ΤΜΗΜΑ Β2 Το Ζωϊκό κύτταρο

ΘΑΝΑΣΗΣ

Μια περιήγηση στο εσωτερικό του κυττάρου

Εικόνα ευκαρυωτικού κυττάρου στο οπτικό μικροσκόπιο
Στο οπτικό μικροσκόπιο ένα ευκαρυωτικό κύτταρο φαίνεται σαν οροθετημένη ομοιογενής ημίρρευστη μάζα στην οποία συνήθως ξεχωρίζει ο πυρήνας. Αρχικά δημιουργήθηκε η εντύπωση ότι αυτή η μάζα εκδηλώνει το φαινόμενο της ζωής και για αυτό ονομάστηκε πρωτόπλασμα.

Τα οργανίδια είναι δομές οι οποίες γίνονται φανερές με το ηλεκτρονικό μικροσκόπιο. Το πρωτόπλασμα μαζί με τα οργανίδια ονομάζεται κυτταρόπλασμα. Κάθε οργανίδιο ειδικεύεται σε κάποια συγκεκριμένη λειτουργία.
 Αξιοποιούν πηγές εξωτερικής ενέργειας πχ μιτοχόνδρια, χλωροπλάστες
 Συνθέτουν, τροποποιούν, μεταφέρουν ουσίες όπως πρωτεΐνες
 Ενεργούν για τις κινήσεις του κυττάρου και την σταθερότητά του
 Ο πυρήνας αποτελεί το κέντρο ελέγχου όλων

Αριθμός πυρήνων ενός ευκαρυωτικού κυττάρου
 Φυσιολογικά κάθε κύτταρο περιέχει έναν μόνο πυρήνα
 Υπάρχουν κύτταρα που περιέχουν δύο πυρήνες όπως κάποια πρωτόζωα Paramecium
 Υπάρχουν κύτταρα που περιέχουν πολλούς πυρήνες όπως τα γραμμωτά μυϊκά κύτταρα
 Υπάρχουν κύτταρα που δεν περιέχουν κανένα πυρήνα. Χαρακτηριστικό παράδειγμα αποτελούν τα ερυθρά αιμοσφαίρια τα οποία αρχικά περιέχουν έναν πυρήνα αλλά κατά τη διαφοροποίησή τους τον χάνουν
Ποια είναι η μορφή και το σχήμα του πυρήνα

Ο πυρήνας είναι συνήθως σφαιρικός ή ωοειδής.
Η διάμετρός του κυμαίνεται στα 5 nm
Συνήθως βρίσκεται στο κέντρο του κυττάρου αλλά υπάρχουν και περιπτώσεις που είτε εκτοπίζεται στα άκρα του είτε δεν έχει καθορισμένη θέση

Ο πυρήνας περιβάλλεται από μια μεμβράνη η οποία είναι μια στοιχειώδης μεμβράνη και ονομάζεται πυρηνικός φάκελος ή πυρηνική μεμβράνη. Ο πυρηνικός φάκελος φέρει οπές οι οποίες ονομάζονται πυρηνικοί πόροι. Η λειτουργία των πόρων είναι σημαντική αφού επιτρέπει την επικοινωνία κυτταροπλάσματος – πυρήνα:
 Τα μόρια RNA που δημιουργούνται στο εσωτερικό του πυρήνα εξέρχονται στο κυτταρόπλασμα όπου θα χρησιμοποιηθούν
 Τα μόρια των πρωτεϊνών που συντίθονται στο κυτταρόπλασμα εισέρχονται στον πυρήνα όπου χρησιμοποιούνται για διάφορους λόγους. Επίσης τα νουκλεοτίδια δημιουργούνται στο κυτταρόπλασμα και μεταφέρονται στον πυρήνα

Εσωτερικά ο πυρήνας περιέχει το πυρηνόπλασμα, μια ημίρρευστη ουσία μέσα στην οποία εντοπίζεται:
 Η χρωματίνη, η οποία είναι ένα σύμπλεγμα όλου σχεδόν του DNA ενός ευκαρυωτικού κυττάρου με RNA και πρωτεΐνες . Η χρωματίνη είναι συνήθως με τη μορφή ενός ακανόνιστου δικτύου νημάτων και κοκκίων. Στην αρχή της διαίρεσης του κυττάρου η χρωματίνη σχηματίζει συμπαγείς μεμονωμένες δομές, τα χρωμοσώματα
 Ο πυρηνίσκος. Κάθε πυρήνας μπορεί να έχει έναν ή και περισσότερους πυρηνίσκους. Ο πυρηνίσκος έχει σχήμα σφαιρικό και πυκνή υφή, δεν περιβάλλεται από μεμβράνη. Ο πυρηνίσκος είναι ο τόπος σύνθεσης του rRNA.
 Διάφορες χημικές ενώσεις όπως νουκλεοτίδια, ένζυμα άλλες πρωτεΐνες

Ο πυρήνας είναι σημαντικός για το κύτταρο διότι είναι ο χώρος όπου:
 Φυλάσσεται το γενετικό υλικό (DNA). Οι πληροφορίες οι οποίες είναι καταγραμμένες στο DNA καθορίζουν τις ιδιότητες και τις λειτουργίες του κυττάρου, συνεπώς και του οργανισμού
 Αντιγράφεται το γενετικό υλικό και έτσι μεταβιβάζονται αναλλοίωτες οι γενετικές πληροφορίες στα θυγατρικά κύτταρα και άτομα
 Συντίθονται τα διάφορα είδη RNA με καλούπι το DNA

Ενδομεμβρανικό σύστημα
Οι μεμβράνες του κυττάρου αποτελούν ένα ενιαίο δομικά και λειτουργικά σύνολο το ενδομεμβρανικό σύστημα. Στο ενδομεμβρανικό σύστημα περιλαμβάνονται τα παρακάτω οργανίδια:
 Ενδοπλασματικό δίκτυο
 Σύμπλεγμα Golgi
 Λυσοσώματα
 Υπεροξειδιοσώματα
Το Ενδοπλασματικό δίκτυο έχει τα ακόλουθα μορφολογικά χαρακτηριστικά:
 Σχηματίζει ένα πολύπλοκο δίκτυο αγωγών και κύστεων σε όλο το κυτταρόπλασμα
 Οι μεμβράνες τους αποτελούν πάνω από 50% των μεμβρανών του κυττάρου και φαίνονται να συνδέονται με την πλασματική μεμβράνη, την πυρηνική μεμβράνη και τις μεμβράνες των άλλων οργανιδίων
 Έχει δύο μορφές το αδρό ενδοπλασματικό δίκτυο που φέρει στην εξωτερική επιφάνεια των αγωγών του ριβοσώμαυτα και το λείο ενδοπλασματικό δίκτυο που δεν φέρει ριβοσώματα και είναι περισσότερο σωληνοειδές

Ο ρόλος του ενδοπλασματικού δικτύου είναι πολύ σημαντικός:
 Μέσω των αγωγών του και σχηματίζοντας κυστίδια διακινεί ουσίες:
 Μεταξύ των διαφόρων τμημάτων του κυτταροπλάσματος
 Μεταξύ του πυρήνα και του εξωκυτταρικού περιβάλλοντος
 Εξυπηρετεί την επιτέλεση ποικίλων βιοχημικών αντιδράσεων χάρη στα διάφορα ένζυμα που εδράζονται στις επιφάνειες των μεμβρανών του
Ειδικότερα:
 Στα ριβοσώματα του αδρού ενδοπλασματικού δικτύου παράγονται οι πρωτεΐνες κάποιες από τις οποίες στη συνέχεια τροποποιούνται με την προσθήκη πχ σακχάρων
 Το λείο ενδοπλασματικό δίκτυο σχετίζεται
 με τη σύνθεση λιπιδίων
 εξουδετέρωση τοξικών ουσιών

Τα ριβοσώματα είναι οργανίδια τα οποία δεν περιβάλλονται από μεμβράνη και περιέχουν rRNA και πρωτεΐνες. Ο ρόλος των ριβοσωμάτων είναι η σύνθεση πρωτεϊνών.

Τα ριβοσώματα εντοπίζονται:
 Στην επιφάνεια του αδρού ενδοπλασματικού δικτύου
 Ελεύθερα στο κυτταρόπλασμα
 Στα μιτοχόνδρια
 Στους χλωροπλάστες

Το σύμπλεγμα Golgi αποτελείται από συστοιχίες πεπλατυσμένων σάκων από στοιχειώδη μεμβράνη
Η λειτουργία του έχει σχέση με τις πρωτεΐνες τις οποίες:
1. Συγκεντρώνει μετά τη σύνθεση τους που γίνεται στο ενδοπλασματικό δίκτυο
2. Υποβάλλει σε τελική χημική επεξεργασία πχ προσθήκη μη πρωτεϊνικών τμημάτων
3. Μεταφέρει σε άλλα σημεία του κυττάρου ή του οργανισμού με εξωκύττωση

Πως διακινούνται οι πρωτεΐνες προς και από το σύμπλεγμα Golgi:
 Από το ενδοπλασματικό δίκτυο προς το σύμπλεγμα Golgi οι πρωτεΐνες μεταφέρονται
 Είτε από τις συνδέσεις των μεμβρανών τους
 Είτε με κυστίδια. Τα κυστίδια που περιέχουν πρωτεΐνες αποκόπτονται από το ενδοπλασματικό δίκτυο και οδεύουν προς το σύμπλεγμα Golgi όπου συγχονεύονται με τις μεμβράνες του
 Το σύμπλεγμα Golgi διοχετεύει τις πρωτεΐνες αφού τις ξαναπακετάρει σε κυστίδια
 Με εξωκύττωση σε άλλα κύτταρα του οργανισμού
 Σε άλλα σημεία του κυττάρου

Τα λυσοσώματα είναι σφαιρικά κυστίδια και περιβάλλονται από απλή στοιχειώδη μεμβράνη. Περιέχουν ένζυμα με τα οποία το κύτταρο πέπτει:
 Μακρομόρια
 Μικροοργανισμούς
Στα φυτικά κύτταρα το ρόλο των λυσοσωμάτων έχουν τα χυμοτόπια.

Τα υπεροξειδιοσώματα είναι σφαιρικά κυστίδια και περιβάλλονται από απλή στοιχειώδη μεμβράνη. Περιέχουν οξειδωτικά ένζυμα τα οποία επιταχύνουν:
 Την οξείδωση των λιπαρών οξέων
 Την μετατροπή του υπεροξειδίου του υδρογόνου σε νερό και οξυγόνο
 Στα κύτταρα του ήπατος και των νεφρών τη μετατροπή του οινοπνεύματος σε ακεταλδεύδη ώστε να αποτοξινωθεί ο οργανισμός

Κενοτόπιο λέγεται κάθε κυστίδιο που περιβάλλεται από απλή στοιχειώδη μεμβράνη και περιέχει ένα υδατώδες υγρό:
 Ζωικά κύτταρα: έχουν διάφορα είδη κενοτοπίων όπως τα πεπτικά που σχηματίζονται κατά τη φαγοκυττάρωση μικροβίων ή σωματιδίων τροφής
 Φυτικά κύτταρα: τα κενοτόπια τους λέγονται χυμοτόπια. Λειτουργούν:
 Συνήθως ως αποθήκες θρεπτικών ουσιών, χρωστικών και ιόντων διαλυμένων στο υδατώδες υγρό
 Ως αποθήκες άχρηστων προϊόντων του μεταβολισμού
 Σαν λυσοσώματα, όσα περιέχουν υδρολυτικά ένζυμα

Τα πλστίδια είναι οργανίδια μόνο των φυτικών κυττάρων. Διακρίνονται:
 Σε αμυλοπλάστες: άχρωμα πλαστίδια των κυττάρων των ριζών που αποθηκεύουν άμυλο
 Σε χρωμοπλάστες: περιέχουν χρωστικές. Βρίσκονται σε άνθη, φύλλα και καρπούς
 Σε χλωροπλάστες: βρίσκονται μόνο στα φωτοσυνθετικά κύτταρα. Επιτελούν τη φωτοσύνθεση

Δομή χλωροπλαστών και ιδιότητές τους:
Οι χλωροπλάστες περιβάλλονται από δύο ομαλές χωρίς πτυχές στοιχειώδεις μεμβράνες
Το εσωτερικό των χλωροπλαστών καταλαμβάνεταια πο μία ρευστή μάζα, το στρώμα, μέσα στο οποίο εντοπίζονται:
1. Θυλακοειδή: πεπλατυσμένα κυστίδια που στοιβάζονται το ένα πάνω στο άλλο δημιουργούν σωρούς τα grana
2. Ελασμάτια: μεμονωμένες μεμβρανώδεις δομές που συνδέονται τα grana
3. DNA ένζυμα και ριβοσώματα. Χάρη σε αυτά ο χλωροπλάστης αναπαράγεται συνθέτει ορισμένες από τις πρωτεΐνες του, έχει δηλαδή μερική ανεξαρτησία από τον πυρήνα.

Μιτοχόνδρια και λειτουργία τους
Τα μιτοχόνδρια δίνουν στην ενέργεια μορφή κατάλληλη για τις κυτταρικές λειτουργίες. Κύτταρα με αυξημένες ενεργειακές ανάγκες περιέχουν μεγάλο αριθμό μιτοχονδρίων. Τα μιτοχόνδρια περιβάλλονται από διπλή στοιχειώδη μεμβράνη εκ των οποίων η μία η εσωτερική έχει πτυχές προς τα μέσα. το εσωτερικό των μιτοχονδρίων καταλαμβάνεται από μία παχύρρευστη μάζα, τη μήτρα όπου εντοπίζονται DNA ένζυμα και ριβοσώματα έτσι μπορούν να αναπαράγονται να συνθέτουν ορισμένες από τις πρωτεΐνες τους, έχουν δηλαδή μερική ανεξαρτησία από τον πυρήνα. Το σχήμα των μιτοχονδρίων είναι επίμηκες σφαιρικό ή ωοειδές

Δομή κυτταρικού σκελετού
Το κυτταρόπλασμα δεν είναι μία ημίρρευστη άμορφη μάζα αλλά διασχίζεται από ένα πλέγμα πρωτεϊνικών ινιδίων, των κυτταρικό σκελετό ο οποίος συνίσταται από:
 Μικροσωληνίσκους
 Μικροίνίδια
 Ενδιάμεσα ινίδια

Ρόλος κυτταρικού σκελετού
 Στηρίζει μηχανικά το κύτταρο ώστε να διατηρεί ή να αλλάζει το σχήμα του
 Συγκρατεί τα οργανίδια σε συγκεκριμένες θέσεις και τα βοηθά να κινηθούν
 Συμμετέχει στην κίνηση του ίδιου του κυττάρου
 Στα ζωικά κύτταρα μικροσωληνίσκοι συγκροτούν το κεντροσωμάτιο το οποίο συνίσταται από δύο κεντρίλια και βοηθά στη κυτταροδιαίρεση

ΤΗΓΑΝΙΤΗΣ

Πυρήνας

Ο πυρήνας είναι το πιο ευδιάκριτο οργανίδιο των ευκαρυωτικών; κυττάρων. Κατά κανόνα υπάρχει ένας πυρήνας σε κάθε κύτταρο. Υπάρχουν ωστόσο και κύτταρα με δυο πυρήνες, όπως το κύτταρο του πρωτόζωου (Paramecium) ή κύτταρα με πολυάριθμους πυρήνες, όπως ορισμένα μυϊκά. Υπάρχουν όμως και κύτταρα, όπως είναι τα ερυθρά αιμοσφαίρια, που κατά τη διάρκεια της διαφοροποίησης τους χάνουν τον πυρήνα τους.

Το σχήμα του πυρήνα είναι συνήθως σφαιρικό ή ωοειδές και η διάμετρος του, αν και ποικίλλει, προσεγγίζει τα 5 μm. Σε μερικά κύτταρα βρίσκεται περίπου στο κέντρο τους, σε αλλά όμως δε φαίνεται να έχει σταθερή Ο πυρήνας περιβάλλεται από τον πυρηνικό φάκελο ή πυρηνική μεμβράνη, που αποτελείται από δύο στοι­χειώδεις μεμβράνες, μια εσωτερική και μια εξωτερική. Η παρατήρηση του πυρηνικού φακέλου με το ηλεκτρονικό μικροσκόπιο δείχνει ότι κατά διαστήματα παρουσιάζει πόρους, που σχηματίζονται από τη συνένωση της εσωτερικής με την εξωτερική μεμβράνη. Οι πυρηνικοί πόροι παίζουν σημαντικό ρόλο στην επικοινωνία του πυρήνα με το κυτταρόπλασμα, γιατί ελέγχουν τα μακρομόρια που ανταλλάσσονται μεταξύ τους.

Το εσωτερικό του πυρήνα καταλαμβάνεται από το πυρηνόπλασμα. Είναι μια ημίρρευστη ουσία, στην οποία περιέχονται το σύνολο σχεδόν του DΝΑ του ευκαρυωτικού κυττάρου, ένας ή περισσότεροι πυρηνίσκοι και διάφορες χημικές ενώσεις (νουκλεοτίδια, ένζυμα, πρωτεΐνες κ.ά.).

Ο πυρηνίσκος είναι μια δομή που διακρίνεται εύκολα στο μικροσκόπιο από το σφαιρικό σχήμα της και την πυκνή υφή της. Αποτελείται κυρίως από RNA και DNA και δεν περιβάλλεται από στοιχειώδη μεμβράνη. Σ' αυτόν συντίθεται το rRNA (συστατικό των ριβοσωμάτων).

Ο ρόλος του πυρήνα για τη ζωή των κυττάρων είναι σημαντικός, αφού:

α. Φυλάσσει το γενετικό υλικό (DNA). Με βάση τις πληροφορίες που είναι καταγραμμένες σ' αυτό καθορίζονται οι ιδιότητες του κυττάρου, και κατ' επέκταση του οργανισμού, και ελέγχονται όλες οι κυτταρικές δραστηριότητες.

β. Είναι το οργανίδιο στο οποίο διπλασιάζεται το γενετικό υλικό, με τρόπο που εξασφαλίζει τη μεταβίβαση των γενετικών πληροφοριών, αναλλοίωτων, από κύτταρο σε κύτταρο αλλά και από γενιά σε γενιά,

γ. Είναι το οργανίδιο στο εσωτερικό του οποίου συντίθενται τα διάφορα είδη RNA από γενετικές πληροφορίες που φέρει το DNA.

Κάτι που δείχνει τη μεγάλη σημασία του πυρήνα για τη ζωή του κυττάρου είναι το γεγονός ότι κύτταρα τα οποία έχασαν τον πυρήνα τους κατά τη διαφοροποίηση τους (π.χ. ερυθρά αιμοσφαίρια) ή κύτταρα από τα οποία αφαιρέθηκε τεχνητά ο πυρήνας δεν αναπαράγονται και εμφανίζουν μικρό αριθμό μεταβολικών διεργασιών και περιορισμένη διάρκεια ζωής.

ΘΑΝΑΣΗΣ

ΓΕΝΙΚΕΣ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΕΣ ΓΙΑ ΤΟ ΚΥΤΤΑΡΟ

Με την έννοια κύτταρο εννοούμε τη μικρότερη γνωστή ζωντανή μονάδα, το μικρότερο τμήμα κάθε οργανισμού, που χαρακτηρίζεται απ’ την ύπαρξη ζωής. Αποτελείται από δύο κύρια συστατικά : το πρωτόπλασμα και τον πυρήνα.
Τα συστατικά αυτά περιβάλλονται απ’ την ονομαζόμενη κυτταρική μεμβράνη, που, στους φυτικούς οργανισμούς, αποτελείται απ’ την κυτταρίνη, νεκρή οργανική ουσία που αποτελεί και το χαρακτηριστικό γνώρισμα των φυτών. Μεταγενέστερες έρευνες αποκάλυψαν την ανυπαρξία της κυτταρικής μεμβράνης στα κύτταρα των ζωικών οργανισμών. Αυτά απλών περιβάλλονται από μια λεπτή επίστρωση πυκνότερου πρωτοπλάσματος, το λεγόμενο εκτόπλασμα.
Η πιο απλή μορφή οργανισμού είναι αυτή που αποτελείται από ένα μόνο κύτταρο. Είναι οι ονομαζόμενοι μονοκύτταροι οργανισμοί. Δεν είναι όμως σπάνιο το φαινόμενο, πολλοί μονοκύτταροι οργανισμοί να ενώνονται σε ομάδες, διατηρώντας όμως την αυτοτέλεια τους, τα κοινόβια οι αποικίες. Πολλά επίσης κύτταρα ενώνονται σε ένα καινούργιο κύτταρο με πολλούς πυρήνες και αποτελούν τα συγκοίτια. Οι συνηθισμένες όμως μορφές με τις οποίες παρουσιάζονται τα κύτταρα είναι πρωτογενείς συστατικές μονάδες των πολυκύτταρων οργανισμών.
Στους οργανισμούς αυτούς ολόκληρο το σώμα αποτελείται από άθροισμα αμάδων κυττάρων που έχουν ειδικευτεί στο να επιτελούν ορισμένες λειτουργίες, απαραίτητες για την διατήρηση του οργανισμού στην ζωή.
Η ονομασία κύτταρο δόθηκε στις στοιχειώδης αυτές μονάδες ζωής απ’ τον Άγγλο ROBERT HOOK, που ήταν ο πρώτος που ασχολήθηκε με την μικροσκοπική μελέτη των κυττάρων. Απ’ την εποχή αυτή, πολλοί επιστήμονες ασχολήθηκαν με το κύτταρο και την δομή του, τον πολλαπλασιασμό και τις ιδιότητες του. Έτσι, σήμερα βρισκόμαστε στην θέση να γνωρίζουμε ότι ο πυρήνας περιβάλλεται από το κυτταρόπλασμα ή πρωτόπλασμα που περιέχει, ιδίως στα νεαρά κύτταρα, έναν άλλο μικρότερο πυρήνα τον πυρηνίσκο, που περιβάλλεται από την πυρηνική μεμβράνη. Κοντά στον πυρήνα, υπάρχει το κεντροσωμάτιο, κέντρο της κεντρόσφαιρας του κυττάρου.
Ο πυρήνας αποτελείται από δύο ουσίες : τη λινίνη ή αχρωματίνη και τη χρωματίνη. Η χημική του σύσταση χαρακτηρίζεται απ’ την ύπαρξη λευκοματωδών ουσιών, με μεγάλη περιεκτικότητα σε φώσφορο και σίδηρο. Το κεντροσωμάτιο αποτελείται από το κεντρόπλασμα και κεντρόλιο.
Γύρω απ’ αυτά τα συστατικά του κυττάρου, που διαδραματίζουν και το σπουδαιότερο ρόλο στη ζωή του, περιφέρεται μια ουσία παχύρευστη, πλούσια σε υδατάνθρακες, λευκώματα και ανόργανα άλατα, το πρωτόπλασμα.
Κύριο συστατικό του πρωτοπλάσματος είναι και το νερό που χωρίς αυτό δεν είναι δυνατό να εννοηθεί ζωντανό πρωτόπλασμα. Εδώ πρέπει να σημειωθεί ότι έχει παρατηρηθεί κύτταρο που αποτελείται μόνο από πρωτόπλασμα χωρίς πυρήνα, το είδος όμως αυτό χαρακτηρίζει τα ατελή κύτταρα. Και στα δύο είδη κυττάρων όμως το πρωτόπλασμα παρουσιάζει ανομοιογένεια στη σύσταση του.

Το κύτταρο χωρίζεται σε δύο κατηγορίες : στο φυτικό και στο ζωικό κύτταρο.

ΖΩΙΚΟ ΚΥΤΤΑΡΟ

zk.jpg

Το ζωικό κύτταρο αποτελείται από :

1) τον πυρήνα
2) τα ριβοσώματα
3) το ενδοπλασματικό δίκτυο
4) το σύμπλεγμα Golgi
5) τα λυσοσώματα
6) τα υπεροξειδιοσώματα
7) τα μιτοχόνδρια , και
8) το κυτταρικό σκελετό

1) • Πυρήνας

Ο πυρήνας είναι το πιο ευδιάκριτο οργανίδιο των ευκαρυωτικών; κυττάρων. Κατά κανόνα υπάρχει ένας πυρήνας σε κάθε κύτταρο. Υπάρχουν ωστόσο και κύτταρα με δυο πυρήνες, όπως το κύτταρο του πρωτόζωου (Paramecium) ή κύτταρα με πολυάριθμους πυρήνες, όπως ορισμένα μυϊκά. Υπάρχουν όμως και κύτταρα, όπως είναι τα ερυθρά αιμοσφαίρια, που κατά τη διάρκεια της διαφοροποίησης τους χάνουν τον πυρήνα τους. Το σχήμα του πυρήνα είναι συνήθως σφαιρικό ή ωοειδές και η διάμετρος του, αν και ποικίλλει, προσεγγίζει τα 5 μm. Σε μερικά κύτταρα βρίσκεται περίπου στο κέντρο τους, σε αλλά όμως δε φαίνεται να έχει σταθερή Ο πυρήνας περιβάλλεται από τον πυρηνικό φάκελο ή πυρηνική μεμβράνη, που αποτελείται από δύο στοι­χειώδεις μεμβράνες, μια εσωτερική και μια εξωτερική. Η παρατήρηση του πυρηνικού φακέλου με το ηλεκτρονικό μικροσκόπιο δείχνει ότι κατά διαστήματα παρουσιάζει πόρους, που σχηματίζονται από τη συνένωση της εσωτερικής με την εξωτερική μεμβράνη. Οι πυρηνικοί πόροι παίζουν σημαντικό ρόλο στην επικοινωνία του πυρήνα με το κυτταρόπλασμα, γιατί ελέγχουν τα μακρομόρια που ανταλλάσσονται μεταξύ τους.

Το εσωτερικό του πυρήνα καταλαμβάνεται από το πυρηνόπλασμα. Είναι μια ημίρρευστη ουσία, στην οποία περιέχονται το σύνολο σχεδόν του DΝΑ του ευκαρυωτικού κυττάρου, ένας ή περισσότεροι πυρηνίσκοι και διάφορες χημικές ενώσεις (νουκλεοτίδια, ένζυμα, πρωτεΐνες κ.ά.).

Ο πυρηνίσκος είναι μια δομή που διακρίνεται εύκολα στο μικροσκόπιο από το σφαιρικό σχήμα της και την πυκνή υφή της. Αποτελείται κυρίως από RNA και DNA και δεν περιβάλλεται από στοιχειώδη μεμβράνη. Σ' αυτόν συντίθεται το rRNA (συστατικό των ριβοσωμάτων).

Ο ρόλος του πυρήνα για τη ζωή των κυττάρων είναι σημαντικός, αφού:

α. Φυλάσσει το γενετικό υλικό (DNA). Με βάση τις πληροφορίες που είναι καταγραμμένες σ' αυτό καθορίζονται οι ιδιότητες του κυττάρου, και κατ' επέκταση του οργανισμού, και ελέγχονται όλες οι κυτταρικές δραστηριότητες.

β. Είναι το οργανίδιο στο οποίο διπλασιάζεται το γενετικό υλικό, με τρόπο που εξασφαλίζει τη μεταβίβαση των γενετικών πληροφοριών, αναλλοίωτων, από κύτταρο σε κύτταρο αλλά και από γενιά σε γενιά,

γ. Είναι το οργανίδιο στο εσωτερικό του οποίου συντίθενται τα διάφορα είδη RNA από γενετικές πληροφορίες που φέρει το DNA.

Κάτι που δείχνει τη μεγάλη σημασία του πυρήνα για τη ζωή του κυττάρου είναι το γεγονός ότι κύτταρα τα οποία έχασαν τον πυρήνα τους κατά τη διαφοροποίηση τους (π.χ. ερυθρά αιμοσφαίρια) ή κύτταρα από τα οποία αφαιρέθηκε τεχνητά ο πυρήνας δεν αναπαράγονται και εμφανίζουν μικρό αριθμό μεταβολικών διεργασιών και περιορισμένη διάρκεια ζωής.

2) • Ριβοσώματα : είναι σχηματισμοί που δεν περιβάλλονται από μεμβράνη και αποτελούνται από rRNA και πρωτεΐνες. Στα ριβοσώματα γίνεται η πρωτεΐνοσύνθεση. Στη συνέχεια οι πρωτεΐνες που συντίθενται εισέρχονται στο εσωτερικό των αγωγών. Εκεί ενδέχεται να θποστούν τροποποιήσεις. Ριβοσώματα υπάρχουν όχι μόνο στην επιφάνεια των μεμβρανών του αδρού ενδοπλασματικού δικτύου, αλλά και ελεύθερα στο κυτταρόπλασμα, καθώς επίσης και στα μιτοχόνδρια και στους χλωροπλάστες. Τα οργανίδια αυτά έχουν την δυνατότητα να συνθέτουν, ανεξάρτητα από το κύτταρο, πρωτεΐνες που τους είναι απαραίτητες.

3) • Ενδοπλασματικό δίκτυο: Είναι ένα πολυδαίδαλο σύνολο αγωγών και κύστεων το οποίο διασχίζει το κυτταρόπλασμα. Οι μεμβράνες του, που αποτελούν το 50% και πλέον των στοιχειωδών μεμβρανών του κυττάρου, συχνά εμφανίζονται συνδεδεμένες με την πλασματική μεμβράνη, τον πυρηνικό φάκελο ή τις μεμβράνες των υπόλοιπων οργανιδίων. Λόγω αυτών των συνδέσεων το ενδοπλασματικό δίκτυο λειτουργεί ως ένας κοινός αγωγός, που επιτρέπει τη μεταφορά ουσιών μεταξύ των διάφορων τμημάτων του κύτταροπλάσματος και, ίσως, μεταξύ του πυρήνα και του εξωκυτταρικού περιβάλλοντος. Οι μεμβράνες του παρέχουν επιφάνειες στις οποίες εδράζονται ένζυμα. Σε διαφορετικές περιοχές εδράζονται ένζυμα που εξυπηρετούν διαφορετικές αντιδράσεις του μεταβολισμού.

Στο ηλεκτρονικό μικροσκόπιο παρουσιάζεται με δύο μορφές, το αδρό ενδοπλασματικό δίκτυο και το λείο ενδοπλασματικό δίκτυο. Το αδρό ενδοπλασματικό δίκτυο φέρει στην εξωτερική επιφάνεια των μεμβρανών του μικρούς σχηματισμούς, τα ριβοσώματα. Οι σχηματισμοί αυτοί δεν περιβάλλονται από μεμβράνη και αποτελούνται από rRNA και πρωτεΐνες. Στα ριβοσώματα γίνεται η πρωτεϊνοσύνθεση. Στη συνέχεια οι πρωτεΐνες που συντίθενται εισέρχονται στο εσωτερικό των αγωγών. Εκεί ενδέχεται να υποστούν τροποποιήσεις (π.χ. προσθήκη σακχάρων). Ριβοσώματα υπάρχουν όχι μόνο στην επιφάνεια των μεμβρανών του αδρού ενδοπλασματικού δικτύου, αλλά και ελεύθερα στο κυτταρόπλασμα, καθώς επίσης και στα μιτοχόνδρια και στους χλωροπλάστες. Τα οργανίδια αυτά έχουν τη δυνατότητα να συνθέτουν, ανεξάρτητα από το κύτταρο, πρωτεΐνες που τους είναι απαραίτητες. Το λείο ενδοπλασματικό δίκτυο, αν και αποτελεί συνέχεια του αδρού, διαφέρει από αυτό, γιατί δε φέρει ριβοσώματα και γιατί έχει περισσότερο σωληνοειδή εμφάνιση. Η λειτουργία του σχετίζεται με τη σύνθεση λιπιδίων και την εξουδετέρωση τοξικών ουσιών.

4) • Σύμπλεγμα Golgi: Αποτελείται από ομάδες παράλληλων πεπλατυσμένων σάκων από στοιχειώδη μεμβράνη. Είναι το οργανίδιο που συγκεντρώνει και τροποποιεί τις πρωτεΐνες που παράγονται στο αδρό ενδοπλασματικό δίκτυο. Η μεταφορά των πρωτεϊνών από το ενδοπλασματικό δίκτυο προς το σύμπλεγμα Golgi γίνεται είτε μέσω της φυσικής σύνδεσης των μεμβρανών των δύο οργανιδίων είτε με την βοήθεια κυστιδίων. Στη δεύτερη περίπτωση, που είναι και η συνηθέστερη, οι πρωτεΐνες που έχουν παραχθεί στα ριβοσώματα του αδρού ενδοπλασματικού δικτύου συγκεντρώνονται και κλείνονται σε κυστίδια, τα οποία αποκόπτονται από το αδρό ενδοπλασματικό δίκτυο και συγχωνεύονται με τις μεμβράνες του συμπλέγματος Golgi. Εκεί υποβάλλονται σε μια τελική χημική επεξεργασία. Όσο τα κυστίδια αυτά περιέχουν πρωτεΐνες, που πρόκειται να χρησιμοποιηθούν σε άλλα σημεία του οργανισμού, εξάγονται με την διαδικασία της εξωκύττωσης. Τα υπόλοιπα μεταφέρουν τις πρωτεΐνες που περιέχουν εκεί όπου τις χρειάζεται το κύτταρο.

5) • Λυσοσώματα: Τα λυσοσώματα είναι σφαιρικά οργανίδια που περιβάλλονται από απλή στοιχειώδη μεμβράνη. Περιέχουν υδρολυτικά ένζυμα που βοηθούν στην πέψη μεγαλομοριακών ουσιών ενδοκυτταρικής ή εξωκυτταρικής προέλευσης, αλλά και μικροοργανισμών, που πιθανόν έχουν εισβάλει στο κύτταρο (ζωικό) με τη διαδικασία της ενδοκύττωσης. Αν τα δραστικότατα αυτά ένζυμα δε βρίσκονταν στο εσωτερικό των λυσοσωμάτων, αλλά ήταν ελεύθερα στο κυτταρόπλασμα, τότε γρήγορα θα διασπούσαν και τα συστατικά του ίδιου του κυττάρου, οπότε θα το κατέστρεφαν. Στα φυτικά κύτταρα ως λυσοσώματα λειτουργούν ορισμένα χυμοτόπια.

6) • Υπεροξειδιοσώματα: Είναι μικρά σφαιρικά κυστίδια που περιβάλλονται από απλή στοιχειώδη μεμβράνη και περιέχουν οξειδωτικά ένζυμα, που βοηθούν διάφορες μεταβολικές διεργασίες. Ειδικά στα υπεροξειδιοσώματα των ηπατικών και νεφρικών κυττάρων γίνεται και η μετατροπή του οινοπνεύματος σε ακεταλδεΰδη. Εξασφαλίζεται έτσι η αποτοξίνωση του οργανισμού μας από το οινόπνευμα που καταναλώνουμε. Μια άλλη πολύ σημαντική προσφορά των υπεροξειδιοσωμάτων για τη ζωή του κυττάρου, και κατ' επέκταση του οργανισμού, είναι και η μετατροπή του υπεροξειδίου του υδρογόνου (Η202) σε οξυγόνο και νερό. Η μετατροπή αυτή είναι αναγκαία, γιατί το υπεροξείδιο του υδρογόνου που παράγεται κατά τις αντιδράσεις μεταβολισμού είναι ιδιαίτερα τοξικό.

7) • Μιτοχόνδρια: Τα μιτοχόνδρια υπάρχουν σε όλα τα ευκαρυωτικά κύτταρα (φωτοσυνθετικά και μη), με εξαίρεση τα ώριμα ερυθρά αιμοσφαίρια. Είναι τα οργανίδια στα οποία γίνεται μετατροπή της ενέργειας σε μορφή που να μπορεί να αξιοποιηθεί για τις διάφορες λειτουργίες του κυττάρου. Το σχήμα των μιτοχονδρίων ποικίλλει (επίμηκες, σφαιρικό ή ωοειδές), όπως ποικίλλει και ο αριθμός τους στους διάφορους τύπους κυττάρων. Γενικώς, κύτταρα που έχουν υψηλές απαιτήσεις σε χημική ενέργεια, όπως τα μυϊκά, έχουν και πάρα πολλά μιτοχόνδρια, ενώ κύτταρα με μικρότερες ενεργειακές απαιτήσεις έχουν μικρότερο αριθμό μιτοχονδρίων. Όπως οι χλωροπλάστες, έτσι και τα μιτοχόνδρια περιβάλλονται από διπλή στοιχειώδη μεμβράνη. Η εξωτερική μεμβράνη είναι λεία, ενώ η εσωτερική παρουσιάζει .αναδιπλώσεις προς το εσωτερικό του μιτοχονδρίου. Στις αναδιπλώσεις αυτές εντοπίζονται διάφορα ένζυμα. Όπως στους χλωροπλάστες, έτσι και στα μιτοχόνδρια ο χώρος μέσα από την εσωτερική μεμβράνη καλύπτεται από μια παχύρρευστη μάζα, τη μήτρα του μιτοχονδρίου.
Στη μήτρα του μιτοχονδρίου, όπως και στο στρώμα του χλωροπλάστη, υπάρχουν DNA, ένζυμα και ριβοσώματα. Τα οργανίδια δηλαδή αυτά διαθέτουν τον απαραίτητο εξοπλισμό, που τους εξασφαλίζει μια σχετική γενετική αυτοδυναμία. Χάρη σ' αυτό το μηχανισμό μπορούν να παράγουν ορισμένες πρωτεΐνες και να διπλασιάζονται ανεξάρτητα από το διπλασιασμό του κυττάρου.

8) • Κυτταρικός Σκελετός :

Χάρη στον κυτταρικό σκελετό, που αποτελείται από μικροΐνίδια μακροϊνίδια, ενδιάμεσα ινίδια και μικροσωληνίσκους, τα κύτταρα υποστηρίζονται μηχανικά. Μπορούν έτσι να διατηρούν το σχήμα τους, όπως μπορούν και να το μεταβάλλουν. Χάρη στον κυτταρικό σκελετό τα οργανίδια συγκρατούνται στη θέση τους, αλλά και βοηθούνται στην κίνηση τους στο εσωτερικό του κυττάρου. Στα ζωικά κύτταρα σχηματίζεται από μικροσωληνίσκους το κεντροσωμάτιο, το οποίο αποτελείται από δύο κεντρίλια και συμβάλλει στην κυτταρική διαίρεση. Τέλος ο κυτταρικός σκελετός βοηθά την κίνηση και του ίδιου του κυττάρου, όταν αυτό είναι απαραίτητο.

ΗΡΩ ΤΡΙΠΙΝΤΗ

Μέγεθος

Τα κύτταρα παρουσιάζουν μεγάλη ποικιλία μεγεθών και διαστάσεων, αντιπροσωπευτικών της ικανότητάς τους για εξελικτική προσαρμογή σε διαφορετικά περιβάλλοντα και της διαφοροποίησής τους. Η διάμετρός τους ποικίλει από δέκατα του μικρομέτρου (ή χιλιοστά του χιλιοστομέτρου), όπως παρατηρείται σε βακτήρια, έως μερικά εκατοστόμετρα, σε θαλάσσια φύκη ή αυγά πτηνών. Τα ανθρώπινα κύτταρα είναι της τάξης των 5 χιλιοστών του χιλιοστομέτρου μέχρι 1,5 χιλιοστόμετρο. Υπολογίζεται ότι το ανθρώπινο σώμα αποτελείται από εκατό χιλιάδες δισεκατομμύρια κύτταρα. Το κύτταρο είναι ορατό και μπορεί να μελετηθεί μόνο με μικροσκόπιο και πάντα εφόσον δεχθεί μια ειδική προετοιμασία.

Γενικά τα κύτταρα προκειμένου να διατηρούν τη λειτουργικότητά τους υποχρεώνονται ν' ανταλλάσσουν συνεχώς ουσίες προς το περιβάλλον τους. Η αμφίδρομη αυτή ανταλλαγή (εισαγωγή χρήσιμων ουσιών και αποβολή αχρήστων) γίνεται μέσω της πλασματικής μεμβράνης που αποτελεί και το όριο μεταξύ της έμβιας και της άβιας ύλης. Όσο μεγαλύτερη είναι η επιφάνεια της πλασματικής μεμβράνης τόσο μεγαλύτερη και η δυνατότητα της ανταλλαγής.

Εκτός όμως της ανταλλαγής ουσιών που καλύπτει κυρίως τις μεταβολικές ανάγκες παρατηρείται και ανταλλαγή ουσιών-μηνυμάτων με τα οποία και επικοινωνεί το κύτταρο με το περιβάλλον του και "αντιλαμβάνεται" τις διάφορες μεταβολές. Με βάση τις πληροφορίες των μηνυμάτων αυτών και υπό τον έλεγχο του γενετικού υλικού το κύτταρο εναρμονίζει και τις λειτουργίες των επιμέρους τμημάτων του. Αυτή η μεταβίβαση όμως των μηνυμάτων θα μπορεί να πραγματοποιηθεί μόνο αν το κύτταρο έχει σχετικά μικρό όγκο.

Έτσι λοιπόν δικαιολογείται ο μικρός όγκος των κυττάρων με τη μεγαλύτερη δυνατή επιφάνεια (αντίστοιχη του όγκου) προκειμένου να ικανοποιούνται ταυτόχρονα και οι δύο απαραίτητες για την επιβίωσή του κυττάρου προϋποθέσεις που είναι η μεγάλη επιφάνεια γι΄ ανταλλαγές ουσιών και υποδοχής μηνυμάτων και ο μικρός όγκος για την έγκαιρη μεταβίβαση των μηνυμάτων στο ενδοκυτταρικό περιβάλλον.

Μορφολογία

Ως οργανισμός, το κύτταρο διαθέτει την ικανότητα να ζει ακόμη και χωρίς την ύπαρξη άλλων κυττάρων. Η ιδιότητα αυτή προϋποθέτει της ύπαρξης μιας μεταβολικής μηχανής που μπορεί να αντλήσει ενέργεια από το περιβάλλον και να τη χρησιμοποιήσει σε ουσιώδεις βιοχημικές διεργασίες, που περιλαμβάνουν την κίνηση ουσιών, την εκλεκτική μεταφορά μορίων μέσα και έξω από το κύτταρο και την ικανότητα αλλαγής και διαμόρφωσής τους, δηλαδή της προσαρμογής τους στις περιβάλλουσες φυσικές και χημικές συνθήκες. Εκτός από τη μεταβολική μηχανή του το κύτταρο διαθέτει ομάδες γονιδίων που καθορίζουν τη σύνθεση ουσιών και μια διακριτή δομή την κυτταρική ή πλασματική μεμβράνη που τα απομονώνει από το εξωτερικό περιβάλλον. Προκειμένου να είναι βιώσιμο ένα κύτταρο, αρκούν 400 γονίδια ή και λιγότερα, ωστόσο τα περισσότερα κύτταρα περιέχουν αρκετά περισσότερα.

Είδη κυττάρων

Τα κύτταρα διακρίνονται σε προκαρυωτικά και ευκαρυωτικά, ανάλογα με το αν διαθέτουν σχηματισμένο πυρήνα (ευκαρυωτικά) ή όχι (προκαρυωτικά). Σε αυτή την ταξινόμηση εξαίρεση αποτελούν οι ιοί, και οι φάγοι, μια ιδιαίτερη κατηγορία «οργανισμών» με δυνατότητα παρέμβασης στις κυτταρικές λειτουργίες. Άλλη ιδιόμορφη κατηγορία ύλης είναι τα μυκοπλάσματα (PPLO), μια ενδιάμεση μορφή ζωής ανάμεσα στους ιούς και τα βακτήρια. Μία ακόμη κατηγορία είναι τα απλοειδή και τα διπλοειδή κύτταρα που διακρίνονται σύμφωνα με τον αριθμό χρωμοσωμάτων που υπάρχουν στον πυρήνα: Τα απλοειδή φέρουν περιττό αριθμό χρωμοσωμάτων, τα διπλοειδή άρτιο.

Όλα τα κύτταρα παρουσιάζουν τρισδιάστατες δομές που σφύζουν από δραστηριότητα και που λειτουργικά παρουσιάζουν πολλές ομοιότητες αλλά και διαφορές. Κοινές λειτουργίες όλων των ευκαρυωτικών κυττάρων είναι η μεταφορά ουσιών στο εσωτερικό τους, η αλλαγή θέσης των κυτταρικών δομών, όταν αυτό είναι αναγκαίο, καθώς και οι πολύπλοκες βιοχημικές διεργασίες. Υφίστανται, όμως, και λειτουργίες που δεν είναι κοινές, όπως η κίνηση, η αλλαγή σχήματος κτλ., με συνέπεια τα κύτταρα να διακρίνονται σε μεγάλο αριθμό ειδών με ιδιαίτερη χαρακτηριστική μορφή.
Στον άνθρωπο, για παράδειγμα, εντοπίζονται περί τα 200 διαφορετικά είδη κυττάρων, με καθένα είδος να παρουσιάζει χαρακτηριστική μορφή και λειτουργία. Άλλα, π.χ., είναι επιμήκη με δυνατότητα συστολής, (μυϊκά κύτταρα), άλλα έχουν προεκτάσεις για μεταβιβάσεις μηνυμάτων, (νευρικά κύτταρα), άλλα είναι πλατειά με καλυπτήριο ρόλο (επιθηλιακά κύτταρα) κτλ.

Προκειμένου, έτσι, σε μια ολοκληρωμένη παρουσίαση των κυττάρων, να ξεπεραστεί η αδυναμία της περιγραφής ενός μόνο κυττάρου κατά σχήμα και λειτουργία, θεσπίστηκε το τυπικό κύτταρο, το οποίο στη πραγματικότητα είναι μεν ανύπαρκτο πλην όμως συγκεντρώνει όλα τα κοινά γνωρίσματα των κυττάρων. Έτσι σε όλα τα συγγράμματα περί κυττάρων γίνεται αναφορά πάντα στο "τυπικό ευκαρυωτικό κύτταρο" όπου και αναπτύσσονται και περιγράφονται οι κοινές δομές και λειτουργίες των κυττάρων.

Χημική σύσταση

Τα ζωντανά κύτταρα αποτελούνται από περιορισμένο αριθμό χημικών στοιχείων. Ιδιαίτερο ρόλο παίζει ο Άνθρακας (C), το Υδρογόνο (H), το Οξυγόνο (Ο), το Άζωτο, ο Φωσφόρος (Ρ) και το Θείο (S), που αποτελούν και το 99% περίπου του βάρους του. Τα χημικά συστατικά του είναι δυνατόν να ταξινομηθούν σε ανόργανα (Νερό (H2O) + μεταλλικά ιόντα) και οργανικά πρωτεΐνες, υδατάνθρακες, λίπη και νουκλεϊκά οξέα.
Ένα ζωικό ή φυτικό κύτταρο αποτελείται κατά προσέγγιση (% κ.β.) από νερό 75-85%, πρωτεΐνες 10-20%, λιπίδια 2-3%, υδατάνθρακες 1% και ανόργανα υλικά (οξέα, βάσεις, άλατα) 1%. Τα τελευταία, αν και βρίσκονται σε πολύ μικρές συγκεντρώσεις, βοηθούν τις κυτταρικές λειτουργίες διατηρώντας σταθερό το pH.

Κυτταρικά οργανίδια

Σε ένα τυπικό, ευκαρυωτικό κύτταρο παρατηρούνται τα εξής διαφοροποιημένα τμήματα, τα οποία επονομάζονται κυτταρικά οργανίδια:

1. Κυτταρική μεμβράνη
2. Ενδοπλασματικό δίκτυο, το οποίο διακρίνεται σε αδρό και λείο
3. Πυρήνας
4. Πυρηνίσκος
5. Σωμάτιο Golgi
6. Μικροϊνίδια και μικροσωληνίσκοι, τα οποία αποτελούν τον Κυτταρικό σκελετό
7. Ριβόσωμα
8. Κυστίδιο
9. Μιτοχόνδρια
10. Κενοτόπιο
11. Λυσόσωμα
12. Κεντροσωμάτιο (μόνο σε ζωικά κύτταρα)
13. Πλαστίδια (μόνο σε φυτικά κύτταρα)

ΠΟΠΗ ΡΗΝΑ (ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΑΠΟ Α. ΑΡΧΟΝΤΟΥΛΗ… ΟΔΗΓΙΑ: φροντίστε να ενταχθεί η εργασία της ΠΟΠΗΣ μέσα στην υπόλοιπη εργασία όπως και οι εικόνες που έχει βρει!!!)
Ζωικό κύτταρο

Πυρήνας
Πυρηνίσκος
Ενδοπλασματικό δίκτυο
Golgi
Κυτταρικός σκελετός
Κυτταρόπλασμα
Μιτοχόνδριο
Λυσοσώματα
Υπεροξειδιοσώματα
Κενοτόπια
Πλασματική μεμβράνη

Πυρήνας
Ο πυρήνας είναι το πιο ευδιάκριτο οργανίδιο των ευκαρυωτικών; κυττάρων. Κατά κανόνα υπάρχει ένας πυρήνας σε κάθε κύτταρο. Υπάρχουν ωστόσο και κύτταρα με δυο πυρήνες, όπως το κύτταρο του πρωτόζωου (Paramecium) ή κύτταρα με πολυάριθμους πυρήνες, όπως ορισμένα μυϊκά. Υπάρχουν όμως και κύτταρα, όπως είναι τα ερυθρά αιμοσφαίρια, που κατά τη διάρκεια της διαφοροποίησης τους χάνουν τον πυρήνα τους.
Το σχήμα του πυρήνα είναι συνήθως σφαιρικό ή ωοειδές και η διάμετρος του, αν και ποικίλλει, προσεγγίζει τα 5 μm. Σε μερικά κύτταρα βρίσκεται περίπου στο κέντρο τους, σε αλλά όμως δε φαίνεται να έχει σταθερή Ο πυρήνας περιβάλλεται από τον πυρηνικό φάκελο ή πυρηνική μεμβράνη, που αποτελείται από δύο στοι¬χειώδεις μεμβράνες, μια εσωτερική και μια εξωτερική. Η παρατήρηση του πυρηνικού φακέλου με το ηλεκτρονικό μικροσκόπιο δείχνει ότι κατά διαστήματα παρουσιάζει πόρους, που σχηματίζονται από τη συνένωση της εσωτερικής με την εξωτερική μεμβράνη. Οι πυρηνικοί πόροι παίζουν σημαντικό ρόλο στην επικοινωνία του πυρήνα με το κυτταρόπλασμα, γιατί ελέγχουν τα μακρομόρια που ανταλλάσσονται μεταξύ τους.

Το εσωτερικό του πυρήνα καταλαμβάνεται από το πυρηνόπλασμα. Είναι μια ημίρρευστη ουσία, στην οποία περιέχονται το σύνολο σχεδόν του DΝΑ του ευκαρυωτικού κυττάρου, ένας ή περισσότεροι πυρηνίσκοι και διάφορες χημικές ενώσεις (νουκλεοτίδια, ένζυμα, πρωτεΐνες κ.ά.).
Ο πυρηνίσκος είναι μια δομή που διακρίνεται εύκολα στο μικροσκόπιο από το σφαιρικό σχήμα της και την πυκνή υφή της. Αποτελείται κυρίως από RNA και DNA και δεν περιβάλλεται από στοιχειώδη μεμβράνη. Σ' αυτόν συντίθεται το rRNA (συστατικό των ριβοσωμάτων).
Ο ρόλος του πυρήνα για τη ζωή των κυττάρων είναι σημαντικός, αφού:
α. Φυλάσσει το γενετικό υλικό (DNA). Με βάση τις πληροφορίες που είναι καταγραμμένες σ' αυτό καθορίζονται οι ιδιότητες του κυττάρου, και κατ' επέκταση του οργανισμού, και ελέγχονται όλες οι κυτταρικές δραστηριότητες.
β. Είναι το οργανίδιο στο οποίο διπλασιάζεται το γενετικό υλικό, με τρόπο που εξασφαλίζει τη μεταβίβαση των γενετικών πληροφοριών, αναλλοίωτων, από κύτταρο σε κύτταρο αλλά και από γενιά σε γενιά,
γ. Είναι το οργανίδιο στο εσωτερικό του οποίου συντίθενται τα διάφορα είδη RNA από γενετικές πληροφορίες που φέρει το DNA.
Κάτι που δείχνει τη μεγάλη σημασία του πυρήνα για τη ζωή του κυττάρου είναι το γεγονός ότι κύτταρα τα οποία έχασαν τον πυρήνα τους κατά τη διαφοροποίηση τους (π.χ. ερυθρά αιμοσφαίρια) ή κύτταρα από τα οποία αφαιρέθηκε τεχνητά ο πυρήνας δεν αναπαράγονται και εμφανίζουν μικρό αριθμό μεταβολικών διεργασιών και περιορισμένη διάρκεια ζωής.

Φωτογραφία πυρήνα από ηλεκτρονικό μικροσκόπιο

Paramecium

• Ενδοπλασματικό δίκτυο: Είναι ένα πολυδαίδαλο σύνολο αγωγών και κύστεων το οποίο διασχίζει το κυτταρόπλασμα. Οι μεμβράνες του, που αποτελούν το 50% και πλέον των στοιχειωδών μεμβρανών του κυττάρου, συχνά εμφανίζονται συνδεδεμένες με την πλασματική μεμβράνη, τον πυρηνικό φάκελο ή τις μεμβράνες των υπόλοιπων οργανιδίων. Λόγω αυτών των συνδέσεων το ενδοπλασματικό δίκτυο λειτουργεί ως ένας κοινός αγωγός, που επιτρέπει τη μεταφορά ουσιών μεταξύ των διάφορων τμημάτων του κύτταροπλάσματος και, ίσως, μεταξύ του πυρήνα και του εξωκυτταρικού περιβάλλοντος. Οι μεμβράνες του παρέχουν επιφάνειες στις οποίες εδράζονται ένζυμα. Σε διαφορετικές περιοχές εδράζονται ένζυμα που εξυπηρετούν διαφορετικές αντιδράσεις του μεταβολισμού.

Στο ηλεκτρονικό μικροσκόπιο παρουσιάζεται με δύο μορφές, το αδρό ενδοπλασματικό δίκτυο και το λείο ενδοπλασματικό δίκτυο. Το αδρό ενδοπλασματικό δίκτυο φέρει στην εξωτερική επιφάνεια των μεμβρανών του μικρούς σχηματισμούς, τα ριβοσώματα. Οι σχηματισμοί αυτοί δεν περιβάλλονται από μεμβράνη και αποτελούνται από rRNA και πρωτεΐνες. Στα ριβοσώματα γίνεται η πρωτεϊνοσύνθεση. Στη συνέχεια οι πρωτεΐνες που συντίθενται εισέρχονται στο εσωτερικό των αγωγών. Εκεί ενδέχεται να υποστούν τροποποιήσεις (π.χ. προσθήκη σακχάρων). Ριβοσώματα υπάρχουν όχι μόνο στην επιφάνεια των μεμβρανών του αδρού ενδοπλασματικού δικτύου, αλλά και ελεύθερα στο κυτταρόπλασμα, καθώς επίσης και στα μιτοχόνδρια και στους χλωροπλάστες. Τα οργανίδια αυτά έχουν τη δυνατότητα να συνθέτουν, ανεξάρτητα από το κύτταρο, πρωτεΐνες που τους είναι απαραίτητες. Το λείο ενδοπλασματικό δίκτυο, αν και αποτελεί συνέχεια του αδρού, διαφέρει από αυτό, γιατί δε φέρει ριβοσώματα και γιατί έχει περισσότερο σωληνοειδή εμφάνιση. Η λειτουργία του σχετίζεται με τη σύνθεση λιπιδίων και την εξουδετέρωση τοξικών ουσιών.

Κυτταρικός σκελετός
Πριν από λίγες μόλις δεκαετίες οι βιολόγοι αντιλαμβάνονταν το εσωτερικό του κυττάρου ως μια ημίρρευστη άμορφη μάζα μέσα στην οποία αιωρούνταν ή έπλεαν τα οργανίδια. Οι σύγχρονες όμως τεχνικές της ηλεκτρονικής μικροσκοπίας έχουν αποκαλύψει ότι το κυτταρόπλασμα των ευκαρυωτικών κυττάρων διασχίζεται από ένα πολύμορφο πλέγμα ινιδίων, τα οποία συγκροτούν τον κυτταρικό σκελετό.

Χάρη στον κυτταρικό σκελετό, που αποτελείται από μικροΐνίδια μακροϊνίδια, ενδιάμεσα ινίδια και μικροσωληνίσκους, τα κύτταρα υποστηρίζονται μηχανικά. Μπορούν έτσι να διατηρούν το σχήμα τους, όπως μπορούν και να το μεταβάλλουν. Χάρη στον κυτταρικό σκελετό τα οργανίδια συγκρατούνται στη θέση τους, αλλά και βοηθούνται στην κίνηση τους στο εσωτερικό του κυττάρου. Στα ζωικά κύτταρα σχηματίζεται από μικροσωληνίσκους το κεντροσωμάτιο, το οποίο αποτελείται από δύο κεντρίλια και συμβάλλει στην κυτταρική διαίρεση. Τέλος ο κυτταρικός σκελετός βοηθά την κίνηση και του ίδιου του κυττάρου, όταν αυτό; είναι απαραίτητο.

Εισαγωγή
Αν παρατηρήσουμε ένα ευκαρυωτικό κύτταρο στο οπτικό μικροσκόπιο, δε θα δούμε τίποτε περισσότερο από μια οριοθετημένη ομογενή μάζα, μέσα στην οποία συνήθως διακρίνεται ο πυρήνας. Κάτι τέτοιο περίπου έβλεπαν και οι πρωτοπόροι της βιολογικής έρευνας με τα ατελή μικροσκόπια της εποχής τους. Αυτό τους έκανε να πιστεύουν ότι η ημίρρευστη μάζα του κυττάρου είναι η βασική ουσία της έμβιας ύλης, η ουσία δηλαδή από την οποία απορρέουν όλες οι ζωτικές λειτουργίες. Γι' αυτό άλλωστε την ονόμασαν πρωτόπλασμα.

Σήμερα, χάρη στο ηλεκτρονικό μικροσκόπιο και στις σύγχρονες μεθόδους βιοχημικής ανάλυσης, γνωρίζουμε ότι τα κύτταρα έχουν πολύπλοκη εσωτερική οργάνωση. Στο κυτταρόπλασμά τους, όπως έχει καθιερωθεί πλέον να ονομάζεται το πρωτόπλασμα, υπάρχει ένα πλήθος διαφορετικών δομών, που ονομάζονται οργανίδια. Καθένα από αυτά είναι ικανό για μια συγκεκριμένη λειτουργία. Κάποια οργανίδια έχουν ανά λάβει την αξιοποίηση, προς όφελος του κυττάρου, ενέργειας που μπορούν να δεσμεύσουν από το εξωτερικό περιβάλλον. Άλλα παράγουν πρωτεΐνες, άλλα είναι υπεύθυνα για την κίνηση των κυττάρων κ.ο.κ. Όποια κι αν είναι όμως η λειτουργία που έχουν αναλάβει να κάνουν, υπακούουν πάντα στις εντολές που εκπορεύονται από το ίδιο «κέντρο ελέγχου», τον πυρήνα του κυττάρου.

• Μιτοχόνδρια: Τα μιτοχόνδρια υπάρχουν σε όλα τα ευκαρυωτικά κύτταρα (φωτοσυνθετικά και μη), με εξαίρεση τα ώριμα ερυθρά αιμοσφαίρια. Είναι τα οργανίδια στα οποία γίνεται μετατροπή της ενέργειας σε μορφή που να μπορεί να αξιοποιηθεί για τις διάφορες λειτουργίες του κυττάρου. Το σχήμα των μιτοχονδρίων ποικίλλει (επίμηκες, σφαιρικό ή ωοειδές), όπως ποικίλλει και ο αριθμός τους στους διάφορους τύπους κυττάρων. Γενικώς, κύτταρα που έχουν υψηλές απαιτήσεις σε χημική ενέργεια, όπως τα μυϊκά, έχουν και πάρα πολλά μιτοχόνδρια, ενώ κύτταρα με μικρότερες ενεργειακές απαιτήσεις έχουν μικρότερο αριθμό μιτοχονδρίων. Όπως οι χλωροπλάστες, έτσι και τα μιτοχόνδρια περιβάλλονται από διπλή στοιχειώδη μεμβράνη. Η εξωτερική μεμβράνη είναι λεία, ενώ η εσωτερική παρουσιάζει .αναδιπλώσεις προς το εσωτερικό του μιτοχονδρίου. Στις αναδιπλώσεις αυτές εντοπίζονται διάφορα ένζυμα. Όπως στους χλωροπλάστες, έτσι και στα μιτοχόνδρια ο χώρος μέσα από την εσωτερική μεμβράνη καλύπτεται από μια παχύρρευστη μάζα, τη μήτρα του μιτοχονδρίου.

Στη μήτρα του μιτοχονδρίου, όπως και στο στρώμα του χλωροπλάστη, υπάρχουν DNA, ένζυμα και ριβοσώματα. Τα οργανίδια δηλαδή αυτά διαθέτουν τον απαραίτητο εξοπλισμό, που τους εξασφαλίζει μια σχετική γενετική αυτοδυναμία. Χάρη σ' αυτό το μηχανισμό μπορούν να παράγουν ορισμένες πρωτεΐνες και να διπλασιάζονται ανεξάρτητα από το διπλασιασμό του κυττάρου.

• Λυσοσώματα: Τα λυσοσώματα είναι σφαιρικά οργανίδια που περιβάλλονται από απλή στοιχειώδη μεμβράνη. Περιέχουν υδρολυτικά ένζυμα που βοηθούν στην πέψη μεγαλομοριακών ουσιών ενδοκυτταρικής ή εξωκυτταρικής προέλευσης, αλλά και μικροοργανισμών, που πιθανόν έχουν εισβάλει στο κύτταρο (ζωικό) με τη διαδικασία της ενδοκύττωσης. Αν τα δραστικότατα αυτά ένζυμα δε βρίσκονταν στο εσωτερικό των λυσοσωμάτων, αλλά ήταν ελεύθερα στο κυτταρόπλασμα, τότε γρήγορα θα διασπούσαν και τα συστατικά του ίδιου του κυττάρου, οπότε θα το κατέστρεφαν. Στα φυτικά κύτταρα ως λυσοσώματα λειτουργούν ορισμένα χυμοτόπια.

• Υπεροξειδιοσώματα: Είναι μικρά σφαιρικά κυστίδια που περιβάλλονται από απλή στοιχειώδη μεμβράνη και περιέχουν οξειδωτικά ένζυμα, που βοηθούν διάφορες μεταβολικές διεργασίες. Ειδικά στα υπεροξειδιοσώματα των ηπατικών και νεφρικών κυττάρων γίνεται και η μετατροπή του οινοπνεύματος σε ακεταλδεΰδη. Εξασφαλίζεται έτσι η αποτοξίνωση του οργανισμού μας από το οινόπνευμα που καταναλώνουμε. Μια άλλη πολύ σημαντική προσφορά των υπεροξειδιοσωμάτων για τη ζωή του κυττάρου, και κατ' επέκταση του οργανισμού, είναι και η μετατροπή του υπεροξειδίου του υδρογόνου (Η202) σε οξυγόνο και νερό. Η μετατροπή αυτή είναι αναγκαία, γιατί το υπεροξείδιο του υδρογόνου που παράγεται κατά τις αντιδράσεις μεταβολισμού είναι ιδιαίτερα τοξικό.

• Κενοτόπια: Με τον όρο κενοτόπιο αναφερόμαστε σε κάθε κυστίδιο που περιβάλλεται από απλή στοιχειώδη μεμβράνη και περιέχει ένα υδατώδες υγρό. Στα ζωικά κύτταρα υπάρχουν διάφορα είδη κενοτοπίων. Παράδειγμα αποτελούν τα πεπτικά κενοτόπια, που δημιουργούνται κατά την ενδοκύττωση μικροοργανισμών και σωματιδίων τροφής.

Ιδιαίτερο ενδιαφέρον παρουσιάζουν τα κενοτόπια των φυτικών κυττάρων, που ονομάζονται χυμοτόπια Τα χυμοτόπια αποτελούν συνήθως αποθήκες θρεπτικών ουσιών (π.χ. σακχαρόζης), χρωστικών ή ιόντων διαλυμένων στο υδατώδες υγρό. Σε ορισμένες περιπτώσεις αποθηκεύουν επίσης άχρηστα προϊόντα του μεταβολισμού.

Πλασματική μεμβράνη ονομάζουμε αυτήν που οριοθετεί το κύτταρο σε σχέση με το εξωτερικό του περιβάλλον. Οι λειτουργίες της, όπως και οι λειτουργίες των υπολοίπων κυτταρικών δομών, απορρέουν από τη δομή της.
Το μοντέλο που δεχόμαστε σήμερα είναι αυτό του «ρευστού μωσαϊκού», που προτάθηκε το 1972 από τους Σ. Σίνγκερ και Τ. Νίκολσον. Σύμφωνα με το μοντέλο αυτό, οι μεμβράνες αποτελούνται από μια διπλοστιβάδα, φωσφολιπιδίων κυρίως, ανάμεσα στα οποία παρεμβάλλονται στεροειδή όπως η χοληστερόλη και πρωτεΐνες, οι οποίες είτε βρίσκονται στην επιφάνεια της μεμβράνης είτε βυθίζονται στο εσωτερικό της είτε τη διαπερνούν κάθετα, σχηματίζοντας ένα είδος μωσαϊκού. Συχνά, πρωτεΐνες αλλά και λιπίδια της πλασματικής μεμβράνης εμφανίζονται συνδεδεμένα με υδατάνθρακες (σάκχαρα). Τα σύνθετα αυτά μόρια ονομάζονται γλυκοπρωτεΐνες ή γλυκολιπίδια αντίστοιχα.
Τα υδρόφιλα τμήματα των λιπιδίων στρέφονται προς το ενδοκυτταρικό και προς το εξωκυτταρικό περιβάλλον, που είναι υδατικά. Αντίθετα τα υδρόφοβα τμήματα, δηλαδή οι ουρές των φωσφολιπιδίων, στρέφονται προς το εσωτερικό της κατασκευής, ώστε να αποφεύγουν την επαφή τους με το νερό. Οι έλξεις που αναπτύσσονται μεταξύ των υδρόφιλων τμημάτων και των μορίων του νερού, καθώς και οι έλξεις των υδρόφοβων τμημάτων μεταξύ τους, προσδίδουν στη μεμβράνη σταθερότητα, χωρίς παράλληλα να την κάνουν στατική. Η ονομασία «ρευστό μωσαϊκό» αποδίδει ακριβώς τη δυνατότητα που έχουν τα περισσότερα λιπίδια και αρκετές από τις πρωτεΐνες της μεμβράνης να ολισθαίνουν πλαγίως, αλλάζοντας θέση με γειτονικά τους μόρια. Η διατήρηση της ρευστότητας των μεμβρανών έχει μεγάλη σημασία για τη λειτουργία τους. Μεμβράνες που έχουν «στερεοποιηθεί» παύουν να είναι λειτουργικές, γιατί πολλές από τις πρωτεΐνες τους αδρανοποιούνται.
Στη διατήρηση της ρευστότητας των μεμβρανών σημαντικό ρόλο παίζει η χοληστερόλη, ένα στεροειδές που παρεμβάλλεται μεταξύ των φωσφολιπιδίων. Σε ό,τι αφορά το ρόλο των πρωτεϊνών της μεμβράνης, άλλες από αυτές αποτελούν δομικά συστατικά της και άλλες έχουν λειτουργικό ρόλο. Ελέγχουν, για παράδειγμα, την είσοδο ή έξοδο ουσιών, δέχονται και μεταβιβάζουν στο εσωτερικό του κυττάρου μηνύματα από το περιβάλλον κ.ά.
Κάθε μεμβράνη που έχει τη χαρακτηριστική δίστιβη δομή που περιγράφηκε ονομάζεται απλή στοιχειώδης μεμβράνη.

Unless otherwise stated, the content of this page is licensed under Creative Commons Attribution-ShareAlike 3.0 License