1. NOȚIUNI INTRODUCTIVE. TEORIA CELULARĂ2. COMPOZIȚIA CHIMICĂ A MATERIEI VII 3. TIPURI FUNDAMENTALE DE CELULE 4. STRUCTURA, ULTRASTRUCTURA ȘI ROLUL… [626258]

CELULA
UNITATEA STRUCTURAL ĂȘI
FUNC ȚIONAL ĂA
VIE ȚII

1. NOȚIUNI INTRODUCTIVE. TEORIA CELULARĂ2. COMPOZIȚIA CHIMICĂ A MATERIEI VII 3. TIPURI FUNDAMENTALE DE CELULE
4. STRUCTURA, ULTRASTRUCTURA ȘI ROLUL
COMPONENTELOR CELULEI
•MEMBRANA CELULARĂ
•PERETELE CELULAR
•CAPSULA

Noțiuni introductive. Teoria celulară
Teoria celulară:
“Celula este unitatea structurală și funcțională a
organismelor vii ”
– concept dezvoltat odată cu evoluția microscopului
Celul ăvie din frunza de plop

1665: ROBERT HOOKE – observă la microscop o
secțiune prin plută și utilizează pentru prima oară
termenul celulă pentru elementele observate
Robert Hooke
Tipul de microscop utilizat de R. Hooke Schema sec țiunii prin plut ă, publicat ă de
R. Hooke în revista « Mycrographia »ISTORIC

1650-1700: ANTHONY VON LEEUWENHOEK
– primul care observă și
descrie organisme microscopice vii de tipul bacteriilor și protistelor
1855: RUDOLF WIRCHOW susține ideea că
celulele provin numai din alte celule prin diviziun e Sec. XVIII: reprezentări grafice și descrieri ale țesuturilor vegetale
1838: MATTHIAS SCHLEIDEN
concluzionează că toate plantele sunt alcătuite din celule
1839: THEODOR SCHWANN afirmă că
animalele au corpul alcătuit din celule
Bacterii observate cu microscopul electronic

PRINCIPIILE FUNDAMENTALE ALE TEORIEI CELULARE
1. Toate organismele vii sunt alcătuite din una sau
mai multe celule
2. Celulele reprezintă unitatea structurală și
funcțională a lumii vii
3. Celulele provin din alte celule vii prin procese de
diviziune

Considerarea celulei ca unitate structurală a lumii vii este
susținută de:/head2right structura celulei
/head2right proprietățile fiziologice ale acesteia
Celula:
/head2righteste autoreproducătoare a unui sistem chimic
/head2right este separată fizic de mediul extern pentru a-și m enține
alcătuirea și concentrația chimică a componentelor /head2right este capabilă să realizeze permanente schimburi cu mediul
extern (substanțele consumate pot fi înlocuite iar resturile
nefolositoare pot fi eliminate) /head2rightîși menține stabilitatea prin aceste schimburi

Cu studiul celulelor se ocupă:
CITOLOGIA
/head2rightștiința care studiază structura și ultrastructura ce lulelor
BIOLOGIA CELULARĂ
/head2rights-a dezvoltat în ultimul secol în urma a numeroase
cercetări experimentale /head2right descifrează procesele fundamentale ce se desfășoar ă în
orice celulă și în orice organism /head2rightcombină diverse tehnici în vederea înțelegerii proc eselor
biologice la nivel celular

/head2right Membrană – bariera care:
/head2right separă sistemul chimic de mediul
înconjurător /head2right controlează schimburile
/head2right formează granița celulei
/head2right
Citoplasmă
/head2rightMaterial genetic sub forma acizilor
nucleici care:
/head2right controlează activitățile celulei
/head2rightse autoreplică pentru a se forma
noi celule
membran ă
citoplasm ănucleu Structura celulelor
În structura celulelor există întotdeauna:

Protoplasma:
/head2right reprezintă conținutul celulei
/head2righteste un fluid în care se desfășoară procesele vital e
/head2rightconține organite celulare (identificate cu ajutorul
microscopului electronic) cu structuri și funcții s pecifice.
Exemple:
/head2rightnucleul – primul organit observat
/head2rightribozomii – prezenți în toate celulele
/head2rightcloroplastele – prezente numai în celulele plantelor

COMPOZIȚIA CHIMICĂ A MATERIEI VII
/head2rightscoarța Pământului conține peste 100 elemente chimic e
/head2rightdintre acestea 16 sunt esențiale pentru existența v ieții
/head2rightîn corpul organismelor, 99% din masa și din numărul de
atomi sunt, în ordinea ponderii: hidrogenul (H), carbonul
(C), azotul (N), oxigenul (O) (elemente chimice de bază din
compoziția materiei vii) /head2rightimportanța acestor patru elemente este datorată:
• valențelor lor chimice • capacității lor de a forma legături chimice coval ente
stabile

CARBONUL
/head2righteste elementul fundamental dintre cele patru elemen te
chimice de bază din compoziția materiei vii/head2right stă la baza imensei varietăți de substanțe organic e diferite
între ele prin mărime, compoziție, formă Proprietățile chimice importante ale carbonului: /head2right are masa moleculară mică
/head2right formează legături carbon-carbon construind șiruri lungi
(catene) circulare sau liniare /head2right formează legături chimice covalente puternice și st abile cu
alți atomi (ex: H, O, N)

Iod (I) Molibden (Mo) Vanadiu (V) Siliciu (Si) Aluminiu (Al) Bor (B) Sulf (S) Zinc (Zn) Calciu (Ca 2+ ) Fosfor (P) Cupru (Cu) Potasiu (K +) Oxigen (O) Cobalt (Co) Clor (Cl -) Azot (N) Fier (Fe) Magneziu (Mg 2+ ) Carbon (C) Mangan (Mn) Sodiu (Na +) Hidrogen (H) Elemente chimice prezente în cantități foarte mici Elemente chimice prezente în stare de ioni Elemente chimice prezente în substanțele organice Elemente chimice prezente în organismele vii

/head2right elementele chimice se combină formând substanțe org anice
și anorganice /head2rightîn organismele vii există o mare similitudine privi nd tipurile
de molecule care le alcătuiesc /head2rightmoleculele cele mai importante, indiferent de regn sau
specie, sunt:
/head2right
apa (dintre cele anorganice)
/head2rightglucidele, lipidele, proteinele, acizii nucleici
(dintre cele organice)

Caracteristicile moleculelor anorganice:
/head2right formează în general anioniși cationi
/head2right predomină legăturile chimice ionice
/head2rightsunt întotdeauna compuse dintr-un număr mic de atomi
/head2rightadesea sunt asociate cu structuri lipsite de viață
Structura moleculei de ap ă

Caracteristicile moleculelor organice:
/head2rightconțin întotdeauna carbon și hidrogen
/head2rightconțin numai legături chimice covalente
/head2rightmulte au dimensiuni mari, fiind compuse dintr-un număr mare
de atomi/head2rightde obicei sunt asociate cu organismele
vii
Structura moleculei de glucoz ă

MOLECULELE ANORGANICE
APA
/head2right este un constituent vital al
organismelor /head2right reprezintă mediul de viață al
multor viețuitoare /head2right poate reprezenta 60-95% din
masa proaspătă a unui organism (datorită dimensiunilor mici si polarității)

Polaritatea moleculei de apă
/head2right este datorată inegalei distribuții a sarcinilor el ectrice în
moleculă ⇒are ca urmare crearea unui pol predominant
pozitiv (atomii de hidrogen ) și a unui pol predominant
negativ (atomul de oxigen )
/head2right o moleculă de apă va atrage cu polul negativ polul pozitiv
al unei molecule vecine, iar cu polul pozitiv va at rage polul
negativ al altei molecule
Leg ături de
hidrogen

/head2rightlegăturile dintre moleculele de apă sunt legături s labe de
hidrogen, care se desfac ușor – ceea ce explică de ce apa
este un bun mediu de dizolvare

Atracția electrostatică între moleculele de apă det ermină:
/head2rightcoeziunea între ele
/head2rightadeziunea acestora la diverse substraturi
Împreună permit urcarea moleculelor de apă, împotri va forței
gravitaționale, prin tuburile fine ale vaselor cond ucătoare din corpul
plantelor – proprietate numită CAPILARITATE
adeziunea și coeziunea moleculelor de ap ă

O alta însușire a apei este stabilitatea termică :
/head2righteste nevoie de o mare cantitate de energie pentru a
modifica temperatura apei /head2rightca urmare menține constantă temperatura celulelor î n
condițiile variației termice a mediului extern

MOLECULELE ORGANICE
I. GLUCIDELE
/head2rightsunt molecule organice compuse din carbon, hidrogen șioxigen
/head2right numărul atomilor de carbon variază, dar raportul h idrogen/oxigen este
întotdeauna egal cu 2
Tipuri de glucide:
1. MONOZAHARIDE
/head2rightglucide simple (ex.: glucoza, galactoza, fructoza – (C 6H12 O6))
/head2right dintre glucide, reprezintă principalele surse de e nergie, fiind oxidate
în celule pentru susținerea funcțiilor vitale
glucoza
galactoza fructoza

2. DIZAHARIDE
/head2right molecule rezultate prin condensarea a două glucide
simple (ex.: maltoza, zaharoza – forma de transport a
glucidelor)
maltoza zaharoza

3. POLIZAHARIDE
/head2right formate prin condensarea unui număr foarte mare de molecule de glucide
simple (ex. glucoza) /head2rightforma sub care sunt depozitate glucidele în celule
Glucoza:
/head2right poate fi depozitată sub formă de:
/head2rightamidon în celulele vegetale
/head2rightglicogen în celulele animale
amidon glicogen

Glucoza:
/head2right este prezentă și în alte forme de condensare:
/head2rightceluloza – din structura peretelui scheletic al celulelor veg etale
/head2rightchitina – constituent al exoscheletului unor animale
celuloza
chitina

II. LIPIDELE
/head2right se mai numesc grăsimi
/head2rightsunt molecule organice insolubile în apă
/head2rightsunt utilizate de celule ca:
/head2rightsurse de energie
/head2rightmaterial de construcție ce intră în structura
componentelor celulare
/head2rightîn legăturile C-H pe care le conțin închid o mare c antitate
de energie (arderea unui gram de lipide eliberează de două ori
mai multă energie decât arderea unui gram de glucide )

Lipidele ( trigliceridele )
/head2rightsunt compuse din acizi gra și și glicerol
/head2rightfiecare grupare OH din glicerol reac ționeaz ă cu câte o
grupare acid ă din acizii gra și
/head2rightnu sunt molecule polare, ca și p ărțile lor constitutive, fiind
numite și gr ăsimi neutre
triglicerid ă

Glicerolul:
/head2rightconține trei grupări -OH polare care îl
fac solubil în apă
glicerol
Acizii grași:
/head2rightlan țuri de carbon care prezint ă la un
cap ăt o grupare carboxil hidrofilă
/head2rightsunt nesatura ți dac ă au în structur ă
leg ături covalente duble
/head2rightsunt satura ți dac ă au în structur ă
leg ături covalente simple
Molecul ă de acid gras

Alte grupe importante de grăsimi:
/head2rightfosfolipidele – intră în structura membranelor celulare
/head2rightcerurile – protejează corpul plantelor și animalelor și sunt impermeabile
pentru apă /head2right
steroizii – sunt indispensabili celulei nervoase și reprezintă materie primă
pentru sinteza unor hormoni
fosfolipid ăcerid ănucleu steroidic

III. PROTEINELE
/head2rightprincipalele materiale de construcție ale
componentelor celulare /head2right unitățile lor structurale sunt
aminoacizii care se
leagă între ei formând lanțuri lungi de polipeptide /head2right o proteină poate conține unul sau mai multe
lanțuri de polipeptide în care pot intra sute de aminoacizi /head2right există 20 de tipuri de aminoacizi care se combină
în nenumărate variante /head2rightordinea aminoacizilor în proteine este
determinată genetic
–
Leg ătur ă peptidic ăaminoacid polipeptid ă

Enzimele
/head2rightsunt proteine cu rol de biocatalizatori
/head2rightinfluențează sensul, ordinea și viteza de desfășura re a
reacțiilor biochimice din celule /head2rightacționează cu grad mare de specificitate, recunoscâ nd cu
precizie substratul pe care îl influențează
enzim ăsubstrat complex
enzim ă/substrat enzim ăprodu și de
reac ție

/head2rightsunt molecule organice uriașe
/head2right unitățile lor structurale sunt nucleotidele
/head2righto nucleotidă este compusă din trei unități:
/head2rightun radical fosfat (un rest de acid fosforic)
/head2rightun glucid (o pentoză)
/head2righto bază azotată purinică adenină (A)
guanină (G)
pirimidinică citozină (C)
timină (T)
uracil(U) IV. ACIZII NUCLEICI

Acizii nucleici au funcții specifice în celulă:
ADN (acid dezoxiribonucleic) – materialul genetic care
stochează informația pentru:
/head2rightpropria sa replicație
/head2rightordinea de înlănțuire a aminoacizilor în proteine
ARN (acid ribonucleic) – intervine în procesul de sinteză a
proteinelor

ADN
/head2right are o structură bicatenară
/head2right legăturile dintre catene se realizează prin punți de
hidrogen formate între o bază purinică și una pirimi dinică:
/head2rightadenina formează punți de hidrogen cu timina
/head2rightguanina formează punți de hidrogen cu citozina
/head2rightconține ca glucid dezoxiriboza
/head2rightnu conține uracil
Molecula de ADN

ARN
/head2righteste monocatenar
/head2rightnu conține timina, care este înlocuita cu uracil
/head2rightconține ca glucid riboza
Tipuri de ARN: 1.
ARN m (mesager) – copiază mesajul genetic din ADN și
îl aduce la locul sintezei
2. ARN-t (de transport) – aduce aminoacizii la locul unde
sunt asamblați în proteine
3. ARN-r (ribozomal) – intră în structura ribozomilor
(organite celulare la nivelul cărora se realizează sinteza
proteică)
ARN mesager

ATP (adenozintrifosfat)
/head2righteste o nucleotidă care conține adenină, riboză și tre i
radicali fosfat /head2rightîntre radicalii fosfat există legături macroergice
/head2right ruperea unei singure grupări fosfat eliberează 30, 6 kJ
energie energie
Molecula de ATP adenozina

TIPURI FUNDAMENTALE DE CELULE
Diversitatea este o trăsătură care se confirmă î n ceea ce
privește dimensiunile, forma și organizarea internă a celulelor
neuron
ovul hematie celul ăvegetal ă
celul ămuscular ăstriat ă

1. Dimensiunile celulelor
/head2rightîn general microscopice; foarte puține pot fi văzut e cu
ochiul liber (ovulul uman)
/head2right dimensiunile microscopice conferă celulelor unele avantaje:
/head2rightmenținerea unui raport crescut între suprafață și volum
(suprafața de schimb poate acoperi nevoile metaboli ce)
/head2rightmenținerea controlului nucleului asupra tuturor activităților din celulă (un volum crescut de citoplasmă ar
face ineficient acest control)

a. ap ă
b. fosfolipid
c. hemoglobin ă
d. virus
e. cloroplast
f. bacterii
g. celul ăanimal ă
h. celul ăvegetal ă
ab
cd
e
fg
h

2. Forma celulelor
/head2right variază, fiind adaptată funcției pe care o îndepli nește
celula:
/head2right celulele vaselor conducătoare din plante au formă
tubulară cu platouri ciuruite /head2rightcelulele nervoase sunt lungi și cu prelungiri fine
/head2rightglobulele roșii sunt discuri rotunde
celul ănervoas ă
globule ro șii și o globul ă alb ăvase conduc ătoare în
plante

3. Organizarea internă a celulelor
/head2right există multiple tipuri de celule, dar există eleme nte
componente comune, prezente în aproape toate celule le
Majoritatea celulelor au în alcătuirea lor:/head2right
membrană – le înconjoară, le protejează, realizează
schimburile cu mediul extern /head2right
citoplasmă (mediul intracelular) – sediul proceselor celulare
/head2rightorganite celulare – desfășoară funcții specifice
/head2rightmaterial genetic – controlează activitatea celulei

Tipuri fundamentale de celule:
Criteriul cel mai important în clasificarea tipuril or
fundamentale de celule: modul de organizare a
materialului genetic Celule PROCARIOTE
celule fără nucleu individualizat și cu organite celulare fără membrană
/head2rightorganisme cu celule
procariote:
Regnul Monera
ADN (nucleoid)ribozomi citoplasm ămembran ăperete celular
celula procariot ă

celula eucariot ăreticul endoplasmatic nucleu
membran ăcitoplasm ă
ribozomi Celule EUCARIOTE – celule care au nucleu și
membrane care delimiteaz ă organitele celulare
/head2rightorganisme cu celule eucariote: protiste, fungi,
plante, animale

STRUCTURA, ULTRASTRUCTURA ȘI ROLUL
COMPONENTELOR CELULEI
MEMBRANA CELULARĂ
/head2righteste un strat subțire ce separă conținutul celular de mediul
înconjurător /head2rightfuncționează ca o poartă, controlând ceea ce intră și iese
din celulă /head2right este considerată
semipermeabilă : unele molecule
traversează cu ușurință membrana, altele nu pot tre ce deloc
Structura membranei celulare:
/head2rightmembrana este formată din molecule de
/head2rightfosfolipide
/head2rightproteine

FOSFOLIPIDELE
/head2rightsunt formate din doi acizi grași legați la un capăt de o
grupare fosfat (prin intermediul unei molecule de g licerol)
/head2right această structură le conferă polaritate, cele două capete ale
moleculei având proprietăți diferite în apă:
/head2right capătul cu gruparea fosfat este hidrofil
/head2right capătul acizilor grași este hidrofob
Regiune polar ă
Molecula unei fosfolipide

/head2rightsunt dispuse în două straturi, unul cu gruparea fos fat
spre exterior (mediul exterior al celulei este un m ediu
apos) și celălalt cu gruparea fosfat spre interior (citoplasma este un mediu bogat în apă)/head2rightmembrana are structura unui
strat bimolecular lipidic
Strat bimolecular lipidic
Regiune hidrofil ă
Regiune hidrofob ă

PROTEINELE
/head2rightsunt asociate cu stratul bimolecular lipidic
/head2rightsunt extrem de variate
/head2rightpot fi proteine periferice : sunt atașate pe suprafața membranei
proteine integrate : străbat ambele straturi lipidice
/head2right participă la transportul substanțelor prin membran ă (transport activ )
/head2rightpot forma canale sau pori prin care anumite substan țe traversează
membrana /head2rightcele scufundate în ambele straturi lipidice ale mem branei leagă la suprafața
externă glucide, având rol în
/head2rightrecunoașterea celulelor între ele
/head2rightrecunoașterea virusurilor, hormonilor etc.
proteine periferice
proteine integrate dublu strat fosfolipidic

MODELUL MOZAICULUI FLUID
/head2righteste un model structural modern, bazat pe următoare le proprietăți:
/head2right membrana celulară este fluidă, are consistența ule iului vegetal
/head2rightlipidele și proteinele membranei sunt în permanentă mișcare:
proteinele se deplasează de-a lungul lipidelor schi mbându-și locul și
formând desene sau mozaicuri
protein ăcanal
fosfolipid
protein ăintegrat ăpolizaharid glicoprotein ă
MEDIU INTERN MEDIU EXTERN

TRANSPORTUL PRIN MEMBRANĂ
1. Transportul activ
/head2right este realizat de către o proteină care leagă o sub stanță pe o suprafață a
membranei și o transportă pe fața cealaltă /head2rightse
desfășoară contrar diferențelor de concentrație dintre mediul
extern și citoplasmă /head2rightnecesită consum de energie
dublu strat fosfolipidic
protein ă

2. Osmoza
/head2right traversarea membranei celulare semipermeabile de c ătre moleculele de
apă /head2right se desfășoară prin difuzie, fără consum de energie
/head2right difuzia se realizează pe seama energiei cinetice a moleculelor și este
facilitată de
creșterea temperaturii și dimensiunile mici ale moleculelor
care traversează membrana

/head2rightsensul de difuzie a apei este determinat de variați a
concentrației mediului: moleculele de apă se deplas ează din
mediul cu concentrație mai mare de apă spre mediul cu
concentrație mai mică de apă
mediu intern mediu extern hipertonic
membrana apa
solut

Celula în mediu hipertonic
/head2rightsoluție hipertonică: o soluție cu concentrație mai mare decât
a citoplasmei/head2right celula pierde apă prin difuzie până la echilibrarea
concentrațiilor mediului intern si extern
mediu
izotonic
mediu hipotonic mediu
hipertonic

/head2rightîn cazul celulei vegetale are loc fenomenul de plasmoliză :
desprinderea membranei de peretele celular /head2right dacă se diluează mediul exterior (se adaugă apă) i ntervine
deplasmoliza : revenirea citoplasmei la starea inițială
Plasmoliza în celulele epidermei
interne a bulbului de ceap ă
plasmoliza
deplasmoliza perete celular membran ă
celular ă
H2O

Celula în mediu hipotonic
/head2rightsoluție hipotonică: soluția cu concentrație mai mică decât a citoplasmei
/head2right apa difuzează în celulă până la echilibrarea concen trațiilor mediului
intern și extern /head2righto celulă animală plasată în apă distilată (soluție hipotonică) creș te în
volum și chiar se sparge datorită procesului de osm oză: creșterea
volumului celulei se numește citoliză
/head2righto celulă vegetală plasată în apă distilată nu va crește în volum dat orită
prezenței peretelui celular: presiunea exercitată d e apă asupra peretelui
celular se numește turgescență
celul ă
animal ă
celul ă
vegetal ăhipertonic izotonic hipotonic

3. Citoza
/head2rightprocesul prin care sunt transferate la nivelul memb ranei particule de
dimensiuni mari: microorganisme, agregate macromole culare
/head2right necesită consum de energie
/head2right constă în formarea unor vezicule în care sunt incl use diverse tipuri de
substanțe/head2rightveziculele pot fi formate pentru:
/head2rightintroducerea substanțelor:
endocitoza
/head2righteliminarea substanțelor: exocitoza
endocitoza exocitoza

PERETELE CELULAR
/head2righteste dispus la exterior, peste membrana celulelor vegetale ,
fungice și a unor procariote
/head2right conferă rigiditate și menține forma
/head2rightîn medii cu concentrații mai mici decât concentrați a
citoplasmei se opune bombării și exploziei celulelo r
/head2right este compus din polizaharide cu structură fibrilar ă:
/head2rightmureina la procariote
/head2rightchitina la fungi
/head2rightceluloza la celulele vegetale

CAPSULA
/head2rightînveliș caracteristic celulei
procariote
/head2righteste adesea însoțită de mucus
(polizaharide) și împreună formează glicocalixul/head2rightglicocalixul conferă bacteriilor o
serie de avantaje:
/head2rightatașarea mai bună la
substrat /head2rightrezistența la apărarea
imună a gazdei/head2rightprotecția la uscăciune
capsul ă
perete celular
membran ăcitoplasm ă
nucleoid
flagel ribozomi
pili