S.A. 2. La Cèl·lula i els seus Components (Biology Past Paper)

S.A. 2. Per què els fills dels mateixos pares són diferents? Departament de biologia i geologia Ies berenguer d’anoia  PART 1: LA CÈL·LULA I ELS SEUS COMPONENTS Quins tipus de cèl·lules hi ha i quines semblances i diferències tenen?  La matèria dels éssers vius la constitueixen els...

S.A. 2. Per què els fills dels mateixos pares són diferents? Departament de biologia i geologia Ies berenguer d’anoia  PART 1: LA CÈL·LULA I ELS SEUS COMPONENTS Quins tipus de cèl·lules hi ha i quines semblances i diferències tenen?  La matèria dels éssers vius la constitueixen els bioelements. Els bioelements són els elements químics que formen els éssers vius. Els bioelements s’agrupen i formen les biomolècules. Les biomolècules poden ser de dos tipus: ○ Orgàniques: Glúcids, lípids, proteïnes i àcids nucleics. ○ Inorgàniques: Aigua i sals minerals Les biomolècules s’agrupen i formen orgànuls, que s’agrupen i formen cèl·lules. ELS COMPONENTS DE LES CÈL·LULES -Molta diversitat d’éssers vius però uniformitat química. -Tots els éssers vius que es coneixen estan formats pels mateixos elements químics. -Només 6 elements químics constitueixen el 96% de la matèria viva. C, H, O, N, S, P. -La vida té una base química. BIOELEMENTS -Elements químics que formen la matèria viva, en proporcions diferents. -Són els elements químics que formen les molècules dels éssers vius. -Es poden classificar en funció de l’abundància: *Bioelements primaris *Bioelements secundaris *Oligoelements BIOELEMENTS PRIMARIS -Es troben en un 96 % del total de la matèria viva. -Es troben a l'atmosfera, hidrosfera, litosfera i biosfera en diferent %. -Presents en tots els éssers vius. -Indispensables per a formació de les biomolècules orgàniques (glúcids, lípids, proteïnes i àcids nucleics). -La seva funció és indispensable per la vida. CHONSP!! *Grup del C i H: -Formació de llargues cadenes hidrocarbonades que possibiliten la formació de molts tipus diferents de molècules. BIOELEMENTS SECUNDARIS -Es troben en molècules orgàniques o en altres molècules. No són bàsics per constituir molècules orgàniques. -Es troben en quantitats inferiors al 5%. Ca: Formació de l’esquelet i contracció muscular. Na+ i K+: necessaris per a la transmissió de l’impuls nerviós i la contracció muscular. Mg: Cofactor de diversos enzims, catalitza reaccions químiques. Oligoelements -Aquells que es troben en proporcions inferiors al 0,1%. -Igualment indispensables pels éssers vius. Tasca 4: Esquema bioelements. ELS COMPONENTS DE LES CÈL·LULES BIOMOLÈCULES INORGÀNIQUES: aigua -La vida va aparèixer a la Terra fa uns 3500 milions d’anys. -La molècula d’aigua està present a les cèl·lules dels éssers vius entre un 70% i un 90% del seu pes. -La importància es deu a les propietats físiques i químiques de la seva molècula. -A temperatura ambient es pot trobar en els tres estats però els éssers vius la necessiten en estat líquid. l’aigua És un dissolvent extraordinari, fet que permet que moltes substàncies es trobin a l’interior de la cèl·lula en solució aquosa facilitant les reaccions entre si i el transport de substàncies dins els organismes. Elevada calor específica L’elevada calor específica de l’aigua explica la funció de termoregulació que fan dins els éssers vius. BIOMOLÈCULES INORGÀNIQUES: sals minerals Formes en què es poden trobar les sals minerals: 1) Sals minerals precipitades: constitueixen estructures sòlides amb funció de protecció i sostenibilitat. *Closques de crustacis i mol·luscs de carbonat calci (CaCO3) *Esquelet intern dels vertebrats: ossos i esmalts dentaris. 2) Ions que intervenen en processos cel·lulars que provenen de salts dissoltes en aigua com: Ca2+: contracció muscular Na+, K+: Propagació de l’impuls nerviós. AIGUA: SOLUCIONS, DIFUSIÓ I OSMOSI. -SOLUCIÓ: Formada pel dissolvent (aigua en éssers vius) i el solut que són les substàncies dissoltes (sals minerals, sucres, etc…). -En les solucions hi ha DIFUSIÓ i OSMOSI. -DIFUSIÓ: tendència de les partícules de solut a distribuir-se uniformement al si d’una solució. -OSMOSI: És el pas del dissolvent (no de solut) a través d'una membrana semipermeable (MSP) entre dues dissolucions de diferent concentració. L’aigua es mou de la solució menys concentrada (HIPOTÒNICA) cap a la més concentrada (HIPERTÒNICA) amb la finalitat d’igualar les concentracions. La membrana plasmàtica és una membrana semipermeable que depenent de la concentració del medi extern, origina diferents respostes.  osmosi 1) En el medi extern isotònic, la cèl·lula queda igual, no es deforma. L’entrada i la sortida d’aigua estan en equilibri. 2) En el medi extern hipotònic les cèl·lules animals rebenten (eritròcits = hemolisi), les cèl·lules vegetals no rebenten ja que tenen una paret,presenten turgència (molt inflades). 3) En el medi extern hipertònic: La cèL·lula perd aigua. Les cèl·lules animals es panseixen, a les vegetals es desferra la membrana de la paret que provoca la ruptura de la cèl·lula o plasmòlisi. OSMOSI EN CÈL·LULES VEGETALS Tasca 5: Casos pràctics osmosi: 1) En una autòpsia d'un cas d'assassinat s'ha comprovat que la causa de la mort de l'individu ha estat per injecció d'aigua destil·lada. Explica raonadament com s'han de veure els glòbuls vermells al microscopi. 2) Per què les solucions que s’administren en injecció endovenosa han de ser isotòniques pels glòbuls vermells? Què podria passar si no fos així? 3) Per què una forma de conservar els aliments és cobrir-los amb sal com es fa amb el bacallà? BIOMOLÈCULES ORGÀNIQUES Les biomolècules orgàniques són: - Glúcids - Lípids - Proteïnes - Àcids nucleics biomolècules orgàniques: glúcids -Biomolècules formades per Carboni (C), Hidrogen (H) i Oxigen (O). Presenten la proporció (CH2O)n. Ex: fórmula de glucosa: C₆H₁₂O₆ -S'anomenen sucres, glúcids o glícids i hidrats de carboni. -Les molècules estan formades per un esquelet d’àtoms de carboni: - C - C - C - C - FUNCIONS: Reserva energètica Combustible cel·lular Formen part d’estructures cel·lulars. Glucosa Segons l’estructura, n’hi ha diferents tipus: A) MONOSACÀRIDS - Són els més senzills. - Glucosa i fructosa → proporcionen energia a les cèl·lules - Ribosa i desoxirribosa → formen part dels àcids nucleics B) DISACÀRIDS - Estan formats per la unió de 2 molècules de monosacàrids. - La sacarosa és molt abundant en les plantes (remolatxa, canya de sucre). Glucosa + fructosa. - La lactosa està present a la llet. Glucosa + galactosa. - La maltosa present a l’ordi i altres cereals. Glucosa + glucosa. C) POLISACÀRIDS - Estan formats per milers de molècules de monosacàrids unides. - El midó (vegetals) o el glucogen (animals) són reserves energètiques. Midó Glucogen - La cel·lulosa (vegetal) o la quitina (animal) tenen funció estructural. Quitina Cel·lulosa biomolècules orgàniques: LÍPIDS Els lípids són biomolècules formades per carboni i hidrogen i la major part d'oxigen (proporcions molt baixes). Alguns lípids presenten: fòsfor, nitrogen i sofre. Són insolubles en aigua. El nom lípids deriva de la paraula lypos que significa greix. Principals funcions: a) Estructural → fosfolípids components de membranes cel·lulars. b) Energètica → triglicèrids (glicerina i tres àcids grassos) c) Les ceres amb funció protectora → repel·leixen l’aigua i serveixen d’aïllant a les fulles, als cabells, pell, fruits… d) Reguladora del metabolisme → com els terpens (vitamina A, E i K) e) Esteroides → Ampli grup de lípids, on trobam el colesterol, la vitamina D i les h. sexuals. El paper del colesterol: el bo i el dolent El colesterol és un esteroide que forma part de les membranes cel·lulars dels animals i se sintetitza al fetge. Un augment de colesterol en el plasma sanguini està associat amb l'arteosclerosi, malaltia caracteritzada per un estrenyiment de les parets de les artèries. LDL: COLESTEROL DOLENT HDL: COLESTEROL BO Tasca 6: Explica la diferència entre ambdós tipus de colesterol (document classroom). biomolècules orgàniques: PROTEÏNES - Són biomolècules formades per carboni (C), oxigen (O), hidrogen (H), nitrogen (N) i en menor proporció sofre (S). - Són les macromolècules més abundants de les cèl·lules. - Estan formades per la unió lineal d’aminoàcids (monòmer) mitjançant un enllaç peptídic. - La informació genètica s’expressa a través d’elles. - Es sintetitzen als ribosomes a partir de la informació que conté l’ADN i transmet l’ARN. Aminoàcids - Són els composts orgànics que formen les proteïnes. - Tenen un carboni al qual se li uneixen un grup carboxil (-COOH) un grup amino (-NH2), un hidrogen (H) i un radical (R) que varia en cada aminoàcid. Els animals no som capaços de sintetitzar tots els tipus d'aminoàcids. Aquells que no poden sintetitzar, anomenats aminoàcids essencials, han de ser ingerits en la dieta. Aquests, en les persones, són: isoleucina, leucina, lisina,metionina,fenilalanina, treonina, triptòfan i valina. Segons quin sigui el radical es distingeixen 20 tipus d'aminoàcids primaris (que formen les proteïnes). - L’ordre en què es situen els aminoàcids ve determinat per l’ADN, que conté la informació genètica. ESTRUCTURA DE LES PROTEÏNES L’estructura de les proteïnes és la responsable de la seva activitat biològica. Presenta diversos nivells de complexitat: ❏ L’estructura primària correspon a l’ordenació o seqüència dels aminoàcids de la proteïna. ❏ L’estructura secundària és el plegament de la proteïna en l’espai a causa d’atraccions que es produeixen entre els seus aminoàcids. ❏ L’estructura terciària és la disposició que adopta en l'espai l'estructura secundària quan es plega sobre ella mateixa. ❏ L’estructura quaternària correspon a l’associació de diverses cadenes d’aminoàcids. És característica de grans proteïnes, com ara l’hemoglobina de la sang. Les funcions de les proteïnes són: 1) Estructural i de protecció, com la queratina que forma l’estructura bàsica dels cabells, ungles, banyes, capa externa de la pell … i el col·lagen als tendons i als cartílags. 2) Transportadora com les proteïnes de membrana. L’hemoglobina és una proteïna que es troba als glòbuls vermells i s’encarrega de transportar oxigen a l’organisme. 3) Nutritiva i de reserva: Serveixen com a material d'emmagatzematge d’energia. - Ovoalbúmina als ous. - Caseïna a la llet. - Gluten de la llavor del blat 4) Enzimàtica: els enzims són les proteïnes que regulen les reaccions bioquímiques. Alguns exemples són: – La maltasa: converteix la maltosa -disacàrid- en dues glucoses (intestí prim). – La lipasa: disgrega els greixos dels aliments i en facilita l'absorció (intestinal) 5) Hormonal - Insulina / glucagó → reguladora dels nivells de glucosa a la sang. - Somatropina → hormona del creixement - Neurotransmissors → que permeten el pas de l’impuls nerviós d’una neurona a una altra. 6) Contracció i relaxació muscular que es deu a dues proteïnes: actina i miosina. 7) Defensa: anticossos. Ataquen les molècules o agents estranys que envaeixen l'organisme (antígens). biomolècules orgàniques: ÀCIDS NUCLEICS: ADN I ARN -Els àcids nucleics són grans molècules que estan formades per la unió d'altres molècules més petites anomenades nucleòtids. Cada nucleòtid està format per la unió d'una molècula de monosacàrid (ribosa o desoxiribosa), una molècula d'àcid fosfòric i una molècula d'una base nitrogenada, que pot ser adenina (A), guanina (G), citosina (C), timina (T) o uracil (U). Hi ha dos tipus d'àcids nucleics, l'àcid desoxiribonucleic (ADN) i l'àcid ribonucleic (ARN) ADN: àcid desoxiribonucleic -Macromolècula constituïda per dues llargues cadenes de nucleòtids complementàries i antiparal·leles formant una doble hèlix. -Els nucleòtids d’ADN estan formats per: *Grup fosfat: PO43- (prové de l’àcid fosfòric, H3PO4) *Bases nitrogenades: Adenina (A), Timina (T), Guanina (G) i Citosina (C). *Un glúcid monosacàrid (pentosa, 5C): desoxiribosa. -Per formar un nucleòtid, l’àcid fosfòric s’uneix a la desoxirribosa formant la part externa de la molècula; i aquesta a la base nitrogenada que se situarà en la part interna de la cadena. -Les dues cadenes de nucleòtids de l’hèlix es mantenen unides gràcies a què es formen enllaços entre les bases mitjançant ponts d’hidrogen. Sempre s’uneixen una A amb una T, i una G amb una C A-T, T-A. C-G, G-C. Tasca 8: Si una de les cadenes d’una molècula d’ADN té la seqüència de bases TACGCTAATCGG Quina serà la seqüència de l’altra cadena? -L’estructura d’un determinat ADN està definida per la seqüència de bases nitrogenades dins la cadena lineal de nucleòtids. -És en aquesta seqüència on es troba la informació genètica, i per tant, les característiques que els éssers vius transmeten als seus descendents.Aquesta informació és necessària per a la síntesi de les proteïnes de la cèl·lula. -El genoma humà conté aproximadament, 3000 milions de parells de bases per fer un total de 23000 gens aproximadament. La replicació és el procés de còpia o síntesi de molècules d’ADN idèntiques. Té el seu fonament en la complementarietat de les bases i és imprescindible per a la divisió cel·lular. ARN: àcid ribonucleic Està format per una cadena lineal de nucleòtids. El podem trobar tant al citoplasma com al nucli de la cèl·lula. N’hi ha de diferents tipus segons la seva funció: ARNt → ARN de transferència ARNr → ARN ribosòmic ARNm → ARN missatger Els nucleòtids d’ARN estan formats per: a) Grup fosfat: PO43- (prové de l’àcid fosfòric, H3PO4) b) Bases nitrogenades: Adenina (A), Uracil (U), Guanina (G) i Citosina (C). c) Un glúcid monosacàrid (pentosa, 5C): ribosa.  Tipus d’ARN L'ARN se sintetitza mitjançant el procés de transcripció genètica, a partir de la informació contenguda en la molècula d'ADN. Hi ha diversos tipus d'ARN: ARN missatger (ARNm). La seva seqüència de nucleòtids és complementària d'una de les cadenes d'un fragment d'ADN. Té la informació necessària per a la síntesi d'una proteïna i du aquesta informació als ribosomes, en els quals es produeix aquesta síntesi, un procés conegut com a traducció genètica. ARN de transferència (ARNt). Té com a funció el transport dels aminoàcids als ribosomes durant el procés de síntesi de proteïnes. ARN ribosòmic (ARNr). Forma part de l'estructura dels ribosomes. FUNCIONS DE L’ARN Permet que la informació genètica que es troba emmagatzemada a la seqüència de nucleòtids de l’ADN (dintre del nucli cel·lular) pugui sortir al citoplasma en forma d’ARNm (TRANSCRIPCIÓ). És a dir, permet que els GENS (ADN) s’expressin. A partir de la molècula d’ARNm es sintetitzaran totes les proteïnes que cada cèl·lula necessiti segons el codi genètic. (TRADUCCIÓ). QUÈ ÉS EL CODI GENÈTIC? La correspondència entre els triplets de nucleòtids de l'ARN m i els aminoàcids que formen les proteïnes. Aquest és universal: correspondència igual en tots els éssers vius.