Biologie celulară

Capitolul 1. Unitatea de baza a vietii: celula

1.1. Ce este o celulã? elulele sunt unitãti structurale care compun corpul unei plante sau al unui animal dar pot forma si organisme unicelulare. Unul din caracteristicile comune tuturor celulelor este aspectul de “saci care cuprind apã". Acesti “saci” sunt delimitati de un dublu strat fosfolipidic, numit membranã. Membrana este semipermeabilã, permitând numai anumitor particule sã treacã în si din celulã, blocând trecerea altora. C

Asadar, o celulã este un "sac" membranar fluidic care înconjoarã un spatiu cu continut celular. Fiecare component al acestui spatiu va fi discutat detaliat în cele ce urmeazã.

Celulele sunt în proportie de 90% fluide (citoplasmã) care contin aminoacizi liberi, proteine, carbohidrati si numeroase alte molecule. Mediul celular cum ar fi continutul citoplasmei si al nucleului, afecteazã expresia si reglarea genelor si sunt pãrti foarte importante ale mostenirii genetice.

Procentual, o celulã este constituitã din urmãtoarele elemente:

• 59% Hidrogen (H)

• 24% Oxigen (O)

• 11% Carbon (C)

• 4% Azot (N)

• 2% Altele - Fosfor (P), Sulf (S), etc.

Moleculele care constituie o celulã sunt:

• 50% proteine

• 15% acizi nucleici

• 15% carbohidrati

• 10% lipide

• 10% altele

In interiorul celulei gãsim citoplasma formatã din:

Citosol – în principal apa ca solutie vâscoasã – totul cu exceptia organitelor celulare.

Organite celulare (care sunt delimitate de membranã) prezente numai în organismele eucariote evoluate (superioare):

• Nucleu (în eucariote) – în care este localizat materialul genetic ADN si produsul acestuia de transcriere, ARN.

• Reticul endoplasmic (RE) – important în cursul sintezei proteice. Este o retea de transport pentru molecule destinate unor modificãri si localizãri speciale (cum ar fi suprafata celularã externã). Sunt de douã feluri:

• RE rugos – prezintã ribozomi si este grupat sub formã de teancuri plate. La nivelul lor are loc sinteza de proteine destinate compartimentelor delimitate de membrane.

• RE neted – nu are ribozomi si se prezintã ca o retea tubularã.

• Aparat Golgi – cu rol în maturarea proteinelor prin glicozilare urmatã de secretie.

• Lizozomi – Saci digestivi – principalele structuri care digerã componentele celulare si se întâlnesc numai în celule animale.

• Peroxizomi – La nivelul lor oxigenul este utilizat pentru realizarea unor reactii catabolice atât la animale cat si la plante.

Ribozomi – particule nucleoproteice (compuse din acizi nucleici si proteine); circa jumãtate dintre ei sunt grupati pe RE, iar cealaltã jumãtate “înoatã” liber în citosol. La nivelul lor ARN ajunge pentru a servi la translatia (traducerea) proteinelor.

Microtubuli – filamente proteice, formate din tubulinã; constituie "centrul" celular, cilii, flagelii, etc

1

Citoschelet – structura de sustinere a celulei; format din microtubuli, filamente de actinã si filamente intermediare.

Mitocondrii – Bateriile celulare, convertesc hrana în energie utilizabilã (productie de adenozin trifosfat, ATP). La nivelul mitocondriilor conversia energeticã se realizeazã prin respiratie aerobã. Ele sunt delimitate de 2 membrane: internã si externã. Membrana internã poate varia ca forma la diferite tipuri de celule iar ele formeaza prelungiri numite “criste”. Mitocondria are aproximativ mãrimea unei bacterii si contine propriul material genetic precum si ribozomi particulari.

Vacuole – Sunt cel mai adesea prezente la plante iar în general, plantele au vacuole voluminoase. Vacuolele sunt absente din celulele animale

Cloroplaste – convertesc lumina si hrana în energie utilizabilã (ATP) si la nivelul lor are loc procesul de fotosintezã.

Plastide – structuri în care se depoziteazã substante de rezervã. Sunt prezente în celulele vegetale.

Perete celular – prezent la organisme procariote si celule eucariote vegetale; asigurã suport si protectie.

MATERIAL SUPLIMENTAR

Simbolurile, greutãtile si rolurile lor biologice ale elementelor chimice sunt prezentate în tabelul de mai jos:

Tabel 1.1. Lista elementelor, simbolurilor, greutãtilor si rolurilor biologice

Element

Simbol

Greutatea atomica

Rol biologic

Azot (nitrogen)

N

14,0

Constituent al proteinelor si acizilor nuceici

Calciu

Ca

40,1

In componenta oaselor, în contractia musculara

Carbon

C

12,0

In structura moleculelor organice

Clor

Cl

35,5

In digestie si fotosinteza

Cupru

Cu

63,5

Parte a pigmentilor purtãtori de oxigen din sangele molustelor

Fier

Fe

55,8

Parte a hemoglobinei, molecula purtatoare de oxigen

Fluor

F

19,0

In dezvoltarea normala a dintilor

Fosfor

P

31,0

In componenta acizilor nucleici; formeaza legaturile purtatoare de energie din structura ATP

Hidrogen

H

1,0

Component al apei si a moleculelor organice

Iod

I

126,9

In componenta hormonilor (ex. tirozina)

Magneziu

Mg

24,3

Component al clorofilei, pigmentul fotosintetic; esential în buna functionare a unor enzime

Mangan

Mn

54,9

Esential în buna functionare a unor enzime

Oxigen

O

16,0

In respiratie; component al apei si al majoritatii compusilor organici

Potasiu

K

39,1

In generarea impulsurilor nervoase ; echilibrul electrochimic al membranelor

Seleniu

Se

79,0

In buna functionare a multor enzime

Siliciu

Si

28,1

Intra în structura cochiliilor diatomeelor si a peretelui cellular vegetal

Sodiu

Na

23,0

In generarea impulsurilor nervoase; echilibrul electrochimic si osmotic al membranelor

Sulf

S

32,1

Constituent al unor proteine si polizaharide; în realizarea structurii spatiale a proteinelor prin legaturile disulfidice; compusii redusi ai sulfului sunt sursa de electroni

Zinc

Zn

65,4

Esential pentru unele enzime (ex. ce oxideaza alcoolii)

Mãrimea celulelor

Celulele eucariote (cu nucleu propriu si organite delimitate de membrane) sunt de circa 10 ori mai mari decât celulele procariote (lipsite de nucleu si membrane interne). Celulele unor plante sunt printre cele mai mari celule si aceasta se datoreazã vacuolelor pline cu apã pe care la contin.