A biologia celular é geralmente conhecida por todos no currículo escolar. Convidamos você a lembrar o que aprendeu e também a descobrir algo novo sobre isso. O nome “célula” foi proposto em 1665 pelo inglês R. Hooke. Porém, foi somente no século XIX que começou a ser estudado de forma sistemática. Os cientistas estavam interessados, entre outras coisas, no papel das células no corpo. Eles podem fazer parte de muitos órgãos e organismos diferentes (ovos, bactérias, nervos, glóbulos vermelhos) ou ser organismos independentes (protozoários). Apesar de toda a sua diversidade, há muito em comum nas suas funções e estrutura.

Funções celulares

Eles são todos diferentes na forma e muitas vezes na função. As células dos tecidos e órgãos do mesmo organismo podem diferir bastante. No entanto, a biologia celular destaca funções comuns a todas as suas variedades. É aqui que sempre ocorre a síntese de proteínas. Este processo é controlado: uma célula que não sintetiza proteínas está essencialmente morta. Uma célula viva é aquela cujos componentes estão em constante mudança. No entanto, as principais classes de substâncias permanecem inalteradas.

Todos os processos na célula são realizados utilizando energia. São nutrição, respiração, reprodução, metabolismo. Portanto, uma célula viva é caracterizada pelo fato de que nela ocorre troca de energia o tempo todo. Cada um deles tem uma propriedade comum mais importante - a capacidade de armazenar energia e gastá-la. Outras funções incluem divisão e irritabilidade.

Todas as células vivas podem responder a alterações químicas ou físicas no seu ambiente. Essa propriedade é chamada de excitabilidade ou irritabilidade. Nas células, quando excitadas, a taxa de decomposição de substâncias e a biossíntese, a temperatura e o consumo de oxigênio mudam. Nesse estado, eles desempenham as funções que lhes são inerentes.

Estrutura celular

Sua estrutura é bastante complexa, embora seja considerada a forma de vida mais simples em uma ciência como a biologia. As células estão localizadas na substância intercelular. Fornece-lhes respiração, nutrição e força mecânica. O núcleo e o citoplasma são os principais componentes de cada célula. Cada um deles é coberto por uma membrana, cujo elemento construtor é uma molécula. A biologia estabeleceu que a membrana consiste em muitas moléculas. Eles estão dispostos em várias camadas. Graças à membrana, as substâncias penetram seletivamente. No citoplasma existem organelas - as menores estruturas. Estes são o retículo endoplasmático, mitocôndrias, ribossomos, centro celular, complexo de Golgi, lisossomos. Você entenderá melhor a aparência das células estudando as imagens apresentadas neste artigo.

Membrana

Retículo endoplasmático

Essa organela recebeu esse nome porque está localizada na parte central do citoplasma (do grego a palavra “endon” é traduzida como “dentro”). O EPS é um sistema muito ramificado de vesículas, tubos e túbulos de vários formatos e tamanhos. Eles são delimitados por membranas.

Existem dois tipos de EPS. O primeiro é granular, que consiste em cisternas e túbulos, cuja superfície está repleta de grânulos (grãos). O segundo tipo de EPS é o agranular, ou seja, liso. Ribossomos são grana. É curioso que o EPS granular seja observado principalmente nas células de embriões animais, enquanto nas formas adultas é geralmente agranular. Como você sabe, os ribossomos são o local de síntese de proteínas no citoplasma. Com base nisso, podemos supor que o EPS granular ocorre predominantemente em células onde ocorre a síntese protéica ativa. Acredita-se que a rede agranular esteja representada principalmente nas células onde ocorre a síntese ativa de lipídios, isto é, gorduras e várias substâncias semelhantes à gordura.

Ambos os tipos de EPS não participam apenas da síntese de substâncias orgânicas. Aqui essas substâncias se acumulam e também são transportadas para os locais necessários. O EPS também regula o metabolismo que ocorre entre o meio ambiente e a célula.

Ribossomos

Mitocôndria

Organelas energéticas incluem mitocôndrias (foto acima) e cloroplastos. As mitocôndrias são uma espécie de estação de energia de cada célula. É neles que a energia é extraída dos nutrientes. As mitocôndrias variam em forma, mas na maioria das vezes são grânulos ou filamentos. Seu número e tamanho não são constantes. Depende da atividade funcional de uma célula específica.

Se você olhar uma micrografia eletrônica, notará que as mitocôndrias têm duas membranas: interna e externa. O interno forma projeções (cristas) recobertas de enzimas. Devido à presença de cristas, a área superficial total das mitocôndrias aumenta. Isto é importante para que a atividade enzimática prossiga ativamente.

Os cientistas descobriram ribossomos e DNA específicos nas mitocôndrias. Isso permite que essas organelas se reproduzam de forma independente durante a divisão celular.

Cloroplastos

Quanto aos cloroplastos, o formato é um disco ou bola com dupla concha (interna e externa). Dentro desta organela também existem ribossomos, DNA e grana - formações de membrana especiais conectadas tanto à membrana interna quanto entre si. A clorofila está localizada precisamente nas granmembranas. Graças a ele, a energia da luz solar é convertida em energia química trifosfato de adenosina (ATP). Nos cloroplastos é utilizado para a síntese de carboidratos (formados a partir de água e dióxido de carbono).

Concordo, você precisa conhecer as informações apresentadas acima não apenas para passar no teste de biologia. Uma célula é o material de construção que constitui nosso corpo. E toda a natureza viva é uma coleção complexa de células. Como você pode ver, eles têm muitos componentes. À primeira vista pode parecer que estudar a estrutura de uma célula não é uma tarefa fácil. No entanto, se você olhar bem, esse tópico não é tão complicado. É necessário conhecê-lo para ser bem versado em uma ciência como a biologia. A composição da célula é um dos seus temas fundamentais.

A célula é a unidade elementar básica de todos os seres vivos, portanto possui todas as propriedades dos organismos vivos: uma estrutura altamente ordenada, recebendo energia de fora e utilizando-a para realizar trabalhos e manter a ordem, metabolismo, resposta ativa a irritações, crescimento, desenvolvimento, reprodução, duplicação e transmissão de informação biológica aos descendentes, regeneração (restauração de estruturas danificadas), adaptação ao meio ambiente.

O cientista alemão T. Schwann, em meados do século XIX, criou a teoria celular, cujas principais disposições indicavam que todos os tecidos e órgãos são constituídos por células; as células das plantas e dos animais são fundamentalmente semelhantes entre si, todas surgem da mesma maneira; a atividade dos organismos é a soma das atividades vitais das células individuais. O grande cientista alemão R. Virchow teve grande influência no desenvolvimento da teoria celular e na doutrina da célula em geral. Ele não apenas reuniu todos os numerosos fatos díspares, mas também mostrou de forma convincente que as células são uma estrutura permanente e surgem apenas através da reprodução.

A teoria celular em sua interpretação moderna inclui as seguintes disposições principais: a célula é uma unidade elementar universal dos seres vivos; as células de todos os organismos são fundamentalmente semelhantes em estrutura, função e composição química; as células se reproduzem apenas dividindo a célula original; organismos multicelulares são conjuntos celulares complexos que formam sistemas integrais.

Graças aos métodos modernos de pesquisa, foi revelado dois tipos principais de células: células eucarióticas altamente diferenciadas e organizadas de forma mais complexa (plantas, animais e alguns protozoários, algas, fungos e líquenes) e células procarióticas organizadas de forma menos complexa (algas verde-azuladas, actinomicetos, bactérias, espiroquetas, micoplasmas, riquétsias, clamídia).

Ao contrário de uma célula procariótica, uma célula eucariótica possui um núcleo delimitado por uma membrana nuclear dupla e um grande número de organelas de membrana.

ATENÇÃO!

A célula é a unidade estrutural e funcional básica dos organismos vivos, realizando crescimento, desenvolvimento, metabolismo e energia, armazenando, processando e implementando informações genéticas. Do ponto de vista morfológico, uma célula é um sistema complexo de biopolímeros, separado do meio externo por uma membrana plasmática (plasmolema) e constituído por um núcleo e citoplasma, nos quais se localizam organelas e inclusões (grânulos).

Que tipos de células existem?

As células são diversas em sua forma, estrutura, composição química e natureza do metabolismo.

Todas as células são homólogas, ou seja, têm uma série de características estruturais comuns das quais depende o desempenho das funções básicas. As células são caracterizadas pela unidade de estrutura, metabolismo (metabolismo) e composição química.

Ao mesmo tempo, células diferentes também possuem estruturas específicas. Isto se deve ao desempenho de funções especiais.

Estrutura celular

Estrutura celular ultramicroscópica:

1 - citolema (membrana plasmática); 2 - vesículas pinocitóticas; 3 - centrossoma, centro celular (citocentro); 4 - hialoplasma; 5 - retículo endoplasmático: a - membrana do retículo granular; b - ribossomos; 6 - ligação do espaço perinuclear com as cavidades do retículo endoplasmático; 7 - núcleo; 8 - poros nucleares; 9 - retículo endoplasmático não granular (liso); 10 - nucléolo; 11 - aparelho reticular interno (complexo de Golgi); 12 - vacúolos secretores; 13 - mitocôndrias; 14 - lipossomas; 15 - três estágios sucessivos de fagocitose; 16 - ligação da membrana celular (citolema) com as membranas do retículo endoplasmático.

Composição química da célula

A célula contém mais de 100 elementos químicos, quatro dos quais representam cerca de 98% da massa; estes são organógenos: oxigênio (65–75%), carbono (15–18%), hidrogênio (8–10%) e nitrogênio (1,5–3,0%). Os demais elementos são divididos em três grupos: macroelementos - seu conteúdo no corpo ultrapassa 0,01%); microelementos (0,00001–0,01%) e ultramicroelementos (menos de 0,00001).

Os macroelementos incluem enxofre, fósforo, cloro, potássio, sódio, magnésio, cálcio.

Os microelementos incluem ferro, zinco, cobre, iodo, flúor, alumínio, cobre, manganês, cobalto, etc.

Ultramicroelementos incluem selênio, vanádio, silício, níquel, lítio, prata e muito mais. Apesar do seu teor muito baixo, os microelementos e ultramicroelementos desempenham um papel muito importante. Eles afetam principalmente o metabolismo. Sem eles, o funcionamento normal de cada célula e do organismo como um todo é impossível.

A célula consiste em substâncias inorgânicas e orgânicas. Entre as substâncias inorgânicas, está presente a maior quantidade de água. A quantidade relativa de água na célula está entre 70 e 80%. A água é um solvente universal; todas as reações bioquímicas na célula ocorrem nela. Com a participação da água é realizada a termorregulação. As substâncias que se dissolvem na água (sais, bases, ácidos, proteínas, carboidratos, álcoois, etc.) são chamadas de hidrofílicas. Substâncias hidrofóbicas (gorduras e substâncias semelhantes a gordura) não se dissolvem na água. Outras substâncias inorgânicas (sais, ácidos, bases, íons positivos e negativos) respondem por 1,0 a 1,5%.

Entre as substâncias orgânicas predominam proteínas (10–20%), gorduras ou lipídios (1–5%), carboidratos (0,2–2,0%) e ácidos nucléicos (1–2%). O conteúdo de substâncias de baixo peso molecular não excede 0,5%.

Uma molécula de proteína é um polímero que consiste em um grande número de unidades repetidas de monômeros. Os monômeros de proteínas de aminoácidos (20 deles) são conectados entre si por ligações peptídicas, formando uma cadeia polipeptídica (a estrutura primária da proteína). Ele se torce em espiral, formando, por sua vez, a estrutura secundária da proteína. Devido à orientação espacial específica da cadeia polipeptídica, surge a estrutura terciária da proteína, que determina a especificidade e atividade biológica da molécula proteica. Várias estruturas terciárias combinam-se entre si para formar uma estrutura quaternária.

As proteínas desempenham funções essenciais. Enzimas - catalisadores biológicos que aumentam a taxa de reações químicas em uma célula centenas de milhares de milhões de vezes, são proteínas. As proteínas, fazendo parte de todas as estruturas celulares, desempenham uma função plástica (de construção). Os movimentos celulares também são realizados por proteínas. Eles fornecem transporte de substâncias para dentro da célula, para fora da célula e dentro da célula. A função protetora das proteínas (anticorpos) é importante. As proteínas são uma das fontes de energia.Os carboidratos são divididos em monossacarídeos e polissacarídeos. Estes últimos são constituídos por monossacarídeos, que, assim como os aminoácidos, são monômeros. Entre os monossacarídeos da célula, os mais importantes são a glicose, a frutose (contém seis átomos de carbono) e a pentose (cinco átomos de carbono). Pentoses fazem parte dos ácidos nucléicos. Os monossacarídeos são altamente solúveis em água. Os polissacarídeos são pouco solúveis em água (glicogênio nas células animais, amido e celulose nas células vegetais). Os carboidratos são uma fonte de energia; os carboidratos complexos combinados com proteínas (glicoproteínas), gorduras (glicolipídeos) estão envolvidos na formação das superfícies celulares e das células. interações.

Os lipídios incluem gorduras e substâncias semelhantes à gordura. As moléculas de gordura são construídas a partir de glicerol e ácidos graxos. Substâncias semelhantes à gordura incluem colesterol, alguns hormônios e lecitina. Os lipídios, que são os principais componentes das membranas celulares, desempenham assim uma função de construção. Os lipídios são as fontes de energia mais importantes. Portanto, se com a oxidação completa de 1 g de proteína ou carboidratos são liberados 17,6 kJ de energia, então com a oxidação completa de 1 g de gordura - 38,9 kJ. Os lipídios realizam a termorregulação e protegem os órgãos (cápsulas de gordura).

ADN e ARN

Os ácidos nucleicos são moléculas poliméricas formadas por monômeros de nucleotídeos. Um nucleotídeo consiste em uma base purina ou pirimidina, um açúcar (pentose) e um resíduo de ácido fosfórico. Em todas as células, existem dois tipos de ácidos nucléicos: ácido desoxirribonucléico (DNA) e ácido ribonucléico (RNA), que diferem na composição de bases e açúcares.

Estrutura espacial dos ácidos nucléicos:

(de acordo com B. Alberts et al., com modificação) I - RNA; II-DNA; fitas - estruturas de açúcar fosfato; A, C, G, T, U são bases nitrogenadas, as redes entre elas são ligações de hidrogênio.

molécula de DNA

Uma molécula de DNA consiste em duas cadeias polinucleotídicas torcidas uma em torno da outra na forma de uma dupla hélice. As bases nitrogenadas de ambas as cadeias estão ligadas entre si por ligações de hidrogênio complementares. A adenina combina-se apenas com a timina e a citosina - com a guanina (A - T, G - C). O DNA contém informações genéticas que determinam a especificidade das proteínas sintetizadas pela célula, ou seja, a sequência de aminoácidos da cadeia polipeptídica. O DNA transmite por herança todas as propriedades de uma célula. O DNA é encontrado no núcleo e nas mitocôndrias.

molécula de RNA

Uma molécula de RNA é formada por uma cadeia polinucleotídica. Existem três tipos de RNA nas células. Informativo, ou tRNA de RNA mensageiro (do inglês mensageiro - “intermediário”), que transfere informações sobre a sequência de nucleotídeos do DNA para os ribossomos (veja abaixo). RNA transportador (tRNA), que transporta aminoácidos para os ribossomos. RNA ribossômico (rRNA), que está envolvido na formação de ribossomos. O RNA é encontrado no núcleo, ribossomos, citoplasma, mitocôndrias e cloroplastos.

Composição de ácidos nucléicos.

Célula

Do ponto de vista do conceito de sistemas vivos segundo A. Lehninger.

Uma célula viva é um sistema isotérmico de moléculas orgânicas capazes de autorregulação e autorreprodução, extraindo energia e recursos do meio ambiente.

Um grande número de reações sequenciais ocorre em uma célula, cuja velocidade é regulada pela própria célula.

A célula se mantém em um estado dinâmico estacionário, longe do equilíbrio com o meio ambiente.

As células funcionam com base no princípio do consumo mínimo de componentes e processos.

Que. Uma célula é um sistema aberto vivo elementar, capaz de existência, reprodução e desenvolvimento independentes. É a unidade estrutural e funcional elementar de todos os organismos vivos.

Composição química das células.

Dos 110 elementos da tabela periódica de Mendeleev, descobriu-se que 86 estão constantemente presentes no corpo humano. 25 deles são necessários para a vida normal, 18 deles são absolutamente necessários e 7 são úteis. De acordo com o conteúdo percentual da célula, os elementos químicos são divididos em três grupos:

Macroelementos Os principais elementos (organógenos) são hidrogênio, carbono, oxigênio, nitrogênio. Sua concentração: 98 – 99,9%. Eles são componentes universais de compostos celulares orgânicos.

Oligoelementos - sódio, magnésio, fósforo, enxofre, cloro, potássio, cálcio, ferro. Sua concentração é de 0,1%.

Ultramicroelementos - boro, silício, vanádio, manganês, cobalto, cobre, zinco, molibdênio, selênio, iodo, bromo, flúor. Eles afetam o metabolismo. A sua ausência é causa de doenças (zinco - diabetes mellitus, iodo - bócio endémico, ferro - anemia perniciosa, etc.).

A medicina moderna conhece fatos sobre interações negativas entre vitaminas e minerais:

O zinco reduz a absorção de cobre e compete com o ferro e o cálcio pela absorção; (e a deficiência de zinco causa um enfraquecimento do sistema imunológico e uma série de condições patológicas por parte das glândulas endócrinas).

Cálcio e ferro reduzem a absorção de manganês;

A vitamina E não combina bem com o ferro e a vitamina C não combina bem com as vitaminas B.

Interação positiva:

A vitamina E e o selênio, assim como o cálcio e a vitamina K, atuam sinergicamente;

A vitamina D é necessária para a absorção do cálcio;

O cobre promove a absorção e aumenta a eficiência do uso do ferro no organismo.

Componentes inorgânicos da célula.

Água– o componente mais importante da célula, o meio de dispersão universal da matéria viva. As células ativas dos organismos terrestres consistem em 60–95% de água. Nas células e tecidos em repouso (sementes, esporos) há 10 a 20% de água. A água na célula está em duas formas - livre e ligada a colóides celulares. A água livre é o solvente e meio de dispersão do sistema coloidal do protoplasma. São 95%. A água ligada (4–5%) de toda a água celular forma ligações fracas de hidrogênio e hidroxila com proteínas.

Propriedades da água:

A água é um solvente natural para íons minerais e outras substâncias.

A água é a fase dispersiva do sistema coloidal do protoplasma.

A água é o meio para as reações metabólicas celulares, porque os processos fisiológicos ocorrem em um ambiente exclusivamente aquático. Proporciona reações de hidrólise, hidratação, inchaço.

Participa de muitas reações enzimáticas da célula e é formado durante o metabolismo.

A água é uma fonte de íons de hidrogênio durante a fotossíntese nas plantas.

Significado biológico da água:

A maioria das reações bioquímicas ocorre apenas em solução aquosa; muitas substâncias entram e saem das células na forma dissolvida. Isso caracteriza a função de transporte da água.

A água proporciona reações de hidrólise - a quebra de proteínas, gorduras e carboidratos sob a influência da água.

Devido ao alto calor de evaporação, o corpo é resfriado. Por exemplo, suor em humanos ou transpiração em plantas.

A alta capacidade térmica e condutividade térmica da água contribuem para a distribuição uniforme do calor na célula.

Devido às forças de adesão (água - solo) e coesão (água - água), a água possui a propriedade de capilaridade.

A incompressibilidade da água determina o estado de estresse das paredes celulares (turgor) e do esqueleto hidrostático nas lombrigas.

Tutorial em vídeo 2: Estrutura, propriedades e funções dos compostos orgânicos Conceito de biopolímeros

Palestra: Composição química da célula. Macro e microelementos. A relação entre a estrutura e funções das substâncias inorgânicas e orgânicas

Composição química da célula

Foi descoberto que as células dos organismos vivos contêm constantemente cerca de 80 elementos químicos na forma de compostos insolúveis e íons. Todos eles estão divididos em 2 grandes grupos de acordo com sua concentração:

macroelementos, cujo conteúdo não é inferior a 0,01%;

microelementos – concentração inferior a 0,01%.

Em qualquer célula, o conteúdo de microelementos é inferior a 1% e os macroelementos, respectivamente, são superiores a 99%.

Macronutrientes:

Sódio, potássio e cloro proporcionam muitos processos biológicos - turgor (pressão celular interna), aparecimento de impulsos elétricos nervosos.

Nitrogênio, oxigênio, hidrogênio, carbono. Estes são os principais componentes da célula.

O fósforo e o enxofre são componentes importantes de peptídeos (proteínas) e ácidos nucléicos.

O cálcio é a base de qualquer formação esquelética - dentes, ossos, conchas, paredes celulares. Também envolvido na contração muscular e na coagulação sanguínea.

O magnésio é um componente da clorofila. Participa da síntese de proteínas.

O ferro é um componente da hemoglobina, participa da fotossíntese e determina o desempenho das enzimas.

Microelementos Contidos em concentrações muito baixas, são importantes para processos fisiológicos:

O zinco é um componente da insulina;

Cobre – participa da fotossíntese e da respiração;

O cobalto é um componente da vitamina B12;

Iodo – participa na regulação do metabolismo. É um componente importante dos hormônios da tireoide;

O flúor é um componente do esmalte dentário.

Um desequilíbrio na concentração de micro e macroelementos leva a distúrbios metabólicos e ao desenvolvimento de doenças crônicas. A falta de cálcio é a causa do raquitismo, o ferro é a causa da anemia, o nitrogênio é a deficiência de proteínas, o iodo é a diminuição da intensidade dos processos metabólicos.

Consideremos a conexão entre substâncias orgânicas e inorgânicas na célula, sua estrutura e funções.

As células contêm um grande número de micro e macromoléculas pertencentes a diferentes classes químicas.

Substâncias inorgânicas da célula

Água. Representa a maior porcentagem da massa total de um organismo vivo - 50-90% e participa de quase todos os processos vitais:

termorregulação;

os processos capilares, por ser um solvente polar universal, afetam as propriedades do fluido intersticial e a taxa metabólica. Em relação à água, todos os compostos químicos são divididos em hidrofílicos (solúveis) e lipofílicos (solúveis em gordura).

A intensidade do metabolismo depende de sua concentração na célula - quanto mais água, mais rápidos os processos ocorrem. A perda de 12% da água pelo corpo humano requer restauração sob supervisão de um médico, com perda de 20% ocorre a morte.

Sais minerais. Contido em sistemas vivos na forma dissolvida (dissociada em íons) e não dissolvida. Os sais dissolvidos estão envolvidos em:

transferência de substâncias através da membrana. Os cátions metálicos fornecem uma “bomba de potássio-sódio”, alterando a pressão osmótica da célula. Por isso, a água com substâncias dissolvidas entra ou sai da célula, levando embora as desnecessárias;

a formação de impulsos nervosos de natureza eletroquímica;

contração muscular;

coagulação sanguínea;

fazem parte de proteínas;

íon fosfato – um componente de ácidos nucléicos e ATP;

íon carbonato – mantém o Ph no citoplasma.

Os sais insolúveis na forma de moléculas inteiras formam as estruturas das conchas, conchas, ossos e dentes.

Matéria celular orgânica

Característica geral das substâncias orgânicas– presença de uma cadeia esquelética de carbono. São biopolímeros e pequenas moléculas de estrutura simples.

As principais classes encontradas nos organismos vivos:

Carboidratos. As células contêm vários tipos deles - açúcares simples e polímeros insolúveis (celulose). Em termos percentuais, sua participação na matéria seca das plantas chega a 80%, dos animais - 20%. Eles desempenham um papel importante no suporte vital das células:

A frutose e a glicose (monossacarídeos) são rapidamente absorvidas pelo organismo, fazem parte do metabolismo e são fonte de energia.

Ribose e desoxirribose (monossacarídeos) são um dos três principais componentes do DNA e do RNA.

A lactose (pertence aos dissacarídeos) é sintetizada pelo corpo animal e faz parte do leite dos mamíferos.

A sacarose (dissacarídeo) é uma fonte de energia produzida nas plantas.

Maltose (dissacarídeo) – garante a germinação das sementes.

Além disso, os açúcares simples desempenham outras funções: sinalização, proteção, transporte.
Os carboidratos poliméricos são glicogênio solúvel em água, bem como celulose insolúvel, quitina e amido. Eles desempenham um papel importante no metabolismo, desempenham funções estruturais, de armazenamento e de proteção.

Lipídios ou gorduras. São insolúveis em água, mas misturam-se bem entre si e dissolvem-se em líquidos apolares (aqueles que não contêm oxigênio, por exemplo - querosene ou hidrocarbonetos cíclicos são solventes apolares). Os lipídios são necessários ao corpo para fornecer energia - sua oxidação produz energia e água. As gorduras são muito eficientes em termos energéticos - com a ajuda de 39 kJ por grama liberado durante a oxidação, é possível levantar uma carga de 4 toneladas a uma altura de 1 m. Além disso, a gordura desempenha uma função protetora e de isolamento térmico - nos animais, sua camada espessa ajuda a reter o calor na estação fria. Substâncias semelhantes à gordura protegem as penas das aves aquáticas de se molharem, proporcionam uma aparência saudável, brilhante e elástica aos pêlos dos animais e desempenham uma função de cobertura nas folhas das plantas. Alguns hormônios têm uma estrutura lipídica. As gorduras formam a base da estrutura das membranas.

Proteínas ou proteínas são heteropolímeros de estrutura biogênica. Eles consistem em aminoácidos cujas unidades estruturais são: grupo amino, radical e grupo carboxila. As propriedades dos aminoácidos e suas diferenças entre si são determinadas pelos radicais. Devido às suas propriedades anfotéricas, eles podem formar ligações entre si. Uma proteína pode consistir em vários ou centenas de aminoácidos. No total, a estrutura das proteínas inclui 20 aminoácidos, suas combinações determinam a variedade de formas e propriedades das proteínas. Cerca de uma dezena de aminoácidos são considerados essenciais - não são sintetizados no corpo animal e seu fornecimento é garantido por meio de alimentos vegetais. No trato gastrointestinal, as proteínas são decompostas em monômeros individuais, que são usados ​​para sintetizar suas próprias proteínas.

Características estruturais das proteínas:

estrutura primária – cadeia de aminoácidos;

secundário - uma cadeia torcida em espiral, onde ligações de hidrogênio são formadas entre as voltas;

terciário - uma espiral ou várias delas, dobrada em um glóbulo e conectada por ligações fracas;

O quaternário não existe em todas as proteínas. Estes são vários glóbulos conectados por ligações não covalentes.

A resistência das estruturas pode ser prejudicada e depois restaurada, com a proteína perdendo temporariamente as suas propriedades características e atividade biológica. Somente a destruição da estrutura primária é irreversível.

As proteínas desempenham muitas funções na célula:

aceleração de reações químicas (função enzimática ou catalítica, cada uma delas responsável por uma única reação específica);
transporte – transferência de íons, oxigênio, ácidos graxos através das membranas celulares;

protetor– proteínas sanguíneas como fibrina e fibrinogênio, presentes no plasma sanguíneo de forma inativa, formam coágulos sanguíneos no local das feridas sob a influência do oxigênio. Os anticorpos fornecem imunidade.

estrutural– os peptídeos fazem parte ou são a base das membranas celulares, tendões e outros tecidos conjuntivos, cabelos, lã, cascos e unhas, asas e tegumento externo. A actina e a miosina proporcionam atividade contrátil muscular;

regulatório– as proteínas hormonais proporcionam regulação humoral;
energia – durante a falta de nutrientes, o corpo começa a quebrar suas próprias proteínas, interrompendo o processo de sua própria atividade vital. É por isso que depois de um longo período de fome o corpo nem sempre consegue se recuperar sem ajuda médica.

Ácidos nucleicos. Existem 2 deles - DNA e RNA. Existem vários tipos de RNA: mensageiro, de transporte e ribossômico. Descoberto pelo suíço F. Fischer no final do século XIX.

DNA é ácido desoxirribonucléico. Contido no núcleo, plastídios e mitocôndrias. Estruturalmente, é um polímero linear que forma uma dupla hélice a partir de cadeias complementares de nucleotídeos. A ideia de sua estrutura espacial foi criada em 1953 pelos americanos D. Watson e F. Crick.

Suas unidades monoméricas são nucleotídeos, que possuem uma estrutura fundamentalmente comum de:

grupos fosfato;

desoxirribose;

base nitrogenada (pertencente ao grupo das purinas - adenina, guanina, pirimidinas - timina e citosina).

Na estrutura de uma molécula polimérica, os nucleotídeos são combinados aos pares e de forma complementar, o que se deve a um número diferente de ligações de hidrogênio: adenina + timina - duas, guanina + citosina - três ligações de hidrogênio.

A ordem dos nucleotídeos codifica as sequências estruturais de aminoácidos nas moléculas de proteínas. Uma mutação é uma mudança na ordem dos nucleotídeos, uma vez que serão codificadas moléculas de proteína de estrutura diferente.

RNA é ácido ribonucleico. As características estruturais de sua diferença em relação ao DNA são:

em vez de nucleotídeo de timina - uracila;

ribose em vez de desoxirribose.

RNA de transferência é uma cadeia polimérica dobrada em um plano em forma de folha de trevo; sua principal função é a entrega de aminoácidos aos ribossomos.

RNA mensageiro (mensageiro) é constantemente formado no núcleo, complementar a qualquer seção do DNA. Esta é uma matriz estrutural; com base em sua estrutura, uma molécula de proteína será montada no ribossomo. Do conteúdo total das moléculas de RNA, esse tipo representa 5%.

Ribossômico- responsável pelo processo de composição de uma molécula de proteína. Sintetizado no nucléolo. Há 85% disso na gaiola.

ATP – ácido adenosina trifosfórico. Este é um nucleotídeo contendo:

3 resíduos de ácido fosfórico;

Como resultado de processos químicos em cascata, a respiração é sintetizada nas mitocôndrias. A principal função é a energia: uma ligação química contém quase tanta energia quanto a obtida pela oxidação de 1 g de gordura.

Todos os organismos vivos são constituídos por células. O corpo humano também possui estrutura celular, graças ao qual é possível o seu crescimento, reprodução e desenvolvimento.

O corpo humano é composto por um grande número de células de diferentes formatos e tamanhos, que dependem da função desempenhada. Estudo estrutura e função celular esta noivo citologia.

Cada célula é coberta por uma membrana composta por várias camadas de moléculas, o que garante a permeabilidade seletiva das substâncias. Sob a membrana da célula existe uma substância semilíquida viscosa - citoplasma com organelas.

Mitocôndria- estações energéticas da célula, ribossomos - local de formação das proteínas, retículo endoplasmático, que desempenha a função de transporte de substâncias, núcleo - local de armazenamento da informação hereditária, dentro do núcleo - o nucléolo. Produz ácido ribonucléico. Perto do núcleo existe um centro celular necessário para a divisão celular.

Células humanas consistem em substâncias orgânicas e inorgânicas.

Substâncias inorgânicas:
Água – constitui 80% da massa da célula, dissolve substâncias, participa de reações químicas;
Os sais minerais na forma de íons estão envolvidos na distribuição de água entre as células e a substância intercelular. Eles são necessários para a síntese de substâncias orgânicas vitais.
Matéria orgânica:
As proteínas são as principais substâncias da célula, as substâncias mais complexas encontradas na natureza. As proteínas fazem parte das membranas, do núcleo e das organelas e desempenham uma função estrutural na célula. Enzimas – proteínas, aceleradores de reação;
Gorduras - desempenham uma função energética, fazem parte das membranas;
Carboidratos - também quando decompostos, formam grande quantidade de energia, são altamente solúveis em água e, portanto, quando decompostos, a energia é formada muito rapidamente.
Ácidos nucleicos - DNA e RNA, determinam, armazenam e transmitem informações hereditárias sobre a composição das proteínas celulares dos pais para os filhos.
As células do corpo humano têm uma série de propriedades vitais e desempenham certas funções:

EM as células estão metabolizando, acompanhada pela síntese e decomposição de compostos orgânicos; o metabolismo é acompanhado pela conversão de energia;
Quando as substâncias se formam em uma célula, ela cresce, o crescimento celular está associado ao aumento do seu número, isso está associado à reprodução por divisão;
As células vivas têm excitabilidade;
Uma das características de uma célula é o movimento.
Célula do corpo humano As seguintes propriedades vitais são inerentes: metabolismo, crescimento, reprodução e excitabilidade. Com base nessas funções, é realizado o funcionamento de todo o organismo.

Composição química da célula.

Propriedades básicas e níveis de organização da natureza viva

Os níveis de organização dos sistemas vivos refletem a subordinação e hierarquia da organização estrutural da vida:

Genética molecular – biopolímeros individuais (DNA, RNA, proteínas);

Celular - uma unidade elementar de auto-reprodução da vida (procariontes, eucariotos unicelulares), tecidos, órgãos;

Organismo - existência independente de um indivíduo;

Específico da população - uma unidade elementar em evolução - uma população;

Biogeocenótico – ecossistemas constituídos por diferentes populações e seus habitats;

Biosfera - toda a população viva da Terra, garantindo a circulação das substâncias na natureza.

A natureza é todo o mundo material existente em toda a sua diversidade de formas.

A unidade da natureza se manifesta na objetividade de sua existência, na comunhão de sua composição elementar, na subordinação às mesmas leis físicas e na organização sistemática.

Vários sistemas naturais, vivos e não vivos, estão interligados e interagem entre si. Um exemplo de interação sistêmica é a biosfera.

A biologia é um complexo de ciências que estuda os padrões de desenvolvimento e atividade vital dos sistemas vivos, as razões da sua diversidade e adaptabilidade ao meio ambiente, a relação com outros sistemas vivos e objetos de natureza inanimada.

O objeto da pesquisa biológica é a natureza viva.

O assunto da pesquisa em biologia é:

Padrões gerais e específicos de organização, desenvolvimento, metabolismo, transmissão de informação hereditária;

A diversidade das formas de vida e dos próprios organismos, bem como suas relações com o meio ambiente.

Toda a diversidade da vida na Terra é explicada pelo processo evolutivo e pela influência do meio ambiente nos organismos.

A essência da vida é determinada por M.V.

Wolkenstein como a existência na Terra de “corpos vivos, que são sistemas abertos de autorregulação e autorreprodução, construídos a partir de biopolímeros – proteínas e ácidos nucléicos”.

Propriedades básicas dos sistemas vivos:

Metabolismo;

Autorregulação;

Irritabilidade;

Variabilidade;

Hereditariedade;

Reprodução;

Composição química da célula.

Substâncias inorgânicas da célula

A citologia é uma ciência que estuda a estrutura e função das células. A célula é a unidade estrutural e funcional elementar dos organismos vivos. As células dos organismos unicelulares possuem todas as propriedades e funções dos sistemas vivos.

As células dos organismos multicelulares são diferenciadas por estrutura e função.

Composição atômica: a célula contém cerca de 70 elementos da Tabela Periódica dos Elementos de Mendeleev, e 24 deles estão presentes em todos os tipos de células.

Macroelementos - H, O, N, C, microelementos - Mg, Na, Ca, Fe, K, P, CI, S, ultramicroelementos - Zn, Cu, I, F, Mn, Co, Si, etc.

Composição molecular: a célula contém moléculas de compostos inorgânicos e orgânicos.

Substâncias inorgânicas da célula

A molécula de água possui uma estrutura espacial não linear e possui polaridade. As ligações de hidrogênio são formadas entre moléculas individuais, que determinam as propriedades físicas e químicas da água.

1. Molécula de água Fig. 2. Ligações de hidrogênio entre moléculas de água

Propriedades físicas da água:

A água pode estar em três estados - líquido, sólido e gasoso;

A água é um solvente. Moléculas polares de água dissolvem moléculas polares de outras substâncias. As substâncias solúveis em água são chamadas de hidrofílicas. As substâncias insolúveis em água são hidrofóbicas;

Alta capacidade de calor específico. Quebrar as ligações de hidrogênio que mantêm as moléculas de água unidas requer a absorção de uma grande quantidade de energia.

Esta propriedade da água garante a manutenção do equilíbrio térmico do corpo;

Alto calor de vaporização. Para evaporar a água, é necessária muita energia. O ponto de ebulição da água é superior ao de muitas outras substâncias. Esta propriedade da água protege o corpo do superaquecimento;

As moléculas de água estão em constante movimento, colidem entre si na fase líquida, o que é importante para os processos metabólicos;

Coesão e tensão superficial.

As ligações de hidrogênio determinam a viscosidade da água e a adesão de suas moléculas com moléculas de outras substâncias (coesão).

Devido às forças adesivas das moléculas, é criado um filme na superfície da água, caracterizado pela tensão superficial;

Densidade. Quando resfriado, o movimento das moléculas de água fica mais lento. O número de ligações de hidrogênio entre as moléculas torna-se máximo. A água tem sua maior densidade a 4°C. Ao congelar, a água se expande (é necessário espaço para a formação de ligações de hidrogênio) e sua densidade diminui, de modo que o gelo flutua na superfície da água, o que protege o reservatório do congelamento;

Capacidade de formar estruturas coloidais.

As moléculas de água formam uma concha ao redor das moléculas insolúveis de algumas substâncias, evitando a formação de partículas grandes. Este estado dessas moléculas é denominado disperso (disperso). As menores partículas de substâncias, rodeadas por moléculas de água, formam soluções coloidais (citoplasma, fluidos intercelulares).

Funções biológicas da água:

Transporte - a água garante a movimentação das substâncias na célula e no corpo, a absorção das substâncias e a excreção dos produtos metabólicos.

Na natureza, a água transporta resíduos para os solos e corpos d'água;

Metabólico - a água é o meio para todas as reações bioquímicas e doadora de elétrons durante a fotossíntese, é necessária para a hidrólise das macromoléculas em seus monômeros;

Participa na educação:

1) fluidos lubrificantes que reduzem o atrito (sinovial - nas articulações dos vertebrados, pleural, na cavidade pleural, pericárdico - no saco pericárdico);

2) muco, que facilita a movimentação de substâncias pelo intestino e cria um ambiente úmido nas mucosas do trato respiratório;

3) secreções (saliva, lágrimas, bile, esperma, etc.) e sucos no corpo.

Íons inorgânicos.

Os íons inorgânicos da célula são representados por: cátions K+, Na+, Ca2+, Mg2+, NH3 e ânions Cl-, NOi2-, H2PO4-, HCO3-, HPO42-.

A diferença entre as quantidades de cátions e ânions na superfície e no interior da célula garante a ocorrência de um potencial de ação, que está subjacente à excitação nervosa e muscular.

Os ânions do ácido fosfórico criam um sistema tampão de fosfato que mantém o pH do ambiente intracelular do corpo em um nível de 6-9.

O ácido carbônico e seus ânions criam um sistema tampão de bicarbonato e mantêm o pH do ambiente extracelular (plasma sanguíneo) em um nível de 4-7.

Os compostos de nitrogênio servem como fonte de nutrição mineral, síntese de proteínas e ácidos nucléicos.

Os átomos de fósforo fazem parte dos ácidos nucléicos, dos fosfolipídios, bem como dos ossos dos vertebrados e da cobertura quitinosa dos artrópodes. Os íons de cálcio fazem parte da substância dos ossos e também são necessários para a contração muscular e a coagulação do sangue.

Composição química da célula. Substâncias inorgânicas

Composição atômica e molecular de uma célula. Uma célula microscópica contém milhares de substâncias que participam de diversas reações químicas. Os processos químicos que ocorrem em uma célula são uma das principais condições para sua vida, desenvolvimento e funcionamento.

Todas as células dos organismos animais e vegetais, assim como os microrganismos, são semelhantes em composição química, o que indica a unidade do mundo orgânico.

A tabela mostra dados sobre a composição atômica das células.

Dos 109 elementos da tabela periódica de Mendeleev, uma maioria significativa foi encontrada em células. Alguns elementos estão contidos nas células em quantidades relativamente grandes, outros em pequenas quantidades. O conteúdo de quatro elementos na célula é especialmente alto - oxigênio, carbono, nitrogênio e hidrogênio. No total, eles representam quase 98% do conteúdo total da célula. O próximo grupo consiste em oito elementos, cujo conteúdo em uma célula é calculado em décimos e centésimos de por cento. São eles enxofre, fósforo, cloro, potássio, magnésio, sódio, cálcio, ferro.

No total, somam 1,9%. Todos os outros elementos estão contidos na célula em quantidades extremamente pequenas (menos de 0,01%).

Assim, a célula não contém nenhum elemento especial característico apenas da natureza viva. Isso indica a conexão e a unidade da natureza viva e inanimada.

No nível atômico, não há diferenças entre a composição química do mundo orgânico e inorgânico. As diferenças são encontradas em um nível superior de organização – o nível molecular.

Como pode ser visto na tabela, os corpos vivos, juntamente com as substâncias comuns na natureza inanimada, contêm muitas substâncias características apenas dos organismos vivos.

Água. Em primeiro lugar entre as substâncias da célula está a água. Representa quase 80% da massa celular. A água é o componente mais importante da célula, não apenas em quantidade. Desempenha um papel significativo e diversificado na vida da célula.

A água determina as propriedades físicas da célula - seu volume, elasticidade.

A água é de grande importância na formação da estrutura das moléculas das substâncias orgânicas, em particular na estrutura das proteínas, necessária ao desempenho das suas funções. A importância da água como solvente é grande: muitas substâncias do ambiente externo entram na célula em solução aquosa e, em solução aquosa, os resíduos são removidos da célula.

Finalmente, a água participa diretamente de muitas reações químicas (quebra de proteínas, carboidratos, gorduras, etc.).

A adaptação da célula ao funcionamento em ambiente aquático argumenta que a vida na Terra se originou na água.

O papel biológico da água é determinado pela peculiaridade da sua estrutura molecular: a polaridade das suas moléculas.

Carboidratos.

Os carboidratos são compostos orgânicos complexos que contêm átomos de carbono, oxigênio e hidrogênio.

Existem carboidratos simples e complexos.

Os carboidratos simples são chamados de monossacarídeos. Os carboidratos complexos são polímeros nos quais os monossacarídeos desempenham o papel de monômeros.

Dois monossacarídeos formam um dissacarídeo, três formam um trissacarídeo e muitos formam um polissacarídeo.

Todos os monossacarídeos são substâncias incolores, altamente solúveis em água. Quase todos têm um sabor adocicado agradável. Os monossacarídeos mais comuns são glicose, frutose, ribose e desoxirribose.

2.3 Composição química da célula. Macro e microelementos

O sabor doce das frutas e bagas, assim como do mel, depende do teor de glicose e frutose neles contidos. Ribose e desoxirribose fazem parte dos ácidos nucléicos (p. 158) e ATP (p.

Os di e trissacarídeos, assim como os monossacarídeos, dissolvem-se bem em água e têm sabor adocicado. À medida que o número de unidades monoméricas aumenta, a solubilidade dos polissacarídeos diminui e o sabor doce desaparece.

Dos dissacarídeos, o açúcar de beterraba (ou cana) e o açúcar do leite são importantes; entre os polissacarídeos, o amido (em plantas), o glicogênio (em animais) e a fibra (celulose) são comuns.

A madeira é quase pura celulose. O monômero desses polissacarídeos é a glicose.

Papel biológico dos carboidratos. Os carboidratos desempenham o papel de fonte de energia necessária para que a célula realize diversas formas de atividade. Para a atividade celular - movimento, secreção, biossíntese, luminescência, etc. - é necessária energia. De estrutura complexa, ricos em energia, os carboidratos sofrem profunda degradação na célula e, como resultado, se transformam em compostos simples e pobres em energia - monóxido de carbono (IV) e água (CO2 e H20).

Durante este processo, a energia é liberada. Quando 1 g de carboidrato é decomposto, 17,6 kJ são liberados.

Além da energia, os carboidratos também desempenham uma função de construção. Por exemplo, as paredes das células vegetais são feitas de celulose.

Lipídios. Os lipídios são encontrados em todas as células animais e vegetais. Eles fazem parte de muitas estruturas celulares.

Os lipídios são substâncias orgânicas insolúveis em água, mas solúveis em gasolina, éter e acetona.

Dos lipídios, os mais comuns e conhecidos são as gorduras.

Existem, no entanto, células que contêm cerca de 90% de gordura. Nos animais, essas células são encontradas sob a pele, nas glândulas mamárias e no omento. A gordura é encontrada no leite de todos os mamíferos. Algumas plantas possuem grandes quantidades de gordura concentrada em suas sementes e frutos, por exemplo, girassol, cânhamo e nozes.

Além das gorduras, as células também contêm outros lipídios, como lecitina e colesterol. Os lipídios incluem algumas vitaminas (A, O) e hormônios (por exemplo, hormônios sexuais).

O significado biológico dos lipídios é grande e diversificado.

Notemos, em primeiro lugar, a sua função construtiva. Os lipídios são hidrofóbicos. A camada mais fina dessas substâncias faz parte das membranas celulares. O mais comum dos lipídios, a gordura, é de grande importância como fonte de energia. As gorduras podem ser oxidadas na célula em monóxido de carbono (IV) e água. Durante a quebra da gordura, é liberada duas vezes mais energia do que durante a quebra dos carboidratos. Animais e plantas armazenam gordura e a utilizam no processo da vida.

É necessário observar ainda mais o significado. gordura como fonte de água. A partir de 1 kg de gordura, durante sua oxidação, forma-se quase 1,1 kg de água. Isto explica como alguns animais conseguem sobreviver durante um tempo considerável sem água. Os salgueiros, por exemplo, ao cruzar um deserto sem água, não podem beber por 10 a 12 dias.

Ursos, marmotas e outros animais em hibernação não bebem água por mais de dois meses. Esses animais obtêm a água necessária à vida como resultado da oxidação das gorduras. Além das funções estruturais e energéticas, os lipídios desempenham funções protetoras: a gordura tem baixa condutividade térmica. Deposita-se sob a pele, formando acúmulos significativos em alguns animais. Assim, em uma baleia, a espessura da camada subcutânea de gordura chega a 1 m, o que permite que esse animal viva nas águas frias dos mares polares.

Biopolímeros: proteínas, ácidos nucleicos.

De todas as substâncias orgânicas, a maior parte da célula (50-70%) consiste em proteínas. A membrana celular e todas as suas estruturas internas são construídas com a participação de moléculas de proteínas. As moléculas de proteína são muito grandes porque consistem em centenas de monômeros diferentes que formam todos os tipos de combinações. Portanto, a variedade de tipos de proteínas e suas propriedades é verdadeiramente infinita.

As proteínas fazem parte do cabelo, penas, chifres, fibras musculares, nutrição

substâncias naturais de ovos e sementes e de muitas outras partes do corpo.

Uma molécula de proteína é um polímero. Os monômeros das moléculas de proteína são aminoácidos.

Mais de 150 aminoácidos diferentes são conhecidos na natureza, mas apenas 20 estão normalmente envolvidos na construção de proteínas em organismos vivos. Um longo fio de aminoácidos ligados sequencialmente uns aos outros representa estrutura primária moléculas de proteína (exibe sua fórmula química).

Normalmente, esse longo fio é firmemente torcido em uma espiral, cujas voltas estão firmemente conectadas entre si por ligações de hidrogênio.

Uma fita torcida em espiral de uma molécula é estrutura secundária, moléculas esquilo. Essa proteína já é difícil de esticar. A molécula de proteína enrolada então se torce em uma configuração ainda mais compacta - Estrutura terciária. Algumas proteínas têm uma forma ainda mais complexa - estrutura quaternária, por exemplo, hemoglobina. Como resultado dessa torção repetida, o fio longo e fino da molécula de proteína torna-se mais curto, mais espesso e se reúne em um caroço compacto - glóbulo Apenas a proteína globular desempenha suas funções biológicas na célula.

Se a estrutura da proteína for perturbada, por exemplo, por aquecimento ou ação química, ela perde as suas qualidades e desenrola-se.

Este processo é chamado de desnaturação. Se a desnaturação afetou apenas a estrutura terciária ou secundária, então é reversível: pode novamente girar em espiral e caber na estrutura terciária (o fenômeno da desnaturação). Neste caso, as funções desta proteína são restauradas. Esta propriedade mais importante das proteínas está subjacente à irritabilidade dos sistemas vivos, ou seja,

a capacidade das células vivas de responder a estímulos externos ou internos.

Muitas proteínas desempenham um papel catalisadores em reações químicas,

passando na gaiola.

Eles são chamados enzimas. As enzimas estão envolvidas na transferência de átomos e moléculas, na quebra e construção de proteínas, gorduras, carboidratos e todos os outros compostos (ou seja, no metabolismo celular). Nem uma única reação química nas células e tecidos vivos ocorre sem a participação de enzimas.

Todas as enzimas têm ação específica – agilizam processos ou aceleram reações na célula.

As proteínas de uma célula desempenham muitas funções: participam de sua estrutura, crescimento e de todos os processos vitais. Sem proteínas, a vida celular é impossível.

Os ácidos nucleicos foram descobertos pela primeira vez nos núcleos das células, razão pela qual receberam esse nome (lat.

puсleus - núcleo). Existem dois tipos de ácidos nucleicos: ácido desoxirribonucleico (abreviado DIC) e ácido ribonucleico (RIC). As moléculas de ácido nucleico são pré-

são cadeias poliméricas muito longas (fitas), monômeros

que são nucleotídeos.

Cada nucleotídeo contém uma molécula de ácido fosfórico e açúcar (desoxirribose ou ribose), bem como uma das quatro bases nitrogenadas. As bases nitrogenadas do DNA são adenina guanina e zumozin, E mi.min,.

Ácido desoxirribonucléico (DNA)- a substância mais importante de uma célula viva. A molécula de DNA é a portadora da informação hereditária da célula e do organismo como um todo. A partir de uma molécula de DNA é formada cromossoma.

Organismos de cada espécie biológica possuem um certo número de moléculas de DNA por célula. A sequência de nucleotídeos em uma molécula de DNA também é sempre estritamente individual. único não apenas para cada espécie biológica, mas também para indivíduos individuais.

Essa especificidade das moléculas de DNA serve de base para estabelecer o parentesco dos organismos.

As moléculas de DNA em todos os eucariotos estão localizadas no núcleo da célula. Os procariontes não possuem núcleo, portanto seu DNA está localizado no citoplasma.

Todos os seres vivos possuem macromoléculas de DNA construídas do mesmo tipo. Eles consistem em duas cadeias polinucleotídicas (fitas), unidas por ligações de hidrogênio das bases nitrogenadas dos nucleotídeos (como um zíper).

Na forma de uma hélice dupla (emparelhada), a molécula de DNA gira da esquerda para a direita.

A sequência no arranjo dos nucleotídeos na molécula determina a informação hereditária da célula.

A estrutura da molécula de DNA foi descoberta em 1953 por um bioquímico americano

James Watson e o físico inglês Francis Crick.

Por esta descoberta, os cientistas receberam o Prêmio Nobel em 1962. Eles provaram que a molécula

O DNA consiste em duas cadeias polinucleotídicas.

Nesse caso, os nucleotídeos (monômeros) não se ligam aleatoriamente, mas seletivamente e aos pares por meio de compostos nitrogenados. A adenina (A) sempre se liga à timina (T) e a guanina (g) sempre se liga à citosina (C). Esta corrente dupla é firmemente torcida em espiral. A capacidade dos nucleotídeos de se emparelharem seletivamente é chamada complementaridade(Latim complemento - adição).

A replicação ocorre da seguinte maneira.

Com a participação de mecanismos celulares especiais (enzimas), a dupla hélice do DNA se desenrola, os fios se separam (como um zíper se abrindo) e gradualmente uma metade complementar dos nucleotídeos correspondentes é adicionada a cada uma das duas cadeias.

Como resultado, em vez de uma molécula de DNA, duas novas moléculas idênticas são formadas. Além disso, cada molécula de DNA de fita dupla recém-formada consiste em uma cadeia “velha” de nucleotídeos e uma “nova”.

Dado que o ADN é o principal transportador de informação, a sua capacidade de duplicação permite, quando uma célula se divide, transferir essa informação hereditária para células-filhas recém-formadas.

Anterior12345678Próximo

VER MAIS:

Tamponamento e osmose.
Os sais nos organismos vivos estão em estado dissolvido na forma de íons - cátions com carga positiva e ânions com carga negativa.

A concentração de cátions e ânions na célula e em seu ambiente não é a mesma. A célula contém bastante potássio e muito pouco sódio. No meio extracelular, por exemplo no plasma sanguíneo, na água do mar, ao contrário, há muito sódio e pouco potássio. A irritabilidade celular depende da proporção das concentrações de íons Na+, K+, Ca2+, Mg2+.

A diferença nas concentrações de íons em diferentes lados da membrana garante a transferência ativa de substâncias através da membrana.

Nos tecidos de animais multicelulares, o Ca2+ faz parte da substância intercelular, que garante a coesão das células e seu arranjo ordenado.

Composição química da célula

A pressão osmótica na célula e suas propriedades tampão dependem da concentração de sal.

Amortecedor é a capacidade de uma célula de manter a reação ligeiramente alcalina de seu conteúdo em um nível constante.

Existem dois sistemas de buffer:

1) sistema tampão fosfato - os ânions do ácido fosfórico mantêm o pH do ambiente intracelular em 6,9

2) sistema tampão bicarbonato - os ânions do ácido carbônico mantêm o pH do ambiente extracelular em 7,4.

Consideremos as equações das reações que ocorrem em soluções tampão.

Se a concentração celular aumentar H+ , então o cátion hidrogênio se junta ao ânion carbonato:

À medida que a concentração de ânions hidróxido aumenta, ocorre sua ligação:

H + OH–+ H2O.

Desta forma, o ânion carbonato pode manter um ambiente constante.

Osmótico chame os fenômenos que ocorrem em um sistema que consiste em duas soluções separadas por uma membrana semipermeável.

Em uma célula vegetal, o papel dos filmes semipermeáveis ​​​​é desempenhado pelas camadas limites do citoplasma: plasmalema e tonoplasto.

Plasmalema é a membrana externa do citoplasma adjacente à membrana celular. Tonoplasto é a membrana citoplasmática interna que envolve o vacúolo. Os vacúolos são cavidades no citoplasma preenchidas com seiva celular - uma solução aquosa de carboidratos, ácidos orgânicos, sais, proteínas de baixo peso molecular e pigmentos.

A concentração de substâncias na seiva celular e no ambiente externo (solo, corpos d'água) geralmente não é a mesma. Se a concentração intracelular de substâncias for maior do que no ambiente externo, a água do ambiente entrará na célula, mais precisamente no vacúolo, em uma velocidade mais rápida do que na direção oposta. Com o aumento do volume da seiva celular, devido à entrada de água na célula, aumenta sua pressão sobre o citoplasma, que se ajusta firmemente à membrana. Quando uma célula está completamente saturada com água, ela atinge seu volume máximo.

O estado de tensão interna de uma célula, causado por um alto teor de água e pelo desenvolvimento da pressão do conteúdo celular em sua membrana, é chamado de turgor. O turgor garante que os órgãos mantenham sua forma (por exemplo, folhas, caules não lignificados) e posição no espaço, bem como sua resistência à ação de fatores mecânicos. A perda de água está associada à diminuição do turgor e ao murchamento.

Se a célula estiver em uma solução hipertônica, cuja concentração é maior que a concentração da seiva celular, então a taxa de difusão da água da seiva celular excederá a taxa de difusão da água da solução circundante para a célula.

Devido à liberação de água da célula, o volume da seiva celular diminui e o turgor diminui. Uma diminuição no volume do vacúolo celular é acompanhada pela separação do citoplasma da membrana - ocorre plasmólise.

Durante a plasmólise, a forma do protoplasto plasmolisado muda. Inicialmente, o protoplasto fica atrás da parede celular apenas em alguns locais, mais frequentemente nos cantos. A plasmólise desta forma é chamada angular

Então o protoplasto continua ficando atrás das paredes celulares, mantendo contato com elas em determinados locais; a superfície do protoplasto entre esses pontos tem formato côncavo.

Nesta fase, a plasmólise é chamada de côncava.Gradualmente, o protoplasto se desprende das paredes celulares em toda a superfície e adquire formato arredondado. Este tipo de plasmólise é denominado plasmólise convexa.

Se uma célula plasmolisada for colocada em uma solução hipotônica, cuja concentração é menor que a concentração da seiva celular, a água da solução circundante entrará no vacúolo. Com o aumento do volume do vacúolo, aumentará a pressão da seiva celular sobre o citoplasma, que começa a se aproximar das paredes celulares até assumir sua posição original - isso vai acontecer deplasmólise

Tarefa nº 3

Depois de ler o texto fornecido, responda às seguintes questões.

1) determinação da capacidade tampão

2) a concentração de quais ânions determina as propriedades tampão da célula?

3) o papel do buffer na célula

4) equação de reações que ocorrem em um sistema tampão de bicarbonato (em um quadro magnético)

5) definição de osmose (dar exemplos)

6) determinação de lâminas de plasmólise e deplasmólise

Cerca de 70 elementos químicos da Tabela Periódica de DI Mendeleev são encontrados em uma célula, mas o conteúdo desses elementos difere significativamente de suas concentrações no ambiente, o que comprova a unidade do mundo orgânico.

Os elementos químicos presentes na célula são divididos em três grandes grupos: macroelementos, mesoelementos (oligoelementos) e microelementos.

Estes incluem carbono, oxigênio, hidrogênio e nitrogênio, que fazem parte das principais substâncias orgânicas. Os mesoelementos são enxofre, fósforo, potássio, cálcio, sódio, ferro, magnésio, cloro, totalizando cerca de 1,9% da massa celular.

Enxofre e fósforo são componentes dos compostos orgânicos mais importantes. Os elementos químicos, cuja concentração numa célula é de cerca de 0,1%, são classificados como microelementos. Estes são zinco, iodo, cobre, manganês, flúor, cobalto, etc.

As substâncias celulares são divididas em inorgânicas e orgânicas.

As substâncias inorgânicas incluem água e sais minerais.

Pelas suas propriedades físico-químicas, a água na célula é solvente, meio de reações, substância inicial e produto de reações químicas, desempenha funções de transporte e termorregulação, confere elasticidade à célula e proporciona a propulsão da célula vegetal.

Os sais minerais em uma célula podem estar em estados dissolvidos ou não dissolvidos.

Os sais solúveis dissociam-se em íons. Os cátions mais importantes são o potássio e o sódio, que facilitam a transferência de substâncias através da membrana e estão envolvidos na ocorrência e condução dos impulsos nervosos; cálcio, que participa dos processos de contração das fibras musculares e coagulação sanguínea, magnésio, que faz parte da clorofila, e ferro, que faz parte de uma série de proteínas, inclusive a hemoglobina. O zinco faz parte da molécula do hormônio pancreático - insulina, o cobre é necessário para os processos de fotossíntese e respiração.

Os ânions mais importantes são o ânion fosfato, que faz parte do ATP e dos ácidos nucléicos, e o resíduo de ácido carbônico, que ameniza as flutuações no pH do ambiente.

A falta de cálcio e fósforo leva ao raquitismo, a falta de ferro leva à anemia.

As substâncias orgânicas da célula são representadas por carboidratos, lipídios, proteínas, ácidos nucléicos, ATP, vitaminas e hormônios.

Os carboidratos são compostos principalmente por três elementos químicos: carbono, oxigênio e hidrogênio.

Sua fórmula geral é Cm(H20)n. Existem carboidratos simples e complexos. Os carboidratos simples (monossacarídeos) contêm uma única molécula de açúcar. Eles são classificados pelo número de átomos de carbono, como pentose (C5) e hexose (C6). As pentoses incluem ribose e desoxirribose. A ribose faz parte do RNA e do ATP. A desoxirribose é um componente do DNA. Hexoses são glicose, frutose, galactose, etc.

Eles participam ativamente do metabolismo celular e fazem parte dos carboidratos complexos - oligossacarídeos e polissacarídeos. Oligossacarídeos (dissacarídeos) incluem sacarose (glicose + frutose), lactose ou açúcar do leite (glicose + galactose), etc.

Exemplos de polissacarídeos são amido, glicogênio, celulose e quitina.

Os carboidratos desempenham funções plásticas (construção), energéticas (o valor energético da decomposição de 1 g de carboidratos é 17,6 kJ), armazenamento e funções de suporte na célula. Os carboidratos também podem fazer parte de lipídios e proteínas complexos.

Os lipídios são um grupo de substâncias hidrofóbicas.

Estes incluem gorduras, esteróides de cera, fosfolipídios, etc.

A estrutura da molécula de gordura

A gordura é um éster de álcool tri-hídrico, glicerol e ácidos orgânicos superiores (graxos). Em uma molécula de gordura, pode-se distinguir uma parte hidrofílica - a “cabeça” (resíduo de glicerol) e uma parte hidrofóbica - “caudas” (resíduos de ácidos graxos), portanto, na água, a molécula de gordura é orientada de forma estritamente definida: a parte hidrofílica é direcionada para a água, e a parte hidrofóbica - para longe dela.

Os lipídios desempenham funções plásticas (construção), energéticas (o valor energético da quebra de 1 g de gordura é 38,9 kJ), de armazenamento, protetoras (amortecimento) e reguladoras (hormônios esteróides).

As proteínas são biopolímeros cujos monômeros são aminoácidos.

Os aminoácidos contêm um grupo amino, um grupo carboxila e um radical. Os aminoácidos diferem apenas em seus radicais. As proteínas contêm 20 aminoácidos básicos. Os aminoácidos são conectados entre si para formar uma ligação peptídica.

Uma cadeia de mais de 20 aminoácidos é chamada de polipeptídeo ou proteína. As proteínas formam quatro estruturas principais: primária, secundária, terciária e quaternária.

A estrutura primária é uma sequência de aminoácidos conectados por uma ligação peptídica.

A estrutura secundária é uma hélice, ou estrutura dobrada, mantida unida por ligações de hidrogênio entre os átomos de oxigênio e hidrogênio de grupos peptídicos de diferentes voltas da hélice ou dobras.

A estrutura terciária (glóbulo) é mantida unida por ligações hidrofóbicas, de hidrogênio, dissulfeto e outras.

Estrutura terciária da proteína

A estrutura terciária é característica da maioria das proteínas do corpo, por exemplo, a mioglobina muscular.

Estrutura quaternária da proteína.

A estrutura quaternária é a mais complexa, formada por diversas cadeias polipeptídicas ligadas principalmente pelas mesmas ligações da terciária.

A estrutura quaternária é característica da hemoglobina, clorofila, etc.

As proteínas podem ser simples ou complexas. As proteínas simples consistem apenas em aminoácidos, enquanto as proteínas complexas (lipoproteínas, cromoproteínas, glicoproteínas, nucleoproteínas, etc.) contêm partes proteicas e não proteicas.

Por exemplo, além das quatro cadeias polipeptídicas da proteína globina, a hemoglobina contém uma parte não proteica - o heme, no centro da qual existe um íon ferro, que dá à hemoglobina uma cor vermelha.

A atividade funcional das proteínas depende das condições ambientais.

A perda da estrutura de uma molécula de proteína até sua estrutura primária é chamada de desnaturação. O processo inverso de restauração de estruturas secundárias e superiores é a renaturação. A destruição completa de uma molécula de proteína é chamada de destruição.

As proteínas desempenham uma série de funções na célula: plástica (construção), catalítica (enzimática), energética (o valor energético da quebra de 1 g de proteína é 17,6 kJ), sinalização (receptor), contrátil (motor), transporte, proteção, regulamentação, armazenamento.

Os ácidos nucleicos são biopolímeros cujos monômeros são nucleotídeos.

O nucleotídeo contém uma base nitrogenada, um resíduo de açúcar pentose e um resíduo de ácido ortofosfórico. Existem dois tipos de ácidos nucléicos: ácido ribonucleico (RNA) e ácido desoxirribonucleico (DNA).

O DNA contém quatro tipos de nucleotídeos: adenina (A), timina (T), guanina (G) e citosina (C). Esses nucleotídeos contêm o açúcar desoxirribose. As regras de Chargaff para DNA são:

1) o número de nucleotídeos adenil no DNA é igual ao número de nucleotídeos timidil (A = T);

2) o número de nucleotídeos guanil no DNA é igual ao número de nucleotídeos citidil (G = C);

3) a soma dos nucleotídeos adenil e guanil é igual à soma dos nucleotídeos timidil e citidil (A + G = T + C).

A estrutura do DNA foi descoberta por F.

Crick e D. Watson (Prêmio Nobel de Fisiologia ou Medicina 1962). A molécula de DNA é uma hélice de fita dupla.

A célula e sua composição química

Os nucleotídeos são conectados entre si através de resíduos de ácido fosfórico, formando uma ligação fosfodiéster, enquanto as bases nitrogenadas são direcionadas para dentro. A distância entre os nucleotídeos na cadeia é de 0,34 nm.

Nucleotídeos de cadeias diferentes são conectados entre si por ligações de hidrogênio de acordo com o princípio da complementaridade: a adenina é conectada à timina por duas ligações de hidrogênio (A = T) e a guanina é conectada à citosina por três (G = C).

Estrutura de nucleotídeos

A propriedade mais importante do DNA é a capacidade de replicação (autoduplicação).

A principal função do DNA é o armazenamento e transmissão de informações hereditárias.

Está concentrado no núcleo, mitocôndrias e plastídios.

O RNA também contém quatro nucleotídeos: adenina (A), uracila (U), guanina (G) e citosina (C). O resíduo de açúcar pentose nele contido é representado pela ribose.

O RNA é composto principalmente de moléculas de fita simples. Existem três tipos de RNA: RNA mensageiro (i-RNA), RNA de transferência (t-RNA) e RNA ribossômico (r-RNA).

Estrutura do tRNA

Todos eles participam ativamente do processo de implementação da informação hereditária, que é reescrita do DNA para o i-RNA, e neste último já é realizada a síntese protéica, o t-RNA no processo de síntese protéica traz aminoácidos para o ribossomos, o r-RNA faz parte dos próprios ribossomos.

Composição química de uma célula viva

A célula contém vários compostos químicos. Alguns deles - inorgânicos - também são encontrados na natureza inanimada. No entanto, as células são mais caracterizadas por compostos orgânicos, cujas moléculas possuem uma estrutura muito complexa.

Compostos inorgânicos da célula. Água e sais são compostos inorgânicos. A maioria das células contém água. É necessário para todos os processos vitais.

A água é um bom solvente. Em solução aquosa ocorre interação química de várias substâncias. Os nutrientes dissolvidos da substância intercelular entram na célula através da membrana. A água também ajuda a remover da célula substâncias que são formadas como resultado de reações que ocorrem nela.

Os sais mais importantes para os processos vitais das células são K, Na, Ca, Mg, etc.

Compostos orgânicos da célula. O papel principal na implementação da função celular pertence aos compostos orgânicos. Entre eles, proteínas, gorduras, carboidratos e ácidos nucléicos são de maior importância.

As proteínas são as substâncias básicas e mais complexas de qualquer célula viva.

O tamanho de uma molécula de proteína é centenas e milhares de vezes maior que as moléculas de compostos inorgânicos. Sem proteínas não há vida. Algumas proteínas aceleram as reações químicas agindo como catalisadores. Essas proteínas são chamadas de enzimas.

Gorduras e carboidratos têm uma estrutura menos complexa.

Eles são o material de construção da célula e servem como fontes de energia para os processos vitais do corpo.

Os ácidos nucléicos são formados no núcleo da célula. É daí que vem o seu nome (latim Núcleo - núcleo). Como parte dos cromossomos, os ácidos nucléicos participam do armazenamento e transmissão das propriedades hereditárias da célula. Os ácidos nucléicos fornecem a formação de proteínas.

Propriedades vitais da célula. A principal propriedade vital de uma célula é o metabolismo.

Nutrientes e oxigênio são constantemente fornecidos às células a partir da substância intercelular e produtos de decomposição são liberados. As substâncias que entram na célula participam dos processos de biossíntese. A biossíntese é a formação de proteínas, gorduras, carboidratos e seus compostos a partir de substâncias mais simples. Durante o processo de biossíntese, são formadas substâncias características de certas células do corpo.

Por exemplo, as proteínas são sintetizadas nas células musculares que garantem a contração muscular.

Simultaneamente à biossíntese, os compostos orgânicos se decompõem nas células. Como resultado da decomposição, formam-se substâncias de estrutura mais simples. A maior parte da reação de decomposição envolve oxigênio e libera energia.

Organização química da célula

Essa energia é gasta em processos vitais que ocorrem na célula. Os processos de biossíntese e decomposição constituem o metabolismo, que é acompanhado por conversões de energia.

As células são caracterizadas por crescimento e reprodução. As células do corpo humano se reproduzem dividindo-se ao meio. Cada uma das células-filhas resultantes cresce e atinge o tamanho da célula-mãe. As novas células desempenham a função da célula-mãe.

A vida útil das células varia: de várias horas a dezenas de anos.

As células vivas são capazes de responder a mudanças físicas e químicas em seu ambiente. Esta propriedade das células é chamada excitabilidade. Ao mesmo tempo, as células passam de um estado de repouso para um estado de funcionamento - excitação. Quando excitado nas células, a taxa de biossíntese e degradação de substâncias, o consumo de oxigênio e a mudança de temperatura. Num estado excitado, diferentes células desempenham suas funções características.

As células glandulares formam e secretam substâncias, as células musculares se contraem e um sinal elétrico fraco aparece nas células nervosas - um impulso nervoso, que pode se espalhar pelas membranas celulares.

Ambiente interno do corpo.

A maioria das células do corpo não está conectada ao ambiente externo. A sua atividade vital é assegurada pelo ambiente interno, que consiste em 3 tipos de fluidos: fluido intercelular (tecido), com o qual as células estão em contato direto, sangue e linfa. O ambiente interno fornece às células as substâncias necessárias às suas funções vitais e, por meio dele, são removidos os produtos da decomposição.

O ambiente interno do corpo possui relativa constância de composição e propriedades físico-químicas. Somente sob esta condição as células podem funcionar normalmente.

Metabolismo, biossíntese e degradação de compostos orgânicos, crescimento, reprodução, excitabilidade são as propriedades vitais básicas das células.

As propriedades vitais das células são garantidas pela relativa constância da composição do ambiente interno do corpo.