ORGANIZAREA MOLECULARA, BIOCHIMICA A CELULEI

ORGANIZAREA MOLECULARA, BIOCHIMICA A CELULEI

Exista o diferenta intre abundenta elementelor chimice in scoarta pamantului si in celule. Elementele grele predomina in scoarta, in timp ce elementele usoare in celule.

Din totalul elementelor, au fost identificate in celule circa 60% elemente majore dar numai 20% sunt esentiale pentru viata.

Elemente in celule:

majore:60% - Carbon, Hidrogen, Oxigen, Azot,

pana la 0.1% - Sodiu, Clor, Potasiu, Calciu, Magneziu, Fosfor, Sulf,

oligoelemente - Aur, Argint, Cupru, Zinc, Cobalt, Bor, Iod, Seleniu, Siliciu.

Substantele chimice din celula:

anorganice: apa, saruri minerale,

organice: proteine, glucide, lipide, acizi nucleici. Proportia in care apar acesti constituenti chimici in diferite tipuri de celule variaza cu specia, tipul celulelor, starea functionala, varsta organismului.

Toate fiintele vii sunt compuse din acelasi tip de substante chimice si majoritatea le contin in proportii similare. Exprimate in procente, valorile la scara intregului organism nu difera mult de la bacterii la om:

70% -apa,

-15%-proteine,

7% -acizi nucleici,

3% -glucide,

2% -lipide,

-1%-ioni anorganici,

0.8% -aminoacizi,

0.4% -vitamine si peptide.

Substantele anorganice:

a.Apa -componenta esentiala, fiind mediul de dispersie al materiei.

Proprietati care o fac suportul materiei:

apa este o molecula polara,

disociaza in H si OH.

Formeaza legaturi de H care:

confera o valoare foarte mare a capacitatii calorice,

- ecranarea termica - apara structura celulei de distrugeri termice la eliberari bruste de caldura in reactii exoterme,

caldura mare de vaporizare permite reglarea temperaturii corpului prin evaporare.

Faza apoasa si neapoasa din celule:

faza apoasa - apa libera: 95% din totalul apei,

apa legata: 5% (de proteine, lipide) Apa mai poate fi:

intracelulara-55%,

extracelulara-45%, Sursele de apa pot fi:

exogena,

endogena (din reactii metabolice). b.Sarurile minerale:

Apar sub forma de ioni liberi dizolvati in diferite componente celulare, sau sub forma de combinatii cu substante organice.

Ioni: Na+, K+, CI- Ca2+, Mg2+, P04/2-, S04/2-, C03/2-, N03/-.

Rolul ionilor: - mentinerea presiunii osmotice si a echilibrului acido-bazic;

influenteaza activitatea enzimelor si altor procese celulare;

influenteaza permeabilitatea, excitabilitatea, contractibilitatea, vascozitatea cito-plasmei, diviziunea celulara.

Substantele organice: structura si proprietatile substantelor organice (micro si macromoleculare) sunt studiate de biochimie. Vom sublinia doar pe scurt localizarea lor in celula si relatia dintre structura si functia lor la nivel celular.

Glucidele

Glucoza este sursa de energie, pentozele intra in compozitia acizilor nucleici. Alti derivati ai galactozei, glucozei intra in compozitia glicoproteinelor, glicolipidelor. Glucoza contine inmagazinata in molecula sa, o mare cantitate de energie, aceasta se poate elibera pe cale oxidativa, servind la desfasurarea reactiilor biochimice din celula. Glucoza este inmagazinata sub forma de glicogen.

Mucopolizaharide

Polizaharide in care unitatile monomer sunt formate din derivati aminati ai monozahariaelor (GIcNAc, GalNAc, acidul glucuronic, ozele pot fi esterificate cu H2S04. Reprezentanti ai mucopolizaharidelor citam: acidul hialuronic, condroitinsulfatul, heparina. Solutiile apoase ale mucopolizaharidelor sunt gelatinoase, vascozitatea datorandu-se hidratarii excesive (sunt polianioni) si legaturii de H intre lanturi. indeplinesc functii mecanice si in metabolismul tesuturilor.

Lipidele

Joaca in principal 3 roluri:

sursa energetica principala;

rol plastic, intra in compozitia membranelor;

reglator al proceselor metabolice (vitamine, steroizi, prostaglandine).

Lipide simple:

acizii grasi liberi;

degradare prin B-oxidare pentru dezvoltarea de energie;

biosinteza trigliceridelor;

biosinteza lipidelor complexe (fosfolipide, glicolipide).

Lipidele complexe intra in compozitia membranelor aranjandu-se in stratul dublu lipidic in care gruparile polare sunt la exterior in contact cu apa, iar lanturile de acizi grasi se afla la interior. Posibilitatile de variatie in structura fosfolipidelor: natura gruparii polare, numarul atomilor de carbon si de legaturi duble din lanturile acizilor grasi, aduc modificari importante.

Proteinele

Functii  - reglatoare ale activitatii metabolice (enzime);

de transport transmembranar si in circulatie;

mobilitate;

imuna;

generarea si transmiterea influxului'nervos;

controlul cresterii si diviziunii celulare;

mentinerea constanta a presiunii osmotice si a pH;

nutritie (ovalbumina);

rol plastic (in tesutul conjunctiv, peretii vaselor);

formeaza complexe cu proteinele realizand structuri numite ribozoml, care sunt sediul sintezei proteice.

Se pot mentiona mai multe principii unitare de organizare chimica a celulei:

celulele sunt compuse din aceleasi elemente chimice si substante chimice, aflate in proportii relativ constante;

compozitia ionica a lichidelor din corpul diferitelor specii animale este constanta;

principalele cai metabolice se desfasoara in aceleasi etape in toate tipurile de celule;

molecule ca D-glucoza, acizii grasi cu 16 si 18 atomi de C, cei 20 de amino acizi, steroli, baze azotate, cofactori etc se afla in toate celulele vii;

ATP este prototipul moleculelor macroergice;

replicarea ADN si biosinteza proteinelor se desfasoara dupa aceleasi mecanisme in toate celulele.