El Descobriment de la Cèl·lula

Descobriment de la cèl·lula

• Robert Hooke, l'any 1665, utilitzà un microscopi de 50 augments per a observar per primera vegada teixit vegetal (suro).
• Hooke denominà "cèl·lules" les petites cel·les que observà.
• Anton van Leeuwenhoek va construir microscopis de fins a 200x, l'any 1665.
• Leeuwenhoek observà protozous, rotífers (animàculs), llevats, espermatozoides, glòbuls rojos i bacteris.

S.XIX i posteriors

• Durant el segle XIX hi ha millores significatives en microscòpia i tècniques de preparació de mostres.
• Les millores van permetre a la visualització de cèl·lules amb més detall i l'observació de les seves estructures.
• Robert Brown va observar en cèl·lules vegetals un corpuscle denominat nucli l'any 1831.

La teoria cel·lular

• Matthias Jakob Schleiden i Theodor Schwann van iniciar els dos primers principis de la teoria cel·lular.
• El primer postulat és que la cèl·lula és la unitat morfològica de tots els éssers vius.
• El segon postulat és que la cèl·lula és la unitat fisiològica dels organismes.
• Rudolf Virchow va proposar el tercer principi l'any 1855, postulant que tota cèl·lula prové, per divisió, d'una altra cèl·lula.
• La teoria cel·lular enuncia que la cèl·lula és la unitat morfològica, fisiològica i genètica de tots els éssers vius.

Estructura bàsica de la cèl·lula

• Totes les cèl·lules presenten tres estructures comunes: membrana cel·lular, citoplasma i material genètic (ADN).
• La membrana cel·lular és una capa que envolta la cèl·lula, formada per lípids i proteïnes, i és semipermeable.
• El citoplasma és la massa gelatinosa que es troba a l'interior de la cèl·lula i que conté estructures anomenades orgànuls.
• El material genètic (ADN) conté la informació genètica i controla el funcionament de la cèl·lula.

Tipus de cèl·lules

• Hi ha dos tipus principals de cèl·lules: procariotes i eucariotes.
• Les cèl·lules procariotes són més simples, primitives i petites; no tenen un veritable nucli i el material genètic està dispers en el citoplasma. Un exemple són els bacteris.
• Les cèl·lules eucariotes són més complexes i grans, tenen un veritable nucli i es troben en animals, vegetals i altres regnes.

Cèl·lula procariota

• Les cèl·lules procariotes són més primitives i van sorgir abans que les eucariotes.
• Tenen una mida petita, fins a 10 μm.
• Són d'organització senzilla i no tenen orgànuls membranosos.
• No tenen nucli, el seu material genètic (ADN) troba lliure al citoplasma (nucleoide). A vegades, poden tenir plasmidis (petits fragments ADN cíclics).
• Les cèl·lules procariotes presenten una membrana plasmàtica formada per una bicapa de lípids, amb proteïnes i glúcids i una paret cel·lular.
• Poden presentar una càpsula amb funció de protecció davant les variacions del medi.
• Al citoplasma, presenten ribosomes, que fabriquen les proteïnes.
• Alguns bacteris presenten flagels, amb els quals es poden desplaçar.
• El pèl (pilus), o pili (plural), són prolongacions que permeten unir-se a altres bacteris i transferir-se els plasmidis (conjugació).
• Les cèl·lules procariotes posseeixen mesosomes (invaginacions de la membrana on es donen les reaccions metabòliques).

Cèl·lula eucariota

• Les cèl·lules eucariotes són més grans i complexes.
• Presenten orgànuls membranosos on es fan diversos processos.
• El material genètic es troba al nucli, envoltat per una doble membrana que el separa del citoplasma.
• La membrana plasmàtica és la responsable del transport i l'intercanvi de molècules entre la cèl·lula i el medi.
• El citoplasma delimita externament i s'hi poden diferenciar el citosol, el citoesquelet, diversos orgànuls membranosos i altres estructures com els ribosomes.
• Hi ha dos tipus de cèl·lules eucariotes: cèl·lula vegetal i cèl·lula animal.

Nucli

• El nucli és l'estructura més visible amb el microscopi òptic.
• S'hi localitza el material genètic i controla les funcions cel·lulars.
• Es poden distingir les següents parts: embolcall nuclear, cromatina i nuclèol.
• L'embolcall nuclear està format per dues membranes (l'externa amb ribosomes) i presenta porus que permeten el pas de molècules al citoplasma.
• La cromatina està feta de molècules ADN associades a histones (proteïnes). Formen llargues fibres que s'escurcen i es condensen per formar els cromosomes i està banyada pel nucleoplasma (similar al citosol).
• El nuclèol és una estructura rica en ARN i proteïnes, a part d'ADN; on es sintetitza l’ARN ribosòmic.

Funció del nucli

• El nucli dirigeix les activitats de la cèl·lula.
• L'ADN nuclear hi té la informació necessària per a la síntesi de les proteïnes.
• Mitjançant el control de la transcripció s'elabora l'ARNm, necessari per sintetitzar una proteïna determinada als ribosomes del citoplasma o del reticle endoplasmàtic rugós (traducció).
• L'ADN es duplica per replicació abans de la divisió cel·lular.

Cèl·lula animal

• Té una estructura gran complexitat i un elevat nombre d'espais interns delimitats per membranes, amb funcions diferents.
• A causa de la diferenciació cel·lular, estan molt especialitzades i presenten molta diversitat.

Membrana plasmàtica

• La membrana plasmàtica està formada per una bicapa (fosfolípids) lipídica amb proteïnes i glúcids.
• Aquesta és semblant a totes les membranes cel·lulars.

Citoplasma

• El citoplasma inclou citoesquelet i citosol.
• El citoesquelet consisteix en un conjunt de filaments proteics i de microtúbuls.
• El citosol és el medi aquós que conté la resta d'elements.

Orgànuls

• S'hi troben orgànuls membranosos i no membranosos.
• Els centríols són exclusius de les cèl·lules animals, formen part del centrosoma i les seves funcions estan relacionades amb la motilitat cel·lular, l'organització del citoesquelet i la divisió cel·lular.

Cèl·lules vegetals

• Presenten algunes característiques que les diferencien de les cèl·lules animals:
  • No tenen centríols, tenen un centre organitzador de microtúbuls (COMT) en lloc del centrosoma.
  • Paret cel·lular adossada a la membrana plasmàtica, que està formada per cel·lulosa, que protegeix la cèl·lula. Té orificis, plasmodesmes, que permeten el pas de molècules entre cèl·lules veïnes.
  • Cloroplasts amb clorofil·la i pigments fotosintetitzadors.
  • Tenen un vacúol molt gran delimitat per una membrana que fa la funció d'emmagatzematge de substàncies (normalment, aigua).

Estructura i orgànuls de la cèl·lula eucariota

• Les cèl·lules eucariotes tenen una gran diversitat d'orgànuls, que es poden classificar segons si estan o no formats per una membrana.
  • Orgànuls membranosos: reticle endoplasmàtic, aparell de Golgi, mitocondris, cloroplasts, lisosomes, peroxisomes i vacúols.
  • Orgànuls no membranosos: ribosomes, citoesquelet i centrosoma.

Reticle endoplasmàtic

• El reticle endoplasmàtic (RE) és un conjunt de sacs i canals membranosos interconnectats.
• Hi ha dos tipus: reticle endoplasmàtic rugós (RER) i reticle endoplasmàtic llis (REL).
• RER: Conté ribosomes associats a la cara exterior, està en contacte amb la membrana nuclear i emmagatzema i trasllada les proteïnes que sintetitzen els ribosomes.
• REL: No té ribosomes associats, es troba a continuació del RER i produeix lípids.

Aparell de Golgi

• Consta d'un conjunt de sacs membranosos, aplanats i superposats, anomenats cisternes (dictiosoma), però que no estan connectats entre si.
• S'hi modifiquen les proteïnes i els lípids procedents del RE, distribuïts a la cèl·lula i al medi extracel·lular a través de les vesícules.

Mitocondris

• Tenen forma d'òrgans ovalats formats per una doble membrana.
• La membrana externa és llisa, mentre que la interna està plegada formant unes crestes.
• L'espai interior de la membrana interna s'anomena matriu.
• Contenen el seu propi ADN i ribosomes.
• Fan la respiració cel·lular (obtenció d'energia).

Cloroplasts

• Són orgànuls exclusius de les cèl·lules vegetals, que tenen el seu propi ADN cloroplàstic i ribosomes.
• Són allargats i formats per una doble membrana, que delimita l'espai interior, denominat estroma.
• Dins de l'estroma, es troben els tilacoides, que són uns apilaments de discs on es troba la clorofil·la (capta la llum solar).
• El cloroplast fa la fotosíntesi.

Lisosomes

• Són vesícules membranoses que contenen enzims que s'encarreguen de la digestió intracel·lular.

Peroxisomes

• Són vesícules membranoses que contenen enzims (catalases i oxidases) que ajuden que la cèl·lula elimini els peròxids.
• S'encarreguen de reaccions d'oxidació.

Vacúols

• Són orgànuls globulars membranoses que emmagatzemen nutrients, rebuig o aigua.

Ribosomes

• Són estructures globulars formades per ARNr i proteïnes.
• Es poden trobar lliures en el citoplasma o adherits a la membrana del RER.
• Tenen com a funció la síntesi de proteïnes (procés de traducció).
• En les cèl·lules procariotes, són més petits que en les eucariotes.

Citoesquelet

• Es tracta d'una xarxa proteica que dóna suport al citoplasma i és responsable del moviment cel·lular.
• Els seus components són microfilaments formats per actina (que participen en la contracció muscular i la citocinesi), filaments intermedis formats per proteïnes (que mantenen la forma cel·lular) i microtúbuls (estructures buides que formen el fus mitòtic i els cilis i flagels).

Centrosoma

• Orgànul situat prop del nucli.
• Les cèl·lules animals tenen un centrosoma amb centríols (dos cilindres perpendiculars formats per microtúbuls), mentre que les cèl·lules vegetals tenen un centre organitzador de microtúbuls però no centríols.
• És responsable de l'organització dels microtúbuls i de la formació del fus mitòtic (divisió cel·lular).

L'origen de les cèl·lules eucariotes: endosimbiosi

• L'origen de les cèl·lules eucariotes s'explica a partir de la teoria endosimbiòtica, formulada per Lynn Margulis el 1967.
• Segons aquesta teoria, les cèl·lules eucariotes actuals serien el resultat d'una associació de col·laboració o simbiosi entre diferents cèl·lules procariotes primitives.
• Aquesta teoria està avalada per la presència d'ADN i de ribosomes semblants als bacterians als mitocondris i als cloroplasts.
• Algunes de les proves que donen suport a aquesta teoria són la presència de ribosomes de tipus bacterià (més petits que els eucariotes) a l'interior de mitocondris i cloroplasts, el genoma d'aquests orgànuls està organitzat com el dels bacteris i l'estructura de dobles bicapes lipídiques de les membranes de mitocondris i cloroplasts.
• Alhora, els mitocondris i els cloroplasts es divideixen per fissió binària igual que els procariotes i, en general, la síntesi proteica en mitocondris i cloroplasts és autònoma.