Stiri Online, Enciclopedie, Revista presei

Category archive

Biologie - page 11

Biologia (din greacă βιολογία biología, βίος bíos însemnând „viață”) este știința care se ocupă de studiul tuturor organismelor vii. Termenul a fost creat și introdus în știință in 1802 de către Jean-Baptiste de Lamarck și G. Treviranus și provine din cuvintele grecești βίος / bios, « viață » și λόγος / logos, « cuvânt, discurs, știință ». Cele mai vechi cunoștințe scrise din domeniul biologiei datează de la Aristotel și Teofrast.

Totul despre enzime

in Biologie by

In organismele vii se petrec cu o uimitoare usurinta, la temperatura joasa si in solutie practic neutra, un numar mare de reactii pe care chimistul nu le poate efectua in laborator decat lucrand la temperaturi si presiuni ridicate, in prezenta de acizi sau de baze tari, de dizolvanti neaposi sau de catalizatori heterogeni metalici. Printre aceste reactii se numara atat degradari de molecule (hidrolize si oxidari) cat si sinteza de compusi cu structura complicata. Intelegerea mersului acestor reactii este importanta, in primul rand pentru cunoasterea unor fenomene naturale de cea ma mare amploare si raspandire, in al doilea rand pentru interesul practic pe care il prezinta. Nu este absurda speranta ca , o data cunoscut mersul reactiilor din celulele vii, acestea vor putea fi imitate in laborator si in  industrie sau chiar dirijate pe cai noi.

S-a recunoscut inca de mult ca organismele folosesc, pentru realizarea acestor transformari chimice, catalizatori organici, continuti in concentratii mici in celule sau in sucurile secretate de acestea, cum sant sucurile digestiei, laptele, urina etc.

S-a dat acestor catalizatori numele de fermenti sau enzime (de la enzyme, literal: „in aluat”).

Scurt istoric

Reactii enzimatice au fost folosite din timpurile cele mai vechi pentru fabricarea vinului, a otetului, a berii si a branzei. O cercetare sistematica a lor a fost interprinsa abia in epoca moderna.

In 1713, Reamur a observat dizolvarea carnii in sucul stomacal al ciorii. De asemenea, fiziologul Spallanzani (1783) a hranit animale cu bucati de carne invelite in retele de sarma si observat dizolvarea carnii in stomac.

Stahl, fondatorul teoriei flagisticului, explica fermentatia ca un proces in care una din substantele prezente transmite „miscarea sa interna” substantei care fermenteaza (1697). In 1680, van Leeuwenhoeck a observat la microscop celulele drojdiei  de bere, dar aceasta descoperire nu a fost luata in seama timp de doua secole. Lavoisier (1789) a facut un bilant de materiale al fermentatiei, aratind ca oxigenul, hidrogenul si carbonul din zahar se regasesc in alcoolul si  bioxidul de carbon ce iau nastere.

In cursul sec. al XIX-lea au fost preparate multe extracte de enzime. Astfel, dupa ce Kirchoff a observat , in 1820 , ca o componenta  glutinoasa din bobul de orz incoltit, numit malt, transforma cantitati de amidon mult mai mari decat propria sa greutate, intr-un zahar solubil, maltoza, Dubrunfaut a gasit , in 1830, ca extractul apos, limpede, de malt are aceeasi actiune solubilizanta asupra amidonului ca maltul insusi. Din acest extract, Payen si Persoz(1833) au izolat, prin precipitarea cu etanol, prima enzima, amilaza (fireste foarte inpura), sub forma unui material solid alb, amorf, capabil sa solubilizeze o cantitate de amidon de 2000 de ori mai mare decat propria sa greutateIn 1830, Robiquet si Boutron-Chalard au descoperit hidroliza amigdalinei, cu extract de migdale amare, iar in 1837, Liebig si Wohler au izolat enzima respectiva, numind-o emulsina. Printre primele enzime izolate (in stare impura) vom mai mentiona: pepsina din sucul gastric(Schwann, 1836);tripsina, din sucul pancreatic (Kuhne, 1848); lipaza (Claude Bernard, 1849); invertaza (Mitscherlich, 1841; Berthelot, 1860); ureeza (Musculus, 1882) etc.

Un moment istoric deosebit de important este recunoasterea clara, de catre Berzelius, in 1835, a caracterului catalictic al reactiilor enzimatice, precum si a rolului esential pentru viata animalelor si a plantelor jucat de aceste reactii.

In anul 1940,cercetatorul american Edward Howell a facut, in acelasi domeniu, o si mai mare descoperire: cercetand substantele vitale propriu-zise si anume, ENZIMELE, a dovedit ca ele sunt purtatori vietii din orice organism viu,fiind deci si materia vie din alimentele noastre (asta atata timp cat nu sunt distruse prin fierbere).

Este uimitor cum de stiinta nu a pretuit corespunzator aceasta descoperire extraordinara si cum de nu s-a facut nici un fel de „publicitate” in favoarea enzimelor, cum facuse, la vremea lor, pentru vitamine.

Activitatea catalitica a enzimelor

Enzimele sunt, precum s-a mai spus, catalizatori organici, produsi de celula vie, actionand asupra anumitor substante numite substraturi. In marea lor majoritate, enzimele catalizeaza reactia unei substante organice cu un compus anorganic liber sau cedat de alt compus organic (apa. acid fosforic, hidrogen, oxigen etc.).

Legile catalizei se aplica fireste si la enzime. Enzimele, ca toti catalizatorii, nu catalizzeaza  decat reactii termodinamic posibile, decurgand in sensul stabilirii unui echilibru.

Reactiile enzimatice prezinta insa unele deosebiri caracteristice fata de reactiile catalitice obisnuite, omogene sau heterogene.

Activitatea enzimelor. Cand o reactie poate fi catalizata atat de o enzima cat si de substante simple (acizi, baze sau ioni metalici) se constata de obicei ca reactia enzimatica decurge cu viteza mult ma mare; cu alte cuvinte, reactia enzimatica are o energie de activare mult mai mica.Astfel s-a stabilit ca este necesara o concentratie de ioni de hidrogen de zece milioane de ori mai mare decat de invertaza pentru a hidroliza o anumita cantitate de zaharoza, intr-un timp dat, la 37º.

Temperatura optima a reactiilor anzimatice. Viteza reactiilor enzimatice creste, ca a celor mai multe reactii intre molecule covalente, cu temperatura, potrivit cunoscutei reguli a lui van’t Hoff, si anume o urcare a temperaturii cu 10º produce o crestere a vitezei de reactie cu un coeficient 1,5-3.Cresterea acesta se observa insa numai la temperaturi relativ joase.O data depasita o anumita temperatura optima, la care viteza este maxima, aceasta scade, iar la temperaturi mai inalte reactia inceteaza.Fenomenul se explica prin faptul, semnalat mai sus, ca la temperaturi mai inalte enzimele sant ianctivate prin denaturarea componentei proteice.Cele mai multe enzime devin complet inactive intre 50-80º.Temperatura optima nu poate fi insa exact definita, caci ea variaza in limite largi, cu concentratia enzimei, cu concentratia ionilor de hidrogen si cu prezenta diferitelor impuritati ale preparatului enzimatic sau ale substratului.

Influenta pH-ului.Dupa cum a aratat Sorensen (1909), activitatea enzimelor depinde intr-o foarte mare masura de concentratia ionilor de hidrogen din solutie(sau mai corect de activitatea termodinamica a ionilor de hidrogen, adica de ph-ul solutiei).Curbele reprezentand variatia vitezei de reactie cu pH-ul prezinta de obicei un maxim pronuntat la un anumit pH, in timp ce la valori ale pH-ului diferind cu ±1 fata de acest maxim, viteza de reactie prezinta valori considerabil mai mici .Din cauza acestei particularitati, este necesar ca in cursul reactiilor enzimatice sa se mentina pH-ul optim constant, prin folosirea de tampon

Specificitatea enzimelor.O anumita enzima catalizeza numai un numar mic de reactii si de multe ori o singura reactie, spre deosebire de catalizatori obisnuiti anorganici(acizi, baze, catalizatori de hidrogenare etc.) care activeaza practic toate reactiile posibile de un anumit tip.

Se disting multe tipuri si grade de specificitate in actiunea enzimelor.In primul rand trebuie mentionata specificitatea stereochimica, care consta in aceea ca o enzima care catalizeaza reactia unui compus optic activ este fara actiune asupra enantiomerului sau si in general, asupra izomerilor sterici ai acestui compus, supusi acelorasi conditi.

Vom mai aminti aici dehidrogenaza lactica din muschi, o enzima care lucreaza in colaborare cu DPN, si care dehidrogineaza acidul L-lactic la acid piruvic si hidrogeneaza acidul piruvic numai la acid L-lactic, fiind inactiva fata de acidul D-lactic.

Din alt punct de vedere se  disting intre o asa-numita specificitate de reactie si o specificitate de substrat a enzimelor.Prima se refera la reactantul anorganic care ia parte la reactie: apa in reactiile de hidroliza, acidul fosforic in reactiile cu fosforoliza, hidrogenul in reactiile catalizate de dehidrogenaze etc.

Clasificarea enzimelor

Se cunosc in prezent cateva sute de enzime dar , avand in vedere complexitatea proceselor chimice care au loc in organismele vii, nr. enzimelor aparut in natura trebuie sa fie mult mai mare.

Structura enzimelor este prea putin cunoscuta pt. a putea servi ca baza a unei clasificari, de aceea enzimele se clasifica dupa tipul reactiilor pe care le provoaca sau dupa substraturile asupra carora actioneaza. Numele enzimelor se formeaza agauganduse sufixul –aza la nr. reactiilor provocate sau substraturilor lor, exceptie fac numele istorice al unor enzime cum ar fi emulsina, pepsina si zimaza etc.

In clasificarea adoptata aici enzimele sunt impartite in (dupa Hoffmann Ostenhof 1953) cinci clase principale, fiecare divizata in mai multe sub clase:

1.Hidrolaze

2.Transferaze

3.Oxido-reductaze

4.Liaze si simpetaze

5.Izomeraze si Racemaze

La drept vorbind aproape toate reactiile enzimatice sunt reactii de transfer al unor grupe de atomi de la un donor la un acceptor. Astfel hidrolizele sunt reactii de transfer al unor grupe acil, glicozil etc. cedate de substrat, catre apa ca acceptor iar reactiile de oxido-reducere sunt reacti de transfer de hidrogen sau electroni termenul de transferare se foloseste insa, in nomenclatura curenta mai ales pt. transaminari, transmetilari, transacetilari.

Dupa o clasificare mai noua(Union of Biochemistry Commission of Enzymes 1961) enzimele sunt impartirte in sase clase:

1.Oxido-reductaze

2.Tranferaze

3.Hidroraze

4.Liaze

5.Izomeraze

6.Ligaze(sintetaze)

fiecare divizata la randul ei  in mai multe sub clase, fiecare enzima este desemnata din patru cifre ex. 1111(hidrogenaza alcolului) este o oxido-reductoza (clasa 1) actioneaza asupra grupei CHOH adonorului(subclasa 1) cu DPN sau TPN ca acceptor(subsubclasa 1) si este primul termen din aceasta ultima subdiviziune.

Vitaminele solubile in apa

Vitamina C se gaseste in plante proaspete in apecial in lamai, ardei, fructul de maces.Cantitatea necesara este de circa 50mg/zi.

Vitaminele B1,B2,B6 sunt  necesare organismului pt. sintetizarea unor enzime ce servesc in procesele de degradare biologica a hidratilor de carbon si in sinteza anumitor amino-acizi.

Vitamina B12 care contine cobalt, joaca un rol important in producerea globulelor rosii ale sangelui.

Vitaminele solubile in grasimi

Vitaminele A si D, prima joaca, intre altele un rol in procesul inregistrarii imaginii vizuale pe retina.

Vitamina D numita si calciferal contribuie la asimilarea calciului si deci la formarea oaselor.Este importanta pentru dezvoltarea normala a animalelor tinere in curs de crestere.

Vitaminele A si D  se gasesc in uleiul de peste mai ales in grasimile extrase din ficatul anumitor pesti marini.

Hrana obisnuita nu contine nici  vitamina A nici D

Despre elefanti

in Biologie by

Actualmente elefantii sunt cele mai mari si cele mai grele animale terestre,pe linga faptul ca au dintii incisivi cei mari lungi,au nasul cel mai lung si poate memoria cea mai buna.Cu toata greutatea lor de mai multe tone,deplasarea lor se poate numi sprintena.In padure,daca este necesar se furiseaza fara  zgomot.Acesti “uriasi blanzi” sunt fiinte sensibile si cu simt afectiv,traiesc in legaturi stranse cu membrii familiei si cu ceilalti membrii ai turmei.Din pacate aceste animale au fost vinate fara mila de om pentru incisivii lor –pentru fildesul pretios- si numarul de indivizi ai celor doua specii a inceput sa scada intr-un mod alarmant.

Greutate impresionanta

Masculii din specia elefantului african pot depasi greutatea de 6 tone.Greutatea capului poate avea un sfert din masa corpului.Aceasta parte a corpului,pe linga greutatea sa considerabila,este incarcata si cu mijloace de obtinere a hranei – trompa,fildesii,masele de mestecat,uriasii muschi ai maxilarului.

Fildesii elefantilor sunt dinti alungiti – incisivi modificati – care sunt folositi pentru scoaterea radacinilor din pamant si pentru decojirea pomilor.Elefantii masculi folosesc fildesii in luptele lor de stabilire a ordinii ierarhice,lupte premergatoare perioadei de imperechere.Spre deosebire de dinti,fildesii cresc pe tot parcursul vietii elefantului.S-a inregistrat ca un mascul de elefant african batran avea fildesii de peste 3 m lungime.

Capul elefantului este sustinut de un gat scurt,puternic.De aceea elefantul nu poate sa-si aplece capul pentru a aduna hrana.Aceasta deficienta a fost inlaturata de procesul de evolutie prin dezvoltarea trompei,rezultata din alungirea buzei superioare musculoase si a nasului.Acest organ admirabil al elefantilor este constituit din mii de muschi si este utilizat pentru o sumedenie de operatii,printre care culesul fructelor,aspiratia apei,ruperea crengilor si sapatul radacinilor.Trompa este sensibila atat la mirosuri cat si la pipait,elefantii o folosesc atat la indentificarea unui elefant strain cat si la transmiterea salutului membrilor familiei sau la mangaierea perechii dorite.

Miscarea corpului imens al elefantului nu este deloc greoaie.Gambele scurte si robuste impart in mod egal greutatea pe patru picioare. Ca si calul, si elefantul umbla pe degetele picioarelor.Oasele rasfirate ale degetelor sunt sprijinite de o talpa rotunda si pe un calcai format dintr-un tesut spongios.Pielea groasa care acopera talpa se toceste si se reface in mod continuu.Contrar aspectului diform,elefantul este un animal ager si nu se sperie de nici o forma de relief:traverseaza cu usurinta atat mlastinile cat si terenul stancos, pe teren solid lasand putine urme. Acest urias al uscatului se descurca bine si la inot: folosindu-si trompa ridicata ca tub de respiratie, traverseaza inot raurile si lacurile.

Erbivori
          Elefantii sunt erbivori.In afara de iarba padurilor sau a savanelor consuma si alte plante cu tulpina moale,frunze de copaci,diferite fructe si flori,chair crengi,tulpini de copaci sau radacini.Ei trebuie sa manance enorm de mult pentru a satisface necesarul de energie a corpului lor imens si pentru a completa materialele ce formeaza tesuturile acestuia.Marea parte a zilelor o petrec in cautarea hranei,pentru a asigura necesitatile mari de vitamine si saruri minerale ale organismului.Intr-o zi – in cca 16 ore – un elefant poate consuma pina la 225 Kg de alimente.

Elefantul isi foloseste trompa si pentru a-si potoli setea.Are nevoie de foarte multa apa –pentru elefantul african 5 litri de apa inseamna o inghititura.Trage apa in trompa,inchide orificiile din capat,dupa care isi indoaie trompa astfel incat capatul sa-I intre in gura,iar apoi evacueaza continutul.Toate acestea nu sunt usor de invatat,de aceea puii de elefanti lipaie apa cu gura.

Gestatie lunga

Perioada de gestatie a elefantului african are o durata de 22 de luni,la elefantul indian de 21 de luni,si femela naste de regula un singur pui. Greutatea puiului nou-nascut este in jur de 100Kg, inaltimea lui este aproape de 1 m. In primii doi ani este alaptat,dar intre timp invata sa-si foloseasca trompa si sa mestece ierburile si tufele. Puii masculi ajunsi in pragul maturitatii – in jur de 14 ani – sunt alungati din turma,pentru ca nu cumva sa se imperecheze cu membrii familiei,puii femele ramanand cu turma toata viata, si pina la prima nastere ajuta la cresterea puilor mai tineri.

Legaturi familiale

          Membrii familiei sunt legati ei prin legaturi puternice,toti ajuta la cresterea si apararea puilor.Cateodata,cand elefantii se intalnesc,fug unul catre celalalt si in semn de salut scot un sunet asemanator ce o goarna.Daca totul este in ordine,membrii turmei sunt linistiti,scot un mormait adanc dar daca turma este amenintata de ceva,mormaitul inceteaza si adultii formeaza un cerc in jurul puilor.

Se comporta foarte interesant daca moare vreun membru al turmei.De multe ori raman in jurul lesului,il ating,il mangaie si cateodata incearca si inhumarea.Daca moare un pui de elefant,mama lui aproape ca il jeleste.S-a observat de mai multe ori ca elefantul mama a insfacat puiul mort,l-a dus intr-un loc si a ramas linga el mai multe zile.

Fildesul

          Singura sursa de fildes sunt incisivii elefantilor.Acest material a fost pretuit intotdeauna de om.In trecut,cand nu existau inca automobile si pusti,elefantii erau greu de vanat si doar putini cadeau victime oamenilor.Azi,cu ajutorul automobilelor de teren pot fi ajunsi usor din urma si cu ajutorul armelor moderne pot fi impuscati de la o mare distanta.Un numar imens de elefanti au fost macelariti pentru fildesul lor si aceste animale minunate au ajuns in pragul disparitiei.In 1979 in Africa mai traiau in salbaticie 1,3milionae de elefanti dar din cauza braconajului acest numar a scazut la 600000 in 1989.Din cauza ingrijorarii mondiale privind soarta elefantilor in 1989 s-au introdus restrictii internationale privind comertul cu fildes.Aceasta masura s-a dovedit foarte benefica.Dina cauza restrictiilor a scazut cererea de fildes,au scazut preturile si astfel a decazut si comertul ilegal.Numarul elefantilor a africani care traiau in salbaticie in 1995 a fost in jur de 600000.

Elefantul indian –ca specie – ste intr-o situatie mault mai grea.Din cauza reducerii habitatului,in salbaticie mai traiesc 35000-54000 de exemplare,majoritatea lor in India.Alte 16000 de exemplare sunt tinute ca animale domestice in diferite tari din Asia.

Compozitia proteinelor

in Biologie by

Se numesc proteine produşii naturali cu structură macromoleculară care se transformă prin hidroliză în a-amino-acizi.

Se disting pe bază de solubilitate două clase de proteine, proteine insolubile şi proteine solubile. Cele dintâi, numite proteine fibroase (scleroproteine), se găsesc în organismul animal în stare solidă şi au funcţiunea de a conferi ţesuturilor rezistenţă mecanică (proteine de schelet) sau protecţie împotriva agenţilor exteriori. Vom menţiona keratina din păr, unghii, copite, epidermă, colagenul din piele, oase şi tendoane, miosina din muşchi şi fibrolina din mătase. Proteinele fibroase se dizolvă numai în acizi şi baze concentrate.

Proteinele solubile sau globulare apar în celule în stare dizolvată sau sub formă de geluri hidratate. Albuminele sunt solubile în apă şi în soluţii diluate de electroliţi (acizi, baze şi săruri); globulinele sunt solubile numai în soluţii de electroliţi. Din categoria aceasta fac parte toate proteinele cu proprietăţi fiziologice specifice: proteinele din serul sanguin, enzimele, hormonii proteici, anticorpii şi toxinele.

O categorie importantă de proteine sunt proteidele sau proteinele conjugate, combinaţii ale unei proteine cu o componentă neproteică.

Proteinele insolubile pot fi uşor separate de compuşii care le însoţesc în organismele animale, aşa că izolarea lor nu prezintă dificultăţi.

Proteinele solubile suferă uşor la încălzire, sau sub acţiunea acizilor, a bazelor şi a altor compuşi chimici, o transformare numită denaturare, prin care se pierde de obicei activitatea biologică specifică.

Proteina se extrage, de obicei din materialele biologice în care se găseşte, cu o soluţie salină, mai rar cu dizolvanţi organici cum ar fi glicerina sau acetona, diluate cu apă. Soluţiile acestea conţin şi substanţe neproteice; îndepărtarea acestora se face cu ajutorul dializei.

S-a dovedit, prin metoda electroforezei, că unele proteine (de exemplu albumina din ou, albumina din ser, toxina din seminţele de ricin), deşi formează cristale unitare, sunt amestecuri de două sau mai multe proteine mult asemănătoare.

Toate proteinele conţin elementele: C, H, O, N, şi S; în unele proteine se mai găsesc, în cantităţi mici: P, Fe, Cu, I, Cl şi Br. Conţinutul procentual al elementelor principale este: C 50-52% , H 6.8-7.7% , S 0.5-2.0% şi N 15-18%.

Prin hidroliză, proteinele se transformă în amino-acizi. Hidroliza proteinelor se poate efectua cu acizi, cu baze sau cu enzime.

Hidroliza acidă se efectuează prin fierbere îndelungată (12-48 ore) cu acid clorhidric de 20% sau cu acid formic conţinând HCl. Hidroliza cu hidroxizi alcani sau cu hidroxid de bariu are loc într-un timp mai scurt.

Prin hidroliză se obţine un amestec care poate să conţină până la circa 20 a-amino-acizi. Se formează de asemenea amoniac prin hidroliza grupelor CONH2 ale asparaginei şi glutaminei.

Cel mai vechi procedeu de separare cantitativă a amino-acizilor, după Emil Fischer (1901), constă în esterificarea amino-acizilor cu metanol şi distilarea fracţionată a esterilor. În cel mai bun caz, amino-acizii dozaţi nu însumează decât 60-70% din azotul total conţinut în proteină.

Examinând rezultatele analitice (vezi tabelul de mai jos) se constată că proteinele se deosebesc de alţi compuşi macromoleculari naturali, de exemplu de celuloză sau amidon, prin marele număr de unităţi diferite ce intră în compoziţia macromoleculelor (20 de amino-acizii, faţă de o singură monozaharidă, glucoza). Afară de aceasta proteinele conţin diferiţi amino-acizii în proporţii diferite. Unele proteine conţin proporţii mari din anumiţi amino-acizii, de exemplu colagenul este bogat în glicocol, prolină şi hidroxiprolină, keratina în cisteină şi hidroxiacizi.

CONŢINUTUL PROTEINELOR ÎN AMINO-ACIZI

Moleculele proteinelor sunt construite din catene polipeptidice lungi, în care resturile de a-amino-acizi sunt unite între ele prin legături amidice, CO-NH.

H2N – CH – CO – NH – CH – CO ………NH – CH – COOH

÷                           ÷                                            ÷

R                          R¢                                          R¢¢

 

Ca şi amino-acizii, proteinele pot neutraliza atât acizi cât şi baze. Ele contribuie la menţinerea unui pH constant în lichidele din organism. În mediu acid proteinele se dizolvă sub formă de cationi, iar în mediu bazic sub formă de anioni. Acestea explică migrarea proteinei spre catod, în soluţie acidă şi spre anod, în soluţie bazică, în cursul electroforezei.

Din cauza caracterului lor puternic polar, proteinele sunt insolubile în dizolvanţii organici. În apă, solubilitatea este minimă la punctul izoelectric şi ea creşte atât în regiunea acidă cât şi în cea bazică. Cantităţi minime de electroliţi neutri măresc de asemenea solubilitatea proteinelor. Solubilitatea în apă a proteinelor se datorează solvatării grupelor cu sarcină ionică, COO şi NH3+. Solvatarea (hidratarea) grupelor polare explică marile cantităţi de apă (30 – 60% din greutatea lor) conţinute în proteinele pure, chiar cristalizate. Proteinele fibrilare, cum este gelatina, suferă o puternică imbibiţie înainte de dizolvare şi formează la răcire geluri elastice tipice (piftii).

Precipitarea reversibilă a proteinelor din soluţie, cu soluţii concentrate de electroliţi, salifierea, se datorează tendinţei puternice a ionilor electrolitului de a se hidrata, apa necesară pentru aceasta fiind cedată de proteină.

Cercetarea proteinelor cristalizate, cu raze X, a contribuit foarte mult la cunoaşterea structurii moleculelor lor. Se disting patru grade structurale sau niveluri de organizare, deosebindu-se prin complexitatea lor. Acestea au fost numite structuri primare, secundare, terţiare şi cuaternare.

Structura primară a unei proteine este determinată prin numărul şi succesiunea specifică a amino-acizilor din catena polipeptidică.

Structurile secundare ale unei proteine sunt stabilite de aranjarea în spaţiu a catenei polipeptidice şi de legăturile care se stabilesc între catene.

În principiu sunt posibile patru feluri de legături între grupe R aparţinând aceleiaşi catene polipeptidice prin care se poate realiza o structură terţiară.

La adoptarea şi menţinerea unei anumite conformaţii terţiare contribuie uneori ioni metalici sau, în proteide, grupe prostetice.

Mai multe asemenea structuri terţiare sunt adesea asociate între ele formând agregate mai complicate, numite structuri cuaternare.

 

Chimia vieţii

in Biologie by

     Chimia vieţii, sau biochimia, studiază reacţiile chimice care au loc în organismele vii. Aceştia respectă aceleaşi legi ca şi celelalte reacţii chimice, dar sunt mai complexe.

Chimia vieţii studiază ansablul reacţiilor care au loc în organismele vii, mai ales în unităţile lor de bază, celulele. Fiinţele vii au nevoie de energie.

Oamenii şi animalele îşi iau energia din alimentele pe care le consumă (energie chimică). Alimentele sunt transformate printr-un ansablu de reacţii chimice, care au loc mai întâi la nivelul aparatului digestiv(digestie) şi apoi la nivelul celulelor(respiraţia celulară).

Anumite plante şi microorganisme(fiinţe vii microscopice) îşi găsesc altfel energia de care au nevoie. Pentru a se hrănii, ele transformă energia luminii solare printr-un proces complex  de reacţii chimice numit fotosinteză.

            O reacţie chimică: digestia

     Digestia este un proces chimic. În aparatul digestiv, alimentele sunt descompuse în mici molecule numite substanţe nutritive. Aceste substanţe nutritive sunt apoi transportate de sânge până la celule, unde suferă alte transformări.

Principalele substanţe nutritive sunt lipidele şi glucidele. Lipidele, numite şi ” „grăsimi„, provin din materiile grase cum ar fii uleiurile vegetale sau untul. Ele aduc organismului carbon şi hidrogen. Glucidele, numite şi „zaharuri„, se divizează în zaharuri rapide şi zaharuri lente. Primele sunt conţinute în miere, fructe, dulceţuri şi ciocolată.

Asimilate direct de organism(adică transformate în energie), ele aduc organismului energia necesară unui efort fizic solicitant şi rapid. Cel de-al doilea tip se găseşte în cereale(grâu, orez, porumb). Ele nu sunt direct asimilate de organism şi constituie o sursă de energie de mai lungă durată. Toate glucidele sunt bogate în carbon, hidrogen şi oxigen.

Respiraţia celulară

Vegetale sau animale, toate celulele respiră: aceasta este respiraţia celulară. Ele absorb dioxigen (O2) şi elimină dioxid de carbon (CO2). Dioxigenul serveşte la „arderea” alimentelor printr-o reacţie de oxidare.

Această reacţie  se derulează în mai multe etape. Glucoza (zahărul)de pildă, este mai întâi transformată într-o moleculă mai simplă, acidul piruvic.                     Mitocondriile, elementele celulei responsabilă de respiraţia celulară, descompun acest acid în dioxid de carbon şi hidrogen. Dioxidul de carbon este eliminat de celulă: hidrogenul se combină cu oxigenul care intră în organism atunci când respirăm, dând apă.

Ansamblul acestor reacţii degajă o mare cantitate de energie. Aceasta este stocată în mici molecule specializate, care o eliberează în funcţie de nevoile celulei.

Fotosinteza

 Plantele cu clorofilă se hrănesc absorbind apă şi dioxid de carbon din aer. Pentru aceasta, ele folosesc energia luminii solare: acest proces se numeşte fotosinteză. În timpul lui, se degajează dioxigen.

Fotosinteza se derulează în două faze principale. Ziua, plantele captează energia solară. Cu ajutorul clorofilei şi a altor pigmenţi prezenţi în frunzele lor, ele folosesc această energie pentru a descompune apa pe care o absorb în hidrogen şi oxigen. Noaptea, hidrogenul ajută la reducerea dioxidului de carbon şi la producerea de glucide, care vor hrăni planta.

Funcţionarea acestei mici „uzine chimice vii” depinde de condiţiile exterioare, în special de cantitatea de lumină solară şi de temperatură.

Termeni bio-chimici:*celulă=cel mai mic element constitutiv al unei fiinţe vi. O celulă este în general înconjurată de o membrană. În interior se găseşte nucleul şi citoplasma conţinând diferite organite(mitocondrii).

*clorofilă=pigmentul verde din plante care captează energia razelor solare, necesară fotosintezei.

*efect secundar=efect nedorit al unui medicament, care se manifestă la dozele recomandate.

*fotosinteză=proces în timpul căreia plantele, datorită clorofilei, fabrică(sintetizează)glucide, folosindu-se de apă, dioxid de carbon şi energia razelor solare.

*glucid=denumire dată de chimişti unei substanţe organice numită în mod curent zahăr.

*lipid= denumire dată de chimişti unei substanţe organice numită în mod curent grăsime.

*principiu activ=substanţă activă conţinută într-un medicament care acţionează împotriva unei anumite boli.

*substanţă nutritivă=substanţă conţinută în alimente, care poate fi utilizată direct de organism, fără a mai fi transformată.

Stapana noptii-bufnita cu urechi lungi

in Biologie by

De la caderea serii si pana la ivirea zorilor , aceasta strabate campurile in cautarea prazii.Inzestrata cu ochii care sfideaza intunericul si cu urechi care pot auzi chitaitul soarecilor de camp de la mari distante –bufnitele cu urechile lungi isi au rostul lor , sprijinind efortul omului in cultivarea pamantului.

       Pasarea este o remarcabila pradatoare . Are putini dusmani cunoscuti ; intalnirea ei cu omul este insa ceva neobisjnuit , datorita in principal camuflajului si obiceiurilor sale nocturne.

       Poate fi gasita in padurile ce inconjoara campurile cu semanaturi , in special in America de Nord , Eurasia  si in unele parti ale Africii ; asemenea , poate fi si auzita , pentru ca repertoriul ei cuprinde sunete de tipul unor fluieraturi , mici tipete, (hup , hup) , si chiar un fel de sunete asemanatoare cu mieunatul unei pisici.

      bufnita Depune intre 3-8 oua anual-usor mai mici decat cele de gaina – in cuiburile abandonate ale altor pasari. Puii sunt hraniti de ambii parinti , astfel ca in 3 saptamani isi dubleaza talia. Curand dupa acest intervai , puii incep a se catara pa ramurile apropiate de cuib si pot sta in echilibru –o manevra premergatoare zborului-sau adeseori , se pot alinia unul in spatele altuia pe cate o ramura in asteptarea parintilor.

       La 5 saptamani , incap deja sa vaneze soareci de camp , pe care-i aduc in cuib , devorandu-i in intregime. La 8 saptamani , au penajul format care oricare pasare adulta. Un exemplar adult ajunge cam la 30 cm inaltime , avand o deschidere a aripilor cam de trei ori pa atat , dar la o greutate nu mai mare de 200-250 grame. Greutatea mica si amplitudinea deschiderii aripilor sale , alcatuite din pene foarte fine si moi , ii permit un zbor fara zgomot , ceea ce face foarte eficienta vanarea prazii-pasarea folosindu-se din plin de atuurile cu care a inzestrat-o natura-, loviturile ei fiind date cu o mare acuratete in precizie. Nu detine o arie teritoriala anume in care sa vaneze , astfel ca strabate campuri aflate chiar la mari distante.

         Datorita obiceiurilor si hranei sale specifice-soarecii de camp, pagubitori pentru agricultura -, ea este de un real folos omului , care i-a apreciat intotdeauna serviciile din plin.

Reticulul endoplasmatic

in Biologie by

Reprezinta o retea de canalicule si tuburi, care pornesc din membrana externa a nucleului si se intind pana la nivelul plasmalemei, continuand dintr-o celula in alta prin intermediul desmotuburilor de la nivelul plasmodesmelor.

Reticulul endoplasmatic poate fi asociat cu ribozomii, caz in care se numeste reticul endoplasmatic rugos. Acesta se afla dispus inspre nucleu, fiind in legatura cu membrana externa nucleara si are rol in sinteza proteinelor. Datorita acestei functii, reticulul endoplasmatic rugos este implicat in formarea veziculelor proteice, care reprezinta organite de depozitare a proteinelor la plantele leguminoase, in semintele de nuci, alune. Cu ajutorul ribozomilor atasati la reticulul endoplasmatic rugos, are loc sinteza proteinelor de rezerva, care se depoziteaza la capatul canaliculului, ce se dilata formand o vezicula, care prin strangulare se desprinde si ramane libera in citoplasma (vezicula proteica sau proteozom).

Reticulul endoplasmatic neted se afla in continuarea reticulului endoplasmatic rugos si se continua pana la nivelul complexului golgi, plasmalemei sau tonoplastului. Reticulul endoplasmatic neted este implicat in sinteza lipidelor membranale precum si a lipidelor de rezerva. In cazul sintezei lipidelor de rezerva, in semintele plantelor oleaginoase, aceste lipide se depoziteaza intre cele doua straturi fosfolipidice ale membranei reticulului care se dilata, formand o vezicula lipidica sau oleozom, sau sferozom, care este singurul organit invelit de o jumatate de membrana.

Cloroplastele

in Biologie by

Cloroplastele – se mai numesc plastidele verzi, deoarece contin un pigment verde numit clorofila si confera culoare verde organelor aeriene. Au forma ovoidala si sunt delimitate de membrana dubla. Membrana externa este neteda, membrana interna este cutata. Cutele se numesc tilacoide si sunt dispuse paralel cu axul longitudinal al cloroplastului. Intre cele 2 membrane se afla lumen. Intre 2 tilacoide se afla grana cloroplastului, sub forma unui fisic, constituita din saculi dispusi unul deasupra celuilalt. Cloroplastul contine o substanta fundamentala formata din o molecula circulara de ADN, ARN, aminoacizi, proteine, ribozomi, enzime, ioni, apa. Pigmentii verzi, adica clorofila A si B, impreuna cu pigmentii galbeni (caroteni si xantofile) sunt dispusi in membrana interna a cloroplastelor, in membrana tilacoidelor si in membrana granelor. Tot acolo se gasesc si substantele care participa in prima etapa a fotosintezei la absorbtia luminii si transformarea ei in energie biochimica.

Rolul cloroplastului

  1. Se realizeaza procesul de fotosinteza.
  2. Sinteza acizilor grasi cu 16-18 atomi de carbon.
  3. Sinteza glucidelor simple (glucoza, fructoza, zaharoza), precum si a amidonului.
  4. Sinteza pigmentilor asimilatori verzi si galbeni.
  5. Sinteza proteinelor proprii.
  6. Se desfasoara prima etapa a fotorespiratiei.

Mitocondriile

in Biologie by

Sunt organite celulare invelite cu membrana dubla de forma tubulara, membrana externa fiind neteda, iar membrana interna fiind cutata, cutele respective numite criste mitocondriale. Ele sunt dispuse perpendicular pe axul longitudinal al mitocondriei. Intre cele 2 membrane se afla lumenul.Continutul se numeste matrice mitocondriala si este formata din o molecula circulara de ADN, ARN, proteine, enzime, ioni, glucide.

Mitocondriile se formeaza din promitocondrii, in timpul diviziunii celulare, prin strangulare. Mitocondriile sunt foarte abundente in celulele care necesita o cantitate mare de energie biochimica. De asemenea, mitocondriile se deplaseaza in citoplasma cu ajutorul curentilor citoplasmatici catre zonele afectate de rani sau de agenti patogeni.

Functiile mitocondriilor

  1. Este sediul respiratiei celulare, in care se produce energie biochimica sub forma de ATP si NADH, H+.
  2. Are rol in etapa a 3-a a fotorespiratiei in care substantele organice produse in fotosinteza sunt descompuse.
  3. Sinteza acizilor organici si exportul acestora catre vacuola in faza de tinerete (mai ales) ceea ce confera gustul acru fructelor nematurate.

Citoplasma

in Biologie by

Este o masa hialina (fina), vascoasa, coloidala, care se afla in celula si in care se gasesc toate organitele celulare sau citoplasmice. Citoplasma are ca structura citoscheletul format din:

– microfilamente de actinomiozina, care dau elasticitate citoplasmei;

– microtubuli, care au rolul de a directiona organitele citoplasmice in timpul diviziunii celulare, precum si in cazul miscarilor acestora in citoplasma. In afara de citoschelet, avem citosolul, care este o solutie (apa + ioni, glucide simple, aminoacizi etc.).

Proprietatile citoplasmei

– vascozitatea – proprietatea citoplasmei de a se opune curgerii;

– elasticitatea – se deformeaza sub actiunea unei forte externe si revine la forma initiala, cand actiunea fortei inceteaza;

– plasticitatea – se deformeaza sub actiunea unei forte exterioare si nu revine daca forta inceteaza;

– coagularea – se conglomereaza sub actiunea temperaturilor ridicate, a sarurilor sau solventilor.

Rolul citoplasmei

– este sediul tuturor organitelor celulare.

– este sediul proceselor biochimice de biosinteza si biodegradare a glucidelor simple, proteinelor si de interconversie a aminoacizilor.

– este sediul unor compusi volatili.

Plasmodesme

in Biologie by

Plasmodesmele reprezinta legaturile dintre membrana celulara si citoplasma celulelor aceluiasi tesut. Se formeaza numao intre celulele aceluiasi tesut. Intre 2 celule pot exista intre 1000-100.000 de plasmodesme, realizandu-se astfel o comunicare suficient de rapida intre celulele aceluiasi tesut. Plasmodesma este formata din: sfincter, plasmalema, citoplasma, reticul endoplasmatic neted, cale simplasmica, desmotubul, lamela neteda.

Plasmodesma se situeaza la nivelul peretelui celular si este formata din continuarea plasmalemei si citoplasmei celor 2 celule invecinate, iar in interior se afla un desmotubul, ce reprezinta continuarea unui canalicul al reticulului endoplasmatic neted. Rolul plasmodesmelor este de transport al apei si substantelor dizolvate prin citoplasma care inconjoara desmotubul si se numeste cale simplasmica. Plasmodesma asigura transportul unor proteine informationale prin desmotubul.

Pe cale simplasmica, apa si substantele dizolvate circula tot prin difuziune, insa cu o viteza de 3 pana la 10 ori mai mica decat pe cale apoplasmica (prin perete).

Intreruperea plasmodesmelor in conditii de mediu extreme (seceta, administrare necontrolata a ingrasamintelor) duce la moartea celulelor.

Membranele plasmatice sunt reprezentate de plasmalema si tonoplast (situat intre citoplasma si sucul vacuolar). Membranele plasmatice reprezinta bistraturi de fosfolipide printre care se afla inserate total sau partial proteine.

1972 – Zinger si Nicholson au emis teoria mozaicului lichid, care explica structura membranelor plasmatice, respectiv bistratul de fosfolipide orientat cu capetele polare la exterior si cozile nepolare in interior, printre care se afla intr-o continua miscare moleculele de proteine. Aceasta structura de bistrat de fosfolipide confera membranelor plasmatice proprietatea de semipermeabilitate, adica lasa apa sa treaca direct prin bistratul de fosfolipide, prin osmoza, iar substantele dizolvate trec prin intermediul proteinelor transportoare.

Transportul substantelor la nivelul membranelor plasmatice

  1. a) al apei – se realizeaza fie direct, prin stratul de fosfolipide in procesul de osmoza, (osmoza este un proces fizic de transport al apei dinspre o solutie diluata spre una concentrata, atunci cand cele 2 solutii sunt separate de o membrana semipermeabila), fie cu ajutorul unor transportori specifici de apa, care se numesc acvaporine. Aceste acvaporine explica transportul rapid al apei prin plasmalema si tonoplast in anumite conditii (la nivelul radacinii, cand dupa o perioada secetoasa, urmeaza o perioada umeda);
  2. b) al substantelor dizolvate – se pot transporta numai cu ajutorul transportorilor proteici. Transportul acestor substante se poate realiza pe 2 cai:

– transport pasiv – contrar gradientului de concentratie. Se numeste difuzie si se realizeaza dinspre o solutie concentrata spre una diluata, in scopul egalizarii concentratiilor. Difuzia poate fi simpla, prin asa numitele canale proteice, canale care se deschid atunci cand potentialul de membrana scade. Difuzia facilitata, in care transportul substantelor dizolvate se realizeaza prin legarea acestora, in mod reversibil, de anumite molecule, impreuna cu acestea traversand canalul proteic. In aceasta categorie pot intra si ionoforii (substante care pot lega reversibil ionii si de a traversa in aceasta forma bistratul de fosfolipide.

– transport activ – se realizeaza cu ajutorul transportului de ioni. Sunt proteine transportoare care au capacitatea de a transporta cu consum de energie biochimica, ioni sau molecule, de la o solutie dizolvata spre una concentrata, fiind singurul transport care determina concentrarea ionilor in perisorul absorbant sau in vacuola. Functionarea pompelor de ioni se realizeaza in 3 etape. In prima etapa are loc fixarea ionului pe una dintre fetele membranei. Este o etapa in care nu se consuma energie biochimica. A doua etapa, in care se consuma energie biochimica pentru schimbarea conformationala a proteinei. A treia etapa, in care ionul este eliberat pe cealalta fata a membranei, iar aceasta revine la forma conformationala initiala si este capabila sa reia procesul de transport. Transportul activ poate fi uniport -> 1 ion / 1 directie (simport) sau cotransport (antiport).

Proprietatile membranelor plasmatice

Potentialul de membrana care reprezinta distributia neuniforma a sarcinilor electrice de o parte si de alta a membranei este foarte important pentru functionarea canalelor de ioni, permitand deschiderea acestora in conditii specifice. Variaza intre -70 si -170 minivolti si variaza pe parcursul perioadei de vegetatie.

Semipermeabilitatea reprezinta proprietatea membranelor de a permite trecerea selectiva a substantelor prin ele. Este ridicata in perioada de tinerete cand este necesar un transport intens al apei si substantelor prin membrane si perioada de senescenta cand membranele se degradeaza. In perioada de maturitate, permeabilitatea membranelor este foarte scazuta, acestea fiind foarte selective.

Rolul membranelor plasmatice

  1. Compartimentarea celulei vegetale (plasmalema si tonoplastul)
  2. Transportul apei si substantelor dizolvate
  3. Bariera fizica contra atacului patogen si substantelor daunatoare din mediu.
1 9 10 11
Go to Top

Copyright © 2016 by CYD.RO. Toate drepturile sunt rezervate
Designed by Dianys Media Solutions - realizare site web - creare site web

loading...