| Marya |
| Administrator |
 |
| |
| Data inscrierii: 20/Iun/2008 |
| Mesaje: 1104 |
| Localitate: Constanta |
|
|
|
 |
|
 |
|
Curs 2
CITOLOGIE
Citologia este una din ştiinţele anexe anatomiei; ea se ocupă cu studiul celulei (gr. Kytos; lat cellula, diminutiv de la cella = cameră) din punct de vedere al modului de organizare şi al funcţiilor ei.
Pentru a înţelege cum este alcătuit şi cum funcţionează organismul nostru, este necesar să avem noţiunile fundamentale despre structura şi funcţiile celulei.
CELULA este unitatea de bază morfofiziologică şi genetică a tuturor organismelor şi posedă proprietăţi multiple. Dintre aceste proprietăţi unele sunt fundamentale:
1) INTEGRALITATEA constă în faptul că, deşi sistemul celular este alcătuit din numeroase elemente componente, el se comportă faţă de mediu ca un întreg, ca un tot, menţinându-şi existenţa mai mult sau mai puţin îndelungat. Integralitatea apare ca efect al diferenţierii, al specializării structural-funcţionale ale părţilor componente. Cu cât diferenţierea, specializarea acestora este mai puternică, cu atât interdependenţa lor va fi mai mare, iar integralitatea mai accentuată.
2) AUTOCONSERVAREA, ea înseamnă capacitatea de a extrage şi a utiliza materia şi vigoarea din mediul exterior pentru sinteze de produşi proprii. Autoconservarea se realizează prin metabolism = totalitatea transformărilor care au loc în celulă, în urma schimburilor de materie şi energie cu mediul. Aceste transformări se pot desfăşura în sens anabolic (asimilaţie) – integrarea substanţelor şi energiei în biostructura celulei şi catabolic (dezasimilaţie) – degradarea unor constituenţi celulari, eliberare consecutivă de potență şi eliminarea substanţelor rezultate. În felul acesta, materia vie celulară se reînnoieşte continuu, se automodifică periodic în anumite limite de normalitate, însă ea are capacitatea să revină la identitatea ei veche. Atunci îndată ce acest lucru nu se mai poate realiza, celula îmbătrâneşte şi apoi moare (= alterarea structurii, a informaţiei genetice).
3) AUTOREGLAREA este însuşirea tuturor sistemelor biologice, deci şi a sistemului celular, de a-şi menţine integralitatea printr-un control automat determinat prin însăşi structura şi funcţiile acesteia. Întreaga viaţă celulară este autoreglată, fapt care garantează conservarea morfofuncţională a structurii şi limitează nespus de precis procesele fiziologice în aşa-numita homeostazie (tendinţă de stabilitate internă a unui sistem biologic).
4) CREŞTEREA ŞI EXPANSIUNEA – proprietăţi general valabile sistemelor vii, inclusiv celulei.
Prin creştere se înţelege creșterea volumului (hipertrofie) determinat de acumularea unor substanţe, apă etc. din mediu sau elemente efecte din biosinteză.
- Creşterea în extindere a taliei celulei = elongaţie
- Creşterea în lărgime = tangenţială
- Creşterea în toate direcţiile = izodiametrică
Dezvoltarea este un proces mult mai complex; el traduce acumulări calitative importante care presupun diferenţieri morfologice, specializări funcţionale ale celulei. Progresul reprezintă o serie de etape prin care trece în timp un fenomen sau celula, ca suport material, sub influenţa unor factori endo- sau exogeni.
5) AUTOREPRODUCEREA – proprietate bazată pe o anumită compoziţie biofizică şi biochimică a materiei vii; ea delimitează calitativ sistemele vii de cele nevii. În forma ei cea mai elementară, autoreproducerea se desfăşoară la indice molecular. Nu se cunoaşte astăzi nici o substanţă care singură ar fi capabilă de autoreproducere. Acest proces se poate desfăşura numai în sistem celular, cu substanţe macromoleculare, în speţă complexe, alcătuite din acizi nucleici şi proteine, în prezenţa unor substanţe care să mobilizeze vitalitatea (ATP). Autoreproducerea celulară semnifică procesul prin care se formează celule noi din celule preexistente.
Numărul celulelor din organism este incalculabil – numai în scoarţa cerebrală se apreciază un număr de cca 14-18 miliarde de neuroni; în cei 5 l de sânge din organism s-ar găsi cca 25000 miliarde de hematii.
Dimensiunile celulelor variază de la un ţesut la altul; în general sunt de dimensiuni microscopice (20-40 ) (1 = 1/1000 mm). Cele mai mari pot fi văzute cu ochiul liber: ovulul (200 ), fibra musculară striată (10-15 cm), celula nervoasă cu prelungirile sale → 1,5 m. Cele mai mici: hematiile (cca 7,5), limfocitele mici (4-6), trombocitele (3-7).
Forma celulelor este extrem variată şi depinde de funcţia pe care o îndeplineşte, de procesele fizico-chimice din protoplasmă şi de condiţiile mecanice din ţesuturile pe care le formează; astfel ele pot fi:
- fuziforme – miocitul neted, celulele olfactive;
- cilindrice – celulele epiteliului ciliat al tubului digestiv, al ureterelor, al vezicii urinare, trompelor uterine;
- cubice – celulele din epiteliul bronhiolelor, al canalelor de secreţie al glandelor salivare;
- stelate – unii neuroni, unele celule conjunctive etc;
- piramidale – neuronii piramidali din scoarţa cerebrală;
- piriforme – celulele Purkinje;
- discuri biconcave – hematiile;
- poliedrice, poligonale – hepatocitul binucleat;
- pavimentoase – celulele epiteliale pleurale, celulele din tunica interioară a vaselor de sânge.
• Iniţial, celulele tinere au formă globuloasă, însă aceasta se modifică în funcţie de diferenţierea celulară; unele îşi păstrează această formă, ca de exemplu: globulele sângelui, celulele cartilaginoase, ovulul etc.
• Unele celule îşi pot modifica forma, ca de exemplu: leucocitele care pot emite pseudopode (formă amiboidă) necesare fagocitozei şi diapedezei (=trecerea leucocitelor prin pereţii vaselor capilare); celulele musculare (scurtare-alungire) şi celule secretoare (hipertrofie în timpul perioadelor de hipersecreţie).
• Altele au formă constantă: celulele nervoase, osoase, cartilaginoase.
STRUCTURA şi FUNCŢIILE diferitelor COMPONENTE CELULARE
Celulele sunt alcătuite din trei componente principale: citoplasmă, nucleu şi membrană plasmatică.
CITOPLASMA este reprezentată de întreaga masă de materie vie, cuprinsă între membrana plasmatică şi nucleul celular.
Din punct de vedere structural şi funcţional, ea este formată din:
1 – o parte nediferenţiată (citoplasma fundamentală, hialoplasma) şi
2 – o parte diferenţiată, structurată în ORGANITE şi INCLUZIUNI citoplasmatice.
1. Hialoplasma este un sistem heterogen, coloidal, constituit dintr-o fază dispersată şi una dispersantă. Prima este formată din agregate macromoleculare proteice fibrilare sau globulare (micele) care realizează o “pâslă”, o reţea, aşa-numitul citoschelet reticular , în ochiurile căreia se găseşte faza dispersantă (apă, ioni de Na+, K+, Ca+, Mg+, şi săruri minerale – fosfaţi, carbonaţi, cloruri, sulfaţi şi enzime).
Hialoplasma poate trece din dispoziția de sol în starea de gel şi invers. În starea de sol, micelele sunt mici şi mai dense decât mediul dispersant, abundent; legătura dintre micele şi mediul dispersant este slabă. În starea de gel, micelele sunt mari şi formate dintr-un fluid mai puţin dens decât mediul de dispersie care se află în cantitate mică. Legătura micelelor cu mediul este intensă – micelele ce constituie citoscheletul sunt îmbibate (“ca un burete”) în mediul dispersant. Această situație reprezintă un coloid stabil, vâscos.
2. Organitele celulare sunt structuri subcelulare (ultrastructuri) răspândite în hialoplasmă şi îndeplinesc diverse funcţii în viaţa celulei. Ele pot fi comune tuturor celulelor (mitocondriile, aparatul Golgi, reticulul endoplasmatic, ribozomii, lizozomii şi centrul celular) sau specifice anumitor feluri de celule (miofibrilele – în celula musculară; neurofibrilele şi corpusculii Nissl – în corpii celulelor nervoase şi expansiunile lor etc).
Incluziunile citoplasmatice sunt granule formate din substanţe de rezervă, produşi de secreţie celulară sau pigmenţi; spre exemplu:
- incluziunile de glicogen – sunt substanţe de rezervă în celulele hepatice;
- incluziunile de grăsimi – sunt substanţe de rezervă din celulele adipoase;
- incluziunile proteice – sunt substanţe de rezervă în fibrele musculare striate, vitelusul ovocitelor sau sunt produşi de secreţie (= granulaţiile zimogene din celulele glandulare);
- incluziunile pigmentare – constituite din substanţe colorate (melanina, lipocromii, pigmenţii biliari etc).
Funcţiile citoplasmei nu pot fi despărţite de funcţiile celorlalte două componente principale ale celulei; nu există funcţie citoplasmatică la care nucleul şi membrana celulară să nu participe şi invers. Astfel, citoplasma ajută în:
- funcţiile metabolismului celular;
- funcţiile de nutriţie celulară;
- în mişcarea celulară;
- în secreţia celulară;
- în excitabilitatea şi contractilitatea celulară;
- în diviziunea celulară.
NUCLEUL CELULAR este coordonatorul activităţii celulare şi sediul eredităţii. Aproximativ toate celulele trunchiului omenesc au nucleu; în general, este de formă globulară şi se află în zona centrală a spaţiului celular. Dimensiunile sunt variabile, funcţie de tipul celulei; pot fi cuprinse între 4 şi 200 (la spermatozoid – şi ovul). Odată cu îmbătrânirea, regresează prin condensarea materialului nuclear.
Majoritatea celulelor au un singur nucleu – mononucleate; unele sunt polinucleate (fibra musculară striată) sau anucleate (hematiile).
În structura chimică a nucleului, putem spune că se remarcă prezenţa tuturor substanţelor prezente în citoplasmă, însă predomină concentraţia mare a nucleoproteinelor în care gruparea prostetică este reprezentată de acizii nucleici (ADN şi ARN).
Acizii nucleici sunt substanţe organice viguros polimerizate, în constituţia cărora intră: baze azotate, un zahar şi un radical fosforic.
pentru baze azotate pentoză radical fosforic
purinice pirimidinice
ARN adenină - A
guanină - G citozină - C
uracil - U riboză acid fosforic
ADN - A
- G - C
timină - T dezoxiriboză acid fosforic
Bazele organice azotate + pentoza o nucleozidă (adenozină, guanozină, citidină, uridină, timidină).
Nucleozida + acidul fosforic o nucleotidă.
ARN-ul = reprezintă un lanţ polinucleotidic (predomină în citoplasmă).
ADN-ul = reprezintă două lanţuri polinucleotidice în spirală (dublu helix) legate între ele prin punţi de “H” realizate între bazele azotate complementare.
A = T; T = A A = U; U = A
C G; G C C G; G C
la ADN la ARN
Acizii nucleici au rol primordial în biosinteza proteinelor, în diviziunea celulară, în transmiterea caracterelor ereditare, astfel ADN-ul = este deţinătorul informaţiei ereditare prin “codoni” (o secvenţă de 3 nucleotide). ARN-ul = este prezent în mai multe tipuri:
ARN viral = materialul genetic al unor ribovirusuri (v. poliomielitei, gripal)
• ARNm = copie informaţia genetică de pe ADN prin fenomenul de transcripţie
• ARNt = transferă aminoacizii la locul sintezei proteice (ribozomi)
• ARNr = se găseşte în ribozomi, rol în sinteza celulară a proteinelor
• ARNn = ARN nuclear mic – rol în funcţionarea nucleului
În structura nucleului amintim membrana nucleară, 1 mai mulţi nucleoli şi carioplasma.
Membrana nucleară este un înveliş trilaminat cu numeroase orificii prin care se realizează schimburi de substanţe între nucleu – citoplasmă.
Nucleolul este o formaţiune corpusculară care poate fi observată în nucleu în perioada dintre două diviziuni celulare (= interfază). El conţine ARN, proteine, enzime etc, deci divertisment un rol important în biosinteza proteinelor celulare.
Carioplasma se prezintă ca o soluţie coloidală în care faza dispersantă este cariolimfa, iar faza dispersată este cromatina nucleară.
Cariolimfa este un mediu lichid, deținând rolul hialoplasmei cu care vine în atingere prin porii din membrana nucleară.
Cromatina nucleară este o substanţă eterogenă formată din acizi nucleici şi proteine; la microscopul electronic, în perioada dintre două diviziuni celulare ea apare sub forma unor filamente răsucite în spirală numite cromoneme – ele nu sunt altceva decât macromoleculele de ADN legate de proteine histonice (= sunt holoproteine, proteine simple, în care predomină diaminoacizii = aminoacizi cu două grupări NH2 în moleculă).
Pe cromoneme se găsesc, din loc în loc, structuri granulate; acestea sunt ribozomi nucleari, constituiţi din filamente monocatenare de ARN şi proteine.
În debutul diviziunii celulare aceste filamente – cromoneme – se vor condensa, spirala şi vor forma, în profază, cromozomii.
Nucleul celular are două funcţii principale: genetică şi metabolică.
- Funcţia genetică constă în depozitarea informaţiei genetice şi de transmitere a acesteia generaţiilor viitoare de celule.
- Funcţia metabolică constă în capacitatea nucleului de a sintetiza proteine nucleare şi de a coordona în cea mai mare parte sinteza proteinelor citoplasmatice; cca 45% din totalul proteinelor sintetizate în celulă sunt produse în nucleu.
MEMBRANA CELULARĂ (plasmalema) este o formă de condensare, de diferenţiere a citoplasmei la periferia celulei. Această membrană plasmatică individualizează celula, controlând schimburile dintre mediile intra- şi extracelular.
Electronomicroscopic s-a stabilit că grosimea plasmalemei este de 75Å şi are o structură trilaminată: un strat mijlociu bimolecular lipidic şi fosfolipidic şi două straturi proteice care îl delimitează. Distribuţia spre exteriorul şi spre interiorul celulei (membranei) a straturilor proteice (substanţe hidrofile) explică atragerea apei şi trecerea liberă dar controlată a acesteia prin porii membranei celulare.
Principala funcţie a membranei celulare este transportul substanţelor de o parte şi alta a ei. Pentru dobândirea acestei funcţii, plasmalema este o membrană biologică semipermeabilă cu participare activă şi foarte complexă în viaţa celulei.
Se cunosc două soiuri importante de transport:
1. transmembranar şi
2. “în masă”
1. Transportul transmembranar se poate realiza activ şi pasiv.
Când transferul unei substanţe se face privat de consum de energie metabolică, prin difuzie şi osmoză, transportul este pasiv. În acest transport, forţele de transfer depind de:
- factorul de concentraţie a substanţelor de transfer – substanţele trec de la concentraţie mai mare către concentraţie mai mică;
- gradientul electrochimic favorabil.
Când transferul unei substanţe se face cu consum de energie metabolică, prin intervenţia sistemelor enzimatice (exp. adenozintrifosfataza) asupra substratului de molecule ATP (acid adenozin-trifosforic), transportul este considerat activ. Acest transport este conceput prin “pompa de Na+ şi K+” care lucrează selectiv împotriva gradientului de concentraţie. Aşa se explică de ce semipermeabilitatea membranei celulare este legată de metabolismul celular, furnizor de energie.
Semipermeabilitatea membranei celulare este influenţată şi de polarizarea ei electrică – fenomen datorat de repartizarea inegală a unor ioni şi macromolecule organice de o parte şi de alta a feţelor ei internă şi externă; această polarizare generează o diferenţă de potenţial electric numit potenţial de membrană.
În mod normal, faţa externă a membranei este încărcată pozitiv, iar faţa internă – negativ; acesta reprezintă potenţialul de repaus, menţinut constant de “pompa de Na+ şi K+”.
Când polarizarea a atins 20-90 mV, permeabilitatea membranei se reduce, apare un repaus relativ în ceea ce priveşte transferul intra- şi extracelular. Acest echilibru este în funcţie de starea fiziologică a celulei, întrucât în momentul când asupra membranei intervine un excitant, el se schimbă, iar membrana se depolarizează (se inversează încărcătura electrică) şi apare potenţialul de acţiune. Apariţia acestuia conduce la creşterea permeabilităţii membranei în special faţă de ionii de Na+, cu peste 500x; prin intrarea masivă a acestora din spaţiul interstiţial, faţa internă a membranei se pozitivează, iar cea externă se negativează.
2. Prin transportul “în masă“, celula înglobează sau elimină particule de natură diferită, împreună cu un lichid; acest tip de transfer poate fi:
- endocitoza
Unele celule pot îngloba anumite particule solide cu susținerea pseudopodelor = fagocitoză; exp: globulele albe din sânge.
Altele pot îngloba fluide = pinocitoză; exp: celulele epiteliale ale mucoasei intestinale sau a tubilor renali.
- exocitoza – de exp. “pinocitoza inversă” realizată de celulele cu secreţie endocrină, exocrină.
FUNCŢIILE CELULEI
Conform definiţiei, celula este şi elementul fiziologic al organismului – în ea se desfăşoară toate fenomenele ce caracterizează viaţa; dintre acestea amintim:
1. – Funcţiile de mişcare, întâlnite la celulele care pot emite pseudopode (pseudo = fals; podus = picior), membrane odulante, cili, flageli.
2. – Funcţiile de transport prin membrane care realizează schimburi permanente de substanţe şi energie dintre celule – mediul exterior: difuziune, osmoză, filtrare, transport activ prin pompa ionică ATP-azică de Na+ şi K+, endocitoză, exocitoză.
3. – Funcţiile metabolice care asigură mişcarea, excitabilitatea, creşterea şi dezvoltarea, în general autoconservarea.
4. – Funcţiile de înmulţire a celulelor prin care se înţelege procesul de formare a celulelor noi din celule preexistente – fenomen care se realizează prin diviziune celulară.
|
|
