La Cèl·lula: Unitat de Vida, Estructura i Funció

La Cèl·lula: Unitat de Vida

La Teoria Cel·lular

La teoria cel·lular estableix que:

• La cèl·lula és la unitat estructural dels éssers vius.
• La cèl·lula és la unitat funcional dels éssers vius.
• Tota cèl·lula procedeix d’una altra de preexistent.
• La cèl·lula és la unitat genètica de tots els éssers vius.

Els Nivells d’Organització

La matèria té diferents nivells d’organització, i cadascun és estructuralment i funcionalment més complex que l’anterior.

Els nivells d’organització es poden agrupar en abiòtics i biòtics. Els biòtics són exclusius de la matèria viva.

Tipus d’Organització Cel·lular

• Cèl·lules procariotes: no tenen nucli visible. El material genètic està dispers pel citoplasma.
• Cèl·lules eucariotes: tenen el material genètic tancat al nucli, que està limitat per la membrana nuclear. A més del nucli, tenen més orgànuls cel·lulars.

Estructura de la Cèl·lula Procariota

• Paret cel·lular: embolcall rígid i fort format per polisacàrids i proteïnes que donen forma als bacteris.
• Membrana plasmàtica: situada dins la paret cel·lular i controla l’entrada i la sortida de les substàncies. En algunes regions es plega cap endins, formant els mesosomes, estructures on tenen lloc processos metabòlics importants, com la respiració.
• Cromosoma bacterià: format per un únic filament circular d’ADN i conté tota la informació genètica de la cèl·lula.
• Ribosomes: petits orgànuls en què té lloc la síntesi de proteïnes.
• Flagels: són prolongacions del citoplasma que intervenen en el desplaçament (bacteris).
• Fímbries: estructures curtes i nombroses que fixen el bacteri al substrat.

Estructura de la Cèl·lula Eucariota

• Membrana plasmàtica: capa que envolta la cèl·lula, l’aïlla i en regula l’intercanvi de substàncies amb l’exterior.
• Nucli: conté el material genètic a l’interior i està separat de la resta de la cèl·lula per una doble membrana porosa, la membrana nuclear, que permet l’intercanvi de substàncies amb la resta de la cèl·lula.
• Citoplasma: part de la cèl·lula compresa entre la membrana plasmàtica i la nuclear. Format per un medi aquós i una xarxa de fibres proteiques que intervenen en els moviments i la divisió de la cèl·lula, i constitueixen el citosquelet.
• Centrosoma: regió propera al nucli que controla el moviment de les fibres del citosquelet i intervé en la divisió cel·lular.
• Orgànuls cel·lulars: elements cel·lulars que s’encarreguen de diferents funcions.
  • Reticle endoplasmàtic: format per un conjunt de sacs aplanats i de conductes tubulars. Si duu ribosomes adossats, s’anomena rugós, i si no en té, llis. En el rugós se sintetitzen proteïnes, el llis intervé en la síntesi de lípids.
  • Complex de Golgi: format per conjunts de cisternes aplanades i apilades. S’hi acumulen substàncies procedents del reticle endoplasmàtic i se secreten a l’exterior per mitjà de petites vesícules que es formen a la perifèria.
  • Ribosomes: partícules de mida petita formades per l’ARN i proteïnes. S’hi fa la síntesi de proteïnes.
  • Mitocondris: forma esfèrica o allargada amb una doble membrana. Hi té lloc la respiració cel·lular.
  • Lisosomes: vesícules membranoses, procedents del complex de Golgi, que contenen enzims digestius que, per hidròlisi, transformen molècules complexes en altres de més senzilles.
  • Vacúols: vesícules membranoses a l’interior de les quals s’acumulen diferents productes.

Dos Models de Cèl·lula Eucariota

• Cèl·lules animals: presenten al centrosoma dos petits cilindres anomenats centríols.
• Cèl·lules vegetals: tenen una paret cel·lular, de cel·lulosa, que envolta externament la membrana plasmàtica. Té la funció de protegir la cèl·lula i mantenir-ne la forma regular. Presenta uns canals anomenats plasmodesmes que connecten unes cèl·lules amb unes altres. A més, tenen uns vacúols grans i cloroplasts, uns orgànuls de forma ovalada delimitats per una doble membrana on es fa la fotosíntesi.

El Nucli Cel·lular

És l’estructura més voluminosa de les cèl·lules eucariotes. Hi ha la majoria de l’ADN cel·lular, que conté la informació genètica.

En les cèl·lules animals, el nucli generalment ocupa una posició central, mentre que a les cèl·lules vegetals està desplaçat cap a un dels costats.

Els Cromosomes

Són estructures amb forma filamentosa que apareixen durant la divisió cel·lular. Transmeten la informació genètica continguda en l’ADN de la cèl·lula mare a les cèl·lules filles.

Cada cromosoma està format per dues cromàtides que s’uneixen en un punt anomenat centròmer. Una cromàtide conté una molècula de cromatina condensada i l’altra posseeix una altra molècula de cromatina idèntica, resultat de la replicació de l’ADN; per això en un cromosoma es pot parlar de cromàtides germanes. Cada cromàtide presenta dos braços, que poden tenir la mateixa longitud o diferent.

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 presents a cada cèl·lula.
• Organismes diploides: tenen un nombre parell de cromosomes a les cèl·lules somàtiques (no reproductores). Aquests cromosomes s’anomenen cromosomes homòlegs i cadascun procedeix del gàmeta d’un progenitor. Els organismes diploides es representen amb 2n.

El Cariotip

És el conjunt de cromosomes d’una espècie. S’hi distingeixen dos tipus de cromosomes:

• Heterocromosomes o cromosomes sexuals: són molt diferents l’un de l’altre i intervenen en la determinació del sexe. Un s’anomena X i l’altre, Y. En les persones, les dones són XX perquè tenen dos cromosomes X. Els homes són XY, perquè tenen un cromosoma X i un Y.
• Autosomes: constitueixen la resta de cromosomes i són iguals en tots dos sexes.

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 reproducció de les cèl·lules es fa per mitjà de la divisió cel·lular, procés en què a partir d’una cèl·lula mare s’originen dues cèl·lules filles.

Fases del Cicle Cel·lular Eucariota

En el cicle cel·lular de les cèl·lules eucariotes es diferencien dues fases:

• Interfase o fase de no-divisió: fase inicial de llarga durada en què es pot observar el nucli cel·lular, l’anomenat nucli interfàsic. Durant aquesta fase la cèl·lula creix i fa moltes funcions.
• 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.

La Divisió Cel·lular en Cèl·lules Eucariotes

En la fase de divisió o fase M, a partir d’una cèl·lula mare s’originen dues cèl·lules filles amb un nombre de cromosomes idèntic al de la progenitora.

La Mitosi o Divisió del Nucli

Tot i que la mitosi és un procés continu, es pot dividir en quatre fases:

• Profase: la cromatina comença a condensar-se i a formar els cromosomes. El nuclèol i la membrana nuclear desapareixen i es comença a constituir el fus acromàtic.
• Metafase: els cromosomes, totalment condensats, es disposen al centre de la cèl·lula formant la placa equatorial, i s’adhereixen pel centròmer a les fibres del fus acromàtic.
• Anafase: les cromàtides germanes de cada cromosoma se separen i es dirigeixen a pols oposats de la cèl·lula arrossegades pels filaments del fus acromàtic.
• Telofase: reapareix el nuclèol i es comença a formar la membrana nuclear. Desapareix el fus acromàtic i els cromosomes es descondensen per constituir de nou la cromatina.

La Citocinesi o Divisió del Citoplasma

El procés és diferent en les cèl·lules animals i en les vegetals:

• Cèl·lules animals: es fa per estrangulació del citoplasma, en la majoria dels casos, a nivell de l’equador de la cèl·lula.
• Cèl·lules vegetals: es forma un envà de separació entre les cèl·lules filles anomenat fragmoplast.

Diferències entre Mitosi i Meiosi

Mitosi:

• Té lloc en les cèl·lules somàtiques.
• És un procés curt.
• No necessita que els cromosomes estiguin aparellats, de manera que pot passar tant en cèl·lules haploides com diploides.
• El nucli es divideix una sola vegada.
• No hi ha entrecreuament.
• Durant l’anafase se separen les cromàtides germanes.
• S’originen dues cèl·lules filles idèntiques entre si amb els mateixos cromosomes que la mare.

Meiosi:

• Només es dóna en les cèl·lules mare dels gàmetes.
• És un procés llarg.
• Només té lloc en cèl·lules amb un nombre diploide de cromosomes, ja que necessita que aquests estiguin aparellats per homòlegs.
• El nucli es divideix dues vegades.
• Durant la primera divisió meiòtica té lloc l’entrecreuament entre cromosomes homòlegs.
• Durant la primera divisió meiòtica se separen els parells de cromosomes homòlegs.
• En la segona divisió se separen les cromàtides.
• S’originen quatre cèl·lules filles genèticament diferents, amb la meitat de cromosomes que la cèl·lula mare.

Components del Nucli

• Embolcall nuclear: format per una doble membrana, l’externa i la interna, separades per un espai intermembranós. Totes dues membranes estan travessades per porus nuclears, a través dels quals té lloc l’intercanvi de substàncies entre el nucli i el citoplasma.
• Nucleoplasma: medi intern aquós on hi ha immersos els altres components nuclears. És el lloc on es fa la replicació de l’ADN nuclear.
• Nuclèol: corpuscle esfèric i sense membrana que només es pot veure quan la cèl·lula no està en procés de divisió. La seva funció principal és formar els ribosomes. En un mateix nucli hi pot haver més d’un nuclèol.
• Cromatina: constituïda per filaments d’ADN en diferents graus de condensació, associats amb proteïnes i dispersos pel nucleoplasma. Quan la cèl·lula es divideix, els filaments de cromatina s’organitzen i es condensen per formar estructures més gruixudes, els cromosomes.