La Cèl·lula: Estructura, Funcions i Divisió

1. El descobriment de la cèl·lula

Robert Hooke (1665) va observar a través d'un microscopi unes petites cel·les geomètriques que va anomenar cèl·lules. Antonie van Leeuwenhoek (1674) va observar i va descriure cèl·lules vives i microorganismes a l'aigua, els animàlculs. Robert Brown (1831) va descobrir un corpuscle a l'interior de les cèl·lules vegetals que va anomenar nucli. Jan Evangelist Purkinje (1838) va introduir el terme protoplasma per designar el líquid que omplia la cèl·lula. Matthias Schleiden (1838) va afirmar que tots els animals i vegetals estan formats per cèl·lules. Rudolf Virchow (1855) va enunciar que tota cèl·lula prové d'una altra cèl·lula preexistent.

1.1. La teoria cel·lular

La teoria cel·lular es basa en els següents apartats:

• Unitat estructural
• Unitat funcional
• Tota cèl·lula procedeix d'una altra de preexistent
• Unitat genètica

2. Els nivells d'organització

S'agrupen en abiòtics i biòtics.

• Abiòtics: partícules subatòmiques, àtoms, molècules, macromolècules i complexos supramoleculars, orgànuls.
• Biòtics: Cèl·lules, Teixits, Òrgans, Aparells i sistemes, Individu, Població, Comunitat, Ecosistema, Ecosfera.

3. Els tipus d'organització cel·lular

Hi ha dos tipus de cèl·lules: eucariotes i procariotes.

Les cèl·lules procariotes no tenen nucli visible i el material genètic està dispers pel citoplasma (bacteris). Aquestes cèl·lules presenten paret cel·lular, membrana plasmàtica (forma mesosomes), cromosoma bacterià, ribosomes, flagels i fímbries.

Les cèl·lules eucariotes tenen el material genètic tancat al nucli, que està limitat per la membrana nuclear. A més del nucli, tenen molts més orgànuls cel·lulars. Aquestes presenten membrana plasmàtica, nucli, citoplasma (constitueix el citoesquelet), centrosoma, orgànuls cel·lulars (si duu ribosomes adossats és rugós, si no en té és llis), complex de Golgi, ribosomes, mitocondris, lisosomes i vacúols.

Hi ha dos models de cèl·lules eucariotes: la animal i la vegetal. La cèl·lula animal presenta el centrosoma, i les vegetals tenen una paret cel·lular.

4. El nucli cel·lular

És l'estructura més voluminosa de les cèl·lules eucariotes. Conté la majoria de l'ADN cel·lular, que conté la informació genètica. En les cèl·lules animals, el nucli està al centre i a les cèl·lules vegetals a un dels costats a causa de la pressió que fan els vacúols. Normalment les cèl·lules tenen un sol nucli, però hi ha cèl·lules amb molts nuclis (polinuclears) i també n'hi ha que no en tenen, com els glòbuls vermells dels mamífers.

Components del nucli:

• L'embolcall nuclear: està format per una doble membrana (externa i interna separades per un espai intermembranós).
• El nucleoplasma: és el medi intern aquós on hi ha immersos els altres components nuclears (replicació de l'ADN).
• El nuclèol: corpuscle esfèric i sense membrana que només es pot veure quan la cèl·lula no està en procés de divisió (forma ribosomes).
• La cromatina: està constituïda per filaments d'ADN en diferents graus de condensació (associats amb proteïnes i dispersos pel nucleoplasma).

5. Els cromosomes

Són estructures amb forma filamentosa que apareixen durant la divisió cel·lular. Transmeten la informació genètica de l'ADN de les cèl·lules mare a les filles. Cada cromosoma està format per dues cromàtides que s'uneixen en un punt anomenat centròmer. Conté una molècula de cromatina condensada i l'altra posseeix una altra de cromatina idèntica, resultat de la replicació de l'ADN (cromosomes germans).

Nombre de cromosomes:

• Organismes haploides: tenen un sol joc de cromosomes a les cèl·lules. Es representen amb la lletra N que indica el nombre de tipus diferents de cromosomes.
• Organismes diploides: tenen un nombre parell de cromosomes a les cèl·lules somàtiques, aquests s'anomenen cromosomes homòlegs i cadascun procedeix del gàmeta d'un progenitor (2n).

Tipus de cromosomes: metacèntrics, submetacèntrics, acrocèntrics i telocèntrics.

6. El cariotip

És el conjunt de cromosomes d'una espècie. Els heterosomes o cromosomes sexuals són diferents l'un de l'altre: dones XX i homes XY.

7. El cicle cel·lular

És la seqüència d'esdeveniments que experimenta una cèl·lula des de la seva formació fins que es divideix i origina dues cèl·lules filles. La durada del cicle depèn del tipus de cèl·lula i de les condicions ambientals. Es diferencien dues fases:

• Interfase o fase de no-divisió: fase inicial de llarga durada en què es pot observar el nucli cel·lular (nucli interfàsic). La cèl·lula creix i fa moltes funcions (duplicació de l'ADN).
• Fase de divisió o fase M: fase final de curta durada en què el nucli desapareix i els cromosomes es fan visibles. Comprèn la divisió del nucli o mitosi i la divisió del citoplasma o citocinesi.

8. La divisió cel·lular en les cèl·lules eucariotes

A partir d'una cèl·lula mare s'originen dues cèl·lules filles amb un nombre de cromosomes idèntic al de la progenitora. Comprèn dos processos:

• Mitosi o divisió del nucli: abans d'iniciar-se la mitosi, l'ADN es duplica, però els cromosomes no es poden veure perquè la cromatina encara no s'ha condensat. També es multipliquen el centrosoma i, si la cèl·lula és animal, els centríols (profase, metafase, anafase, telofase).
• Citocinesi o divisió del citoplasma: divisió del citoplasma i el repartiment dels orgànuls entre les dues noves cèl·lules filles. En les cèl·lules animals es fa per estrangulació i en les cèl·lules vegetals es forma un envà de separació.

9. La meiosi

És un tipus de divisió reduccional, ja que a partir d'una cèl·lula mare diploide (2n) es formen cèl·lules filles haploides (n), és a dir, amb la meitat del contingut d'ADN de la cèl·lula progenitora. En tots els vertebrats té lloc a les gònades i es formen gàmetes. La meiosi consta de dues etapes: meiosi I (se separen els cromosomes homòlegs) i meiosi II (se separen les cromàtides germanes).

10. Mitosi i meiosi

Mitosi:

• Té lloc a les cèl·lules somàtiques.
• És un procés curt.
• Els cromosomes no s'aparellen necessàriament.
• El nucli es divideix una vegada.
• A l'anafase se separen les cromàtides germanes.
• S'originen dues cèl·lules filles idèntiques amb els mateixos cromosomes que la mare.

Meiosi:

• Té lloc a les cèl·lules mare dels gàmetes.
• És un procés llarg.
• Els cromosomes s'aparellen.
• El nucli es divideix dos cops.
• Hi ha entrecreuament.
• Hi ha separació de cromosomes homòlegs.
• S'originen quatre cèl·lules filles diferents amb la meitat de cromosomes que la mare.