seule membrane et contenant un ensemble d'enzymes. Après la fusion des lysosomes primaires avec un substrat sujet au clivage, divers lysosomes secondaires se forment. Un exemple de lysosomes secondaires sont les vacuoles digestives des protozoaires. Ces lysosomes sont appelés phagolysosomes ou hétérophagosomes. Si la fusion se produit avec des organites altérés de la cellule elle-même, des autophagosomes se forment. Les lysosomes, dans les cavités desquels s'accumulent les produits non digérés, sont appelés télolysosomes ou corps résiduels.

Le RE, l'appareil de Golgi et les lysosomes sont des structures intracellulaires fonctionnellement connectées, délimitées du cytoplasme par une seule membrane. Ils forment un seul système tubulaire-vacuolaire de la cellule.

Peroxysomes

Ils ont une forme ovale. Dans la partie centrale de la matrice se trouvent des structures cristallines. La matrice contient des enzymes d’oxydation d’acides aminés qui produisent du peroxyde d’hydrogène. L'enzyme catalase est également présente, qui détruit le peroxyde (caractéristique des cellules hépatiques et rénales).

Organites à double membrane

Mitochondries

Les mitochondries peuvent être ovales, en forme de bâtonnet, filamenteuses ou très ramifiées. Les formes des mitochondries peuvent changer de l’une à l’autre en fonction des changements de pH, de pression osmotique et de température. La forme peut être différente selon les cellules et dans différentes parties de la même cellule.

Extérieurement, les mitochondries sont délimitées par une membrane externe lisse. La membrane interne forme de nombreuses excroissances - des crêtes. Le contenu interne des mitochondries est appelé matrice. Les mitochondries sont des organites semi-autonomes, puisqu'elles contiennent leur propre appareil de biosynthèse de protéines (ADN circulaire, ARN, ribosomes, acides aminés, enzymes).

Matrice- une substance plus dense que le cytoplasme, homogène.

Krist il y en a beaucoup dans les cellules hépatiques, elles sont étroitement situées les unes par rapport aux autres ; dans les muscles - moins.

Figure 7. Structure des mitochondries (schéma)

1- membrane externe lisse ; 2 - membrane interne ; 3 – crêtes ; 4 – matrice (et elle contient une molécule d'ADN circulaire, de nombreux ribosomes, des enzymes).

La taille des mitochondries varie de 0,2 à 20 microns.

Le nombre de mitochondries varie selon les différents types de cellules : de 5 à 7 à 2 500, selon l'activité fonctionnelle des cellules. Un grand nombre de mitochondries dans les cellules hépatiques et les muscles qui travaillent (plus chez les jeunes que chez les vieux).

La disposition des mitochondries peut être uniforme dans tout le cytoplasme, comme dans les cellules épithéliales, les cellules nerveuses, les cellules protozoaires, ou inégale, par exemple dans la zone d'activité cellulaire la plus active. Dans les cellules sécrétoires, ce sont les zones où sont produites les sécrétions, dans les cellules du muscle cardiaque et les gamètes (autour du noyau). Une connexion structurelle entre les mitochondries et le noyau cellulaire a été découverte dans les périodes précédant la division cellulaire. On pense que pendant cette période, des processus métaboliques et énergétiques se produisent activement et sont réalisés à travers des structures ressemblant à des tubes.

Composition chimique : protéines - 70%, lipides - 25%, acides nucléiques (ADN, ARN - insignifiant), vitamines A, B12, B6, K, E, enzymes.

Les mitochondries sont les organites les plus sensibles aux effets de divers facteurs : médicaments, augmentation de la température, poisons entraînent un gonflement, une augmentation du volume des mitochondries, leur matrice se liquéfie, le nombre de crêtes diminue et des plis apparaissent sur la membrane externe. Ces processus altèrent la respiration cellulaire et peuvent devenir irréversibles en cas d'exposition fréquente et extrême.

Dans les mitochondries, l'ATP est synthétisée à la suite des processus d'oxydation de substrats organiques et de phosphorylation de l'ADP et de la synthèse d'hormones stéroïdes.

De tels organites ne sont présents que dans les cellules de certains tissus, par exemple les myofibrilles des cellules musculaires, les neurofibrilles des cellules nerveuses et les tonofibrilles, cils et flagelles des tissus épithéliaux.

INCLUS

Contrairement aux organites, inclusion sont des structures temporaires qui apparaissent dans la cellule pendant certaines périodes de la vie de la cellule. Le siège principal des inclusions est le cytoplasme, mais parfois le noyau.

Les inclusions sont des produits du métabolisme cellulaire et peuvent prendre la forme de granules, de grains, de gouttelettes, de vacuoles et de cristaux ; sont utilisés soit par la cellule elle-même selon les besoins, soit par l'ensemble du macro-organisme.

Inclusions classés par composition chimique :

graisse:	les glucides:	protéine:	pigment:
1) dans n'importe quelle cellule sous forme de gouttelettes de graisse ; 2) graisse blanche - tissu adipeux spécialisé des adultes ; 3) graisse brune - tissu adipeux spécialisé des embryons ; 4) à la suite de processus pathologiques - dégénérescence graisseuse des cellules (foie, cœur) ; 5) dans les plantes - les graines contiennent jusqu'à 70 % d'inclusions ;	1) glycogène - dans les cellules des muscles squelettiques, le foie, les neurones ; 2) dans les cellules des endoparasites (respiration de type anaérobie) ; 3) amidon - dans les cellules végétales ;	1) dans les œufs, les cellules hépatiques, les protozoaires ;	1) lipofuscine - pigment vieillissant ; 2) lipochromes - dans le cortex des reins et le corps jaune de l'ovaire ; 3) rétinine - violet visuel de l'œil ; 4) mélanine - dans les cellules pigmentaires ; 5) hémoglobine - respiratoire - dans les érythrocytes ;
	sécrétoire : peut être des protéines, des graisses, des glucides ou mixtes et se trouve dans les cellules des glandes correspondantes : 1) glande sébacée ; 2) les glandes endocrines ; 3) glandes du système digestif ; 4) glandes mammaires ; 5) mucus dans les cellules caliciformes ; 6) huiles essentielles de plantes.

NOYAU CELLULAIRE

Le noyau cellulaire participe à la différenciation des cellules selon leur forme, leur nombre, leur emplacement et leur taille. La forme du noyau est souvent liée à la forme de la cellule, mais elle peut aussi être complètement irrégulière. Dans les cellules sphériques, cubiques et polyédriques, le noyau est généralement sphérique ; en cylindrique, prismatique et fusiforme - la forme d'une ellipse (myocyte lisse).

Figure 8. Myocyte lisse

Un exemple de noyau de forme irrégulière est le noyau des leucocytes (leucocytes neutrophiles segmentés - segmentés). Les monocytes sanguins ont un noyau en forme de haricot.

Riz. 9. Monocytes sanguins Riz. dix Segmenté

leucocyte neutrophile

La plupart des cellules ont un seul noyau. Mais il existe des cellules binucléées : cellules hépatiques, hépatocytes et chondrocytes cartilagineux, et des cellules multinucléées : ostéoclastes du tissu osseux et mégacaryocytes de la moelle osseuse rouge - jusqu'à 100 noyaux. Les noyaux sont particulièrement nombreux dans les symplastes et les syncytia (fibres musculaires striées et tissu réticulaire), mais ces formations ne sont pas des cellules elles-mêmes.

Figure 11. Hépatocytes Riz. 12.Mégakaryacite

L'emplacement des noyaux est individuel pour chaque type de cellule. Généralement, dans les cellules indifférenciées, le noyau est situé au centre géométrique de la cellule. À mesure qu’il mûrit et accumule des nutriments et des organites de réserve, le noyau se déplace vers la périphérie. Il existe des cellules dans lesquelles le noyau occupe une position fortement excentrique. L’exemple le plus frappant est celui des adipocytes adipeux blancs, dans lesquels la quasi-totalité du volume du cytoplasme est occupé par une goutte de graisse. Quoi qu’il en soit, quelle que soit la localisation du noyau dans la cellule, il est presque toujours entouré d’une zone de cytoplasme indifférencié.

Riz. 13Adipocytes

La taille du noyau dépend du type de cellule et est généralement directement proportionnelle au volume du cytoplasme. La relation entre le volume du noyau et le cytoplasme est généralement exprimée par la relation de Hertwig dite nucléaire-plasmique (N-P) : à mesure que le volume du cytoplasme augmente, le volume du noyau augmente également. Le moment du début de la division cellulaire est apparemment déterminé par une modification du rapport R-C et est dû au fait que seul un certain volume du noyau est capable de contrôler un certain volume du cytoplasme. En règle générale, les noyaux les plus gros se trouvent dans les cellules jeunes, tumorales et dans les cellules qui se préparent à se diviser. Dans le même temps, le volume du noyau est une caractéristique caractéristique de chaque tissu. Il existe des tissus dont les cellules ont un petit noyau par rapport au volume du cytoplasme ; ce sont ce qu'on appelle les cellules cytoplasmique taper. Ceux-ci incluent la plupart des cellules du corps, par exemple tous les types d’épithéliums.

D'autres ont un gros noyau qui occupe presque toute la cellule et un mince bord de cytoplasme - la cellule nucléaire type, ce sont des lymphocytes sanguins.

Figure 16 Structure du noyau (schéma)

1- ribosomes sur la membrane externe ; 2 - pores nucléaires ; 3 - membrane externe ; 4 - membrane interne ; 5 - membrane nucléaire; (caryolemme, nucléolemme) ; 6 - espace périnucléaire en forme de fente ; 7 - nucléole;

8 - jus nucléaire (caryoplasme, nucléoplasme); 9 - hétérochromatine;

10 – euchromatine.

Enveloppe nucléaire formé de deux membranes biologiques élémentaires, entre lesquelles se trouve une fente en forme de fente périnucléaire espace. L'enveloppe nucléaire sert à délimiter l'espace intranucléaire du cytoplasme cellulaire. Il n’est pas continu et comporte de minuscules trous – des pores. Le pore nucléaire est formé par la fusion de membranes nucléaires et constitue une structure globulaire-fibrillaire complexe qui remplit la perforation de l'enveloppe nucléaire. C'est ce qu'on appelle complexe de pores nucléaires. Le long du bord du trou se trouvent trois rangées de granulés (huit chacune). La première rangée est adjacente à l'espace intranucléaire, la seconde au cytoplasme et la troisième est située entre eux. Les processus fibrillaires s'étendent à partir des granules, qui se connectent au centre du granule et créent un septum, ouvertureà travers les pores. Le nombre de pores n’est pas constant et dépend de l’activité métabolique de la cellule.

Jus nucléaire- une masse incolore qui remplit tout l'espace interne du noyau entre ses composants et est un système colloïdal et a une turgescence.

Nucléoles- un ou plusieurs corps stéroïdiens, souvent assez gros (dans les neurocytes et les ovocytes). Nucléoles - nucléoles- la structure la plus dense du noyau, ils sont bien colorés par les colorants basiques, car riches en ARN. Il est de structure hétérogène et possède une structure à grains fins ou à fibres fines. Servir de lieu d'éducation ribosomes.

Chromatine- les zones de matière dense qui perçoivent facilement les colorants sont caractéristiques d'une cellule qui ne se divise pas. La chromatine a un état d'agrégation différent - lors de la division cellulaire, elle est transformée par condensation et spirale en chromosomes. Chaque chromosome possède centromère- lieu d'attache aux fils du fuseau lors de la mitose, le centromère divise le chromosome en deux bras.

En plus du centromère (constriction primaire), un chromosome peut avoir constriction secondaire et séparé par elle Satellite. L'extérieur de chaque chromosome est couvert pellicule, sous lequel se trouve une protéine matrice. La matrice contient chromatides. Les chromatides sont constituées de chromonème, et ceux de filaments. La totalité des chromosomes de chaque organisme est ensemble de chromosomes.

Fig17. Structure chromosomique (schéma)

1 - centromère (constriction primaire) ; 2- épaules ; 3 – constriction secondaire ; 4 satellites ; 5 – pellicule ; 6 – matrice protéique ; 7 - chromatine

REPRODUCTION CELLULAIRE.

Tous les organismes vivants sont constitués de cellules. Au cours de la vie, certaines cellules du corps s'usent, vieillissent et meurent. La seule façon de former des cellules est de diviser les précédentes. La division cellulaire est un processus vital pour tous les organismes.

Cycle de vie (cellulaire).

La vie d'une cellule depuis le moment de son origine à la suite de la division de la cellule mère jusqu'à sa propre division ou sa mort est appelée cycle de vie (cellulaire). Un élément essentiel du cycle cellulaire est cycle mitotique, y compris la période de préparation cellulaire à la division et la division elle-même. La préparation d'une cellule à la division, ou interphase, représente une partie importante du temps du cycle mitotique et se compose de périodes :

1. G1 présynthétique (postmitotique) - se produit immédiatement après la division cellulaire. Les processus de biosynthèse ont lieu dans les cellules et de nouveaux organites se forment. La jeune cellule grandit. Cette période est la plus variable en durée.

2. Le S synthétique est le principal du cycle mitotique. La réplication de l'ADN se produit. Chaque chromosome devient double brin, c'est-à-dire qu'il est constitué de deux chromatides - des molécules d'ADN identiques. De plus, la cellule continue de synthétiser de l’ARN et des protéines. La division des cellules de mammifères dure environ 6 à 10 heures.

3. Le G2 post-synthétique (prémitotique) est relativement court, dans les cellules de mammifères, il dure environ 2 à 5 heures. À ce stade, le nombre de centrioles et de mitochondries double, des processus métaboliques actifs ont lieu, des protéines et de l'énergie sont accumulées pour la division à venir. La cellule commence à se diviser.

7.2 DIVISION CELLULAIRE.

Trois méthodes de division des cellules eucaryotes ont été décrites :

1) amitose (division directe),

2) mitose (division indirecte).

3) méiose (division de réduction).

7.2.1 Amitose- la division cellulaire sans spiralisation des chromosomes, survenue avant la mitose. C'est ainsi qu'ils se reproduisent procaryotes, hautement spécialisés Et dégradant cellules. Dans ce cas, la membrane nucléaire et les nucléoles ne disparaissent pas, les chromosomes restent spiralés.

Types d'amitose :

1) ligature(typique des bactéries)

2) fragmentation(mégacaryoblaste, mégacaryocyte)

3)bourgeonnant(bourgeons plaquettaires de mégacaryocytes)

Par répartition génétique matériel

La division sans appareil mitotique est provoquée par l'irradiation, la dégénérescence des tissus et l'action de divers agents qui perturbent l'entrée des cellules en mitose.

Mitose

Caractérisé par la destruction de la membrane nucléaire et des nucléoles, la spiralisation des chromosomes. En mitose, il y a prophase, métaphase, anaphase Et télophase.

Figure 18. Diagramme de mitose

JE. Prophase :

1) La forme de la cellule s'arrondit, son contenu devient plus visqueux, les chromosomes prennent l'apparence de longs fils fins tordus à l'intérieur du noyau. Chaque chromosome est constitué de deux chromatides.

2) Les chromatides se raccourcissent progressivement et se rapprochent de l'enveloppe nucléaire, signe du début de la destruction du caryolemme.

3) Le fuseau se développe : les centrioles divergent vers les pôles et se doublent, et des filaments du fuseau se forment entre eux.

4) La membrane nucléaire est détruite et une zone de cytoplasme liquide se forme au centre de la cellule, où se précipitent les chromosomes.

Métaphase tardive

Les chromosomes s'alignent dans le plan équatorial, formant plaque métaphysaire. Les brins du fuseau sont attachés aux centromères des chromosomes.

Il existe deux types de filaments fusiformes : certains d'entre eux sont associés à des chromosomes et sont appelés chromosomique, et d'autres s'étendent d'un pôle à l'autre et sont appelés continu.

Maternel

IV. Télophase.

La migration de deux groupes filles de chromosomes vers les pôles opposés de la cellule est terminée. reconstruction noyaux et décondensation chromosomes, ils déspirent, le caryolemme est restauré et des nucléoles apparaissent. La fission nucléaire est terminée.

Commence cytokinèse (cytotomie)- le processus de ligature et de séparation du cytoplasme avec formation d'un constriction. Une « ébullition » de la surface cellulaire est observée en raison de sa croissance intensive. Le cytoplasme perd sa viscosité, les centrioles perdent leur activité et les organites sont divisés environ en deux entre les cellules filles.

Fig. 24 Cytocinèse

Types de mitose :

1) Tout tissu est un système autorégulé ; par conséquent, le nombre de cellules qui meurent dans le tissu est équilibré par le nombre de cellules formées.

2) Il y a indemnité journalière rythmes d'activité mitotique. La plus grande activité mitotique coïncide avec les périodes de repos des tissus, et une fonction tissulaire accrue conduit à l'inhibition des mitoses (chez les animaux nocturnes - tôt le matin et chez les animaux diurnes - la nuit).

3) Les hormones de stress ont un effet inhibiteur sur l'activité mitotique : l'adrénaline et la noradrénaline, et l'hormone de croissance a un effet stimulant. Des changements dans l'activité mitotique se produisent en raison de changements dans la durée de l'interphase. Chaque cellule a initialement la capacité de se diviser, mais dans certaines conditions cette capacité inhibé. L'inhibition peut être plus ou moins irréversible.

Durée de vie des cellules peut être considérée comme la période allant d’une division à une autre. Dans les populations cellulaires stables, dans lesquelles il n'y a pratiquement aucune reproduction cellulaire, leur espérance de vie est maximale (foie, système nerveux).

Endoproduction- dans tous les cas où se produit une reduplication des chromosomes ou une réplication de l'ADN, la division cellulaire ne se produit pas. Cela conduit à la polyploïdie, une augmentation du volume du noyau et de la cellule. Cela peut survenir en raison de troubles de l'appareil mitotique et s'observe aussi bien dans des conditions normales que pathologiques. Caractéristique des cellules hépatiques et des voies urinaires.

Endomitose se produit avec une coque nucléaire non destructive. La reduplication chromosomique se produit comme lors d'une division normale, entraînant la formation de chromosomes géants. Toutes les figures caractéristiques de la mitose sont observées, mais elles se produisent à l'intérieur du noyau. Distinguer endoprophase,endométaphase,endoanaphase,endotélophase. Puisque l’enveloppe centrale est préservée, le résultat est polyploïde cellule. L'importance de l'endomitose est que pendant celle-ci, l'activité principale de la cellule ne s'arrête pas.

Dans un cours de biologie scolaire, les élèves sont souvent confrontés à une terminologie spécifique, comme une clôture devant un verger de pommiers. Les termes « organites » et « inclusions » apparaissent dans le domaine de la cytologie ou de la théorie cellulaire, mais que signifient-ils et quelle est la différence entre eux ? Ces questions restent floues pour la plupart des étudiants.

Définition

Inclusions- ce sont des formations qui peuvent apparaître dans une cellule vivante au cours de sa vie.

Organites- ce sont les structures nécessaires de la cellule qui assurent son fonctionnement.

Comparaison

Les inclusions peuvent apparaître ou non dans une cellule vivante. Traditionnellement, les inclusions comprennent :

inclusions trophiques, ou résultat de l'accumulation de nutriments - protéines, lipides et glucides. Par exemple, le polysaccharide d’amidon est stocké dans les cellules végétales comme forme de réserve de glucides. Dans l'endosperme de certaines cultures, il forme des granules particulièrement gros appelés grains d'aleurone. « L’amidon animal » – le glycogène – peut s’accumuler dans les cellules animales. La plus grande quantité de cette inclusion est observée dans les cellules hépatiques et les muscles. Lorsqu’il y a un besoin urgent de travail corporel, le glycogène est utilisé en premier. Les inclusions de la protéine vitelline dans le cytoplasme de l'œuf se présentent sous la forme de granules ;
inclusions excrétrices. Il s'agit d'accumulations de produits métaboliques qui, pour une raison quelconque, n'ont pas été éliminés à l'extérieur de la cellule. Les agents étrangers appartiennent également à ce groupe. Ces inclusions sont « traitées » par les lysosomes et les restes sont excrétés - retirés de la cellule ;
inclusions sécrétoires. Ils sont synthétisés dans des cellules spécialisées et sécrétés par des conduits spéciaux ou à l'aide du sang et de la lymphe. Un exemple classique d’inclusions sécrétoires sont les hormones ;
inclusions de pigments. Ce sont des pigmentocytes hautement spécialisés, présents dans les cellules du derme et dans les structures de l’œil et qui protègent « l’intérieur » des organes des rayons intenses du soleil. Ce groupe comprend également l'hémoglobine, qui transporte l'oxygène, et le pigment lipofuscine, qui s'accumule dans les cellules somatiques vieillissantes.

Les organites cellulaires peuvent être comparées aux organes humains. Presque toutes les cellules, à l’exception des cellules hautement spécialisées, possèdent un ensemble standard d’organites. Ceux-ci inclus:

la membrane cellulaire, qui limite le contenu interne de la cellule, remplit une fonction protectrice et perméable ;
le réticulum endoplasmique, qui transporte les nutriments et participe à la synthèse des protéines ;
les ribosomes, qui synthétisent les protéines ;
les mitochondries, dans lesquelles les substances organiques sont décomposées et l'énergie est libérée ;
les leucoplastes, les chromoplastes, les chloroplastes ne sont présents que dans les cellules végétales. Ils participent au processus de photosynthèse et accumulent des inclusions. Les plastes peuvent changer d'une étape à l'autre, changeant de couleur et de fonction ;
l'appareil de Golgi, qui participe au processus métabolique et contrôle la structure de la membrane cellulaire ;
le centre cellulaire qui organise le processus de reproduction chez les plantes inférieures et les animaux primitifs ;
organoïdes de mouvement ;
le noyau et ses structures - enveloppe nucléaire, nucléole, chromosomes et sève nucléaire. Ils sont responsables de la reproduction d'une cellule ou d'un organisme entier et transmettent l'information génétique à la progéniture.

Les organites cellulaires sont des structures sans lesquelles l'existence et la reproduction d'une cellule ou d'un organisme individuel sont impossibles.

Organites

Site Web des conclusions

La principale différence entre les inclusions et les organites réside dans leur fonctionnalité. Sans organites, la cellule sera incompétente. L’absence ou la présence d’inclusions ne constitue pas un facteur de survie pour la plupart des cellules.
Les organites sont constamment présents dans la cellule ; les inclusions disparaissent et apparaissent au cours du métabolisme.
La spécialisation étroite de certaines cellules est associée aux inclusions. Parallèlement, certains organites peuvent s'atrophier.

Le cytoplasme est le contenu interne de la cellule, enfermé entre la membrane plasmique et le noyau. Il s'agit d'une substance basique, ou hyaloplasme, et ceux qui sont dedans organoïdes Et inclusions.

L'hyaloplasme (cytosol) est un environnement métabolique actif ; de nombreux processus chimiques et physiologiques s'y déroulent ; il réunit tous les composants de la cellule en un seul système. C'est une solution aqueuse de substances inorganiques et organiques, capable de changer de viscosité et d'être en mouvement constant. La capacité de déplacer, ou de circuler, le cytoplasme est appelée cyclose. DANS Au cours du processus de cyclose, le mouvement des substances et des structures situées dans le cytoplasme se produit.

Organoïdes - structures cytoplasmiques permanentes de cellules qui ont une structure spécifique et remplissent des fonctions vitales. Aux organites membranaires comprennent le réticulum endoplasmique, le complexe lamellaire de Golgi, les isosomes, les peroxysomes, les mitochondries et les plastes. Obligatoire pour la plupart des cellules, il est également organites qui n'ont pas de structure membranaire. À Ceux-ci comprennent les ribosomes, les microfilaments, les microtubules, le centre cellulaire, les centrioles, les corps basaux, les flagelles et les cils.

Le contrôle génétique des cellules eucaryotes comprend : cœur, qui contient la majorité des molécules d'ADN des cellules eucaryotes (une petite partie de l'ADN est contenue dans les mitochondries et les plastes) ; les ribosomes, qui utilisent les informations sur les acides nucléiques pour synthétiser des protéines. Les protéines contrôlent le métabolisme et déterminent la spécialisation des cellules dans un organisme multicellulaire.

La plupart des cellules ont un noyau, mais on trouve également des cellules multinucléées (chez un certain nombre de protozoaires, dans les muscles squelettiques des vertébrés). Certaines cellules hautement spécialisées perdent leur noyau (érythrocytes chez les mammifères et cellules du tube criblé chez les angiospermes). Le noyau a généralement une forme sphérique ou ovale, moins souvent il peut être segmenté ou fusiforme. DANS la composition du noyau comprend enveloppe nucléaire Et nucléoplasme(caryoplasme) contenant chromatine(chromosomes).

L'enveloppe nucléaire est formée de membranes externe et interne et contient de nombreux pores à travers lesquels diverses substances sont échangées entre le noyau et le cytoplasme.

Le nucléoplasme est une solution gélatineuse contenant diverses protéines, nucléotides, ions, ainsi que de la chromatine et du nucléole.

Le nucléole est un petit corps rond, intensément coloré et trouvé dans les noyaux des cellules non en division. La fonction du nucléole est la synthèse de l'ARNr et sa connexion avec les protéines, c'est-à-dire assemblage de sous-unités ribosomales.

La chromatine est constituée d'amas, de granules et de structures filamenteuses formées par des molécules d'ADN en complexe avec des protéines spécifiquement colorées avec certains colorants. Différentes sections de molécules d'ADN au sein de la chromatine ont différents degrés d'hélicité et diffèrent donc par l'intensité de la couleur et la nature de l'activité génétique. Fragments désignés comme euchromatique, caractérisé par une densité de tassement plus faible. Ils contiennent des informations génétiques et peuvent être transcrits (codent pour la synthèse d’ARN). Hétérochromatique les fragments de chromosomes sont caractérisés par un emballage plus dense. Génétiquement, ils sont inertes et ne sont pas transcrits. La chromatine est une forme d'existence du matériel génétique dans des cellules qui ne se divisent pas et offre la possibilité de doubler et de mettre en œuvre les informations qu'il contient.

Au cours de la division cellulaire, la spiralisation de l'ADN se produit et les structures chromatiniennes forment des chromosomes. Chromosomes- des structures denses et intensément colorées qui sont des unités d'organisation structurelle du matériel génétique et assurent sa répartition précise lors de la division cellulaire. Les chromosomes sont mieux observés (et étudiés) pendant la phase métaphase de la mitose. Chaque chromosome en métaphase est constitué de deux chromatide(molécules d'ADN identiques fortement spiralées formées à la suite de la réplication). Les chromatides sont reliées les unes aux autres dans la région de la constriction primaire, ou centromères. Le centromère divise le chromosome en deux bras. Selon l'emplacement du centromère, il existe des chromosomes à bras égaux (métacentriques), à bras inégaux (sous-métacentriques) et en forme de bâtonnet (télocentriques) (voir Fig. 2.4). Certains chromosomes ont des constrictions secondaires qui séparent les satellites (acrocentrique avec satellite). Les constrictions secondaires d'un certain nombre de chromosomes participent à la formation du nucléole et contiennent des gènes ribosomiques.

Riz. 2.4.

UN- métacyclique (à bras égaux) ; b- submétacentrique (à armes inégales) ; V- acrocentrique (en forme de bâtonnet) ; g - chromosome avec satellite

Un ensemble de chromosomes de cellules d'un type particulier d'organisme, caractérisé par le nombre, la taille et la forme des chromosomes, est appelé caryotype.(Fig. 2.5). Dans le caryotype des cellules somatiques, les chromosomes appariés sont appelés homologue, chromosomes de différentes paires - non homologue. Les chromosomes homologues sont identiques en taille, forme, composition et ordre des gènes (l'un est hérité de l'organisme paternel, l'autre de l'organisme maternel). Les chromosomes d'un caryotype sont également divisés en les autosomes, sont les mêmes chez les hommes et les femmes, et sexuel chromosomes impliqués dans la détermination du sexe et différant entre les hommes et les femmes. Chez l'homme, le caryotype des cellules somatiques est constitué de 46 chromosomes (23 paires) : 44 autosomes et 2 chromosomes sexuels (une femme a 2 chromosomes X homologues, un homme a des chromosomes X et Y, qui ont des régions non homologues et homologues). Les chromosomes des caryotypes d'organismes de différentes espèces diffèrent par leur nombre, leur taille et leur forme. Dans les cellules germinales, les chromosomes ne sont pas appariés (en raison de la méiose, le gamète contient un chromosome de chaque paire). Un seul ensemble de chromosomes dans les cellules germinales est appelé haploïde (n), ensemble de chromosomes dans les cellules somatiques - diploïde (2p).

Riz. 2.5.UN- cachette ; 6 - moustique ; V- poulet; g- les algues vertes; d- saumon; e- les criquets ; et- Drosophile

Les ribosomes se trouvent dans les cellules pro- et eucaryotes. Les ribosomes sont des corps sphériques constitués de grand Et petites sous-unités. Ils contiennent des quantités à peu près égales d’ARNr et de protéines en masse. Les ribosomes sont localisés soit librement dans le cytoplasme, soit à la surface des membranes du réticulum endoplasmique. Les mitochondries et les plastes cellulaires contiennent également des ribosomes. La fonction des ribosomes est d'assembler des molécules protéiques sur la base des informations provenant de l'ARNm (voir chapitre 3).

Le système membranaire intracellulaire remplit diverses fonctions dans les cellules eucaryotes. Les membranes de différents organites peuvent avoir des transitions directes (réticulum endoplasmique, complexe de Golgi, membrane nucléaire) ou communiquer par des sacs membranaires (vésicules). Le système membranaire intracellulaire comprend l'enveloppe nucléaire, le réticulum endoplasmique, le complexe de Golgi, les lysosomes, les vacuoles et la membrane plasmique. Cette dernière ne peut être attribuée aux membranes intracellulaires en termes de localisation, mais est néanmoins associée au réticulum endoplasmique et aux autres membranes internes.

Le réticulum endoplasmique (RE) est un réseau ramifié de membranes qui imprègne tout le cytoplasme de la cellule, se connectant à l'espace périnucléaire et aux cavités du complexe de Golgi. Le réticulum endoplasmique forme un système de canaux, citernes, tubes et vésicules interconnectés dont les cavités sont délimitées du hyaloplasme par des membranes. Il existe deux types de réticulum endoplasmique : rugueux Et lisse. Les ribosomes sont situés sur les membranes du réticulum endoplasmique rugueux (granuleux). Certaines des protéines qu'ils synthétisent sont incluses dans la membrane du réticulum endoplasmique, d'autres pénètrent dans la lumière de ses canaux, où elles sont converties et transportées vers l'appareil de Golgi.

Les membranes du réticulum endoplasmique lisse (agranulaire) participent au métabolisme cellulaire, à la synthèse des lipides, au métabolisme des glucides, à la neutralisation des produits toxiques, et assurent également le transport au sein de la cellule.

Le complexe de Golgi est constitué d'un empilement de cavités membranaires aplaties en forme de disque et des vésicules formées à partir de celles-ci (lysosomes et vacuoles). Les protéines et lipides entrant dans la cavité du complexe de Golgi subissent diverses transformations, s'accumulent, sont triés, conditionnés dans des vésicules sécrétoires et sont transportés vers diverses structures intracellulaires ou hors de la cellule. Les membranes du complexe de Golgi sont également capables de synthétiser des polysaccharides et de former des lysosomes.

Les lysosomes se forment dans le complexe de Golgi et remplissent la fonction de digestion intracellulaire des macromolécules et des composants étrangers entrant dans la cellule pendant la phago et la pinocytose et fournissent à la cellule des matières premières supplémentaires pour les processus chimiques et énergétiques. Pendant le jeûne, les cellules du lysosome digèrent certains organites et reconstituent leur apport en nutriments pendant un certain temps. Au cours du processus de développement chez les animaux, la mort de cellules individuelles et même d'organes se produit souvent, ce qui se produit avec la participation indispensable des lysosomes. Pour remplir ces fonctions, les lysosomes contiennent des enzymes hydrolytiques qui détruisent les protéines, les acides nucléiques, les lipides, les glucides, etc. Il existe des lysosomes primaires et secondaires. Lysosomes primaires séparé des cavités du complexe de Golgi sous forme de microbulles, entourées d'une membrane unique et contenant un ensemble d'enzymes. Après la fusion des lysosomes primaires avec un substrat sujet au clivage, divers lysosomes secondaires. Un exemple de lysosomes secondaires sont les vacuoles digestives des protozoaires.

Les peroxysomes se forment dans le RE lisse et sont des structures sphériques recouvertes d'une membrane. Ils contiennent des enzymes qui neutralisent les produits toxiques de la peroxydation lipidique et certaines substances toxiques.

Les cellules eucaryotes possèdent également des organites isolés du hyaloplasme par deux membranes. Les mitochondries et les plastes transforment l'énergie des cellules d'un type à un autre. Selon l'hypothèse symbiotique sur l'origine des cellules eucaryotes, elles seraient les descendantes d'anciennes cellules symbiotes procaryotes - bactéries et algues bleu-vert. Ces organites sont dits semi-autonomes car ils possèdent leur propre appareil de biosynthèse des protéines (ADN, ribosomes, ARN, enzymes) et synthétisent une partie des protéines qui y fonctionnent.

Les mitochondries ont des tailles et des formes très variables (en forme de bâtonnet, ovale, ronde). Extérieurement, les mitochondries sont délimitées par une membrane externe. La membrane interne des mitochondries forme de nombreuses crêtes (excroissances) et contient de nombreuses enzymes impliquées dans la conversion de l'énergie alimentaire en énergie de l'adénosine triphosphate (ATP). Certaines biosynthèses particulières se produisent également dans les mitochondries (hormones stéroïdes dans les cellules du cortex surrénalien, acides biliaires dans les cellules du foie). Entre les crêtes de mitochondries se trouve une matrice contenant de l’ADN circulaire, différents types d’ARN et des ribosomes. Les mitochondries sont capables de synthétiser un petit nombre de protéines impliquées dans les processus de synthèse de l'ATP. La majeure partie des protéines nécessaires est codée par l'ADN nucléaire et, après assemblage sur les ribosomes, est transportée vers les mitochondries.

Les plastes sont des organites trouvés dans les cellules des organismes eucaryotes photosynthétiques. Selon la couleur, il en existe trois types principaux : chloroplastes, chromoplastes Et leucoplastes. Les chloroplastes se caractérisent par une forme ovale ou en forme de disque et sont recouverts d'une membrane externe. La membrane interne des chloroplastes forme des sacs membranaires aplatis - les thylakoïdes, empilé - grand-mère. DANS Les membranes des thylakoïdes contiennent de la chlorophylle, qui donne une couleur verte au chloroplaste et assure la phase lumineuse de la photosynthèse. Le contenu liquide du chloroplaste, qui ne fait pas partie des thylakoïdes, est appelé stroma. Il contient de l'ADN, des ribosomes et diverses enzymes impliquées dans la phase sombre de la photosynthèse. Les chromoplastes ont une structure plus simple, n'ont pas de granules, ne sont pas capables de photosynthèse et contiennent une variété de pigments : jaune, orange et rouge. Ils donnent des couleurs vives aux fleurs et aux fruits, attirant les animaux et facilitant ainsi la pollinisation des plantes et la dispersion des graines. Les leucoplastes sont presque dépourvues de thylakoïdes, leurs pigments sont sous une forme inactive (protochlorophylles). Les leucoplastes sont incolores, contenus dans les cellules des parties souterraines ou incolores des plantes (racines, rhizomes, tubercules). Capable d'accumuler des nutriments de réserve, principalement de l'amidon, parfois des protéines, moins souvent des graisses. À la lumière, ils peuvent se transformer en chloroplastes (par exemple lors de la germination des tubercules de pomme de terre).

Le cytoplasme des cellules eucaryotes est pénétré par un réseau de formations fibrillaires (filamenteuses) qui forment le cytosquelette des cellules, qui joue un rôle important dans l'organisation de la structure des cellules, ainsi que dans la garantie de leur activité.

Microtubules Et microfilaments- des structures filiformes constituées de diverses protéines contractiles et déterminant les fonctions motrices de la cellule. Les microtubules ressemblent à de longs cylindres creux dont les parois sont constituées de protéines - les tubulines. Les microfilaments sont des structures très fines, longues et filiformes composées d'actine et de myosine. Les microtubules et microfilaments pénètrent dans tout le cytoplasme de la cellule, formant son cytosquelette, provoquant le flux du cytoplasme (cyclose), les mouvements intracellulaires des organites, la divergence des chromosomes lors de la division du matériel nucléaire, etc. En plus des microtubules libres qui pénètrent dans le cytoplasme, les cellules possèdent des microtubules organisés d'une certaine manière qui forment centrioles centre cellulaire, corps basaux, cils Et flagelles.

Centre cellulaire généralement situé près du noyau, se compose de deux centrioles situés perpendiculairement l'un à l'autre. Le centriole a la forme d'un cylindre plat dont la paroi est formée de neuf triplets de microtubules (9x3). Les centrioles du centre cellulaire sont impliqués dans la formation du fuseau mitotique de la cellule.

Flagelles et cils- ce sont des organites de mouvement, qui sont des excroissances particulières du cytoplasme de certaines cellules. Le squelette d'un flagelle ou d'un cil a la forme d'un cylindre, le long du périmètre duquel se trouvent neuf microtubules appariés, et au centre deux - un seul 9 (9 x 2 + 2).

Au cours du processus d’évolution, différentes cellules se sont adaptées pour vivre dans différentes conditions et remplir des fonctions spécifiques. Cela nécessitait la présence d'organites spéciaux, appelés spécialisé Contrairement à organites d'importance générale. Les organites spécialisés comprennent les vacuoles contractiles des protozoaires, les myofibrilles des fibres musculaires, les neurofibrilles et les vésicules synaptiques des cellules nerveuses, les microvillosités des cellules épithéliales intestinales, les cils et flagelles de certains protozoaires, etc.

Inclusions -structures cytoplasmiques relativement instables des cellules trouvées dans certains types de cellules à certains moments de la vie, par exemple comme réserve de nutriments (grains d'amidon, protéines, gouttes de glycogène) ou de produits à éliminer de la cellule (granules de sécrétion), etc.

Cytoplasme- une partie obligatoire de la cellule, enfermée entre la membrane plasmique et le noyau et représentant un complexe structural hétérogène complexe de la cellule, constitué de :

La composition chimique du cytoplasme est variée. Sa base est l'eau (60 à 90 % de la masse totale du cytoplasme). Le cytoplasme est riche en protéines (10 à 20 %, parfois jusqu'à 70 % ou plus de la masse sèche), qui constituent sa base. En plus des protéines, le cytoplasme peut contenir des graisses et des substances analogues aux graisses (2 à 3 %), divers composés organiques et inorganiques (1,5 % chacun). Le cytoplasme est alcalin

L'une des caractéristiques du cytoplasme est le mouvement constant ( cyclose). Il est détecté principalement par le mouvement des organites cellulaires, tels que les chloroplastes. Si le mouvement du cytoplasme s'arrête, la cellule meurt, car ce n'est qu'en étant en mouvement constant qu'elle peut remplir ses fonctions.

La substance principale du cytoplasme est hyaloplasme(plasma basique, matrice cytoplasmique) est une solution colloïdale incolore, muqueuse, épaisse et transparente. C'est en lui que se déroulent tous les processus métaboliques, il assure l'interconnexion du noyau et de tous les organites. La partie liquide du hyaloplasme est une véritable solution d’ions et de petites molécules, dans laquelle sont en suspension de grosses molécules de protéines et d’ARN. Selon la prédominance de la partie liquide ou des grosses molécules dans l'hyaloplasme, on distingue deux formes d'hyaloplasme :

Des transitions mutuelles sont possibles entre eux : le gel se transforme facilement en sol et vice versa.

Organoïdes (organites) - des structures cellulaires permanentes qui garantissent que la cellule remplit des fonctions spécifiques. Chaque organite a une structure spécifique et remplit des fonctions spécifiques. Selon les caractéristiques structurelles, il existe :

¨ organites membranaires - ayant une structure membranaire, et ils peuvent être :

¨ monomembranaire (réticulum endoplasmique, appareil de Golgi, lysosomes, vacuoles de cellules végétales) ;

¨ double membrane (mitochondries, plastes) ;

¨ organites non membranaires - sans structure membranaire (chromosomes, ribosomes, centre cellulaire et centrioles, cils et flagelles avec corps basaux, microtubules, microfilaments).

Il existe des organites communs à toutes les cellules - mitochondries, centre cellulaire, appareil de Golgi, ribosomes, réticulum endoplasmique, lysosomes. Elles sont appelées organites d'importance générale. Il existe des organites qui ne sont caractéristiques que de certains types de cellules spécialisées pour remplir une fonction spécifique (par exemple, les myofibrilles qui assurent la contraction des fibres musculaires). Elles sont appelées organoïdes spéciaux.

Un organite monomembranaire, qui est un système de membranes formant réservoirs et canaux, reliés entre eux et délimitant un seul espace interne - Cavité ER. Les membranes, d'une part, sont reliées à la membrane cytoplasmique externe et, d'autre part, à l'enveloppe externe de la membrane nucléaire. Le RE atteint son plus grand développement dans les cellules au métabolisme intense. En moyenne, il représente entre 30 et 50 % du volume cellulaire total.

Il existe trois types de REP :

©p intermédiaire- en partie lisse, en partie rugueuse ; La plupart des cellules ER sont représentées par ce type.

Fonctions REP :

Complexe lamellaire, complexe de Golgi (Fig. 284). Organite monomembranaire généralement situé près du noyau cellulaire (dans les cellules animales, souvent près du centre cellulaire). Représente une pile de pièces aplaties réservoirs avec des bords élargis, auxquels est associé un système de petites vésicules monomembranaires (vésicules de Golgi). Chaque pile se compose généralement de 4 à 6 réservoirs. Le nombre de piles de Golgi dans une cellule varie de un à plusieurs centaines.

Les vésicules de Golgi sont principalement concentrées du côté adjacent au RE et le long de la périphérie des empilements. On pense qu'ils transfèrent des protéines et des lipides vers l'appareil de Golgi, dont les molécules, se déplaçant de réservoir en réservoir, subissent une modification chimique. La fonction la plus importante du complexe de Golgi est l'élimination de diverses sécrétions (enzymes, hormones) de la cellule, il est donc bien développé dans les cellules sécrétoires. L'appareil de Golgi a deux faces différentes :

© mature, formant un réticulum tubulaire (réseau), à partir duquel bourgeonnent constamment des vésicules, transportant des protéines et des lipides vers différents compartiments de la cellule ou au-delà.

La partie externe de l'appareil de Golgi est constamment consommée à la suite de la libération de vésicules, et la partie interne se forme progressivement en raison de l'activité du RE.

Fonctions de l'appareil de Golgi :

Les plus petits organites cellulaires monomembranaires, qui sont des vésicules d'un diamètre de 0,2 à 0,8 microns, contenant environ 40 enzymes hydrolytiques (protéases, lipases, nucléases, phosphotases), actives dans un environnement légèrement acide (Fig. 285). La formation des lysosomes se produit dans l'appareil de Golgi, où les enzymes qui y sont synthétisées arrivent du RE. La dégradation des substances à l'aide d'enzymes est appelée lyse, d'où le nom de l'organoïde.

Il y a:

fermentation et lyse des substances entrant dans la cellule (on les appelle donc souvent vacuoles digestives) :

¨ Les produits de la digestion sont absorbés par le cytoplasme de la cellule, mais une partie de la matière reste non digérée. Le lysosome secondaire contenant ce matériel non digéré est appelé corps résiduel. Par exocytose, les particules non digérées sont éliminées de la cellule.

¨ Le lysosome secondaire, qui digère les composants individuels de la cellule, est appelé vacuole de l'autophagie. Les parties de la cellule à détruire sont entourées d'une seule membrane, généralement séparée du RE lisse, puis le sac membranaire résultant fusionne avec le lysosome primaire, entraînant la formation d'une vacuole autophagique.

Parfois, l'autodestruction cellulaire se produit avec la participation des lysosomes. Ce processus est appelé autolyse. Cela se produit généralement lors de certains processus de différenciation (par exemple, le remplacement du tissu cartilagineux par du tissu osseux, la disparition de la queue chez un têtard de grenouilles).

Fonctions des lysosomes :

Organites à double membrane d'une cellule eucaryote qui fournissent de l'énergie au corps (Fig. 286). Ils sont en forme de tige, de fil, sphériques, en spirale, en forme de coupe, etc. formulaire. La longueur des mitochondries est de 1,5 à 10 µm et leur diamètre de 0,25 à 1,00 µm.

Le nombre de mitochondries dans une cellule varie considérablement, de 1 à 100 000, et dépend de son activité métabolique. Le nombre de mitochondries peut augmenter par division, puisque ces organites possèdent leur propre ADN.

La membrane externe des mitochondries est lisse, la membrane interne forme de nombreuses invaginations (crêtes) ou excroissances tubulaires - crêtes, qui ont une perméabilité et des systèmes de transport actifs strictement spécifiques. Le nombre de crêtes peut varier de plusieurs

les troupeaux peuvent atteindre plusieurs centaines, voire milliers, selon les fonctions de la cellule.

Ils augmentent la surface de la membrane interne, sur laquelle se trouvent les systèmes multienzymatiques impliqués dans la synthèse des molécules d'ATP.

La membrane interne contient deux principaux types de protéines :

La membrane externe est séparée de la membrane interne par un espace intermembranaire.

L'espace interne des mitochondries est rempli d'une substance homogène - matrice. La matrice contient des molécules circulaires d'ADN mitochondrial, d'ARNm spécifique, d'ARNt et de ribosomes (type procaryote), qui réalisent la biosynthèse autonome d'une partie des protéines qui composent la membrane interne. Mais la plupart des gènes mitochondriaux se sont déplacés vers le noyau et la synthèse de nombreuses protéines mitochondriales a lieu dans le cytoplasme. De plus, il contient des enzymes qui forment des molécules d'ATP. Les mitochondries sont capables de se multiplier par fission ou détachement de petits fragments.

Fonctions des mitochondries :

Organites non membranaires présentes dans les cellules de tous les organismes. Ce sont de petits organites, représentés par des particules globulaires d'un diamètre d'environ 20 nm (Fig. 287). Les ribosomes sont constitués de deux sous-unités de taille inégale - grande et petite, sur lesquelles ils

peut se dissocier. Les ribosomes contiennent des protéines et de l'ARN ribosomal (ARNr). Les molécules d'ARNr représentent 50 à 63 % de la masse du ribosome et forment sa charpente structurelle. La plupart des protéines sont spécifiquement liées à certaines régions de l'ARNr. Certaines protéines ne sont incluses dans les ribosomes que lors de la biosynthèse des protéines.

Il existe deux principaux types de ribosomes : eucaryotes (avec des constantes de sédimentation pour l'ensemble du ribosome - 80S, petite sous-unité - 40S, grande - 60S) et procaryotes (correspondant

70S, 30S, 50S). Les ribosomes des eucaryotes comprennent 4 molécules d'ARNr et environ 100 molécules de protéines ; les procaryotes - 3 molécules d'ARNr et environ 55 molécules de protéines.

Selon l'emplacement dans la cellule, il y a

© ribosomes attachés- les ribosomes, reliés par de grandes sous-unités à la surface externe des membranes du RE, synthétisant des protéines qui entrent dans le complexe de Golgi et sont ensuite sécrétées par la cellule.

Pendant la biosynthèse des protéines, les ribosomes peuvent « travailler » individuellement ou se combiner en complexes - polyribosomes (polysomes). Dans de tels complexes, ils sont liés les uns aux autres par une molécule d’ARNm.

Les ribosomes eucaryotes se forment dans le nucléole. Tout d'abord, les ARNr sont synthétisés sur l'ADN nucléolaire, qui sont ensuite recouverts de protéines ribosomales provenant du cytoplasme, clivées à la taille requise et forment des sous-unités ribosomales. Il n'y a pas de ribosomes complètement formés dans le noyau. La combinaison de sous-unités en un ribosome entier se produit dans le cytoplasme, généralement lors de la biosynthèse des protéines.

L'une des caractéristiques distinctives d'une cellule eucaryote est la présence dans son cytoplasme de formations squelettiques sous forme de microtubules et de faisceaux de fibres protéiques. Les éléments du cytosquelette, étroitement associés à la membrane cytoplasmique externe et à l'enveloppe nucléaire, forment des tissages complexes dans le cytoplasme.

Le cytosquelette est formé du système microtrabéculaire, des microtubules et des microfilaments.

Le cytosquelette détermine la forme de la cellule, participe aux mouvements cellulaires, à la division et au mouvement de la cellule elle-même, ainsi qu'au transport intracellulaire des organites et des composés individuels. Les microfilaments servent également de renforcement cellulaire.

Le système microtrabéculaire est un réseau de fibrilles fines - trabécules (barres transversales), aux points d'intersection ou de connexion des extrémités desquelles se trouvent les ribosomes.

Le système microtrabéculaire est une structure dynamique : lorsque les conditions changent, il peut se désintégrer et se réassembler.

Fonctions du réseau microtrabéculaire :

La paroi des microtubules est principalement composée de sous-unités hélicoïdales de la protéine tubuline. On pense que le rôle de matrice (organisateur de microtubules) peut être joué par les centrioles, les corps basaux des flagelles et des cils et les centromères chromosomiques.

Fonctions des microtubules :

Le centriole est un cylindre (0,3 µm de long et 0,1 µm de diamètre) dont la paroi est formée de neuf groupes de trois microtubules fusionnés (9 triplets), interconnectés à certains intervalles par des liaisons croisées. Souvent, les centrioles sont regroupés en paires où ils sont situés à angle droit les uns par rapport aux autres. Si le centriole se trouve à la base du cil ou du flagelle, on l'appelle alors corps basal.

Presque toutes les cellules animales possèdent une paire de centrioles, qui constituent l’élément central. centrosomes, ou centre cellulaire(Fig. 288). Avant la division, les centrioles divergent vers les pôles opposés et à proximité de chacun d'eux

un centriole fille apparaît. À partir des centrioles situés aux différents pôles de la cellule, se forment des microtubules qui grandissent les uns vers les autres. Ils forment le fuseau mitotique, qui favorise la distribution uniforme du matériel génétique entre les cellules filles, et constituent le centre de l'organisation du cytosquelette. Certains fils du fuseau sont attachés aux chromosomes. Dans les cellules des plantes supérieures, le centre cellulaire n'a pas de centrioles.

Les centrioles sont des organites du cytoplasme qui s'auto-répliquent. Ils résultent de la duplication de ceux existants. Cela se produit lorsque les centrioles se séparent. Le centriole immature contient 9 microtubules simples ; Apparemment, chaque microtubule est un modèle pour l'assemblage de triplets caractéristiques d'un centriole mature.

Ce sont des structures ressemblant à des poils d'environ 0,25 microns d'épaisseur, construits à partir de microtubules ; chez les eucaryotes, ils ne sont recouverts de cils que sur leur longueur.

Les cils et les flagelles sont des organites qui assurent le mouvement de nombreux types de cellules. Le plus souvent, les cils et les flagelles se trouvent dans les bactéries, certains protozoaires, les zoospores et les spermatozoïdes. Les flagelles bactériens ont une structure différente de celle des flagelles eucaryotes.

Les cils et les flagelles sont formés de neuf microtubules appariés qui forment la paroi d'un cylindre recouvert d'une membrane ; en son centre se trouvent deux microtubules simples. Cette structure de type 9+2 est caractéristique des cils et des flagelles chez presque tous les organismes eucaryotes, des protozoaires aux humains.

Les cils et les flagelles sont renforcés dans le cytoplasme par des corps basaux situés à la base de ces organites. Chaque corps basal est constitué de neuf triplets de microtubules ; il n'y a pas de microtubules en son centre.

Les microfilaments sont représentés par des filaments d'un diamètre de 6 nm, constitués de protéine d'actine, proche de l'actine musculaire. L'actine représente 10 à 15 % des protéines cellulaires totales. Dans la plupart des cellules animales, un réseau dense de filaments d'actine et de protéines associées se forme juste sous la membrane plasmique. Ce réseau confère à la couche superficielle de la cellule une résistance mécanique et permet à la cellule de changer de forme et de se déplacer.

En plus de l'actine, des filaments de myosine se trouvent également dans la cellule. Toutefois, leur nombre est bien moindre. L'interaction entre l'actine et la myosine provoque une contraction musculaire.

Les microfilaments sont associés au mouvement de la cellule entière ou de ses structures individuelles en son sein. Dans certains cas, le mouvement est assuré uniquement par des filaments d'actine, dans d'autres par l'actine associée à la myosine.

Les inclusions sont des composants temporaires du cytoplasme, apparaissant parfois et disparaissant parfois. En règle générale, ils sont contenus dans les cellules à certaines étapes du cycle de vie. La spécificité des inclusions dépend de la spécificité des cellules tissulaires et des organes correspondants. Les inclusions se trouvent principalement dans les cellules végétales. Ils peuvent apparaître dans le hyaloplasme, dans divers organites et, plus rarement, dans la paroi cellulaire.

Fonctionnellement, les inclusions sont :

Ce sont les inclusions les plus courantes de cellules végétales. L'amidon est stocké dans les plantes exclusivement sous forme de grains d'amidon.

Ils se forment uniquement dans le stroma des plastes des cellules vivantes. Pendant la photosynthèse, les feuilles vertes produisent assimilation, ou primaire amidon. L'amidon assimilatif ne s'accumule pas dans les feuilles et, s'hydrolysant rapidement en sucres, s'écoule dans les parties de la plante dans lesquelles son accumulation se produit. Là, il se transforme à nouveau en amidon, appelé secondaire. L'amidon secondaire se forme également directement dans les tubercules, les rhizomes, les graines, c'est-à-dire là où il est stocké. Puis ils l'appellent de rechange. Les leucoplastes qui accumulent de l'amidon sont appelés amyloplastes.

Les graines, les pousses souterraines (tubercules, bulbes, rhizomes) et le parenchyme des tissus conducteurs des racines et des tiges des plantes ligneuses sont particulièrement riches en amidon.

Présent dans presque toutes les cellules végétales. Les graines et les fruits en sont les plus riches. Les huiles grasses sous forme de gouttelettes lipidiques constituent la deuxième forme de nutriments de réserve la plus importante (après l’amidon). Les graines de certaines plantes (tournesol, coton, etc.) peuvent accumuler jusqu'à 40 % d'huile en poids de matière sèche.

En règle générale, les gouttelettes lipidiques s'accumulent directement dans l'hyaloplasme. Ce sont des corps sphériques, généralement de taille submicroscopique.

Les gouttelettes lipidiques peuvent également s'accumuler dans les leucoplastes, appelés élaioplastes.

Les inclusions de protéines se forment dans divers organites cellulaires sous la forme de dépôts amorphes ou cristallins de formes et de structures diverses. Le plus souvent, des cristaux peuvent être trouvés dans le noyau - dans le nucléoplasme, parfois dans l'espace périnucléaire, moins souvent dans le hyaloplasme, le stroma plastidien, dans les extensions des citernes du RE, la matrice peroxysomale et les mitochondries. Les vacuoles contiennent des inclusions de protéines cristallines et amorphes. Les plus grandes quantités de cristaux de protéines se trouvent dans les cellules de stockage des graines sèches sous la forme de ce qu'on appelle aleuronecéréales ou corps protéiques.

Les protéines de stockage sont synthétisées par les ribosomes pendant le développement des graines et déposées dans les vacuoles. Lorsque les graines mûrissent, accompagnées de déshydratation, les vacuoles protéiques se dessèchent et la protéine cristallise. En conséquence, dans une graine sèche mature, les vacuoles protéiques sont converties en corps protéiques (grains d'aleurone).

Inclusions formées dans des vacuoles, généralement des cellules de feuilles ou d'écorce. Il s'agit soit de monocristaux, soit de groupes de cristaux de formes diverses.

Ce sont les produits finaux de l’activité cellulaire, formés comme un dispositif permettant d’éliminer l’excès de calcium du métabolisme.

En plus de l'oxalate de calcium, des cristaux de carbonate de calcium et de silice peuvent s'accumuler dans les cellules.

Cœur

Le composant le plus important des cellules eucaryotes. Une cellule dénucléarisée n’existera pas avant longtemps. Le noyau est également incapable d’exister de manière indépendante.

La plupart des cellules ont un noyau, mais on trouve également des cellules multinucléées (chez un certain nombre de protozoaires, dans les muscles squelettiques des vertébrés). Le nombre de cœurs peut atteindre plusieurs dizaines. Certaines cellules hautement spécialisées perdent leur noyau (globules rouges chez les mammifères et cellules du tube criblé chez les angiospermes).

La forme et la taille des noyaux cellulaires sont variées. Généralement, le noyau a un diamètre de 3 à 10 µm. La forme est dans la plupart des cas liée à la forme

cellules, mais en diffère souvent. En règle générale, il a une forme sphérique ou ovale, moins souvent il peut être segmenté, fusiforme.

Les principales fonctions du noyau sont :

Le noyau comprend (Fig. 289) :

Le noyau est délimité du reste du cytoplasme par une enveloppe nucléaire, constituée de deux membranes de structure typique. Entre les membranes se trouve un espace étroit rempli d'une substance semi-liquide - espace périnucléaire. À certains endroits, les deux membranes fusionnent, formant des pores nucléaires à travers lesquels se produit l'échange de substances entre le noyau et le cytoplasme. Des substances peuvent également pénétrer du noyau dans le cytoplasme et revenir en raison de la libération d'invaginations et d'excroissances de la membrane nucléaire.

Malgré le métabolisme actif, l'enveloppe nucléaire présente des différences dans la composition chimique du jus nucléaire et du cytoplasme, nécessaires au fonctionnement normal des structures nucléaires. La membrane nucléaire externe du côté tourné vers le cytoplasme est recouverte de ribosomes, ce qui lui confère une rugosité ; la membrane interne est lisse. L'enveloppe nucléaire fait partie du système de membrane cellulaire. Les excroissances de la membrane nucléaire externe se connectent aux canaux du réticulum endoplasmique, formant un système unique de canaux communicants.

Caryoplasme- le contenu interne du noyau. Il s'agit d'une matrice gélatineuse dans laquelle se trouvent la chromatine et un ou plusieurs nucléoles. La composition de la sève nucléaire comprend diverses protéines (y compris des enzymes nucléaires), des nucléotides libres, ainsi que des déchets du nucléole et de la chromatine.

La troisième structure caractéristique du noyau cellulaire est nucléole, qui est un corps rond et dense immergé dans du jus nucléaire. Le nombre de nucléoles dépend de l'état fonctionnel du noyau et peut aller de 1 à 5 à 7 ou plus (même dans la même cellule). Les nucléoles se trouvent uniquement dans les noyaux qui ne se divisent pas ; ils disparaissent pendant la mitose et réapparaissent une fois la division terminée. Le nucléole n'est pas une structure indépendante du noyau. Il est formé à la suite de la concentration dans une certaine zone du caryoplasme de sections de chromosomes qui contiennent des informations sur la structure de l'ARNr. Ces régions chromosomiques sont appelées organisateurs nucléolaires. Ils contiennent de nombreuses copies de gènes codant pour l’ARNr. Étant donné que le processus de synthèse de l'ARNr et de formation de sous-unités ribosomales est intense dans le nucléole, on peut dire que le nucléole est une accumulation d'ARNr et de ribosomes à différents stades de formation.

Chromatine sont appelés grumeaux, granules et structures en forme de réseau du noyau, qui sont intensément colorées par certains colorants et diffèrent par leur forme de celle du nucléole. La chromatine est constituée de molécules d'ADN liées à des protéines appelées histones. Selon le degré de spiralisation, il existe :

© euchromatine - des sections déspiralisées (non torsadées) de chromatine, qui ressemblent à de fins fils impossibles à distinguer en microscopie optique, faiblement colorées et génétiquement actives ;

La chromatine est une forme d'existence du matériel génétique dans des cellules qui ne se divisent pas et offre la possibilité de doubler et de mettre en œuvre les informations qu'il contient.

Lors de la division cellulaire, les spirales d'ADN et les structures de chromatine forment des chromosomes.

Chromosomes sont des composants permanents du noyau cellulaire qui possèdent une organisation particulière, une spécificité fonctionnelle et morphologique, capables de s'auto-reproduire et de préserver leurs propriétés tout au long de l'ontogenèse. Les chromosomes sont des structures denses et intensément colorées (d'où leur nom). Ils ont été découverts pour la première fois par Fleming (1882) et Strasburger (1884). Le terme « chromosome » a été proposé par Waldeyer en 1888.

Fonctions des chromosomes :

Les principaux composants chimiques des chromosomes sont l'ADN (40 %) et les protéines (60 %). Le composant principal des chromosomes est l'ADN, puisque les informations héréditaires sont codées dans ses molécules, tandis que les protéines remplissent des fonctions structurelles et régulatrices.

Il existe deux formes principales de chromosomes, confinées à certaines phases et périodes du cycle mitotique :

La réorganisation des chromosomes se produit lors du processus de spiralisation (condensation) ou de déspiralisation (décondensation). Dans les cellules qui ne se divisent pas, les chromosomes sont dans un état décondensé, puisque ce n'est que dans ce cas que les informations qu'ils contiennent peuvent être lues. Au cours de la division cellulaire, la spiralisation permet d'obtenir un emballage dense de matériel héréditaire, important pour le mouvement des chromosomes pendant la mitose. La longueur totale de l'ADN d'une cellule humaine est de 2 mètres, mais la longueur totale de tous les chromosomes de la cellule n'est que de 150 microns.

Toutes les informations sur les chromosomes ont été obtenues à partir de l'étude des chromosomes métaphasiques. Chaque chromosome en métaphase est constitué de deux chromatide, qui sont des chromosomes filles (Fig. 290). Ils se séparent pendant la mitose en cellules filles et deviennent des chromosomes indépendants. Chromatides- des molécules d'ADN identiques fortement spiralées, formant

résultant de la réplication. Ils sont reliés les uns aux autres dans la zone du rétrécissement primaire ( centromères), auquel sont fixés les filaments du fuseau. Les fragments en lesquels la constriction primaire divise le chromosome sont appelés épaules, et les extrémités du chromosome - télomères. Les télomères empêchent les extrémités des chromosomes de coller ensemble, contribuant ainsi à maintenir l’intégrité des chromosomes. Selon la localisation du centromère, on les distingue (Fig. 291) :

Certains chromosomes ont constrictions secondaires, apparaissant dans les zones de condensation incomplète de la chromatine. Ils sont organisateurs nucléolaires. Parfois, la constriction secondaire est très longue et sépare une petite section du corps principal du chromosome - Satellite. Ces chromosomes sont appelés Satellite.

Les chromosomes ont des caractéristiques individuelles : longueur, position du centromère, forme.

Chaque type d’organisme vivant possède un nombre certain et constant de chromosomes dans ses cellules. Les chromosomes du noyau d'une cellule sont toujours appariés. Chaque paire est formée de chromosomes qui ont la même taille, la même forme et la même position des constrictions primaires et secondaires. Ces chromosomes sont appelés homologue. Les humains possèdent 23 paires de chromosomes homologues. L'ensemble des caractéristiques quantitatives (nombre et taille) et qualitatives (forme) de l'ensemble des chromosomes d'une cellule somatique est appelé caryotype. Le nombre de chromosomes dans un caryotype est toujours pair, puisque les cellules somatiques ont deux chromosomes de même forme et taille : l'un est paternel, l'autre est maternel. L'ensemble de chromosomes est toujours spécifique à une espèce, c'est-à-dire qu'il est caractéristique uniquement d'un type d'organisme donné. Si les chromosomes forment des paires homologues dans les noyaux des cellules, alors un tel ensemble de chromosomes est appelé diploïde(double) et désigne - 2n. La quantité d'ADN correspondant à l'ensemble diploïde de chromosomes est désignée par 2c. Un ensemble diploïde de chromosomes est caractéristique des cellules somatiques. Dans les noyaux des cellules germinales, chaque chromosome est représenté au singulier. Cet ensemble de chromosomes est appelé haploïde(simple) et noté - n. Chez l’homme, l’ensemble diploïde contient 46 chromosomes et l’ensemble haploïde en contient 23.

Les eucaryotes comprennent les règnes des plantes, des animaux et des champignons.

Caractéristiques de base des eucaryotes.

La cellule est divisée en cytoplasme et noyau.
La majeure partie de l'ADN est concentrée dans le noyau. C'est l'ADN nucléaire qui est responsable de la plupart des processus vitaux de la cellule et de la transmission de l'hérédité aux cellules filles.
L'ADN nucléaire est divisé en brins qui ne sont pas fermés en anneaux.
Les brins d'ADN sont allongés linéairement dans les chromosomes et sont clairement visibles pendant la mitose. L'ensemble des chromosomes présents dans les noyaux des cellules somatiques est diploïde.
Un système de membranes externes et internes a été développé. Les internes divisent la cellule en compartiments séparés - compartiments. Participer à la formation des organites cellulaires.
Il existe de nombreux organites. Certains organites sont entourés d'une double membrane : noyau, mitochondries, chloroplastes. Dans le noyau, avec la membrane et le suc nucléaire, se trouvent le nucléole et les chromosomes. Le cytoplasme est représenté par la substance principale (matrice, hyaloplasme) dans laquelle sont répartis les inclusions et les organites.
Un grand nombre d'organites sont limités par une seule membrane (lysosomes, vacuoles, etc.)
Dans une cellule eucaryote, on distingue des organites d'importance générale et particulière. Par exemple : sens général – noyau, mitochondries, EPS, etc. ; les microvillosités de la surface absorbante de la cellule épithéliale intestinale, les cils de l'épithélium de la trachée et des bronches sont particulièrement importants.
La mitose est un mécanisme caractéristique de reproduction dans des générations de cellules génétiquement similaires.
Caractéristique du processus sexuel. De véritables cellules sexuelles – les gamètes – se forment.
Incapable de fixer l'azote libre.
La respiration aérobie se produit dans les mitochondries.
La photosynthèse a lieu dans des chloroplastes contenant des membranes, généralement disposées en grana.
Les eucaryotes sont représentés par des formes unicellulaires, filamenteuses et véritablement multicellulaires.

Principaux composants structurels d'une cellule eucaryote

organoïdes

Cœur. Structure et fonctions.

Une cellule possède un noyau et un cytoplasme. Noyau cellulaire se compose d'une membrane, d'un suc nucléaire, d'un nucléole et d'une chromatine. Rôle fonctionnel enveloppe nucléaire consiste en l'isolement du matériel génétique (chromosomes) d'une cellule eucaryote du cytoplasme avec ses nombreuses réactions métaboliques, ainsi que la régulation des interactions bilatérales entre le noyau et le cytoplasme. L'enveloppe nucléaire est constituée de deux membranes séparées par un espace périnucléaire. Ce dernier peut communiquer avec les tubules du réticulum cytoplasmique.

L'enveloppe nucléaire est traversée par un pore d'un diamètre de 80 à 90 nm. La région des pores ou complexe de pores d'un diamètre d'environ 120 nm a une certaine structure, ce qui indique un mécanisme complexe de régulation des mouvements nucléaires-cytoplasmiques des substances et des structures. Le nombre de pores dépend de l'état fonctionnel de la cellule. Plus l'activité de synthèse dans la cellule est élevée, plus leur nombre est important. On estime que chez les vertébrés inférieurs, dans les érythroblastes, où l'hémoglobine est intensément formée et accumulée, il y a environ 30 pores pour 1 µm 2 de membrane nucléaire. Dans les érythrocytes matures de ces animaux, qui conservent leurs noyaux, il reste jusqu'à cinq pores pour 1 µg de membrane, c'est-à-dire 6 fois moins.

Dans le domaine du complexe de plumes, ce qu'on appelle plaque dense - la couche protéique sous-jacente à toute la membrane interne de l’enveloppe nucléaire. Cette structure remplit avant tout une fonction de support, puisqu'en sa présence la forme du noyau est préservée même si les deux membranes de l'enveloppe nucléaire sont détruites. On suppose également que la connexion régulière avec la substance de la lame dense favorise la disposition ordonnée des chromosomes dans le noyau interphase.

La base jus nucléaire, ou matrice, composent les protéines. La sève nucléaire forme l'environnement interne du noyau, et joue donc un rôle important pour assurer le fonctionnement normal du matériel génétique. Le jus nucléaire contient filamenteux, ou fibrillaire, protéines, auquel est associée la performance de la fonction de support : la matrice contient également les principaux produits de transcription de l'information génétique - les ARN hétéronucléaires (ARN-hn), qui sont également traités ici, se transformant en ARNm (voir 3.4.3.2).

Nucléole représente la structure dans laquelle se produisent la formation et la maturation ribosomique ARN (ARNr). Les gènes d'ARNr occupent certaines sections (selon le type d'animal) d'un ou plusieurs chromosomes (chez l'homme, il y en a 13-15 et 21-22 paires) - organisateurs nucléolaires, dans la zone desquels se forment les nucléoles. De telles zones dans les chromosomes en métaphase ressemblent à des rétrécissements et sont appelées constrictions secondaires. AVECÀ l'aide d'un microscope électronique, les composants filamenteux et granulaires sont identifiés dans le nucléole. Le composant filamenteux (fibrillaire) est représenté par des complexes de protéines et de molécules précurseurs d'ARN géantes, à partir desquelles sont ensuite formées des molécules plus petites d'ARNr mature. Au cours du processus de maturation, les fibrilles se transforment en grains de ribonucléoprotéines (granules), qui représentent le composant granulaire.

Structures chromatiniennes sous forme d'amas, dispersés dans le nucléoplasme, sont une forme d'existence interphase des chromosomes cellulaires

cytoplasme

DANS cytoplasme distinguer la substance principale (matrice, hyaloplasme), les inclusions et les organites. Substance de base du cytoplasme remplit l'espace entre le plasmalemme, l'enveloppe nucléaire et d'autres structures intracellulaires. Un microscope électronique ordinaire n’y révèle aucune organisation interne. La composition protéique du hyaloplasme est diversifiée. Les protéines les plus importantes sont représentées par les enzymes de la glycolyse, du métabolisme des sucres, des bases azotées, des acides aminés et des lipides. Un certain nombre de protéines hyaloplasmiques servent de sous-unités à partir desquelles sont assemblées des structures telles que les microtubules.

La substance principale du cytoplasme constitue le véritable environnement interne de la cellule, qui unit toutes les structures intracellulaires et assure leur interaction les unes avec les autres. La performance d'une fonction unificatrice et d'échafaudage par la matrice peut être associée à un réseau microtrabéculaire, détecté à l'aide d'un microscope électronique à haute puissance, formé de fines fibrilles de 2 à 3 nm d'épaisseur et pénétrant dans tout le cytoplasme. Une quantité importante de mouvements intracellulaires de substances et de structures se produit à travers le hyaloplasme. La substance principale du cytoplasme doit être considérée de la même manière qu'un système colloïdal complexe capable de passer d'un état sol (liquide) à un état gel. Au cours de telles transitions, le travail est accompli. Pour la signification fonctionnelle de telles transitions, voir la section. 2.3.8.

Inclusions(Fig. 2.5) sont appelés composants relativement instables du cytoplasme, qui servent de réserves de nutriments (graisse, glycogène), de produits à éliminer de la cellule (granules de sécrétion) et de substances de ballast (certains pigments).

Organites - Ce sont des structures permanentes du cytoplasme qui remplissent des fonctions vitales dans la cellule.

Les organites sont isolés sens général Et spécial. Ces derniers sont présents en quantité importante dans les cellules spécialisées pour remplir une fonction spécifique, mais en petites quantités, ils peuvent également être retrouvés dans d’autres types de cellules. Ceux-ci comprennent, par exemple, les microvillosités de la surface absorbante de la cellule épithéliale intestinale, les cils de l'épithélium de la trachée et des bronches, les vésicules synaptiques, transportant des substances qui transportent l'excitation nerveuse d'une cellule nerveuse à une autre ou une cellule de l'organe de travail, myofibrilles dont dépend la contraction musculaire. Un examen détaillé d'organites spéciaux fait partie du cours d'histologie.

Les organites d'importance générale comprennent des éléments du système tubulaire et vacuolaire sous la forme d'un réticulum cytoplasmique rugueux et lisse, d'un complexe lamellaire, de mitochondries, de ribosomes et de polysomes, de lysosomes, de peroxysomes, de microfibrilles et de microtubules, de centrioles du centre cellulaire. Les cellules végétales contiennent également des chloroplastes dans lesquels se produit la photosynthèse.

Kanaltsevaya Et système vacuolaire formé de cavités tubulaires ou aplaties (citernes) communicantes ou séparées, délimitées par des membranes et s'étendant dans tout le cytoplasme de la cellule. Les réservoirs ont souvent des expansions en forme de bulles. Dans le système nommé, il y a rugueux Et réticulum cytoplasmique lisse(voir Fig. 2.3) Une caractéristique structurelle du réseau rugueux est la fixation de polysomes à ses membranes. De ce fait, il remplit la fonction de synthétiser une certaine catégorie de protéines qui sont principalement éliminées de la cellule, par exemple sécrétées par les cellules des glandes. Dans la zone du réseau rugueux, se produit la formation de protéines et de lipides des membranes cytoplasmiques, ainsi que leur assemblage. Les citernes du réseau brut, densément regroupées dans une structure en couches, sont les sites de synthèse protéique la plus active et sont appelées ergastoplasme.

Les membranes du réticulum cytoplasmique lisse sont dépourvues de polysomes. Fonctionnellement, ce réseau est associé au métabolisme des glucides, des graisses et d'autres substances non protéiques, telles que les hormones stéroïdes (dans les gonades, le cortex surrénalien). A travers les tubules et les citernes, les substances, notamment le matériel sécrété par la cellule glandulaire, se déplacent du site de synthèse vers la zone de conditionnement en granulés. Dans les zones des cellules hépatiques riches en structures de réseau lisses, les substances toxiques nocives et certains médicaments (barbituriques) sont détruits et neutralisés. Dans les vésicules et les tubules du réseau lisse des muscles striés, sont stockés (déposés) des ions calcium qui jouent un rôle important dans le processus de contraction.

Ribosome - il s'agit d'une particule ribonucléoprotéique ronde d'un diamètre de 20 à 30 nm. Il se compose de petites et grandes sous-unités dont la combinaison se produit en présence d’ARN messager (ARNm). Une molécule d’ARNm relie généralement plusieurs ribosomes entre eux comme un collier de perles. Cette structure est appelée polysome. Les polysomes sont librement localisés dans la substance principale du cytoplasme ou attachés aux membranes du réticulum cytoplasmique rugueux. Dans les deux cas, ils servent de site de synthèse protéique active. La comparaison du rapport du nombre de polysomes libres et attachés à la membrane dans les cellules embryonnaires indifférenciées et tumorales, d'une part, et dans les cellules spécialisées d'un organisme adulte, d'autre part, a conduit à la conclusion que les protéines se forment sur les polysomes hyaloplasmiques. pour leurs propres besoins (pour un usage « domestique ») d'une cellule donnée, tandis que sur les polysomes du réseau granulaire sont synthétisées des protéines qui sont extraites de la cellule et utilisées pour les besoins de l'organisme (par exemple, enzymes digestives, lait maternel protéines).

Complexe lamellaire de Golgi formé d'un ensemble de dictyosomes allant de plusieurs dizaines (généralement environ 20) à plusieurs centaines, voire milliers par cellule.

Dictyosome(Fig. 2.6, UN) est représenté par un empilement de 3 à 12 citernes aplaties en forme de disque, à partir des bords desquelles sont entrelacées des vésicules (vésicules). Limitée à une certaine zone (locale), l'expansion des citernes donne naissance à des vésicules plus grandes (vacuoles). Dans les cellules différenciées des vertébrés et des humains, les dictyosomes sont généralement collectés dans la zone périnucléaire du cytoplasme. Dans le complexe lamellaire, se forment des vésicules sécrétoires ou vacuoles, dont le contenu est constitué de protéines et d'autres composés qui doivent être éliminés de la cellule. Dans ce cas, le précurseur de la sécrétion (prosecret), entrant dans le dictyosome depuis la zone de synthèse, y subit quelques transformations chimiques. Il est également isolé (ségrégé) sous forme de « portions », qui sont également recouvertes d'une coque membranaire. Les lysosomes se forment dans le complexe lamellaire. Les dictyosomes synthétisent des polysaccharides, ainsi que leurs complexes avec des protéines (glycoprotéines) et des graisses (glycolipides), que l'on retrouve ensuite dans le glycocalyx de la membrane cellulaire.

La coquille mitochondriale est constituée de deux membranes qui diffèrent par leur composition chimique, leur ensemble d'enzymes et leurs fonctions. La membrane interne forme des invaginations en forme de feuille (crêtes) ou tubulaires (tubules). L'espace délimité par la membrane interne est matrice organites. À l'aide d'un microscope électronique, des grains d'un diamètre de 20 à 40 nm y sont détectés. Ils accumulent des ions calcium et magnésium, ainsi que des polysaccharides comme le glycogène.

La matrice contient le propre appareil de biosynthèse des protéines de l'organite. Il est représenté par 2 copies d'une molécule d'ADN circulaire dépourvue d'histones (comme chez les procaryotes), de ribosomes, d'un ensemble d'ARN de transfert (ARNt), d'enzymes pour la réplication de l'ADN, la transcription et la traduction de l'information héréditaire. Par ses propriétés fondamentales : la taille et la structure des ribosomes, l'organisation de son propre matériel héréditaire, cet appareil s'apparente à celui des procaryotes et diffère de l'appareil de biosynthèse des protéines dans le cytoplasme d'une cellule eucaryote (ce qui confirme la fonction symbiotique hypothèse de l'origine des mitochondries ; voir § 1.5).Les gènes de leur propre ADN codent pour des séquences nucléotidiques d'ARNr et d'ARNt mitochondriaux, ainsi que des séquences d'acides aminés de certaines protéines de l'organite, principalement sa membrane interne. Les séquences d'acides aminés (structure primaire) de la plupart des protéines mitochondriales sont codées dans l'ADN du noyau cellulaire et se forment à l'extérieur de l'organite dans le cytoplasme.

La fonction principale des mitochondries est d'extraire enzymatiquement l'énergie de certains produits chimiques (en les oxydant) et de stocker l'énergie sous une forme biologiquement utilisable (en synthétisant des molécules d'adénosine triphosphate -ATP). En général, ce processus est appelé oxydant(dissolution. Les composants matriciels et la membrane interne participent activement à la fonction énergétique des mitochondries. C'est à cette membrane que sont associées la chaîne de transport d'électrons (oxydation) et l'ATP synthétase, qui catalyse la phosphorylation de l'ADP en ATP associée à l'oxydation. Parmi les fonctions secondaires des mitochondries figure la participation à la synthèse des hormones stéroïdes et de certains acides aminés (glutamique).

Lysosomes(Fig. 2.6, DANS) sont des bulles d'un diamètre généralement compris entre 0,2 et 0,4 μm, qui contiennent un ensemble d'enzymes hydrolases acides qui catalysent la dégradation hydrolytique (dans un environnement aqueux) des acides nucléiques, des protéines, des graisses et des polysaccharides à de faibles valeurs de pH. Leur coquille est formée d'une seule membrane, parfois recouverte à l'extérieur d'une couche fibreuse de protéines (dans les diagrammes de diffraction électronique, il y a des bulles « bordées »). La fonction des lysosomes est la digestion intracellulaire de divers composés et structures chimiques.

Lysosomes primaires(diamètre 100 nm) sont appelés organites inactifs, secondaire - organites dans lesquels se déroule le processus de digestion. Les lysosomes secondaires sont formés à partir des lysosomes primaires. Ils sont divisés en hétérolysosomes(phagolysosomes) et autolysosomes(cytolysosomes). Premièrement (Fig. 2.6, g) le matériel entrant dans la cellule de l’extérieur est digéré par pinocytose et phagocytose, et deuxièmement, les propres structures de la cellule, qui ont rempli leur fonction, sont détruites. Les lysosomes secondaires, dans lesquels le processus de digestion est terminé, sont appelés corps résiduels(télolysosomes). Ils manquent d'hydrolases et contiennent des matières non digérées.

Les microcorps forment un groupe collectif d'organites. Ce sont des vésicules d'un diamètre de 0,1 à 1,5 µm limitées par une membrane avec une matrice à grains fins et souvent des inclusions protéiques cristalloïdes ou amorphes. Ce groupe comprend notamment peroxysomes. Ils contiennent des enzymes oxydase qui catalysent la formation de peroxyde d'hydrogène qui, étant toxique, est ensuite détruit par l'action de l'enzyme peroxydase. Ces réactions sont impliquées dans divers cycles métaboliques, par exemple dans l'échange d'acide urique dans les cellules hépatiques et rénales. Dans une cellule hépatique, le nombre de peroxysomes atteint 70 à 100.

Les organites d'importance générale comprennent également certaines structures permanentes du cytoplasme dépourvues de membranes. Microtubules(Fig. 2.6, D) - formations tubulaires de différentes longueurs avec un diamètre extérieur de 24 nm, une largeur de lumière de 15 nm et une épaisseur de paroi d'environ 5 nm. On les trouve à l'état libre dans le cytoplasme des cellules ou comme éléments structurels des flagelles, des cils, des fuseaux mitotiques et des centrioles. Les microtubules libres et les microtubules des cils, des flagelles et des centrioles ont une résistance différente aux influences destructrices, par exemple chimiques (colchicine). Les microtubules sont construits à partir de sous-unités protéiques stéréotypées grâce à leur polymérisation. Dans une cellule vivante, les processus de polymérisation se produisent simultanément aux processus de dépolymérisation. Le rapport de ces processus détermine le nombre de microtubules. À l'état libre, les microtubules remplissent une fonction de soutien, déterminant la forme des cellules, et sont également des facteurs dans le mouvement directionnel des composants intracellulaires.

Microfilaments(Fig. 2.6, E) sont appelées structures longues et minces, formant parfois des faisceaux et présentes dans tout le cytoplasme. Il existe plusieurs types de microfilaments. Microfilaments d'actine en raison de la présence de protéines contractiles (actine), elles sont considérées comme des structures qui assurent des formes de mouvement cellulaire, par exemple amiboïde. On leur attribue également un rôle d'échafaudage et une participation à l'organisation des mouvements intracellulaires des organites et des zones de hyaloplasme.

À la périphérie des cellules sous le plasmalemme, ainsi que dans la zone périnucléaire, on trouve des faisceaux de microfilaments de 10 nm d'épaisseur - filstents intermédiaires. Dans les cellules épithéliales, nerveuses, gliales, musculaires, les fibroblastes, elles sont construites à partir de différentes protéines. Les filaments intermédiaires remplissent apparemment une fonction mécanique d’échafaudage.

Les microfibrilles d'actine et les filaments intermédiaires, comme les microtubules, sont construits à partir de sous-unités. De ce fait, leur quantité dépend du rapport des processus de polymérisation et de dépolymérisation.

Caractéristique des cellules animales, des parties de cellules végétales, des champignons et des algues centre cellulaire, qui contient des centrioles. Centriole(au microscope électronique) a l'apparence d'un cylindre « creux » d'un diamètre d'environ 150 nm et d'une longueur de 300 à 500 nm. Sa paroi est formée de 27 microtubules, regroupés en 9 triplets. La fonction des centrioles comprend la formation de fils de fuseau mitotique, qui sont également formés par des microtubules. Les centrioles polarisent le processus de division cellulaire, assurant la séparation des chromatides sœurs (chromosomes) en anaphase de la mitose.

Une cellule eucaryote possède un squelette cellulaire (cytosquelette) de fibres intracellulaires (Anneaux) – début du 20ème siècle, redécouvert fin 1970. Cette structure permet à la cellule d'avoir sa propre forme, la modifiant parfois. Le cytoplasme est en mouvement. Le cytosquelette est impliqué dans le processus de transfert des organelles et participe à la régénération cellulaire.

Les mitochondries sont des formations complexes avec une double membrane (0,2-0,7 µm) et des formes différentes. La membrane interne a des crêtes. La membrane externe est perméable à presque tous les produits chimiques, la membrane interne n'est perméable qu'au transport actif. Entre les membranes se trouve la matrice. Les mitochondries sont situées là où l'énergie est nécessaire. Les mitochondries possèdent un système ribosomique, une molécule d'ADN. Des mutations peuvent survenir (plus de 66 maladies). En règle générale, ils sont associés à une énergie ATP insuffisante et sont souvent associés à une insuffisance cardiovasculaire et à des pathologies. Le nombre de mitochondries est différent (il y a 1 mitochondrie dans une cellule de trypanosome). La quantité dépend de l'âge, de la fonction et de l'activité des tissus (foie - plus de 1 000).

Les lysosomes sont des corps entourés d'une membrane élémentaire. Contient 60 enzymes (40 lysosomales, hydrolytiques). À l’intérieur du lysosome se trouve un environnement neutre. Ils sont activés par de faibles valeurs de pH et pénètrent dans le cytoplasme (autodigestion). Les membranes des lysosomes protègent le cytoplasme et les cellules de la destruction. Ils se forment dans le complexe de Golgi (estomac intracellulaire ; ils peuvent recycler les structures cellulaires épuisées). Il existe 4 types. 1-primaire, 2-4 – secondaire. Par endocytose, une substance pénètre dans la cellule. Le lysosome primaire (granule de stockage) avec un ensemble d'enzymes absorbe la substance et une vacuole digestive se forme (avec une digestion complète, une dégradation se produit en composés de faible poids moléculaire). Les résidus non digérés restent dans les corps résiduels qui peuvent s'accumuler (maladies de surcharge lysosomale). Les corps résiduels qui s'accumulent au cours de la période embryonnaire conduisent au gargalisme, aux déformations et aux mucopolysaccharidoses. Les lysosomes de l'autophagie détruisent les propres structures de la cellule (structures inutiles). Peut contenir des mitochondries, des parties du complexe de Golgi. Souvent formé pendant le jeûne. Peut survenir en cas d'exposition à d'autres cellules (globules rouges).