Relation entre la structure et la fonction cellulaires

"La forme correspond à la fonction" est un refrain courant dans le monde des formes naturelles et humaines de l'ingénierie. Lorsque la construction ciblée d'un outil de tous les jours est en cause, cela est souvent évident: un jeune enfant à qui l'on donne une pelle, un verre à boire, une paire de chaussettes ou un marteau pourrait probablement déterminer avec une relative facilité à quoi servent ces outils, alors que dans le cas, disons, d'une chaîne de bicyclette ou d'un collier de chien isolément, le puzzle est considérablement plus difficile à résoudre résoudre.

Les structures naturelles, formées au cours de millions d'années d'évolution, restent en place parce qu'ils ont été sélectionnés en raison des avantages de survie qu'ils offrent aux organismes qui les posséder. C'est le cas des cellules, qui sont les structures naturelles les plus simples qui possèdent toutes les propriétés de l'entité dynamique appelée vie: reproduction, métabolisme, maintien de l'équilibre chimique et de la solidité physique.

Comme dans le monde "macro", la façon dont les parties d'une cellule parlent de leurs fonctions - à la fois celles qui sont autonomes et ceux qui sont intégrés au reste de la cellule - est un sujet fascinant de la biologie en soi droite.

La composition et la fonction des cellules varient considérablement à la fois entre les organismes et, dans le cas d'organismes multicellulaires complexes, entre les différents tissus et organes d'un même organisme. Mais toutes les cellules ont un certain nombre d'éléments en commun. Ceux-ci inclus:

• Membrane cellulaire: Cette structure forme le revêtement extérieur de la cellule et est responsable à la fois de l'intégrité physique de la cellule et du fait qu'elle permet à certaines substances d'entrer et de sortir tout en refusant le passage à d'autres. Il se compose en fait d'un double membrane plasmique.
• Cytoplasme: Cela forme la substance intérieure des cellules et consiste en une matrice aqueuse qui supporte d'autres contenus cellulaires intérieurs, comme un échafaudage. La partie liquide non organite est appelée la cytosol, et la plupart des réactions chimiques dans la cellule se produisent ici avec l'aide de protéines appelées enzymes.
• Matériel génétique: Le matériel génétique, dont presque chaque cellule de l'organisme contient une copie complète, porte les informations nécessaires à la synthèse des protéines sous la forme de acide désoxyribonucléique (ADN). L'ADN est ce qui est transmis aux générations suivantes au cours du processus de reproduction.
• Ribosomes : Ces protéines sont responsables de la fabrication de toutes les protéines dont l'organisme a besoin. Ils prennent la direction de l'acide ribonucléique messager (ARNm). Sur les ribosomes, les acides aminés individuels sont liés entre eux pour créer des chaînes, formant des protéines. L'ARNm est fabriqué par l'ADN dans un processus appelé transcription; la conversion des instructions de l'ARNm en protéines sur les ribosomes, qui se composent de deux sous-unités, est connue sous le nom Traduction.

Les êtres vivants peuvent être divisés en deux types: Procaryotes, qui comprennent les domaines Bactéries et Archées, et eucaryotes, qui se composent du domaine Eukaryota. La plupart des procaryotes sont des organismes unicellulaires, alors que presque tous les eucaryotes – plantes, animaux et champignons – sont multicellulaires.

Les cellules procaryotes comprennent les quatre structures déjà décrites, mais pas grand-chose d'autre, bien que les bactéries aient parois cellulaires. Beaucoup d'entre eux ont aussi une cellule capsule; la fonction principale de ceux-ci est la protection. Certains procaryotes ont également des structures en forme de fouet sur leur surface appelées flagelles. Comme vous pouvez le deviner à leur apparence, ceux-ci sont principalement utilisés pour la locomotion.

Les cellules eucaryotes, en revanche, sont riches en organites, qui sont des entités liées à la membrane qui servent la cellule de manière particulière. Il est important de noter que les eucaryotes abritent leur ADN dans un noyau, tandis que chez les procaryotes, qui manquent de structures membranaires internes d'aucune sorte, l'ADN flotte dans un amas lâche dans le cytoplasme appelé le région nucléoïde.

La relation entre les parties d'une cellule et leurs fonctions est illustrée avec élégance et clarté dans les organites des eucaryotes. À leur tour, tous les organites possèdent une membrane plasmique. Chaque membrane plasmique dans les cellules - y compris la membrane cellulaire externe, nommée ainsi que les membranes renfermant des organites - se compose d'un phospholipidebicouche.

Cette bicouche se compose de deux "feuilles" individuelles se faisant face à la manière d'une image miroir. L'intérieur présente le hydrophobe, ou hydrofuges, des portions de chaque couche, qui sont constituées de lipides sous forme d'acides gras. Les parties extérieures, en revanche, sont hydrophile, ou à la recherche d'eau, et se composent des parties phosphate des molécules de phospholipide.

Ainsi, une "paroi" de têtes de phosphate hydrophile fait face à l'intérieur de l'organite (ou dans le cas de la membrane cellulaire elle-même, la cytoplasme) tandis que l'autre fait face au côté extérieur, ou cytoplasmique, (ou dans le cas de la membrane cellulaire, à l'extérieur environnement).

La structure de la membrane est telle que de petites molécules comme le glucose et l'eau peuvent dériver librement entre les molécules de phospholipides, tandis que les plus grosses ne peuvent pas et doivent être pompées activement dans ou hors (ou refusé le passage, période). Encore une fois, la structure correspond à la fonction.

Bien qu'il ne soit généralement pas appelé organite en raison de son importance suprême, le noyau en est en fait l'incarnation. Sa membrane plasmique est appelée la enveloppe nucléaire. Le noyau contient de l'ADN emballé dans chromatine, qui est une matière riche en protéines divisée en chromosomes.

Lorsque les chromosomes se divisent, et le noyau avec eux, le processus est appelé mitose. Pour que cela se produise, le fuseau mitotique doit être créé dans le noyau, qui est essentiellement le cerveau de la cellule et consomme une fraction significative du volume global de la plupart des cellules.

Ces organites de forme grossièrement ovale sont les centrales électriques des eucaryotes, car ils sont le siège de la respiration aérobie ("avec oxygène"), source de l'essentiel de l'énergie que les eucaryotes tirent du carburant qu'ils mangent (dans le cas des animaux) ou synthétisent à l'aide de la lumière du soleil (dans le cas des les plantes).

On pense que les mitochondries sont apparues il y a plus de 2 milliards d'années lorsque des bactéries aérobies se sont retrouvées à l'intérieur de cellules non aérobies existantes et ont commencé à coopérer avec elles sur le plan métabolique. Les nombreux plis de leur membrane, où se produit réellement la respiration aérobie, sont un autre exemple de la confluence de la structure et de la fonction dans les cellules.

Cette structure membraneuse s'apparente plutôt à une « autoroute » en ce sens qu'elle s'étend du noyau (et est en fait reliée à sa membrane), à ​​travers la cellule, jusqu'aux confins du cytoplasme. Il transporte et modifie les produits protéiques fabriqués par les ribosomes.

Certains réticulum endoplasmique sont appelés réticulum endoplasmique rugueux parce qu'il est parsemé de ribosomes, comme on peut le voir au microscope; les formes dépourvues de ribosomes sont appelées en conséquence réticulum endoplasmique lisse.

le Appareil de Golgi est similaire au réticulum endoplasmique en ce qu'il emballe et traite les protéines et autres cellules générées substances, mais il est disposé en disques ronds empilés, un peu comme un rouleau de pièces de monnaie ou une pile de minuscules crêpes.

Lysosomes sont les centres d'élimination des déchets de la cellule, et par conséquent, ces petits corps globulaires ont des enzymes qui se dissolvent et distribuent des produits de dégradation cellulaire résultant du métabolisme quotidien. Les lysosomes sont en fait un type de vacuole, un nom pour une unité creuse liée à la membrane dans les cellules dont le but est de servir de conteneur pour des produits chimiques de quelque sorte.

le cytosquelette est réalisée en microtubules, des protéines disposées comme de minuscules pousses de bambou et servant de poutres et de poutres de support structurel. Ceux-ci s'étendent à travers tout le cytoplasme du noyau à la membrane cellulaire.