1.1. ÉSSERS VIUS I FUNCIONS VITALS
Una gallina, un pi i nosaltres, les persones, som éssers vius.
Una pedra, una capsa i una rentadora no són éssers vius, són matèria inerta.
Organització dels éssers vius
Els éssers vius estan formats per un conjunt de compostos o productes químics complexos. La matèria inerta està formada per productes químics més senzills.
Els nivells d'organització dels éssers vius són els següents:
Els àtoms formen molècules.
Les molècules formen compostos químics complexos.
Els compostos químics formen orgànuls.
Els orgànuls s'uneixen per formar cèl·lules.
Les cèl·lules formen els teixits.
Els teixits formen els òrgans.
Els òrgans formen els aparells i els sistemes.
El conjunt d'aparells i sistemes formen els organismes.(els éssers vius).
Funcions vitals
Els éssers vius duen a terme 3 funcions vitals:
a) La Nutrició. Amb la nutrició, els éssers vius obtenen la matèria i l'energia que necessiten per viure i créixer mitjançant 3 processos:
- L'alimentació. Consisteix a ingerir aliments per obtenir la matèria. Les plantes, les algues i alguns bacteris produeixen el seu propi aliment (éssers vius autòtrofs). Els animals, els fongs i bastants microorganismes s'alimenten d'altres éssers vius (éssers vius heteròtrofs) ja que no són capaços de produir el seu propi aliment.
- La respiració.Permet als éssers vius obtenir l'energia dels aliments ingerits.
- L'eliminació dels productes de rebuig, Els materials de rebuig que es produeixen amb l'alimentació i la respiració, han de ser eliminats ja que si s'acumulen són tòxics per l'organisme.
b) La Relació. Els éssers vius notem canvis o percebem sensacions i estímuls del medi i elaborem respostes adequades a cada canvi o sensació.
Les plantes NO tenen òrgans dels sentits però podem percebre o notar canvis, sensacions i estímuls. Les respostes de les plantes són créixer o bé obrir i tancar les fulles o les flors.
Per exemple, les flors reaccionen a la llum i a la foscor. Fixeu-vos en com reaccionen de diferent durant el dia (llum) i durant la nit (foscor).
Un altre exemple és el de les plantes, que poden canviar la direcció de creixement seguint la incidència de la llum solar
Per exemple, les flors reaccionen a la llum i a la foscor. Fixeu-vos en com reaccionen de diferent durant el dia (llum) i durant la nit (foscor).
Els animals perceben els canvis, les sensacions o els estímuls a través d'uns receptors que són els òrgans dels sentits.
Quan tenim sensació de calor, podem reaccionar o respondre bevent aigua o bé posant-nos davant d'un ventilador.
Quan les persones tenim sensació de fred, reaccionem abrigant-nos amb roba d'abric.
c) La Reproducció. Els éssers vius tenen descendents idèntics o similars a ells mateixos. L'objectiu és assegurar la continuïtat de la pròpia espècie (perpetuar l'espècie)
1.2 LA COMPOSICIÓ QUÍMICA DELS ÉSSERS VIUS
Tots els éssers vius estan formats per:
- cèl·lules
- un mateix tipus de substàncies químiques, que s'anomenen biomolècules
Les biomolècules estan formades per uns elements químics, que s'anomenen bioelements. Els bioelements majoritaris o que abunden més són sis:
Les biomolècules les poden classificar en 2 tipus: inorgàniques i orgàniques
Biomolècules inorgàniques
Les molècules inorgàniques són presents tant en la matèria inerta com en els éssers vius. Les principals són:
a) Aigua
La biomolècula AIGUA és:
- la substància més abundant de tots els éssers vius
- el component principal tant de la sang com de les cèl·lules
- el medi on es produeixen les reaccions químiques de l'organisme
- el mitjà de transport de les substàncies en el nostre organisme
b) Sals minerals
Les sals minerals:
- formen les closques dels crustacis i l'esquelet dels vertebrats
- participen en la transmissió de l'impuls nerviós i en la contracció dels músculs
Biomolècules orgàniques
Les molècules orgàniques són presents només en eles éssers vius. Es classifiquen en 4 grans grups:
a) Glúcids (formats per carboni, hidrogen i oxigen) Proporcionen energia. Estan formats per polisacàrids o unió de monosacàrids.
b) Lípids També proporcionen energia i formen membranes cel·lulars.
c) Proteïnes Transporten substàncies i també defensen d'infeccions.
d) Àcids nucleics Contenen la informació hereditària que es transmet d'una generació a la següent.
1.3 LA TEORIA CEL·LULAR
L'any 1665, el biòleg Rober Hooke va examinar una làmina de suro mitjançant un microscopi. Va observar en ella unes cel·les que va anomenar cèl·lules perquè s'assemblaven a les cel·les d'un rusc.
La teoria cel·lular es basa sobretot en 3 idees:
1. TOTS els éssers vius estan formats per una CÈL·LULA o més.
2. La cèl·lula és la unitat MÉS PETITA amb VIDA pròpia, ja que pot dur a terme les 3 funcions vitals: la nutrició, la relació i la reproducció.
3. TOTES les CÈL·LULES procedeixen de la divisió d'altres CÈL·LULES.
La teoria cel·lular es basa sobretot en 3 idees:
1. TOTS els éssers vius estan formats per una CÈL·LULA o més.
2. La cèl·lula és la unitat MÉS PETITA amb VIDA pròpia, ja que pot dur a terme les 3 funcions vitals: la nutrició, la relació i la reproducció.
3. TOTES les CÈL·LULES procedeixen de la divisió d'altres CÈL·LULES.
1.4 COM SÓN LES CÈL·LULES?
- Primer de tot, pel que fa a la MIDA, les cèl·lules són similars de mida sigui quin sigui l'ésser viu. Per exemple, les cèl·lules d'un elefant són tan petites com les d'un ratolí.
La diferència és que l’elefant té moltes més cèl·lules que el ratolí.
Les cèl·lules són tan petites que per observar com són es necessita un microscopi
Hi ha algunes, com el rovell dels ous dels ocells i dels rèptils que mesuren alguns centímetres i es poden veure a simple vista.
- Pel que fa a la FORMA, les cèl·lules tenen una gran varietat de formes. Poden ser:
- Pel que fa a la seva ORGANITZACIÓ INTERNA, poden ser molt senzilles, com és la cèl·lula d'un bacteri o molt complexes, com són les cèl·lules dels animals i dels vegetals.
TOTES les cèl·lules estan formades per 3 parts:
a) La Membrana plasmàtica. És una capa que embolcalla la cèl·lula i la separa de l'exterior i la protegeix. Aïlla el contingut de l'interior i alhora permet la comunicació amb el medi que l'envolta.
b) El Citoplasma. És un líquid viscós on hi ha situats els orgànuls, unes estructures que fan diverses funcions.
c) El Material genètic. Conté la informació per controlar i regular el funcionament de la cèl·lula. Aquest material genètic es pot trobar de 2 maneres diferents, i això determina que hi ha 2 tipus de cèl·lules:
- Cèl·lules PROCARIOTES. En aquestes cèl·lules, el material genètic es troba dispers pel citoplasma, juntament amb la resta dels orgànuls. Un exemple són els bacteris, que estan formats per una única cèl·lula procariota.
- Cèl·lules EUCARIOTES. En aquestes cèl·lules, el material genètic es troba tancat al nucli. Són cèl·lules eucariotes tant les cèl·lules vegetals com les cèl·lules animals.
Tots dos tipus de cèl·lules tenen alguns orgànuls comuns (els reticles endoplasmàtics rugós i llis, el complex de Golgi i els lisosomes) i d'altres són propis de cada tipus de cèl·lula (mitocondris, ribosomes, cloroplasts, vacúols i centrosoma). Fixeu-vos en la imatge de sota on s'indica també la funció de cada orgànul:
La diferència és que l’elefant té moltes més cèl·lules que el ratolí.
Les cèl·lules són tan petites que per observar com són es necessita un microscopi
Hi ha algunes, com el rovell dels ous dels ocells i dels rèptils que mesuren alguns centímetres i es poden veure a simple vista.
- Pel que fa a la FORMA, les cèl·lules tenen una gran varietat de formes. Poden ser:
- Pel que fa a la seva ORGANITZACIÓ INTERNA, poden ser molt senzilles, com és la cèl·lula d'un bacteri o molt complexes, com són les cèl·lules dels animals i dels vegetals.
Estructura de les cèl·lules
a) La Membrana plasmàtica. És una capa que embolcalla la cèl·lula i la separa de l'exterior i la protegeix. Aïlla el contingut de l'interior i alhora permet la comunicació amb el medi que l'envolta.
b) El Citoplasma. És un líquid viscós on hi ha situats els orgànuls, unes estructures que fan diverses funcions.
- Cèl·lules PROCARIOTES. En aquestes cèl·lules, el material genètic es troba dispers pel citoplasma, juntament amb la resta dels orgànuls. Un exemple són els bacteris, que estan formats per una única cèl·lula procariota.
- Cèl·lules EUCARIOTES. En aquestes cèl·lules, el material genètic es troba tancat al nucli. Són cèl·lules eucariotes tant les cèl·lules vegetals com les cèl·lules animals.
Tots dos tipus de cèl·lules tenen alguns orgànuls comuns (els reticles endoplasmàtics rugós i llis, el complex de Golgi i els lisosomes) i d'altres són propis de cada tipus de cèl·lula (mitocondris, ribosomes, cloroplasts, vacúols i centrosoma). Fixeu-vos en la imatge de sota on s'indica també la funció de cada orgànul:
1.5 LA NUTRICIÓ CEL·LULAR
La nutrició cel·lular és el conjunt de processos que permeten a les cèl·lules obtenir la matèria i l’energia necessàries per dur a terme les seves funcions vitals.
Aquests processos o reaccions químiques de la nutrició que tenen lloc a l'interior de la cèl·lula s'anomenen metabolisme cel·lular. Aquesta nutrició (metabolisme) cel·lular permet a la cèl·lula:
Aquestes reaccions químiques del metabolisme cel·lular poden ser de 2 tipus:
- Catabolisme
Les substàncies orgàniques complexes es transformen en substàncies més petites i simples i fins i tot s’obté energia.
- Anabolisme
Utilitzant energia, les substàncies petites i senzilles es transformen en substàncies orgàniques complexes.
La nutrició autòtrofa és pròpia dels éssers vius que tenen cèl·lules autòtrofes, com són les plantes, les algues i alguns bacteris. Les cèl·lules autòtrofes:
1. Prenen aigua, diòxid de carboni i sals minerals de l’exterior..
2. Obtenen energia de la llum solar gràcies al pigment clorofil·la que es troba en els cloroplasts.
3. Mitjançant els mitocondris, duen a terme l'intercanvi de gasos, i durant aquest procés de transformació es desprèn oxigen, que és expulsat fora de la cèl·lula.
4. Finalment, aconsegueixen fabricar o elaborar la seva pròpia matèria orgànica (aliment). També es desprèn energia que s'utilitza per altres funcions.
b) La nutrició Heteròtrofa
La nutrició heteròtrofa és pròpia dels éssers vius que tenen cèl·lules heteròtrofes, com són els animals, els fongs, els protozous i molts bacteris. Les cèl·lules heteròtrofes:
1. Necessiten prendre de l’exterior matèria orgànica (aliment) elaborada per altres organismes, ja que NO són capaços de fabricar-ne pel seu compte.
2. Prenen oxigen, en els mitocondris.
3. Obtenen aigua i diòxid de carboni, a més d'energia per dur a terme altres funcions.
4. Poden transformar la matèria orgànica senzilla presa de l'exterior en matèria orgànica complexa.
La fotosíntesi es duu a terme en un orgànul exclusiu de les cèl·lules vegetals anomenat, cloroplast.
Per tal que tingui lloc la fotosíntesi, la cèl·lula pren de l'exterior aigua, sals minerals i diòxid de carboni.
També es necessita l'energia de la llum solar. L'energia de la llum solar és captada per una pigment o substància verda present en els cloroplasts, que s'anomena clorofil·la.
D'aquest procés s'obté matèria orgànica i es desprèn oxigen.
La fotosíntesi es duu a terme en 2 fases:
- Fase lluminosa. Aquesta fase té lloc als cloroplasts. Durant el dia, la clorofil·la capta l'energia de la llum solar per tal que es produeixin unes reaccions químiques (que permeten trencar les molècules d'aigua, alliberar oxigen i retenir hidrogen).
- Fase fosca. Aquesta fase també té lloc als cloroplasts. Com que NO necessita llum solar, es produeix tant de dia com de nit. En aquesta fase la matèria inorgànica es transforma en matèria orgànica (l'hidrogen de la fase lluminosa s'uneix al diòxid de carboni per forma glucosa).
La fotosíntesi és molt important per a la vida a la Terra, especialment, per dos motius:
La major part de les cèl·lules necessiten oxigen per dur a terme el procés de la respiració cel·lular i el duen a terme de la següent manera:
Els orgànuls del citoplasma anomenats mitocondris, prenen l'oxigen. Aquest oxigen, oxida la matèria orgànica i d'aquesta oxidació, s'allibera l’energia que conté aquesta matèria orgànica.
Podem dir que la respiració cel·lular es duu a terme només en els mitocondris, tant de les cèl·lules animals com de les cèl·lules vegetals. D'aquesta respiració es desprenen dos residus: aigua i diòxid de carboni.
Hem de ressaltar que algunes cèl·lules NO necessiten oxigen per dur a terme la respiració cel·lular. Aquestes cèl·lules, obtenen l’energia mitjançant la fermentació.
La fermentació és un procés que es produeix en tots els éssers vius, però especialment en molts bacteris i fongs unicel·lulars. Algunes fermentacions s’aprofiten per obtenir aliments, com el pa, el vi, la cervesa, el iogurt, el formatge, etc.
- En els organismes que només tenen UNA CÈL·LULA (organismes unicel·lulars), les noves cèl·lules filles que sorgeixen de la divisió cel·lular són nous individus iguals que els progenitors.
- En els organismes que tenen MÉS D'UNA CÈL·LULA (organismes pluricel·lulars) les noves cèl·lules filles serveixen per fer créixer l'organisme i substituir les cèl·lules antigues ja mortes.
La cèl·lula mare es pot dividir de 4 maneres diferents. Els 4 tipus de divisió cel·lular són:
a) Bipartició.
La cèl·lula mare es divideix en dues cèl·lules filles iguals, en grandària i forma. Així es reprodueixen organismes unicel·lulars com els bacteris i alguns protozous i multipliquen les seves cèl·lules les plantes i els animals...
La cèl·lula mare forma moltes cèl·lules filles. El nucli es divideix diverses vegades. Cada nucli s'envolta de citoplasma i membrana. Així sorgeixen moltes cèl·lules filles. És propia d'alguns protozous.
El nucli de la cèl·lula es divideix en dos. En canvi, en el citoplasma es produeix una protuberància o gemma a la superfície. Un dels dos nuclis es desplaça cap a la gemma o protuberància, se'n separa i creix fins que assoleix la mida adequada. Així, de la cèl·lula mare s'obtenen dues dues cèl·lules filles diferents.Es produeix en els llevats.
El nucli de la cèl·lula mare es divideix successives vegades. Cada nucli s'envolta de citoplasma i membrana i dóna lloc a diferents cèl·lules filles, anomenades espores. Aquestes espores s'alliberen quan es trenca la membrana de la cèl·lula mare. Es pròpia de les falgueres.
El material genètic de les cèl·lules està format per llargues molècules d'una substància, anomenada àcid desoxiribonucleic, l’ADN, que conté la informació per controlar el funcionament de la cèl·lula.
En el nucli de les cèl·lules eucariotes, l’ADN es troba envoltat de proteïnes que formen un embull o entrellaçat de fibres (massa granulosa) i en aquest conjunt (ADN + proteïnes) se l'anomena cromatina.
Abans de dividir-se la cèl·lula, aquestes fibres s’agrumollen o s'enrotllen (la cromatina es condensa) i formen unes estructures individuals anomenades cromosomes. Els cromosomes només són visibles durant el procés de divisió de la cèl·lula.
Els cromosomes es divideixen i reparteixen la informació genètica que transmet la cèl·lula mare a les cèl·lules filles. En el cas de l'ésser humà, cada cèl·lula humana té 46 cromosomes.
La mitosi és el procés en el qual una cèl·lula mare es divideix i forma dues cèl·lules filles, iguals entre si, amb la mateixa informació genètica.
Quan acaba la mitosi es divideix el citoplasma, i per tant, la cèl·lula es divideix en dues cèl·lules filles idèntiques a la cèl·lula mare. Observeu l'animació de la mitosis de sota:
Aquests processos o reaccions químiques de la nutrició que tenen lloc a l'interior de la cèl·lula s'anomenen metabolisme cel·lular. Aquesta nutrició (metabolisme) cel·lular permet a la cèl·lula:
Aquestes reaccions químiques del metabolisme cel·lular poden ser de 2 tipus:
- Catabolisme
Les substàncies orgàniques complexes es transformen en substàncies més petites i simples i fins i tot s’obté energia.
- Anabolisme
Utilitzant energia, les substàncies petites i senzilles es transformen en substàncies orgàniques complexes.
1.6 LA NUTRICIÓ AUTÒTROFA I HETERÒTROFA
Hi ha 2 tipus de nutrició cel·lular:
a) La nutrició Autòtrofa
a) La nutrició Autòtrofa
1. Prenen aigua, diòxid de carboni i sals minerals de l’exterior..
2. Obtenen energia de la llum solar gràcies al pigment clorofil·la que es troba en els cloroplasts.
3. Mitjançant els mitocondris, duen a terme l'intercanvi de gasos, i durant aquest procés de transformació es desprèn oxigen, que és expulsat fora de la cèl·lula.
4. Finalment, aconsegueixen fabricar o elaborar la seva pròpia matèria orgànica (aliment). També es desprèn energia que s'utilitza per altres funcions.
b) La nutrició Heteròtrofa
La nutrició heteròtrofa és pròpia dels éssers vius que tenen cèl·lules heteròtrofes, com són els animals, els fongs, els protozous i molts bacteris. Les cèl·lules heteròtrofes:
1. Necessiten prendre de l’exterior matèria orgànica (aliment) elaborada per altres organismes, ja que NO són capaços de fabricar-ne pel seu compte.
2. Prenen oxigen, en els mitocondris.
3. Obtenen aigua i diòxid de carboni, a més d'energia per dur a terme altres funcions.
4. Poden transformar la matèria orgànica senzilla presa de l'exterior en matèria orgànica complexa.
1.7 LA FOTOSÍNTESI
La fotosíntesi és el procés mitjançant el que les plantes, les algues i alguns bacteris (éssers vius que tenen cèl·lules autòtrofes) són capaços d’elaborar o fabricar el seu propi aliment (matèria orgànica) a partir de substàncies inorgàniques, com el diòxid de carboni, l'aigua i les sals minerals, utilitzant l’energia de la llum solar.
Fases de la fotosíntesi
La fotosíntesi es duu a terme en un orgànul exclusiu de les cèl·lules vegetals anomenat, cloroplast.
Per tal que tingui lloc la fotosíntesi, la cèl·lula pren de l'exterior aigua, sals minerals i diòxid de carboni.
També es necessita l'energia de la llum solar. L'energia de la llum solar és captada per una pigment o substància verda present en els cloroplasts, que s'anomena clorofil·la.
D'aquest procés s'obté matèria orgànica i es desprèn oxigen.
- la fase lluminosa - la fase fosca
- Fase lluminosa. Aquesta fase té lloc als cloroplasts. Durant el dia, la clorofil·la capta l'energia de la llum solar per tal que es produeixin unes reaccions químiques (que permeten trencar les molècules d'aigua, alliberar oxigen i retenir hidrogen).
- Fase fosca. Aquesta fase també té lloc als cloroplasts. Com que NO necessita llum solar, es produeix tant de dia com de nit. En aquesta fase la matèria inorgànica es transforma en matèria orgànica (l'hidrogen de la fase lluminosa s'uneix al diòxid de carboni per forma glucosa).
La importància de la fotosíntesi
La fotosíntesi és molt important per a la vida a la Terra, especialment, per dos motius:
- Gràcies a la fotosíntesi, s'allibera oxigen. Aquest oxigen és un gas vital per al manteniment de la vida al nostre planeta, ja que és necessari per a la respiració de quasi tots els éssers vius.
- Gràcies a la fotosíntesi, es fabrica o s'elabora matèria orgànica que també aprofiten els altres éssers vius del planeta per la seva alimentació.
1.8 LA RESPIRACIÓ CEL·LULAR
La respiració cel·lular és el procés que consisteix a transformar la matèria orgànica en energia.
La major part de les cèl·lules necessiten oxigen per dur a terme el procés de la respiració cel·lular i el duen a terme de la següent manera:
Podem dir que la respiració cel·lular es duu a terme només en els mitocondris, tant de les cèl·lules animals com de les cèl·lules vegetals. D'aquesta respiració es desprenen dos residus: aigua i diòxid de carboni.
Hem de ressaltar que algunes cèl·lules NO necessiten oxigen per dur a terme la respiració cel·lular. Aquestes cèl·lules, obtenen l’energia mitjançant la fermentació.
La fermentació és un procés que es produeix en tots els éssers vius, però especialment en molts bacteris i fongs unicel·lulars. Algunes fermentacions s’aprofiten per obtenir aliments, com el pa, el vi, la cervesa, el iogurt, el formatge, etc.
1.9 LA REPRODUCCIÓ CEL·LULAR
La reproducció cel·lular és el procés pel qual una cèl·lula mare es divideix (divisió cel·lular) formant noves cèl·lules que s'anomenen cèl·lules filles.
- En els organismes que només tenen UNA CÈL·LULA (organismes unicel·lulars), les noves cèl·lules filles que sorgeixen de la divisió cel·lular són nous individus iguals que els progenitors.
- En els organismes que tenen MÉS D'UNA CÈL·LULA (organismes pluricel·lulars) les noves cèl·lules filles serveixen per fer créixer l'organisme i substituir les cèl·lules antigues ja mortes.
Tipus de divisió cel·lular
La cèl·lula mare es pot dividir de 4 maneres diferents. Els 4 tipus de divisió cel·lular són:
a) Bipartició.
La cèl·lula mare es divideix en dues cèl·lules filles iguals, en grandària i forma. Així es reprodueixen organismes unicel·lulars com els bacteris i alguns protozous i multipliquen les seves cèl·lules les plantes i els animals...
b) Pluripartició.
La cèl·lula mare forma moltes cèl·lules filles. El nucli es divideix diverses vegades. Cada nucli s'envolta de citoplasma i membrana. Així sorgeixen moltes cèl·lules filles. És propia d'alguns protozous.
c) Gemmació.
El nucli de la cèl·lula es divideix en dos. En canvi, en el citoplasma es produeix una protuberància o gemma a la superfície. Un dels dos nuclis es desplaça cap a la gemma o protuberància, se'n separa i creix fins que assoleix la mida adequada. Així, de la cèl·lula mare s'obtenen dues dues cèl·lules filles diferents.Es produeix en els llevats.
d) Esporulació.
El nucli de la cèl·lula mare es divideix successives vegades. Cada nucli s'envolta de citoplasma i membrana i dóna lloc a diferents cèl·lules filles, anomenades espores. Aquestes espores s'alliberen quan es trenca la membrana de la cèl·lula mare. Es pròpia de les falgueres.
Material genètic i mitosi
El material genètic de les cèl·lules està format per llargues molècules d'una substància, anomenada àcid desoxiribonucleic, l’ADN, que conté la informació per controlar el funcionament de la cèl·lula.
En el nucli de les cèl·lules eucariotes, l’ADN es troba envoltat de proteïnes que formen un embull o entrellaçat de fibres (massa granulosa) i en aquest conjunt (ADN + proteïnes) se l'anomena cromatina.
Abans de dividir-se la cèl·lula, aquestes fibres s’agrumollen o s'enrotllen (la cromatina es condensa) i formen unes estructures individuals anomenades cromosomes. Els cromosomes només són visibles durant el procés de divisió de la cèl·lula.
Els cromosomes es divideixen i reparteixen la informació genètica que transmet la cèl·lula mare a les cèl·lules filles. En el cas de l'ésser humà, cada cèl·lula humana té 46 cromosomes.
Quan acaba la mitosi es divideix el citoplasma, i per tant, la cèl·lula es divideix en dues cèl·lules filles idèntiques a la cèl·lula mare. Observeu l'animació de la mitosis de sota:
