2. Celula și organitele celulare

2.1. Celula

Toate nivelurile de organizare ale corpului omenesc (atom, moleculă, macromoleculă, organit, celulă, țesut, organ, sistem de organe, organism) contribuie la baza morfo-funcțională a întregului organism.

Figura 2.1 Niveluri de organizare a corpului uman.

Celula reprezintă unitatea morfo-funcțională și genetică a organizării materiei vii. Ca formă de existență, aceasta poate funcționa individual sau în grup, atunci când contribuie la formarea țesuturilor.

Forma celulelor este în strânsă legătură cu funcțiile îndeplinite de fiecare dintre acestea. În stadiu incipient de dezvoltare, toate celulele prezintă o formă globuloasă, care în unele cazuri se poate menține constantă (celulele sanguine, celulele adipoase sau cartilaginoase, ovulul). În alte cazuri, celulele pot căpăta forme stelate, cubice, fusiforme, cilindrice, etc.

2.2. Dimensiunile celulelor

Stabilirea dimensiunilor celulelor este dependentă de mulți factori, printre care:

• specializarea lor;
• starea fiziologică a organismului;
• condițiile de mediu extern;
• vârsta.

Câteva exemple celule și dimensiunile lor:

• hematia: 7,5 μ (1 μ = 0,001 mm);
• ovulul: 150 – 200 μ;
• fibra musculară striată: 5 – 15 cm;
• dar media celulară variază între 20 – 30 μ.

2.3. Structura celulei

Cele 3 componente principale care intră în alcătuirea unei celule sunt:

• Membrana celulară
• Citoplasma
• Nucleul

1. Membrana celulară, cunoscută și sub denumirea de membrană plasmatică sau plasmalema, înconjoară conținutul celular, separă structurile interne de mediul extracelular, contribuind la asigurarea formei celulei. Principalele componente din structura sa sunt: proteine și fosfolipide. Acestea din urmă sunt alcătuite dintr-o componentă hidrofilă și una hidrofobă. Orientarea porțiunii hidrofile este către margini și a celei hidrofobe în interior. Prin dispunerea lor, porțiunea hidrofilă formează un strat dublu (bistrat) care la interior cuprinde porțiunea hidrofobă a fosfolipidelor. Această componentă hidrofobă intervine în restricționarea accesului transmembranar a ionilor și moleculelor solubile în apă (hidrosolubile). 

Pe de altă parte, proteinele sunt cele care sunt responsabile de funcțiile specializate ale membranei și intervin în funcționarea mecanismelor de transport transmembranar. Acestea pot fi dispuse pe fața internă sau externă a membranei, dar și înglobate în membrană (dispunere transmembranară). Ca urmare a acestei distribuții neuniforme a proteinelor în structura lipidică membranară, modelul structural generat este denumit mozaic fluid. 

Pe lângă componentele menționate anterior, membrana celulară prezintă pe fața externă și glucide puternic încărcate negativ, de tip glicoproteine și glicolipide. Colesterolul se află doar la interiorul stratului fosfolipidic hidrofob.

În cazul unor celule, citoplasma poate prezenta anumite prelungiri care sunt acoperite de membrana plasmatică. Acestea pot fi:

• Temporare și neordonate: pseudopodele, în cazul leucocitelor;
• Permanente: microvilii de la nivelul mucoasei intestinale și a epiteliului tubilor renali (la polul apical al nefrocitelor); polul apical al celulelor senzoriale gustative; cilii din epiteliul mucoasei traheei; butonii olfactivi prezină cili; celulele epiteliale senzoriale auditive și vestibulare prezintă cili.
• Desmozomi, acei corpusculi de legătură care solidarizează celulele epiteliale.
  

2. Citoplasma prezintă o structură complexă cu implicații în desfășurarea principalelor funcții vitale. În esență, citoplasma este un sistem coloidal în care apa este mediul de dispersie, iar faza dispersată este reprezentată de un ansamblu de micelii coloidale care se găsesc într-o mișcare browniană. Din punct de vedere funcțional, citoplasma prezintă o componentă nestructurată (hialoplasma) și o componentă structurată, reprezentată de organitele celulare. Acestea din urmă pot intra în alcătuirea tuturor celulelor sau pot fi specifice, fiind prezente doar în cazul anumitor celulele și la nivelul cărora îndeplinesc anumite funcții.

Organitele comune sunt:

• Reticul endoplasmatic (RE) neted
• Reticul endoplasmatic rugos (ergastoplasma)
• Ribozomi (corpusculii lui Palade)
• Aparatul Golgi (dictiozomi)
• Mitocondria
• Lizozomi
• Centrozomul

Reticulul endoplasmatic (RE)

Structura: RE se prezintă sub forma unui sistem canalicular care face legătura între membrana plasmatică și membrana nucleară (cea externă). RE neted este o rețea de citomembrane care prezintă un aspect variat, dependent de activitatea celulară. Forma diferențiată a RE este RE rugos (ergastoplasma) care prezintă ribozomi pe partea externă a peretelui membranar.     

Funcții: Din punct de vedere funcțional, RE este un sistem circulator intracitoplasmatic. RE neted are un rol important în metabolismul glicogenului. RE rugos, prin prezența la nivelul său a ribozomilor, intervine în sinteza proteică.

Ribozomii (corpusculii lui Palade)

Structura: Ribozomii prezintă numeroase ribonucleoproteine cu forme de granule ovale sau rotunde, având dimensiuni între 150 – 250 Å. În matricea citoplasmatică ribozomii există liberi și asociați RE neted, formând astfel ergastoplasma (RE rugos).

Funcții: Ribozomii sunt sediul principal al sintezei proteice. 

Aparatul Golgi (dictiozomi)

Structura: Aparatul Golgi este un sistem membranar alcătuit din micro- și macrovezicule și cisterne alungite, aflat în apropierea nucleului, în zona cea mai activă a citoplasmei. 

Funcții: Aparatul Golgi intervine în excreția anumitor substanțe celulare.

Figura 2.5 Structura aparatului Golgi.

Mitocondriile

Structura: Mitocondriile prezintă o formă ovală, rotundă, având un perete de structură trilaminară lipoproteică (membrană internă - spațiu - membrană externă). Între membrana externă (învelișul extern) și cea internă există un interspațiu. Membrana internă este plicaturată (prezintă numeroase pliuri) care contribuie la formarea de creste mitocondriale. La interior se adăpostește matricea mitocondrială la nivelul căreia se găsesc sisteme enzimatice care sunt responsabile de fosforilarea oxidativă (sinteza ATP - adenozin-trifosfat).

Funcții: Din structura mitocondriilor se deduce funcționarea acestora ca sediu al fosforilării oxidative, cu eliberare de energie.

Figura 2.6 Structura mitocondriei. 

Lizozomii

Structura: Lizozomii sunt corpusculi sferici distribuiți în întreaga hialoplasmă. Aceștia conțin enzime hidrolitice care au rol important în celulele fagocitare, cum ar fi leucocitele, macrofagele.

Funcții: Lizozomii intervin în digestia substanțelor și a particulelor care pătrund în celulă, dar și a fragmentelor de celule sau țesuturi.

Centrozomul

Structură: Centrozomul este situat în apropierea nucleului și se manifestă în timpul diviziunii celulare. Aceste este alcătuit din 2 centrioli cilindrici, perpendiculari unul pe celălalt, în jurul cărora se află o zonă de citoplasmă vâscoasă denumită centrosferă.

Funcții: Având în vedere manifestarea sa în timpul diviziunii celulare, se deduce rolul său în diviziunea celulară. Este absent în neuroni.

Organitele specifice sunt:

• Miofibrilele – elemente contractile din sarcoplasma (este citoplasma celulelor musculare) fibrelor musculare;
• Neurofibrilele – reprezintă o rețea localizată în citoplasma neuronului, în axoplasmă și în dendrite;
• Corpii Nissl sau corpii tigroizi sunt un echivalent al ergastoplasmei însă pentru celula nervoasă.

Pe lângă organitele comune și specifice menționate, citoplasma mai prezintă și incluziuni citoplasmatice, cu caracter temporar și care sunt reprezentate prin: granule de substanțe de rezervă, produși de secreție, pigmenți.

3. Nucleul este o componentă constitutivă principală în structura celulei. Acesta intervine în coordonarea proceselor biologice celulare fundamentale pentru care: conține materialul genetic, are rol în controlarea metabolismului celular, în transmiterea informației genetice. În celulă, nu are o poziție fixă, acesta poate fi dispus central sau excentric (în cazul celulelor adipoase, mucoase). În general, are forma similară celulei (NU întotdeauna!).

Din punct de vedere al numărului nucleilor, celulele pot fi:

• Mononucleate – majoritatea celulelor;
• Binucleate – hepatocitele (sunt celulele ficatului);
• Polinucleate – fibra musculară striată;
• Anucleate (fără nucleu) – hematia adultă.

Valorile dimensiunilor nucleului pot varia între 3 – 20 μ, care corespund ciclului funcțional al celulei și se găsesc într-un raport de 1/3 – 1/4 cu citoplasma.

Din structura nucleului fac parte:

• Membrana nucleară
• Carioplasma
• Nucleoli (unul sau mai mulți)

Membrana nucleară este poroasă, dublă, prezintă o structură trilaminată (membrană internă - spațiu - membrană externă), alcătuită din două foițe. Cea spre matricea citoplasmatică (externă) prezintă ribozomi în continuarea căreia se găsesc citomembranele RE și o altă foiță internă care aderă de miezul nuclear. Cele două membrane sunt separate de un spațiu perinuclear.

Imediat sub membrana internă se află carioplasma. Aceasta este o soluție coloidală cu aspect omogen, la nivelul căreia se află o rețea de filamente subțiri, formate din granulații fine de cromatină. Din acestea, la începutul diviziunii celulare se vor forma cromozomii care sunt alcătuiți din:

• ADN și ARN cromozomal;
• Proteine histonice și nonhistonice;
• Cantități mici de lipide;
• Ioni de calciu și magneziu.