Biologie IX-X: Celula, Genetică, Nutriție și Funcții de Relație

Celula – Structură și Funcții; Tipuri de Celule

  • Definiție: Celula reprezintă unitatea structurală, funcțională și genetică a organismelor vii.

  • Celula procariotă:     - Este lipsită de membrană nucleară; materialul genetic este răspândit difuz în citoplasmă, formând un nucleoid.     - Caracteristici:         - Nucleoidul conține un singur cromozom circular fixat prin mezozom.         - Are structură simplă, lipsind organitele celulare cu membrană dublă.         - Prezintă ribozomi (granulele lui Palade) cu rol în sinteza proteinelor.         - Plasmalema poate fi învelită de o capsulă cu rol protector.         - Se divide prin diviziune directă.     - Exemple: Organisme din regnul Monera (bacterii și alge albastre-verzi).

  • Celula eucariotă:     - Prezintă un nucleu adevărat, delimitat de o membrană nucleară dublă cu pori.     - Caracteristici:         - Nucleul conține 2n2n cromozomi în celulele somatice.         - Prezintă o structură complexă, cu citoplasmă compartimentată.         - Se înmulțește prin diviziune indirectă.     - Exemple: Protista, Fungi, Plante, Animale.

  • Ultrastructura celulei eucariote:     - Peretele celular: Înveliș rigid (celulozic la plante), cu rol de protecție.     - Membrana celulară: Formată din două straturi de fosfolipide și proteine; are permeabilitate selectivă, este polarizată electric și dă formă celulei.     - Citoplasma: Fundamentală (hialoplasma) și structurată (organite citoplasmatice).     - Reticulul endoplasmatic (RE): Rețea de canalicule; poate fi neted sau rugos (cu ribozomi atașați). Rol în transportul substanțelor.     - Ribozomii: Formăți din ARN și proteine; rol în sinteza proteinelor.     - Aparatul Golgi (dictiozomii): Cisterne turtite și vezicule; rol în secrețiile celulare.     - Lizozomii: Vezicule cu enzime hidrolitice; rol în digestia intracelulară.     - Centrozomul: Format din doi centrioli dispuși perpendicular; rol în formarea fusului de diviziune (lipsește la plantele superioare).     - Cloroplastele: Formă ovală, membrană dublă, conțin tilacoide și clorofilă; rol în fotosinteză.         - Ecuația fotosintezei: extSubstanțeanorganice(apa˘,CO2ext,minerale)ightarrowextSubstanțeorganice(proteine,glucide,lipide)ext{Substanțe anorganice (apă, } CO_2 ext{, minerale)} ightarrow ext{Substanțe organice (proteine, glucide, lipide)}.     - Mitocondriile: Formă ovală, membrană dublă cu criste; rol în respirația celulară.         - Ecuația respirației: extglucoza˘+O2ightarrowextapa˘+CO2+extenergie(ATP)ext{glucoză} + O_2 ightarrow ext{apă} + CO_2 + ext{energie (ATP)}.     - Nucleul: Membrană dublă cu pori, nucleoplasmă, cromatină (ADN, ARN, proteine) și nucleoli. Rol în coordonarea activității și conservarea informației ereditare.

Diviziunea Celulară

  • Definiție: Proces de multiplicare a celulelor.

  • Tipuri:     - Diviziune directă (amitotică): Fără participarea cromozomilor sau a fusului de diviziune. Se realizează prin strangulare (drojdia de bere) sau clivare (alge verzi unicelulare).     - Diviziune indirectă (cariokinetică): Implică fusul de diviziune și condensarea cromatinei în cromozomi.

  • Ciclul celular: Interaza (etapa dintre două diviziuni, are loc dublarea materialului genetic) + Diviziunea propriu-zisă.

  • Mitoza (Diviziunea ecvațională):     - Schemă: 2n→2n,2n2n \rightarrow 2n, 2n.     - Importanță: Formarea celulelor somatice (diploide), creștere, regenerare, formarea calusului în fracturi.     - Etape:         - Profaza: Dezorganizarea membranei nucleare, condensarea cromozomilor, formarea fusului.         - Metafaza: Cromozomii bicromatidici se dispun în plan ecuatorial (placa metafazică); la final se clivează longitudinal.         - Anafaza: Cromozomii monocromatidici migrează spre polii celulei.         - Telofaza: Reorganizarea nucleilor fii, apariția peretelui despărțitor.

  • Meioza (Diviziunea reducțională):     - Schemă: 2n→n,n,n,n2n \rightarrow n, n, n, n (formarea gameților).     - Etapa I (Reducțională):         - Profaza I: Cromozomii omologi se grupează în tetrade (bivalenți). Are loc crossing-over (schimb de material genetic între cromatidele nesurori la nivelul chiasmelor).         - Metafaza I: Tetradele se dispun în placa ecuatorială; are loc dansul cromozomilor.         - Anafaza I: Migrează cromozomi bicromatidici recombinați spre poli.         - Telofaza I: Se formează două celule haploide (nn).     - Etapa II (Ecvațională): Se desfășoară ca o mitoză obișnuită în ambele celule rezultate anterior, rezultând final 4 celule haploide.

Legile Eredității și Genetica Umană

  • Gregor Mendel: Întemeietorul geneticii (experimente pe Pisum sativum).

  • Legea I (Legea purității gameților): Gameții conțin doar unul din factorii ereditari perechi. Raportul de segregare în F2F2 pentru monohibridare este de 33 Dominant : 11 Recesiv (fenotipic) și 1(AA):2(Aa):1(aa)1(AA):2(Aa):1(aa) (genotipic).

  • Legea a II-a (Legea segregării independente): Perechile de factori ereditari se separă independent. Raportul în F2F2 pentru dihibridare este 9:3:3:19:3:3:1.

  • Codominanța: Interacțiunea a două gene dominante (LA,LBL^A, L^B) care determină grupa sangvină AB(IV)AB(IV).     - Grupe: 0(I)=ll0(I) = ll; A(II)=LALA,LAlA(II) = L^AL^A, L^Al; B(III)=LBLB,LBlB(III) = L^BL^B, L^Bl; AB(IV)=LALBAB(IV) = L^AL^B.

  • Determinismul sexelor:     - Tip Drosophila (Mamifere, Om): Femela este homogametică (XXXX), masculul este heterogametic (XYXY).     - Tip Abraxas (Păsări, Reptile): Masulul este XXXX, femela este XYXY.

  • Mutațiile: Modificări în materialul genetic produse de factori mutageni (fizici, chimici, biologici).     - Genomice: Aneuploidii (2n+1,2n−12n+1, 2n-1) sau poliploidii (3n,4n3n, 4n).     - Cromozomiale: Deleții (Sindromul Cry-du-chat - deleția fragmentului din cromozomul 55), inversii.     - Genice: Albinism, Hemofilie, Daltonism.

  • Cariotipul uman: 2n=462n = 46 cromozomi (22 perechi autozomi + 1 pereche heterozomi). Grupat în 7 categorii (A-G).

Diversitatea Lumii Vii

  • Virusurile: Entități biologice acelulare, paraziți obligatorii. Stări: virion, virus vegetativ, provirus.

  • Regnul Monera: Procariote (bacterii, alge albastre-verzi). Forme: coci, bacili, spirili, vibrioni.

  • Regnul Protista: Eucariote microscopice. Autotrofe (alge verzi, roșii, brune, euglene) sau heterotrofe (rizopode, ciliate, sporozoare - Plasmodiul malariei).

  • Regnul Fungi: Corp format din hife (miceliu). Saprofite (drojdii, mucegaiuri) sau parazite (micoze). Simbioză: micorize.

  • Regnul Plantae:     - Briofite (mușchi): Avasculare, tal format din rizoizi, tulpiniță, frunzulițe.     - Pteridofite (ferigi): Vasculare, fără flori.     - Gimnosperme (conifere): Semințe golașe, flori incomplete, glande rezinifere.     - Angiosperme: Flori complete, sămânță închisă în fruct. Clasificate în dicotiledonate și monocotiledonate.

  • Regnul Animalia:     - Nevertebrate: Celenterate, Platelminți, Nematelminți, Anelide, Moluște, Artropode.     - Vertebrate: Pești, Amfibieni, Reptile, Păsări (homeoterme, oase pneumatice), Mamifere (glande mamare, vivipare).

Nutriția, Respirația și Circulația

  • Fotosinteza: Procesul în care substanțele anorganice devin organice sub acțiunea luminii. Etape: faza de lumină (fotoliza apei, sinteza ATP) și faza de întuneric.

  • Nutriția heterotrofă: Saprofită, parazită, mixotrofă (euglena), simbiotrofă (licheni, nodozități).

  • Sistemul digestiv: Tub digestiv + glande anexe. Enzime: glicolitice, proteolitice, lipolitice. Absorbția are loc în intestinul subțire prin vilozități.

  • Respirația: Anaerobă (fermentația alcoolică, lactică, acetică) și aerobă.     - Volume respiratorii: VC=500 mlVC = 500\,ml, VIR=1500 mlVIR = 1500\,ml, VER=1500 mlVER = 1500\,ml, VR=1500 mlVR = 1500\,ml, CPT≈5000 mlCPT \approx 5000\,ml.

  • Sângele: 55%55\% plasmă, 45%45\% elemente figurate (hematii, leucocite, trombocite).

  • Inima: Tetracamerală, miocard (țesut muscular cardiac), automatism cardiac datorat țesutului nodal.     - Parametri: Frecvență cardiacă (75 ba˘ta˘i/min75\text{ bătăi/min}), Volum bătaie (70−90 ml70-90\,ml).

Excreția, Sensibilitatea și Sistemul Nervos

  • Excreția: La plante (transpirație, gutație), la animale (sistem excretor cu nefroni).

  • Sensibilitatea: Tactisme, tropisme (geotropism, fototropism) și nastii la plante. La animale: Analizatori (vizual, auditiv, vestibular, cutanat, olfactiv, gustativ).

  • Sistemul nervos:     - SNC: Măduva spinării (substanța cenușie la interior - reflexe; albă la periferie - conducere) și Encefal (trunchi cerebral, cerebel, diencefal, emisfere).     - SNV: Simpatic (stres, adrenalină) și Parasimpatic (repaus).

  • Arclul reflex: Receptor, cale aferentă, centru reflex, cale eferentă, efector.

Locomoția și Reproducerea

  • Sistemul osteo-muscular: Schelet (neurocraniu, viscerocraniu, coloană, membre) + Mușchi (scheletici, viscerali).

  • Reproducerea: Asexuală (înmugurire, regenerare) și sexuală.     - Sistem mascul: Testicule (spermatogeneză, testosteron), glande anexe (prostată, vezicule seminale).     - Sistem femel: Ovare (ovogeneză, estrogen, progesteron), uter (nidație), trompe uterine.

Genetică Moleculară și Ecologie

  • ADN: Structură dublu catenară, antiparalelă, baza ereditară a vieții (A=T,G≡CA=T, G \equiv C).

  • Funcții ADN: Autocatalitică (replicația semiconservativă) și Heterocatalitică (transcripție + translație).

  • ARN: Tipuri - mesager (ARNmARNm), de transport (ARNtARNt), ribozomal (ARNrARNr).

  • Ecosistem: Biotop + Biocenoză. Impact antropic: poluare fizică, chimică, biologică, eroziune, defrișări, urbanizare.

Întrebări & Discuții

  • Întrebare: Caracterizați o componentă specifică celulei vegetale.

  • Răspuns: Peretele celular este rigid, alcătuit din celuloză, situat la exteriorul membranei, oferind protecție și formă.

  • Întrebare: Explicați afirmația: „Celulele pot exista independent sau se grupează în complexe celulare”.

  • Răspuns: Organismele unicelulare (bacterii, protozoare) realizează toate funcțiile vitale într-o singură celulă, în timp ce organismele pluricelulare prezintă specializare celulară, formând țesuturi, organe și sisteme dependente unele de altele.

  • Întrebare: Care este importanța cunoașterii grupelor sangvine?

  • Răspuns: În determinarea paternității și în realizarea transfuziilor corecte (evitarea aglutinării hematiilor).