Teoria Celulară PDF

COLEGIUL NATIONAL,,MIHAI VITEAZUL’’ - PROF. ANA MARIN NOTIUNI INTRODUCTIVE TEORIA CELULARA  Notiunea de celula, a fost introdusa pentru prima data de Robert Hook, in secolul al XVII-lea(1665), care...

COLEGIUL NATIONAL,,MIHAI VITEAZUL’’ - PROF. ANA MARIN NOTIUNI INTRODUCTIVE TEORIA CELULARA  Notiunea de celula, a fost introdusa pentru prima data de Robert Hook, in secolul al XVII-lea(1665), care folosind un microscop rudimentar si examanand o sectiune prin scoarta stejarului de pluta, a observat ,,camarute’’, pe care ulterior le-a numit celule( cella lat.=camera, cellula=camaruta).  In secolul al XIX-lea - in anul 1838, Mathias Schleiden ajunge la concluzia ca toate plantele sunt formate din celule; - in anul 1839, Theodor Schwann afirma ca animalele au corpul alcatuit din celule. Studiile celor doi au facute independent unul de celalalt si au stat la baza formularii teoriei celulare, cu urmatoarele principii fundamentale:  toate organismele vii, de la bacterii la om, au corpul format din celule celula este unitatea structurala a tuturor vietuitoarelor;  celulele sunt sisteme vii, in care au loc procese ce intretin viata lor , dar si a organismului pe care il alcatuiesc celula este unitate functionala a vietuitoarelor;  celulele provin din alte celule vii, prin procesul de diviziune si la randul lor, tot prin diviziune, pot da nastere altor celule;  celulele realizeaza schimburi permanente de substante si energie cu mediul, dar isi pastreaza compozitia chimica si structura, constante=stare de echilibru numita HOMEOSTAZIE(gr. homoios – asemănător, stasis – stare). In concluzie, celule este unitatea structurala si functionala a tuturor organismelor. Stiinta care se ocupa cu studiul celulelor se numeste citologie. In secolul al XX-lea , descoperirile in domeniul citologiei au fost remarcabile si deosebit de importante, multe recompensate cu Premiul Nobel: descoperirea mitocondriilor si mecanismul respiratiei celulare, mecanismul fotosintezei si rolul cloroplastelor, structura acizilor nucleici (- a ADN-ului si ARN-ului), ribozomii si mecanismul sintezei proteice etc. COMPOZITIA CHIMICA A MATERIEI VII  Din totalul elementelor chimice( aprox.100-115) , in compozitia chimica a materiei vii se regasesc 62, dintre care 16 sunt esentiale in existenta vietii.  In corpul organismelor , 99% din masa si numarul atomilor, sunt reprezentetate de 4 elemente chimice: hidrogen, carbon, azot si oxigen. Acestea au proprietatea de a forma legaturi(covalente) stabile, legaturi care inmagazineaza cantitati mari de energie.  Toate organismele sunt compuse din aceleasi elemente chimice, elemente care se gasesc si in scoarta terestra, ceea ce demonstreaza originea terestra a vietii. Tipuri de substante chimice- elementele chimice se combina si formeaza doua tipuri de substante chimice: a) substantele organice =combinatii ale carbonului; ex: b) substante anorganice= combinatii ale celorlalte elemente chimice, in afara carbonului(studiate in clasa VII-a si a VIII-a la chimie). I.Substantele anorganice(minerale) sunt reprezentate de apa, ioni minerali, saruri minerale, oxizi etc. Sunt compuse dintr-un numar mic de atomi si in natura se gasesc frecvent in structurile lipsite de viata. Cele mai importante din punct de vedere biologic, sunt: 1.Apa - reprezinta intre 60-95% din masa organismelor si este indispensabila vietii= nu poate exista viata fara apa. Rolurile apei in structura si functionarea organismelor: - reprezinta mediu de reactie al celorlalte substante chimiceorganice si anorganice, reactii care au rol in mentinerea vietii celulelor si a organismelor; - are rol in transportul substantelor in corpul vietuitoarelor ( intrand in compozitia sangelui la animale si a sevelor la plante, cele doua fluide circulante din structura organismelor); - participa la mentinerea si uniformizarea temperaturii in organism; - determina starile functionale ale citoplasmei celulelor: de sol= cu mai multa apa si activitate mai intensa si de gel=cu mai putina apa, citoplasma vascoasa, cu activitate redusa. Continutul in apa al organismelor, difera : algele= 98%, meduzele=95%, plantele=70-80%, sangele uman=79%, corpul uman=60%, seminte uscate=5-9 % etc. 2.Sarurile minerale - se gasesc fie disociate sub forma de ioni( Na+, Mg 2+, Cl- , Ca 2+etc), fie nedisociate -ca depozite in anumite tesuturi si organe.Cele mai frecvente combinatii anorganice sunt:carbonatii, fosfatii, clorurile etc. In celulele vegetale, sarurile minerale sunt in procent de 2,6 %, iar in cele animale de 4%. Elementele chimice din componenta materiei vii se impart in: a) macroelemente : C,H,N,P,S,Na, Ca, Mg, K, Cl- prezente in cantitate mai mare in organism; b) microelemente : Cu,Zn,Mn,Al,I,Co,B, Si prezente in cantitati foarte mici. Desi in cantitati mici, sarurile minerale au roluri esentiale in functionarea organismului: - polarizeaza membranele celulare:Na, K, Cl(importante pentru generarea si transmiterea impulsurilor nervoase); - transporta gazele respiratorii: Fe din compozitia hemoglobinei din sange( insuficienta lui, duce la aparitia anemiei); - dau rezistenta oaselor: Ca si P.Calciul determina si activitatea musculara(contractii-relaxari). - sunt saruri minerale, de care depinde activitatea unor hormoni si a unor enzime. II.Substantele organice sunt in principal combinatii ale carbonului si hidrogenului, dar contin si O,N,P,S. - au dimensiuni mari si structura complexa ,datorita numarului mare de atomi; - se asociaza cu materia vie, reprezentand elementele constitutive ale celulelor si organismelor- aprox.94% din masa unui organism, este reprezentat de substantele organice. Principalele tipuri de substante organice, sunt: 1. Glucidele/zaharurile/carbohidratii contin C,H,O. - reprezinta principala sursa energetica a organismului. Sunt produse de plante prin procesul de fotosinteaza, ulterior se pot depozita sub forma de amidon la plante si de glicogen la animale(in muschi si ficat). Prin arderea(oxidarea) unui gram de glucide , se obtine 4,1 Kcal(valoarea energetica). Pot fi: monozaharide=glucide simple(formele absorbabile la animale, rezultate in urma digestiei): glucoza, fructoza, galactoza; se mai numesc hexoze(sau -oze), datorita prezentei celor 6 atomi de carbon din compozitia chimica. dizaharide = se formeaza prin unirea a cate doua monozaharide; ex:maltoza, zaharoza, lactoza. polizaharide = sunt glucide complexe(-ozide), rezultate din polimerizarea( legarea ) moleculeor simple, in special de glucoza. Sub aceasta forma , de polizaharide, glucidele se pot depozita in celule. Cele mai importante polizaharide, sunt:  amidonul =substanta de rezerva la plante;  glicogenul=substanta de rezerva la animale;  celuloza= intra in structura peretelui celular la plante;  chitina= intra in structura peretelui celular la ciuperci si in exoscheletul insectelor. Surse alimentare naturale cu glucide: fructe, legume, miere, cartofi, cereale etc. 2. Lipidele/grasimile au rol structural/plastic(intra in componența membranei celulare) si energetic, un gram de lipide prin oxidare, elibereaza 9,3 Kcal( dublu fata de glucide). Tipuri de lipide intalnite in natura:  ceridele = se gasesc la suprafata fructelor, frunzelor, florilor, formand un strat protector; la animale, acestea se gasesc de ex. in ceara de albine.Sunt impermeabile pentru apa.  steroizii= indispensabili celulei nervoase si materie prima pentru sinteza unor hormoni;  fitosterolii= se gasesc in semintele oleaginoaselor(floarea-soarelui, nuci etc) si ale leguminoaselor.  fosfolipidele=lipide complexe in structura membranelor celulare; Lipidele pot forma depozite cu rol energetic, precum cele din stratul adipos al pielii sau din semintele unor plante. La animale pot forma straturi protectoare pentru organism sau anumite organe. Surse alimentare naturale cu lipide: grasimea animala, uleiurile vegetale, masline, unt, branza, cascaval, semintele de floarea soarelui sau de rapita, nucile etc. 3. Proteinele au rol principal structural/plastic , asigurand structura multor elemente biologice. Au si incarcatura energetica, un gram de proteine elibereaza 4,1 Kcal, dar organismul nu le foloseste in scop energetic, decat in situatii de malnutritie grava(hranire extrem de precara). Din punct de vedere chimic, proteinele se formeaza prin polimerizarea aminoacizilor, care au in componenta azot(N), pe langa C,H si O. Pe langa rolul structural, multe proteine au si rol functional=indeplinesc functii extrem de importante in procesele biologice, cum sunt:  hemoglobina= pentru transportul gazelor respiratorii;   anticorpii(imunoglobulinele)=asigura imunitatea organismului;  unii hormoni= regleaza si coordoneaza procese metabolice in celule;  enzimele= rol de catalizatori (biocatalizatori) in reactiile chimice (substanță care grăbește sau încetinește o reacție chimică, fără ca ea însăși să fie modificată, deoarece nu participa la reactia chimica).  clorofila=pigmentul din plante , care favorizeaza fotosinteza. Dupa structura, proteinele se impart in:  holoproteine( gr.holos= in intregime/integral) - formate doar din aminoacizi; ex:albuminele din lapte si oua, colagenul din oase, antocorpii, proteinele contractile din muschi etc.  heteroproteine(gr.heteros=diferit) - constituite din aminoacizi si grupari neproteice; ex: fosfoproteine(in lapte), glicoproteine(in umorile ochiului, in cartilaje, in serul sangvin), cromoproteine(hemoglobina, clorofila etc). O categorie extrem de importanta de proteine, o reprezinta nucleoproteinele= structuri macromoleculare, in care gruparea neproteica este reprezentata de acizii nucleici:ADN si ARN. Surse naturale de proteine:carnea, ouale, branzeturile, leguminoasele(plantele cu pastai), ciupercile etc. Dintre substantele organice cu importanta biologica deosebita, face parte si ATP-ul=adenozin trifosfatul. Energia rezultata din oxidarea la nivel celular, a glucidelor si lipidelor, nu poate fi utilizata direct de catre celula.Mai intai , energia este depozitata /convertita sun forma de ATP, considerat,,moneda energetica’’ universala a tuturor celulelor. Contine trei grupari fosfat si o nucleotida, iar legaturile dintre radicalii fosfat sunt legaturi macroergice =care depoziteaza energie. Prin ruperea unei singure grupari fosfat se elibereaza o cantitate de energie= 30,6 Kj (kilojouli), adica 7,3 kcal. https://www.youtube.com/watch?v=0va4bQlCIjU&list=PLgz_x2sMDAMKWz83kbzvf7i581Z84OFa9&index=1 ACIZII NUCLEICI Sunt macromolecule complexe, prezente mai ales in nucleu. Sunt formati din catene = lanturi alcatuite din unitati structurale , numite nucleotide, de aceea sunt considerati substante polinucleotidice. Acizii nucleici sunt ADN=acidul dezoxiribonucleic; ARN= acidul ribonucleic. Se gasesc in procent de 90% in nucleu si reprezinta informatia genetica a unui individ,raspunzatoare de aspectul , functionarea si comportamentul acestuia, de trasmiterea ereditara a acestor caractere de la o generatie la alta; la nivel celular controleaza activitatea celulara, sinteza proteinelor, diviziune acelulara. Nucleotida este unitatea structurala a acizilor nucleici si este formata din: a) o baza azotata PURINICA: - adenina(A) si - guanina(G). Ambele se gasesc si in ADN, si in ARN. PIRIMIDINICA: - citozina(C), in ADN si ARN; - timina(T) , in ADN; - uracilul(U) , in ARN. b) un glucid/ pentoza (un zahar cu 5 atomi de carbon) : dezoxiriboza pt ADN; riboza pt ARN. c) un radical fosfat - leaga nucleotidele intre ele. 1. ADN-ul are structura bicatenara=cu doua catene care de infasoara una in jurul celeilalte si impreuna in jurul unui ax comun, formand un dublu helix(dubla spirala). Cele doua catene se leaga intre ele prin punti de hidrogen care se stabilesc intotdeauna intre: A=T intre adenina si timina doua punti si G= C intre guanina si citozina trei punti. Aceasta modalitate de legatura intre catene se numeste complementaritate. Pe baza ei se face copierea informatiei genetice si decodificarea la nivelul ribozomilor, pentru sinteza proteinelor. 2. ARN-ul are structura monocatenara, de aceea si dimensiunea moleculei este mai mica, deoarece nu are stabilitate. La moleculele mai mari, apar si portiuni bicatenare care ii dau stabilitate.In celule , exista mai multe ripuri de ARN, dupa rol: ARNm(mesager) care copiaza informatia genetica de pe o catena de ADN necesara sintezei proteinelor la nivelul ribozomilor, ARNt ( de transport) -transporta aminoacizii la locul sintezei proteinelor(ribozomii), ARN r(ribozomal) care intra in structura ribozomilor. https://www.youtube.com/watch?v=He4tjCN_gi4 https://www.youtube.com/watch?v=MA-ouz1LtpM