joi, 18 septembrie 2014

Excitabilitatea organismelor vii


Ce reprezintă excitabilitatea?

      Excitabilitatea este proprietatea fundamentală a organismelor vii de a recepţiona influenţele externe şi de a răspunde la ele printr-o stare de modificare internă. Este o formă de reacţie înnăscută, nediferenţiată, nespecializată a întregului organism, care este în acelaşi timp analizor şi executor, orientată preponderent spre apărare faţă de acţiuni nocive. Excitabilitatea are însă un caracter selectiv. De exemplu, floarea-soarelui răspunde la lumină întorcându-se mereu după soare, dar ea nu este influenţată de undele cu lungime de undă mai mare decât ceea caracteristică luminii solare. Factorii, care provoacă reacţia organismului sau a organelor lui, sunt numiţi excitanţi. Printre aceştia se numără lumina, temperatura, sunetul, acţiunile mecanice, diferite substanţe etc.

Cum se manifestă excitabilitatea la plante?


         Plantele nu au organe specializate în recepţionarea excitaţiilor, acestea fiind percepute de citoplasma celulelor. Drept urmare, excitabilitatea la plante se manifestă sub formă de mişcări ale anumitor organe, numite tropisme şi nastii.
         Tropismele reprezintă o reacţie activă a plantelor la excitant prin schimbarea direcţiei de creştere sau a poziţiei organului. Aceste mişcări se datorează creşterii inegale a celulelor de pe părţile opuse ale organelor supuse acţiunii excitantului, determinată de acţiunea hormonilor. În funcţie de natura excitantului, deosebim: geotropisme, fototropisme, higrotropisme, chimiotropisme etc.
        

       Geotropismele sunt reacţii ale organelor plantei faţă de direcţia forţei de gravitaţie a pământului. Datorită geotropismului, la germinarea seminţelor, tulpinile plantelor ies din sol şi se menţin în poziţie verticală chiar şi pe terenuri înclinate, iar cele culcate la pământ din anumite motive (pătulirea gramineelor după furtună, ploi torenţiale) revin la poziţia verticală . Această revenire este posibilă datorită creşterii mai intense prin întinderea celulelor de pe partea inferioară, întinsă la pământ, decât pe cea superioară. Rădăcina principală şi tulpina principală sunt orientate în sens opus una faţă de cealaltă, dar paralel cu direcţia de acţiune a forţei de gravitaţie a pământului, deci sunt organe ortogeotrope. Rădăcina principală este un organ ortogeotrop pozitiv, deoarece se orientează în direcţia acestei forţe, iar tulpina principală – ortogeotrop negativ – fiind orientată în sens opus.
          Fototropismul reprezintă reacţia organelor plantei la direcţia şi sensul razelor de lumină. De exemplu, dacă o plantă se va afla într-o cameră în care lumina pătrunde printr-un geam mic, în scurt timp tulpina acesteia se va curba spre geam, iar frunzele se vor aşeza perpendicular (sau oblic) faţă de
direcţia razelor luminii. În acest caz, tulpina este ortofototropă. De regulă, tulpinile principale sunt pozitiv ortofototrope, iar rădăcinile principale – negativ ortofototrope. Organe plagiofototrope sunt frunzele care execută torsiuni şi curburi la nivelul peţiolului, orientând limbul perpendicular pe razele luminii. La baza fototropismului stă creşterea mai intensă a celulelor prin întindere pe partea opusă luminii, ceea ce duce la curbarea spre lumină a organului sensibil la acest excitant. Cauza acestei creşteri inegale a celulelor este repartizarea asimetrică a hormonilor între ţesuturile iluminate şi cele umbrite. Drept urmare, acestea cresc mai intens. Fototropismul are o importanţă mare pentru plante, orientând frunzele spre lumina de intensitate optimă.
       
     Higrotropismele sunt orientări ale organelor plantelor sub influenţa vaporilor de apă. Dacă curburile sunt orientate spre aerul umed, avem un higrotropism pozitiv, iar înspre aerul uscat – higrotropism negativ. Higrotropismul pozitiv este caracteristic rădăcinilor, rizoizilor ferigilor, tuburilor polenice, hifelor ciupercilor
etc.
        Nastiile sunt mişcări neorientate ale organelor plantelor condiţionate de modificarea în timp a intensităţii excitantului. În funcţie de tipul excitantului, se disting: fotonastii, termonastii, mecanonastii, seismonastii etc.


        Fotonastiile sunt generate de schimbarea intensităţii luminii şi au loc, de regulă, dimineaţa şi seara. De exemplu, florile de in, de păpădie se deschid dimineaţa şi se închid seara. Deschiderea florilor este determinată de modificarea intensităţii creşterii celulelor de pe partea superioară şi inferioară a petalelor sub acţiunea intensităţii diferite a luminii. Pierderea turgescenţei celulelor stă la baza seismonastiei frunzelor la mimoză – la atingere, timp de 0,08 s peţiolul se lasă în jos, iar foliolele se strâng (fig. 1.14). Excitaţia se transmite de la frunză la frunză şi în scurt timp toate se camuflează.Astfel frunzele se protejează de vânturi
puternice şi ploi torenţiale.




Cum se manifestă excitabilitatea la animale?


Pentru animalele sunt caracteristice reacţii mai precise, mai rapide şi mai variate la acţiunea excitantului.
Acestea sunt asigurate de prezenţa sistemului nervos. În organele acestuia are loc analiza, sinteza şi compararea informaţiei captate de receptori (fotoreceptori, chemoreceptori, mecanoreceptori, termoreceptori etc.) şi formarea răspunsului transmis organului efector: muşchilor, glandelor endocrine. Calitatea răspunsului depinde de nivelul de dezvoltare al sistemului nervos. Cu cât acesta este mai dezvoltat, cu atât răspunsurile sunt mai prompte şi mai variate, ceea ce le asigură animalelor o adaptare mai adecvată la condiţiile de viaţă. De exemplu, hidra este înzestrată cu cel mai primitiv tip de sistem nervos - difuz, de aceea la toţi excitanţii reacţionează la fel – se face ghem.

duminică, 14 septembrie 2014

Componentele celulare

Toate celulele, indiferent dacă sunt procariote sau eucariote, au o membrană care inconjoară celula, separă interiorul acesteia de mediul său, reglementează ceea ce trece înăuntru și afară (permeabilitate selectivă) și menține potențialul electric al celulei. Toate celulele posedă ADN (materialul ereditar de gene) și ARN (care conține informațiile necesare pentru construirea diferitelor proteine cum ar fi enzimele, mașinăriile primare ale celulelor). În celule există de asemenea și alte tipuri de biomolecule. Lista de mai jos conține componentele principale ale celulei.

Membrana

Citoplasma celulei este inconjurată de o membrană celulară sau membrană plasmatică. Membrana plasmatică din plante și procariote este de obicei acoperită de un perete celular. Această membrană are rolul de a separa și de a proteja o celulă de mediul său înconjurător și în general este formată dintr-un strat dublu de lipide (hidrofil - asemănătoare celulelor de grăsime) și molecule cu fosfor hidrofil; stratul se numește fosfolipid bistratificat. Integrate în cadrul acestei membrane sunt o varietate de proteine ​​moleculare care acționează ca și canale și pompe facilitând mișcarea diferitelor molecule la intrarea și ieșirea din celulă. Membrana are permeabilitate selectivă, în sensul că poate să fie substanțe (moleculă sau ioni)care pot trece nestingherite, pot trece într-o măsură limitată sau nu pot trece. Membranele de pe suprafața celulară conțin de asemenea proteine receptoare ​​care permit celulelor să detecteze molecule de semnalizare externe, cum ar fi hormonii.

Citoscheletul

Citoscheletul acționează în organizarea și menținerea formei celulei; ancorează organitele în loc; are rol în timpul endocitozei, absorbția de materiale externe, de către o celulă, și citochineză, separarea celulelor imature după diviziunea celulară; și mută părți din celulă în procesele de creștere și de mobilitate. Citoscheletului eucariotelor este compus din microfilamente, filamente intermediare și microtubuli. Există un număr mare de proteine ​​asociate acestora, fiecare controlând structura unei celule prin îndrumarea, gruparea și alinierea filamentelor. Citoscheletului procariotelor este implicat în menținerea formei celulei, polaritate și citochineză.

Materialul genetic[modificare | modificare sursă]

Există două tipuri diferite de material genetic: acidului dezoxiribonucleic (ADN) și acidul ribonucleic (ARN). Cele mai multe organisme folosesc ADN-ul pentru stocarea informaților pe termen lung, dar unii viruși (de exemplu, retroviruși) au ARN ca material genetic. Informațiile biologice cuprinse într-un organism sunt codificate în secvența ADN sau ARN. ARN-ul este, de asemenea, utilizat pentru transportul de informații (de exemplu, mRNA) și funcții enzimatice (de exemplu, ARN ribozomal) în organisme care utilizează ADN pentru codul genetic in sine. Moleculele ARN de transfer (ARNt) sunt folosite pentru a adăuga aminoacizi în timpul intepreterii proteinelor.
Materialul genetic al procariotelor este organizat într-o moleculă de ADN circular simplu (cromozom bacterial), în regiunea nucleoidului din citoplasmă. Materialul genetic al eucariotelor este împărțit în diferite molecule liniare numite cromozomi în interiorul unui nucleu separat, de obicei, cu material genetic suplimentar în unele organite cum ar fimitocondriile si cloroplastele.
O celula umana conține material genetic în nucleul celulei (genomul nuclear) și în mitocondrii (genomul mitocondrial). La om genomul nuclear este împărțit în 23 de perechi de molecule de ADN liniar numite cromozomi. Genomul mitocondrial este o molecula de ADN circular distinct de ADN-ul nuclear. Cu toate acestea ADN-ul mitocondrial este foarte mic în comparație cu cromozomi nucleari.
Materialul genetic străin (cel mai frecvent ADN) poate fi, de asemenea, introdus artificial în celulă printr-un proces numit sintezare. Acest lucru poate fi trecător, în cazul în care ADN-ul nu este introdus în genomul celulei, sau stabil, în cazul în care există. Anumiți viruși introduc de asemenea materialul lor genetic în genom.

Clasificarea celulelor

Există două tipuri de celule: procariote și eucariote. Celulele procariote sunt, de obicei, independente, in timp ce celulele eucariote sunt adesea găsite în organisme multicelulare.

Procariote

Structura celulei procariote

Celula procariotă este mai simplă și mai mică decât o celula eucariotă. Este lipsită de nucleu individualizat, și de cele mai multe organite ale celulei eucariote. Există două tipuri de procariote:bacteriile si archaea; amândouă au o structură similară. Materialul nuclear al celulelor procariote constă dintr-un singur cromozom, care este în contact direct cu citoplasma. La aceste celule, regiunea nucleară nedefinită din citoplasmă se numește nucleoid.
O celulă procariota are trei regiuni arhitecturale:
  • La exterior, flagel și pilus care se proiectează de pe suprafața celulei. Acestea sunt structuri (nu sunt prezente în toate celulele procariote) din proteine ​​care faciliteză deplasarea și comunicarea între celule;
  • Ceea ce înconjoară celula este învelitoarea celulară. - în general, constând dintr-un perete celular care acoperă o membrană celulară, totuși unele bacterii au în plus un strat suplimentar de acoperire numit capsulă. Învelișul ofera rigiditate celulei și separă interiorul celulei de mediul în care se află, servind ca un filtru de protecție. Unele celule eucariote (celule de plante și celule de ciuperci) au de asemenea, un perete celular;
  • În interiorul celulei este regiunea citoplasmatică care conține genomul celulei (ADN), ribozomi și diferite tipuri de incluziuni. Un cromozom procariot este de obicei o moleculă circulară (o excepție este cea a bacteriei Borrelia burgdorferi, care provoacă boala Lyme). Deși nu formează un nucleu, ADN-ul este condensat într-un nucleoid. Procariotele pot transporta elemente ADN extracromosomiale numite plasmide, care sunt de obicei circulare. Plasmidele activează funcții suplimentare, cum ar fi rezistența la antibiotice.

Eucariote

Celula eucariotăOrganite celulare: (1) nucleol (2) nucleu(3) ribozomi (4) vezicule, (5) reticul endoplasmatic rugos, (6)aparatul Golgi, (7) citoschelet, (8) reticul endoplasmatic neted, (9) mitocondrie, (10) vacuole, (11) citoplasmă, (12) lizozom, (13) centriol.
Plantele, animalele, ciupercile, mucegaiurile, protozoarele și algele sunt toate eucariote. Aceste celule sunt de aproximativ 15 ori mai mari decât o procariotă tipică și pot avea volumul de 1000 de ori mai mare. Diferența majoră dintre procariote și eucariote este că celulele eucariote conțin compartimente legate de membrană în care pot avea loc activități specifice metabolice. Cea mai importantă dintre acestea este nucleul celular, un compartiment delimitat de membrană, care adăpostește ADN-ul celulelor eucariote. Acest nucleu dă eucariotei numele ei. Alte diferențe pot fi:
  • Membrana plasmatică se aseamana cu cea a procariotelor în funcție, cu diferențe minore în configurare. Pereții celulelor pot fi sau nu prezenți.
  • ADN-ul eucariotei este organizat într-unul sau mai multe molecule liniare, numite cromozomi , care sunt asociate cu proteine histone. Toate ADN-urile cromozomiale sunt stocate în nucleul celulei, separate de citoplasma printr-o membrană. Unele organite eucariote, cum ar fi mitocondriile conțin deasemenea ADN.
  • Eucariotele se pot deplasa folosind flagelul. Flagelul acestor celule este mult mai complex decât al procariotelor.

Celula

           Celula este unitatea de bază, structurală și funcțională, a tuturor organismelor vii. Aceasta a fost descoperită de către Robert Hooke și este unitatea funcțională a tuturor organismelor vii cunoscute. Este cea mai mică unitate de viață, care poate fi clasificată ca o vietate, și este adesea numită bloc de viață. Unele organisme, cum ar fi cele mai multe bacterii, sunt unicelulare (constau dintr-o singura celula). Alte organisme, cum ar fi oamenii, sunt multicelulare. Oamenii au aproximativ 100 bilioane sau 1014 celule; dimensiunea tipică celulei este de 10µm iar masa tipică celulei este de 1 nanogram. Cea mai lungă celulă umană este de aproximativ 135 µm și se găsește în cornul anterior din măduva spinării în timp ce celulele granulare din cerebel, cele mai mici, pot avea circa 4 µm. Cea mai lunga celulă poate ajunge de la degetul de la picior la partea inferioară a trunchiului cerebral.
          Cuvântul celulă provine de la cuvântul latin cellula, care înseamnă, o cameră mică. Termenul descriptiv pentru cea mai mică structură de viață biologică, a fost inventat de către Robert Hooke într-o carte pe care a publicat-o în 1665, când a comparat celulele de plută pe care le-a văzut prin microscopul său cu micile camere de locuit ale călugărilor.