Organizarea lumii vii și transportul substanțelor

Celula este unitatea structurală și funcțională a organismelor vii. Celule asemănătoare formează țesuturi; țesuturile intră în organe, iar organele alcătuiesc sisteme în organism. Membrana celulară controlează schimbul de substanțe. Difuziunea este deplasarea netă a particulelor dintr-o zonă cu concentrație mai mare spre una cu concentrație mai mică. Osmoza este deplasarea apei prin membrană semipermeabilă spre soluția cu concentrație mai mare de substanțe dizolvate. Transportul activ consumă energie pentru deplasare împotriva gradientului.

La plante, apa și sărurile minerale sunt transportate prin vase lemnoase, iar substanțele organice prin vase liberiene. Circuitul apei din natură este descris mai jos și nu este același lucru cu transportul prin membrana celulară, dar ambele arată deplasarea materiei între compartimente. Într-o soluție hipertonă față de celulă, apa iese prin osmoză; pentru celula vegetală poate apărea plasmoliza.

Organizarea și reglajul. Ierarhia este celulă, țesut, organ, aparat sau sistem, organism. Organismul funcționează ca un întreg: o modificare într-un sistem atrage modificări în altele (legea integralității). Reglajul menține parametrii în limite normale printr-un mecanism cu reacție inversă: când temperatura corpului crește, transpirația o readuce spre valoarea normală.

Tipuri de transport. Difuziunea și osmoza sunt procese pasive: nu consumă energie. Transportul activ consumă energie (ATP). Fagocitoza este înglobarea unei particule solide de către celulă (leucocitele înglobează bacterii), iar pinocitoza este înglobarea unei picături de lichid.

Soluții față de celulă. O soluție hipotonă are concentrație mai mică decât mediul din celulă, una izotonă are aceeași concentrație, una hipertonă are concentrație mai mare. Eritrocitul păstrează forma într-o soluție izotonă, de exemplu serul fiziologic, cu 9 g de clorură de sodiu pe litru (0,9%). În apă distilată se umflă și poate plesni (hemoliză); într-o soluție hipertonă se zbârcește.

Rolul membranei. Membrana celulară este selectiv permeabilă: lasă să treacă apa și moleculele mici, iar substanțele mari au nevoie de transportori sau intră prin fagocitoză. Celula vegetală are, în plus, perete celular și vacuolă mare, iar celula animală nu are perete celular.

Transportul în plante. Rădăcina absoarbe apa și sărurile prin periștii absorbanți, prin osmoză și transport activ. Frunzele pierd apă prin transpirație, la nivelul stomatelor, ceea ce ajută la urcarea sevei brute prin vasele lemnoase.

Circuitul apei în natură. Soarele încălzește apa mărilor, a lacurilor și a solului, iar o parte trece în vapori (evaporare); plantele pierd și ele apă prin stomate. Vaporii se ridică, se răcesc și se condensează în picături sau cristale de gheață, care formează norii. Apa cade ca precipitații (ploaie, ninsoare, grindină). O parte se scurge spre râuri și mări, alta se infiltrează în sol, unde este absorbită de rădăcini sau ajunge în apele subterane. Ciclul fizic se leagă de cel biologic: apa absorbită de rădăcina unui stejar urcă prin vasele lemnoase și se întoarce în aer prin transpirație.

Exemplu: modelul circuitului. Într-un bol cu apă caldă, acoperit cu folie transparentă pe care se pun cuburi de gheață, apa se evaporă, vaporii se condensează pe folia rece și picăturile cad înapoi, ca precipitațiile.

Exemplu lucrat 1. Pui o celulă vegetală într-o soluție cu concentrație de sare mai mare decât în interior. Apa iese prin osmoză, volumul vacuolei scade și membrana se poate desprinde de peretele celular. Nu spui că sarea „trage” activ apa: deplasarea apei este pasivă.

Exemplu lucrat 2: eritrocitul. Un eritrocit este pus în apă distilată. Concentrația de substanțe dizolvate este mai mare în celulă, deci apa intră prin osmoză, celula se umflă și membrana poate ceda. Același eritrocit, pus în ser fiziologic, nu își schimbă volumul, deoarece soluția este izotonă.

Exemplu lucrat 3: difuziunea. Parfumul dintr-o sticlă deschisă se simte treptat în toată camera. Moleculele trec net din zona cu concentrație mare spre cea cu concentrație mică, până când distribuția devine uniformă. Procesul nu consumă energie din partea moleculelor; viteza lui crește cu temperatura.

Greșeli frecvente

• Greșit: osmoza este transport activ al sării.
  Corect: este deplasarea apei prin membrană semipermeabilă.
• Greșit: toate țesuturile sunt organisme independente.
  Corect: țesuturile sunt niveluri de organizare din organism.
• Greșit: vasele liberiene transportă doar apă și săruri minerale.
  Corect: acestea circulă în principal prin vase lemnoase.

Înainte și după