BIOLOGIE GENERALĂ

- moleculară şi celulară -

CURS I Introducere în studiul Biologiei moleculare şi

celulare

Lector Dr. Marius Mihășan corp B, Facultatea de Biologie, demisol I, sala B228, marius.mihasan@uaic.ro

https://mail.uaic.ro/~marius.mihasan/teaching/teaching_ro.html

Biologia – ştiinţa vieţii

Balaban and Klein, 2006, Scientometrics, 69:615-637

din greacă: - βίος (bios) însemnând „via ă”ț - λόγος (logos)  însemnând „cuvânt”, „discurs”, „ştiinţă”

Biologia –  ştiinţa  ce  se  ocupă  cu  studiul vieţii  şi  a  organismelor vii,  incluzând structura,  funcţia,  dezvoltarea,  evoluţia, distribuţia şi  taxonomia organismelor vii. 

Ramuri ale Biologiei: botanica, anatomia, zoologia, histologia, micologia, embriologia, parazitologia, genetica, biologia moleculară, sistematica, imunologia, microbiologia, biologia celulară, fiziologia, ecologia, virologia.

Ramuri ale Biologiei ce utilizează şi concepte din alte ştiinţe: biochimia, biofizica, biomatematica, bio-ingineria, antropologia

Ce este viaţa?Caracteristicile viului:

molecula

Macromolecula

Organit

celula

ţesut

organ

sistem

organism

populaţie

specie

cumunitate

ecosistem

2. Sensibilitate – toate organismele răspund la stimuli

3. Creştere, dezvoltare şi reproducere – toate organismele vii cresc şi se dezvoltă şi posedă moleculele ce permit transmiterea ereditară a proprietăţilor către urmaşi

4. Auto-reglare – toate organismele vii au mecanisme de reglaj ce coordonează funcţiile specifice

5. Homeostazie – toate organismele vii îşi menţine relativ constante proprietăţile mediului intern, proprietăţi diferite de ale mediului extern.

Respiră, Necesită Nutrienţi, Excretă, Cresc, Miscă, Interacţionează, se Reproduc, Mor şi sunt alcătuite din Celule

1. Ordine – toate organismele sunt alcătuite din una sau mai multe celule, cu structuri foarte bine definite şi ordonate. Atomii formază molecule, acestea se organizează în macromolecule, care alcătuiesc organite, ce formează celule. Celulele se organizeză în ţesuturi, care formează organe şi sisteme de organe ce alcătuiesc împreună un organism. Organismele formează populaţii ce sunt o parte a unui ecosistem.

Organizarea lumii vii

Taxonomia – ramură a biologiei ce se ocupă cu clasificarea organismelor (taxis – aranjare, nomos – reguli). - Carl Linnaeus (1707-1788) a introdus sistemul actual de grupare şi ierarhizare a organismelor vii plecând de la asemănările şi deosebirile dintre acestea. Un grup de organisme ce au caracteristici similare poartă denumirea de taxon. Cel mai mic taxon este specia.

Denumirea ştiinţifică a speciilor: - nomenclatura binomială – primul cuvânt scris cu majuscule este denumirea Genului iar al doilea scris cu literă mică e denumirea speciei organismului. Denumirea se scrie în limba latină şi cu italic. Denumirea se poate prescurta prin inlocuirea denumirii genului cu prima sa literă.

Principalii taxoni in ordine ierarhică: Domeniu > Regn > Filum > Clasă > Ordin > Familie > Gen > Specie

Homo sapiens

Lepus europaeus L. europaeus

Eukariota > Animalia > Chordata > Mammalia > Lagomorpha > Leporidae > Lepus > Lepus europaeus

Caracteristicile principalilor taxoni

Domeniu Regn Cuprinde

Archea Archaebacteriaaşa-numitele ”bacterii vechi” microorganisme unicelulare aerobe cât şi anaerobe. Nu poseda organite individualizate cu membrane, nici citoschelet. Nu au nucleu adevarat iar în structura peretelui nu contin peptidoglicani.

Eubacteria Eubacteria

aşa-numitele ”bacterii adevărate”, organisme unicelulare autotrofe (fac fotosinteza), heterotrofe (absorb substante organice din organisme moarte sau vii) sau chemotrofe. Nu poseda organite individualizate cu membrane, nici citoschelet. Nu au nucleu adevarat, în structura peretelui conţin peptidoglican.

Eukariota

Protista organisme unicelulare cu nutritie heterotrofă, autotrofă, dar şi mixotrofa. Au nucleu adevarat şi organite individualizate cu membrane

Fungicuprinde ciupercile. Sunt organisme pluricelulare, heterotrofe, saprofite. Celulele au nucleu adevarat şi organite individualizate cu membrane

Plantae (Metaphyta)

eucariote pluricelulare autotrofe (fac fotosinteză)

Animalia (Metazoa)

eucarioate pluricelulare heterotrofe

Regnurile Archaebacteria şi Eubacteria sunt frecvent grupate sub denumirea de Prokariota.

Principalele concepte în Biologie

Matthias Jacob Schleiden 1804 – 1881

Rudolf Virchow1821 – 1902

Theodor Schwann(1810-1882)

1. Teoria celulară – celula este unitatea fundamentală a lumii vii. Organismele vii sunt alcătuile din una sau mai multe celule şi produşii secretaţi de aceste celule (carapace, exoschelet, unghii, păr, etc). Celula conţine informaţia ereditară ce este transmisă de la celula mamă la celulele fiice în cursul procesului de diviziune celulară.

2. Teoria evoluţiei – viaţa se schimbă şi se dezvoltă prin evoluţie. Toate formele de viaţă cunoscute până în derivă dintr-o formă de viaţă ancestrală apărută acum 3.5 bilioane de ani. Motorul evoluţiei este selecţia naturală şi driftul genetic, precum şi selecţia artificială.

Caricatura lui Charles Robert Darwin (1809 – 1882) apărută după publicarea cărţii ''Originea speciilor'' (1859)

3. Genetica – genele sunt unităţile de bază de codificare a informaţiei ereditare. O genă corespunde unei regiuni de ADN ce influenţează forma sau funcţia unui organism. Toate organismele au acelaşi sistem de bază ce copie moleculele de ADN şi le transformă în molecule de proteine. Celulele transcriu ADN-ul în ARN, iar ribozomii ARN-ul în proteine.

4. Energetica celulară – supravieţuierea unui organism depinde de aportul continuu de energie. Prin diverse reacţii chimice energia chimică este extrasă din nutrienţi şi transformată în diverse forme necesare pentru creştere şi dezvoltare.

Francis Crick1916 - 2004

James Watson19281962 Premiul Nobel Fiziologie si Medicină

Celula vie- denumirea de ''celulă'' provine din latinescul "cella"- termenul a fost introdus de Robert Hooke în urma observaţiilor sale prin microscop asupra unei secţiuni prin plută- celulele au forme şi dimensiuni variate care reflectă funcţia pe care o îndeplinesc

Celulă epitelială Celulă bacteriană

Celulă nervoasă Celulă vegetalăOvul

Toate celulele conţin: - membrana plasmatică (celulară) – plasmalemă- delimitează conţinutul celular de mediul exterior. Toate schimburile celulei cu mediul exterior se fac prin intermediul membranei celulare- citoplasmă – regiunea din celulă aflată în interiorul membranei celulare ce include fluidul citoplasmatic, citoscheletul şi celelate structuri subcelulare (organite). Porţiunea ce include moleculele mici şi ribozomii se numeşte citosol. Citoplasma conţine organite celulare cu membrane, citosolul nu.- ribozomi – organite mici cu rol în sinteza proteinelor - materialul genetic -acidul dezoxiribonucleic – ADN – reglează funţia celulei şi se autoreplică. În unele celule molecula de ADN pluteşte în citoplasma celulară – celule procariote. Alte celule au un o zonă delimitată de o membrană numită nucleu ce conţine ADN-ul. Celulele se numesc în acest caz eucariote.

Alte organite celulare, nu sunt obligatorii la toate tipurile de celule:1. mitocondrii – rol în producerea de energie, delimitate de o membrană dublă2. cloroplaste – rol în fotosinteză, delimitate de o membrană dublă3. peroxizomi4. lizozomi5. aparatul Golgi 6. vacuole – rol în depozitare7. reticul endoplasmatic8. perete celular - înconjoară la exterior membrana celulară, dau forma celulei

Celulele procariote - au dimensiuni mici şi sunt alcătuite din citoplasmă înconjurată de o membrană celulară şi de un perete celular dur ce conferă forma celulei. În interior nu există compartimente, materialul genetic poate fi concentrat într-o zonă specifică numită nucleoid. Procariotele sunt organisme unicelulare reprezentate de bacterii şi arheobacterii. În interiorul celulei au loc toate procesele specifice vieţii.

Celulele eucariote – elementul esenţial al acestor celule este compartimentarea: au un nucleu bine definit şi separat de citoplasmă printr-o membrană, iar în citoplasmă prezintă numeroase structuri subcelulare numite organite ce realizeză funcţii specifice simultan şi independent. Celulele vegetale au un ''sac'' central numit vacuolă unde depozitează pigmenţi, proteine sau produşi de excreţie. Atât celulele vegetale cât şi cele animale prezintă vezicule, saci mai mici ce depozitează şi transportă o gamă largă de compuşi. Prezintă un schelet interior de natură proteică – cito-schelet. Pot prezenta perete celular (plantele – celulozic, fungi - chitinos)Celulele eucariote sunt în general mai mari decât cele procariote.

Tipuri fundamentale de celule

Celulă procariotă Celulă eucariotă

Celulă vegetală Celulă animală

Asemănări:

Material genetic Da Da Da

Membrană celulară Da Da Da

Ribozomi Da Da Da

Citoplasmă Da Da Da

Deosebiri:

Nucleu Nu Da Da

Mitocondrii Nu Da Da

Perete celular Da (peptidoglican) Da (celuloză) Nu

Vacuole Nu Da Da

Cloroplaste Nu (există şi bacterii

fotosintetizatoare)

Da Nu