Bazele moleculare ale organizarii chimice ale celulei

Bazele moleculare ale organizarii chimice ale celulei.

Compozitia elementara a materiei vii.

Din analizele efectuate asupra celulei umane rezulta o constitutie chimica a 60 de elemente chimice, din care doar 20 sunt esentiali pentru viata.

in raport cu functiile pe care le au in celula elementele chimice se pot grupa in 3 categorii.

I.            elemente majore sau macroelemente, aflate intr-un procent de 2-60 % in structura din totalul compozitiei in celula. Aceste elemente major sau abundente sunt reprezentate de O, H, C, N.

II.         II elemente putin abundente aflate in procent de pana la 0,1% cum sunt: P, S, Cl, Na, K.

III.       Oligoelemente: in procent de sub 0,02% Fe, Cu, Co, Mg, Zn ect.

Din punct de vedere medical cunoasterea structurii celulei, a compozitiei chimice are importanta prin faptul ca absenta acestor elemente poate determina aparitia unor boli ce se pot extinde si sa dea nastere unor endemii bio-geo-chimice.

Studiile recente demonstreaza ca lipsa unor elemente chimice genereaza aparitia de boli cu raspandire in masa, unele teorii afirmind ca efiogeneza (aparitia) cancerului pe langa factorii genetici se datoreaza si lipsei unor elemente chimice la nivel celular.

Un rol deosebit in structura chimica a materiei vii il are C prin legaturile ce le realizeaza sub forma de cicluri chimice si posibilitatea prin tetravalenta lui de a realiza structuri chimice tridimensionale la nivel celular.

Rolul elementelor chimice in celult:

I.            macroelementele: O, C, H, N intra in compozitta

II.         microelementele:

P: intra in compozitia acizilor nucleici, a nucleotidelor, a fosfolipidelor, a proteinelor, a fosfatului de Ca in os.

S: anion major extracelular (S-)

Na: catiion major exracelular (Na+)

K: catiion major intracelular (K+)

Ca: catiion extracelular (Ca2+) influenteaza excitabilitatea neuromusculara, coagularea sangelui, activator al enzimelor

Mg: component major intracelular, influenteaza excitabilitatea neuromusculara, permeabilitatea membranelor, activator al enzimelor- in special al ATP si enzimelor de fosfatizare.

III.       oligoelementele sunt in cantitati mici dar au rol important. Sunt elemente de catalizare a proceselor desfasurate la nivelul celulelor

Fe: constituent al hemoglobinei si al enzimelor de oxido-reducere (la nivelul mitocondriilor)

Cu: necesara pt utilizarea Fe in hematopoeza, asigura transportul de O la multe animale marine

Co:intra in compozitia vitaminei B12, lipsa lui poate crea avitaminoza si dereglarea unor procese metabolice

Mn:activator al unor enzime

Zn: in structura unor hormoni (insulina) dar si in enzime anhidraza carbonica sau carbopeptidaza

I: esential in alcatuirea hormonilor tiroidieni

F:intra in compozitia osului si a dentinei

Bor:cofactor al unor enzime la plante

Vanadiu: cofactor al unor enzime

Si:element de constitutie a structurii membranelor si a unor organite celulare.

Substantele chimice din celula.

I substante organice (apa si saruri minerale)

II substante anorganice (proteine, glucide, lipide, acizi nucleici)

Unitatea structurala celulara fiind formata din biomolecule, biomoleculele sunt structuri specifice sub forma unor substituenti proteice avand o sturctura de polimeri liniari formati din aminoacizi care poseda o anumita informatie structurala, fapt pt care sunt numite biomolecule informationale. Biomoleculele au o structura ce se bazeaza pe interactiunea dintr-o enzima si un substrat si genereaza procese chimice de mare importanta fapt pt care ele sunt numite si moleculele vietii.

Principala proprietate a biomoleculelelor este cea de a realiza procesul de recunoastere moleculara, adica de a avea posibilitatea sa se uneasca cu alte molecule compatibile si sa formeze un agregat sau mai multe agregate intr-o structura elicoidala sau sub forma unor agregate bimoleculare.

Biomoleculele realizeaza anumite reactii de asociere si disociere la nivelul celulei reactii opuse care au la baza un punct de echilibru in care viteza de formare si cea de disociere sunt egale.

Pt realizarea acestor doua procese trebuie sa existe un echilibru dinamic constant inte doua factori. Constanta de afiliere si constanta de echilibru, factor care influenteaza procesele biochimice celulare.

Substante anorganice

Apa: componenta esentiala ce constituie mediul de dispresie a materie vii in care se dezvolta toate reactiile fizico-chimice ale vietii.

O componenta intr-un procent de 30-90% din materia vie (un adult de 70 kg- contine 40 kg apa)

Apa este o molecula polara prin aranjarea H si O sub forma unui triunghi isoscel.

Legatura de H specifice apei asigura coeziunea structurala a acestui component cu constanta dielectronica mare. Constanta care favorizeaza procesele metabolice, legaturi de H au un rol major deoarece:

asigura reglarea temperaturii corpului prin procese de evaporare

este singurul element ce permite reactii produse sub actiunea unor enzime- hidrolaze- la nivelul organitelor celulare.

Sarurile minerale a substantelor anorganice:

Apa sub forma de ioni liberi sau combinatii indeplinesc in celula urmatoarele functii:

• mentinerea presiunii osmotice si a echilibrului acido-bazic
• influenteaza procesele diferitelor enzime
• influenteaza excitabilitatea, contractibilitatea, vascozitatea celulara (densitate) si diviziunea celulara.

Substantele organice.

Glucide: sunstante cheie in metabolismul celulei, contin in legaturi chimice inmaganizata o cantitate mare de energie in special la nivelul glucozei dar si la nivel dimeric (galactoza, fructoza, lactoza, sucroza) derivate ale glucozei.

Prin solubilitatea in apa, glucidele asigura un mediu favorabil pentru procesele biochimice celulare deoarece glucoza se poate depune ca substanta de rezerva prin formarea glicogenului, aceasta avand o structura de catene ramificate ce permit inmaganizarea sub forma de molecule de rezerva.

Lipidele: au trei roluri de baza in celula:

• sursa energetica deoarece reprezinta "combustibilul" cu valorae energetica cea mai mare
• rol plastic- component al arhitecturii membranelor celulare
• rol reglator pentru vitamine, hormonii steroizi si prostaglandina

Lipidele simple cu molecula structural inferioara au urmatoarele functii:

• realizeaza procese de betaoxidare pt eliberarea energiei
• biosinteza trigliceridelor
• biosinteza lipidelor complexe

Acest lucru e posibil prin structura lipidelor si a trigliceridelor formati din acizi grasi cu catene ramificate si glicerol.

Lipidele complexe reprezentate de fosfolipide si glicolipide sunt componente a membranei celulare si au rol important in procesele de fosfatizare.

Proteinele: au o structura de natura peptidica prin prezenta aminoacizilor, a grupului amino si a grupului carboxil, aceasta structura permite derularea unor procese cruciale in activitatea celulara, fiind reglatorii tuturor proceselor metabolice prin:

• enzime proteice care sunt catalizatorii reactiilor din toate sistemele biologice
• in procesele de transport (O) si de depozitare (Fe)
• asigura procesul de imunitate prin anticorpi pe care ii genereaza
• transmiterea influxului nervos
• controlul proceselor metaboice
• rol plastic, intrind in compozitia unor tesuturi membranare a organitelor celulare.