Structura si functia celulei eucariote (membrana, organite, nucleu)

Celula eucariota reprezinta unitatea fundamentala de structura si functie a organismelor din regnurile Animalia, Plantae, Fungi si Protista. Spre deosebire de celulele procariote, eucariotele poseda un nucleu bine delimitat de o dubla membrana si o varietate de organite membranare care compartimenteaza procesele metabolice. Membrana plasmatica, cu structura sa fluidă în mozaic (modelul Singer-Nicolson), este formata dintr-un dublu strat fosfolipidic in care sunt inglobate proteine periferice si integrale, glicoproteine si colesterol (la animale).

Aceasta asigura bariera selectiva, transportul activ si pasiv, semnalizarea celulara si recunoasterea intercelulara. Organitele citoplasmatice includ: reticulul endoplasmatic rugos (cu ribozomi, responsabil de sinteza proteinelor), reticulul endoplasmatic neted (sinteza lipidelor si detoxifiere), aparatul Golgi (modificarea, sortarea si ambalarea moleculelor), lizozomii (digestie intracelulara), peroxizomii (metabolismul peroxidului de hidrogen), mitocondriile (productia de ATP prin respiratie celulara, avand propria ADN si dubla membrana), cloroplastele (la plante, pentru fotosinteza) si vacuolele (depozitare si mentinerea turgorii). Citoscheletul, format din microfilamente, microtubuli si filamente intermediare, asigura suport mecanic, transport intracelular si motilitate.

Nucleul, delimitat de membrana nucleara dubla (cu pori nucleari), contine cromatina (ADN asociat cu histoni) si nucleolul, locul sintezei ARN ribozomal. In nucleu se desfasoara replicarea ADN-ului si transcrierea, urmate de procesarea ARN-ului mesager. Functiile coordonate ale acestor structuri permit homeostazia celulara, diviziunea celulara (mitoza/meioza) si specializarea celulelor in tesuturi.

Exemple

• Exemplu BAC: Rolul mitocondriei in celula musculara - in timpul contractiei musculare, mitocondriile furnizeaza ATP prin fosforilare oxidativa. Explicatie: Celulele musculare au un numar mare de mitocondrii, deoarece au necesar energetic ridicat. In caz de hipoxie, se activeaza glicoliza anaeroba, dar randamentul este scazut (2 ATP vs 36 ATP).
• Exemplu BAC: Transportul prin membrana - difuzia facilitata a glucozei prin intermediul permeazelor. Glucoza, molecula polara, nu traverseaza liber dublul strat lipidic. Proteinele transportoare (GLUT) sufera o schimbare conformationala, permitand trecerea glucozei de la concentratie mare la mica, fara consum de ATP. Exemplu: absorbția intestinala.
• Exemplu BAC: Ciclul celular si nucleul - in interfaza, cromatina este decondensata pentru transcriere. In profaza mitozei, cromatina se condenseaza in cromozomi vizibili. ADN-ul este replicat in faza S. O mutatie in genele care regleaza ciclul celular (de exemplu p53) poate duce la cancer, prin pierderea controlului asupra diviziunii.

Concepte cheie: Membrana plasmatica: bariera selectiva, fluiditate, functii de transport si semnalizare, Organite membranare: RER, REL, Golgi, lizozomi, mitocondrii, cloroplaste - compartimentare si specializare functionala, Nucleul: cromatina, membrana nucleara, pori nucleari, nucleol - control genetic si replicare, Citoscheletul: microtubuli, microfilamente, filamente intermediare - sustinere, transport, motilitate, Relatia structura-functie la nivel celular: adaptarea organitelor la rolul specific al celulei (ex. mitocondrii abundente in celule musculare)