Studiul Celulelor: Procariote și Eucariote

Celula constituie unitatea structurală și funcțională a tuturor organismelor vii, iar citologia este știința care se ocupă de studiul morfologic, anatomic și fiziologic al celulelor. Primele cercetări în domeniul celulelor au început în urmă cu peste 300 de ani, când Robert Hooke, în 1665, a observat la un microscop o secțiune din coaja de stejar, descoperind microstructuri denumite „celule”. Hooke este una dintre Figurile importante ale biologiei celulare.

Mai târziu, botanistul Matthias Schleiden și zoologul Theodor Schwann au descris structura celulelor vegetale și animale între 1838 și 1839, formulând independent teoria celulară care afirmă că toate plantele și animalele sunt alcătuite din celule nucleate, fundamentând astfel înțelegerea modernă a biologiei celulare.

Teoria celulară se bazează pe câteva postulate esențiale: celula este unitatea de bază a vieții, toți organismii sunt formați din celule, viața nu există în afara celulei, fiecare celulă provine dintr-o altă celulă, celula este un sistem complex de părți interdependente, și funcționează ca un sistem biologic, având un schimb constant de materie, informație și energie cu mediul.

Clasificarea Celulelor

1. Celulele Procariote

Celulele procariote sunt caracteristice bacteriilor și algelor albastre-verzi, prezentând o structură simplă, dar având o mare capacitate de adaptare. Aceste celule pot fi aerobe sau anaerobe, autotrofe sau heterotrofe, și pot metaboliza diverse substanțe. Datorită raportului mare suprafață-volum, procariotele au un metabolism intens și o durată a generației foarte scurtă, împărțindu-se de câteva ori pe zi.

Structura celulei procariote include: perete celular rigid, care le conferă formă; membrană citoplasmatică, prin care se realizează transferul substanțelor; și citoplasmă, care conține nucleoidul – o moleculă circulară de ADN ce nu este delimitată de o membrană. Aceste celule se împart de obicei prin diviziune directă.

2. Celulele Eucariote

Celulele eucariote sunt mai complexe și pot fi găsite în toate organismele din cele patru regnuri: protiste, fungi, plante și animale. Ele sunt mai mari decât celulele procariote și conțin organite citoplasmatice distincte, precum mitocondrii, cloroplaste, nucleul și altele. Organitele celulare sunt fie cu membrană dublă (cloroplaste, mitocondrii, nucleul), fie cu membrană simplă (reticulul endoplasmatic, aparatul Golgi, lizozomi, vacuole), sau fără membrană (ribozomi).

Structura și Funcțiile Celulelor

Membrana celulară

Membrana celulară definește conturul celulei și reglează transportul molecular și ionic, ajutând la menținerea homeostaziei interne. Membrana este compusă în principal din lipide și proteine, care includ canale, receptori și enzime, fiecare având roluri specifice în funcționarea celulară.

Peretele celular

Peretele celular este prezent în bacterii, ciuperci și celulele vegetale. La plante, este format din celuloză, conferindu-le rigiditate și protecție împotriva factorilor de mediu. El facilitează și transportul substantelor solubile și joacă un rol important în menținerea formei celulelor vegetale.

Citoplasma

Citoplasma constă din hialoplasmă și citoschelet, în care au loc numeroase procese metabolice. Aceasta nu este statică, având curenți care transportă organitele în interior. Organitele celulare îndeplinesc funcții specifice și pot include inclusiuni ergastrice rezultate din metabolismul celular.

Organitele Celulare

Reticulul endoplasmatic: Este un sistem de canalicule care leagă membrana plasmatică de nucleu, având două forme: neted și granular, și este responsabil de transportul substanțelor și sinteza lipidelor și proteinelor.
Dictiozomii: Cu rol secretor, aceștia prelucrează și stochează proteine și lipide provenite din reticulul endoplasmatic.
Lizozomii: Considerați "organele digestive" ale celulei, ei degradasează substantele străine și fragmentele celulare deteriorate.
Ribozomii: Sediile sintezei proteinelor, aceștia sunt formati din ARN și proteine, putând fi liberi în hialoplasmă sau atașați de reticulul endoplasmatic granular.
Vacuolele: Aceste structuri stochează substanțe și au rol în circulația apei și menținerea turgorului în celulele vegetale.
Centrozomul: Prezent în celulele animale, acest organit joacă un rol esențial în diviziunea celulară.
Nucleul: Coordonatorul proceselor biologice, conține cromozomii care transportă informația genetică.

Incluziunile ergastrice

Acestea sunt produși rezultate din metabolismul celular, care pot fi temporari sau permanenți. Ele sunt depozitate în vacuole, citoplasmă sau perete celular și pot include glucide, lipide, și cristale minerale.

Mitocondriile și plastidele

Mitocondriile sunt organite esențiale pentru producerea de energie în celulele eucariote aerobe, având o structură de membrană dublă și un rol cheie în metabolism. Plastidele, cum ar fi cloroplastele, sunt specifice celulelor vegetale și sunt implicate în fotosinteză, transformând energia luminoasă în energie chimică.

Cromozomii

Cromozomii sunt structuri ereditare esențiale, vizibili în timpul diviziunii celulare. Ei pot fi de tip procariot (un singur cromozom circular) și eucariot (multiple cromozomi cu o structură complexă). Numărul de cromozomi variază pentru fiecare specie, contribuind la caracteristicile genetice specifice.

Cariotipul unei specii este definitoriu prin mărimea, forma și numărul cromozomilor, având un rol important în identificarea diverselor specii.