Celular (biologia)
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A célula é a unidade estrutural e funcional de todos os conhecidos que vivem organismos . É a menor unidade de um organismo que é classificado como vivo, e às vezes é chamado o bloco de construção da vida. Alguns organismos, tais como a maioria das bactérias , são unicelulares (consistem de uma única célula). Outros organismos, tais como os seres humanos , são multicelular. (Os seres humanos têm um número estimado de 100 trilhões ou 10 14 células; um tamanho típico celular é de 10 m; uma massa celular típica é 1 nanograma). A maior célula conhecido é um avestruz ovo. Em 1837, antes que a teoria celular final foi desenvolvido, um checo Jan Evangelista Purkyně observadas pequenas "grânulos" enquanto olha para o tecido da planta através de um microscópio. O teoria celular, desenvolvido pela primeira vez em 1839 por Matthias Jakob Schleiden e Theodor Schwann, indica que todos os organismos são compostos de uma ou mais células. Todas as células provenientes de células preexistentes. Funções vitais de um organismo ocorrem dentro das células, e todas as células contêm a informação hereditária necessário para a regulação das funções celulares e para a transmissão de informação para a próxima geração de células.
A célula palavra vem do latim cellula, ou seja, uma pequena sala. O nome descritivo para o menor estrutura biológica viva foi escolhido por Robert Hooke em um livro que ele publicou em 1665, quando ele comparou o células da cortiça ele viu através de seu microscópio para os quartos pequenos monges viviam.
Princípios gerais
Cada célula é pelo menos um pouco auto-suficiente e auto-manutenção: pode tomar em nutrientes , converter esses nutrientes em energia, realizar funções especializadas, e se reproduzir, se necessário. Cada célula armazena seu próprio conjunto de instruções para a realização de cada uma dessas atividades.
Todas as células têm várias habilidades diferentes:
- Reprodução por divisão celular: ( fissão binária / mitose ou meiose).
- Uso de enzimas e outras proteínas codificadas pelo DNA genes e feito via mensageiro RNA intermediários e ribossomos.
- Metabolismo, inclusive tendo em matérias-primas, a construção de componentes celulares, a conversão de energia , moléculas e liberando por-produtos. O funcionamento de uma célula depende da sua capacidade para extrair e utilizar a energia química armazenada em moléculas orgânicas. Esta energia é libertada e, em seguida, utilizados em vias metabólicas.
- Response to externo e interno estímulos, tais como alterações de temperatura, pH ou níveis de nutrientes.
- O conteúdo das células estão contidas dentro de um membrana da superfície celular que é feita a partir de um bicamada lipídica com proteínas incorporadas.
Alguns células procariotas conter importantes compartimentos ligados à membrana interna, mas eucarióticas células têm um conjunto especializado de compartimentos da membrana interna. O material é movido entre esses compartimentos por regulamentada e tráfego transporte de pequenas esferas de material ligado à membrana chamados vesículas.
Anatomia de células
Existem dois tipos de células: eucarióticas e procarióticas. As células procarióticas são geralmente independentes, enquanto que as células eucarióticas são muitas vezes encontrados em organismos multicelulares.
As células procarióticas
Os procariotas diferem de eucariotas uma vez que falta uma membrana e um nuclear núcleo da célula. Os procariotas também falta a maioria das organelas intracelulares e estruturas que são vistas em células eucarióticas. Existem dois tipos de procariotas, bactérias e arquebactérias, mas estes são semelhantes nas suas estruturas globais de células. A maioria das funções de organelos, tais como mitocôndrias, cloroplastos, e o aparelho de Golgi, são retomadas por membrana plasmática da célula procariótica. Células procariotas têm três regiões arquitetônicas: apêndices chamado e flagelos pili - proteínas associadas à superfície celular; um envelope celular - que consiste de uma cápsula, uma parede celular, e um membrana plasmática; e um região citoplasmática que contém o genoma da célula (ADN) e ribossomas e vários tipos de inclusões. Outras diferenças incluem:
- A membrana de plasma (uma bicamada fosfolipídica) separa o interior da célula a partir do seu ambiente e serve como um filtro e comunicações baliza.
- A maioria dos procariotas têm um parede celular (algumas excepções são Mycoplasma (bactérias) e Thermoplasma (archaea)). Esta parede é constituída por peptidoglicano em bactérias e age como uma barreira adicional contra forças exteriores. Isso também evita a célula de "explosão" ( citólise) de pressão osmótica contra um ambiente hipotônica. Uma parede de célula está também presente em alguns eucariotas como plantas (de celulose) e fungos , mas tem uma composição química diferente.
- Um cromossoma procariótico é normalmente uma molécula circular (uma excepção é que a bactéria de Borrelia burgdorferi, que provoca doença de Lyme ). Mesmo sem um núcleo real, o DNA é condensado num nucleóide. Prokaryotes pode transportar elementos de DNA chamados extracromossómicos plasmídeos, que são normalmente circulares. Os plasmídeos podem realizar funções adicionais, tais como resistência a antibióticos.
As células eucarióticas
Organelas:
(1) nucléolo
(2) núcleo
(3) ribossomo
(4) vesícula
(5) retículo endoplasmático rugoso (ER)
(6) Aparelho de Golgi
(7) Citoesqueleto
(8) retículo endoplasmático liso
(9) mitocôndrias
(10) vacúolo
(11) citoplasma
(12) lisossoma
(13) centrioles dentro centrossoma
Eucarióticas células são cerca de 10 vezes o tamanho de um procariota típico e pode ser tanto quanto 1000 vezes maior em volume. A principal diferença entre procariotas e eucariotas, é que as células eucarióticas contêm compartimentos ligados à membrana, em que as actividades metabólicas específicas têm lugar. O mais importante deles é a presença de um núcleo da célula, um compartimento delimitado por uma membrana que abriga o DNA da célula eucariótica. É este núcleo que dá o eucariota seu nome, o que significa "verdadeiro núcleo." Outras diferenças incluem:
- A membrana de plasma que se assemelha de procariotas em função, com pequenas diferenças na configuração. As paredes celulares podem ou não estar presente.
- O ADN eucariótico está organizado de uma ou mais moléculas lineares, chamada cromossomas, que são associados com proteínas histona. Todos os ADN cromossómico é armazenado no núcleo da célula, separado do citoplasma por uma membrana. Alguns eucariótica organelas como mitocôndrias também contêm alguns DNA.
- Eukaryotes pode se mover usando cílios ou flagelos. Os flagelos são mais complexas do que as de procariotas.
| Prokaryotes | Eukaryotes | |
|---|---|---|
| Organismos típicos | bactérias , archaea | protistas, fungos , plantas , animais |
| O tamanho típico | ~ 1-10 pm | ~ 10-100 uM ( células de esperma, para além da cauda, são menores) |
| Tipo de núcleo | nucleoid região; nenhum núcleo verdadeiro | núcleo real com membrana dupla |
| DNA | circular (geralmente) | moléculas lineares ( cromossomas) com histonas proteínas |
| RNA- / proteína-síntese | acoplado em citoplasma | RNA-síntese dentro do núcleo a síntese de proteínas no citoplasma |
| Ribossomos | 50S + 30S | 60S + 40S |
| Estrutura citoplasmática | muito poucas estruturas | altamente estruturado por endomembranas e um citoesqueleto |
| Movimento celular | feita de flagelos flagellin | e flagelos cílios contendo microtúbulos; lamellipodia e filopodia contendo actina |
| As mitocôndrias | nenhum | uma a vários milhares (embora algumas mitocôndrias falta) |
| Cloroplastos | nenhum | em algas e plantas |
| Organização | células geralmente solteiras | células individuais, colônias, organismos multicelulares mais elevados com células especializadas |
| Divisão celular | Fissão binária (divisão simples) | Mitose (fissão ou brotamento) Meiose |
| Célula animal típica | Célula vegetal típica | |
|---|---|---|
| Organelas |
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| Estruturas adicionais |
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Componentes subcelulares
Todas as células, sejam procariótica ou eucariótica , tem um membrana que envolve a célula, separa seu interior de seu ambiente, regula o que entra e sai (seletivamente permeável), e mantém o potencial eléctrico da célula. No interior da membrana, uma salgado citoplasma ocupa a maior parte do volume da célula. Todas as células possuem ADN , o material hereditário de genes, e RNA, que contém as informações necessárias para construir várias proteínas , tais como enzimas, máquinas principal da célula. Existem também outros tipos de biomoléculas nas células. Este artigo lista destes componentes primários da célula, em seguida, descrever brevemente a sua função.
Membrana celular: limite definição de uma célula
O citoplasma de uma célula é rodeado por uma membrana celular ou da membrana do plasma. A membrana de plasma em plantas e procariotas é geralmente coberto por uma parede celular. Esta membrana serve para separar e proteger uma célula do seu ambiente circundante e é feita principalmente a partir de um dupla camada de lipídios ( moléculas hidrofóbicas semelhantes a gordura) e hidrofílicos fósforo moléculas. Assim, a camada é chamado um bicamada fosfolipídica. Ele também pode ser chamado de uma membrana de mosaico fluido. Incorporado dentro desta membrana é uma variedade de proteínas que actuam como moléculas de canais e bombas que se movem moléculas diferentes dentro e para fora da célula. A membrana é dito ser "semi-permeável", na medida em que pode permitir que uma substância ( molécula ou ião ) passar livremente, para passar através de uma extensão limitada ou não passar através de todo. Membranas de superfície celular também conter proteínas receptoras que permitem que as células para detectar moléculas de sinalização externos, tais como hormonas .
Citoesqueleto: andaime de uma célula
O citoesqueleto atua para organizar e manter a forma da célula; ancora organelas em vigor; ajuda durante endocitose, a absorção dos materiais externos por uma célula, e citocinese, a separação de células filhas após divisão celular; e move-se partes da célula em processos de crescimento e mobilidade. O citoesqueleto eucariótica está composto por microfilamentos, e filamentos intermédios microtúbulos. Há um grande número de proteínas que lhes estão associados, cada um controlar a estrutura da célula, orientando, agregação, e alinhando filamentos. O citoesqueleto procariótica é menos bem estudado, mas está envolvido na manutenção da forma da célula, a polaridade e a citocinese.
Material genético
Dois tipos diferentes de material genético existem: ácido desoxirribonucleico (ADN) e ácido ribonucleico (ARN). A maioria dos organismos utilizam ADN para a sua armazenagem de informação de longo prazo, mas alguns vírus (por exemplo, retrovírus) têm ARN como o seu material genético. A informação biológica contido num organismo é codificado na sua sequência de ADN ou ARN. RNA também é usado para o transporte de informações (por exemplo, ARNm) e funções enzimáticas (por exemplo, ARN ribossomal) em organismos que utilizam ADN para o código genético em si. ARN de transferência (ARNt) moléculas são usados para adicionar aminoácidos específicos durante o processo de proteínas tradução.
Material genético Prokaryotic está organizado em uma molécula de DNA circular simples (a bacteriana cromossoma) no região nucleóide do citoplasma. Material genético eucariótico é dividido em moléculas diferentes, lineares chamados cromossomas dentro de um núcleo discreta, geralmente com material genético adicional, em alguns organelos tais como as mitocôndrias e cloroplastos (veja teoria endosymbiotic).
Uma célula humana tem material genético no núcleo (o genoma nuclear) e na mitocôndria (o genoma mitocondrial). Nos seres humanos o genoma nuclear é dividido em 23 pares de moléculas de ADN lineares chamados cromossomas. O genoma mitocondrial é uma molécula de ADN circular distinto do ADN nuclear. Apesar de DNA mitocondrial é muito pequeno em comparação com cromossomos nucleares, códigos para 13 proteínas envolvidas na produção de energia mitocondrial, bem como tRNAs específicos.
De material genético estranho (mais vulgarmente ADN) pode também ser introduzido artificialmente na célula por um processo chamado transfecção. Isto pode ser transitória, se o DNA não é inserida na célula de genoma, ou estável, se ela é. Certos vírus também inserir o seu material genético no genoma.
Organelas
O corpo humano contém muitos diferentes órgãos, tais como o coração, pulmão e rim, com cada órgão de executar uma função diferente. As células também têm um conjunto de "pequenos órgãos", chamado organelas, que são adaptados e / ou especializados para a realização de uma ou mais funções vitais.
Existem vários tipos de organelos dentro de uma célula animal. Algumas (por exemplo, a e núcleo aparelho de Golgi) são tipicamente solitários, enquanto outros (tais como mitocôndrias , peroxisomes e lisossomos) podem ser numerosos (centenas de milhares). O citosol é o fluido gelatinosa que enche a célula e rodeia os organelos.
- Mitocôndrias e cloroplastos (os geradores de energia)
- As mitocôndrias são organelos de auto-replicação que ocorrem em vários números, formas e tamanhos no citoplasma de todas as células eucarióticas. As mitocôndrias desempenham um papel fundamental na geração de energia na célula eucariótica. As mitocôndrias gerar energia da célula pelo processo de fosforilação oxidativa, utilizando oxigénio para libertarem a energia armazenada em nutrientes celulares (normalmente pertencentes a glucose ) para gerar ATP . As mitocôndrias multiplicar por divisão em dois.
- Organelas que são modificados cloroplastos são amplamente chamado plastídios, e estão envolvidos em armazenamento de energia através do processo da fotossíntese , que utiliza a energia solar para gerar oxigénio a partir de hidratos de carbono e dióxido de carbono e água.
- As mitocôndrias e cloroplastos contêm, cada um o seu próprio genoma, o qual é separado e distinto do genoma nuclear de uma célula. Ambas essas organelas contêm este ADN em plasmídeos circulares, bem como células procariotas, apoiando fortemente a teoria da evolução de endosymbiosis; uma vez que essas organelas conter seus próprios genomas e tem outras semelhanças com procariontes, eles são pensados para ter desenvolvido através de uma relação simbiótica depois de ser engolida por uma célula primitiva.
- Ribossomos
- O ribossoma é um grande complexo de RNA e proteínas moléculas. Este é o local onde as proteínas são produzidas. Ribossomos podem ser encontrados tanto foating livremente ou ligada a uma membrana (retículo endoplasmático rugoso em eucariotas, ou a membrana celular em procariotas).
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Estruturas fora da parede celularCápsulaEle está presente apenas em algumas bactérias fora da parede da célula. É de natureza gelatinosa. A cápsula pode ser polissacárido como em pneumococos, meningococos ou polipeptídeo como o Bacillus anthracis ou ácido hialurónico como em estreptococos. As cápsulas não coradas por coloração normal e pode detectado por coloração especial. A cápsula é antigénica. A cápsula tem a função antifagocítica por isso determina a virulência de muitas bactérias. Também desempenha um papel na fixação do organismo para as membranas mucosas. FlagelosFlagelos são o órgão de mobilidade. Eles surgem a partir de citoplasma e extrudir através da parede celular. Eles são processos longos e grossos como apêndices, proteína na natureza, formado de proteína flagelina (antigênica). Eles não podem ser marcadas por coloração de Gram. Eles têm um corante especial. De acordo com a sua disposição podem ser monotrichate, amphitrichate, lophotrichate, peritrichate. Fímbrias (pili)Eles são cabelo curto e fino como filamentos, formado por proteína chamada pilin (antigênica). Fímbrias são responsáveis por attachement das bactérias aos receptores específicos de células humanas (aderência). Existem tipos especiais de pili chamado (pili sexuais) envolvidos no processo de conjugação. Funções celularesO crescimento celular e metabolismoEntre sucessivas divisões celulares, as células crescem através do funcionamento do metabolismo celular. Metabolismo celular é o processo pelo qual as células individuais processar moléculas nutrientes. Metabolismo tem duas divisões distintas: catabolismo, em que a célula quebra as moléculas complexas para produzir energia e poder redutor, e anabolismo, em que a célula utiliza a energia e poder redutor para construir moléculas complexas e executar outras funções biológicas. Os açúcares complexos consumida pelo organismo pode ser dividida em uma molécula de açúcar menos quimicamente complexo chamado glicose . Uma vez dentro da célula, a glicose é discriminado para fazer o trifosfato de adenosina ( ATP ), uma forma de energia, através de duas vias diferentes. A primeira via, glicólise, não necessita de oxigénio e é referido como metabolismo anaeróbico. Cada reacção foi concebido para a produção de alguns iões de hidrogénio que pode, então, ser usadas para fazer pacotes de energia (ATP). Em procariontes, glicólise é o único método utilizado para a conversão de energia. A segunda via, o nome de ciclo de Krebs, ou ciclo do ácido cítrico, ocorre no interior da mitocôndria e é capaz de gerar ATP suficiente para executar todas as funções celulares.  Uma descrição geral da síntese de proteínas. Dentro do núcleo da célula (azul claro), genes (DNA, azul escuro) são transcrita em ARN. Este ARN é então sujeita a modificação e controlo pós-transcricional, resultando em um madura ARNm (vermelho) que é então transportada para fora do núcleo e para dentro do citoplasma (pêssego), onde sofre tradução numa proteína. ARNm é traduzido pela ribossomos (roxo) que correspondem às três bases códons do mRNA para as três bases anti-códons do adequado ARNt. Proteínas recentemente sintetizadas (preto) são frequentemente ainda modificados, tal como através da ligação a uma molécula efectora (laranja), para se tornar totalmente activo. Criação de novas célulasA divisão celular envolve uma única célula (designada por célula mãe) dividindo-se em duas células filhas. Isto conduz ao crescimento em organismos multicelulares (o crescimento de tecido) e à procriação ( reprodução vegetativa) em organismos unicelulares. Células procariotas dividir por fissão binária. eucarióticas células normalmente sofrem um processo de divisão nuclear, chamada mitose, seguido pela divisão da célula, denominada citocinese. A células diplóides podem também sofrer meiose para produzir células haplóides, geralmente quatro. As células haplóides servir como gâmetas em organismos multicelulares, fundindo para formar novas células diplóides. A replicação do ADN, ou o processo de duplicação do genoma de uma célula, é necessária cada vez que uma célula se divide. Replicação, como todas as atividades celulares, requer proteínas especializadas para a realização do trabalho. A síntese de proteínasAs células são capazes de sintetizar novas proteínas, que são essenciais para a modulação e a manutenção das actividades celulares. Este processo envolve a formação de novas moléculas de proteínas a partir de aminoácidos blocos de construção com base em informação codificada no ADN / ARN. A síntese de proteínas, geralmente consiste em dois passos principais: transcrição e tradução. A transcrição é o processo em que a informação genética no DNA é usado para produzir uma cadeia de ARN complementar. Esta cadeia de ARN é então processado para dar RNA mensageiro (mRNA), que está livre para migrar através da célula. ligar-se a moléculas de ARNm de complexos de ARN-proteína chamados ribossomas localizado no citosol, onde são traduzidas para sequências polipeptídicas. O ribossoma medeia a formação de uma sequência polipeptídica com base na sequência de mRNA. A sequência de ARNm está directamente relacionada com a sequência de polipéptido ligando-se a RNA de transferência (tRNA) moléculas adaptadoras nos bolsos de ligação dentro do ribossomo. O novo polipéptido, em seguida, se dobra numa molécula de proteína tridimensional funcional. Movimento celular ou motilidadeAs células podem mover durante muitos processos, tais como: a cicatrização de feridas, a resposta imune e a metástase do cancro. Para a cicatrização de feridas de ocorrer, as células brancas do sangue e das células que ingerem bactérias mover-se para o local da ferida para matar os microrganismos que causam a infecção. A os mesmos fibroblastos de tempo (células do tecido conjuntivo) mudar para lá para remodelar estruturas danificadas. No caso do desenvolvimento do tumor, as células de um tumor primário e afastar-se espalhou para outras partes do corpo. Motilidade celular envolve muitos receptores, reticulação, agrupando, obrigatório, adesão, motor e outras proteínas. O processo é dividido em três etapas - saliência do bordo de ataque da célula, a adesão do bordo de ataque e deadhesion no corpo celular e traseira, e a contracção do citoesqueleto da célula para puxar para a frente. Cada um destes passos é accionada por forças físicas geradas por segmentos únicos do citoesqueleto. Origens de célulasA origem de células tem a ver com a origem da vida, que começou a história da vida na Terra. O nascimento da célula marcou a passagem da química prebiótica a vida biológica. Origem da primeira célula
O unidade de seleção em organismos modernos e as populações de organismos não é clara, com a seleção natural a ser proposto para o trabalho a nível dos genes, células, organismos individuais, grupos de organismos e até mesmo espécies. Nenhum destes modelos são mutuamente exclusivas e seleção pode agir em vários níveis simultaneamente. No entanto, numa visão centrada no gene da evolução, a vida é considerado em termos de replicadores-se que os ADN em moléculas do organismo. Se as moléculas de ADN livremente flutuantes que codificam enzimas não são colocados nas células, as enzimas que beneficiam uma dada replicador (por exemplo, através da produção de nucleótidos), pode fazê-lo de forma menos eficiente, e pode, de facto, replicadores benefício concorrentes. Se toda a molécula de ADN de um replicador é encerrada numa célula, em seguida, as enzimas codificadas a partir da molécula será mantido perto da própria molécula de ADN. O replicador irá beneficiar diretamente de suas enzimas codificadas. Bioquimicamente, esferóides de células-like formado por proteinóides são observados por aquecimento de aminoácidos com ácido fosfórico como catalisador . Eles carregam muitos dos recursos básicos fornecidos por membranas celulares. Protocélulas baseados em proteinóide encerram moléculas de RNA podem ter sido as primeiras formas de vida celular na Terra. Alguns anfifílicos têm a tendência a formar-se espontaneamente membranas em água. Uma membrana esférica fechada contém água e é um precursor hipotética para a membrana celular moderno composto de proteínas e phospholipid membranas de dupla camada. Origem de células eucarióticasA célula eucariótica parece ter evoluído a partir de um comunidade simbiótica de células procariotas. É quase certo que organelas que carrega DNA-como as mitocôndrias eo cloroplastos são o que resta da antiga simbiótica-respiração de oxigênio proteobactérias e cianobactérias, respectivamente, em que o resto da célula parece ser derivado de um ancestral célula procariota arquebactéria - uma teoria denominada teoria endosymbiotic. Ainda há um debate considerável sobre se organelas como a hidrogenossoma antecedeu a origem da mitocôndria , ou vice-versa: ver o hipótese de hidrogénio para a origem das células eucarióticas. Sexo, como a coreografia estereotipada da meiose e syngamy que persiste em quase todos os eucariontes existentes, podem ter desempenhado um papel na transição de procariotas a eucariotas. Uma "origem do sexo como vacinação" teoria sugere que o genoma eucariota acrescidos de genomas parasitas prokaryan em inúmeras rondas de transferência lateral de genes. Sex-as-syngamy (sexo fusão) surgiu quando hospedeiros infectados começou trocando genomas nuclearizados contendo co-evoluíram, simbiontes transmitidos verticalmente que transmitiam proteção contra a infecção horizontal por simbiontes mais virulentas. História
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