La cèl·lula

La cèl·lula1

LA CÈL·LULA

El descobriment del món microscopic es fitxa al segle XVII.

Antoni van Leeuwenhoek, comerciant i científic holandès, conegut per les millores que va introduir a la fabricació de microscopis i pels seus descobriments pioners sobre els protozoos, els glòbuls vermells, el sistema de capil·lars i els cicles vitals dels insectes.

La teoria cel·lular i la seva importància en biologia

LA CÈL·LULA

Robert Hooke, l’any 1665 va publicar el llibre Micrographía, relat de 50 observacions microscòpiques i telescòpiques amb detallats dibuixos.

Aquest llibre conté per primera vegada la paraula cèl·lula (cell en anglès que significa habitació petita) i en ell s'apunta una explicació plausible sobre els fòssils. Hooke va descobrir les cèl·lules observant en el microscopi una lamina de suro, adonant-se que estava formada per petites cavitats polièdriques que recordaven a les cel·les d'un panal. Per això cada cavitat es va anomenar cèl·lula. No va saber demostrar què significaven aquestes cel·les com a constituents dels éssers vius.

El que estava observant eren cèl·lules vegetals mortes amb la seva característica forma poligonal.


LA CÈL·LULAMés tard, i gràcies al perfeccionament dels microscopis durant la primera meitat del segle XIX, el botànic escocès Robert Brown, va observar la presència constant d’un corpuscle a l’interior de les cèl·lules vegetals, que va anomenar nucli, i en va destacar la importància com a element bàsic de l’estructura cel·lular.


LA CÈL·LULADos científics alemanys, Theodor Schwann, histiòleg i fisiòleg, i Jakob Schleiden, botànic, es van adonar de certa comunitat fonamental en l'estructura microscòpica d'animals i plantes, en particular la presència de nuclis, que el botànic britànic Robert Brown havia descrit recentment (1827).


Van publicar junts l'obra Investigacions microscòpiques sobre la concordança de l'estructura i el creixement de les plantes i els animals (Mikroskopische Untersuchungen über die Übereinstimmung in der Struktur und dem Wachstum der Tiere und Pflanzen, Berlin, 1839).

Van assentar el primer principi de la teoria cel·lular històrica: Tot en els éssers vius està format per cèl·lules o productes secretats per les cèl·lules.

Jakob Schleiden Theodor Schwann

LA CÈL·LULA

Altre alemany, el mèdic Rudolf Virchow, interessat en l'especificitat cel·lular de la patologia (només algunes classes de cèl·lules semblen implicades en cada malaltia) va explicar, l’any 1855, el que hem de considerar el segon principi:

Tota cèl·lula s'ha originat a partir d'altra cèl·lula, per divisió d'aquesta.


LA CÈL·LULALa teoria cel·lular va ser debatuda al llarg del segle XIX, però va ser Louis Pasteur el qual, amb els seus experiments sobre la multiplicació dels microorganismes unicelulares, descartant la teoria de la generació espontània l’any 1859, va donar lloc a la seva acceptació rotunda i definitiva.


LA CÈL·LULA

El 1933, Santiago Ramon y Cajal va demostrar que les neurones no es troben unides entre elles formant una xarxa, sinó que són cèl·lules independents.

El descobriment de la individualitat de la neurona va concedir a la teoría cel·lular una validesa universal


LA CÈL·LULAEs pot resumir el concepte modern de teoria cel·lular en els següents principis:


1. Tot en els éssers vius està format per cèl·lules o pels seus productes de secreció. La cèl·lula és la unitat anatòmica de la matèria viva, i una cèl·lula pot ser suficient per a constituir un organisme.

2. Totes les cèl·lules procedeixen de cèl·lules preexistents, per divisió d'aquestes (Omnis cellula i cellula).

3. Les funcions vitals dels organismes ocorren dintre de les cèl·lules, o en el seu entorn immediat, controlades per substàncies que elles secreten. Cada cèl·lula és un sistema obert, que intercanvia matèria i energia amb el seu mitjà. En una cèl·lula caben totes les funcions vitals, de manera que basta una cèl·lula per a tenir un ésser viu (que serà un ésser viu unicelular). Així doncs, la cèl·lula és la unitat fisiològica de la vida.

4. Cada cèl·lula conté tota la informació hereditària necessària per al control del seu propi cicle i del desenvolupament i el funcionament d'un organisme de la seva espècie, així com per a la transmissió d'aquesta informació a la següent generació cel·lular. Així que la cèl·lula també és la unitat genètica.

LA CÈL·LULALa teoria cel·lular i l’estructura dels éssers vius

A l'estudiar la matèria que constitueïx els éssers vius es poden distingir en elles diversos nivells de complexitat estructural, que són els anomenats nivells d'organització.

Actualment s'admeten cinc nivells d'organització, dels quals els tres primers arriben fins a constituir un individu. Aquests 3 primers nivells són:

1. Nivell molecular

2. Nivell cel·lular

3. Nivell pluricelular o orgànic


NIVELL MOLECULAR.

És el nivell abiòtic. Es distingeixen quatre subnivells:

Subnivell subatòmic: Ho constituïxen les partícules subatòmiques, és a dir, els protons, electrons i neutrons.

+

-

0

Subnivell atòmic: Constituït pels àtoms, que són la part més petita d'un element químic que pot intervenir en una reacció.

Subnivell molecular: Constituït per les molècules, és a dir, per unitats materials formades per l'agrupació de dues o més àtoms mitjançant enllaços químics. (ejs.: O2, H2O) i que són la mínima quantitat d'una substància que manté les seves propietats químiques. Distingim dos tipus de molècules: inorgàniques i orgàniques.

Subnivell macromolecular: Està constituït pels polímers que són el resultat de la unió de diverses molècules (ejs.: proteïnes, àcids nucleics). La unió de diverses macromoléculas dóna lloc a associacions macromoleculares (ejs: glucoproteínas, cromatina). Finalment, les associacions moleculars poden unir-se i formar orgànuls cel·lulars (ejs.: mitocondrias i cloroplasts). Les associacions moleculars constituïxen el límit entre el món biòtic i el abiótico. Per exemple, els àcids nucleics posseïxen la capacitat de autorreplicación.


NIVELL CEL·LULAR

Inclou a la cèl·lula, unitat anatòmica i funcional dels éssers vius.


NIVELL PLURICEL·LULAR O ORGÀNIC

Inclou a tots els éssers vius constituïts per més d'una cèl·lula. En els éssers pluricelulares existeix una divisió de treball i una diferenciació cel·lular arribant-se a diferents graus de complexitat creixent:

Teixits: és un conjunt de cèl·lules molt semblants que realitzen la mateixa funció i tenen el mateix origen.

Òrgans: és l'associació de diversos teixits que realitzen una funció conjunta.

Sistemes o Aparells: és un conjunt de diversos òrgans semblants o no que funcionen independentment, amb una funció comú

ELS COMPONENTS DE LES CÈL·LULES

Són els elements que formen part de les molècules que conformen les cèl·lules dels éssers vius.

S'agrupen en tres categories: principals, secundaris i oligoelements

Els Bioelements

Principals: són els elements majoritaris de la matèria viva, constitueixen el 95% de la massa total i són indispensables per a formar les biomolècules. Són quatre; carboni (C), hidrogen (H), oxigen (O) i nitrogen (N)

Formen part de la matèria viva a causa de les seves propietats físic-químiques.

Secundaris: Formen part de tots els éssers vius i en una proporció del 4,5%.

Ocupen funcions vitals per al funcionament correcte de l'organisme. Són el sofre (S), fòsfor (P), magnesi (Mg), calci (Ca), sodi (Na), potasi (K) i clor (Cl).

Oligoelements: Estan presents en els organismes en forma vestigial, però són indispensables per al desenvolupament harmònic de l'organisme.

Són 14 i constitueixen el 0,5% de la massa total: ferro (Fe), manganès (Mn), coure (Cu), zinc (Zn), flúor (F), iode (I), bor (B), silici (Si), vanadio (V), crom (Cr), cobalt (Co), seleni (Se), molibdè (Mo) i estany (Sn).


Els bioelements es combinen entre ells i poden formar milers de molècules diferents.

En la constitució de les cèl·lules intervenen les biomolècules.

Aquestes es poden classificar en inorgàniques (aigua i sals minerals) i Orgàniques (Glúcids, lípids, proteïnes i Àcids nucleics)

Les Biomolècules


Importància de l’aigua

Les Biomolècules

Capacitat dissolvent

L'aigua és el líquid que més substàncies dissol, per això diem que és el dissolvent universal. Aquesta propietat, tal vegada la més important per a la vida, es deu a la seva capacitat per a formar ponts d'hidrogen.

La capacitat dissolvent és la responsable que sigui el mitjà on ocorren les reaccions del metabolisme.

Elevada força de cohesió

Els ponts d'hidrogen mantenen les molècules d'aigua fortament unides, formant una estructura compacta que la converteix en un líquid gairebé incompresible.

Al no poder comprimir-se pot funcionar en alguns animals com un esquelet hidrostàtic.

Elevat calor específic

L'aigua pot absorbir grans quantitats de "calor" que utilitza per a trencar els ponts d'hidrogen pel que la temperatura s'eleva molt lentament.

Això permet que el citoplasma aquós serveixi de protecció davant els canvis de temperatura.


Importància de les sals minerals

Les Biomolècules

A l'igual de les vitamines, no aporten energia sinó que compleixen altres funcions:

• Formen part d’estructures esquelètiques (closques, ossos) i dentals (calci, fòsfor, magnesi i flúor).

• Regulen el balanç d'aigua dintre i fora de la cèl·lula (electrolitos).

• Intervenen en la excitabilidad nerviosa i en l'activitat muscular (calci, magnesi).

• Permeten l'entrada de substàncies a les cèl·lules (la glucosa necessita del sodi per a poder ser aprofitada com font d'energia a nivell cel·lular).

• Col·laboren en processos metabólicos (el crom és necessari per al funcionament de la insulina, el selenio participa com un antioxidant). Intervenen en el bon funcionament del sistema immunològic (zinc, selenio, coure).

• A més , formen part de molècules de gran grandària com la hemoglobina de la sang & la clorofil·la en els vegetals .


La matèria que compon les cèl·lules, llevat de l’aigua i les sals, està formada per molècules orgàniques, és a dir, molècules que contenen carboni.

Totes es poden agrupar en 4 grans classes: glúcids, lípids, proteïnes i àcids nucleics.

Les Biomolècules orgàniques


Composts de C, H i O. Es classifiquen en:

Monosacàrids: Una sola molècula, com la glucosa, fructosa i la ribosa.

Disacàrids: Formats per la unió de 2 molècules de monosacàrids, com la sacarosa (sucre de canya o remolatxa), lactosa (Sucre de la llet)

Els monosacàrids i els disacàrids tenen sabor dolç i s’anomenen sucres

Polisacàrids. No tenen sabor dolç i fan funcions d’emmagatzematge d’energia i de formació d’estructures cel·lulars. Els principals són: el midó o fécula (vegetals) i el glucògen (animals); la cel·lulosa, que és un component de la paret de les cèl·lules vegetals, i la quitina, component de l’exosquelet dels artròpodes i de les parets cel·lulars de molts fongs

Glúcds o Hidrats de carboni


Composts de C, H i O. Ocasionalment també N i P. Els més importants són:

Greixos o triglicèrids: Reserva energètica. En oxidar-se als mitocòndris aporten el doble d’energia que els glúcids.

Fosfolípids: Estructura de les membranes cel·lulars

Ceres: Cobertes protectores a fulles, fruits i a la pell, als cabells o a les plomes

Terpens: Pigments i substàncies oloroses en els vegetals. Precursors de les vitamines A, E i K

Esteroides: Precursors de vitamines com la D, hormones sexuals i les que secreta l’escorça suprarrenal. Formen àcids biliars i el colesterol

Lípids


Composts de C, H, N i S. Són polímers de 20 unitats esencials anomenades aminoàcids.

Les seves funcions principals són:

Components de les membranes i els orgànuls cel·lulars

Enzims (acceleradors i estabilitzadors de reaccions cel·lulars)

Vehicles de transport de certes molècules (Hemoglobina)

Hormones (Regulen i coordinen processos metabòlics)

Responsables de la contracció muscular (actina i miosina)

Acció defensora (anticossos)

De vegades aporten energia

Proteïnes


Composts de C, H, O, P i N. Són macromolècules, polímers formats per la repetició de monómeros anomenats nucleòtids, units mitjançant enllaços fosfodiéster. Es formen, així, llargues cadenes o polinucleòtids, el que fa que algunes d'aquestes molècules arribin a arribar a grandàries gegantes (de milions de nucleòtids de llarg). A la naturalesa hi ha 2 tipus:

ADN és bicatenari, constituït per dues cadenes polinucleotídiques unides entre si en tota la seva longitud. Aquesta doble cadena pot disposar-se en forma lineal (ADN del nucli de les cèl·lules eucarióticas) o en forma circular (ADN de les cèl·lules procariòtiques, així com de les mitocondrias i cloroplasts eucarióticos). La molècula de ADN porta la informació necessària per al desenvolupament de les característiques biològiques d'un individu i conté els missatges i instruccions perquè les cèl·lules realitzin les seves funcions. Excepcionalment, l’ADN d'alguns virus és monocatenario, és a dir, està format per un solo polinucleótido, sense cadena complementària.

L’ARN difereix de l’ADN en que la pentosa dels nucleòtids constituents, és ribosa en lloc de desoxirribosa, i que en lloc de les quatre bases A, G, C, T apareix A, G, C, U (uracil en lloc de timina). Les cadenes de ARN són més curtes que les de ADN, encara que aquesta característica és a causa de consideracions de caràcter biològic, ja que no existeix limitació química per a formar cadenes de ARN tan llargues com de ADN, al ser l'enllaç fosfodiéster químicament idèntic. El ARN sol ser monocateari.

Àcids Nucleics

ESTRUCTURA DE LES CÈL·LULES

Avui en dia sabem que la cèl·lula és la unitat fonamental, tant d’estructura com de funció, és a dir, el fragment més petit que té totes les característiques dels éssers vius

La cèl·lula unitat de vida


Es caracteritzen per tenir un nucli format per una membrana nuclear, a l’interior del qual hi ha el material genètic.Les seves parts més significatives són:

Cèl·lules eucariotes

Membrana plasmàtica

Capa continua que envolta la cèl·lula i controla l’intercanvi de

substàncies amb l’exterior

Cèl·lula animal Cèl·lula vegetal




Citoplasma

Contingut de la cèl·lula, situat entre la membrana plasmàtica i la

membrana nuclear. Està constituit per un medi líquid, o

citosol, format per aigua i substàncies solubles, on hi ha

dispersos els orgànuls cel·lulars.

Cèl·lula vegetalCèl·lula animal




Nucli

Dirigeix l’activitat cel·lular. Delimitat per una doble

membrana amb porus. Conté un líquid o nucleoplasma, on hi ha el

nuclèol i la cromatina





Nuclèol

ARN + Proteïnes. Intervé en la formació de ribosomes





Cromatina

ADN i proteines. Quan una cèl·lula comença a dividir-se es

condensa i origina els cromosomes



Reticul endoplasmàtic

És un conjunt de cavitats o canals que recorren la cèl·lula. Les membranes del retícul poden tenir adosats altres orgànuls cel·lulars, anomenats ribosomes, en aquest cas la superfície del retícul poseeix un aspecte granular i reb el nom de retícul endoplàsmic rugós (R.E.R.). En cas de no tindre ribosomes, s'anomena retícul endoplàsmic llis (R.E.L.).

La seva funció entre altres es la de arreplegar en les seues cavitats les proteines sintetitzades pels ribosomes. També es realitza la biosíntesis de colesterol i fosfolípids. Actúa com organ colector.

Orgànuls cel·lulars membranosos


Aparell de Golgi

És un biosistema membranós que forma cavitats aplanades i ordenades que reben el nom de sàculs. Un conjunt de sàculs apilats formen un dictiosoma. Una de les funcions del aparell de Golgi es el de “empaquetar” molecules com les proteines, adquireixen una envolta membranosa i constitueixen vesícules de secreció. Gracies a la seva activitat secretora es també responsable de la formació dels lisosomes.


ESTRUCTURA DE LES CÈL·LULESOrgànuls cel·lulars membranosos

Vacuol

Tenen la funció d'emmagatzenar substàncies. Consten de una membrana limitant anomenada tonoplast, i en el seu interior hi ha una disolució acuosa. Quan els lisosomes primaris verteixen els seus enzims digestius al interior d'una vacuola, es constitueix un lisosoma secundari. .


Mitocondris

Són els orgànuls energètics de les cèl·lules i en ells es produeixen el conjunt de reaccions químiques que reben el nom de respiració aerobia i mitjantçant les quals s'allibera de forma gradual l'energía que poseeixen les molècules orgàniques. Per a que es realitzin estes reaccions es necesita oxigen.


ESTRUCTURA DE LES CÈL·LULESOrgànuls cel·lulars membranosos

Cloroplasts

Són organuls exclusius de les cèl·lules autòtrofes, i es on es realitza la fotosíntesis. Estan formats per dos capes de membranes. Poseeixen substàncies captadores de llum com la clorofila, xantofila i carotens. Son generalment de forma ovoide.


Ribosomes

Són uns orgànuls molt petits només visibles al microscopi electrònic. Es troben al hialoplasma de totes les cèl·lules i també en alguns orgànuls com les mitocondries i cloroplasts. Estan formats per dos subunitats de diferent tamany. La seva funció es la de fabricar o sintetitzar proteínes. Algunes vegades es troben aillats i en altres forman grups que reben el nom de polisomes. Estos organuls no es componen de membranes, sino que son complexes macromolecules compostes unicament per varies cadenes de polipèptids, ADN i ARN.

Orgànuls cel·lulars sense membrana


Centriols

Són organuls tubulars present unicament en les cèl·lules heteròtrofes. La majoría de cèl·lules heteròtrofes poseeixen dos centriols, propers al nucli i perpendiculars entre sí. Entre les seues funcions, una de elles es la de entrar a formar part de cils i flagels. Ajuden a repartir el material genètic. També intervenen en la formació del hus aromàtic durant la mitosis, adquirint un aspecte molt diferent.



Citoesquelet

És una xarxa de filaments proteics que donen consistència a tota la cèl·lula i mantenen organitzat el material del citoplasma.

Té dos components, els microfilaments i filaments intermitjos, per una banda, i els microtúbuls per una altra



Cilis i flagels

són estructures microtubulares, que s'estenen cap a fora en algunes cèl·lules i funcionen per a donar-los moviment. Els flagels són més llargs que els cilis. Quan una cèl·lula té cilis, el seu nombre és molt gran, mentre que una cèl·lula té pocs o un sol flagel. Molts protozoarios tenen cilis i l'esperma de moltes plantes i animals tenen flagels. Els flagels i cilis estan fets de subunidades de túbuls, organitzades en forma circular per nou parells de microtúbulos pegats a un parell central, com llamps de roda de bicicleta. Els flagels i cilis es flexionen per a causar moviment a la cèl·lula o als voltants.


LA CÈL·LULA, UNITAT FUNCIONAL DELS ÉSSERS VIUS

Nutrició és el conjunt de processos mitjançant els quals les cèl·lules adquireixen i transformen matèria i energia de l'exterior. Comprèn l'intercanvi de sustancias a través de la membrana, les transformacions químiques de les molècules i l’excreció dels productes de rebuig produïts per la cèl·lula.

La nutrició permet reparar o construir noves estructures i obtenir la energía necessària per a realitzar totes les activitats de la cèl·lula.

La nutrició cel·lular

LA CÈL·LULA, UNITAT FUNCIONAL DELS ÉSSERS VIUS

L'intercanvi de substàncies es realitza a través de la membrana i pot ser:

Sense deformació de la membrana.

Així entren en la cèl·lula l'oxigen, l'aigua i els nutrientes i s'excreten les deixalles, com el diòxid de carboni i productes nitrogenats que procedeixen de la degradació de les proteïnes.

Els gasos, com l'oxigen i el diòxid de carboni i les molècules petites, com l'aigua, travessen la membrana per difusió simple, que és el moviment de partícules des d'una zona on estan més concentrades a una altra en la qual la seva concentració és menor.

L’intercanvi de substàncies en la cel·lula

LA CÈL·LULA, UNITAT FUNCIONALL’intercanvi de substàncies en la cel·lula

Els gasos, com l'oxigen i el diòxid de carboni i les molècules petites, com l'aigua, travessen la membrana per difusió simple, que és el moviment de partícules des d'una zona on estan més concentrades a una altra en la qual la seva concentració és menor.


La difusió facilitada es produeix quan les molècules s'uneixen a proteïnes de la membrana, que actuen com transportadoras. La difusió simple i la facilitada es coneixen com transport passiu i es realitzen sense despesa d'energia.


La cèl·lula també necessita adquirir o expulsar ions o molècules, des d'una regió de menor a una altra de major concentració. aquest transport contra corrent es diu transport actiu i requereix despesa d'energia.

LA CÈL·LULA, UNITAT FUNCIONAL

Osmosi

És un cas especial de difusió. Consisteix en la difusió d'aigua a través d'una membrana, que deixa passar les molècules d'aigua però no les de solut. Les solucions amb el mateix nombre de partícules dissoltes per unitat de volum (concentració) s’anomenen isotòniques. En cas contrari, la que té menys solut es denomina hipotònica i l'altra, hipertònica. Les molècules d'aigua difonen des d'una solució hipotònica (menys concentrada) a altra hipertónica.


LA CÈL·LULA, UNITAT FUNCIONAL

Amb deformació de la membrana.

Només es produeïx en algunes cèl·lules heteròtrofes i requereix despesa d'energia. EI transport de materials que no poden travessar la membrana pels mecanismes anteriors es realitza per:


• Endocitosis. La membrana engloba la partícula en una vesícula o vacuola al seu, que passa al interior de la cèl·lula. En la vacuola s'aboquen els enzims dels lisosomas, té lloc la digestió i els nutrientes obtinguts passen al citoplasma. Pot ser fagocitosis (ingestió de partícules sòlides) o pinocitosis (líquids).

• Exocitosis. Les sústáncias són englobades en vesículas i s'aboquen fora de la cèl·lula. Així s'expulsen les substàncies no digerides (egestión o defeca ción) i els productes de secreció de la cèl·lula.

La cèl·lula

Education

Transcript of La cèl·lula