ΚΥΤΤΑΡΟ: «Περιηγηση στο εσωτερικο του κυτταρου»

ΑΠΟ ΤΟ ΠΡΩΤΟΠΛΑΣΜΑ ΣΤΟ ΚΥΤΤΑΡΟΠΛΑΣΜΑ Τι ήταν το πρωτόπλασμα; Πως φτάσαμε στο κυτταρόπλασμα; Οι πρωτοπόροι της βιολογίας με τα ατελή μικροσκόπια της εποχής τους, παρατηρούσαν το κύτταρο ως μια ομογενή ημίρευστη μάζα και μέσα σε αυτήν τον πυρήνα. Αυτή η ημίρευστη μάζα του κυττάρου που είναι η βασική ουσία της έμβιας ύλης και από την οποία απορρέουν όλες οι ζωτικές λειτουργίες την ονόμασαν πρωτόπλασμα Χάρη στο ηλεκτρονικό μικροσκόπιο και τις σύγχρονες μεθόδους βιοχημικής ανάλυσης , διαπιστώθηκε ότι το πρωτόπλασμα είναι πολύ πιο πολύπλοκο και ονομάστηκε κυτταρόπλασμα

ΤΟ ΚΥΤΤΑΡΟΠΛΑΣΜΑ Το κυτταρόπλασμα: Αποτελεί το τμήμα του κυττάρου που βρίσκεται ανάμεσα στην πυρηνική και την πλασματική μεμβράνη Περιέχει ένα πλήθος διαφορετικών δομών που ονομάζονται οργανίδια Κάθε οργανίδιο κάνει μια συγκεκριμένη λειτουργία που «υπαγορεύεται» από το ίδιο «κέντρο ελέγχου», τον πυρήνα του κυττάρου Απλοποιημένη απεικόνιση ζωικού κυττάρου με το κυτταρόπλασμα και τα διάφορα οργανίδια

ΠΥΡΗΝΑΣ Ι Γενικά υπάρχει ένας πυρήνας σε κάθε κύτταρο Εξαιρέσεις: Όλα τα κύτταρα έχουν έναν μόνο πυρήνα; Φωτογραφία πυρήνα από ηλεκτρονικό μικροσκόπιο Γενικά υπάρχει ένας πυρήνας σε κάθε κύτταρο Εξαιρέσεις: Το κύτταρο του πρωτόζωου Paramecium έχει 2 πυρήνες Τα μυϊκά κύτταρα έχουν πολυάριθμους πυρήνες Τα ερυθρά αιμοσφαίρια , κατά τη διάρκεια της διαφοροποίησης τους χάνουν τον πυρήνα τους

ΠΥΡΗΝΑΣ ΙΙ Σχήμα σφαιρικό ή ωοειδές σφαιρικό ή ωοειδές Το πυρηνόπλασμα στο εσωτερικό του. Που περιέχει: σχεδόν όλο το DNA του κυττάρου ένα ή περισσότερους πυρηνίσκους Διάφορες χημικές ενώσεις: νουκλεοτίδια, πρωτεΐνες, ένζυμα κ.ά. Διάμετρος κοντά στα 5μm Θέση συνήθως στο κέντρο, όμως σε κάποια κύτταρα δεν έχει σταθερή θέση Τα μέρη του πυρήνα: Ο πυρηνικός φάκελος ή πυρηνική μεμβράνη , που τον περιβάλλει και που αποτελείται από δυο μεμβράνες μια εσωτερική και μια εξωτερική. Παρουσιάζει πόρους που διευκολύνουν την επικοινωνία του πυρήνα με το κυτταρόπλασμα Ο πυρηνίσκος διακρίνεται στο μικροσκόπιο από το σφαιρικό του σχήμα και την πυκνή υφή του Αποτελείται από DNA, RNA και δεν περιβάλλεται από στοιχειώδη μεμβράνη Σε αυτόν συντίθεται το rRNA

Ο ΡΟΛΟΣ ΤΟΥ ΠΥΡΗΝΑ ΣΤΗ ΖΩΗ ΤΩΝ ΚΥΤΤΑΡΩΝ Φυλάσσει το γενετικό υλικό (DNA). Oι πληροφορίες που βρίσκονται στο DNA καθορίζουν τις ιδιότητες του κυττάρου και ελέγχουν όλες τις κυτταρικές δραστηριότητες Είναι το οργανίδιο στο οποίο διπλασιάζεται το γενετικό υλικό και έτσι εξασφαλίζεται η μεταβίβαση των γενετικών πληροφοριών αναλλοίωτη, από γενιά σε γενιά Σε αυτό συντίθεται τα διάφορα είδη RNA από τις γενετικές πληροφορίες που φέρει το DNA

ΕΝΔΟΜΕΜΒΡΑΝΙΚΟ ΣΥΣΤΗΜΑ Οι μεμβράνες που υπάρχουν στο κυτταρόπλασμα συγκροτούν ένα ενιαίο δομικά και λειτουργικά σύνολο το ενδομεμβρανικό σύστημα. Αποτελείται από τα εξής οργανίδια: ενδοπλασματτικό δίκτυο, σύπλεγμα Golgi, λυσοσώματα, υπεροξειδιοσώματα και κενοτόπια.

ΕΝΔΟΠΛΑΣΜΑΤΙΚΟ ΔΙΚΤΥΟ Ι Είναι ένα πολυδαίδαλο σύνολο αγωγών και κύστεων που διασχίζει το κυτταρόπλασμα Οι μεμβράνες του είναι συνδεδεμένες με την πλασματική μεμβράνη, τον πυρηνικό φάκελο ή τις μεμβράνες των υπόλοιπων οργανιδίων Η παραπάνω σύνδεση επιτρέπει τη μεταφορά ουσιών τόσο μεταξύ των τμημάτων του κυτταροπλάσματος όσο και μεταξύ πυρήνα και εξωκυτταρικού περιβάλλοντος Πάνω στις μεμβράνες του υπάρχουν ένζυμα, που εξυπηρετούν διαφορετικές αντιδράσεις μεταβολισμού. Στο ηλεκτρονικό μικροσκόπιο διακρίνονται δυο μορφές του: το αδρό ενδοπλασματικό δίκτυο και το λείο ενδοπλασματικό δίκτυο

ΑΔΡΟ ΕΝΔΟΠΛΑΣΜΑΤΙΚΟ ΔΙΚΤΥΟ Φέρει στην εξωτερική του επιφάνεια τα ριβοσώματα Τα ριβοσώματα: δεν περιβάλλονται από μεμβράνη αποτελούνται από πρωτεΐνες και rRNA σε αυτά γίνεται η πρωτεϊνοσύνθεση Οι πρωτεΐνες που συντίθενται εισέρχονται στο εσωτερικό των αγωγών, όπου μπορεί να υποστούν τροποποιήσεις π.χ. προσθήκη σακχάρων

ΛΕΙΟ ΕΝΔΟΠΛΑΣΜΑΤΙΚΟ ΔΙΚΤΥΟ Αποτελεί συνέχεια του αδρού. Διαφέρει από το αδρό γιατί δε φέρει ριβοσώματα και γιατί έχει περισσότερο σωληνοειδή μορφή Η λειτουργία του σχετίζεται με τη σύνθεση λιπιδίων και την εξουδετέρωση τοξικών ουσιών

ΣΥΜΠΛΕΓΜΑ GOLGI Ι Αποτελείται από ομάδες πεπλατυσμένων σάκων από στοιχειώδη μεμβράνη Συγκεντρώνει και τροποποιεί τις πρωτεΐνες που παράγονται στο αδρό ενδοπλασματικό δίκτυο Η μεταφορά πρωτεϊνών από το αδρό ενδοπλασματικό δίκτυο προς το σύμπλεγμα Golgi γίνεται: Μέσω της φυσικής σύνδεσης των μεμβρανών των δυο αυτών οργανιδίων Με τη βοήθεια κυστιδίων

Σύμπλεγμα Golgi από μικροσκόπιο Ο ρόλος των κυστιδίων: Σύμπλεγμα Golgi από μικροσκόπιο Οι πρωτεΐνες που παράχθηκαν στα ριβοσώματα του αδρού ενδοπλασματικού δικτύου κλείνονται σε κυστίδια, αποκόπτονται έτσι από το αδρό ενδοπλασματικό δίκτυο και συγχωνεύονται με τις μεμβράνες του συμπλέγματος Golgi. Στο σύμπλεγμα Golgi υποβάλλονται σε τελική χημική επεξεργασία , όπου και πάλι σε λειτουργίες του οργανισμού

ΛΥΣΟΣΩΜΑΤΑ Είναι σφαιρικά και περιβάλλονται από απλή στοιχειώδη μεμβράνη Περιέχουν υδρολυτικά ένζυμα για την πέψη μεγαλομοριακών ουσιών και μικροβίων Στα φυτικά κύτταρα ως λυσοσώματα λειτουργούν ορισμένα χυμοτόπια

ΔΡΑΣΗ ΛΥΣΟΣΩΜΑΤΩΝ Την ικανότητά τους αυτή την οφείλουν σε έναν αριθμό από περισσότερα από 50 διαφορετικά ένζυμα, που χαρακτηρίζονται υδρολυτικά, διότι με τη συμβολή του νερού, μπορούν να διασπούν κάθε είδος μακρομορίου (πρωτεΐνες, νουκλεϊκά οξέα, λίπη και πολυσακχαρίτες)

ΥΠΡΟΞΕΙΔΙΟΣΩΜΑΤΑ Είναι μικρά σφαιρικά κυστίδια που περιβάλλονται από απλή στοιχειώδη μεμβράνη Περιέχουν οξειδωτικά ένζυμα που βοηθούν σε μεταβολικές διεργασίες, όπως: Στην μετατροπή του οινοπνεύματος σε ακεταλδεϋδη στα ηπατικά και νεφρικά κύτταρα αποτοξίνωση του οργανισμού από το οινόπνευμα των αλκοολούχων ποτών Η μετατροπή του υπεροξειδίου του υδρογόνου σε οξυγόνο και νερό  σημαντική διεργασία γιατι το υπεροξείδιο του υδρογόνου είναι τοξικό

ΚΕΝΟΤΟΠΙΑ Είναι κυστίδια που περιβάλλονται από απλή στοιχειώδη μεμβράνη και περιέχουν ένα υδατώδες υγρό Στα ζωικά κύτταρα ένα είδος κενοτοπίων είναι τα πεπτικά κενοτόπια που δημιουργούνται κατά την ενδοκύττωση μικροοργανισμών και σωματιδίων τροφής Στα φυτικά κύτταρα τα κενοτόπια ονομάζονται χυμοτόπια  αποτελούν αποθήκες θρεπτικών ουσιών διαλυμένων στο υδατώδες υγρό.

ΦΥΤΙΚΟ ΚΥΤΤΑΡΟ

ΕΝΔΟΜΕΜΒΡΑΝΙΚΟ ΣΥΣΤΗΜΑ

ΧΛΩΡΟΠΛΑΣΤΕΣ Ι Τα κύτταρα για να διατηρήσουν τη δομή και τη λειτουργικότητά τους χρειάζονται ενέργεια, που την αντλούν από το περιβάλλον. Η ενέργεια αυτή όμως για να τους είναι χρήσιμη πρέπει να μετατραπεί σε άλλες μορφές ενέργειας απαραίτητες για το κύτταρο. Το ρόλο της μετατροπής της εξωτερικής ενέργειας σε «χρήσιμη» μορφή τον αναλαμβάνουν τα οργανίδια του κυττάρου : οι χλωροπλάστες και τα μιτοχόνδρια ΧΛΩΡΟΠΛΑΣΤΕΣ: Υπάρχουν μόνο στα κύτταρα των πράσινων τμημάτων των φυτών Σε αυτούς γίνεται η φωτοσύνθεση Περιβάλλονται από διπλή στοιχειώδη μεμβράνη Στο εσωτερικό τους υπάρχει το στρώμα (ρευστή μάζα) που περιέχει τα θυλακοειδή (πεπλατυσμένα κυστίδια), που σχηματίζουν, τα grana , που περιέχουν μόρια χλωροφύλλης Περιέχουν τα ελασμάτια (μεμονωμένες μεμβρανώδεις δομές) που συνδέουν τα grana μεταξύ τους.

Η Οργάνωση του χλωροπλάστη: (α) ηλεκτρονική μικροφωτογραφία (β) σχηματική απεικόνιση

ΧΛΩΡΟΠΛΑΣΤΕΣ ΙΙ Στο στρώμα του χλωροπλάστη βρίσκονται το DNA ,ένζυμα και ριβοσώματα  που του επιτρέπουν να διαιρείται , αλλά και να συνθέτει μερικές από τις πρωτεΐνες του Οι χλωροπλάστες είναι υποκατηγορία κάποιων οργανιδίων των φυτικών κυττάρων που ονομάζονται πλαστίδια Στα πλαστίδια ανήκουν επίσης: οι αμυλοπλάστες : βρίσκονται στα κύτταρα των ριζών των φυτών και αποτελούν αποθήκες αμύλου οι χρωμοπλάστες: περιέχουν χρστικές και βρίσκονται στα άνθη, στα φύλλα και στους καρπούς

ΜΙΤΟΧΟΝΔΡΙΑ Υπάρχουν σε όλα τα κύτταρα , φωτοσυνθετικά και μη Υπάρχουν σε όλα τα κύτταρα , φωτοσυνθετικά και μη Σε αυτά γίνεται η μετατροπή της ενέργειας σε μορφές αξιοποιήσιμες για το κύτταρο Το σχήμα τους ποικίλλει: επιμήκες, σφαιρικό ή ωοειδές Ο αριθμός του ανά κύτταρο ποικίλλει και αυξάνεται όταν τα κύτταρα έχουν υψηλές ενεργειακές απαιτήσεις(π.χ. τα μυϊκά) Περιβάλλονται από διπλή στοιχειώδη μεμβράνη Η εξωτερική μεμβράνη είναι λεία, ενώ η εσωτερική παρουσιάζει αναδιπλώσεις προς το εσωτερικό του μιτοχονδρίου. Στις αναδιπλώσεις υπάρχουν ένζυμα Στο εσωτερικό τους υπάρχει η μήτρα (παχύρευστη μάζα). Στη μήτρα υπάρχουν DNA, ένζυμα και ριβοσώματα. Τα μιτοχόνδρια μπορούν να διπλασιάζονται ανεξάρτητα από το κύτταρο Στα μιτοχόνδρια παράγονται πρωτεΐνες

Η οργάνωση του μιτοχόνδριου: (α) ηλεκτρονική μικρογραφία και (β) σχηματική απεικόνιση