Solo 24 elementi della tavola periodica formano le cellule animali e vegetali. Il carbonio, l'ossigeno, l'idrogeno e l'azoto formano la maggior parte della massa cellulare (80%). Sodio, potassio, magnesio, calcio, zolfo e fosforo rappresentano il 18%. Tutti questi elementi si differenziano molto in percentuale da quelli che compongono la superficie terrestre a quelli presenti nel corpo umano; alcuni di essi, come il silicio, nel corpo umano non ci sono affatto. L'acqua è presente in notevole quantità (≈ 70%).
Composizione chimica del protoplasma
- carbonio, idrogeno, ossigeno e azoto sono gli elementi primari (97%); seguono zolfo e fosforo
- sali inorganici dissociati: cationi (K+, Na+, Ca++); anioni (Cl-, HCO3-, SO4--)
- elementi oligodinamici: sono perlopiù metalli che svolgono funzioni catalitiche per le attività metaboliche (manganese, ferro, rame, alluminio, cobalto)
I componenti chimici si classificano in composti inorganici (acqua e sali minerali) e composti organici (glucidi, lipidi, protidi, acidi nucleici, vitamine e ormoni).
Organizzazione cellulare
Partendo dall'atomo, si va alla molecola per arrivare alle catene carboniose di diversa lunghezza. Le proprietà che caratterizzano un livello organizzativo sono diverse da quelle di un altro livello.
Le molecole carboniose, nei viventi, interagiscono fra loro creando nuovi livelli organizzativi. Le cellule sono formate da vari organelli con funzioni tipiche della vita: assorbimento di cibo, assimilazione, riproduzione, trasmissione dei caratteri ereditari, irritabilità agli agenti esterni.
Le cellule presentano 2 livelli di organizzazione:
- procarioti (il DNA ha forma circolare e non hanno un nucleo distinto)
- eucarioti (hanno nucleo distinto contenente il DNA e usano le proteine per il trasporto)
I virus possono invece essere considerati dei complessi macromolecolari piuttosto che vere e proprie cellule.
Composti: molecole inorganiche e organiche (macromolecole)
L'acqua è il composto più importante facente parte di un organismo vivente (la medusa è costituita per il 98% da acqua). Se la percentuale di acqua scende al di sotto del 20% in un organismo vivente, si dice che esso non è più "vitalmente attivo".
Molte proprietà della cellula sono legate all'acqua. L'acqua è teoricamente una molecola neutra, dal punto di vista elettronico. In essa si crea un dipolo elettrico che permette l'instaurarsi di legami a idrogeno fra le varie molecole. L'acqua possiede un discreto potere tampone perché si dissocia ed il suo prodotto ionico è costante
Kw = [H+][OH-]= 10-14
L'acqua interagisce con varie sostanze solvatandole: essa serve come mezzo di trasporto di sostanze nutritive, di gas e di cataboliti. Serve inoltre come regolatore di temperatura grazie al suo elevato calore specifico.
Le macromolecole di cui sono costituite le cellule sono grandi molecole organiche, costituite da unità monomeriche che si ripetono e sono legate da legami covalenti: sono dette anche polimeri.
I monomeri sono le unità base costitutive: essi sono aminoacidi, nucleotidi, mono e disaccaridi.
Alcuni monomeri sono detti precursori perché sono concentrati in determinate zone della cellula. Alcuni di essi, come ad esempio l'ATP, non sono legati assieme, ma agiscono individualmente.
Polimeri:
- omopolimeri (formati da monomeri tutti uguali, come ad esempio il glicogeno)
- eteropolimeri (formati da monomeri diversi, come ad esempio le proteine, gli acidi nucleici)
