Stiri Online, Enciclopedie, Revista presei

BIOMOLECULELE CELULARE

in Biologie/Chimie

Materia vie fata de material nevie este formata din structurarea bioelementelor intr-un mod si dupa o logica cu totul aparte specifica numai viului.

Bioelementele in materia vie se structureaza inasa fel incat ea capata acele proprietati si valente ce o fac sa se deosebeasca de materia nevie.

Bioelementele se structureaza in material vie dupa legaturi chimice si biochimice specific, intr-o anumita ordine strict controlata.

Originea bioelementelor

Cercetarile recente sugereaza ca in istoria indepartata a pamanatului au existat numerosi compusi organici diferiti in concentratii mari.Ei erau abundenti la suprafata oceanelor formand spuma oceanic calda. Din aceasta spuma de compusi organic au aparut primele forme de organizare a materiei vii care avea sa structureze primele forme celulare.

Organismele vii au aparut acum aprox. 4000 de mil. Ani, cercetarile arata existenta unor forme fosile de bacteria asemanatoare cu cele de azi, dar care au o vechime de cel putin de 3000 de mil de ani.

1920 – biochimistul rus Opai a sugerat ca procesele chimice si fizice natural ar fi putut conduce la formarea pe cale abiotica a unor compusi organic simpli cum ar fi : aminoacizii, glucidele din ammoniac sau vapori de apa sau alte substante, compusi pe care apreciaza atmosfera primitiva a pamantului.

Conform teoriei sale, gazele din atmosfera primitive au fost activate de energia solara sau fenomenele de descarcari electrice si astfel au putut reactiona intre ele.

Produsii organici simpli s-au imbogatit, condensate si s-au dezvoltat in oceanul primitive al pamantului care s-a imbunatatit cu o mare varietate de compusi organici.

Opai considera ca prima celula a aparut spontan din spuma oceanic calda, ipoteza ce a fost apoi cercetata independent si de alti cercetatori.

In Anglia, Holdane confirma prin cercetarile sale originea materiei vii pe care o sustine prin teoria “originea materiei vii”.

Teoria conform careia compusii gazosi prezenti in atmosfera primitiva a pamantului ar fi precursorii compusilor organic este puternic sustinuta si in prezent de cercetatori in domenii din multe laboratoare.
1953 – Miller demonstreaza experimental modul de formare a primelor substante biologice in special a unor monomer din care s-a presupus ca s-au format straturi moleculare celulare complexe.

Miller cu o instalatie relativ simpla demonstreaza modul de formare a unor compusi biologici important.

In recipient Miller introduce CH4, NH3, apa si H2 compusi pe care considera ca existau in atmosfera primitiva a pamantului. Ca sa determine intrarea in reactie a acestor substante primitive, balonul este prevazut cu doi electrozi intre care se produce o scanteie electrica.

Experientele s-au desfasurat continuu pe parcursul unei saptamani dupa expirarea timpului experimental s-au corectat si analizat produsii din flacon. Faza gazoasa continea oxid de Sulf, CO2 si N2, care s-au format din gazele introduse initial.

Din condensator s-au colectat o serie de substante organice solubile in apa care au fost analizate prin metoda cromatografica.

In urma analizelor au fost pusi in evidenta o serie de aminoacizi: glicocol, alanina, ac. Aspartic, ac. Glutamic, compusi ce intra in prezent in structura proteinelor.

Tot printre substantele colectate din condensator el a gasit unii acizi organici simpli(acid fumaric, acetic, propionic, lactic, succinic,) in structura celulei vii.

Experientele lui Miller au fost efectuate intr-un sistem bogat in compusi redusi cum ar fi: metanul si amoniacul, dar in experientele ulterioare el a inlocuit acesti compusi cu amestecuri continand: N, H, CO si CO2, amestecuri ce au fost supuse energiei radiante si in urma acestor experimentari Miller a obtinut unii aminoacizi dar si alte molecule organice .

Astfel Miller a demonstrat ca precursorii(metan , amoniac), nu au fost esentiali in formarea abiotica a moleculelor organice.

Din diferitele amestecuri de gaze simple se pot obtine molecule organice prin actiunea unor forme diferite de energie radiante, lumina vizibila, raze X, radiatii γ, descarcari electrice cu scanteie sau neluminoase, cat si alte forme de energie (ultrasunete,unde de soc, particule ∝sau β) care se presupune ca au existat in atmosfera primitiva a pamantului si au contribuit la intrarea in reactie a compusilor organici simpli sau complecsi cu formare de molecule biologice.

Toti aminoacizii obisnuiti prezenti in proteine, bazele azotate (A,G,C,U,T) precum si unii acizi organici si glucidele au putut fi pusi in evident ca produsi finali ai unor experimente efectuate de diferiti cercetatori.

Pare foarte posibil ca oceanul primitiv sa fi fost intradevar bogat in compusi organici dizolvati printre care se aflau toate moleculele de baza pe care le gasim astazi in celula vie.

In concluzie se poate spune ca precursorii principalelor bioelemente s-au format in atmosfera primitive datorita conditiilor specific existente la momentul respectiv.

IERARHIZAREA MOLECULARA A CELULEI

La nivel celular structurile moleculare sunt organizate intr-o ierarhie progresiva pornind de la bioelemente pana la structurile supramoleculare cele mai complexe (reticul endoplasmatic, mezozomi,nucleu si celula ).

Toate bioelementele deriva din precursori foarte simpli, precursori ce nu sunt altceva decat compusi ai mediului de cultura ce au in general masa moleculara mica (18-44d) si sunt reprezentati de : dioxid de carbon, apa, amoniac, azot.

Toti compusii cu masa moleculara mica formeaza prima treapta din ierarhia organizarii moleculare a celulei. Ei sunt considerati precursori de structura pentru componentii moleculari ai celei de-a 2-a treapta de organizare a celulei.

Precursorii din prima treapta sunt tranformati prin intermediul cailor metabolice intermediare in compusi molecular cu masa relativ mare de aprox.100- 300d ce reprezinta unele biomolecule celulare sau monomer de structura celulara.

Monomerii structurii celulare constituienti ai proteinelor, glucidelor, lipidelor, acizi nucleic care formeaza baza structurala a ciclului.

Din monomerii de celula rezulta substante cu masa molecular cuprinsa intre 103 si 104d.
Fiecare dintre aceste biomolecule au grade diferite de organizare, unele dintre ele pot avea mase moleculare foarte mari(proteinele, polizaharidele) iar unele pot avea masa moleculara relativ mica.

Aceste biomolecule au capacitate biologica de a asocial spontan si de a forma structura complexe de tipul unor particule mari – fosfolipidele din mebrana celulara.

Acizii nucleici, proteinele polizaharidele si lipidele pot fi considerate biomacromolecule si formeaza ce-a de-a 4 a treapta de organizare a celulei.

La un nivel imediat superior in celula, biomacromoleculele diferitelor clase moleculare se asociaza intre ele formand ansamble supramoleculare de tipul: ribozomi. Microtubule, cromozomi.

Aceste structuri supramoleculare au in component lor mai multe biomolecule intre care se stabilesc legaturi functionale. De exemplu fiecare ribozom dintr-o celula bacteriana contine 3 molecule diferite de ARN( ARN – 5S, ARN – 16S, ARN – 23S) si au aprox. 20 -40 de molecule diferite de proteine.

Exista totusi o diferentza neta in modul de asamblare a componentelor biomoleculare. In complexele supramoleculare, macromoleculele component nu sunt legate covalent intre ele ci prin legaturi intermoleculare slabe si necovalente.

De exemplu acizii nucleic si proteinele din ribozomi sunt legate prin forte slabe necovalente, cum ar fi interactiile hidrofobe sau fortele Van der Waals. Cu toate ca aceste structuri supramoleculare sunt unite prin forte relative slabe ele sunt surprinzator de stabile in cadrul sistemului biologic.

Aceasta stabilitate este data probabil de specificitatea legaturilor ce se realizeaza pe principiul complementaritatii geometrice a diferitelor forme moleculare, principiu ce asigura o imbinare perfecta, precisa si stabila a partilor componente.

La cel mai inalt nivel de organizare in ierarhia moleculara a celulei, diferitele complexe si sisteme supramoleculare sunt asamblate la randul lor in structure celulara specifice: nucleu, mezozomi, membrane, perete celular, flageli. Si la acest nivel, diferitele elemente supramoleculare sunt unite intre ele tot prin fortele covalente.

FORMAREA BIOMOLECULELOR

Dintre toate elementele chimice care participa la structurarea materiei vii, 4 sunt esentiale in formarea biomoleculelor: carbonul, azotul, hidrogenul, oxigenul. Aceste bioelemente prezente aproape intotdeauna in sursele nutritive ale microorganismelor au proprietatea de a stabili intre ele legaturi covalente, legaturi ce se realizeaza prin punerea in comun a electronilor dupa legi chimice bine cunoscute.

Astfel hidrogenul, pentru formarea unei legaturi covalente are nevoie de un electron, oxigenul de 2, azotul de 3, chiar carbonul de 4. In plus, 3 dintre aceste elemente : C, N, O, pot pune in comun una sau 2 perechi de electroni formand astfel leg. Simple sau duble. Proprietate care le confera o mobilitate considerabila in formarea biomoleculelor.

Cele 4 bioelemente ce stau la baza formarii biomoleculelor, prezinta o serie de proprietati ce faciliteaza formarea cu usurinta a acestora in cadrul sistemului biologic.

Principalele proprietati ale biolementelor formatoare de biomolecule:

C, N, H, O sunt elementele chimice ce formeaza cel mai usor legaturi covalente. De altfel este de stiut ca taria unei legaturi covalente este invers proportionala cu masa atomica a atomilor intre care se stabileste legatura si ca urmare rezulta ca aceste 4 bioelemente pot forma legaturi covalente foarte puternice si biomolecule stabile.

Atomii de C se pot lega cu usurinta intre ei deoarece in cadrul sistemului biologic un atom de carbon poate, fie sa accepte fie sa doneze 4 electroni pentru a realiza un octet exterior, dar poate forma si legaturi covalente cu alti 4 atomi de C, marind in felul acesta gradul de complexitate a biostructurii. Aceasta permite formarea de catene liniare ramificate sau ciclice, asigurandu-se astfel formarea unor mari varietati de biomolecule.

Atomii de C pot forma legaturi covalente si cu O, H, N, si S ce face ca in structura unei biomolecule sa fie introduse nenumarate tipuri de grupari functionale.

Compusii organici ai C datorita configuratiei tetraedrice a perechilor de electroni din jurul carbonului legat simplu, fac posibila obtinerea unei mari diversitati de biostructuri tridimensionale, ca urmare a stabilirii de legaturi covalente de tipul C-C. In cadrul unei biostructuri complexe cum ar fi : poliglicidele si proteinele, nici un alt element chimic face posibil stabilirea atator legaturi chimice si formarea unei mari varietati de forme molecular foarte diferite structural si functional.

Datorita acestor proprietati a bioelementelor de baza in formarea biomoleculelor este posibila includerea in biostructura si a altor bioelemente (Mn, Co, Cu,Zn, S, P), in felul acesta se asigura o buna functionare a sistemului celular.

loading...
DESCARCA APLICATIA CYD PE MOBIL
Aplicatie CYD Google Play

Nu sunt un artist, nu sunt un talentat scriitor, sunt om ca si tine. Doar ca diferentele dintre mine si tine o fac obiceiurile noastre si viata pe care o traim. Nu ne invartim in aceleasi anturaje, nu avem acelasi limbaj, la dracu nici macar nu ne cunoastem, dar sigur avem de impartit idei sau am avut aceleasi idei o data, desi repet nu ne cunoastem. Nu te stiu, nu te cunosc, nu te vad, nu te ating, nu te caracterizez, nu te critic, nu te injur, nu te admir, nu te laud, dar tu poti sa ma critici, aplauzi, caracterizezi, poate chiar si sa ma apreciezi. E dreptul tau, e timpul tau.

Latest from Biologie

LIKE-ul tau CONTEAZA!Ti-a placut articolul si ai dat LIKE? Inchide aici
Mergi la Sus

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