Κύτταρο

Διάγραμμα ενός τυπικού ζωικού ευκαρυωτικού κυττάρου, όπου παριστάνονται και οι υποκυτταρικές μονάδες. Οργανίδια :
1. Πυρηνίσκος - 2. Πυρήνας - 3. Ριβόσωμα - 4. Κυστίδιο - 5. Αδρο ενδοπλασματικό δίκτυο (ΕΔ) - 6. Συσκευή Γκόλτζι - 7. Κυτταροσκελετός - 8. Λείο ενδοπλασματικό δίκτυο - 9. Μιτοχόνδρια - 10. Κενοτόπιο - 11. Κυτταρόπλασμα - 12. Λυσόσωμα - 13. Κεντροσωμάτιο Ολόκληρο το κύτταρο περιβάλλεται από την πλασματική μεμβράνη.

1: Τριχίδια, 2: Πλασμίδιο, 3: Ριβοσώματα, 4: Κυτταρόπλασμα, 5: Κυτταρική μεμβράνη, 6: Κυτταρικό τοίχωμα, 7: Βακτηριακό έλυτρο, 8: Πυρηνοειδές, 9: Βακτηριακό μαστίγιο

Ως κύτταρο εννοείται μια συστηματικά οργανωμένη ομάδα μορίων, που βρίσκονται σε δυναμική αλληλεπίδραση μεταξύ τους . Το κύτταρο διαθέτει μορφολογική, φυσική και χημική οργάνωση και την ικανότητα της αφομοίωσης, της ανάπτυξης και της αναπαραγωγής . Είναι μια μονάδα της ζωής ανεξάρτητη ως προς την αυτορρύθμιση και την προσαρμοστικότητά του σε σχέση με το περιβάλλον .

Τα κύτταρα διαθέτουν επίσης εξειδικευμένες δομές, όπως οργανίδια στα ευκαρυωτικά κύτταρα, που επιτρέπουν τη διαχωρισμένη εκτέλεση διαφορετικών βιοχημικών διεργασιών. Οι μεμβράνες τους αποτελούν ημιαπορροφητικά φράγματα, ρυθμίζοντας τη μεταφορά ιόντων, θρεπτικών ουσιών και προϊόντων του μεταβολισμού. Τα προκαρυωτικά κύτταρα δεν διαθέτουν πυρήνα αλλά έχουν νουκλεοειδή περιοχή.

Φυσικές ιδιότητες

Τα κύτταρα παρουσιάζουν μεγάλη ποικιλία μεγεθών και μορφολογιών, ανάλογα με τη λειτουργία τους και το περιβάλλον . Η διάμετρός τους μπορεί να κυμαίνεται από δέκατα του μm, όπως στα βακτήρια, έως μερικά εκατοστά, όπως στα θαλάσσια φύκη ή τα αυγά πτηνών. Η μορφολογία σχετίζεται άμεσα με λειτουργίες όπως η μετακίνηση, η πρόσληψη θρεπτικών ουσιών ή η παραγωγή σήματος.

Ως οργανισμός, το κύτταρο μπορεί να ζει ακόμη και χωρίς την ύπαρξη άλλων κυττάρων. Η ιδιότητα αυτή προϋποθέτει την ύπαρξη μιας μεταβολικής μηχανής που μπορεί να αντλήσει ενέργεια από το περιβάλλον και να τη χρησιμοποιήσει σε ουσιώδεις βιοχημικές διεργασίες, όπως η κίνηση ουσιών, η εκλεκτική μεταφορά μορίων και η προσαρμογή τους στις περιβάλλουσες φυσικές και χημικές συνθήκες . Οι διεργασίες αυτές επιτυγχάνονται μέσω ενζυμικών καταλυτών και δικτύων μεταβολισμού που επιτρέπουν τη ρύθμιση της ενέργειας και της σύνθεσης μακρομορίων. Επιπλέον, το κύτταρο διαθέτει ομάδες γονιδίων που καθορίζουν τη σύνθεση ουσιών και μια διακριτή δομή, την κυτταρική ή πλασματική μεμβράνη, που το απομονώνει από το εξωτερικό περιβάλλον.

Είδη κυττάρων

Τα υπαρκτά σήμερα κύτταρα χωρίζονται σε προκαρυωτικά κύτταρα και ευκαρυωτικά κύτταρα. 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. Τα προκαρυωτικά κύτταρα εμφανίζουν απλούστερη εσωτερική οργάνωση αλλά υψηλή προσαρμοστικότητα. Είναι μικρά, περιβάλλονται από πλασματική μεμβράνη και σε ορισμένες ομάδες περικλείονται από κυτταρικό τοίχωμα. Το πυρηνικό υλικό των προκαρυωτικών κυττάρων βρίσκεται ελεύθερο στο κυτταρόπλασμα, δεν περιβάλλεται από μεμβράνη και ονομάζεται νουκλεοειδές. Στα νουκλεοειδή δεν παρατηρείται πυρηνίσκος. Τα προκαρυωτικά κύτταρα δεν έχουν πυρήνες, µιτοχόνδρια, χλωροπλάστες, ενδοπλασµατικό δίκτυο, σύστηµα Golgi, ή λυσοσώµατα. Το γενετικό υλικό τους περιέχεται σε ένα κυκλικό µόριο DNA που βρίσκεται στο κυτταρόπλασµα και δεν περιβάλλεται από πυρηνική µεµβράνη. Τα περισσότερα προκαρυωτικά κύτταρα περιβάλλονται από κυτταρικό τοίχωµα εξωτερικά της πλασµατικής µεµβράνης Αντίθετα, τα ευκαρυωτικά κύτταρα διαθέτουν πολύπλοκες δομές όπως μιτοχόνδρια, χλωροπλάστες και πυρήνα. Διαθέτουν πυρήνα που περιβάλλεται από πυρηνική μεμβράνη και οργανίδια μεμβρανικά οργανωμένα. Είναι πιο πολύπλοκα από τα προκαρυωτικά και αποτελούν τους οργανισμούς των βασιλείων των ζώων, των φυτών, των μυκήτων και των πρωτίστων. Τα ευκαρυωτικά είναι κύτταρα με οργανίδια που περιβάλλονται από διπλές µεµβράνες ή φακέλους. Το εμφανέστερο οργανίδιο είναι ο πυρήνας ενώ συνήθως υπάρχουν και άλλα οργανίδια. Ευκαρυωτικοί, συνεπώς, είναι οι οργανισµοί που αποτελούνται από ευκαρυωτικά κύτταρα και µπορεί να είναι είτε µικροσκοπικοί µονοκύτταροι, όπως τα Πρώτιστα, είτε ιδιαίτερα περίπλοκοι πολυκύτταροι οργανισµοί όπως ο άνθρωπος ή τα ανώτερα φυτά.

Δομικά στοιχεία

Τα ζωντανά κύτταρα αποτελούνται από περιορισμένο αριθμό χημικών στοιχείων. Ιδιαίτερο ρόλο παίζει ο άνθρακας (C), το υδρογόνο (H), το οξυγόνο (O), το άζωτο και το θείο (S), που αποτελούν περίπου το 99% του βάρους τους . Τα χημικά συστατικά του μπορούν να ταξινομηθούν σε ανόργανα (νερό H2O και μεταλλικά ιόντα) και οργανικά: πρωτεΐνες, υδατάνθρακες, λιπίδια και πυρηνικά οξέα. Οι πρωτεΐνες επιτελούν λειτουργίες καταλυτικές, δομικές και σηματοδοτικές, οι υδατάνθρακες παρέχουν ενέργεια και δομικά στοιχεία, ενώ τα λιπίδια συνιστούν τη βασική δομή των μεμβρανών. Ένα ζωικό ή φυτικό κύτταρο αποτελείται περίπου από 70% νερό, 20% πρωτεΐνες, 5% λιπίδια και 5% άλλα μόρια. Η αναλογία αυτή ποικίλλει ανάλογα με τον τύπο του κυττάρου και τις συνθήκες του περιβάλλοντος .

Βιβλιογραφία

• Anonymous (2000). The Molecular Composition of Cells. In: The Cell: A Molecular Approach, 2nd edition. NCBI Bookshelf. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK9879/
• Cooper, Geoffrey M. (2000). . The Cell: A Molecular Approach. In The Origin and Evolution of Cells, 2nd edition. Sinaue https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK9841/
• Γκιαούρης, Ε. 2013. Προκαρυωτικό και ευκαρυωτικό κύτταρο στο Γενική μικροβιολογία, Πανεπιστήμιο Αιγαίου, https://eclass.aegean.gr/modules/document/file.php/FNS145/2η%20ΘΕ%20%28Κυτταρική%20δομή%20και%20μικροβιακή%20ποικιλομορφία%29.pdf
• Δημοπούλου, Μ. 2024. n.p. Τα ευκρυωτικά κύτταρα, στο Εισαγωγή στη Μικροβιολογία, Πανεπιστήμιο Δυτικής Αττικής https://eclass.uniwa.gr/modules/document/file.php/WVBS447/Ευκαρυωτικοί%20μικροοργανισμοί.pdf
• Principles of Biology I. Components and Structure. uen.pressbooks.pub. https://uen.pressbooks.pub/utbiol1610/chapter/components-and-structure/
• Φασσέας, Κ. 2006, Βιολογία Κυττάρου, Γεωπονικό Πανεπιστήμιο Αθηνών https://www.aua.gr/fasseas/biologia.pdf