Dessin de cellules et d'organites cellulaires. De quoi est constituée une cellule humaine : structure et fonctions

Cage - la forme fondamentale d’organisation de la matière vivante, l’unité élémentaire d’un organisme. C'est un système auto-reproducteur qui est isolé du milieu extérieur et maintient une certaine concentration produits chimiques, mais effectue en même temps un échange constant avec l'environnement.

Une cellule est l’unité structurelle de base des organismes unicellulaires, coloniaux et multicellulaires. Une seule cellule d'un organisme unicellulaire est universelle ; elle remplit toutes les fonctions nécessaires pour assurer la vie et la reproduction. Dans les organismes multicellulaires, les cellules sont extrêmement diverses en termes de taille, de forme et de structure interne. Cette diversité est due à la division des fonctions exercées par les cellules de l'organisme.

Malgré l'énorme diversité, les cellules végétales se caractérisent par une structure commune : ce sont les cellules eucaryote, ayant un noyau formé. Ils se distinguent des cellules des autres eucaryotes - animaux et champignons fonctionnalités suivantes: 1) présence de plastes ; 2) la présence d'une paroi cellulaire dont le composant principal est la cellulose ; 3) système de vacuole bien développé ; 4) absence de centrioles lors de la division ; 5) croissance par étirement.

La forme et la taille des cellules végétales sont très diverses et dépendent de leur position dans le corps végétal et des fonctions qu'elles remplissent. Les cellules étroitement fermées ont le plus souvent la forme de polyèdres, qui sont déterminés par leur pression mutuelle sur les sections, elles ressemblent généralement à 4 à 6 cellules ; Les cellules dont le diamètre est approximativement le même dans toutes les directions sont appelées parenchyme. Prosenchymateux Ce sont des cellules très allongées, leur longueur dépassant leur largeur de 5 à 6 fois ou plus. Contrairement aux cellules animales, les cellules végétales adultes ont toujours une forme constante, ce qui s'explique par la présence d'une paroi cellulaire rigide.

La taille des cellules de la plupart des plantes varie de 10 à 100 microns (le plus souvent 15 à 60 microns), elles ne sont visibles qu'au microscope. Cellules qui stockent l’eau et sont généralement plus grandes. nutriments. La pulpe des fruits de pastèque, de citron et d’orange est constituée de cellules si grandes (plusieurs millimètres) qu’elles sont visibles à l’œil nu. Certaines cellules prosenchymateuses atteignent de très grandes longueurs. Par exemple, les fibres libériennes de lin mesurent environ 40 mm de long et les fibres d'ortie mesurent 80 mm de long, tandis que leur taille coupe transversale reste dans des limites microscopiques.

Le nombre de cellules dans une plante atteint des valeurs astronomiques. Ainsi, une feuille d’arbre possède plus de 100 millions de cellules.

Dans une cellule végétale, on peut distinguer trois parties principales : 1) les glucides paroi cellulaire, entourant la cellule de l'extérieur ; 2) protoplaste– le contenu vivant de la cellule, - pressé sous la forme d'une couche de paroi assez fine contre la paroi cellulaire, et 3) vacuole– espace dans la partie centrale de la cellule rempli de contenu aqueux – sève cellulaire. La paroi cellulaire et la vacuole sont des produits de l'activité vitale du protoplaste.

2.2. Protoplaste

Protoplaste– le contenu vivant actif de la cellule. Le protoplaste est une formation extrêmement complexe différenciée en divers composants appelés organites (organites), qui s'y réunissent constamment, ont structure caractéristique et remplir des fonctions spécifiques ( riz. 2.1). Les organites cellulaires comprennent cœur, plastes, mitochondries, ribosomes, endoplasmique filet, appareil Golgi, lysosomes, microcorps. Les organites sont immergés dans hyaloplasme, ce qui assure leur interaction. Hyaloplasme avec organites, moins le noyau, équivaut à cytoplasme cellules. Le protoplaste est séparé de la paroi cellulaire par une membrane externe - plasmalemme, depuis la vacuole - par la membrane interne – tonoplaste. Tous les processus métaboliques de base ont lieu dans le protoplaste.

Riz. 2.1. Structure cellule végétale d'après la microscopie électronique: 1 – noyau ; 2 – enveloppe nucléaire ; 3 – pore nucléaire ; 4 – nucléole ; 5 – chromatine ; 6 – caryoplasme ; 7 – paroi cellulaire ; 8 – plasmalemme ; 9 – plasmodesmes ; 10 – réticulum endoplasmique agranulaire ; 11 – réticulum endoplasmique granulaire ; 12 – mitochondries ; 13 – ribosomes ; 14 – lysosomes ; 15 – chloroplaste ; 16 – dictyosome ; 17 – hyaloplasme ; 18 – tonoplaste ; 19 – vacuole.

La composition chimique du protoplaste est très complexe et diversifiée. Chaque cellule est caractérisée par sa composition chimique en fonction de ses fonctions physiologiques. Cours principaux constitutionnel, c'est-à-dire que les composés inclus dans le protoplaste sont : l'eau (60 à 90 %), les protéines (40 à 50 % de la masse sèche du protoplaste), les acides nucléiques (1 à 2 %), les lipides (2 à 3 %). , glucides et autres composés organiques. La composition du protoplaste comprend également des substances inorganiques sous forme d'ions sels minéraux(2-6%). Les protéines, les acides nucléiques, les lipides et les glucides sont synthétisés par le protoplaste lui-même.

En plus des substances constitutionnelles, la cellule contient de rechange substances (temporairement coupées du métabolisme) et ordures(ses produits finaux). Les substances de rechange et les déchets ont reçu un nom général ergastique substances. En règle générale, les substances ergastiques s'accumulent dans la sève cellulaire des vacuoles sous forme dissoute ou sous forme inclusion– des particules façonnées visibles au microscope optique. Les substances ergastiques comprennent généralement des substances de synthèse secondaire, étudiées au cours de la pharmacognosie - terpénoïdes, alcaloïdes, composés polyphénoliques.

En termes de propriétés physiques, le protoplaste est une solution colloïdale multiphasée (densité 1,03-1,1). Il s'agit généralement d'un hydrolat, c'est-à-dire système colloïdal avec un milieu de dispersion prédominant – l’eau. Dans une cellule vivante, le contenu du protoplaste est en mouvement constant ; cela peut être vu au microscope par le mouvement des organites et des inclusions. Le mouvement peut être rotation(dans une direction) ou fluide(la direction des courants dans les différents brins du cytoplasme est différente). Le flux cytoplasmique est également appelé cyclose. Il permet un meilleur transport des substances et favorise l'aération des cellules.

Cytoplasme- une partie obligatoire d'une cellule vivante, où se déroulent tous les processus du métabolisme cellulaire, à l'exception de la synthèse acides nucléiques, se déroulant dans le noyau. La base du cytoplasme est son matrice, ou hyaloplasme, dans lequel sont intégrés les organites.

Hyaloplasme- un système colloïdal complexe incolore et optiquement transparent, il relie tous les organites qui y sont immergés, assurant leur interaction. L'hyaloplasme contient des enzymes et participe activement au métabolisme cellulaire, comme processus biochimiques comme la glycolyse, la synthèse des acides aminés, la synthèse acides gras et les huiles, etc. Il est capable de mouvement actif et participe au transport intracellulaire des substances.

Certains des composants protéiques structurels du hyaloplasme forment des agrégats supramoléculaires avec un arrangement de molécules strictement ordonné - microtubules Et microfilaments. Microtubules- Ce sont de fines structures cylindriques d'un diamètre d'environ 24 nm et d'une longueur pouvant atteindre plusieurs micromètres. Leur paroi est constituée de sous-unités sphériques disposées en spirale de la protéine tubuline. Les microtubules sont impliqués dans l'orientation des microfibrilles de cellulose de la paroi cellulaire formée par la membrane plasmique, dans le transport intracellulaire et dans le maintien de la forme du protoplaste. Ils forment des filaments fusiformes pendant la mitose, les flagelles et les cils. Microfilaments sont de longs filaments de 5 à 7 nm d'épaisseur, constitués de la protéine contractile actine. Dans le hyaloplasme, ils forment des faisceaux - fibres cytoplasmiques, ou prennent la forme d'un réseau tridimensionnel, s'attachant au plasmalemme, aux plastes, aux éléments réticulum endoplasmique, ribosomes, microtubules. On pense qu'en se contractant, les microfilaments génèrent le mouvement de l'hyaloplasme et le mouvement dirigé des organites qui leur sont attachés. La combinaison de microtubules et de microfilaments constitue cytosquelette.

La structure du cytoplasme est basée sur biologique membrane– les films les plus fins (4-10 nm), constitués principalement de phospholipides et de protéines - lipoprotéines. Les molécules lipidiques constituent la base structurelle des membranes. Les phospholipides sont disposés en deux couches parallèles de telle sorte que leurs parties hydrophiles sont dirigées vers l'extérieur, dans le milieu aquatique, et que les résidus d'acides gras hydrophobes sont dirigés vers l'intérieur. Certaines molécules de protéines sont situées dans une couche non continue à la surface de la charpente lipidique d'un ou des deux côtés, certaines d'entre elles sont immergées dans cette charpente, et d'autres la traversent, formant des « pores » hydrophiles dans la membrane ( riz. 2.2). La plupart des protéines membranaires sont représentées par diverses enzymes.

Riz. 2.2. Schéma de la structure d'une membrane biologique : B– molécule protéique ; Fl.– molécule phospholipidique.

Les membranes sont des composants vivants du cytoplasme. Ils délimitent le protoplaste du milieu extracellulaire, créent la bordure externe des organites et participent à la création de leur structure interne, étant à bien des égards porteurs de leurs fonctions. Un trait caractéristique des membranes est leur fermeture et leur continuité : leurs extrémités ne sont jamais ouvertes. Dans certaines cellules particulièrement actives, les membranes peuvent représenter jusqu'à 90 % de la matière sèche du cytoplasme.

Propriétés à base unique membranes biologiques- leur électoral perméabilité(semi-perméabilité) : certaines substances les traversent difficilement ou pas du tout (propriété barrière), d'autres pénètrent facilement. La perméabilité sélective des membranes crée la possibilité de diviser le cytoplasme en compartiments isolés - compartiments- divers composition chimique, dans lequel divers processus biochimiques, souvent de sens opposés, peuvent se produire simultanément et indépendamment les uns des autres.

Les membranes limites du protoplaste sont plasmalemme– la membrane plasmique et tonoplaste– membrane vacuolaire. Le plasmalemme est la membrane superficielle externe du cytoplasme, généralement étroitement adjacente à la paroi cellulaire. Il régule le métabolisme cellulaire avec environnement, perçoit les irritations et les stimuli hormonaux, coordonne la synthèse et l'assemblage des microfibrilles de cellulose de la paroi cellulaire. Le tonoplaste régule le métabolisme entre le protoplaste et la sève cellulaire.

Ribosomes- de petits granules (environ 20 nm), presque sphériques, constitués de ribonucléoprotéines - complexes d'ARN et de diverses protéines structurelles. Ce sont les seuls organites d’une cellule eucaryote qui ne possèdent pas de membrane. Les ribosomes sont situés librement dans le cytoplasme de la cellule ou sont attachés aux membranes du réticulum endoplasmique. Chaque cellule contient des dizaines, voire des centaines de milliers de ribosomes. Les ribosomes sont situés seuls ou en groupes de 4 à 40 ( polyribosomes, ou polysomes), où les ribosomes individuels sont interconnectés par une molécule d'ARN messager en forme de fil qui transporte des informations sur la structure de la protéine. Les ribosomes (plus précisément les polysomes) sont des centres de synthèse des protéines dans la cellule.

Le ribosome est constitué de deux sous-unités (grande et petite), reliées par des ions magnésium. Des sous-unités se forment dans le noyau, notamment dans le nucléole, les ribosomes sont assemblés dans le cytoplasme. Les ribosomes se trouvent également dans les mitochondries et les plastes, mais leur taille est plus petite et correspond à la taille des ribosomes des organismes procaryotes.

Réticulum endoplasmique (endoplasmique réticulum) est un vaste réseau tridimensionnel de canaux, vésicules et citernes, délimités par des membranes, imprégnant le hyaloplasme. Le réticulum endoplasmique des cellules qui synthétisent les protéines est constitué de membranes portant des ribosomes sur la surface externe. Ce formulaire est appelé granulaire, ou rugueux (riz. 2.1). Le réticulum endoplasmique dépourvu de ribosomes est appelé agranulaire, ou lisse. Le réticulum endoplasmique agranulaire participe à la synthèse des graisses et autres composés lipophiles (huiles essentielles, résines, caoutchouc).

Le réticulum endoplasmique fonctionne comme le système de communication de la cellule et est utilisé pour transporter des substances. Le réticulum endoplasmique des cellules voisines est relié par des cordons cytoplasmiques - plasmodesmes qui traversent les parois cellulaires. Le réticulum endoplasmique est le centre de formation et de croissance des membranes cellulaires. Il donne naissance à des composants cellulaires tels que des vacuoles, des lysosomes, des dictyosomes et des microcorps. Grâce au réticulum endoplasmique, une interaction entre les organites se produit.

Appareil de Golgi du nom du scientifique italien C. Golgi, qui l'a décrit pour la première fois dans des cellules animales. Dans les cellules végétales, l'appareil de Golgi est constitué de dictyosome, ou Corps de Golgi Et Vésicules de Golgi. Chaque dictyosome est un empilement de 5 à 7 citernes rondes aplaties ou plus d'un diamètre d'environ 1 μm, délimitées par une membrane ( riz. 2.3). Le long des bords, les dictyosomes se transforment souvent en un système de minces tubes ramifiés. Le nombre de dictyosomes dans une cellule varie considérablement (de 10 à 50 à plusieurs centaines) selon le type de cellule et la phase de son développement. Des vésicules de Golgi de différents diamètres sont séparées des bords des citernes des dictyosomes ou des bords des tubes et sont généralement dirigées vers le plasmalemme ou la vacuole.

Riz. 2.3. Schéma de la structure d'un dictyosome.

Les dictyosomes sont des centres de synthèse, d'accumulation et de sécrétion de polysaccharides, principalement des substances pectiques et des hémicelluloses de la matrice de la paroi cellulaire et du mucus. Les vésicules de Golgi transportent les polysaccharides vers le plasmalemme. L'appareil de Golgi est particulièrement développé dans les cellules qui sécrètent intensément des polysaccharides.

Lysosomes–des organites délimités du hyaloplasme par une membrane et contenant des enzymes hydrolytiques capables de détruire les composés organiques. Les lysosomes des cellules végétales sont de petites vacuoles et vésicules cytoplasmiques (0,5 à 2 µm) - dérivés du réticulum endoplasmique ou de l'appareil de Golgi. La fonction principale des lysosomes est locale autolyse– destruction de sections individuelles du cytoplasme de sa propre cellule, aboutissant à la formation d'une vacuole cytoplasmique à sa place. L'autolyse locale des plantes est principalement valeur protectrice: avec un manque temporaire de nutriments, la cellule peut rester viable en digérant une partie du cytoplasme. Une autre fonction des lysosomes est l'élimination des organites cellulaires usés ou en excès, ainsi que le nettoyage de la cavité cellulaire après la mort de son protoplaste, par exemple lors de la formation d'éléments conducteurs d'eau.

Microcorps– de petits organites sphériques (0,5-1,5 microns) entourés d’une seule membrane. À l’intérieur se trouve une matrice dense à grains fins constituée d’enzymes redox. Le plus célèbre des microcorps glyoxysomes Et peroxysomes. Les glyoxysomes sont impliqués dans la conversion des huiles grasses en sucres, qui se produit lors de la germination des graines. Des réactions de respiration légère (photorespiration) se produisent dans les peroxysomes et les produits de la photosynthèse y sont oxydés pour former des acides aminés.

Mitochondries - organites ronds ou elliptiques, moins souvent filiformes d'un diamètre de 0,3 à 1 μm, entourés de deux membranes. La membrane interne forme des saillies dans la cavité mitochondriale - Cristaux, ce qui augmente considérablement sa surface interne. L'espace entre les crêtes est rempli matrice. La matrice contient des ribosomes, plus petits que les ribosomes du hyaloplasme, et des brins de son propre ADN ( riz. 2.4).

Riz. 2.4. Schémas de la structure des mitochondries dans une image tridimensionnelle (1) et dans une coupe (2) : Machine virtuelle– la membrane interne de la mitochondrie ; ADN– brin d’ADN mitochondrial ; À-crête; Maman– matrice ; Nouveau-Mexique– la membrane externe de la mitochondrie ; R.– les ribosomes mitochondriaux.

Les mitochondries sont appelées les centrales électriques de la cellule. Ils effectuent des opérations intracellulaires haleine, à la suite de quoi les composés organiques sont décomposés pour libérer de l'énergie. Ce l'énergie va pour la synthèse d'ATP - oxydant phosphorylation. Selon les besoins, l'énergie stockée dans l'ATP est utilisée pour la synthèse de diverses substances et dans divers processus physiologiques. Le nombre de mitochondries dans une cellule varie de quelques à plusieurs centaines, et elles sont particulièrement nombreuses dans les cellules sécrétoires.

Les mitochondries sont des organites permanents qui ne se reproduisent pas, mais sont distribués lors de la division entre cellules filles. L'augmentation du nombre de mitochondries est due à leur division. Ceci est possible grâce à la présence de ses propres acides nucléiques dans les mitochondries. Les mitochondries sont capables de synthétiser de manière nucléaire indépendante certaines de leurs protéines sur leurs propres ribosomes sous le contrôle de l'ADN mitochondrial. Cependant, leur indépendance est incomplète, puisque le développement des mitochondries se fait sous le contrôle du noyau, et les mitochondries sont donc des organites semi-autonomes.

Plastides-organites caractéristiques uniquement des plantes. Il existe trois types de plastes : 1) chloroplastes(plastes verts) ; 2) chromoplastes(plastes jaunes, oranges ou rouges) et leucoplastes(plastes incolores). Généralement, un seul type de plaste se trouve dans une cellule.

Chloroplastes sont de la plus grande importance ; la photosynthèse s’y produit. Ils contiennent du pigment vert chlorophylle, qui donne aux plantes une couleur verte, et des pigments appartenant au groupe caroténoïdes. La couleur des caroténoïdes varie du jaune et de l'orange au rouge et au brun, mais cette couleur est généralement masquée par la chlorophylle. Les caroténoïdes sont divisés en carotènes, ayant une couleur orange, et xanthophylles ayant une couleur jaune. Ce sont des pigments lipophiles (lipophiles) selon leur structure chimique, ils appartiennent aux terpénoïdes.

Les chloroplastes végétaux ont la forme d'une lentille biconvexe et mesurent 4 à 7 microns ; ils sont clairement visibles au microscope optique ; Le nombre de chloroplastes dans les cellules photosynthétiques peut atteindre 40 à 50. Chez les algues, le rôle de l'appareil photosynthétique est assuré par chromatophores. Leur forme est variée : en forme de coupe (Chlamydomonas), en forme de ruban (Spirogyra), lamellaire (Pinnularia), etc. Les chromatophores sont beaucoup plus gros, leur nombre dans une cellule est de 1 à 5.

Les chloroplastes ont une structure complexe. Ils sont séparés du hyaloplasme par deux membranes - externe et interne. Le contenu interne est appelé stroma. La membrane interne forme à l'intérieur du chloroplaste un système complexe et strictement ordonné de membranes sous forme de bulles plates appelées thylakoïdes. Les thylakoïdes sont collectés en piles - grains, ressemblant à des colonnes de pièces de monnaie. Les grana sont interconnectés par des thylakoïdes stromaux (thylakoïdes intergranulaires), les traversant de part en part le long du plaste ( riz. 2.5). Les chlorophylles et les caroténoïdes sont intégrés dans les membranes des grana thylakoïdes. Le stroma des chloroplastes contient plastoglobules– des inclusions sphériques d'huiles grasses dans lesquelles sont dissous des caroténoïdes, ainsi que des ribosomes de taille similaire aux ribosomes des procaryotes et des mitochondries, et des brins d'ADN. Les grains d'amidon se trouvent souvent dans les chloroplastes, c'est ce qu'on appelle primaire, ou assimilation amidon– stockage temporaire des produits de la photosynthèse.

Riz. 2.5. Schéma de la structure d'un chloroplaste en image tridimensionnelle (1) et en coupe (2) : machine virtuelle– membrane interne ; Gr.– Grana; ADN– brin d’ADN plastidique ; Nouveau-Mexique– la membrane externe ; Page– plastoglobule ; R.– les ribosomes chloroplastiques ; AVEC– le stroma ; TIG– grana thylakoïde ; Tim– thylakoïde intergranulaire.

La chlorophylle et les chloroplastes se forment uniquement à la lumière. Les plantes cultivées dans l'obscurité ne sont pas vertes et sont appelées étiolé. Au lieu des chloroplastes typiques, des plastes modifiés s'y forment, qui n'ont pas de système de membrane interne développé - étioplastes.

La fonction principale des chloroplastes est photosynthèse, éducation matière organique des inorganiques en raison de l’énergie lumineuse. La chlorophylle joue un rôle central dans ce processus. Il absorbe l’énergie lumineuse et la dirige pour effectuer des réactions de photosynthèse. Ces réactions sont divisées en réactions dépendantes de la lumière et sombres (ne nécessitant pas la présence de lumière). Les réactions dépendantes de la lumière consistent en la conversion de l’énergie lumineuse en énergie chimique et la décomposition (photolyse) de l’eau. Ils sont confinés aux membranes thylakoïdes. Des réactions sombres - la réduction du dioxyde de carbone dans l'air avec l'hydrogène dans l'eau en glucides (fixation du CO 2) - se produisent dans le stroma des chloroplastes.

Dans les chloroplastes, comme dans les mitochondries, la synthèse d'ATP se produit. Dans ce cas, la source d’énergie est la lumière du soleil, c’est pourquoi on l’appelle photophosphorylation. Les chloroplastes participent également à la synthèse des acides aminés et des acides gras et servent de stockage pour les réserves temporaires d'amidon.

La présence d'ADN et de ribosomes indique, comme dans le cas des mitochondries, l'existence dans les chloroplastes de leur propre système de synthèse protéique. En effet, la plupart des protéines membranaires des thylakoïdes sont synthétisées sur les ribosomes chloroplastiques, tandis que la majorité des protéines stromales et des lipides membranaires sont d'origine extraplastidienne.

Leucoplastes - petits plastes incolores. On les trouve principalement dans les cellules des organes cachées soleil, comme les racines, les rhizomes, les tubercules, les graines. Leur structure en caractéristiques communes ah est similaire à la structure des chloroplastes : une coque de deux membranes, le stroma, les ribosomes, les brins d'ADN, les plastoglobules sont similaires à ceux des chloroplastes. Cependant, contrairement aux chloroplastes, les leucoplastes possèdent un système de membrane interne peu développé.

Les leucoplastes sont des organites associés à la synthèse et à l'accumulation de nutriments de réserve, principalement de l'amidon, rarement des protéines et des lipides. Leucoplastes qui accumulent de l'amidon , sont appelés amyloplastes. Cet amidon se présente sous forme de grains, contrairement à l'amidon assimilateur des chloroplastes, on l'appelle de rechange, ou secondaire. La protéine de stockage peut être déposée sous forme de cristaux ou d'inclusions amorphes dans ce que l'on appelle protéinoplastes, huiles grasses - sous forme de plastoglobules dans élaioplastes.

Les leucoplastes qui n’accumulent pas de nutriments de réserve se trouvent souvent dans les cellules ; leur rôle n’est pas encore entièrement compris. À la lumière, les leucoplastes peuvent se transformer en chloroplastes.

Chromoplastes - les plastes sont de couleur orange, rouge et jaune, causée par des pigments appartenant au groupe des caroténoïdes. Les chromoplastes se trouvent dans les cellules des pétales de nombreuses plantes (souci, renoncule, pissenlit), dans les fruits mûrs (tomate, églantier, sorbier des oiseleurs, citrouille, pastèque), rarement dans les légumes-racines (carottes), ainsi que dans les feuilles d'automne.

Le système de membrane interne des chromoplastes est généralement absent. Les caroténoïdes sont le plus souvent dissous dans les huiles grasses des plastoglobules ( riz. 2.6), et les chromoplastes ont une forme plus ou moins sphérique. Dans certains cas (racines de carottes, fruits de pastèque), les caroténoïdes se déposent sous forme de cristaux de formes diverses. Le cristal étire les membranes du chromoplaste et prend sa forme : dentelée, en aiguille, en croissant, lamellaire, triangulaire, en losange, etc.

Riz. 2.6. Chromoplaste de la cellule mésophylle du pétale de renoncule : Machine virtuelle– membrane interne ; Nouveau-Mexique– la membrane externe ; Page– plastoglobule ; AVEC– le stroma.

L'importance des chromoplastes n'a pas encore été entièrement élucidée. La plupart d’entre eux sont des plastes vieillissants. En règle générale, ils se développent à partir de chloroplastes, tandis que la chlorophylle et la structure de la membrane interne sont détruites dans les plastes et que les caroténoïdes s'accumulent. Cela se produit lorsque les fruits mûrissent et que les feuilles jaunissent à l’automne. La signification biologique indirecte des chromoplastes est qu'ils déterminent la couleur vive des fleurs et des fruits, ce qui attire les insectes pour la pollinisation croisée et d'autres animaux pour la distribution des fruits. Les leucoplastes peuvent également se transformer en chromoplastes.

Les trois types de plastes sont formés à partir de proplastide- de petits corps incolores que l'on trouve dans les cellules méristématiques (en division) des racines et des pousses. Les proplastes sont capables de se diviser et, à mesure qu'ils se différencient, ils se transforment en différents types de plastes.

Dans un sens évolutif, le type principal et original de plastes sont les chloroplastes, dont sont issus les deux autres types de plastes. Au cours du processus de développement individuel (ontogenèse), presque tous les types de plastes peuvent se transformer les uns dans les autres.

Les plastes partagent de nombreuses caractéristiques avec les mitochondries qui les distinguent des autres composants du cytoplasme. Il s'agit avant tout d'une coque composée de deux membranes et d'une relative autonomie génétique due à la présence de ses propres ribosomes et de son ADN. Ce caractère unique des organites est à la base de l'idée selon laquelle les prédécesseurs des plastes et des mitochondries étaient des bactéries qui, au cours du processus d'évolution, se sont transformées en cellules eucaryotes et se sont progressivement transformées en chloroplastes et en mitochondries.

Cœur- la partie principale et essentielle d'une cellule eucaryote. Le noyau est le centre de contrôle du métabolisme cellulaire, de sa croissance et de son développement, et contrôle les activités de tous les autres organites. Le noyau stocke les informations génétiques et les transmet aux cellules filles lors de la division cellulaire. Le noyau est présent dans toutes les cellules végétales vivantes, à l'exception des segments matures des tubes criblés du phloème. Les cellules dont le noyau est retiré meurent généralement rapidement.

Le noyau est le plus gros organite, sa taille est de 10 à 25 microns. Très gros noyaux dans les cellules germinales (jusqu'à 500 microns). La forme du noyau est souvent sphérique ou ellipsoïdale, mais dans les cellules très allongées, elle peut être lenticulaire ou fusiforme.

La cellule contient généralement un noyau. Dans les cellules jeunes (méristématiques), il occupe généralement une position centrale. À mesure que la vacuole centrale se développe, le noyau se déplace vers la paroi cellulaire et se situe dans la couche murale du cytoplasme.

En termes de composition chimique, le noyau se distingue nettement des autres organites par sa teneur élevée (15 à 30 %) en ADN, la substance de l'hérédité de la cellule. 99 % de l'ADN de la cellule est concentré dans le noyau ; il forme des complexes avec des protéines nucléaires - les désoxyribonucléoprotéines. Le noyau contient également des quantités importantes d’ARN (principalement ARNm et ARNr) et de protéines.

La structure du noyau est la même dans toutes les cellules eucaryotes. Dans le noyau il y a chromatine Et nucléole, qui sont immergés dans caryoplasme; Le noyau est séparé du cytoplasme nucléaire coquille avec des pores ( riz. 2.1).

Enveloppe nucléaire est constitué de deux membranes. La membrane externe bordant le hyaloplasme porte des ribosomes attachés. La coquille est imprégnée de pores assez larges, grâce auxquels l'échange entre le cytoplasme et le noyau est grandement facilité ; les macromolécules protéiques, les ribonucléoprotéines, les sous-unités ribosomales, etc. traversent les pores. La membrane nucléaire externe est combinée à certains endroits avec le réticulum endoplasmique.

Caryoplasme (nucléoplasme, ou nucléaire jus)– la substance principale du noyau, sert de support de distribution composants structurels– la chromatine et le nucléole. Il contient des enzymes, des nucléotides libres, des acides aminés, de l'ARNm, de l'ARNt, des déchets des chromosomes et du nucléole.

Nucléole- corps sphérique dense d'un diamètre de 1 à 3 microns. Habituellement, le noyau contient 1 à 2, parfois plusieurs, nucléoles. Les nucléoles sont le principal transporteur d'ARN dans le noyau et sont constitués de ribonucléoprotéines. La fonction des nucléoles est la synthèse de l'ARNr et la formation de sous-unités ribosomales.

Chromatine- la partie la plus importante du noyau. La chromatine est constituée de molécules d'ADN associées à des protéines - les désoxyribonucléoprotéines. Lors de la division cellulaire, la chromatine se différencie en chromosomes. Les chromosomes sont des brins spiralés compactés de chromatine ; ils sont clairement visibles dans la métaphase de la mitose, lorsque le nombre de chromosomes peut être compté et leur forme peut être examinée. La chromatine et les chromosomes assurent le stockage de l'information héréditaire, sa duplication et sa transmission de cellule à cellule.

Nombre et forme des chromosomes ( caryotype) sont les mêmes dans toutes les cellules du corps des organismes de la même espèce. Les noyaux des cellules somatiques (non reproductrices) contiennent diploïde(double) ensemble de chromosomes – 2n. Il est formé à la suite de la fusion de deux cellules germinales haploïde(unique) ensemble de chromosomes – n. Dans un ensemble diploïde, chaque paire de chromosomes est représentée par des chromosomes homologues, l'un dérivé de l'organisme maternel et l'autre de l'organisme paternel. Les cellules sexuelles contiennent un chromosome de chaque paire de chromosomes homologues.

Le nombre de chromosomes dans différents organismes varie de deux à plusieurs centaines. En règle générale, chaque espèce possède un ensemble caractéristique et constant de chromosomes, fixés au cours du processus d'évolution de cette espèce. Les modifications dans l'ensemble des chromosomes se produisent uniquement à la suite de mutations chromosomiques et génomiques. L'augmentation multiple héréditaire du nombre d'ensembles de chromosomes est appelée polyploïdie, de multiples changements dans l’ensemble des chromosomes – aneuploïdie. Plantes - polyploïdes caractérisé par des tailles plus grandes, une plus grande productivité, une résistance à facteurs défavorables environnement extérieur. Ils présentent un grand intérêt en tant que matière première pour la sélection et la création de variétés hautement productives de plantes cultivées. La polyploïdie joue également un rôle majeur dans la spéciation des plantes.

Division cellulaire

L'émergence de nouveaux noyaux se produit en raison de la division des noyaux existants. Dans ce cas, le noyau n'est normalement jamais divisé en deux par une simple constriction, car cette méthode ne peut assurer une répartition absolument identique du matériel héréditaire entre les deux cellules filles. Ceci est réalisé grâce à un processus complexe de fission nucléaire appelé mitose.

Mitose est une forme universelle de division nucléaire, similaire chez les plantes et les animaux. Il distingue quatre phases : prophase, métaphase, anaphase Et télophase(riz. 2.7). La période entre deux divisions mitotiques est appelée interphase.

DANS prophase les chromosomes commencent à apparaître dans le noyau. Au début, ils ressemblent à une pelote de fils emmêlés. Ensuite, les chromosomes se raccourcissent, s’épaississent et sont disposés de manière ordonnée. À la fin de la prophase, le nucléole disparaît et la membrane nucléaire est fragmentée en citernes courtes séparées, impossibles à distinguer des éléments du réticulum endoplasmique ; le caryoplasme est mélangé au hyaloplasme ; Aux deux pôles du noyau apparaissent des amas de microtubules à partir desquels se forment ensuite des filaments. mitotique broches.

DANS métaphase les chromosomes se séparent finalement et se rassemblent dans un plan au milieu entre les pôles du noyau, formant métaphase enregistrer. Les chromosomes sont formés de deux longueurs identiques repliées chromatides, dont chacun contient une molécule d’ADN. Les chromosomes sont resserrés - centromère, ce qui les divise en deux bras égaux ou inégaux. En métaphase, les chromatides de chaque chromosome commencent à se séparer les unes des autres, la connexion entre elles n'est maintenue que dans la région du centromère. Les fils du fuseau mitotique sont attachés aux centromères. Ils sont constitués de groupes parallèles de microtubules. Le fuseau mitotique est un appareil permettant l'orientation spécifique des chromosomes dans la plaque métaphasique et la distribution des chromosomes aux pôles de la cellule.

DANS anaphase chaque chromosome se divise finalement en deux chromatides, qui deviennent des chromosomes frères. Ensuite, à l'aide de fils de fuseau, l'un des chromosomes frères commence à se déplacer vers un pôle du noyau, le second vers l'autre.

Télophase se produit lorsque les chromosomes frères atteignent les pôles cellulaires. Le fuseau disparaît, les chromosomes regroupés aux pôles se décondensent et s'allongent - ils passent dans la chromatine interphase. Les nucléoles apparaissent et une coquille se rassemble autour de chacun des noyaux filles. Chaque chromosome fille est constitué d'une seule chromatide. L'achèvement de la seconde moitié, réalisée par reduplication de l'ADN, se produit déjà dans le noyau interphase.

Riz. 2.7. Schéma de mitose et cytokinèse d'une cellule avec le nombre de chromosomes 2 n=4 : 1 – interphase; 2.3 – prophase ; 4 – métaphase ; 5 – anaphase ; 6 – télophase et formation de la plaque cellulaire ; 7 – achèvement de la cytokinèse (transition vers l'interphase) ; DANS– le fuseau mitotique ; KP– plaque cellulaire en développement ; F– les fibres phragmoplastiques ; Hum– des chromosomes ; je– le nucléole ; armes nucléaires– membrane nucléaire.

La durée de la mitose varie de 1 à 24 heures. À la suite de la mitose et de l'interphase qui s'ensuit, les cellules reçoivent les mêmes informations héréditaires et contiennent des chromosomes identiques en nombre, en taille et en forme à ceux des cellules mères.

En télophase, la division cellulaire commence - cytokinèse. Tout d'abord, de nombreuses fibres apparaissent entre les deux noyaux filles ; l'ensemble de ces fibres a la forme d'un cylindre et est appelé phragmoplaste(riz. 2.7). Comme les filaments du fuseau, les fibres phragmoplastes sont formées de groupes de microtubules. Au centre du phragmoplaste, dans le plan équatorial entre les noyaux filles, s'accumulent des vésicules de Golgi contenant des substances pectiques. Ils fusionnent les uns avec les autres et donnent naissance cellulaire enregistrer, et la membrane qui les limite devient une partie du plasmalemme.

La plaque cellulaire est en forme de disque et croît de manière centrifuge vers les parois de la cellule mère. Les fibres phragmoplastes contrôlent la direction du mouvement des vésicules de Golgi et la croissance de la plaque cellulaire. Lorsque la plaque cellulaire atteint les parois de la cellule mère, la formation du septum et la séparation des deux cellules filles sont achevées et le phragmoplaste disparaît. Une fois la cytokinèse terminée, les deux cellules commencent à croître, atteignent la taille de la cellule mère, puis peuvent se diviser à nouveau ou procéder à leur différenciation.

Méiose(division nucléaire de réduction) est une méthode spéciale de division dans laquelle, contrairement à la mitose, il y a une réduction (diminution) du nombre de chromosomes et une transition des cellules d'un état diploïde à un état haploïde. Chez les animaux, la méiose est le lien principal gamétogenèse(le processus de formation des gamètes), et chez les plantes - sporogénèse(le processus de formation des spores). S'il n'y avait pas de méiose, le nombre de chromosomes lors de la fusion des cellules au cours du processus sexuel devrait doubler indéfiniment.

La méiose se compose de deux divisions successives, dans chacune desquelles on peut distinguer les quatre mêmes étapes que dans la mitose ordinaire ( Figure 2.8).

Dans la prophase de la première division, comme dans la prophase de la mitose, la chromatine du noyau passe dans un état condensé - des chromosomes typiques d'une espèce végétale donnée se forment, la membrane nucléaire et le nucléole disparaissent. Or, lors de la méiose, les chromosomes homologues ne sont pas disposés en désordre, mais par paires, en contact les uns avec les autres sur toute leur longueur. Dans ce cas, les chromosomes appariés peuvent échanger entre eux des sections individuelles de chromatides. Dans la métaphase de la première division, les chromosomes homologues ne forment pas une plaque métaphasique monocouche, mais une plaque métaphasique à deux couches. En anaphase de première division, les chromosomes homologues de chaque paire divergent le long des pôles du fuseau sans les séparer longitudinalement en chromatides isolées. En conséquence, en télophase, à chacun des pôles de division, le nombre haploïde de chromosomes est réduit de moitié, constitué non pas d'une, mais de deux chromatides. La répartition des chromosomes homologues parmi les noyaux filles est aléatoire.

Immédiatement après la télophase de la première division, la deuxième étape de la méiose commence - la mitose ordinaire avec division des chromosomes en chromatides. À la suite de ces deux divisions et de la cytokinèse ultérieure, quatre cellules filles haploïdes se forment - tétrade. De plus, entre la première et la deuxième division nucléaire il n’y a pas d’interphase, et donc pas de reduplication de l’ADN. Lors de la fécondation ensemble diploïde les chromosomes sont restaurés.

Riz. 2.8. Schéma de méiose avec le nombre de chromosomes 2 n=4 : 1 – métaphase I (les chromosomes homologues sont assemblés par paires dans la plaque métaphase) ; 2 – anaphase I (les chromosomes homologues s'éloignent les uns des autres vers les pôles du fuseau sans se diviser en chromatides) ; 3 – métaphase II (les chromosomes sont situés dans la plaque métaphase sur une rangée, leur nombre est divisé par deux) ; 4 – anaphase II (après division, les chromosomes filles s'éloignent les uns des autres) ; 5 – télophase II (une tétrade de cellules se forme) ; DANS– le fuseau mitotique ; Hum 1 – chromosome d'une chromatide ; Hum 2 - un chromosome de deux chromatides.

L'importance de la méiose ne réside pas seulement dans le fait d'assurer la constance du nombre de chromosomes dans les organismes de génération en génération. En raison de la répartition aléatoire des chromosomes homologues et de l'échange de leurs sections individuelles, les cellules sexuelles formées lors de la méiose contiennent une grande variété de combinaisons de chromosomes. Cela fournit une diversité d'ensembles de chromosomes, augmente la variabilité des traits dans les générations suivantes et fournit ainsi du matériel pour l'évolution des organismes.

La structure d'une cellule végétale est étudiée par la science - la physiologie végétale. Cellule est le principal unité structurelle Comment légume, donc organisme animal. C'est la plus petite partie d'un organisme qui possède les propriétés d'un être vivant.

Plantes unicellulaires et multicellulaires

Manger plantes unicellulaires et multicellulaires. Les premiers incluent certains qui sont constitués d'une seule cellule et, dans ce cas, une telle cellule remplit toutes ses fonctions inhérentes.

Les plantes multicellulaires ne sont pas une simple somme de cellules, mais organisme unique, dans lesquels ils forment divers tissus et organes qui interagissent les uns avec les autres.

Éléments structurels d'une cellule végétale

Cellules végétales sont très divers à la fois en termes de taille et de forme, ainsi que dans les fonctions qu'ils remplissent, mais ils sont fondamentalement constitués des mêmes parties.

La structure d'une cellule végétale adulte

1. - coquille,
2. - plaque médiane,
3. - l'espace intercellulaire,
4. - les plasmodesmes,
5. - plasmalemme,
6. - tonoplaste,
7. - vacuole,
8. - le cytoplasme,
9. - une goutte d'huile,
10. - les mitochondries,
11. - le chloroplaste,
12. - grana dans le chloroplaste,
13. - grain d'amidon dans le chloroplaste,
14. - cœur,
15. - membrane nucléaire,
16. - le nucléole,
17. - la chromatine.

Chaque cellule vivante adulte est constituée de :

• coquilles,
• protoplasme,
• vacuoles.

Coquille donne à la cellule végétale une certaine forme. Sous la coque se trouve protoplasme, généralement pressé contre la coquille. La partie centrale de la cellule est occupée vacuole rempli de sève cellulaire. Les jeunes cellules n'ont pas de vacuole et le protoplasme remplit toute la cavité cellulaire.

Regardons de plus près la structure d'une cellule végétale ; pour ce faire, nous décrirons tous ses composants.

Protoplasme

Protoplasme- c'est la substance vivante du corps ; les réactions métaboliques les plus complexes caractéristiques de la vie s'y déroulent.

Le protoplasme contient un grand nombre de films membranaires, dans la formation desquels les composés de protéines avec les phosphatides (substances grasses) jouent un rôle important. En raison de la présence de membranes, le protoplasme possède d'énormes surfaces internes sur lesquelles les processus d'adsorption (absorption) et de désorption (libération) des substances et leur mouvement se produisent à grande vitesse.

Un grand nombre de membranes séparant le contenu de la cellule permet aux différentes substances présentes dans la cellule de ne pas se mélanger et de se déplacer simultanément dans des directions opposées.

Cependant propriétés physiques et chimiques les membranes ne sont pas permanentes ; ils changent continuellement en fonction des conditions internes et externes, ce qui permet d'autoréguler les processus biochimiques.

Composition chimique du protoplasme

Composition chimique du protoplasme très compliqué. Il se compose de composés organiques et inorganiques présents à la fois à l’état colloïdal et dissous.

Un objet pratique pour étudier la composition chimique du protoplasme est le plasmodium des phycomycètes, qui est un protoplasme nu sans coquille.

Ci-dessous la composition totale du protoplasme des phycomycètes (en % du poids sec) :

Substances organiques hydrosolubles……………………………………………………………40.7

Dont : sucres………………………………………………………………………………………………………….. 14.2
protéines……………………………………………………………………………………………………………. 22
acides aminés, bases organiques et autres composés azotés….. 24.3

Substances organiques insolubles dans l'eau……………………………………….. 55,9

Parmi ceux-ci : nucléoprotéines……………………………………………………………………………….. 32.2
acides nucléiques libres……………………………………………………………….. 2.5
globulines (protéines simples) ……………………………………………………………………………………… 0,5
lipoprotéines…………………………………………………………………………………………………………… 4.8
graisses neutres…………………………………………………………………………………………………………… 6,8
phytostérols (alcools de haut poids moléculaire) ………………………………………………………………. 3.2
phosphatides………………………………………………………………………………………………………………….. 1.3
autres substances organiques………………………………………………………………………. 4.6

Minéraux………………………………………………………………………………….. 3.4

La composition chimique du protoplasme est proche de celle donnée ci-dessus, mais elle peut varier selon l'espèce, l'âge et l'organe de la plante.

Le protoplasme contient jusqu'à 80 % d'eau (le protoplasme des graines dormantes en contient 5 à 15 %). Il imprègne tout le système colloïdal du protoplasme, étant son élément structurel. Dans le protoplasme, cela se produit tout le temps réactions chimiques, pour l'apparition duquel il est nécessaire que les composés réactionnels soient en solution.

Cytoplasme

La partie principale du protoplasme est cytoplasme, qui constitue le contenu semi-liquide de la cellule et remplit son espace interne.

Le cytoplasme contient le noyau, les plastes, les mitochondries (chondriosomes), les ribosomes et l'appareil de Golgi.

La membrane externe du cytoplasme bordant la membrane cellulaire est appelée plasmalemme. La membrane plasmique laisse passer facilement l’eau et de nombreux ions, mais retient les grosses molécules.

À la frontière du cytoplasme avec la vacuole, une membrane appelée tonoplaste se forme également.

Le cytoplasme contient le réticulum endoplasmique, qui est un système de membranes ramifiées reliées à la membrane externe. Les membranes du réticulum endoplasmique forment des canaux et des extensions à la surface desquels se déroulent toutes les réactions chimiques.

Les propriétés les plus importantes du cytoplasme sont la viscosité et l'élasticité. La viscosité du cytoplasme change en fonction de la température : lorsque la température augmente, la viscosité diminue et, à l'inverse, lorsqu'elle diminue, elle augmente. Avec une viscosité élevée, le métabolisme dans la cellule diminue, avec une faible viscosité, il augmente.

L'élasticité du cytoplasme se manifeste par sa capacité à reprendre sa forme initiale après déformation, ce qui indique une certaine structure du cytoplasme.

Le cytoplasme est capable de mouvements étroitement liés aux conditions environnementales. La base du mouvement est la contractilité des protéines dans le cytoplasme des cellules. Une augmentation de la température accélère le mouvement du cytoplasme, tandis que le manque d'oxygène l'arrête. Le mouvement du cytoplasme est probablement étroitement lié à la transformation des substances et de l'énergie dans la plante.

La capacité du cytoplasme à répondre conditions extérieures et s’y adapter s’appelle l’irritabilité.

La présence d'irritabilité caractérise un organisme vivant. La réponse du cytoplasme aux effets de la température, de la lumière et de l'humidité nécessite une dépense d'énergie, qui est libérée lors de la respiration. Les feuilles du mimosa timide se plient rapidement sous l'irritation mécanique, mais avec une répétition fréquente de l'irritation, elles cessent d'y répondre ; ce dernier est apparemment dû au manque d'énergie. L'irritabilité du cytoplasme est à la base de tous types de mouvements et autres phénomènes de la vie végétale.

Cœur

Cœur- l'organite le plus important et le plus grand de la cellule. La taille du noyau dépend du type de plante et de l'état de la cellule (en plantes supérieures en moyenne de 5 à 25 microns). La forme du noyau est le plus souvent sphérique ; dans les cellules allongées, elle est ovale.

Cellule vivante n'a généralement qu'un seul noyau, mais chez les plantes supérieures, les cellules très allongées (à partir desquelles se forment les fibres libériennes) contiennent plusieurs noyaux. Dans les cellules jeunes dépourvues de vacuole, le noyau occupe généralement une position centrale ; chez l'adulte, lorsque les vacuoles se forment, il se déplace vers la périphérie.

Le noyau est un système colloïdal, mais plus visqueux que le cytoplasme. Il diffère du cytoplasme par sa composition chimique ; Le noyau contient des protéines basiques et acides et diverses enzymes, ainsi qu'un grand nombre d'acides nucléiques, de l'acide désoxyribonucléique (ADN) et de l'acide ribonucléique (ARN). L'ADN est prédominant dans le noyau et ne se trouve généralement pas dans le cytoplasme.

Le noyau est séparé du cytoplasme coquille mince, ou la membrane nucléaire dans laquelle se trouvent des ouvertures - des pores. À travers les pores, des échanges se produisent entre le noyau et le cytoplasme. Sous la membrane se trouve la sève nucléaire, dans laquelle sont immergés un ou plusieurs nucléoles et chromosomes. Le nucléole contient de l'acide ribonucléique (ARN), qui participe à la synthèse des protéines, et des protéines contenant du phosphore.

Le noyau participe à tous les processus vitaux de la cellule ; lorsqu'elle est retirée, la cellule meurt.

Plastides

Plastides trouvé uniquement dans les cellules végétales. Ils sont clairement visibles dans microscope ordinaire, car ils sont plus denses et réfractent la lumière différemment du cytoplasme.
Dans une cellule végétale adulte, il existe 3 types de plastes :

• chloroplastes de couleur verte
• chromoplastes jaunes ou oranges,
• les leucoplastes sont incolores.

La taille des plastes dépend du type de plante et varie de 3-4 à 15-30 microns. Les leucoplastes sont généralement plus petits que les chloroplastes et les chromoplastes.

Mitochondries

Les mitochondries se trouvent dans toutes les cellules vivantes et sont situées dans le cytoplasme. Leur forme est très diversifiée et variable, leurs tailles sont de 0,2 à 5 microns. Le nombre de mitochondries dans une cellule varie de quelques dizaines à plusieurs milliers. Ils sont plus denses que le cytoplasme et ont une composition chimique différente ; ils contiennent 30 à 40 % de protéines, 28 à 38 % de lipides et 1 à 0,6 % d'acide ribonucléique.

Les mitochondries se déplacent dans la cellule avec le cytoplasme, mais dans certaines cellules, apparemment, elles sont également capables de mouvement indépendant. Le rôle des mitochondries dans le métabolisme cellulaire est très important.

Les mitochondries sont des centres dans lesquels se produit la respiration et la formation de liaisons à haute énergie contenues dans l'acide adénosine triphosphorique (ATP) et disposant d'une grande réserve d'énergie (pp. 70, 94-96).

La libération et le transfert de l'énergie générée se font avec la participation de grand nombre enzymes présentes dans les mitochondries.

Appareil de Golgi

Situé dans le cytoplasme Appareil de Golgi, dont la forme est différente selon les cellules. Il peut se présenter sous forme de disques, de bâtonnets, de grains. L'appareil de Golgi possède de nombreuses cavités entourées d'une membrane à deux couches. Son rôle se réduit à l'accumulation et à l'élimination de la cellule diverses substances produite par la cellule.

Ribosomes

Ribosomes- ce sont des particules submicroscopiques sous forme de grains mesurant jusqu'à 0,015 micron. Les ribosomes contiennent beaucoup de protéines (jusqu'à 55 %) et sont riches en acide ribonucléique (35 %), qui représente 65 % de tout l'acide ribonucléique (ARN) présent dans la cellule.

Les ribosomes synthétisent des protéines à partir d'acides aminés, ce qui n'est possible qu'en présence d'ARN. Les ribosomes se trouvent dans le cytoplasme, le noyau, les plastes et éventuellement les mitochondries.

Composition chimique des organites. Actuellement, grâce à la création de centrifugeuses dotées d'énormes vitesses de rotation (des dizaines de milliers de tours par minute), il est possible de séparer les différentes parties de la cellule les unes des autres, car elles ont des caractéristiques différentes. densité spécifique. Il est donc devenu possible d’étudier propriétés biochimiques chaque partie de la cellule.

Pour comparer la composition chimique des organites cellulaires, nous présentons des données (tableau 1).

Composition chimique des organites de cellules végétales
(en °/o de matière sèche)

Organoïde	Écureuils	Lipoïdes	Acides nucléiques	Note
Cytoplasme	80-95	2-3	1-2	La plupart des acides nucléiques sont de l'ADN
Noyaux	50-80	8-40	10-30
Plastides	30-45	20-40	0,5-3,0
Mitochondries	30-40	25-38	1-6
Ribosomes	50-57	3-4	35

Membrane cellulaire

Un trait caractéristique d'une cellule végétale est la présence d'une membrane durable qui donne à la cellule une certaine forme et protège le protoplasme des dommages. La coquille ne peut se développer qu'avec la participation du protoplasme. Membrane cellulaire les jeunes cellules sont principalement constituées de cellulose (fibres), d'hémicelluloses et de substances pectiques.

Les molécules de cellulose se présentent sous la forme de longues chaînes assemblées en micelles dont la disposition varie selon les cellules. Dans le lin, le chanvre et d'autres fibres, qui sont des cellules allongées, les micelles de cellulose sont situées le long de la cellule selon un certain angle. Dans les cellules de même diamètre, les micelles sont disposées dans toutes les directions sous forme d'un réseau. Il y a de l'eau dans les espaces intermicellaires de la coquille.

Au cours de la vie d'un organisme végétal, des changements peuvent survenir dans la structure de la membrane cellulaire : la membrane peut s'épaissir et subir des modifications chimiques. L'épaississement de la coquille se produit de l'intérieur en raison de l'activité vitale du protoplasme, et il ne se produit pas partout surface intérieure cellules; Il y a toujours des zones non épaissies - des pores constitués uniquement d'une fine coque de cellulose.

À travers les pores situés dans les cellules voisines les unes en face des autres, passent les fils les plus fins du cytoplasme - les plasmodesmes, grâce auxquels se produisent les échanges entre les cellules. Cependant, avec un très fort épaississement des membranes, l'échange devient très difficile, il reste très peu de protoplasme dans la cellule et ces cellules meurent, par exemple les fibres libériennes de lin et de chanvre.

Des modifications chimiques peuvent également se produire dans la membrane cellulaire en fonction de la nature du tissu végétal. La cutinisation se produit dans les tissus tégumentaires - l'épiderme. Dans le même temps, la cutine, une substance grasse difficile à pénétrer dans les gaz et l'eau, s'accumule dans les espaces intermicellaires de la coque cellulosique.

Cependant, la cutinisation n’entraîne pas la mort cellulaire, puisque les dépôts de cutine ne couvrent pas toute la surface cellulaire. Dans les cellules du tissu tégumentaire, seule la paroi externe est cutinisée, formant ce qu'on appelle la cuticule.

La subérine, une substance semblable au liège, également grasse et imperméable à l'eau et aux gaz, peut également se déposer dans les membranes cellulaires. Le dépôt de subérine, ou subérisation, se produit rapidement sur toute la surface de la coquille, ce qui perturbe le métabolisme cellulaire et conduit à sa mort. Une lignification de la coquille peut également se produire. Dans ce cas, il est imprégné de lignine, ce qui conduit à l'arrêt de la croissance cellulaire, puis, avec une lignification plus sévère, à sa mort.

Sève cellulaire

Une jeune cellule végétale est entièrement remplie de protoplasme, mais à mesure que la cellule grandit, des vacuoles se remplissent de protoplasme. sève cellulaire. Initialement, des vacuoles apparaissent dans grandes quantités sous la forme de petites gouttelettes, les vacuoles individuelles commencent à fusionner en une seule centrale et le protoplasme est poussé vers les parois cellulaires.

Type de cours: combiné.

Méthodes: verbal, visuel, pratique, recherche de problèmes.

Objectifs de la leçon

Pédagogique : approfondir les connaissances des étudiants sur la structure des cellules eucaryotes, leur apprendre à les appliquer dans des cours pratiques.

Développemental : améliorer les capacités des étudiants à travailler avec du matériel didactique ; développer la réflexion des élèves en proposant des tâches pour comparer les cellules procaryotes et eucaryotes, les cellules végétales et les cellules animales, en identifiant les caractéristiques similaires et distinctives.

Équipement: affiche « Structure de la membrane cytoplasmique » ; fiches de tâches ; polycopié (structure d'une cellule procaryote, cellule végétale typique, structure d'une cellule animale).

Connexions interdisciplinaires: botanique, zoologie, anatomie et physiologie humaines.

Plan de cours

I. Moment organisationnel

Vérification de la préparation à la leçon.
Vérification de la liste des étudiants.
Communiquer le sujet et les objectifs de la leçon.

II. Apprendre du nouveau matériel

Division des organismes en pro- et eucaryotes

Les cellules ont des formes extrêmement variées : certaines sont rondes, d’autres ressemblent à des étoiles à nombreux rayons, d’autres sont allongées, etc. Les cellules varient également en taille - des plus petites, difficiles à distinguer au microscope optique, aux parfaitement visibles à l'œil nu (par exemple, les œufs de poisson et de grenouilles).

Tout œuf non fécondé, y compris les œufs de dinosaures fossilisés géants conservés dans les musées paléontologiques, était également autrefois des cellules vivantes. Cependant, si nous parlons des principaux éléments structure interne, toutes les cellules sont semblables les unes aux autres.

Procaryotes (de lat. pro- avant, plus tôt, au lieu de et grec. Karyon- noyau) sont des organismes dont les cellules n'ont pas délimité par une membrane noyaux, c'est-à-dire toutes les bactéries, y compris les archéobactéries et les cyanobactéries. Nombre total Il existe environ 6 000 espèces de procaryotes. informations génétiques La cellule procaryote (génophore) est contenue dans une seule molécule d’ADN circulaire. Les mitochondries et les chloroplastes sont absents et les fonctions de respiration ou de photosynthèse, qui fournissent de l'énergie à la cellule, sont assurées par la membrane plasmique (Fig. 1). Les procaryotes se reproduisent sans processus sexuel prononcé en se divisant en deux. Les procaryotes sont capables d'effectuer toute une série spécifique processus physiologiques: fixer l'azote moléculaire, réaliser la fermentation lactique, décomposer le bois, oxyder le soufre et le fer.

Après une conversation introductive, les étudiants examinent la structure d'une cellule procaryote, en comparant les principales caractéristiques structurelles avec les types de cellules eucaryotes (Fig. 1).

Eucaryotes - Ce organismes supérieurs ayant un noyau clairement défini, séparé du cytoplasme par une membrane (caryomembrane). Les eucaryotes comprennent tous les animaux et plantes supérieurs, ainsi que les algues unicellulaires et multicellulaires, les champignons et les protozoaires. L'ADN nucléaire des eucaryotes est contenu dans les chromosomes. Les eucaryotes possèdent des organites cellulaires délimitées par des membranes.

Différences entre eucaryotes et procaryotes

– Les eucaryotes possèdent un véritable noyau : l’appareil génétique de la cellule eucaryote est protégé par une membrane semblable à la membrane de la cellule elle-même.
– Les organites inclus dans le cytoplasme sont entourés d'une membrane.

Structure des cellules végétales et animales

La cellule de tout organisme est un système. Il se compose de trois parties interconnectées : la coquille, le noyau et le cytoplasme.

En étudiant la botanique, la zoologie et l'anatomie humaine, vous êtes déjà familier avec la structure différents types cellules. Passons brièvement en revue ce matériel.

Tâche 1. Sur la base de la figure 2, déterminez à quels organismes et types de tissus correspondent les cellules numérotées de 1 à 12. Qu’est-ce qui détermine leur forme ?

Structure et fonctions des organites des cellules végétales et animales

À l’aide des figures 3 et 4 et du dictionnaire et manuel de biologie, les élèves complètent un tableau comparant les cellules animales et végétales.

Tableau. Structure et fonctions des organites des cellules végétales et animales

Organites cellulaires	Structure des organites	Fonction	Présence d'organites dans les cellules
			plantes	animaux
Chloroplaste	C'est un type de plaste	Colore les plantes en vert et permet la photosynthèse.
Leucoplaste	La coque est constituée de deux membranes élémentaires ; interne, se développant dans le stroma, forme quelques thylakoïdes	Synthétise et accumule l'amidon, les huiles, les protéines
Chromoplaste	Plastides aux couleurs jaune, orange et rouge, la couleur est due aux pigments - caroténoïdes	Couleur rouge, jaune feuilles d'automne, fruits juteux, etc.
	Occupe jusqu'à 90 % du volume d'une cellule mature, remplie de sève cellulaire	Maintien de la turgescence, accumulation de substances de réserve et de produits métaboliques, régulation pression osmotique etc.
Microtubules	Composé de la protéine tubuline, située près de la membrane plasmique	Ils participent au dépôt de cellulose sur les parois cellulaires et au mouvement des différents organites du cytoplasme. Lors de la division cellulaire, les microtubules constituent la base de la structure du fuseau
Membrane plasmique (PMM)	Se compose d'une bicouche lipidique pénétrée par des protéines immergées dans différentes profondeurs	Barrière, transport de substances, communication entre cellules
EPR fluide	Système de tubes plats et de dérivation	Effectue la synthèse et la libération des lipides
EPR brut	Il tire son nom des nombreux ribosomes situés à sa surface.	Synthèse, accumulation et transformation des protéines pour leur libération de la cellule vers l'extérieur
	Entouré d'une double membrane nucléaire avec des pores. La membrane nucléaire externe forme une structure continue avec la membrane ER. Contient un ou plusieurs nucléoles	Porteur d'informations héréditaires, centre de régulation de l'activité cellulaire
Paroi cellulaire	Se compose de longues molécules de cellulose disposées en faisceaux appelés microfibrilles	Cadre externe, coque de protection
Plasmodesmes	Minuscules canaux cytoplasmiques qui pénètrent dans les parois cellulaires	Unir les protoplastes des cellules voisines
Mitochondries		Synthèse d'ATP (stockage d'énergie)
Appareil de Golgi	Se compose d'un empilement de sacs plats appelés citernes ou dictyosomes	Synthèse de polysaccharides, formation de CPM et de lysosomes
Lysosomes		Digestion intracellulaire
Ribosomes	Composé de deux sous-unités inégales - grands et petits, dans lesquels ils peuvent se dissocier	Site de biosynthèse des protéines
Cytoplasme	Se compose d'eau avec un grand nombre substances dissoutes contenant du glucose, des protéines et des ions	Il abrite d’autres organites cellulaires et réalise tous les processus du métabolisme cellulaire.
Microfilaments	Fibres fabriquées à partir de la protéine actine, généralement disposées en faisceaux près de la surface des cellules	Participer à la motilité cellulaire et au changement de forme
Centrioles	Peut faire partie de l'appareil mitotique de la cellule. Une cellule diploïde contient deux paires de centrioles	Participer au processus de division cellulaire chez les animaux; dans les zoospores d'algues, de mousses et de protozoaires, ils forment les corps basaux des cils
Microvillosités	Saillies de la membrane plasmique	Augmenter surface extérieure les cellules et les microvillosités forment ensemble la bordure cellulaire

Conclusions

1. La paroi cellulaire, les plastes et la vacuole centrale sont uniques aux cellules végétales.
2. Les lysosomes, les centrioles et les microvillosités ne sont présents principalement que dans les cellules des organismes animaux.
3. Tous les autres organites sont caractéristiques des cellules végétales et animales.

Structure de la membrane cellulaire

La membrane cellulaire est située à l'extérieur de la cellule, délimitant celle-ci de l'extérieur ou environnement interne corps. Sa base est le plasmalemme (membrane cellulaire) et le composant glucidique-protéique.

Fonctions de la membrane cellulaire :

– maintient la forme de la cellule et confère une résistance mécanique à la cellule et à l’organisme dans son ensemble ;
- protège la cellule de dommages mécaniques et l'entrée de composés nocifs ;
– effectue la reconnaissance des signaux moléculaires ;
– régule le métabolisme entre la cellule et l’environnement ;
– réalise une interaction intercellulaire dans un organisme multicellulaire.

Fonction de la paroi cellulaire :

– représente un cadre externe – une coque de protection ;
– assure le transport des substances (l'eau, les sels et les molécules de nombreuses substances organiques traversent la paroi cellulaire).

La couche externe des cellules animales, contrairement aux parois cellulaires des plantes, est très fine et élastique. Il n’est pas visible au microscope optique et se compose d’une variété de polysaccharides et de protéines. La couche superficielle des cellules animales est appelée glycocalice, remplit la fonction de connexion directe des cellules animales avec l'environnement extérieur, avec toutes les substances qui l'entourent, mais ne joue pas de rôle de soutien.

Sous le glycocalice de la cellule animale et la paroi cellulaire de la cellule végétale se trouve une membrane plasmique bordant directement le cytoplasme. La membrane plasmique est constituée de protéines et de lipides. Ils sont disposés de manière ordonnée en raison de diverses interactions chimiques les uns avec les autres. Les molécules lipidiques de la membrane plasmique sont disposées sur deux rangées et forment une bicouche lipidique continue. Les molécules de protéines ne forment pas une couche continue ; elles sont situées dans la couche lipidique et y plongent à différentes profondeurs. Les molécules de protéines et de lipides sont mobiles.

Fonctions de la membrane plasmique :

– forme une barrière qui sépare le contenu interne de la cellule de environnement externe;
– assure le transport de substances ;
– assure la communication entre les cellules des tissus des organismes multicellulaires.

Entrée de substances dans la cellule

La surface de la cellule n'est pas continue. La membrane cytoplasmique comporte de nombreux petits trous - des pores à travers lesquels, avec ou sans l'aide de protéines spéciales, des ions et de petites molécules peuvent pénétrer dans la cellule. De plus, certains ions et petites molécules peuvent pénétrer dans la cellule directement à travers la membrane. L’entrée des ions et molécules les plus importants dans la cellule ne se fait pas par diffusion passive, mais par transport actif, nécessitant une dépense énergétique. Le transport de substances est sélectif. Perméabilité sélective membrane cellulaire s'appelle semi-perméabilité.

Par phagocytose De grosses molécules de substances organiques, telles que des protéines, des polysaccharides, des particules alimentaires et des bactéries, pénètrent dans la cellule. La phagocytose se produit avec la participation de la membrane plasmique. Au point où la surface de la cellule entre en contact avec une particule d'une substance dense, la membrane se plie, forme une dépression et entoure la particule, qui est immergée à l'intérieur de la cellule dans une « capsule membranaire ». Une vacuole digestive se forme et les substances organiques entrant dans la cellule y sont digérées.

Les amibes, les ciliés et les leucocytes des animaux et des humains se nourrissent par phagocytose. Les leucocytes absorbent les bactéries, ainsi qu'une variété de particules, est entré accidentellement dans l’organisme, le protégeant ainsi des bactéries pathogènes. La paroi cellulaire des plantes, des bactéries et des algues bleu-vert empêche la phagocytose et cette voie d'entrée de substances dans la cellule n'y est donc pas réalisée.

À travers membrane plasmique Des gouttes de liquide contenant diverses substances dissoutes et en suspension pénètrent également dans la cellule. Ce phénomène est appelé. pinocytose. Le processus d'absorption des liquides est similaire à la phagocytose. Une goutte de liquide est immergée dans le cytoplasme dans un « emballage membranaire ». Les substances organiques qui pénètrent dans la cellule avec l'eau commencent à être digérées sous l'influence des enzymes contenues dans le cytoplasme. La pinocytose est répandue dans la nature et est réalisée par les cellules de tous les animaux.

III. Renforcer la matière apprise

Quels deux grands groupes Tous les organismes sont-ils divisés selon la structure de leur noyau ?
Quels organites sont caractéristiques uniquement des cellules végétales ?
Quels organites sont uniques aux cellules animales ?
En quoi la structure de la membrane cellulaire des plantes et des animaux diffère-t-elle ?
Quelles sont les deux manières par lesquelles les substances pénètrent dans une cellule ?
Quelle est l’importance de la phagocytose pour les animaux ?

Et les champignons n’ont pas de cellules animales. Cette caractéristique a été perdue dans un passé lointain par les organismes unicellulaires qui en ont donné naissance. La plupart des cellules, tant animales que végétales, ont une taille comprise entre 1 et 100 µm (micromètres) et ne sont donc visibles qu'au microscope.

Les premières traces fossiles d'animaux datent de la période vendienne (il y a 650 à 454 millions d'années). La première s'est terminée avec cette période, mais au cours de la période suivante, une explosion de nouvelles formes de vie a donné naissance à bon nombre des principaux groupes fauniques connus aujourd'hui. Il existe des preuves que les animaux sont apparus avant le début (il y a 505 à 438 millions d'années).

La structure des cellules animales

Diagramme de structure des cellules animales

• - des organites auto-réplicants constitués de neuf faisceaux de microtubules et présents uniquement dans les cellules animales. Ils aident à organiser la division cellulaire, mais ne sont pas indispensables à ce processus.
• - nécessaire au mouvement cellulaire. Dans les organismes multicellulaires, les cils ont pour fonction de déplacer des fluides ou des substances autour d'une cellule stationnaire, ou pour un ou des groupes de cellules.
• - un réseau de sachets qui produit, transforme et transporte composés chimiquesà l'intérieur et à l'extérieur de la cellule. Il est associé à une enveloppe nucléaire à deux couches, assurant une canalisation entre le cœur et.
• Les endosomes sont des vésicules liées à la membrane formées par un ensemble complexe de processus appelés endosomes et se trouvent dans le cytoplasme de presque toutes les cellules animales. Le mécanisme de base de l’endocytose est à l’opposé de ce qui se produit lors de la sécrétion cellulaire.
• - service de distribution et de livraison des produits chimiques cellulaires. Il modifie les protéines et les graisses intégrées dans le réticulum endoplasmique et les prépare également à leur exportation hors de la cellule.
• Les filaments intermédiaires constituent une large classe de protéines fibreuses qui jouent un rôle rôle important des éléments structurels et fonctionnels

La plus petite partie d’un organisme est une cellule ; elle est capable d’exister de manière indépendante et possède toutes les caractéristiques d’un organisme vivant. Dans cet article, nous découvrirons la structure d'une cellule végétale et parlerons brièvement de ses fonctions et caractéristiques.

Structure des cellules végétales

Dans la nature, il existe des plantes unicellulaires et multicellulaires. Par exemple, dans le monde sous-marin, vous pouvez trouver des algues unicellulaires, qui possèdent toutes les fonctions inhérentes à un organisme vivant.

Un individu multicellulaire n'est pas simplement un ensemble de cellules, mais un organisme unique capable de former divers tissus et organes qui interagissent les uns avec les autres.

La structure d’une cellule végétale est la même chez toutes les plantes et est constituée des mêmes composants. Sa composition est la suivante :

• coquille (lame, espace intercellulaire, plasmodesmes et plasmolemme, tonoplaste) ;
• vacuoles;
• cytoplasme (mitochondries ; chloroplastes et autres organites) ;
• noyau (enveloppe nucléaire, nucléole, chromatine).

Riz. 1. La structure d'une cellule végétale.

Contrairement à une cellule animale, une cellule végétale possède une membrane cellulosique spéciale, une vacuole et des plastes.

L'étude de la structure et des fonctions d'une cellule végétale a montré que :

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• la partie la plus importante du corps est cœur , qui est responsable de tous les processus en cours. Il contient informations héréditaires, qui se transmet de génération en génération. L'enveloppe nucléaire sépare le noyau des autres organites ;
• la substance visqueuse incolore qui remplit la cellule s'appelle cytoplasme . C'est en lui que se trouvent tous les organites ;
• situé sous la paroi cellulaire membrane (tonoplaste) , qui est responsable du métabolisme. Il s'agit d'un film mince qui sépare la membrane du cytoplasme ;
• paroi cellulaire assez durable, car il contient de la cellulose. Par conséquent, les fonctions du mur sont de protéger et de donner forme ;
• les petits composants sont plastes . Ils peuvent être colorés ou incolores. Par exemple, les chloroplastes ont vert, c'est en eux que se déroule le processus de photosynthèse ;
• la cavité interne remplie de jus s'appelle vacuole . Sa taille dépend de l'âge de l'organisme : plus il est âgé, plus la vacuole est grande. Le jus contient solution aqueuse sels minéraux et substances organiques. Il contient divers sucres, enzymes, acides minéraux et sels, protéines et pigments ;

Riz. 2. Modifications de la taille de la vacuole au cours de la croissance des plantes.

• mitochondries sont capables de se déplacer avec le cytoplasme, leur rôle principal est le métabolisme. C’est là que se produit le processus de respiration et de formation d’ATP ;
• Appareil de Golgi peut-être avoir diverses formes(disques, bâtonnets, grains). Son rôle est l'accumulation et l'élimination des substances inutiles ;
• ribosomes synthétiser des protéines. On les trouve dans le cytoplasme, le noyau, les mitochondries et les plastes.

Les scientifiques ont découvert la structure cellulaire des plantes au XVIIe siècle. Les cellules de la pulpe orange sont visibles à l'œil nu, mais le plus souvent l'organisme végétal peut être examiné au microscope.

Riz. 3. Structure de l'appareil de Golgi.

Caractéristiques de l'organisme végétal

Une étude de la diversité du règne végétal a révélé les caractéristiques suivantes :

• Contrairement aux autres organismes vivants, les plantes possèdent une vacuole qui stocke tous les nutriments et substances utiles, décompose les vieux organites et protéines obsolètes ;
• La composition de la paroi cellulaire diffère de celle de la chitine fongique et des parois bactériennes. Il contient de la cellulose, de la pectine et de la lignine ;
• la communication entre les cellules s'effectue à l'aide de plasmodesmes - ce qu'on appelle les pores de la paroi cellulaire ;
• les plastes ne se trouvent que dans organisme végétal. En plus des chloroplastes, il peut s'agir de leucoplastes, qui se divisent en deux types : certains stockent les graisses, d'autres stockent l'amidon. Ainsi que les chromoplastes, qui synthétisent et stockent les pigments ;
• Contrairement à un organisme animal, une cellule végétale ne possède pas de centrioles.

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