Teoria cel·lular: origen, evolució i components clau

Teoria cel·lular

M. Schleiden i T. Schwann van aportar les proves definitives (basades en les seves investigacions i en les dades que hi havia acumulades), que van permetre establir l'enunciat fonamental de la teoria cel·lular:

1. La cèl·lula és la unitat anatòmica de tots els éssers vius, ja que tots estan constituïts per una o més cèl·lules (a excepció dels virus).
2. La cèl·lula és la unitat de funcionament dels éssers vius: tota cèl·lula du a terme les funcions bàsiques de tots els éssers vius: funcions de nutrició (l'obtenció de matèria i energia) i funcions de relació i reproducció (l'aplicació d'aquesta energia a autoperpetuar les seves estructures al llarg del temps).

Uns anys després (1855), Virchow va completar aquest enunciat:

3. La cèl·lula és la unitat d'origen dels éssers vius, és a dir, que cada cèl·lula procedeix d'una altra preexistent, per divisió d'aquesta. Cada cèl·lula procedeix d'una altra cèl·lula.

El 1902, Sutton i Boveri, autors de la teoria cromosòmica de l’herència, van ampliar la teoria cel·lular amb un quart postulat:

4. La cèl·lula és la unitat genètica autònoma dels éssers vius. La cèl·lula conté tota la informació sobre la síntesi de la seva estructura i el control del seu funcionament, i és capaç de transmetre-la als seus descendents.

Origen i evolució

Brou primordial

Oparin: Proposa que l’origen de la vida es produeix als oceans, on es troben totes les molècules necessàries: BROU PRIMORDIAL, formades a partir de l’atmosfera primitiva: metà, hidrogen, amoníac i aigua.

Juntament amb les descàrregues elèctriques, l'elevada temperatura del planeta, raigs ultraviolats… provoquen reaccions químiques entre les molècules.

Aquestes reaccions originen els AMINOÀCIDS, que originen PROTEÏNES, arrossegades per les pluges fins als oceans.

Experiment de Miller

Miller: van utilitzar un aparell per simular les condicions existents en l'atmosfera primitiva de la Terra i van demostrar que les molècules orgàniques podien formar-se a partir de molècules inorgàniques.

• Un recipient d'aigua calenta simularia el mar primitiu, mentre que l'atmosfera estaria constituïda per H₂O, H₂, CH₄, i NH₃.
• Un corrent elèctric representaria les abundants tempestes elèctriques existents aleshores. Per últim, un condensador refredaria l'atmosfera i crearia pluges.
• Després d'uns dies de funcionament, l'aigua del recipient passava de ser transparent a adoptar un color marró on es podien detectar una varietat de molècules orgàniques, entre les quals es trobaven els aminoàcids que formen les proteïnes.

Teoria endosimbiòtica

Lynn Margulis proposa la TEORIA ENDOSIMBIÒTICA:

• L’URCARIOTA es va transformar en hoste d’endosimbionts bacteriants.
• Per tant, molts orgànuls que contenen ADN (mitocondris, nucli, cloroplasts) presenten semblances amb cèl·lules procariotes.
• Molts URCARIOTES de gran tamany es van adaptar a la presència d’oxigen incorporant al seu citoplasma organismes procariotes amb capacitat d’eliminar substàncies tòxiques de l’oxigen.
• Aquestes estructures són les precursores dels PEROXISOMES.

• Bacteris púrpura: Originen els MITOCONDRIS.
• Cianobacteris: Originen els CLOROPLASTS.
• Espiroquetes: Es creu que originen els microtúbuls del FUS MITÒTIC i els FLAGELS.
• Arqueobacteris: Es creu que originen el NUCLI.

Eucariota animal

Informació genètica emmagatzemada en molècules ADN unides a histones, formant la CROMATINA.

Presència d’un embolcall nuclear (doble membrana semipermeable) per tal de separar el nucli del citoplasma.

Membrana plasmàtica formada per una bicapa lipídica i per proteïnes amb diverses funcions (receptores, canals iònics, transportadores, anticossos, estructures d’unió a altres cèl·lules).

El Citoplasma té endomembranes que formen diversos orgànuls:

• Aparell de Golgi
• Reticle Endoplasmàtic
• Lisosomes

Eucariota vegetal

Essencialment, la seva estructura s’assembla molt a la cèl·lula animal però amb algunes diferències:

• Presenta orgànuls característics com ara els cloroplasts i glioxisomes.
• Sistema de vacúols desenvolupat.
• Paret cel·lular: dóna suport esquelètic i protecció al teixit vegetal.
• No presenta un centrosoma organitzador del fus mitòtic (diferència amb cèl·lula animal).

Matriu extracel·lular

Es troba entre les cèl·lules dels teixits animals, actua com a nexe d’unió i omple espais intercel·lulars, dóna consistència a teixits i òrgans, i condiciona la forma, el desenvolupament i la proliferació de les cèl·lules que engloba la matriu.

La matriu està composta per una fina xarxa de fibres proteiques (col·lagen, elastina i fibronectina) immerses en una estructura gelatinosa de glicoproteïnes hidratades, la substància fonamental amorfa (està construïda per àcid hialurònic i cadenes glucídiques anomenades glicosaminoglicans).

Proteïnes

• El col·lagen: Proporciona estructura, resistència a la ruptura i consistència a la matriu.
• L’elastina: Proporciona elasticitat a la matriu.
• La fibronectina: Proporciona adhesió entre cèl·lules, i entre cèl·lules i fibres de col·lagen.

Funció

• Manté unides les cèl·lules que formen teixits, i els teixits, que formen òrgans.
• Dóna consistència, elasticitat i resistència a la compressió i a la tracció d’aquests teixits.
• Permet la difusió de substàncies, la migració de cèl·lules i influeix en la disposició en l’espai de les cèl·lules englobades.

Paret cel·lular

És una coberta gruixuda i rígida que envolta les cèl·lules vegetals. El component més abundant i característic és la cel·lulosa.

Estructura

La paret cel·lular està formada per una xarxa de fibres de cel·lulosa i una matriu, formada per aigua, sals minerals, hemicel·lulosa i pectina (substància amb una gran capacitat per retenir l’aigua).

La matriu:

• La lignina confereix rigidesa a la paret cel·lular.
• La suberina i la cutina impermeabilitzen les parets de les cèl·lules que formen els teixits protectors.
• El carbonat càlcic i la sílice (mineralització) donen rigidesa a l’epidermis de moltes fulles.

Capes

• Làmina mitjana. És la primera capa que es forma i queda davant les parets primàries de les cèl·lules veïnes. Té consistència gelatinosa degut a la pectina.
• Paret primària. És la segona capa que es genera. És prima, flexible i elàstica.
• Paret secundària. És la darrera que se forma. Perdura després de la mort de la cèl·lula.

Plasmodesmes i porus

L’intercanvi de soluts i aigua entre les cèl·lules es du a terme a través de:

• Plasmodesmes: Orificis, semblants a cordons que formen comunicacions citoplasmàtiques entre cèl·lula i cèl·lula filla quan es forma la làmina mitjana.
• Porus: Cavitats de la paret secundària entre cèl·lules veïnes.

Funció

La paret cel·lular dóna forma i rigidesa a la cèl·lula i n’impedeix la ruptura.