Cellule

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Micrografía Au microscopio électronique de balayé de cellules de Escherichia coli.

Une cellule (du latin cellula, diminutivo de cella, creux) est l'unité morphologique et fonctionnel de tout être vif. En fait, la cellule est l'élément de moindre taille que peut s'envisager vif.^[1] De cette manière, peut se classer aux organismes vifs selon le nombre que possèdent: si ils seulement ont une, il se leur dénomme unicelulares (comme peuvent être les protozoos ou les bacterias, organismes microscópicos); si ils possèdent plus, il se leur appelle pluricelulares. En ces derniers le nombre de cellules est variable: de quelques peu de cents, comme en quelques nematodos, à cents de billones (10¹⁴), comme dans le cas du être humain. Les cellules ont l'habitude de posséder une taille de 10 µm et une masse de 1 ng, si bien existent des cellules beaucoup majeures.

La théorie cellulaire, proposition en 1839 par Matthias Jakob Schleiden et Theodor Schwann, postula que tous les organismes sont composés par des cellules, et que toutes les cellules dérivent d'autres précédentes. De cette manière, toutes les fonctions vitales emanan des machines cellulaires et de l'interaction entre des cellules adjacentes; en plus, la possession de la information génétique, base du héritage, dans son ADN permet la transmission de celle-là de génération en génération.^[2]

L'apparition du premier organisme vif sur le Terroir a l'habitude de se associer à la naissance de la première cellule. Si ils bien existent beaucoup d'hypothèses qu'especulan comment est arrivé, usualmente se décrit que le procès s'a entamé grâce à la transformation de molécules inorgánicas en organiques sous quelques conditions environnementales appropriées; après ceci, dites biomoléculas s'ont associés en donnant lieu à organismes complexes capables d'autorreplicarse. Ils existent des possibles évidences fossileest de structures cellulaires en des roches datées autour de 4 ou 3,5 milliers de millions d'ans (giga-ans ou Ga.).^[3][4]Les évidences de la présence de vie basées sur déviations de proportions isotópicas sont antérieures (ceinture supracortical d'Isua, 3,85 Ga.).Modèle:Ref Label

Ils existent deux grands types cellulaires: les procariotas (que comprennent les cellules de arqueas et bacterias) et les eucariotas (divisées traditionnellement en animaux et végétaux, si bien se comprennent en plus hongos et protistas, qu'aussi ont des cellules avec des propriétés caractéristiques).

Histoire et théorie cellulaire

L'histoire de la biologie cellulaire a été liée au je développe technologique que pût soutenir son étude. De cette manière, la première rapprochement à sa morfología s'entame avec la popularización du microscopios rudimentaires de lentilles composés dans le siècle XVII, se suplementa avec diverses techniques histológicas pour microscopía optique dans les siècles XIX et XX et obtient un majeur niveau resolutivo moyennant les études de microscopía électronique, de fluorescencia et confocal, entre autrui, déjà dans le siècle XX. Le développement d'outils moleculares, basées sur le manie de acides nucleicos et enzimas ont permis une analyse une plus exhaustive tout au long du siècle XX.^[5]

Découverte

[[j'Archive:Robert Hooke portrait.jpg|thumb|Robert Hooke, qui a frappé le terme «cellule».]] Les premières approximations à l'étude de la cellule ont surgi dans le siècle XVII;^[6] après le développement à la fin du siècle XVI des premiers microscopios.^[7] Ceux-ci ont permis réaliser des nombreuses observations, qu'ils ont conduit en à peine deux cents ans à une connaissance morphologique relativement acceptable. À suite se nombre une brève chronologie de telles découvertes:

• 1665: Robert Hooke a publié les résultats de ses observations sur tissus végétaux, comme le corcho, réalisées avec un microscopio de 50 augmentations bâti par il même. Ce chercheur a été le premier que, au voir dans ces tissus unités qui se répétaient à façon de celdillas d'un panal, les a baptisé comme des éléments de répétition, «cellules» (du latin cellulae, celdillas). Mais Hooke a seulement pu remarquer des cellules mortes par ce que n'a pas pu décrire les structures de son intérieur.^[8]
• Décennie de 1670: Anton Van Leeuwenhoek, a remarqué des diverses cellules eucariotas (comme protozoos et spermatozoïdes) et procariotas (bacterias).
• 1745: John Needham a décrit la présence de «animálculos» ou «infusorios»; il s'agissait de de les organismes unicelulares.

Dessine de la structure du corcho remarqué par Robert Hooke sous son microscopio et tel comme apparaît publié en Micrographia

• Décennie de 1830: Theodor Schwann a étudié la cellule animal; je joins avec Matthias Schleiden postularon que les cellules sont les unités élémentaires dans la formation des plantes et animaux, et que sont la base fondamentale du procès vital.
• 1831: Robert Brown a décrit le noyau cellulaire.
• 1839: Purkinje A remarqué le citoplasma cellulaire.
• 1850: Rudolf Virchow postuló Que toutes les cellules proviennent d'autres cellules.
• 1857: Kölliker a identifié les mitocondrias.
• 1860: Pasteur a réalisé foule d'études sur le metabolismo de levaduras et sur la asepsia.
• 1880: August Weismann A découvert que les cellules actuelles partagent similitude structurale et molecular avec des cellules de temps lointains.
• 1931: Ernst Ruska a bâti le premier microscopio électronique de transmission dans la Université de Berlin. Quatre ans plus tard, il a obtenu un pouvoir de résolution double à la du microscopio optique.
• 1981: Lynn Margulis Publie son hypothèse sur la endosimbiosis serial, qu'explique l'origine de la cellule eucariota.^[9]

Théorie cellulaire

Le concept de cellule comme unité anatomique et fonctionnelle des organismes a surgi entre les ans 1830 et 1880, bien que il a été dans le siècle XVII lorsque Robert Hooke a décrit par fois première l'existence des mêmes, au remarquer dans une préparation végétale la présence d'une structure organisée que dérivait de l'architecture des murs cellulaires végétaux. En 1830 il se disposait déjà de microscopios avec une optique plus devancée, ce que a permis à des chercheurs comme Theodor Schwann et Matthias Schleiden définir les postulados de la théorie cellulaire, laquelle affirme, entre autres choses:

• Que la cellule est une unité morphologique de tout être vif: c'est-à-dire, que dans les êtres vifs tout il est formé par des cellules ou par ses produits de sécrétion.
• Ce premier postulado serait complété par Rudolf Virchow avec l'affirmation Omnis cellula ex cellula, laquelle indique que toute cellule dérive d'une cellule précédente (biogénesis). En d'autres termes, ce postulado constitue la refutación de la théorie de génération spontanée ou ex novo, qu'hipotetizaba la possibilité de que se générât vie à partir d'éléments inanimados.^[10]
• Un troisième postulado de la théorie cellulaire indique que les fonctions vitales des organismes arrivent dedans des cellules, ou dans son environnement immédiat, et sont contrôlées par des substances qu'elles secretan. Chaque cellule est un système ouvert, qu'il échange matière et énergie avec son moyen. Dans une cellule ils arrivent toutes les fonctions vitales, de sorte qu'il suffit une seule d'elles pour avoir un être vif (que sera un être vif unicelular). Ainsi donc, la cellule est l'unité physiologique de la vie.
• Enfin, la chambre postulado de la théorie cellulaire exprime que chaque cellule contient toute la information hereditaria nécessaire pour le contrôle de son propre cycle et du développement et le fonctionnement d'un organisme de son espèce, ainsi que pour la transmission de cette information à la suivante génération cellulaire.^[11]

Définition

Par tellement, nous pouvons définir à la cellule comme l'unité morphologique et fonctionnel de tout être vif. En fait, la cellule est l'élément de moindre taille que peut s'envisager vif. Comme tel possède une membrana de fosfolípidos avec permeabilidad sélective que maintient un moyen interne hautement rangé et différent du milieu externe en ce qui concerne sa composition, sujette à contrôle homeostático, laquelle consiste à biomoléculas et quelques métalest et electrolitos. La structure s'automantiene activement moyennant le metabolismo, en s'assurant la coordination de tous les éléments cellulaires et son perpetuación par replicación à travers un genoma codificado par acides nucleicos. La part de la biologie que s'occupe d'elle est la citología.

Caractéristiques

Les cellules, comme des systèmes termodinámicos complexes, possèdent une série d'éléments structuraux et fonctionnels communs que permettent sa survivance; cependant, les divers types cellulaires présentent des modifications de ces caractéristiques communes que permettent sa spécialisation fonctionnelle et, c'est pour cela que, le gain de complexité.^[12] De cette manière, les cellules demeurent hautement organisées à côte d'accroître la entropía de l'environnement, un des conditions requises de la vie.^[13]

Caractéristiques structurales

L'existence de polímeros comme la celulosa dans le mur végétal permet soutenir la structure cellulaire en employant un armazón externe.

• Individualité: Toutes les cellules sont entourées d'une envoltura (que peut être une bicapa lipídica nue, en des cellules animaux; un mur de polisacárido, en hongos et végétalest; une membrana externe et autres éléments qui définissent un mur complexe, en bacterias Gram négatifs; un mur de peptidoglicano, en bacterias Gram positives; ou un mur de variée composition, en arqueas)^[6] que les sépare et il communique avec l'extérieur, que contrôle les mouvements cellulaires et qu'il maintient le potentiel de membrana.
• Ils contiennent un moyen interne acuoso, le citosol, que forme la majeure part du volume cellulaire et dans lequel ils sont immergés les orgánulos cellulaires.
• Ils possèdent matériel génétique en forme de ADN, le matériel hereditario des gèneest et qu'il contient les instructions pour le fonctionnement cellulaire, ainsi que ARN, à fin de que le premier s'exprime.^[14]
• Ont enzimas et autres protéines, que soutiennent, je joins avec autres biomoléculas, un metabolismo actif.

Caractéristiques fonctionnelles

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Les enzimas, un type de protéines concernées en le metabolismo cellulaire.

Les cellules vives sont un système biochimique complexe. Les caractéristiques que permettent différencier les cellules des systèmes chimiques ne vifs sont:

• Nutrition. Les cellules prennent des substances du moyen, ils les transforment d'une forme à autrui, ils libèrent énergie et ils éliminent des produits de desecho, moyennant le metabolismo.
• Croissance et multiplication. Les cellules sont capables de diriger sa propre synthèse. Par suite des procès nutricionales, une cellule grandit et il se divise, en formant deux cellules, dans une cellule identique à la cellule originale, moyennant la division cellulaire.
• Différenciation. Beaucoup de cellules peuvent souffrir des changements de forme ou fonction dans un procès appelé différenciation cellulaire. Lorsqu'une cellule se différencie, ils se forment quelques substances ou des structures qu'ils n'étaient pas préalablement formées et autrui qu'ils l'étaient ils laissent de se former. La différenciation est il souvent part du cycle cellulaire en que les cellules ils forment structures spécialisées liées avec la reproduction, la dispersion ou la survivance.
• Signalisation. Les cellules répondent à des stimulations chimiques et des physiciens tellement du milieu externe comme de son intérieur et, dans le cas de cellules mobiles, vers des déterminées stimulations environnementales ou en direction opposée moyennant un procès qu'il se dénomme synthèse. En plus, fréquemment les cellules peuvent interaccionar ou communiquer avec autres cellules, généralement par l'intermédiaire de signaux ou messagers chimiques, comme hormones, neurotransmisorest, facteurs de croissance... En des êtres pluricelulares en des compliqués procès de communication cellulaire et transducción de signalest.
• Évolution. À différence des structures inanimadas, les organismes unicelulares et pluricelulares évoluent. Ceci signifie qu'il y a des changements hereditarios (qu'arrivent à basse fréquence en toutes les cellules de façon régler) qu'ils peuvent influencer dans l'adaptation globale de la cellule ou de l'organisme supérieur de façon positive ou négatif. Le résultat de l'évolution est la sélection de ces organismes meilleur adaptés à habiter en un moyen particulier.

Les propriétés cellulaires n'ont pas par quelles être soutenues tout au long du je développe d'un organisme: évidemment, le patron d'expression des gènes varie en réponse à des stimulations externes, outre des facteurs endógenos. ^[15] Un aspect important à contrôler est la pluripotencialidad, caractéristique de quelques cellules que leur permet diriger son développement vers un éventail de possibles types cellulaires. En metazoos, la génétique subyacente à la détermination de la destination d'une cellule consiste à l'expression de déterminé facteurs de transcription spécifiques du linaje cellulaire auquel va appartenir, ainsi que à modifications epigenéticas. En plus, l'introduction d'un autre type de facteurs de transcription moyennant ingénierie génétique en des cellules somáticas suffit pour induire la mentionnée pluripotencialidad, après celui-ci est un de ses fondements moleculares.^[16]

Taille, forme et fonction

[[j'Archive:Gram Stain Anthrax.jpg|thumb|Comparative de taille entre neutrófilos, cellules sanguines eucariotas (de majeure taille), et bacterias Bacillus anthracis, procariotas (de moindre taille, avec forme de canne).]]

La taille et la forme des cellules dépend de ses éléments ses plus périphériques (par exemple, le mur, si il l'y avait) et de son andamiaje interne (c'est-à-dire, le citoesqueleto). En plus, la concurrence par l'espace tisular provoque une morfología caractéristique: par exemple, les cellules végétales, poliédricas in vif, tienden à être sphériques in vitro.^[17] Même peuvent exister paramètres chimiques simples, comme les gradientes de concentration d'un sel, que déterminent l'apparition d'une forme complexe.^[18]

En ce qui concerne la taille, la plupart des cellules ils sont microscópicas, c'est-à-dire, ne sont pas observables à simple vue. Malgré être très petites (un millimètre cúbico de sang peut contenir quelques cinq millions de cellules),^[12] la taille des cellules est extrêmement variable. La cellule la plus petite remarquée, en des conditions normales, correspond à Mycoplasma genitalium, de 0,2 μm, en se trouvant près la limite théorique de 0,17 μm.^[19] Existent bacterias avec 1 et 2 μm de longueur. Les cellules humaines sont très variables: hematíes de 7 micras, hepatocitos avec 20 micras, spermatozoïdes de 53 μm, ovules de 150 μm et, même, quelques neurones d'autour d'un mètre. Dans les cellules végétales les grains de pollen peuvent arriver à mesurer de 200 à 300 μm et quelques oeufs d'oiseaux ils peuvent obtenir entre 1 (codorniz) et 7 cm (avestruz) de diámetro. Pour la viabilité de la cellule et son correct fonctionnement toujours se doit avoir en compte la relation surface-volume.^[13] Peut augmenter considérablement le volume de la cellule et n'ainsi sa surface d'échange de membrana ce que gênerait le niveau et régulation des échanges de substances vitales pour la cellule.

En ce qui concerne sa forme, les cellules ils présentent une grande variabilité, et, même, quelqu'unes ne la possèdent pas bien défini ou permanent. Ils peuvent être: fusiformes (forme d'huso), lancées, prismáticas, aplanies, elípticas, globosas ou arrondies, etc. Quelqu'unes ont un mur rigide et autrui ne, ce que leur permet deformar la membrana et émettre des prolongations citoplasmáticas (pseudópodos) pour se déplacer ou réussir nourriture. Il y a des cellules libres qu'ils ne montrent pas ces structures de déplacement mais ils possèdent cilios ou flagelos, que sont des structures dérivées d'un orgánulo cellulaire (le centrosoma) que doue à ces cellules de mouvement.^[1] De cette manière, existent foule de types cellulaires, liés avec la fonction qu'occupent; par exemple:

• Cellules contráctiles qu'ont l'habitude d'être allongées, comme les fibres musculaires.
• Cellules avec des fines prolongations, comme les neurones qu'ils transmettent la impulsion nerveux.
• Cellules avec microvellosidadest ou avec des plis, comme les du intestin pour élargir la surface de contact et d'échange de substances.
• Cellules cúbicas, prismáticas ou aplanies comme les epiteliales que recubren surfaces comme les dalles d'un dallage.

Étude des cellules

Les biologistes ils utilisent des divers instruments pour remporter la connaissance des cellules. Ils obtiennent information de ses formes, tailles et composants, qu'il leur sert pour comprendre en plus les fonctions qu'en elles se réalisent. Depuis les premières observations de cellules, il fait plus de 300 ans, jusqu'à l'époque actuelle, les techniciennes et les appareils se sont allés en perfectionnant, en se causant une branche plus de la Biologie: la Microscopía. Donné la petite taille de la grande plupart des cellules, l'usage du microscopio est d'énorme valeur dans la recherche bio. Dans l'actualité, les biologistes ils utilisent deux types basiques de microscopio: les optiques et les électroniques.

La cellule procariota

Les cellules procariotas sont petites et moins complexes que les eucariotas. Ils contiennent ribosomas mais manquent de systèmes d'endomembranas (ceci est, orgánulos delimitados par membranas bio, comme peut être le noyau cellulaire). C'est pour cela qu'ils possèdent le matériel génétique en le citosol. Pourtant, ils existent des exceptions: quelques bacterias fotosintéticas possèdent des systèmes de membranas internes.^[20] Aussi dans le Fil Planctomycetes existent des organismes comme Pirellula qu'entourent son matériel génétique moyennant une membrana intracitoplasmática et Gemmata obscuriglobus que l'entoure avec double membrana. Celle-ci dernière possède en plus autres compartiments internes de membrana, vraisemblablement reliés avec la membrana externe du nucleoide et avec la membrana nucléaire, que ne possède pas peptidoglucano.^[21][22][23]

Par le général pourrait se dire que les procariotas manquent de citoesqueleto. Il s'est pourtant remarqué que quelques bacterias, comme Bacillus subtilis, possèdent des protéines telles comme MreB et mbl qu'agissent d'une façon similaire à la actina et sont importantes en la morfología cellulaire.^[24] Fusinita vont donnez Ent, en Nature, va au-delà, en affirmant que les citoesqueletos de actina et tubulina ont origine procariótico.^[25]

De grande diversité, les procariotas soutiennent un metabolismo extraordinariamente complexe, dans quelques cas exclusif de certains taxa, comme quelques groupes de bacterias, ce que influe dans sa versatilité écologique.^[10] Les procariotas se classent, selon Carl Woese, en arqueas et bacterias.^[26]

Arqueas

[[Archive:Archaea membrane.svg|thumb|Structure biochimique de la membrana d'arqueas (en dessus) comparée avec la de bacterias et eucariotas (en moyen): remarquez-vous la présence de raccordes éter (2) en remplacement des type éster (6) en les fosfolípidos.]]

Les arqueas possèdent un diámetro cellulaire compris entre 0,1 et 15 μm, bien que les formes filamentosas peuvent être majeures par agrégation de cellules. Ils présentent foule de formes diverses: il même les y a décrites cadrées et plates.^[27] Quelques arqueas ont flagelos et sont mobiles.

Les arqueas, de même que les bacterias, n'ont pas membranas internes que delimiten orgánulos. Comme tous les organismes présentent ribosomas, mais à différence des trouvés en les bacterias que sont sensibles à certains agents antimicrobianos, les des arqueas, plus proches aux eucariotas, ne le sont pas. La membrana cellulaire a une structure similaire à la des autres cellules, mais sa composition chimique est unique, avec raccordes type éter en ses lípidos.^[28] Presque toutes les arqueas possèdent un mur cellulaire (quelques Thermoplasma sont l'exception) de composition caractéristique, par exemple, ils ne contiennent pas peptidoglicano (mureína), propre de bacterias. Cependant ils peuvent se classer sous la tinción de Gram, de vitale importance en la taxonomía de bacterias; pourtant, en arqueas, détentrices d'une structure de mur absolument pas commun à la bacteriana, dite tinción est applicable mais il manque de valeur taxonómico. L'ordre Methanobacteriales a une cape de pseudomureína, que provoque que dites arqueas répondent comme positives à la tinción de Gram.^{[29][30] [31]}

Comme en presque tous les procariotas, les cellules des arqueas manquent de noyau, et ils présentent un seulement cromosoma circuler. Ils existent des éléments extracromosómicos, tels comme plásmidos. Ses genomas sont de petite taille, sur 2-4 millions de paires de bases. il aussi est caractéristique la présence de ARN polimerasas de constitution complexe et un grand nombre de nucleótidos modifiés en le acides ribonucleicos ribosomales. Par ailleurs, son ADN s'empaqueta en forme de nucleosomas, comme en les eucariotas, grâce à des protéines semblables aux histonas et quelques gèneest ils possèdent intrones.^[32] Peuvent se reproduire par fisión binaria ou multiple, fragmentation ou gemación.

Bacterias

thumb|Structure de la cellule procariota.|350px

Les bacterias sont des organismes relativement simples, de dimensions très réduites, de à peine quelques micras dans bien des cas. Comme autres procariotas, manquent d'un noyau delimitado par une membrana, bien que présentent un nucleoide, une structure élémentaire qui contient une grande molécule généralement circuler de ADN.^[33][14] Manquent de noyau cellulaire et autres orgánulos delimitados par membranas bio.^[34] En le citoplasma se peuvent apprécier plásmidos, petites molécules circulaires d'ADN que coexisten avec le nucleoide et que contiennent gèneil est: ils sont comúnmente usés par les bacterias en la parasexualidad (reproduction sexuelle bacteriana). Le citoplasma aussi contient ribosomas et divers types de gránulos. Dans quelques cas, il peut y avoir des structures composées par membranas, généralement liées avec la fotosíntesis.^[6]

Ils possèdent une membrana cellulaire composée de lípidos, en forme d'une bicapa et sur elle se trouve une couverture dans laquelle il existe un polisacárido complexe dénommé peptidoglicano; en dépenant de sa structure et subsecuente sa réponse à la tinción de Gram, se classe aux bacterias en Gram positifs et Gram négatifs. L'espace compris entre la membrana cellulaire et le mur cellulaire (ou la membrana externe, si celle-ci existe) il se dénomme espace periplásmico. Quelques bacterias présentent une cápsula. Autrui sont capable de générer endosporas (stades latentes capables de résister conditions extrêmes) dans quelque moment de son cycle vital. Entre les formations extérieures propres de la cellule bacteriana soulignent les flagelos (de structure complètement diverse à la des flagelos eucariotas) et les pili (structures d'adhérence et liées avec la parasexualidad).^[6]

La plupart des bacterias disposent d'un unique cromosoma circulaire et ont l'habitude de posséder éléments génétiques additionnels, comme des divers types de plásmidos. Sa reproduction, binaria et très performante dans le temps, permet la rapide expansion de ses populations, en se générant un grand nombre de cellules que sont virtuellement clonest, ceci est, identiques entre soi.^[32]

La cellule eucariota

Les cellules eucariotas sont l'exposant de la complexité cellulaire actuelle.^[12] Présentent une structure basique relativement stable caractérisée par la présence de divers types de orgánulos intracitoplasmáticos spécialisés, entre lesquels souligne le noyau, qu'il héberge le matériel génétique. Spécialement dans les organismes pluricelulares, les cellules peuvent obtenir un grand degré de spécialisation. Dite spécialisation ou différenciation est telle que, dans quelques cas, engage la propre viabilité du type cellulaire en isolement. Asi, Par exemple, les neurones dépennent pour sa survivance des cellules gliales.^[10] D'autre part, la structure de la cellule varie en dépenant de la situation taxonómica de l'être vif: de cette manière, les cellules végétales diffèrent des animaux, ainsi que des des hongos. Par exemple, les cellules animaux ils manquent de mur cellulaire, ils sont très variables, il n'a pas plastos, peut avoir vacuolas mais ne sont pas très grands et présentent centríolos (que sont ajoutés de microtúbulos cilíndricos que contribuent à la formation des cilios et les flagelos et facilitent la division cellulaire). Les cellules des végétaux, par son côté, présentent un mur cellulaire composée principalement de celulosa), disposent de plastos comme cloroplastos (orgánulo capable de réaliser la fotosíntesis), cromoplastos (orgánulos qu'accumulent pigmentos) ou leucoplastos (orgánulos qu'accumulent l'almidón fabriqué en la fotosíntesis), possèdent vacuolas de grande taille qu'accumulent des substances de réserve ou de desecho produites par la cellule et enfin racontent aussi avec plasmodesmos, que sont des connexions citoplasmáticas que permettent la circulation directe des substances du citoplasma d'une cellule à autrui, avec continuité de ses membranas plasmáticas.^[35]

Compartiments

Les cellules sont des organismes dynamiques, avec un metabolismo cellulaire interne de grande activité dont la structure est un flux entre routes anastomosadas. Un phénomène remarqué en tous les types cellulaires est la compartimentalización, que consiste à une hétérogénéité qu'il donne lieu à des environnements plus ou moins définis (entourés ou ne moyennant membranas bio) en lesquelles existe un microentorno qu'agglutine aux éléments concernés dans une route bio.^[36] Cette compartimentalización obtient son maximum exposant dans les cellules eucariotas, lesquelles sont formées par des différentes structures et orgánulos que développent des fonctions spécifiques, ce que suppose un méthode de spécialisation spatiale et temporelle.^[1] Cependant, cellules plus simples, comme les procariotas, déjà possèdent des spécialisations semblables.^[37]

Membrana plasmática Et surface cellulaire

La composition de la membrana plasmática varie entre des cellules en dépenant de la fonction ou du tissu dans laquelle il se trouve, mais il possède des éléments communs. Il est composée par une double cape de fosfolípidos, par protéines unis ne covalentemente à cette bicapa, et par glúcidos unis covalentemente à lípidos ou protéines. Généralement, les molécules les plus nombreuses sont les de lípidos; pourtant, la protéines, en raison de sa majeure masse molecular, représentent environ 50% de la masse de la membrana.^[36]

Un modèle qui explique le fonctionnement de la membrana plasmática est le modèle du mosaico fluide, de J. S. Singer Et Garth Nicolson (1972), que développe un concept d'unité termodinámica basée sur les interactions hidrófobas entre des molécules et un autre type de raccordes ne covalentes.^[38]

Dite structure de membrana soutient un complexe mécanisme de transport, que permet un fluide échange de masse et énergie entre l'environnement intracelular et l'externe.^[36] En plus, la possibilité de transport et interaction entre des molécules de cellules aledañas ou d'une cellule avec son environnement autorise à celles-ci pouvoir se communiquer químicamente, ceci est, il permet la signalisation cellulaire. NeurotransmisorEst, hormones, médiateurs chimiques locals ils affectent à des cellules concrètes en modifiant le patron de expression génica moyennant des mécanismes de transducción de signal.^[39]

Sur la bicapa lipídica, indépendamment de la présence ou ne de un mur cellulaire, existe une matrice qu'il peut varier, de peu de conspicua, comme en les epitelios, à très étendue, comme dans le tissu conjuntivo. Dite matrice, dénommée glucocalix (glicocáliz), riche en liquide tisular, glucoproteínas, proteoglicanos et fibres, aussi intervient dans la génération de structures et fonctions émergentes, dérivées des interactions cellule-cellule.^[10]

Structure et expression génica

Le ADN et ses divers niveaux d'empaquetamiento.

Les cellules eucariotas possèdent son matériel génétique en, généralement, un seulement noyau cellulaire, delimitado par une envoltura consistant en deux bicapas lipídicas traversées par nombreux poros nucléaires et en continuité avec le retículo endoplasmático. Dans son intérieur, se trouve le matériel génétique, le ADN, observable, dans les cellules en interfase, comme cromatina de distribution hétérogène. À cette cromatina se trouvent associée foule de protéines, entre lesquelles soulignent les histonas, ainsi qu'ARN, un autre acide nucleico.^[40]

Dit matériel génétique se trouve immergé dans une activité continue de régulation de la expression génica; les ARN polimerasas transcriben ARN messager constamment, que, exportado au citosol, est traduit à protéine, d'accord aux besoins physiologiques. Également, en dépenant du moment du cycle cellulaire, dit ADN peut entrer en replicación, comme pas préalable à la mitosis.^[32] Cependant, les cellules eucarióticas possèdent matériel génétique extranuclear: concrètement, en mitocondrias et plastos, si les y avait; ces orgánulos conservent une indépendance génétique partielle du genoma nucléaire.^[41][42]

Synthèse et dégradation de macromoléculas

Dedans du citosol, ceci est, la matrice acuosa qu'héberge aux orgánulos et autres structures cellulaires, se trouvent immergée foule de types de machines de metabolismo cellulaire: orgánulos, inclusions, éléments du citoesqueleto, enzimas... En fait, ces dernières correspondent à 20% des enzimas totaux de la cellule.^[10]

Structure des ribosomas; 1,: subunidad majeur, 2: subunidad moindre.

Image d'un noyau, le retículo endoplasmático et le appareil de Golgi; 1, Noyau. 2, Poro Nucléaire.3, Retículo endoplasmático rugoso (REr).4, Retículo endoplasmático liso (REl). 5, Ribosoma Dans le RÉ rugoso. 6, Protéines en étant véhiculées.7, Vesícula (Transport). 8, Appareil de Golgi. 9, Côté cis de l'appareil de Golgi.10, Côté trans de l'appareil de Golgi.11, Citernes de l'appareil de Golgi.

• Ribosoma: Les ribosomas, visibles au microscopio électronique comme des particules sphériques,^[43] Sont complexes supramoleculares chargés d'ensamblar protéines à partir de l'information génétique que leur arrive du ADN transcrita en forme de ARN messager. Élaborés dans le noyau, occupent sa fonction de synthèse de protéines en le citoplasma. Ils sont formés par ARN ribosómico et par des divers types de protéines. Estructuralmente, Ont deux subunidades. Dans les cellules, ces orgánulos apparaissent en des différents états de dissociation. Lorsqu'ils sont complets, peuvent être isolés ou en formant groupes (polisomas). ils aussi peuvent apparaître des associés au retículo endoplasmático rugoso ou à la envoltura nucléaire.^[32]

• Retículo endoplasmático: Le retículo endoplasmático est orgánulo vesicular interconectado que forme des citernes, tuyaux aplanis et sáculos communiqués entre soi. Ils interviennent en fonction liées avec la synthèse proteica, glicosilación de protéines, metabolismo de lípidos et quelques esteroides, detoxificación, ainsi que le trafic de vesículas. En des cellules spécialisées, comme les miofibrillas ou cellules musculaires, se différencie en le retículo sarcoplásmico, orgánulo décisif pour que se produise la contraction musculaire.^[12]

• Appareil de Golgi: L'appareil de Golgi est un orgánulo formé par apilamientos de sáculos dénommés dictiosomas, si bien, comme organisme dynamique, ceux-ci peuvent s'interpréter comme des structures ponctuelles fruit de la coalescencia de vesículas.^[44][45] Reçoit les vesículas du retículo endoplasmático rugoso qu'ont de continuer à être accusées. Dedans des fonctions qu'il possède l'appareil de Golgi se trouvent la glicosilación de protéines, sélection, destinación, glicosilación de lípidos et la synthèse de polisacáridos de la matrice extracelular. Il possède trois compartimientos; un proximal au retículo endoplasmático, dénommé «compartiment cis», où se produit la fosforilación des manosas des enzimas qu'ont de se diriger au lisosoma; le «compartiment j'interviens», avec abondants manosidasas et N-acetil-glucosamina transferasas; et le «compartiment ou réseau trans», le plus distal, où se transfèrent des résidus de galactosa et acide siálico, et duquel émergent les vesículas avec les diverse destinations cellulaires.^[10]

• Lisosoma: Les lisosomas sont orgánulos qu'ils hébergent foule d'enzimas hidrolíticas. De morfología très variable, ne s'est pas démontré son existence en des cellules végétales.^[10] Une caractéristique que groupe à tous les lisosomas est la possession de hidrolasas acides: proteasas, nucleasas, glucosidasas, lisozima, arilsulfatasas, lipasas, fosfolipasas et fosfatasas. Il procède de la fusion de vesículas originaires de l'appareil de Golgi, que, à son tour, se fusionnent dans un type d'orgánulo dénommé endosoma tôt, lequel, à l'acidificarse et gagner en enzimas hidrolíticos, passe à se convertir en le lisosoma fonctionnel. Ses fonctions comprennent depuis la dégradation de macromoléculas endógenas ou originaires de la fagocitosis à l'intervention en procès de apoptosis.^[46]

La vacuola règle l'état de turgencia de la cellule végétale.

• Vacuola Végétal: Les vacuolas végétaux, nombreuses et petites en des cellules meristemáticas et rares et grands en des cellules différentes, sont orgánulos exclusifs des représentants du monde végétal. Immergées en le citosol, sont delimitadas par le tonoplasto, une membrana lipídica. Ses fonctions sont: faciliter l'échange avec le moyen externe, maintenir la turgencia cellulaire, la digestion cellulaire et l'accumulation de substances de réserve et subproductos du metabolismo.^[35]

• Inclusion citoplasmática: Les inclusions sont acúmulos jamais delimitados par membrana de substances de divers caractère, autant en des cellules végétales comme des animaux. il typiquement s'agit de de les substances de réserve qu'ils se conservent comme patrimoine metabólico: almidón, glucógeno, triglicéridos, protéines... Bien que ils aussi existent de pigmentos.^[10]

Conversion énergétique

Le metabolismo cellulaire est basé sur la transformation de quelques substances chimiques, dénommées metabolitos, en autrui; dits réactions chimiques passent catalizadas moyennant enzimas. Si bien bonne part du metabolismo arrive en le citosol, comme la glucólisis, existent des procès spécifiques d'orgánulos.^[39]

Modèle d'une mitocondria: 1, membrana interne; 2, membrana externe; 3, cresta mitochondrial; 4, matrice mitochondriale.

• Mitocondria: Les mitocondrias sont orgánulos d'aspect, nombre et taille variable qu'ils interviennent dans le cycle de Krebs, fosforilación oxidativa et dans la chaîne de transport d'électrons de la respiration. Ils présentent une double membrana, externe et interne, que laissent entre elles un espace perimitocondrial; la membrana interne, plegada en crestas vers l'intérieur de la matrice mitochondriale, possède une grande surface. Dans son intérieur possède généralement une seule molécule d'ADN, le genoma mitochondrial, typiquement circuler, ainsi que ribosomas plus semblables aux bacterianos que aux eucariotas.^[10] Selon la théorie endosimbiótica, s'assume que la première protomitocondria était un type de proteobacteria.^[47]

• Cloroplasto: Les cloroplastos sont les orgánulos cellulaires que dans les organismes eucariotas fotosintéticos s'occupent de la fotosíntesis. Ils sont limités par une envoltura formée par deux membranas concéntricas et contiennent vesículas, les tilacoides, où se trouvent organisés les pigmentos et autres molécules concernées dans la conversion de l'énergie lumineuse en énergie chimique. Outre cette fonction, les plastidios interviennent en le metabolismo intermède, en produisant énergie et pouvoir réducteur, en synthétisant bases púricas et pirimidínicas, quelques aminoácidos et tous les acides grasos. En plus, dans son intérieur est commun l'accumulation de substances de réserve, comme le almidón.^[10] S'envisage qu'ils possèdent analogía avec les cianobacterias.^[48]

• Peroxisoma: Les peroxisomas sont orgánulos très communs en forme de vesículas que contiennent abondantes enzimas de type oxidasa et catalasa; de tellement abondants, il est commun qu'ils cristallisent dans son intérieur. Ces enzimas accomplissent des fonctions de detoxificación cellulaire. Autres fonctions des peroxisomas sont: les oxydations flavínicas générales, le catabolismo des purinas, la beta-oxydation des acides grasos, le cycle du glioxilato, le metabolismo du acide glicólico et la detoxificación en générale.^[10] Se forment de vesículas originaires du retículo endoplasmático.^[49]

Citoesqueleto

Les cellules possèdent un andamiaje que permet l'entretien de sa forme et structure, mais encore plus, celui-ci est un système dynamique qu'interactúa avec le reste de composants cellulaires en générant un grand degré d'ordre interne. Dit andamiaje est formé par une série de protéines qu'ils se groupent en donnant lieu à des structures filamentosas que, moyennant autres protéines, interactúan entre elles en donnant lieu à une espèce de retículo. Le mentionné andamiaje reçoit le nom de citoesqueleto, et ses éléments majoritaires sont: les microtúbulos, les microfilamentos et les filamentos intermèdes.^[1]Modèle:Ref Label

• MicrofilamentoS: Les microfilamentos ou filamentos de actina sont formés par une protéine globular, l'actina, que peut polimerizar en donnant lieu à des structures filiformes. Dite actina s'exprime en toutes les cellules du corps et spécialement en le musculaireil est puisqu'il est impliquée dans la contraction musculaire, par interaction avec la miosina. En plus, il possède des lieux d'union à ATP, ce que doue à ses filamentos de polaridad.^[50] Peut se trouver en forme libre ou polimerizarse en microfilamentos, que sont essentiels pour des fonctions cellulaires tellement importantes comme la mobilité et la contraction de la cellule pendant la division cellulaire.^[44]

Citoesqueleto eucariota: microfilamentos En rouge, microtúbulos en vert et noyau en bleu.

• Microtúbulos: Les microtúbulos sont des structures tubulares de 25 nm de diámetro extérieure et quelques 12 nm de diámetro intérieur, avec des longueurs que varient entre quelques peu de nanómetros à micrómetros, que se causent en les centres organisateurs de microtúbulos et que s'étendent tout au long de tout le citoplasma. Ils se trouvent dans les cellules eucariotas et sont formées par la polimerización d'un dímero de deux protéines globulares, la alfa et la beta tubulina. Les tubulinas possèdent capacité d'unir GTP.^[44][1] Les microtúbulos interviennent en des divers procès cellulaires qu'impliquent déplacement de vesículas de sécrétion, mouvement de orgánulos, transport intracelular de substances, ainsi que dans la division cellulaire (mitosis et meiosis) et que, joins avec les microfilamentos et les filamentos intermèdes, forment le citoesqueleto. En plus, ils constituent la structure interne des cilios et les flagelos.^[44][1]

• Filamentos Intermèdes: Les filamentos intermèdes sont des composants du citoesqueleto. Formés par des groupements de protéines fibrosas, son nom dérive de son diámetro, de 10 nm, mineur que le de les microtúbulos, de 24 nm, mais majeur que le de les microfilamentos, de 7 nm. Ils sont ubicuos dans les cellules animaux, et n'existent pas en plantes ni hongos. Ils forment un groupe hétérogène, classé en cinq familles: les queratinas, en cellules epiteliales; les neurofilamentos, en neurones; les gliofilamentos, en cellules gliales; la desmina, en muscle liso et estriado; et la vimentina, en des cellules dérivées du mesénquima.^[10]

Micrografía Au microscopio électronique de balayé en montrant la surface de cellules ciliadas de l'epitelio des bronquiolos.

• CentríoloS: Les centríolos sont un couple de structures que font partie du citoesqueleto de cellules animaux. Semblables à cilindros creux, sont entourés d'un matériel proteico dense appelé matériel pericentriolar; tous ils forment le centrosoma ou centre organisateur de microtúbulos que permettent la polimerización de microtúbulos de dímeros de tubulina que font partie du citoesqueleto. Les centríolos prennent position perpendicularmente entre soi. Ses fonctions sont participer à la mitosis, pendant laquelle génèrent le huso acromático, et en la citocinesis,^[51] ainsi que, se postula, intervenir en la nucleación de microtúbulos.^[52][53]

• CilioS et flagelos: il S'agit de de les spécialisations de la surface cellulaire avec motilidad; avec une structure basée sur groupements de microtúbulos, tous les deux se différencient en la majeure longueur et moindre nombre des flagelos, et dans la majeure variabilité de la structure molecular de ces derniers.^[10]

Cycle vital

Le cycle cellulaire est le procès rangé et repetitivo dans le temps moyennant lequel une cellule souche grandit et se divise en deux cellules filles. Les cellules que ne se sont pas en divisant ils se trouvent dans une phase connue comme G₀, parallèle au cycle. La régulation du cycle cellulaire est essentielle pour le correct fonctionnement des cellules saines, est clairement structuré en des phases^[44]

• L'état de ne de division ou interfase. La cellule réalise ses fonctions spécifiques et, si il est destinée à devancer à la division cellulaire, commence par réaliser la duplication de son ADN.
• L'état de division, appelée phase M, situation qui comprend la mitosis et citocinesis. Dans quelques cellules la citocinesis ne se produit pas, en s'obtenant comme résultat de la division une masse cellulaire plurinucleada dénommée plasmodio.Modèle:Ref Label

À différence ce dont arrive en la mitosis, où la dotation génétique se maintient, il existe une variante de la division cellulaire, propre des cellules de la ligne germinal, dénommée meiosis. En elle, se réduit la dotation génétique diploide, commune à toutes les cellules somáticas de l'organisme, à une haploide, ceci est, avec une seule copie du genoma. De cette manière, la fusion, pendant la fécondation, de deux gametos haploides originaires de deux parentales divers donne comme résulté un zigoto, un nouveau individu, diploide, équivalent en dotation génétique à ses pères.^[54]

• L'interfase figure de trois stades clairement définis.^[44][1]
  • Phase G₁: il est la première phase du cycle cellulaire, dans celle qui existe croissance cellulaire avec synthèse de protéines et de ARN. Il est la période qu'il passe entre la fin d'une mitosis et le début de la synthèse d'ADN. En il la cellule dobla sa taille et masse en raison de la continue synthèse de tous ses composants, comme résultat de l'expression des gèneest que codifican les protéines responsables de sa fenotipo particulière.
  • Phase S: il est la deuxième phase du cycle, dans celle qui se produit la replicación ou synthèse de l'ADN. Comme résultat chaque cromosoma se double et il reste formé par deux cromátidas identiques. Avec la duplication de l'ADN, le noyau contient le double de protéines nucléaires et d'ADN qu'au début.
  • Phase G₂: il est la deuxième phase de croissance du cycle cellulaire dans laquelle continue la synthèse de protéines et ARN. À la fin de cette période se remarque au microscopio changements dans la structure cellulaire, qu'indiquent le principe de la division cellulaire. Il termine lorsque les cromosomas commencent à condensarse au début de la mitosis.
• La phase M est la phase de la division cellulaire en laquelle une cellule progenitora se divise en deux cellules filles filles identiques entre soi et à la mère. Cette phase comprend la mitosis, à son tour divisée en: profase, metafase, anafase, telofase; et la citocinesis, que s'entame déjà en la telofase mitótica.

L'incorrecte régulation du cycle cellulaire peut conduire à l'apparition de cellules precancerígenas que, sinon sont induites au suicide moyennant apoptosis, peut donner lieu à l'apparition de cancer. Les fautes conducentes à dite dérégulation sont liés avec la génétique cellulaire: le plus commun ils sont les altérations en oncogenes, gènes supresores de tumores et gènes de réparation de l'ADN.^[55]

Origine

L'apparition de la vie, et, c'est pour cela que, de la cellule, s'a probablement entamé grâce à la transformation de molécules inorgánicas en organiques sous quelques conditions environnementales appropriées, en se produisant plus avance l'interaction de ces biomoléculas en générant organismes de majeure complexité. La expérience de Miller et Urey, réalisé en 1953, a démontré qu'un mélange de composés organiques simples peut se transformer en quelques aminoácidos, glúcidos et lípidos (composants tous ils de la matière vive) sous quelques conditions environnementales que simulent les présentes hipotéticamente dans le Terroir primigenia (autour du eón Arcaico).^[56]

Se postula que dits composants organiques s'ont groupés en générant structures complexes, les coacervados de Oparin, encore acelulares que, dès qu'ont obtenu la capacité d'autoorganizarse et perpetuarse, ont donné lieu à un type de cellule primitiva, le progenote de Carl Woese, antecesor des types cellulaires actuels.^[26] S'a une fois diversifié ce groupe cellulaire, en donnant lieu aux variantes procariotas, arqueas et bacterias, ont pu apparaître des nouveaux types de cellules, plus complexes, par endosimbiosis, ceci est, captage permanent de quelques types cellulaires en autrui sans une perte totale d'autonomie de ceux-là.^[57] De cette manière, quelques auteurs décrivent un modèle en lequel la première cellule eucariota a surgi par introduction d'une arquea dans l'intérieur d'une bacteria, en donnant lieu cette première à un primitivo noyau cellulaire.^[58] Cependant, l'impossibilité de que une bacteria puisse effectuer une fagocitosis et, c'est pour cela que, saisir à un autre type de cellule, a donné lieu à une autre hypothèse, que suggère qu'il a été une cellule dénommée cronocito celle qui fagocitó à une bacteria et à une arquea, en donnant lieu au premier organisme eucariota. De cette manière, et moyennant un analyses de séquences à niveau genómico de organismes modèle eucariotas, s'est réussi décrire à ce cronocito original comme un organisme avec citoesqueleto et membrana plasmática, ce que soutient sa capacité fagocítica, et dont le matériel génétique était l'ARN, ce que peut expliquer, si l'arquea fagocitada le possédait dans l'ADN, l'écart spatial en les eucariotas actuels entre la transcription (nucléaire), et la traduction (citoplasmática).^[59]

Une difficulté additionnelle est le fait de que ils ne se sont pas trouvé des organismes eucariotas primitivamente amitocondriados comme exige l'hypothèse endosimbionte. En plus, l'équipe de María Rivera, de la Université de Californie, en comparant genomas complets de toutes les dominations de la vie a trouvé des évidences de que les eucariotas contiennent deux genomas différents, un plus semblable à bacterias et autrui à arqueas, en visant en ce dernier marie des ressemblances aux metanógenos, en particulier dans le cas des histonas.^[60][61] Ceci a porté à Bill Martin et Miklós Müller à poser l'hypothèse de que la cellule eucariota surgît ne par endosimbiosis, mais par fusion quimérica et accouplement metabólico d'un metanógeno et une α-proteobacteria simbiontes à travers l'hidrógeno (hypothèse de l'hidrógeno).^[62] Cette hypothèse attire aujourd'hui des positions très encotradas, avec détractrices comme Christian de Duve.^[63]

Harold Morowitz, Un physicien de la Université Yale, a calculé que les probabilités d'obtenir la bacteria vive plus simple moyennant des changements au aléa est de 1 sur 1 suivi par 100.000.000.000 De zéros. “Ce nombre est tellement grand —il a dit Robert Shapiro— que pour l'écrire en forme conventionnelle préciserions diverse centaines de milliers de livres en blanc.” Il présente l'accusation de que les scientifiques qui ont embrassé l'évolution chimique de la vie ils passent par grand l'évidence aumentante et “ont opté par l'accepter comme vérité que ne peut être remise en question, en la consacrant ainsi que mythologie”.^[64]

Notes

Références

Bibliografía

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Tu raccordes externes

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