Tema 1 - Introducció PDF

Tema 1 ‐ Introducció Història evolutiva de la diversitat biològica: l’arbre de la vida. Organització general de les cèl∙lules procariotes i eucariotes. La cèl∙lula animal i la cèl∙lula vegetal Competències específiques...

Tema 1 ‐ Introducció Història evolutiva de la diversitat biològica: l’arbre de la vida. Organització general de les cèl∙lules procariotes i eucariotes. La cèl∙lula animal i la cèl∙lula vegetal Competències específiques Els éssers vius es presenten en una gran varietat de formes. Malgrat aquesta gran diversitat, els organismes vius comparteixen un conjunt de característiques comunes que les distingeix de les formes no vives: Una organització molt precisa Creixement i desenvolupament Metabolisme autoregulat Habilitat de respondre a estímuls externs Adaptació a canvis ambientals Reproducció D'altra banda , els éssers vius comparteixen una característica fonamental: estan compostos per unitats bàsiques denominades cèl∙lules i que solament poden formar‐se per divisió de cèl∙lules preexistents Cada esser viu pot estar format per una (unicel∙lulars) o varies cèl∙lules (pluricel∙lular), que es presenten en una gran varietat, tant en formes i mides com en funcions i requeriments. bacteri parameci Tija de planta jove neurona del cerebel Malgrat aquesta varietat externa, totes les cèl∙lules comparteixen un elevat grau de similitud interna: totes les Tota cèl∙lula està delimitada per una cèl∙lules estan compostes pel mateix tipus de molècules barrera que controla el pas de materials bàsiques que participen en una sèrie de reaccions químiques entre la cèl∙lula i l‘entorn que l'envolta : la comunes membrana plasmàtica Totes les cèl∙lules contenen instruccions (gens) emmagatzemats en forma de llargs polímers (DNA) formats per 4 monòmers (nucleòtids). Aquesta informació és copiada (transcrita) a un altre polímer relacionat (RNA) i que posteriorment és traduïda a un altre tipus de polímers (proteïnes) formats per 20 monòmers (aminoàcids). Les proteïnes realitzen diferents funcions dins de la cèl∙lula (estructural, catalítica, motors moleculars...) que depenen de la seua estructura, la qual ve donada per l'ordre de disposició de la seua seqüència d'aminoàcids, que li farà adoptar una estructura tridimensional única. Cada procés és realitzat a l'interior cel∙lular en estructures especialitzades: orgànuls. Tots aquests processos són realitzats mitjançant processos d'obtenció i transformació d'energia: Metabolisme  La cèl∙lula es reprodueix duplicant el seu DNA i dividint‐se en dues, passant una còpia de les instruccions genètiques a cadascuna de les cèl∙lules filles. A voltes es produeixen errors en la duplicació del DNA, que té com resultat cèl∙lules filles amb petits canvis en la informació genètica (mutacions), la qual cosa permet als organismes vius evolucionar. Aquesta similitud interna a nivell cel∙lular de tots els éssers vius és conseqüència del seu origen comú: tots els organismes vius Last presents en la terra provenen d'un ancestre comú (procariota Universal ancestral, LUCA), a partir del qual varen evolucionar totes les Common formes de vida actuals i que poden agrupar‐se en tres grans Ancestor dominis: Archaea, Bacteria i Eukarya  La comparació dels genomes dels organismes vius que existeixen en l’actualitat es una ferramenta que ens permet deduir les característiques dels seus precursors A partir de LUCA (Last Universal Common Ancestor) varen derivar els organismes: ancestres d’Arquees (LACA, Last Archaeal Common Ancestor) ancestres de Bacteris (LBCA, Last Bacterial Common Ancestor) Més endavant, a partir d’un organisme Arquea va sorgir l’ancestre d’eucariotes (LECA, Last Eucaryotic Common Ancestor) D’aquests estudis també es pot inferir l’existència de altres Altre resultat d’aquests estudis es la reconstrucció de organismes que varen extingir‐se però varen transferir l’estructura de la cèl∙lula LUCA i els processos que ja seria alguns fragments d’informació genètica als precursors dels capaç de realitzar, com la utilització del codi genètic, els organismes vius actuals 20 aminoàcids per a fer proteïnes o la molècula d’ATP com a eina per emmagatzemar energia El dominis Bacteria i Archaea es componen de procariotes, organismes unicel∙lulars que, encara que difereixen entre ells en moltes característiques estructurals, fisiològiques i bioquímiques, es caracteritzen per mancar d'embolcall nuclear i d'orgànuls limitats per membranes La cèl∙lula procariota pot posseir els següents components: Pili, estructures d'adherència en la superfície d'alguns procariotes; Nucleoide, regió on es localitza el DNA de la cèl∙lula; Ribosomes, orgànuls que sintetitzen proteïnes; Membrana plasmàtica (MP), membrana que delimita el citoplasma; Paret cel∙lular, estructura rígida que envolta per fora a la MP; Càpsula, revestiment exterior d'aspecte gelatinós de molts procariotes; Flagels, orgànuls de locomoció d'alguns bacteris. La majoria de procariotes viuen com a cèl∙lules individuals, encara que alguns s'uneixen per a formar cadenes, clústers i altres estructures multicel∙lulars. Presenten també diferents grandàries i formes. Les cèl∙lules procariotes es divideixen ràpidament si les condicions són òptimes, permetent‐li aconseguir nombres alts de població. Aquest fet, combinat amb la seua capacitat d'intercanviar informació genètica mitjançant un procés semblat al sexe (conjugació), permet a les poblacions de procariotes evolucionar de manera ràpida i així adquirir una característica beneficiosa, com l'habilitat d'utilitzar una nova font de menjar o la resistència a un antibiòtic. Els bacteris comprenen des d'espècies patògenes causants de malalties, fins a espècies beneficioses, com són les usades per a fabricar formatges i altres productes làctics. Els individus del domini Arqueus (arqueobacteris) són espècies que viuen en uns ambients molt extrems, difícilment tolerats per altres organismes: temperatura elevada (fonts termals), alta salinitat (mar mort, gran llac salat), absència d'oxigen i presència de metà (pantans), ambients anaeròbics dins de l'intestí del bestiar o en depuradores d'aigües fecals. Per açò, als organismes del domini Arqueus se'ls sol denominar extremòfils. El domini Eukarya inclou als organismes eucariotes: Els protistes són eucariotes unicel∙lulars i alguns parents multicel∙lulars, relativament simples. El Regne Vegetal està format per eucariotes multicel∙lulars que realitzen la fotosíntesi, és a dir, la transformació de l'energia lluminosa en l'energia química dels aliments El Regne dels Fongs està definit parcialment per la forma de captació de nutrients dels seus membres (per exemple, matèria orgànica del sòl) El Regne Animal està format per eucariotes multicel∙lulars que ingereixen a altres organismes La cèl∙lula eucariota presenta una estructura molt mes complexa que la procariota: posseeix embolcall nuclear, és a dir, tenen un nucli vertader, així com diferents compartiments limitats per membrana (especialitzats a realitzar funcions concretes) i citosquelet (responsable de mantindre forma i moviment cel∙lular, així com del transport de orgànuls i molècules per el citoplasma). Les cèl∙lules eucariotes també posseeixen un tipus especial d'orgànuls amb el seu propi material genètic: mitocondris i cloroplasts. Es postula que la cèl∙lula eucariota sorgeix de l'ancestre comú procariota, mitjançant l'aparició de totes aquestes estructures en successives etapes. Embolcall nuclear i altres orgànuls delimitats per membranes s'originarien a partir d'invaginacions de la membrana plasmàtica La hipòtesi endosimbiont postula que el mitocondri s'originaria a partir de bacteris aeròbics engolits per la cèl∙lula eucariota ancestral, sobrevivint en el seu interior entrant en simbiosi. Es pensa que els cloroplasts tenen un origen similar, originant‐se a partir de bacteris fotosintètics que van ser engolides per cèl∙lules eucariotes ancestrals que ja posseïen mitocondris.  Diferencies Cèl∙lula procariota / Eucariota Procariota Eucariota (del grec pro, “abans” i karyon, “nucli”) (del grec eu, “vertader”, i karyon, “nucli”) material genètic (nucleoide) lliure en el Nucli: el seu material genètic (de contingut i citoplasma, sense estar envoltat de cap complexitat superior al de les cèl∙lules procariotes) membrana està envoltat per una doble membrana o embolcall l'únic orgànul que posseeixen és el nuclear. ribosoma, encara que alguns procariotes poden En el seu citoplasma, a més dels ribosomes, presentar tilacoides si realitzen la fotosíntesi existeixen altres orgànuls limitats per membranes: reticle endoplasmàtic, complex de Golgi, mitocondris, plastidis, lisosomes, peroxisomes. organització interna determinada per una sèrie de filaments proteics que formen una estructura canviant (citoesquelet). grandària cel∙lular, molt major que en les procariotes Característiques estructurals d'una cèl∙lula animal Característiques estructurals d'una cèl∙lula vegetal Diferencies Cèl∙lula Vegetal / Animal Paret vegetal:Les cèl∙lules vegetals estan envoltades d'una paret rígida, rica en polisacàrids, especialment cel∙lulosa, que matriu extracel∙lular :presenta unes característiques manté la forma cel∙lular, les protegeix del dany mecànic i molt diferents tant pel que fa a composició química com en permet la seua vida en un medi no isotònic. Es troba les seues funcions, encara que comparteix amb la paret travessada per plasmodesmes, canals que permeten la vegetal un paper protector. comunicació entre els citoplasmes de cèl∙lules vegetals centrosomes amb centríols adjacents Plastidis: orgànuls exclusius i característics de les cèl∙lules Lisosomes vegetals i d'alguns procariotes. Existeixen diferents tipus, sent Flagels (excepcions: algunes gàmetes vegetals i els més importants els cloroplasts, plastidis amb clorofil∙la algues/microalgues) encarregats de realitzar la fotosíntesi. Vacúol central: Orgànul prominent de les cèl∙lules Perquè no són essers vius? vegetals, amb funcions molt variades i importants com són: mineral: no es nutreix acumulació i magatzematge de substàncies, participació en mòvil: no es pot reporoduir la forma cel∙lular, funció lisosòmica i manteniment de la virus: no es pot reproduir sense dependre turgència, fonamental per al creixement cel∙lular d'altres cèl.lules