Comment fonctionne et fonctionne l'appareil de Golgi dans une cellule vivante

La cellule est un système intégral

Une cellule vivante est une unité unique, parfaite et la plus petite du corps ; elle est conçue pour utiliser l’oxygène et les nutriments aussi efficacement que possible tout en remplissant ses fonctions. Les organites vitaux de la cellule sont le noyau, les ribosomes, les mitochondries, le réticulum endoplasmique et l'appareil de Golgi. Parlons de ce dernier plus en détail.

Qu'est-ce que c'est

Cet organite membranaire est un complexe de structures qui éliminent de la cellule les substances qui y sont synthétisées. Le plus souvent, il est situé à proximité de la membrane cellulaire externe.

Appareil de Golgi : structure

Il est constitué de « sacs » en forme de membrane appelés citernes. Ces derniers ont une forme allongée, légèrement aplatie au milieu et élargie sur les bords. Le complexe contient également des vésicules rondes de Golgi - de petites structures membranaires. Les citernes sont « repliées » en piles appelées dictyosomes. L'appareil de Golgi contient différents types de « sacs » ; l'ensemble du complexe est divisé en certaines parties selon le degré de distance par rapport au noyau. Il y en a trois : la section cis (la plus proche du noyau), la section médiane et la section trans - la plus éloignée du noyau. Ils se caractérisent par une composition en enzymes différente, et donc par le travail effectué. Il y a une particularité dans la structure des dictyosomes : ils sont polaires, c'est-à-dire que la section la plus proche du noyau ne reçoit que les vésicules provenant du réticulum endoplasmique. La partie de la « pile » faisant face à la membrane cellulaire ne fait que les former et les libérer.

Appareil de Golgi : fonctions

Les principales tâches réalisées sont le tri des protéines, des lipides, des sécrétions muqueuses et leur élimination. Les substances non protéiques sécrétées par les composants cellulaires et glucidiques de la membrane externe la traversent également. En même temps, l'appareil de Golgi n'est pas du tout un médiateur indifférent qui « transmet » simplement des substances ; des processus d'activation et de modification (« maturation ») s'y déroulent :

1. Tri des substances, transport des protéines. La distribution des substances protéiques se fait en trois flux : pour la membrane de la cellule elle-même, pour l'exportation et pour les enzymes lysosomales. En plus des protéines, le premier flux comprend également des graisses. Fait intéressant que toutes les substances exportées sont transportées dans les vésicules. Mais les protéines destinées à la membrane cellulaire sont incrustées dans la membrane de la vésicule de transport et se déplacent ainsi.
2. La libération de tous les produits fabriqués dans la cellule. L'appareil de Golgi « emballe » tous les produits, qu'ils soient protéiques ou autres, dans des vésicules sécrétoires. Toutes les substances sont libérées grâce à l'interaction complexe de ces dernières avec la membrane cellulaire.
3. Synthèse de polysaccharides (glycosaminoglycanes et composants du glycocalyx de la paroi cellulaire).
4. Sulfatation, glycosylation des graisses et des protéines, protéolyse partielle de ces dernières (nécessaire pour les convertir d'une forme inactive à une forme active) - autant de processus de «maturation» des protéines nécessaires à leur futur travail à part entière.

En conclusion

Après avoir examiné la structure et le fonctionnement du complexe de Golgi, nous sommes convaincus qu'il constitue la partie la plus importante et la plus intégrante de toute cellule (en particulier des cellules sécrétoires). Une cellule qui ne produit pas de substances destinées à l'exportation ne peut pas non plus se passer de cet organite, car la « complétion » de la membrane cellulaire et d'autres facteurs importants en dépendent. processus internes activité de la vie.

L'appareil de Golgi, également appelé complexe de Golgi, se trouve à la fois chez les animaux et les animaux et consiste généralement en un ensemble de sections en forme de coupe reliées par une membrane appelées citernes qui ressemblent à une pile de ballons dégonflés.

Cependant, certains flagellés unicellulaires possèdent 60 citernes qui forment l'appareil de Golgi. De même, le nombre de piles complexes de Golgi varie en fonction de ses fonctions. , en règle générale, contiennent de 10 à 20 piles par cellule, réunies en un seul complexe par des connexions tubulaires entre les réservoirs. L'appareil de Golgi est généralement situé à proximité.

Histoire de la découverte

En raison de relativement grandes tailles Le complexe de Golgi a été l'un des premiers organites observés dans les cellules. En 1897, un médecin italien nommé Camillo Golgi, étudiant système nerveux, utilisé nouvelle technologie la coloration, qu'il a lui-même développée (et qui est d'actualité aujourd'hui). Grâce à la nouvelle méthode, le scientifique a pu discerner la structure cellulaire et l'a appelée appareil réticulaire interne.

Peu de temps après qu'il ait annoncé publiquement sa découverte en 1898, la structure fut nommée en son honneur, devenant universellement connue sous le nom d'appareil de Golgi. Cependant, de nombreux scientifiques de l’époque ne croyaient pas que Golgi observait un véritable organite cellulaire et attribuaient sa découverte à une distorsion visuelle provoquée par la coloration. L'invention du microscope électronique au XXe siècle a finalement confirmé que l'appareil de Golgi est un organite cellulaire.

Structure

Chez la plupart des eucaryotes, l'appareil de Golgi est formé d'empilements de poches constituées de deux sections principales : une section cis et une section trans. Le compartiment cis est un complexe de disques membraneux aplatis appelés citernes, dérivés d'amas vésiculaires qui jaillissent du réticulum endoplasmique.

Les cellules de mammifères contiennent généralement entre 40 et 100 piles. En règle générale, chaque pile comprend de 4 à 8 chars. Certaines possèdent cependant une soixantaine de citernes. Cet ensemble de citernes est divisé en divisions cis, médiale et trans. Le compartiment trans est la structure cisternale terminale à partir de laquelle les protéines sont conditionnées dans des vésicules destinées aux lysosomes, aux vésicules sécrétoires ou à la surface cellulaire.

Fonctions

L'appareil de Golgi est souvent considéré comme le service de distribution et de livraison des produits chimiques de la cellule. Il modifie les protéines et les lipides (graisses) produits dans la cellule et les prépare à l'exportation hors de la cellule ou au transport vers d'autres endroits de la cellule. Les protéines et les lipides, construits dans le réticulum endoplasmique lisse et rugueux, sont regroupés dans de minuscules vésicules qui se déplacent jusqu'à atteindre le complexe de Golgi.

Les vésicules fusionnent avec les membranes de Golgi et libèrent les molécules contenues dans l'organite. Une fois à l’intérieur, les composés sont ensuite traités par l’appareil de Golgi puis dirigés dans une vésicule vers leur destination à l’intérieur ou à l’extérieur de la cellule. Les produits exportés sont des sécrétions de protéines ou glycoprotéines qui participent au fonctionnement des cellules de l’organisme. D'autres substances retournent dans le réticulum endoplasmique ou peuvent mûrir pour le devenir.

Les modifications moléculaires qui se produisent dans le complexe de Golgi se produisent de manière ordonnée. Chaque citerne comporte deux compartiments principaux : le compartiment cis est l'extrémité de l'organite, où les substances entrent depuis le réticulum endoplasmique pour être traitées, et le compartiment trans, où elles sortent sous la forme de vésicules individuelles plus petites. Par conséquent, la section cis est située près du réticulum endoplasmique, d'où proviennent la plupart des substances, et la section trans est située près de la cellule, où sont envoyées de nombreuses substances modifiées dans l'appareil de Golgi.

Composition chimique chaque section, ainsi que les enzymes contenues dans les lumières (espaces ouverts internes des réservoirs) entre les sections sont distinctives. Les protéines, glucides, phospholipides et autres molécules produites dans le réticulum endoplasmique sont transportées vers l'appareil de Golgi pour subir une modification biochimique lors de la transition des compartiments cis aux compartiments trans du complexe. Les enzymes présentes dans la lumière de Golgi modifient la portion glucidique des glycoprotéines en ajoutant ou en soustrayant des monomères de sucre individuels. De plus, l’appareil de Golgi produit lui-même une grande variété de macromolécules, notamment des polysaccharides.

Le complexe de Golgi dans les cellules végétales produit des pectines et d'autres polysaccharides essentiels à la structure et au métabolisme des plantes. Les produits exportés par l'appareil de Golgi à travers le compartiment trans fusionnent finalement avec membrane plasmique cellules. Parmi les fonctions les plus importantes du complexe figure le tri grande quantité macromolécules produites par la cellule et leur transport vers les destinations nécessaires. Des étiquettes ou des étiquettes d'identification moléculaire spécialisées, telles que des groupes phosphate, sont ajoutées par les enzymes de Golgi pour faciliter ce processus de tri.

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Le complexe de Golgi a été découvert en 1898. Cette structure membranaire est conçue pour excréter les composés synthétisés dans le réticulum endoplasmique. Ensuite, nous examinerons de plus près ce système.

Complexe de Golgi : structure

Le dispositif est un empilement de réservoirs à membrane en forme de disque. Ces sacs sont quelque peu élargis vers les bords. Le système de vésicules de Golgi est associé aux citernes. Dans les cellules animales, il existe un ou plusieurs empilements reliés par des tubes ; dans les cellules végétales, on trouve des dictyosomes (plusieurs empilements séparés). Le complexe Golgi comprend trois sections. Ils sont entourés de vésicules membranaires :

• compartiment cis le plus proche du noyau ;
• médian;
• département trans (le plus éloigné du noyau).

Ces systèmes diffèrent par leur ensemble d'enzymes. Dans le département cis, la première pochette est appelée « réservoir de secours ». Avec son aide, les récepteurs provenant du réticulum intermédiaire endoplasmique reculent. L'enzyme de la section cis est appelée phosphoglycosidase. Il ajoute du phosphate au mannose (un glucide). Le compartiment médial contient deux enzymes. Il s'agit notamment de la mennadiase et de la N-acétylglucosamine transférase. Ce dernier ajoute des glycosamines. Enzymes du département trans : peptidase (elle effectue la protéolyse) et transférase (avec son aide se produit le transfert de groupes chimiques).

Complexe de Golgi : fonctions

Cette structure assure la séparation des protéines en trois flux suivants :

1. Lysosomal. Grâce à lui, les protéines glycosylées pénètrent dans le compartiment cis de l'appareil de Golgi. Certains d'entre eux sont phospholytisés. En conséquence, du mannose-6-phosphate est formé - des enzymes lysosomales. Dans le futur, ces protéines phosphorées entreront dans les lysosomes et ne seront pas modifiées.
2. Exocytose constitutive (sécrétion). Ce flux comprend des protéines et des lipides, devenus des composants de l’appareil cellulaire de surface, dont le glycocalyx. Sont également présents ici des composés qui font partie de la matrice extracellulaire.
3. Sécrétion inductible. Les protéines qui fonctionnent en dehors de la cellule, de l'appareil de surface et dans l'environnement interne du corps pénètrent dans ce flux. La sécrétion inductible est caractéristique des cellules sécrétoires.

Le complexe de Golgi participe à la formation des sécrétions muqueuses - mucopolysaccharides (glycosaminoglycanes). L'appareil forme également les composants glucidiques du glycocalyx. Ils sont principalement représentés par les glycolipides. Le système assure également la sulfatation des éléments protéiques et glucidiques. Le complexe de Golgi est impliqué dans la protéolyse partielle des protéines. Dans certains cas, de ce fait, le composé passe d'une forme inactive à une forme active (par exemple, la proinsuline est transformée en insuline).

Mouvement des composés du réticulum endoplasmique (RE)

Le complexe est asymétrique. Les cellules situées plus près du noyau contiennent les protéines les plus immatures. Des vésicules – vésicules membranaires – sont attachées en permanence à ces sacs. Ils bourgeonnent à partir du réticulum granulaire endoplasmique. Le processus de synthèse des protéines par les ribosomes se déroule sur ses membranes. Liaisons de transport depuis réticulum endoplasmique dans le complexe de Golgi est effectuée sans discernement. Dans ce cas, les protéines mal ou incomplètement repliées continuent de rester dans l'EPS. Le mouvement de retour des composés dans le réticulum endoplasmique nécessite la présence d'une séquence signal spéciale et est rendu possible par la liaison de ces substances aux récepteurs membranaires du compartiment cis.

Modification des protéines

Dans les réservoirs du complexe, se produit la maturation de composés destinés à la sécrétion, transmembranaires, lysosomales et autres. Ces protéines se déplacent séquentiellement à travers les citernes vers les organites. C'est en eux que commencent leurs modifications - phospholation et glycosylation. Au cours du premier processus, un résidu d’acide orthophosphorique est ajouté aux protéines. Lors de la O-glycosylation, les sucres complexes sont amarrés via un atome d'oxygène. Différents réservoirs contiennent différentes enzymes catalytiques. Par conséquent, les protéines qui y mûrissent se produisent séquentiellement divers processus. Sans aucun doute, un tel phénomène de marche doit être contrôlé. Les résidus de polysaccharides (mannose principalement) agissent comme une sorte de « label de qualité ». Ils marquent les protéines en cours de maturation. La science ne comprend pas entièrement le mouvement ultérieur des composés à travers les réservoirs, malgré le fait que les substances résistantes restent plus ou moins présentes dans les réservoirs. dans une plus grande mesure associé à une pochette.

Transport des protéines depuis l'appareil

Les vésicules bourgeonnent du compartiment trans du complexe. Ils contiennent des composés protéiques pleinement matures. La fonction principale du complexe est considérée comme le tri des protéines qui le traversent. L'appareil réalise la formation d'un « flux tridirectionnel de protéines » - maturation et transport :

1. Connexions de membrane plasmique.
2. Secrets.
3. Enzymes lysosomales.

Grâce au transport vésiculaire, les protéines qui ont traversé le complexe de Golgi sont délivrées vers certaines zones conformément aux « tags ». Ce processus n’est pas non plus entièrement compris par la science. Il a été établi que le transport des protéines du complexe nécessite la participation de récepteurs membranaires spéciaux. Ils reconnaissent la connexion et assurent l'amarrage sélectif de la vésicule et d'un organite particulier.

Formation de lysosomes

De nombreuses enzymes hydrolytiques traversent l'appareil. L'ajout du tag mentionné ci-dessus est réalisé avec la participation de deux enzymes. La reconnaissance spécifique des hydrolases lysosomales par des éléments de leur structure tertiaire et l'ajout de N-acétylglucosamine phosphate sont réalisées par la N-acétylglucosamine phosphotransférase. Le phosphoglycoside, la deuxième enzyme, clive la N-acétylglucosamine, entraînant la formation de l'étiquette M6P. Celui-ci est à son tour reconnu par une protéine réceptrice. Avec son aide, les hydrolases pénètrent dans les vésicules et les envoient aux lysosomes. Dans ceux-ci, dans des conditions acides, le phosphate est séparé de l'hydrolase mature. En présence de perturbations de l'activité de la N-acétylglucosamine phosphotransférase dues à des mutations ou à des défauts génétiques du récepteur M6P, toutes les enzymes lysosomales sont délivrées par défaut à la membrane externe. Ils sont ensuite sécrétés dans le milieu extracellulaire. Il a également été établi que certains récepteurs M6F sont également transportés vers la membrane externe. Ils effectuent le retour des enzymes lysosomales introduites accidentellement du milieu extérieur dans la cellule lors de l'endocytose.

Transport de substances vers la membrane externe

Habituellement, même au stade de la synthèse, les composés protéiques de la membrane externe sont incrustés dans la paroi du réticulum endoplasmique avec leurs régions hydrophobes. Ils sont ensuite transportés vers le complexe de Golgi. De là, ils sont transportés vers la surface cellulaire. Lors de la fusion du plasmalemme et des vésicules, ces composés ne sont pas libérés dans environnement externe.

Sécrétion

Presque tous les composés produits dans la cellule (qu’ils soient de nature protéique ou non) passent par le complexe de Golgi. Là, ils forment des vésicules sécrétoires. Chez les plantes, avec la participation des dictyosomes, la production de matériel se produit

Structure du complexe de Golgi

Complexe de Golgi (KG), ou appareil à mailles internes , est une partie particulière du système métabolique du cytoplasme, participant au processus d'isolement et de formation des structures membranaires de la cellule.

Le CG est visible au microscope optique sous la forme d'un maillage ou de corps incurvés en forme de tige se trouvant autour du noyau.

Au microscope électronique, il a été révélé que cet organite est représenté par trois types de formations :

Tous les composants de l'appareil de Golgi sont formés de membranes lisses.

Remarque 1

Parfois, AG a une structure granulaire et est située près du noyau sous la forme d'une calotte.

L'AG se trouve dans toutes les cellules des plantes et des animaux.

Remarque 2

L'appareil de Golgi est considérablement développé dans les cellules sécrétoires. Il est particulièrement visible dans les cellules nerveuses.

L'espace intermembranaire interne est rempli d'une matrice contenant des enzymes spécifiques.

L'appareil de Golgi comporte deux zones :

• zone de formation, où, à l'aide de vésicules, pénètre le matériau synthétisé dans le réticulum endoplasmique ;
• zone de maturation, où se forment les sécrétions et les sacs sécrétoires. Cette sécrétion s'accumule dans les zones terminales de l'AG, d'où bourgeonnent les vésicules sécrétoires. En règle générale, ces vésicules transportent des sécrétions en dehors de la cellule.

• Localisation de CG

Dans les cellules apolaires (par exemple dans les cellules nerveuses), le CG est situé autour du noyau ; dans les cellules sécrétoires, il occupe une place entre le noyau et le pôle apical.

Le complexe du sac de Golgi présente deux surfaces :

formatif(immature ou régénérative) cis-surface (du latin Cis - de ce côté) ; fonctionnel(mature) – trans-surface (du latin Trans – à travers, derrière).

La colonne de Golgi, avec sa surface formatrice convexe, fait face au noyau, est adjacente au réticulum endoplasmique granulaire et contient de petites vésicules rondes appelées intermédiaire. La surface concave mature de la colonne du sac fait face au sommet (pôle apical) de la cellule et se termine par de grosses vésicules.

Formation du complexe de Golgi

Les membranes KG sont synthétisées par le réticulum endoplasmique granulaire, adjacent au complexe. Les zones de l'EPS qui lui sont adjacentes perdent des ribosomes et de petits ribosomes en bourgeonnent. vésicules de transport ou intermédiaires. Ils se déplacent vers la surface formatrice de la colonne de Golgi et fusionnent avec son premier sac. Sur la surface opposée (mature) du complexe de Golgi se trouve un sac de forme irrégulière. Son expansion - granules prosécrétoires (vacuoles condensantes) - bourgeonne continuellement et se transforme en vésicules remplies de sécrétions - granules sécrétoires. Ainsi, dans la mesure où les membranes de la surface mature du complexe sont utilisées pour les vésicules sécrétoires, les sacs de la surface formatrice se reconstituent aux dépens du réticulum endoplasmique.

Fonctions du complexe de Golgi

La fonction principale de l'appareil de Golgi est l'élimination des substances synthétisées par la cellule. Ces substances sont transportées à travers les cellules du réticulum endoplasmique et s'accumulent dans les vésicules de l'appareil réticulaire. Ensuite, soit ils sont libérés dans l’environnement extérieur, soit la cellule les utilise au cours de sa vie.

Le complexe concentre également certaines substances (par exemple des colorants) qui pénètrent dans la cellule de l'extérieur et doivent en être éliminées.

Dans les cellules végétales, le complexe contient des enzymes pour la synthèse des polysaccharides et le matériau polysaccharidique lui-même, qui est utilisé pour construire la membrane cellulosique de la cellule.

De plus, KG synthétise ces produits chimiques, qui forment la membrane cellulaire.

En général, l'appareil de Golgi remplit les fonctions suivantes :

1. accumulation et modification de macromolécules synthétisées dans le réticulum endoplasmique ;
2. formation de sécrétions complexes et de vésicules sécrétoires par condensation du produit sécrétoire ;
3. synthèse et modification des glucides et des glycoprotéines (formation de glycocalyx, de mucus) ;
4. modification des protéines - ajout de diverses formations chimiques au polypeptide (phosphate - phosphorylation, carboxyle - carboxylation), formation de protéines complexes (lipoprotéines, glycoprotéines, mucoprotéines) et dégradation des polypeptides ;
5. est important pour la formation et le renouvellement de la membrane cytoplasmique et d'autres formations membranaires en raison de la formation de vésicules membranaires, qui fusionnent ensuite avec la membrane cellulaire ;
6. formation de lysosomes et granularité spécifique dans les leucocytes ;
7. formation de peroxysomes.

La teneur en protéines et, en partie, en glucides du CG provient du réticulum endoplasmique granulaire, où il est synthétisé. La majeure partie du composant glucidique est formée dans les sacs du complexe avec la participation d'enzymes glycosyltransférases, situées dans les membranes des sacs.

Dans le complexe de Golgi, des sécrétions cellulaires contenant des glycoprotéines et des glycosaminoglycanes se forment finalement. Dans le CG, les granules sécrétoires mûrissent, qui se transforment en vésicules, et le mouvement de ces vésicules vers la membrane plasmique La dernière étape de la sécrétion est la poussée des vésicules formées (matures) hors de la cellule. L'élimination des inclusions sécrétoires de la cellule s'effectue en installant les membranes de la vésicule dans le plasmalemme et en libérant les produits de sécrétion à l'extérieur de la cellule. Lors du déplacement des vésicules sécrétoires vers le pôle apical de la membrane cellulaire, leurs membranes s'épaississent à partir des 5 à 7 nm initiaux, atteignant une épaisseur de plasmalemme de 7 à 10 nm.

Remarque 4

Il existe une interdépendance entre l'activité cellulaire et la taille du complexe de Golgi : les cellules sécrétoires ont de grandes colonnes de CG, tandis que les cellules non sécrétoires contiennent un petit nombre de sacs complexes.

Organoïdes- des composants permanents, nécessairement présents, de la cellule qui remplissent des fonctions spécifiques.

Réticulum endoplasmique

Réticulum endoplasmique (RE), ou réticulum endoplasmique (RE), est un organite monomembranaire. Il s'agit d'un système de membranes qui forment des « citernes » et des canaux, reliés entre eux et délimitant un seul espace interne : les cavités EPS. Les membranes sont reliées d'un côté à la membrane cytoplasmique et de l'autre à la membrane nucléaire externe. Il existe deux types d'EPS : 1) rugueux (granuleux), contenant des ribosomes à sa surface, et 2) lisse (agranulaire), dont les membranes ne portent pas de ribosomes.

Fonctions : 1) transport de substances d'une partie de la cellule à une autre, 2) division du cytoplasme cellulaire en compartiments (« compartiments »), 3) synthèse de glucides et de lipides (RE lisse), 4) synthèse de protéines (RE rugueux), 5) lieu de formation de l'appareil de Golgi .

Ou Complexe de Golgi, est un organite monomembranaire. Il se compose d’empilements de « citernes » aplaties aux bords élargis. Un système de petites vésicules monomembranaires (vésicules de Golgi) leur est associé. Chaque pile se compose généralement de 4 à 6 « citernes », constitue une unité structurelle et fonctionnelle de l’appareil de Golgi et est appelée dictyosome. Le nombre de dictyosomes dans une cellule varie de un à plusieurs centaines. Dans les cellules végétales, les dictyosomes sont isolés.

L'appareil de Golgi est généralement situé près du noyau cellulaire (dans les cellules animales, souvent près du centre cellulaire).

Fonctions de l'appareil de Golgi : 1) accumulation de protéines, lipides, glucides, 2) modification des substances organiques entrantes, 3) « conditionnement » de protéines, lipides, glucides dans des vésicules membranaires, 4) sécrétion de protéines, lipides, glucides, 5) synthèse de glucides et de lipides , 6) lieu de formation des lysosomes La fonction sécrétoire est la plus importante, c'est pourquoi l'appareil de Golgi est bien développé dans les cellules sécrétoires.

Lysosomes

Lysosomes- des organites monomembranaires. Ce sont de petites bulles (diamètre de 0,2 à 0,8 microns) contenant un ensemble d'enzymes hydrolytiques. Les enzymes sont synthétisées sur le RE brut et se déplacent vers l'appareil de Golgi, où elles sont modifiées et conditionnées dans des vésicules membranaires qui, après séparation de l'appareil de Golgi, deviennent elles-mêmes des lysosomes. Un lysosome peut contenir de 20 à 60 différents types enzymes hydrolytiques. La dégradation des substances à l'aide d'enzymes est appelée lyse.

Il y a : 1) lysosomes primaires, 2) lysosomes secondaires. Les lysosomes qui se détachent de l'appareil de Golgi sont dits primaires. Les lysosomes primaires sont un facteur assurant l'exocytose des enzymes de la cellule.

Les secondaires sont appelés lysosomes formés à la suite de la fusion de lysosomes primaires avec des vacuoles endocytaires. Dans ce cas, elles digèrent les substances qui pénètrent dans la cellule par phagocytose ou pinocytose, on peut donc les appeler vacuoles digestives.

Autophagie- le processus de destruction des structures inutiles pour la cellule. Tout d'abord, la structure à détruire est entourée d'une seule membrane, puis la capsule membranaire résultante fusionne avec le lysosome primaire, entraînant la formation d'un lysosome secondaire (vacuole autophagique), dans lequel cette structure est digérée. Les produits de la digestion sont absorbés par le cytoplasme cellulaire, mais une partie reste non digérée. Le lysosome secondaire contenant cette matière non digérée est appelé corps résiduel. Par exocytose, les particules non digérées sont éliminées de la cellule.

Autolyse- l'autodestruction cellulaire, qui se produit en raison de la libération du contenu des lysosomes. Normalement, l'autolyse se produit lors de la métamorphose (disparition de la queue chez un têtard de grenouilles), de l'involution de l'utérus après l'accouchement et dans les zones de nécrose tissulaire.

Fonctions des lysosomes : 1) digestion intracellulaire des substances organiques, 2) destruction des structures cellulaires et non cellulaires inutiles, 3) participation aux processus de réorganisation cellulaire.

Vacuoles

Vacuoles- les organites monomembranaires sont des « conteneurs » remplis de solutions aqueuses de substances organiques et inorganiques. Les appareils ER et Golgi participent à la formation des vacuoles. Les jeunes cellules végétales contiennent de nombreuses petites vacuoles qui, à mesure que les cellules grandissent et se différencient, fusionnent les unes avec les autres et forment une grande vacuole centrale. La vacuole centrale peut occuper jusqu'à 95 % du volume d'une cellule mature ; le noyau et les organites sont poussés vers la membrane cellulaire. La membrane délimitant la vacuole végétale est appelée tonoplaste. Le liquide qui remplit une vacuole végétale s'appelle sève cellulaire. La sève cellulaire contient des matières organiques solubles dans l'eau et sels inorganiques, monosaccharides, disaccharides, acides aminés, produits métaboliques finaux ou toxiques (glycosides, alcaloïdes), certains pigments (anthocyanes).

Les cellules animales contiennent de petites vacuoles digestives et autophagiques, qui appartiennent au groupe des lysosomes secondaires et contiennent des enzymes hydrolytiques. Les animaux unicellulaires possèdent également des vacuoles contractiles qui remplissent les fonctions d'osmorégulation et d'excrétion.

Fonctions de la vacuole : 1) accumulation et stockage de l'eau, 2) régulation du métabolisme eau-sel, 3) maintien de la pression de turgescence, 4) accumulation de métabolites hydrosolubles, réserve nutriments, 5) colorer les fleurs et les fruits et attirer ainsi les pollinisateurs et les disperseurs de graines, 6) voir les fonctions des lysosomes.

Le réticulum endoplasmique, l'appareil de Golgi, les lysosomes et les vacuoles se forment réseau vacuolaire unique de la cellule, dont les éléments individuels peuvent se transformer les uns dans les autres.

Mitochondries

1 - membrane externe ;
2 - membrane interne ; 3 - matrice ; 4 - croix ; 5 - système multienzymatique ; 6 - ADN circulaire.

La forme, la taille et le nombre de mitochondries varient énormément. Les mitochondries peuvent être en forme de bâtonnet, rondes, en spirale, en forme de coupe ou ramifiées. La longueur des mitochondries varie de 1,5 à 10 µm et leur diamètre de 0,25 à 1,00 µm. Le nombre de mitochondries dans une cellule peut atteindre plusieurs milliers et dépend de l'activité métabolique de la cellule.

La mitochondrie est délimitée par deux membranes. La membrane externe des mitochondries (1) est lisse, la membrane interne (2) forme de nombreux plis - Cristaux(4). Les crêtes augmentent la surface de la membrane interne, sur laquelle se trouvent les systèmes multienzymatiques (5) impliqués dans la synthèse des molécules d'ATP. L'espace interne des mitochondries est rempli de matrice (3). La matrice contient de l'ADN circulaire (6), de l'ARNm spécifique, des ribosomes de type procaryote (type 70S) et des enzymes du cycle de Krebs.

L'ADN mitochondrial n'est pas associé aux protéines (« nu »), est attaché à la membrane interne de la mitochondrie et contient des informations sur la structure d'environ 30 protéines. Pour construire une mitochondrie, beaucoup plus de protéines sont nécessaires, de sorte que les informations sur la plupart des protéines mitochondriales sont contenues dans l'ADN nucléaire et ces protéines sont synthétisées dans le cytoplasme de la cellule. Les mitochondries sont capables de se reproduire de manière autonome par fission en deux. Entre les membranes externe et interne il y a réservoir de protons, où l'accumulation de H + se produit.

Fonctions des mitochondries : 1) synthèse d'ATP, 2) dégradation de l'oxygène des substances organiques.

Selon une hypothèse (la théorie de la symbiogenèse), les mitochondries proviendraient d'anciens organismes procaryotes aérobies libres qui, ayant accidentellement pénétré dans la cellule hôte, formaient ensuite avec elle un complexe symbiotique mutuellement bénéfique. Les données suivantes soutiennent cette hypothèse. Premièrement, l'ADN mitochondrial présente les mêmes caractéristiques structurelles que l'ADN des bactéries modernes (fermé en anneau, non associé à des protéines). Deuxièmement, les ribosomes mitochondriaux et les ribosomes bactériens appartiennent au même type, le type 70S. Troisièmement, le mécanisme de fission mitochondriale est similaire à celui des bactéries. Quatrièmement, la synthèse des protéines mitochondriales et bactériennes est supprimée par les mêmes antibiotiques.

Plastides

1 - membrane externe ; 2 - membrane interne ; 3 - stroma; 4 - thylakoïde; 5 - grains; 6 - lamelles; 7 - grains d'amidon; 8 - gouttes lipidiques.

Les plastes ne sont caractéristiques que des cellules végétales. Distinguer trois principaux types de plastes: leucoplastes - plastes incolores dans les cellules des parties non peintes des plantes, chromoplastes - plastes colorés généralement jaunes, rouges et fleurs oranges les chloroplastes sont des plastes verts.

Chloroplastes. Dans les cellules des plantes supérieures, les chloroplastes ont la forme d'une lentille biconvexe. La longueur des chloroplastes varie de 5 à 10 µm et leur diamètre de 2 à 4 µm. Les chloroplastes sont délimités par deux membranes. La membrane externe (1) est lisse, la membrane interne (2) a une structure pliée complexe. Le plus petit pli s'appelle thylakoïde(4). Un groupe de thylakoïdes disposés comme une pile de pièces de monnaie est appelé facette(5). Le chloroplaste contient en moyenne 40 à 60 grains, disposés en damier. Les granae sont reliés entre eux par des canaux aplatis - lamelles(6). Les membranes thylakoïdes contiennent des pigments photosynthétiques et des enzymes qui assurent la synthèse de l'ATP. Le principal pigment photosynthétique est la chlorophylle, qui détermine vert chloroplastes.

L'espace intérieur des chloroplastes est rempli stroma(3). Le stroma contient de l’ADN circulaire « nu », des ribosomes de type 70S, des enzymes du cycle de Calvin et des grains d’amidon (7). À l'intérieur de chaque thylakoïde se trouve un réservoir de protons et H + s'accumule. Les chloroplastes, comme les mitochondries, sont capables de se reproduire de manière autonome en se divisant en deux. On les trouve dans les cellules des parties vertes des plantes supérieures, notamment dans de nombreux chloroplastes des feuilles et des fruits verts. Les chloroplastes des plantes inférieures sont appelés chromatophores.

Fonction des chloroplastes : photosynthèse. On pense que les chloroplastes proviennent d’anciennes cyanobactéries endosymbiotiques (théorie de la symbiogenèse). Cette hypothèse repose sur la similitude des chloroplastes et des bactéries modernes dans un certain nombre de caractéristiques (ADN circulaire, « nu », ribosomes de type 70S, mode de reproduction).

Leucoplastes. La forme varie (sphérique, ronde, en coupe, etc.). Les leucoplastes sont délimités par deux membranes. La membrane externe est lisse, la membrane interne forme quelques thylakoïdes. Le stroma contient de l'ADN circulaire « nu », des ribosomes de type 70S, des enzymes pour la synthèse et l'hydrolyse des nutriments de réserve. Il n'y a pas de pigments. Les cellules des organes souterrains de la plante (racines, tubercules, rhizomes, etc.) possèdent surtout de nombreux leucoplastes. Fonction des leucoplastes : synthèse, accumulation et stockage des nutriments de réserve. Amyloplastes- des leucoplastes qui synthétisent et accumulent l'amidon, élaioplastes- les huiles, protéinoplastes- les protéines. Différentes substances peuvent s'accumuler dans le même leucoplaste.

Chromoplastes. Délimité par deux membranes. La membrane externe est lisse, la membrane interne est soit lisse, soit forme des thylacoïdes uniques. Le stroma contient de l'ADN circulaire et des pigments - des caroténoïdes, qui donnent aux chromoplastes une couleur jaune, rouge ou orange. La forme d'accumulation des pigments est différente : sous forme de cristaux, dissous dans des gouttelettes lipidiques (8), etc. Contenus dans les cellules des fruits mûrs, des pétales, feuilles d'automne, rarement - les légumes-racines. Les chromoplastes sont considérés comme l'étape finale du développement des plastes.

Fonction des chromoplastes : colorant les fleurs et les fruits et attirant ainsi les pollinisateurs et les disperseurs de graines.

Tous les types de plastes peuvent être formés à partir de proplastes. Proplastes- des petits organites contenus dans les tissus méristématiques. Puisque les plastes ont origine commune, des transformations mutuelles sont possibles entre eux. Les leucoplastes peuvent se transformer en chloroplastes (verdissement des tubercules de pomme de terre à la lumière), les chloroplastes - en chromoplastes (jaunissement des feuilles et rougeur des fruits). La transformation des chromoplastes en leucoplastes ou chloroplastes est considérée comme impossible.

Ribosomes

1 - grande sous-unité ; 2 - petite sous-unité.

Ribosomes- organites non membranaires, diamètre environ 20 nm. Les ribosomes sont constitués de deux sous-unités, une grande et une petite, dans lesquelles ils peuvent se dissocier. La composition chimique des ribosomes est constituée de protéines et d'ARNr. Les molécules d'ARNr représentent 50 à 63 % de la masse du ribosome et forment sa charpente structurelle. Il existe deux types de ribosomes : 1) eucaryotes (avec des constantes de sédimentation pour l'ensemble du ribosome - 80S, petite sous-unité - 40S, grande - 60S) et 2) procaryotes (70S, 30S, 50S, respectivement).

Les ribosomes de type eucaryote contiennent 4 molécules d'ARNr et environ 100 molécules de protéines, tandis que le type procaryote contient 3 molécules d'ARNr et environ 55 molécules de protéines. Pendant la biosynthèse des protéines, les ribosomes peuvent « travailler » individuellement ou se combiner en complexes - polyribosomes (polysomes). Dans de tels complexes, ils sont liés les uns aux autres par une molécule d’ARNm. Les cellules procaryotes ne possèdent que des ribosomes de type 70S. Les cellules eucaryotes possèdent à la fois des ribosomes de type 80S (membranes rugueuses en EPS, cytoplasme) et de type 70S (mitochondries, chloroplastes).

Des sous-unités ribosomales eucaryotes se forment dans le nucléole. La combinaison de sous-unités en un ribosome entier se produit dans le cytoplasme, généralement lors de la biosynthèse des protéines.

Fonction des ribosomes : assemblage d'une chaîne polypeptidique (synthèse des protéines).

Cytosquelette

Cytosquelette formé de microtubules et de microfilaments. Les microtubules sont des structures cylindriques non ramifiées. La longueur des microtubules varie de 100 µm à 1 mm, le diamètre est d'environ 24 nm et l'épaisseur de paroi est de 5 nm. Le principal composant chimique est la protéine tubuline. Les microtubules sont détruits par la colchicine. Les microfilaments sont des filaments d'un diamètre de 5 à 7 nm et sont constitués de protéine actine. Les microtubules et les microfilaments forment des tissages complexes dans le cytoplasme. Fonctions du cytosquelette : 1) détermination de la forme de la cellule, 2) support des organites, 3) formation du fuseau, 4) participation aux mouvements cellulaires, 5) organisation du flux cytoplasmique.

Comprend deux centrioles et une centrosphère. Centriole est un cylindre dont la paroi est formée de neuf groupes de trois microtubules fusionnés (9 triplets), reliés entre eux à certains intervalles par des liaisons croisées. Les centrioles sont réunis par paires où ils sont situés à angle droit les uns par rapport aux autres. Avant la division cellulaire, les centrioles divergent vers des pôles opposés et un centriole fille apparaît près de chacun d'eux. Elles forment un fuseau de division qui contribue à la répartition uniforme du matériel génétique entre les cellules filles. Dans les cellules des plantes supérieures (gymnospermes, angiospermes), le centre cellulaire ne possède pas de centrioles. Les centrioles sont des organites du cytoplasme auto-réplicatifs ; ils résultent de la duplication de centrioles existants. Fonctions : 1) assurer la divergence des chromosomes vers les pôles cellulaires lors de la mitose ou de la méiose, 2) le centre d'organisation du cytosquelette.

Organoïdes de mouvement

Pas présent dans toutes les cellules. Les organites de mouvement comprennent les cils (ciliés, épithélium des voies respiratoires), les flagelles (flagellés, spermatozoïdes), les pseudopodes (rhizopodes, leucocytes), les myofibrilles (cellules musculaires), etc.

Flagelles et cils- des organites en forme de filament, représentant un axonème délimité par une membrane. L'axonème est une structure cylindrique ; la paroi du cylindre est formée de neuf paires de microtubules ; en son centre se trouvent deux microtubules simples. À la base de l'axonème se trouvent des corps basaux, représentés par deux centrioles mutuellement perpendiculaires (chaque corps basal est constitué de neuf triplets de microtubules ; il n'y a pas de microtubules en son centre). La longueur du flagelle atteint 150 microns, les cils sont plusieurs fois plus courts.

Myofibrilles sont constitués de myofilaments d'actine et de myosine qui assurent la contraction des cellules musculaires.

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