COMPONENTE CELULARE CU MEMBRANu0102 DUBLu0102.doc

Prof. Condrea MarietaMaterial CEX

COMPONENTE CELULARE CU MEMBRANĂ DUBLĂ

1. NUCLEUL2. MITOCONDRIILE3. PLASTIDELE

1. MITOCONDRIILE ( CONDRIOMUL CELULAR, ORGANITE COMUNE AUTOREPRODUCTIBILE)

Descrise şi denumite la sf. sec. trecut de către Altmann, Benda şi Kolliker. Prezente la eucariotele aerobionte-oxibionte. Origine: teoria endosimbiotică emisă de Richard Altman ( au evoluat din

protomitocondrii – procariote mici anaerobe- care au realizat simbioze cu celulele eucariote, devenind azi organite ale acestora.

Au piredut o parte din inf. genetică şi au devenit dependente de genomul nuclear deci sunt organite SEMIAUTONOME.

Aplicaţie: Realizaţi în urma completării tabelului o comparaţie între cromozomul bacterian şi AND-ul mitocondrial.

ADN bacterian AND mitocondrial

Elaboraţi o concluzie:

Formă: elipsoidală- majoritatea, sferică, bastonaş,ovală Localizare: în apropierea nucleului Dimensiuni: 1,5- 10 µm şi diametru 1µm Se multiplică prin diviziune - condriotomie ( fragmentare, înmugurire), fiind

autodivizibile datorită ………………………. Pot fuziona, se transmit pe linie maternă ( extranuclear) Numărul lor în celulă depinde de activitatea metabolică a celulei respective (în nr. în fibrele musculare striate, fibra musculară cardiacă, hepatocite)

1


Membrană dublă Matricea, substanţă fundamentală

- sunt formaţiuni delimitate de membrană dublă;- membrana externă este netedă, permeabilă- spaţiu intermembranar- membrana internă impermeabilă, prezintă numeroase criste mitocondriale- lamelare, tubulare cu oxizomi; prin pliere suprafaţa membranei se măreşte de până la 10 ori.- oxizomii : subunităţi str. ale mitocondriillorConţin un bogat echipament enzmatic- citocromi, proteine transportoare de electroni ( lanţul transportor de electroni), rol în procesele de respiraţie celulară

- aspect de gel ce conţine:- enzime ce catalizează reacţiile ciclului Krebs,- substanţe minerale şi organice - o moleculă a ADN mitocondrial circular, ARN, ribozomi;- mitocondriile sunt formaţiuni autoreproductibile deoarece conţin material genetic.

Funcţiile mitocondriilor:

Ecuaţia chimică generală a respiraţiei aerobe:

- sunt supranumite “centrale energetice ale celulei” având rol în producere de energie celulară prin oxidarea unor substanţe, fiind convertită în energie chimică ( ATP) prin fosforilare oxidativă. - energia chimică obţinută este mobilizată atunci când este nevoie şi convertită în alte forme de energie: mecanică, electrică, calorică, luminoasă etc.Procesele biochimice care se desfăşoară în mitocondrii au loc în etape:1. Glicoliza anaerobă : - în citosol, proces anaerob, moleculele organice sunt convertite în molecule mai mici, reprezentând substratul respirator.Glucoza ( C6)→ acid piruvic ( C3) + 2 ATP

2. Ciclul Krebs ( ciclul acizilor tricarboxilici):

2


- are loc în mitocondrie, proces aerob, etapa finală şi comună de descompunere a moleculelor organice până la produşi finali de metabolism ( CO2, H2O) şi se eliberează o cantitate mare de energie ( 36 moli de ATP)3. Transferul electronilor lanţul transportor de electroni - hidrogenii eliberati din sustratul respirator sunt preluati de transportori si transmisi unui lant de transport lateral.4. Înmagazinarea energiei în molaculele macroergice de ATP prin procesul de fosforilare oxidativă catalizată de enzima ATP- sintetază.

Aplicaţie:Mitocondriile sunt organite supranumite ”centralele energetice„ ale celulelor.a) Prezentaţi structura unei mitocondrii, precizând trei componente la alegere.b) Precizaţi o asemănare şi o deosebire dintre cloroplaste şi mitocondrii.c) Indicaţi funcţia mitocondriilor în sprijinul afirmaţiei: Mitocondriile sunt organite supranumite”centralele energetice„ ale celulelor.d) Pentru degradare aerobă a unei molecule de glucoză o plantă are nevoie de 6 molecule de oxigen.- scrieţi ecuaţia generală a respiraţiei aerobe;- calculaţi numărul moleculelor de oxigen necesare pentru degradarea a 4 molecule de glucoză, precum şi numărul moleculelor de apă rezultate în acest caz;Scrieţi toate etapele rezolvării problemei.

3


2. PLASTIDELE ( PLASTIDOMUL CELULEI, ORGANITE SPECIFICE SEMIAUTONOME, AUTOREPRODUCTIBILE)

Sunt specifice celulelor şi organismelor fotosintetizatoare. Toate plastidele fotosintetic active sau inactive, sunt organite omoloage, deoarece

au ceeaşi origine. Ipoteza endosimbiotică susţine originea procariotă- un strămoş fotosintetizator de

tipul cianobacteriilor actuale a devenit în urma proceselor de citosimbioză o plastidă ( cloroplast).

Toate se formează din proplastide, nediferenţiate.Argumente:................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................Palastide – tipuri Exemple Caracteristici Funcţii FOTOSINTETIZATOARE cloroplaste Clorofila a, b,c,d,e fotosinteză

rodoplaste Clorofila a, ficocianinaficoeritrina

feoplaste Clorofila a,cfucoxantina

NEFOTOSINTETIZATOARELEUCOPLASTE

amiloplaste amidon Depozit de substanţeoleoplaste uleiuri vegetale

proteoplaste proteineCROMOPLASTE Pigmenţi

carotenoizi- xantofile- caroten

Colorează petale, frunze, unele rădăcini, fructe matureRol ecologic , atrag păsările şi insectele polenizatoare.

Cloroplastele- cele mai răspândite plastide- descoperite de Hugo von Mohl, în 1837- formă: sferică, elipsoidală- număr: variabil- se multiplică, se perpetuează prin diviziune, au material genetic propriu şi se

transmit extranuclear ( pe linie maternă).

Structură:A. membrană dublă lipo – proteică, permeabilă pentru O2, CO2, ioni, glucoză

- membrana externă- spaţiu intermembranar- membrană internă pliată: lamele – tilacoide ( vezicule aplatizate asociate,

organizate sub formă se fâşicuri cilindrice- gane).

4


- Granele sunt interconectate printr-un sistem de tubuli – zone intergranale; granele conţin pigmenţii asimilatori.

B. stroma (substanţa fundamentală) : granule de amidon, incluziuni lipidice, ribozomi, enzime, material genetic propriu ( ADN, ARN), unele metale.

FOTOSINTEZA ( ASIMILAŢIA CARBONULUI MINERAL)Definiţie...............................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................Ecuaţia chimică generală:

E luminoasă → ATP → E chimică utilizabilă ( subst. organice)Organisme fotosintetizatoare ( autotrofe):1. Regnul Procariota: cianobacterii , bacterii purpurii ( moleculele de clorofilă sunt

integrate în membrane fotosintetizatoare- tilacoide nu în cloroplaste)2. Regnul Protista ( alge): au cromatofori3. Regnul Plante ( în cloroplaste)

Pigmenţii asimilatori:- au o structură porfirinică, se extrag cu ajutorul alcoolului, se sintetizează din

protoclorofilă în prezenţa luminii, necesită ioni ( ex. Fe este un catalizator), glucide, o anumită temperatură şi un grad optim de hridatare a citoplasmei.

- Se organizează în unităţi funcţionale ( unităţi fotosintetice), numite cuantozomi, care conţin un centru de reacţie.

- Cuantozomul este unitatea funcţională de fotosinteză, care conţine peste 200 de molecule de clorofilă. Un cuantozom transformă o cuantă de energie luminoasă

5


într –o moleculă de glucoză, înmagazinând o cantitate mare de energie, un număr mare de calorii.

- Proprietăţi fizico- chimice: fluorescenţa, solubilitatea, spectrul de absorbţie.

structura clorofilei

Mecanismul fotosintezei:

FAZA DE LUMINA FAZA DE INTUNERIC- are loc în grana - stroma- pigmenţii asimilatori formează un sistem fotosintetic, format din:

- reducerea CO2,asimilaţia C minaral

- reacţii ale ciclului Calvin- sursa de energie: ATP- se foloseşte substanţa reducătoareNADPH- sinteza de substanţe organice: G, L,P

CENTRUL DE ABSORBŢIE:Pigmenţii clorofilieni, carotenoizi şi uneori ficobilinici, absorb radiaţiile luminose şi o transferă clorofilei a

CENTRU DE REACŢIE (clorofila a)- funcţionează ca o pompă de

6


electroni, ce emite permanent electroni energizaţi

- are loc transformarea energiei unui singur foton într-un electron energizat

- are loc sinteza ATP- are loc procesul de fotoliză a apei- H2O→2 H + ½ O2- sinteza reducătorului: NADPH

Concluzie: Funcţiile mitocondriilor şi cloroplastelor sunt opuse dar se condiţionează reciproc.FOTOSINTEZA RESPIRAŢIA AEROBĂ

Aplicaţii:1.Realizează un scurt eseu cu tema „ Fotosinteza este un proces unic pe Terra”, prin care să argumentaţi importanţa fotosintezei în natură şi pentru om. 2. Cloroplastele sunt organite celulare cu rol în fotosinteză.a) Prezentaţi structura unui cloroplast, precizând trei componente la alegere.b) Precizaţi o asemănare şi o deosebire structurală dintre lizozomi şi cloroplaste. c) Aduceţi trei argumente în sprijinul afirmaţiei:Cloroplastele şi mitocondriile au funcţii opuse.d) Pentru sinteza a unei molecule de glucoză o plantă are nevoie de 6 molecule de dioxid de carbon.- scrieţi ecuaţia generală a fotosintezei; - calculaţi numărul moleculelor de apă necesare pentru sinteza a 3 molecule de glucoză precum şi numărul moleculelor de oxigen rezultate în acest caz;Scrieţi toate etapele rezolvării problemei.

III. NUCLEUL – component fundamental al celulei eucariote.

Descoperit de Robert Brown, în anul 1937.

7


NUCLEU CARACTERISTICIlocalizare Centrală

Periferică…………………………………………………….formă Sferică, lenticular, discoidal

Lobată: la celulele cu activitate intensănumăr -

--- multinucleate.....................................................

dimensiuni Variază în funcţie de celulă5-12 µmRaport constant cu citoplasma:⅓ -1/4Cu cât celulele sunt mai tinere şi au un metabolism intens cu atât au un un nucleu mai voluminos.

Aspect microscop optic

Corpuscul mai refringent decât citosolul

STRUCTRURĂ

Componentă1. Membrană dublă cu pori

Caracteristici

1.1. Membrană extenă - asociată cu ribozomi, se continuă cu RE

- aderentă la nucleoplasmă1.2. Membrana internă

2. Carioplasma

2.1. cariolimfa - soluţie coloidală cu aspect omogen2.2. cromatina: AND, ARN, proteine histonice

- eucromatina: filamente fine laxe, slab colorată, transcrisă- heterocromatina: condensată, se colorază mai puternic, inactivă metabolic, sub formă de corpusculi

- la microscopul optic: filamente fine în interfază ( cromozomi despiralizaţi)- la microscopul electronic: şirag de mărgele ( format din unităţi structurale nucleosomi): nucleosomul ( octamer de proteine histonice H2A, H2B, H3,H4), ADN nucleosomic ( 2 spire la bază şi vârf), ADN internucleosomic( linker, se ataşează histona H1)

2.3. nucleol ( 1 sau mai mulţi), observat de Valentin în 1836.

- are indice de refracţie mai mare ca cea a restului nucleului- formă ovală sau rotundă

8


- diametru 1-3 µm- se observă în interfază- se observă la microscopul fotonic şi electronic- ADN, ARN, proteine- rol în biogeneza ribozomilor, are rol în sinteza ARN r

Rolul nucleului:- controlează metabolismul celular, coordonator al proceselor vitale- declanşează şi reglează toate procesele diviziunii celulare- sediul eredităţii

9


În timpul diviziunii celulare cromatina se condensează formând cromozomi.Structura cromozomului:- prezintă 2 braţe unite prin centromer, formaţiune ce fixează cromozomii pe fibrele fusului de diviziune;- braţele cromozomului sunt formate din cromatide (numărul lor variază în funcţie de fazele diviziunii celulare: cromozomi bicromatidici, monocromatidici).

Compoziţia cromatinei: ADN, ARN, lipide, proteine, ioni de Ca şi Mg.

Structura fibrei de cromatină: - este asemănătoare unui şirag de perle format din unităţi numite nucleosomi;- nucleosomul are aspectul unui cilindru turtit şi conţine proteine histonice şi ADN bicatenar;În timpul diviziunii celulare cromatina se condensează formând cromozomi.

Structura cromozomului metafazic

ORAGNIZAREA MATERIALULUI GENETIC LA EUCARIOTE

10


GENOMUL EUCARIOTELOR:1.GENE NUCLEARE: nucleu, sunt plasate în cromozomi, se transmit c.f. legilor mendeliene ale eredităţii.2.GENE EXTRANUCLEARE: plasmagene, în citoplasmă(mitocondrii, plastide), se transmit pe linie maternă.ADN NUCLEAR - localizat în CROMATINĂ( CARE SE SPIRALIZEAZĂ ŞI ÎMPACHETEAZĂ SUB FORMĂ DE

CROMOZOMI ÎN DIVIZIUNEA INDIRECTĂ)- CROMATINA: ADN 13-16%, PROTEINE HISTONICE ŞI NONHISTONICE 68-72%, ARN, 12-

13% LIPIDE, POLIZAHARIDE, Ca,Mg.TIPURI DE CROMATINĂ:EUCROMATINA: laxă, decondensată, funcţională, se replică timpuriu( la începutul fazei S) şi conţine secvenţe unice, slab colorată;HETEROCROMATINA: condensată, nefuncţională, intens colorată;

I. COMPOZIŢIA CHIMICĂ A ACIZILOR NUCLEICI

Acizii nucleici sunt macromolecule, care conţin informaţia genetică sub formă codificată biochimic.

- sunt macromolecule(polimeri) care au drept unităţi str. nucleotida (nucleosida + radical fosfat)Compoziţia chimică:

Unitatea structurală

Bază azotată

Pentoză Radical fosfat

nucleotida PURINICĂ PIRIMIDINICĂ GLUCID – C5- dimensiuni mari- 2 inele- ADENINA - A- GUANINA - G

-dimensiuni mici- 3 inele- CITOZINA-C- TIMINA – T- URACIL - U

- se prinde de baza azotată

- se leagă de C5 al pentozei- legături fosodiestericeintracatenare

nucleosida + sau

+ +

Deosebiri – asemănări ADN – ARN.ACID NUCLEIC

BAZA PURINICĂ BAZĂ PIRIMIDINICĂ PENTOZA RADICAL FOSFAT

ADN A,G T,C DEZOXIRIBOZA +ARN A,G U,C RIBOZA + Nucleotidele se leagă între ele prin intermediul radicalilor fosfat (legături covalente: 5'- 3') între C5'–C3',formând lanţuri polinucleotidice (catene).

11


II. STRUCTURA ADN STRUCTURA PRIMARĂ:- este determinată de secvenţa de dezoxiribonucleotide din fiecare catenă a sa; individualitatea

este dată de succesiunea unică de baze azotate ( A-T-C-G-T-T…)- AND – catenă polinucleotidică, lanţ polinucleotidic.

STRUCTURA SECUNDARĂ:- structura secundară este dată de forma bicatenară, datorată legăturilor intercatenare –legături de H- stabilite între bazale azotate complementare ale celor două catene:

PURINICE PIRIMIDINICE LEGĂTURIBAZE COMPLEMENTARE- SUNT EGALE CA NR.

A T DUBLE A T T A

G C TRIPLE G C C G

Caracteristici:- cele două catene sunt complementare- cele două catene sunt antiparalele- cele două catene formează un dublu helix dextrogir (rotaţii spre dreapta),în jurul unui ax.

Datorită str. secundare macromolecule de ADN suferă fenomene de denaturare – renaturare.- rol: formarea de hibrizi moleculari interspecifici ADN –ADN sau ADN – ARN;

Sinteza ADN: autoreplicaţie după modelul semiconservativ (perioada S- sintetică a interfazei)

ARN – STRUCTURĂ, TIPURI ŞI FUNCŢII.1. Structură:

12


- macromoleculă, formată din ribonucleotide (vezi tabelul anterior), cu structură monocatenară(există şi excepţii).

2. Tipuri de ARN, funcţii:

TIP DE ARN CARACTERISTICIARN mesager – 2-5% - macromoleculă lineară, secvenţa de nucleotide este complementară cu

secvenţa de ADN copiată- rol: copiaza informaţia genetică de pe o catenă a ADN-ului (transcripţie)

ARN de transfer – 15% - forma unei frunze de trifoi cu portiuni monocatenare care alternează cu cele bicatenare.

-rol: transferă aminoacizii la locul sintezei proteice( intervine în etapa de translaţie)

ARN ribozomal – 80% - intră în str. ribozomilor- locul sintezei proteinelor- este sintetizat în mare parte în nucleoli- intervine în etapa de translaţie a sintezei proteice

ARN viral - materialul genetic al ribovirusurilor: virusul VMT, HIV- str. monocatenară, dar au fost identificate şi forme de ARN bicatenar

Aplicaţii:1. Ştiind că întro celulă vegetală uninucleată se găsesc 250 de mitocondrii, 300 de plastide, 50.000 de ribozomi, un reticul endoplasmatic, 15 dictiozomi şi o vacuolă uriaşă alegeţi răspunsul corect referitor la:a. numărul de structuri cu membrană dublă din această celulăb. numărul de organite lipsite de membranăc. vârsta celulei şi poziţia nucleului

a b cA 551 50000 celulă bătrână cu nucleu

parietalB 567 50367 celulă tânără cu nucleu

centralC 551 5017 celulă bătrână cu nucleu

perifericD 550 50000 celulă bătrână cu nucleu

periferic3. Întrun mediu acvatic se găsesc 100 de bacterii şi 15 euglene uniflagelate. Alegeţi

răspunsul corect referitor la:a. numărul de bacterii ce se pot forma întrun interval de 3 ore considerând că nu intervin factori

limitativi pentru înmulţirea acestorab. numărul de microtubuli centrali din toate euglenele formate în trei ore ştiind că numărul lor se

dubleazăc. numărul de cromozomi bacterieni din cele 100 de bacterii iniţiale

13

http://ro.wikipedia.org/wiki/Fi%C8%99ier:RNAstrand.svg


a b cA 2400 60 100B 51200 30 200C 51200 60 100D 25600 30 200

4. Ce număr de nucleoli şi de cromatide poate prezenta o celulă umană în momentul definitivării ei funcţionale dacă celula este:a. hematie adultăb. hepatocitc. neuron

a b cA 0 nucleoli, 0 cromatide 2-4 nucleoli, 92 cromatide 1-2 nucleoli, 46

cromatideB 1 nucleoli, 46 cromatide 1 nucleoli, 46 cromatide 1-2 nucleoli, 46

cromatideC 0 nucleoli, 0 cromatide 2 nucleoli, 46 cromatide 0 nucleoli, 0 cromatideD 2 nucleoli, 92 cromatide 4 nucleoli, 92 cromatide 2 nucleoli, 46 cromatide

5. O celulă trebuie să sintetizeze o proteină şi să o elimine din celulă printr-o veziculă.Stabileşte în ce ordine intervin următoarele structuri:A. acid nucleic bicatenar→ARNm→ribozomi→dictiozom→exocitozăB. ADN→ particule ribonucleoproteice →ARNm→dictiozom→exocitozăC. ARNm→ADN → dictiozom→corpusculii lui Palade→ exocitozăD. ADN→ARNm→ribozomi→dictiozom→endocitoză

6. Un elev are ca temă să alcătuiască un rebus cu tema „ Celula eucariotă”. Ce cuvinte trebuie să noteze pentru următoarele cerinţe?

a) Organite care realizează transformări energetice.b) Localizări ale acizilor nucleici pentru acest tip de celulă.c) Structuri celulare cu membrană dublă.

a) b) c)A grana plastide organite autodivizibileB cromoplaste nucleoid reticul endoplasmaticC mitocondrii ribozomi aparat GolgiD cloroplaste nucleoli mitocondrii

7. Precizaţi valorile corecte, ce pot caracteriza structurile celulare/ subcelulare dintr-o porţiune de ţesut hepatic alcătuit din 50.000 de hepatocite, în ceea ce priveşte:

a. Numărul total de nucleoli din cele 50.000 de celuleb. Numărul total de mitocondrii din toate aceste celulec. Gradul de mărire a suprafeţei interne a mitocondriei datorat cristelor

a b cA. 100.000 - 200.000 peste 50 milioane de aproximativ 10 oriB. maxim 200.000 peste 5 x 10 7 de aproximativ 100 oriC. peste 100.000 50.000 de aproximativ 1000 oriD. 50.000-100.000 de peste 1000 de ori mai multe decât

numărul de hepatocitede aproximativ 10 ori

14

COMPONENTE CELULARE CU MEMBRANu0102 DUBLu0102.doc

Documents

Transcript of COMPONENTE CELULARE CU MEMBRANu0102 DUBLu0102.doc