Une cellule est un niveau d'organisation de la matière vivante, un biosystème indépendant qui possède les propriétés de base de tous les êtres vivants. Ainsi, il peut se développer, se multiplier, se déplacer, s'adapter et changer. De plus, toutes les cellules sont caractérisées par leur métabolisme, leur structure spécifique, l'ordre des structures et des fonctions.
La science qui étudie les cellules est la cytologie. Son sujet est les unités structurelles des animaux et des plantes multicellulaires, des organismes unicellulaires - bactéries, protozoaires et algues, constitués d'une seule cellule.
Si nous parlons de l'organisation générale des unités structurelles des organismes vivants, elles sont constituées d'une coquille et d'un noyau avec un nucléole. Ils comprennent également les organites cellulaires, le cytoplasme. À ce jour, diverses méthodes de recherche sont très développées, mais la microscopie occupe une position de leader, ce qui vous permet d'étudier la structure des cellules et d'explorer ses principaux éléments structurels.
Qu'est-ce qu'un organoïde ?
Les organoïdes (on les appelle aussi organites) sont des éléments constitutifs permanents de toute cellule quile rendre complet et remplir certaines fonctions. Ce sont les structures qui sont vitales pour le faire fonctionner.
Les organoïdes comprennent le noyau, les lysosomes, le réticulum endoplasmique et le complexe de Golgi, les vacuoles et les vésicules, les mitochondries, les ribosomes et le centre cellulaire (centrosome). Cela inclut également les structures qui forment le cytosquelette de la cellule (microtubules et microfilaments), les mélanosomes. Séparément, il est nécessaire de distinguer les organites du mouvement. Ce sont les cils, les flagelles, les myofibrilles et les pseudopodes.
Toutes ces structures sont interconnectées et assurent l'activité coordonnée des cellules. C'est pourquoi la question: "Qu'est-ce qu'un organoïde ?" - vous pouvez répondre qu'il s'agit d'un composant qui peut être assimilé à un organe d'un organisme multicellulaire.
Classification des organites
Les cellules diffèrent par leur taille et leur forme, ainsi que par leurs fonctions, mais elles ont en même temps une structure chimique similaire et un principe d'organisation unique. Dans le même temps, la question de savoir ce qu'est un organoïde et de quelles structures il s'agit est assez discutable. Par exemple, les lysosomes ou les vacuoles ne sont parfois pas classés comme organites cellulaires.
Si nous parlons de la classification de ces composants cellulaires, on distingue les organites non membranaires et membranaires. Non membranaire - c'est le centre cellulaire et les ribosomes. Les organites du mouvement (microtubules et microfilaments) manquent également de membranes.
La structure des organites membranaires est basée sur la présence d'une membrane biologique. Les organites à membrane unique et à double membrane ont une coquille avec une structure unique, qui se compose dedouble couche de phospholipides et de molécules protéiques. Il sépare le cytoplasme de l'environnement extérieur, aide la cellule à conserver sa forme. Il convient de rappeler qu'en plus de la membrane, dans les cellules végétales, il existe également une membrane externe de cellulose, appelée paroi cellulaire. Il remplit une fonction de support.
Les organites membranaires comprennent les EPS, les lysosomes et les mitochondries, ainsi que les lysosomes et les plastes. Leurs membranes ne peuvent différer que par l'ensemble des protéines.
Si nous parlons de la capacité fonctionnelle des organites, alors certains d'entre eux sont capables de synthétiser certaines substances. Ainsi, les organites importants de la synthèse sont les mitochondries, dans lesquelles l'ATP est formé. Les ribosomes, les plastes (chloroplastes) et le réticulum endoplasmique rugueux sont responsables de la synthèse des protéines, le RE lisse est responsable de la synthèse des lipides et des glucides.
Considérons plus en détail la structure et les fonctions des organites.
Core
Cet organite est extrêmement important car lorsqu'il est retiré, les cellules cessent de fonctionner et meurent.
Le noyau a une double membrane, dans laquelle il y a de nombreux pores. Avec l'aide d'eux, il est étroitement associé au réticulum endoplasmique et au cytoplasme. Cet organite contient de la chromatine - des chromosomes, qui sont un complexe de protéines et d'ADN. Compte tenu de cela, nous pouvons dire que c'est le noyau qui est l'organite responsable du maintien de la majeure partie du génome.
La partie liquide du noyau est appelée caryoplasme. Il contient les produits de l'activité vitale des structures du noyau. La zone la plus dense est le nucléole, qui abrite les ribosomes, les protéines complexes etARN, ainsi que des phosphates de potassium, de magnésium, de zinc, de fer et de calcium. Le nucléole disparaît avant la division cellulaire et se reforme dans les dernières étapes de ce processus.
Réticulum endoplasmique (réticulum)
EPS est un organite à membrane unique. Il occupe la moitié du volume de la cellule et se compose de tubules et de citernes reliés entre eux, ainsi qu'à la membrane cytoplasmique et à l'enveloppe externe du noyau. La membrane de cet organoïde a la même structure que le plasmalemme. Cette structure est intégrale et ne s'ouvre pas dans le cytoplasme.
Le réticulum endoplasmique est lisse et granuleux (rugueux). Les ribosomes sont situés sur la coque interne du RE granulaire, dans lequel se déroule la synthèse des protéines. Il n'y a pas de ribosomes à la surface du réticulum endoplasmique lisse, mais la synthèse des glucides et des graisses a lieu ici.
Toutes les substances qui se forment dans le réticulum endoplasmique sont transportées à travers le système de tubules et de tubules vers leurs destinations, où elles sont accumulées et ensuite utilisées dans divers processus biochimiques.
Étant donné la capacité de synthèse des EPS, le réticulum rugueux est situé dans les cellules dont la fonction principale est la formation de protéines, et le réticulum lisse est situé dans les cellules qui synthétisent les glucides et les graisses. De plus, les ions calcium s'accumulent dans le réticulum lisse, qui sont nécessaires au fonctionnement normal des cellules ou de l'organisme dans son ensemble.
Il convient également de noter que l'ER est le site de la formation de l'appareil de Golgi.
Lysosomes, leurs fonctions
Les lysosomes sont des organites cellulaires,qui sont représentés par des sacs ronds à membrane unique contenant des enzymes hydrolytiques et digestives (protéases, lipases et nucléases). Le contenu des lysosomes est caractérisé par un environnement acide. Les membranes de ces formations les isolent du cytoplasme, empêchant la destruction d'autres composants structurels des cellules. Lorsque les enzymes du lysosome sont libérées dans le cytoplasme, la cellule s'autodétruit - autolyse.
Il convient de noter que les enzymes sont principalement synthétisées sur un réticulum endoplasmique rugueux, après quoi elles se déplacent vers l'appareil de Golgi. Ici, ils subissent des modifications, sont emballés dans des vésicules membranaires et commencent à se séparer, devenant des composants indépendants de la cellule - les lysosomes, qui sont primaires et secondaires.
Les lysosomes primaires sont des structures qui se séparent de l'appareil de Golgi, tandis que les secondaires (vacuoles digestives) sont celles qui se forment à la suite de la fusion des lysosomes primaires et des vacuoles endocytaires.
Compte tenu de cette structure et de cette organisation, on peut distinguer les principales fonctions des lysosomes:
- digestion de diverses substances à l'intérieur de la cellule;
- destruction des structures cellulaires inutiles;
- participation aux processus de réorganisation cellulaire.
Vacuoles
Les vacuoles sont des organites sphériques à membrane unique qui sont des réservoirs d'eau et de composés organiques et inorganiques qui y sont dissous. L'appareil de Golgi et l'EPS sont impliqués dans la formation de ces structures.
Dans les vacuoles d'une cellule animalePetit. Ils sont petits et n'occupent pas plus de 5% du volume. Leur rôle principal est d'assurer le transport des substances à travers la cellule.
Les vacuoles d'une cellule végétale sont grandes et occupent jusqu'à 90 % du volume. Dans une cellule mature, il n'y a qu'une seule vacuole, qui occupe une position centrale. Sa membrane s'appelle le tonoplaste et son contenu s'appelle la sève cellulaire. Les principales fonctions des vacuoles végétales sont d'assurer la tension de la membrane cellulaire, l'accumulation de divers composés et déchets de la cellule. De plus, ces organites de cellules végétales fournissent l'eau nécessaire au processus de photosynthèse.
Si nous parlons de la composition de la sève cellulaire, cela inclut les substances suivantes:
- réserve - acides organiques, glucides et protéines, acides aminés individuels;
- composés qui se forment au cours de la vie des cellules et s'y accumulent (alcaloïdes, tanins et phénols);
- phytoncides et phytohormones;
- pigments, grâce auxquels les fruits, les racines et les pétales de fleurs sont colorés dans la couleur correspondante.
Complexe de Golgi
La structure des organoïdes appelée "appareil de Golgi" est assez simple. Dans les cellules végétales, ils ressemblent à des corps séparés avec une membrane; dans les cellules animales, ils sont représentés par des citernes, des tubules et des vessies. L'unité structurelle du complexe de Golgi est le dictyosome, qui est représenté par un empilement de 4 à 6 "réservoirs" et de petites vésicules qui s'en séparent et constituent un système de transport intracellulaire, et peuvent également servir de source de lysosomes. Le nombre de dictyosomes peut varier de un à plusieurscentaines.
Le complexe de Golgi est généralement situé près du noyau. Dans les cellules animales - près du centre cellulaire. Les principales fonctions de ces organites sont les suivantes:
- sécrétion et accumulation de protéines, lipides et saccharides;
- modification des composés organiques entrant dans le complexe de Golgi;
- cet organoïde est le siège de la formation des lysosomes.
Il convient de noter que le RE, les lysosomes, les vacuoles et l'appareil de Golgi forment ensemble un système tubulaire-vacuolaire qui divise la cellule en sections séparées avec des fonctions correspondantes. De plus, ce système assure un renouvellement constant des membranes.
Les mitochondries sont les stations énergétiques de la cellule
Les mitochondries sont des organites à deux membranes en forme de bâtonnet, sphérique ou filamenteux qui synthétisent l'ATP. Ils ont une surface externe lisse et une membrane interne avec de nombreux plis appelés crêtes. Il convient de noter que le nombre de crêtes dans les mitochondries peut varier en fonction des besoins énergétiques de la cellule. C'est sur la membrane interne que se concentrent de nombreux complexes enzymatiques synthétisant l'adénosine triphosphate. Ici, l'énergie des liaisons chimiques est convertie en liaisons macroergiques d'ATP. De plus, les mitochondries décomposent les acides gras et les glucides en libérant de l'énergie, qui est accumulée et utilisée pour la croissance et la synthèse.
L'environnement interne de ces organites s'appelle la matrice. Elle estcontient de l'ADN et de l'ARN circulaires, de petits ribosomes. Fait intéressant, les mitochondries sont des organites semi-autonomes, car elles dépendent du fonctionnement de la cellule, mais en même temps, elles peuvent conserver une certaine indépendance. Ainsi, ils sont capables de synthétiser leurs propres protéines et enzymes, ainsi que de se reproduire par eux-mêmes.
On pense que les mitochondries sont apparues lorsque des organismes procaryotes aérobies sont entrés dans la cellule hôte, ce qui a conduit à la formation d'un complexe symbiotique spécifique. Ainsi, l'ADN mitochondrial a la même structure que l'ADN des bactéries modernes, et la synthèse des protéines dans les mitochondries et les bactéries est inhibée par les mêmes antibiotiques.
Plastides - organites de cellules végétales
Les plastes sont des organites assez gros. Ils ne sont présents que dans les cellules végétales et sont formés à partir de précurseurs - les proplastes, contiennent de l'ADN. Ces organites jouent un rôle important dans le métabolisme et sont séparés du cytoplasme par une double membrane. De plus, ils peuvent former un système ordonné de membranes internes.
Les plastes sont de trois types:
- Les chloroplastes sont les plastes les plus nombreux responsables de la photosynthèse, qui produit des composés organiques et de l'oxygène libre. Ces structures ont une structure complexe et sont capables de se déplacer dans le cytoplasme vers la source lumineuse. La principale substance contenue dans les chloroplastes est la chlorophylle, avec laquelle les plantes peuvent utiliser l'énergie du soleil. Il convient de noter que les chloroplastes, comme les mitochondries, sont des structures semi-autonomes, car ils sont capables dedivision et synthèse indépendantes de leurs propres protéines.
- Les leucoplastes sont des plastes incolores qui se transforment en chloroplastes lorsqu'ils sont exposés à la lumière. Ces composants cellulaires contiennent des enzymes. Grâce à eux, le glucose est converti et accumulé sous forme de grains d'amidon. Chez certaines plantes, ces plastes sont capables d'accumuler des lipides ou des protéines sous forme de cristaux et de corps amorphes. Le plus grand nombre de leucoplastes est concentré dans les cellules des organes souterrains des plantes.
- Les chromoplastes sont des dérivés des deux autres types de plastes. Ils forment des caroténoïdes (lors de la destruction de la chlorophylle), qui sont rouges, jaunes ou orangés. Les chromoplastes sont la dernière étape de la transformation des plastes. La plupart d'entre eux se trouvent dans les fruits, les pétales et les feuilles d'automne.
Ribosome
Qu'est-ce qu'un organite appelé ribosome ? Les ribosomes sont appelés organites non membranaires, constitués de deux fragments (petite et grande sous-unités). Leur diamètre est d'environ 20 nm. On les trouve dans des cellules de tous types. Ce sont des organites de cellules animales et végétales, des bactéries. Ces structures se forment dans le noyau, après quoi elles passent dans le cytoplasme, où elles sont placées librement ou attachées à l'EPS. Selon les propriétés de synthèse, les ribosomes fonctionnent seuls ou se combinent en complexes pour former des polyribosomes. Dans ce cas, ces organites non membranaires sont liés par une molécule d'ARN messager.
Le ribosome contient 4 molécules d'ARNr qui constituent sa charpente, ainsi que diverses protéines. La tâche principale de cet organoïde est d'assembler la chaîne polypeptidique, qui est la première étape de la synthèse des protéines. Les protéines formées par les ribosomes du réticulum endoplasmique peuvent être utilisées par tout l'organisme. Les protéines pour les besoins d'une cellule individuelle sont synthétisées par les ribosomes, qui sont situés dans le cytoplasme. Il convient de noter que les ribosomes se trouvent également dans les mitochondries et les plastes.
Cytosquelette d'une cellule
Le cytosquelette cellulaire est formé de microtubules et de microfilaments. Les microtubules sont des formations cylindriques d'un diamètre de 24 nm. Leur longueur est de 100 µm-1 mm. Le composant principal est une protéine appelée tubuline. Il est incapable de se contracter et peut être détruit par la colchicine. Les microtubules sont situés dans l'hyaloplasme et remplissent les fonctions suivantes:
- créer un cadre élastique, mais en même temps solide de la cage, qui lui permet de garder sa forme;
- participer au processus de distribution des chromosomes cellulaires;
- fournir le mouvement des organites;
- contenu au centre de la cellule, ainsi que dans les flagelles et les cils.
Les microfilaments sont des filaments situés sous la membrane plasmique et constitués de la protéine actine ou myosine. Ils peuvent se contracter, entraînant un mouvement du cytoplasme ou une saillie de la membrane cellulaire. De plus, ces composants sont impliqués dans la formation de constriction lors de la division cellulaire.
Centre cellulaire (centrosome)
Cet organite se compose de 2 centrioles et d'une centrosphère. Centriole cylindrique. Ses parois sont formées de trois microtubules, qui fusionnent les uns avec les autres par des liaisons croisées. Les centrioles sont disposés par paires à angle droit les uns par rapport aux autres. Il convient de noter que les cellules des plantes supérieures sont dépourvues de ces organites.
Le rôle principal du centre cellulaire est d'assurer une répartition uniforme des chromosomes lors de la division cellulaire. C'est aussi le centre d'organisation du cytosquelette.
Organielles du mouvement
Les organites du mouvement comprennent les cils, ainsi que les flagelles. Ce sont de minuscules excroissances en forme de poils. Le flagelle contient 20 microtubules. Sa base est située dans le cytoplasme et s'appelle le corps basal. La longueur du flagelle est de 100 µm ou plus. Les flagelles qui ne mesurent que 10 à 20 microns sont appelés cils. Lorsque les microtubules glissent, les cils et les flagelles sont capables d'osciller, provoquant le mouvement de la cellule elle-même. Le cytoplasme peut contenir des fibrilles contractiles appelées myofibrilles - ce sont des organites d'une cellule animale. Les myofibrilles, en règle générale, sont situées dans les myocytes - cellules du tissu musculaire, ainsi que dans les cellules cardiaques. Ils sont constitués de fibres plus petites (protofibrilles).
Il convient de noter que les faisceaux de myofibrilles sont constitués de fibres sombres - ce sont des disques anisotropes, ainsi que de zones claires - ce sont des disques isotropes. L'unité structurelle de la myofibrille est le sarcomère. C'est la zone entre le disque anisotrope et isotrope, qui contient des filaments d'actine et de myosine. Lorsqu'ils glissent, le sarcomère se contracte, ce qui entraîne le mouvement de toute la fibre musculaire. Àcela utilise l'énergie de l'ATP et des ions calcium.
Les protozoaires et les spermatozoïdes des animaux se déplacent à l'aide de flagelles. Les cils sont l'organe de mouvement des ciliés-chaussures. Chez les animaux et les humains, ils recouvrent les voies respiratoires et aident à se débarrasser des petites particules solides, comme la poussière. En outre, il existe également des pseudopodes qui assurent le mouvement amiboïde et sont des éléments de nombreuses cellules unicellulaires et animales (par exemple, les leucocytes).
La plupart des plantes ne peuvent pas se déplacer dans l'espace. Leurs mouvements sont la croissance, les mouvements des feuilles et les changements dans le flux du cytoplasme des cellules.
Conclusion
Malgré toute la variété des cellules, elles ont toutes une structure et une organisation similaires. La structure et les fonctions des organites sont caractérisées par des propriétés identiques, assurant le fonctionnement normal d'une cellule individuelle et de l'organisme entier.
Ce modèle peut être exprimé comme suit.
Table "Organoïdes des cellules eucaryotes"
Organoïde |
Cellule végétale |
Cage pour animaux |
Fonctions principales |
| core | est | est | Stockage de l'ADN, transcription de l'ARN et synthèse des protéines |
| réticulum endoplasmique | est | est | synthèse de protéines, lipides et glucides, accumulation d'ions calcium, formation du complexe de Golgi |
| mitochondries | est | est | synthèse d'ATP, ses propres enzymes et protéines |
| plastes | est | non | participation à la photosynthèse, accumulation d'amidon, lipides, protéines, caroténoïdes |
| ribosomes | est | est | rassembler la chaîne polypeptidique (synthèse des protéines) |
| microtubules et microfilaments | est | est | permettent à la cellule de conserver une certaine forme, font partie intégrante du centre cellulaire, des cils et des flagelles, assurent le mouvement des organites |
| lysosomes | est | est | digestion de substances à l'intérieur de la cellule, destruction de ses structures inutiles, participation à la réorganisation cellulaire, cause d'autolyse |
| grande vacuole centrale | est | non | fournit une tension dans la membrane cellulaire, accumule les nutriments et les déchets de la cellule, phytoncides et phytohormones, ainsi que les pigments, est un réservoir d'eau |
| Complexe de Golgi | est | est | sécrète et accumule des protéines, des lipides et des glucides, modifie les nutriments qui pénètrent dans la cellule,responsable de la formation des lysosomes |
| centre cellulaire | il y en a, sauf pour les plantes supérieures | est | est le centre de l'organisation du cytosquelette, assure une divergence uniforme des chromosomes lors de la division cellulaire |
| myofibrilles | non | est | assurer la contraction musculaire |
Si nous tirons des conclusions, nous pouvons dire qu'il existe des différences mineures entre une cellule animale et une cellule végétale. Dans le même temps, les caractéristiques fonctionnelles et la structure des organites (le tableau ci-dessus le confirme) ont un principe général d'organisation. La cellule fonctionne comme un système harmonieux et intégral. Dans le même temps, les fonctions des organites sont interconnectées et visent au fonctionnement et au maintien optimaux de l'activité vitale de la cellule.
