Page 1

B BIIO OL LO OG GIIA A PROVES D’ACCÉS I CURS PONT A CICLES FORMATIUS DE GRAU SUPERIOR

Alumne:............................................................................... Curs: 2013 / 2014


Biologia 2  ______________________________________ 

 

TEMA

CONTINGUT

0

Introducció

5

De la cèl·lula a un organisme

6

L’intercanvi de matèria i energia entre els organismes i el seu entorn

7

Els bacteris i virus en acció

8

La biodiversitat

Pep Maria 


Biologia 3  ______________________________________ 

 

5. L’organització cel·lular. De la cèl·lula a l’organisme La cèl·lula procariota i eucariota. Cèl·lules especialitzades. Fases del cicle cel·lular. Disfunció de les cèl·lules canceroses

Pep Maria 


Biologia 4  ______________________________________ 

  ESTRUCTURA CEL·LULAR.- Teoria Cel·lular: •

La cèl·lula és la unitat estructural: tots els éssers vius estan constituïts per cèl·lules

La cèl·lula és la unitat de reproducció: qualsevol cèl·lula prové de una altre cèl·lula

La cèl·lula és la unitat anatòmica i funcional dels éssers vius.

La cèl·lula conté la informació necessària per a la síntesi de la seva pròpia estructura i pel control del seu funcionament, i la pot transmetre a la seva descendència

• TIPUS DE CÈL·LULA1: PROCARIOTA PARET CEL·LULAR

EUCARIOTA

Químicament complexa, amb un àcid exclusiu Quan existeix està composta per materials de les procariotes

simples

MEMBRANA PLASMÀTICA

Sense esterols

Amb esterols (àtoms de carboni entre 27 a 29)

NUCLI

No definit

Definit per una membrana nuclear

ADN MITOCÒNDRIES

Una sola molècula cíclica, no associada amb És lineal i té varis cromosomes associats amb histones. No hi ha mitosi No n’hi ha. La respiració es realitza a la

histones2. S’hi localitza la funció respiratòria

membrana citoplasmàtica o al mesosoma RIBOSOMES

70S (30s i 50s)

CITOPLASMA

Molts ribosomes, pocs orgànuls i citoesquelet.

80S (40s i 60s) Posseeix casi tots els orgànuls i la seva mida és molt variable

L’esterol més abundan en els animals és el colesterol

                                                             1

Les cèl·lules van ésser observades per primer cop pel polifacètic científic anglès Robert Hooke. El 1665 va publicar el seu llibre Micrographia en el qual hi exposava les seves observacions en un microscopi de la seva invenció. Entre d'altres coses que havia vist parlava d'uns petitíssims compartiments que havia trobat en una fina làmina de suro i que li recordaven les petites cel·les que construeixen les abelles en un rusc. Degut a això les va anomenar cèl·lules. Avui en dia sabem que el que Hooke va veure eren les parets cel·lulars del que havien estat cèl·lules vives quan formaven part de l'escorça de l'arbre. La persona que més popularitat li va donar al microscopi va ésser l'holandès Antonie van Leeuwenhoek, un comerciant que en les seves estones lliures es dedicava a pulir lents i a muntar-les en suports. Amb el seu microscopi el 1673 va observar els glòbuls de la sang, el 1674 va ser el primer en descobrir els primers éssers unicel·lulars, els protozous d'una bassa. Nou anys més tard va ser el primer en veure bacteris, en concret els de la seva boca.

2

Les histones són proteïnes bàsiques, de baix pes molecular, molt conservades evolutivament entre els eucariotes i alguns procariotes. Formen la cromatina juntament amb l'ADN, sobre la base d'unes unitats conegudes com nucleosomes.

Pep Maria 


Biologia 5  ______________________________________ 

  Diferències entre les cèl·lues procariotes i eucariotes3 Cèl·lules procariotes.Model de cèl·lula procariota: Bacteri Genoma: un sol cromosoma4 amb una sola molècula de ADN, sense membrana envolvent i cíclic. Sense histones ni introns. Pot haver-hi

Bacteri

plàsmids (molècules d’ADN independents) Citoplasma5: amb pocs orgànuls: •

Molts ribosomes6

Enzims

Mesosomes7 (replecs de membrana)

Envoltes8 bacterianes: •

Càpsula formada per lípids. No sempre hi és

Glicocàlix formada per glúcids

Paret cel·lular dos tipus: gram + i gram –

Membrana plasmàtica

Estructures no fixes: •

Grànuls d’inclusió9

Endòspores10protegeixen al genoma

Flagels pel moviment cel·lular

Pilis o fímbries per adherir-se a superfícies.

                                                             3 Fins que es va inventar el microscopi electrònic (1934) els biòlegs creien que totes les cèl·lules tenien la mateixa estructura: membrana-citoplasma-nucli. A partir d'aquest moment es va descobrir que alguns grups d'éssers vius unicel·lulars tenien una estructura diferent. Així doncs, podem parlar de: • Cèl·lules eucariotes: Formen part de tots els animal i vegetals tot formant teixits, i també les trobem a la gran majoria de microorganismes (protozous, algues unicel·lulars i fongs unicel·lulars). Són les més abundants en el conjunt dels éssers vius. Tenen l'estructura clàssica membrana-citoplasma-nucli. La característica pròpia és que posseeixen un nucli amb membrana nuclear ben diferenciat del citoplasma. També tenen una sèrie d'orgànuls bastant complexos: ribosomes, aparell de golgi, mitocondris, , vacúols, lisosomes, reticle endoplasmàtic,cloroplasts ... Dins el nucli trobem la cromatina que forma els cromosomes. Les cèl·lules eucariotes seran estudiades amb més detall en successives pàgines. Dins de les cèl·lules eucariotes podem observar algunes diferències entre cèl·lules animals i cèl·lules vegetals. • Cèl·lules procariotes: La principal característica és que no posseeixen membrana nuclear. En general són mes petites que les eucariotes, més primitives i no formen teixits especialitzats. Només les trobem en dos grups de microorganismes: bacteris i cianobacteris. Tenen una membrana plasmàtica però a més a més tenen una paret cel·lular que no és de cel·lulosa sinó d'una altra substància anomenada mucopolisacàrid. Els únics orgànuls que té són els ribosomes, més petits però molt nombrosos, i la resta de funcions (respiració, algunes la fotosíntesi...) les fan en uns plecs de la membrana anomenats mesosomes. Tenen un únic cromosoma anul•lar o circular bastant enrotllat i d'estructura senzilla. A la membrana poden tenir cilis (molts filaments i curts) o flagells (pocs filaments i molt allargats) que els permeten el moviment. 4 Cromosoma bacterià o nucli bacterià està constituït per la llarga molècula de ADN, molt enrotllada i doblegada sobre sí mateixa, i pot ser fins 500 vegades més llarga que la cèl·lula que la conté. 5 El citoplasma es el medi cel·lular limitat per membranes, similar al de la cèl·lula eucariota, i es on es realitzen la majoria de les reaccions metabòliques de la cèl·lula. 6 Els ribosomes son orgànuls globulars on es realitza la biosíntesis de les proteïnes. 7 Mesosomes: la membrana plasmàtica, que controla el intercanvi de substàncies amb el medi presenta varies invaginacions, que reben el nom de mesosomes, on es creu que es el nivell on es realitza la respiració d'aquests organismes. 8 Paret bacteriana, que es la capa més externa que els dona rigidesa i forma. 9 Les inclusions contenen substàncies de reserva. 10 La funció primària de les endòspores és sobreviure en temps de tensió ambiental.

Pep Maria 


Biologia 6  ______________________________________ 

  CÈL·LULA EUCARIOTA.Membrana11 Membrana plasmàtica: és l’estructura externa que envolta la cèl·lula (bicapa lipídica amb proteïnes) que separa el medi extern del citoplasma cel·lular Composició: químicament està formada per proteïnes (perifèriques i integrals), lípids (fosfolípids, colesterol i glicolípids) i glúcids (glicolípids i glicoproteïnes). Funcions: •

Delimitar compartiments a nivell físic i funcional

Crear i mantenir gradients electroquímics

Orientar les molècules actives.

Funcions de transport

Intervenció en processos de catàlisi enzimàtica

Intervenció en processos de reconeixement cel·lular

Unions cel·lulars

Membrana de secreció: es formen a partir de secrecions de la pròpia cèl·lula i es situen a la part externa de la membrana. Les cèl·lules animals presenten glicocàlix i matriu extracel·lular i les vegetals, paret cel·lular. •

El citoplasma12: espai cel·lular que es troba entre la membrana plasmàtica i l’embolcall nuclear. Inclou el citosol, el citoesquelet i diversos orgànuls.

Citosol: és un líquid viscós format majoritàriament per aigua, a més a més de proteïnes, lípids, glúcids, àcids nucleics, sals minerals... la seva funció és emmagatzemar molècules

Citoesquelet: és una xarxa proteica que va per tot el citoplasma, per mantenir l’estructura, pels desplaçaments de la cèl·lula...

Orgànuls: estructures que es troben al citoplasma amb funcions diverses. Alguns tenen membrana.

                                                             11

Membrana cel·lular o plasmàtica es l'estructura externa que envolta la cèl·lula. Forma un conjunt indivisible amb algunes parts internes de la cèl·lula, el que vol dir que no podem arrencar-la com si fos una làmina d'una ceba, posem per cas, ja que continua per l'interior formant nombrosos plecs. Les seves funcions són dues: Limitar i donar forma a la cèl·lula, tot mantenint el medi intern. Seleccionar i transportar aquelles substàncies que entren o surten de la cèl·lula i que són necessàries o perjudicials per mantenir la seva activitat. Químicament és formada per una doble capa de lípids en la qual s'hi insereixen molècules de proteïnes. Aquesta estructura es repeteix en les altres membranes que envolten els orgànuls cel·lulars i en el nucli. Les cèl·lules vegetals a més a més de la membrana plasmàtica estan envoltades d'una capa molt rígida formada per cel·lulosa i que s'anomena paret cel·lular. La membrana plasmàtica de les cèl·lules animals és tan prima que durant molt de temps es va creure que no existia. 12

El citoplasma és el medi cel·lular comprès entre la membrana plasmàtica i el nucli. S'hi poden observar dues parts: Hialoplasma: és un líquid viscós format per aigua en un 70-85 % i la resta són proteïnes, lípids, glúcids, àcids nucleics i sals minerals. En ell s'hi realitzen nombroses reaccions químiques en llocs concrets, per la qual cosa la seva composició no és homogènia. Orgànuls cel·lulars: són petites òrgans d'estructura i tamany divers que realitzen funcions ben especialitzades, sobretot en la cèl·lula eucariota. En general totes les cèl·lules contenen totes les classes d'orgànuls cel·lulars, si bé podem trobar petites diferències entre les cèl·lules animals i cèl·lules vegetals

Pep Maria 


Biologia 7  ______________________________________ 

  AMB MEMBRANA MEMBRANA SIMPLE

MEMBRANA DOBLE

SENSE MEMBRANA

Reticle endoplasmàtic rugós i llis

Mitocòndries

Ribosomes

Peroxisomes i Glioxisomes

Plasts

Centrosoma

Aparell de Golgi

Cilis i flagel

Vacúols Lisosomes

1. Reticle endoplasmàtic13: xarxa de sacs i túbuls que s’estén pel citoplasma i que es comunica amb la membrana nuclear externa. Dos tipus: rugós (presenta ribosomes) i llis (no té ribosomes). Funcions síntesi de proteïnes i lípids, emmagatzemar i transportar cèl·lules i eliminar substàncies tòxiques 2. Aparell de Golgi14: agrupació de sacs (dictiosomes), acompanyats de vesícules de secreció. Funcions transportar, madurar i emmagatzemar proteïnes, síntesi de glúcids i producció de vesícules de secreció, lisosomes i vacúols. 3. Lisosomes15: vesícules procedents de l’Aparell de Golgi que contenen enzims digestius. Funció digestió de la matèria orgànica 4. Mitocondris16: tenen doble membrana amb molts replecs interns (crestes mitocondrials), que origina dos compartiments: espai intermembranós (entre membranes) i matriu (delimitat per la membrana interna) Funcions respiració mitocondrial

                                                             13

El reticle endoplasmàtic és un conjunt de cavitats aplanades, conductes i làmines limitats per una membrana, que omplen una gran part del citoplasma de les cèl·lules eucariotes. Aquesta membrana s'allarga i envolta completament el nucleoplasma, tot convertintse en la membrana nuclear. A la mateixa cèl·lula aquest orgànul pot presentar dos aspectes: llis i rugós. El reticle endoplasmàtic rugós s'anomena així perquè la seva superfície és coberta de multitud de ribosomes. En canvi el reticle endoplasmàtic llis és lliure de ribosomes. El reticle endoplasmàtic intervé en la síntesi de proteïnes i lípids, i també fa la funció d'emmagatzemar i transportar certes substàncies tant endògenes com exògenes d'un punt a un altre de la cèl·lula. 14

L'aparell de Golgi és un conjunt d'orgànuls situats prop del nucli en les les cèl·lules animals i en algunes de vegetals. Té aquest nom pel seu descobridor, Camil Golgi, un neuròleg italià, el 1898. Està format per unes estructures en forma de bosses o sacs aplanats anomenats dictiosomes. L'aparell de Golgi desprèn unes petites bossetes plenes de substàncies que poden ser de dos tipus: lisosomes (si porten substàncies digestives) o vesícules de secreció (en aquest cas es dirigeixen cap a la membrana i aboquen el seu contingut a l'exterior, tot soldant-s'hi i fent-la créixer o regenerar-se). La funció d'aquest orgànul és exercir el paper d'organització de la circulació mol·lecular de la cèl·lula: fa el transport, maduració, acumulació i secreció de proteïnes procedents del reticle endoplasmàtic. També sintetitza i uneix substàncies que més tard formaran part de la membrana plasmàtica i realitza la síntesis de glúcids que formaran la paret cel·lular en el cas de les cèl·lules vegetals. 15 Els lisosomes són uns petits orgànuls cel·lulars que es troben en les cèl·lules animals i en algunes de vegetals. Són petites bossetes o vesícules que contenen substàncies que intervenen en la digestió dels compostos que entren a la cèl·lula, i també intervenen en la destrucció dels orgànuls cel·lulars que van envellint. Una altra funció seria la destrucció dels bacteris que fagociten els glòbuls blancs. Es formen a partir de plecs més o menys esfèrics que es desprenen de l'aparell de Golgi. 16

Els mitocondris són orgànuls cel·lulars que tenen forma allargada, com un bastonet. Es troben repartits per tot el citoplasma. El seu nombre és alt en general, tot i que varia d'unes cèl·lules a d'altres. Tenen una estructura complexa. Són envoltats per dues membranes, l'exterior és llisa i la interior té nombrosos plecs anomenats crestes. L'espai interior, anomenat matriu, és ple d'un líquid amb nombroses substàncies dissoltes. Cal remarcar especialment que dues d'aquestes substàncies són Àcid desoxiribonucleic (ADN) i Àcid ribonucleic (ARN) diferents dels que hi ha al nucli. Els mitocondris tenen una importantíssima funció. Realitzen un conjunt de processos químics anomenats respiració cel·lular, amb la qual es proporciona a la cèl·lula l'energia necessària per a realitzar totes le seves activitats.

Pep Maria 


Biologia 8  ______________________________________ 

  5. Vacúols17: vesícules que es formen a partir de l’Aparell de Golgi, amb membrana i un interior sobretot aquós. Funció emmagatzemar i transportar substàncies. 6. Peroxisomes: com els lisosomes, però contenen enzims oxidases. Funcions reaccions d’oxidació produint energia en forma de calor (no es pot aprofitar per sintetitzar ATP) Funcions destoxificació 7. Centrosoma: exclusiu de les cèl·lules animals, format per dos centríols, situats perpendicularment entre ells, dels quals irradien microtúbuls. Organitza el citoesquelet i origina la formació del fus acromàtic durant la mitosi 8. Cilis i flagels: prolongacions allargades de la membrana cel·lular dotades de moviment 9. Ribosomes18: estructures globular sense membrana formades per diversos tipus de proteïnes. Formats per una subunitat gran i una de petita. Funcions Biosíntesi de proteïnes 10. Cloroplasts19: orgànuls de doble membrana amb ADN propi. (cèl·lules vegetals). Presenten una membrana externa, una interna, un espai intermembranós, un estroma i tilacoides. Funcions Fotosíntesi (fase fosca i llumínica). 11. Els Centríols; son orgànuls tubulars present únicament en les cèl·lules heteròtrofes. La majoria de cèl·lules heteròtrofes posseeixen dos centríols, propers al nucli i perpendiculars entre sí. Entre les seues funcions, una de elles es la de entrar a formar part de cilis i flagels. Ajuden a repartir el material genètic. També intervenen en la formació del fus cromàtic durant la mitosis, adquirint un aspecte molt diferent. El NUCLI20: present en totes les cèl·lules eucariotes. La membrana separa el material genètic21 del citoplasma. No és una estructura estàtica, té dos estats:

                                                             17 Els vacúols són unes cavitats més o menys esfèriques envoltades per una delicada membrana. Els vacúols són plens d'algun fluid més o menys espès. La seva funció és emmagatzemar substàncies ja siguin de reserva o bé perquè són tòxiques per a la cèl·lula. Els podem trobar tant a les cèl·lules animals com a les vegetals. A les animals els vacúols són petits i poc nombrosos, i no sofreixen cap canvi característic. Podem remarcar els vacúols digestius, que apareixen en alguns microorganismes després de la ingestió d'aliment, o els vacúols contràctils relacionats amb la expulsió a l'exterior de productes d'eliminació. En canvi en els vegetals el suc vacuolar pot contenir sals minerals, glúcids, olis, resines, substàncies proteiques, pigments, tanins, alcaloides... Normalment la cèl·lula vegetal jove té molts vacúols petits que augmenten de tamany i es fusionen mentre aquella creix, fins a formar-se'n un de sol que ocupa un gran part del volum cel·lular. 18 Els ribosomes són uns orgànuls cel·lulars amb forma de petits granets que podem trobar lliures pel citoplasma o bé enganxats en el reticle endoplasmàtic rugós (només a les cèl·lules eucariotes). Són molt importants degut a la seva intervenció en la síntesi de proteïnes de la cèl·lula. Estan constituïts per dues subunitats corpusculars unides fortament, una d'elles formada per Àcid Ribonucleic (ARN) i l'altra per un compost proteic. El seu nom prové, justament, de l'ARN del qual és fomat.   19 Els cloroplasts són uns orgànuls citoplasmàtics exclusius de les cèl·lules vegetals. Normalment són de color verd per la presència d'una substància química d'aquest color anomenada clorofil·la. Tot i això, en alguns casos els cloroplasts poden tenir d'altres colors per l'existència d'altres substàncies amb colors diferents. Són d'una importància fonamental ja que en ells té lloc la fotosíntesi. La fotosíntesi és un complex procés químic pel qual els éssers vius amb clorofil·la a partir d'aigua, sals minerals i CO2 elaboren matèria orgànica en presència de llum solar. El seu nombre forma i tamany varien d'unes cèl·lules a unes altres. per exemple en les cèl·lules de les algues solen haver-n'hi un o dos de molt grossos i de molt variades formes (esfèrics, estrellats, anellats, en cinta...). En canvi, en les plantes superiors n'hi pot haver fins a quaranta i la seva forma és ovalada o esfèrica. La seva estructura és força complexa. Tenen dues membranes, una d'externa que la delimita i una altra d'interna amb nombrosos plecs cap a l'interior anomenats lamel·les. En aquests plecs hi ha situats uns corpuscles apilats que es diuen grana, de color verd, i és en ells on està situada la clorofil·la. L'espai que queda entre els grana s'anomena estroma. Contenen una petita quantitat d'ADN diferent del del nucli i uns pocs ribosomes diferents dels citoplasmàtics. 

Pep Maria 


Biologia 9  ______________________________________ 

  Nucli mitòtic: quan la cèl·lula no està en procés de divisió. Nucli interfàsic: quan la cèl·lula està en procés de divisió. Consta de : •

Embolcall nuclear22: membrana externa, membrana interna, espai plurinuclear (compartiment líquid), porus nuclear (comuniquen el citoplasma amb el nucleoplasma, regulant l’intercanvi de substàncies) i làmina nuclear (filaments units a proteïnes específiques: intervé en la organització de la cromatina, col·labora en la formació dels cromosomes i del nou nucli)

                                                                                                                                                                               20

El nucli és generalment l'orgànul més gran de la cèl·lula i va ser el primer que es va observar al microscopi òptic. Moltes vegades ocupa una posició central, però pot trobar-se desplaçat. El tamany també varia d'una cèl·lula a una altra. El més habitual és que n'hi hagi un de sol però es dóna el cas que alguns protozous, per exemple el parameci, en tenen dos o més. Podem distingir-hi dues funcions: Dirigeix i provoca tota l'activitat bioquímica que s'esdevé en el citoplasma i en els orgànuls cel·lulars. Conté els factors hereditaris que determinen l'estructura i funcionament de cada cèl·lula i de la globalitat de l'ésser viu, i també marquen el complex procés de divisió cel·lular. Cal recordar que només tenen nucli les cèl·lules eucariotes. El nucli està envoltat per una membrana nuclear. A l'interior del nucli hi podem trobar un plasma nuclear amb nombroses substàncies dissoltes, uns granets anomenats cromatina, el nuclèol i els cromosomes. 21 Material genètic: Els cromosomes són els orgànuls cel·lulars que contenen els materials portadors de l’herència biològica. Es troben en el nucli i tenen forma de bastonet allargat o filamentós. Químicament estan formats per una doble cadena d'ADN (Àcid desoxiribonucleic). Només poden veure's clarament durant els processos de divisió cel·lular, ja que si no el material es troba dispers i granulat formant la cromatina. Quan apareixen tenen la forma de dos corpuscles cilíndrics amb un estrenyiment anomenat centròmer que els divideix en dos braços. Els bacteris solen tenir un sol cromosoma, però en els organismes superiors la quantitat de material genètic és molt gran i l'ADN es reparteix entre diversos cromosomes. Tret dels casos en què hi ha anomalies, el nombre de cromosomes és el mateix en tots els individus d’una espècie. Mireu la taula i compareu-ne el nombre de cromosomes. Espècie Nombre de cromosomes Gènere humà 46 cromosomes Ximpanzé 48 cromosomes Goril·la 46 cromosomes Gos 78 cromosomes Gat 38 cromosomes Cavall 66 cromosomes Abella 16 cromosomes Mosca de la fruita 8 cromosomes Ànec 80 cromosomes Colom 80 cromosomes Blat de moro 20 cromosomes Pèsol 14 cromosomes Com es pot veure, cada espècie té un nombre determinat de cromosomes tot i que aquest mateix nombre pot coincidir amb d'altres espècies. Cada espècie és diferent d'una altra no només pel nombre de cromosomes sinó pel material genètic contingut en ells. La informació continguda en els cromosomes marca tots i cadascun dels caràcters de l'ésser viu, són com els plànols que té un constructor abans de fer un edifici. En el gènere humà, per exemple, els 46 cromosomes determinen el color dels ulls, el grup sanguini, el color dels cabells, l'alçada potencial, la forma de les orelles..., però també aspectes tan bàsics com són tenir dos pulmons, tenir un cor dividit en quatre cavitats, tenir uns glòbuls blancs que ens defensin dels microorganismes, tenir quatre extremitats amb mans i peus... En el cas d'éssers vius amb reproducció sexual (mascle i femella) el nombre de cromosomes és parell, la meitat proporcionada per l'espermatozoide del pare i l'altra meitat per l'òvul de la mare. Per això es parla de parelles de cromosomes. Els homes i les dones tenim 23 parelles de cromosomes, la meitat proporcionats pel nostre pare i l'altra meitat per la nostra mare. La combinació dels cromosomes també determina el sexe dels individus. Per exemple, en el cas del gènere humà els homes i les dones tenen els mateixos cromosomes excepte un, que és el que determina el sexe de l'individu. A la parella 23 de les dones els cromosomes són iguals i se'ls anomena XX. En els homes la parella 23 està formada per dos cromosomes diferents i se'ls anomena XY. Els altres 44 cromosomes són iguals entre dones i homes. 22 El nucli està separat del citoplasma per l'embolcall nuclear, una doble membrana coberta de gran quantitat de porus que permeten el pas de moltes substàncies en ambdues direccions. Hi té unit el reticle endoplasmàtic i, de fet, la membrana nuclear no és més que un prolongació de la membrana d'aquest orgànul.

Pep Maria 


Biologia 10  ______________________________________ 

  •

Nucleoplasma23: medi aquós, ric en proteïnes, ATP, aigua, sals... on es realitza la transcripció dels ARNs i la replicació de l’ADN

Nuclèol24: crupuscle esfèric no delimitat per membrana. Trobem la zona fibril·lar i la zona granular. La seva funció és la síntesi dels ARNr.

Cromatina25: constituïda per filaments d’ADN en diferents estats de condensació. La molècula d’ADN s’envolta de 8 histones (nucleosoma) i, la seqüència de nucleosomes forma el collar de perles.

                                                             23 El nucleoplasma o plasma nuclear és un líquid viscós i incolor format per aigua i nombroses biomolècules dissoltes (proteïnes, glúcids, ADN i ARN...). Està separat del citoplasma per la membrana nuclear. En el nucleoplasma podem trobar la cromatina, els cromosomes en el moment de la reproducció i un orgànul esfèric anomenat nuclèol. 24 El nuclèol és un petit corpuscle més o menys esfèric que pot trobar-se a l'interior del nucli. Pot haver-n'hi un o més d'un i normalment es presenta a tot tipus de cèl·lules. Són uns corpuscles bastant densos i estan formats per proteïnes, Àcid desoxiribonucleic (ADN) i Àcid Ribonucleic (ARN). La funció del nuclèol és sintetitzar el material que més endavant formarà part dels ribosomes. 25 La cromatina és una massa granulosa formada principalment per proteïnes i ADN, i es troba dispersa pel nucli durant el temps que la cèl·lula no es troba en fase de reproducció. Quan la cèl·lula inicia la seva reproducció la cromatina es va enrotllant i van apareixent els cromosomes, unes estructures en forma de bastó que són cabdals en la transmissió de la informació genètica.

Pep Maria 


Biologia 11  ______________________________________ 

  La cèl·lula 1. Introducció: de la cèl·lula procariota a la cèl·lula eucariota Les cèl·lules són estructures normalment invisibles a l'ull humà a causa de la seua petitesa; per aquesta raó el món cel·lular passà ignorat fins el segle XVII en què els pioners de la investigació microscòpica van construir els primers microscopis: l'holandés Antonie Van Leeuwenhoek construí el primer microscopi i realitzà nombroses observacions de microorganismes. Poc després, el 1665, Robert Hooke va introduir el terme cèl·lula (cel·la) en descriure una làmina fina de suro.

Gravat de Robert Hooke on apareix l'estructura cel·lular d'una làmina de suro

1.1.Tipus de microscopis Tots els microscopis utilitzen radiacions amb les quals il·luminen la mostra. La capacitat d'ampliació d'un microscopi serà tant més gran quant menor siga la longitud d'ona de la radiació utilitzada. Per aquest motiu, es van inventar microscopis que usen electrons, que tenen una longitud d'ona molt més petita que la llum visible. Segons el tipus de radiació que utilitzen en el seu funcionament, podem diferenciar: a-1) Microscopis òptics, Aquests microscopis que usen llum visible. pot observar cèl·lules vives o mortes. Els materials observats mostren colors, bé siga els seus naturals o els que han adquirit al sometre'ls a un procés de tinció. El microscopi òptic té un límit de resolució al voltant de 200 nm (0.2 µm ). aquest límit es deu a la longitud d'ona de la llum (0.4-0.7 µm ). Fig.2: Cèl·lules epidèrmiques de ceba, tenyides i observades al microscopi òptic a-2) Microscopis electrònics Els microscopis electrònics utilitzen feixos d'electrons. En aquest cas els materials no presenten cap coloració, només són més o menys opacs front als electrons, el que es veu com diferents tons de gris. Únicament es pot observar cèl·lules mortes. En distingirem de dos tipus. m.e. de transmissió (MET) i m.e. d'escombrada o scanning (MES)

Components del microscopi òptic

Pep Maria 


Biologia 12  ______________________________________ 

  Part òptica: • La font de llum pot ser elèctrica, però també la podem trobar solar amb l'ajut d'un espill. • El diafragma ens permet regular la intensitat de llum que sorgeix de la font de llum. • L'objectiu, que consta d'una serie de lents per les quals passa la llum i que preparen la imatge de la mostra. Poden variar segons la graduacció. • Els oculars son les lents més properes a la visió per la persona i són situades a la part superior del tub.

Components del microscopi òptic. Part mecànica: • El peu, que és la peça que subjecta tota l'estructura del microscopi. • La platina, que conté una placa petita i metàl·lica que és la que conté la mostra. Aquesta pot variar la posició per col·locar bé la mostra. • El tub, que és una prolongació del peu i que guarda les estructures òptiques. • El revólver i que situat a la part inferior del tub, conté els uns tubs més petits on es troben els objectius. Es mou 360 graus. • Les rodes micromètica i macromètrica amb les quals s'ajusta l'imatge.

Pep Maria 


Biologia 13  ______________________________________ 

 

Mides relatives de diferents tipus d'éssers vius i els seus components Teoria cel·lular Els anys 1838-39, el botànic M. Schleiden i el zoòleg T. Schwann van aportar les proves definitives, basades en les seues investigacions i en les dades que hi havia acumulades, que van permetre establir l'enunciat fonamental de la teoria cel·lular: les plantes i els animals són constituïts per una o més unitats fonamentals, les cèl·lules. Uns anys després Virchow va completar aquest enunciat quan va proclamar que cada cèl·lula procedeix d'una altra cèl·lula "omnis cellula ex cellula" L'enunciat actual de la teoria cel·lular es pot resumir en tres punts: 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 del virus) 2- La cèl·lula és la unitat de funcionament dels éssers vius: tota cèl·lula duu a terme les funcions bàsiques de tots els éssers vius: l'obtenció de matèria i energia (funcions de nutrició) i l'aplicació d'aquesta energia a autoperpetuar les seues estructures al llarg del temps (funcions de relació i reproducció). 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.

3. Nivells d'organització cel·lular El nivell cel·lular està constituït per un conjunt de molècules, les quals han arribat a atènyer un grau de complexitat suficient per manifestar propietats vitals. Un organisme viu no és simplement un mosaic d'estructures moleculars independents, sinó un sistema integrat i auto-regulat, en el qual estructura i funció són inseparables. En estudiar les cèl·lules procedents de diferents organismes o teixits, es pot observar un cert grau de diversitat cel·lular, sobre tot pel que fa a la forma i la grandària, tot i que totes presenten unes característiques bàsiques comunes: a) un embolcall que separa la cèl·lula de l’exterior i que regula l’intercanvi amb l’exterior b) Un contingut cel·lular on es realitzen tots els processos químics (citoplasma).

Pep Maria 


Biologia 14  ______________________________________ 

  c) Un material hereditari (ADN) que codifica tota la informació genètica. Segons el grau de complexitat, però, es poden considerar dos tipus d'organització cel·lular: la cèl·lula procariota i la cèl·lula eucariota. A més d'aquests dos tipus d'organització cel·lular es considera un tercer tipus d'organització: el que formen els virus, l'extraordinària simplicitat dels quals, al costat de la seva mancança de metabolisme propi, els converteix en organismes que se situen en la frontera entre les estructures vives i les inertes.

Característiques de la cèl·lula procariota Els procariotes són el conjunt d'organismes unicel·lulars que constitueixen el regne dels monera, en el qual s'inclouen els bacteris i les algues cianofícies. Fig.5: Cèl·lules procariotes

La principal característica de la cèl·lula procariòtica es l'absència d'una membrana nuclear que aïlle el seu ADN de la resta de la cèl·lula. El seu material genètic està constituït per una única molècula d'ADN bicatenari, circular i nu (no associat amb histones). Són cèl·lules molt més menudes i d'estructura molt senzilla ja que manquen de la major part dels orgànuls típics de la cèl·lula eucariota. Parlarem breument de les principals característiques estructurals dels bacteris: Elements estructurals Càpsula bacteriana

dels bacteris (Pot mancar)

Paret bacteriana Membrana plasmàtica

(amb mesosomes) Hialoplasma

Bacteri Citoplasma

Ribosomes Morfoplasma

Inclusions Flagell

ADN bacterià

La càpsula bacteriana és una capa gelatinosa formada per polisacàrids ii proteïnes. Presenta dues funcions: regulació dels processos d'intercanvi de substàncies i defensa front als anticossos, bacteriòfags i fagocitosi. Únicament apareix en alguns tipus de bacteris. La paret cel·lular bacteriana és rígida i presenta una estructura i composició diferent a la paret de les cèl·lules eucariotes vegetats. El component fonamental és el peptidoglicà, que es pot considerar com una molècula gegant en forma de xarxa Manté la forma del bacteri i permet el pas d'aigua i ions al seu través. La membrana plasmàtica presenta una estructura semblant a la de les cèl·lules eucariotes, tot i que varien algunes de les molècules presents. Les funcions bàsiques també són les mateixes. Una

Pep Maria 


Biologia 15  ______________________________________ 

  peculiaritat de la cèl·lula bacteriana és l'existència d'un conjunt de replecs membranosos interns que reben el nom de mesosomes. Els mesosomes incrementen la superfície membranal, s'uneixen al cromosoma bacterià i posseixen una gran quantitat d'enzims que regulen la replicació del cromosoma bacterià i processos metabòlics com la respiració cel·lular o la fotosíntesi o fixació del N2. Els ribosomes funcionen de la mateixa forma que en les cèl·lules eucariotes, però sempre estan lliures pel citoplama i tenen lleugeres diferències de composició i grandària. Les inclusions són substàncies que la cèl·lula sintetitza en èpoques d'abundància, o bé són residus del seu metabolisme. Els flagells són estructures de locomoció formades per fibres de natura proteica.

Membrana

Hialoplasma

ADN

Paret cel.lular

Ribosoma

ESTRUCTURA D'UN BACTERI (CÈL.LULA PROCARIOTA) Fisiologia dels bacteris. Funcions de nutrició Els bacteris són cèl·lules molt heterogènies, ja que les diferents espècies poden dur a terme tots els tipus de metabolisme possibles. Alguns poden utilitzar-ne, facultativament, més d'un tipus en funció de les característiques ambientals. Els bacteris poden ser autòtrofs (fotosintètics o quimiosintètics), heteròtrofs (paràsits, simbiòtics, sapròfits), aeròbics o anaeròbics (estrictes o facultatius). Més endavant estudiarem el significat d’aquestes paraules Funcions de reproducció La reproducció bacteriana es realitza mitjançant bipartició (no mitosi), prèviament hi ha una duplicació del material genètic (ADN).

Pep Maria 


Biologia 16  ______________________________________ 

  Característiques de la cèl·lula eucariota La cèl·lula eucariota està present en els altre regnes dels éssers vius, protistes (algues i protozous),metazous ( animals), metàfits (vegetals) i fongs. La cèl·lula eucariota es caracteritza perquè el citoplama manifesta un grau elevat de complexitat i organització: el nucli, separat del citoplama per una membrana nuclear, conté 2 o més molècules d'ADN bicatenari lineal associat a histones, cosa que li permet empaquetar-se millor. El citoplama conté nombrosos orgànuls i sistemes de membranes com els mitocondris, cloroplasts, reticle endoplasmàtic, etc, que estableixen tota una xarxa de compartiments cel·lulars interrelacionats que es reparteixen les funcions metabòliques (compartimentació cel·lular); això permet més especialització i més eficàcia en la realització de les seues funcions (hi poden tindre lloc alhora reaccions contraposades en diferents estructures tancades de la cèl·lula).

Comparació entre organismes procariotes i eucariotes

PROCARIOTES

EUCARIOTES

Organismes

Bacteris, cianofícies, micoplasmes

Protistes, fongs, plantes i animals

Grandària

1-10 µm de llarg

10-100 µm de llarg

Metabolisme

Aeròbic o anaeròbic

Aeròbic (anaeròbic facultatiu)

Orgànuls

Pocs o cap

Nucli, cloroplast, mitocondri, etc

ADN

Circular en el citoplama; no combinat ADN linial, molt llarg i associat a histones; amb histones; sense separació de la resta organitzat en cromosomes i envoltat d'una del citoplasma

ARN i proteïnes

membrana nuclear

ARN i proteïnes sintetitzades al mateix ARN sintetitzat i transformat al nucli; proteïnes compartiment

Citoplasma

Compartimentació

sintetitzades al citoplasma citoplasmàtica Compartimentació citoplasmàtica desenvo-lupada

escassa (mesosomes). Sense

citoesquelet,

(orgànuls membranosos). corrents Citoesquelet format per filament proteics; corrents

citoplasmàtics ni exocitosis

citoplasmàtics

Divisió cel·lular

Per bipartició

Per mitosi (o meiosi)

Organització

Unicel·lular

Principalment pluricel·lular amb diferenciació de

cel·lular

les cèl·lules, encara que hi ha organismes eucariotes unicel·lulars (protista)

Pep Maria 


Biologia 17  ______________________________________ 

  4.La cèl·lula eucariota COMPONENTS DE LA CELULA EUCARIOTICA COMPONENT Membrana cel·lular Paret cel·lular Hialoplasma

ESTRUCTURA Mosaic fluid: bicapa lipídica amb proteïnes ( + glicocàlix extern en cèl·lules animals) Paret primària i paret secundària de fibres de cel·lulosa Solució aquosa amb alta concentració de proteïnes, principalment enzimàtiques

FUNCIÓ Límit de la cèl·lula i permeabilitat selectiva Responsable de la forma de las cèl·lules; les atorga suport mecànic i manté l'equilibri osmòtic Participació en processos metabòlics

Centríols Ribosomas

Xarxa tridimensional formada per filaments Organització i control de l'espai interior. proteics. Involucrat en la forma, moviment i divisió cel·lular. Centre organitzador de microtúbuls. Formació Microtúbuls i petites fibres del fus acromàtic. Formació de cil·lis i flagells. Dues subunitats formades per ARN i proteïnes Síntesi de proteïnes

R.E. Rugós

Cisternes membranals intercomunicades i Síntesi, processament i emmagatzemament de amb ribosomes adherits. proteïnes

Citoesquelet

Cisternes de membrana intercomunicades

R.E. Llis Aparell de Golgi Lisosomes Peroxisomes

Vacúols

Síntesi, emmagatzemament i transport de lípids. eliminació de substàncies tòxiques. Sistema de cisternes de membrana aplanades Maduració, emmagatzemament i transferència de glicoproteïnes. Formació de membranes, i paret cel·lular. Vesícules esfèriques de membrana que contenen Digestió cel·lular enzims digestius. Vesícules esfèriques de membrana que contenen Protecció contra productes tòxics del enzims oxidatius metabolisme Vesícules arrodonides

Mitocondris

Cloroplasts Membrana nuclear

Nucleoplasma Cromatina Nuclèol

Emmagatzemen substàncies: aigua, nutrients, substàncies de rebuig.

Orgànuls amb doble membrana. Presenten gran Centrals energètiques de la cèl·lula: duen a terme quantitat d'enzims, ADN i ribosomes la respiració cel·lular, consistent en l'oxidació de nutrients per a obtenir ATP. Orgànuls amb doble membrana més una tercera en el seu interior (tilacoide). Conté enzims, ADN Responsable de la fotosíntesi. i ribosomes. Doble membrana amb porus Separar i protegir l'ADN de la resta de la cèl·lula. Conté enzims involucrats en la replicació de Composició semblant a l'hialoplasma. l'ADN i en la transcripció de l'ARN ADN més proteïnes densament empaquetats Portador de la informació genètica Regió esferoïdal amb alta concentració d'ARN i Lloc de síntesi de les subunitats ribosòmiques. proteïnes

Membrana plasmàtica La membrana plasmàtica que envolta totes les cèl·lules defineix l'extensió d'aquesta i manté les diferències essencials entre el seu contingut i el del medi extern. La membrana és però, qualque cosa més que una simple barrera passiva: és un filtre altament selectiu que manté la desigual concentració d'ions a l'exterior i l'interior de la cèl·lula i permet l'entrada de nutrients a la cèl·lula, així com l'eixida de productes

Pep Maria 


Biologia 18  ______________________________________ 

  residuals. Totes les membranes biològiques, incloses la membrana plasmàtica i les membranes internes de les cèl·lules eucariotes presenten una estructura comú: una agrupació de molècules lipídiques i proteïnes unides per enllaços no covalents. Segons el model de mosaic fluït desenvolupar per Singer i Nicolson (1972) les molècules lipídiques es presenten en forma de una doble capa contínua (bicapa lipídica) que constitueix l'estructura bàsica de la membrana i actua de barrera relativament impermeable al pas de la majoria de molècules hidrosolubles (aquesta impermeabilitat és relativa ja que s'ha desenvolupat tota una sèrie de sistemes de transport de substàncies a través de membrana). Les molècules de proteïnes es trobem immerses en la bicapa lipídica. Totes les membranes cel·lulars són estructures fluïdes, flexibles, dinàmiques: la majoria de les seues molècules lipídiques i proteiques poden desplaçar-se pel pla de la membrana (no hi ha enllaços covalents entre els fosfolípids ni entre fosfolípids i proteïnes sinó que tota l'estructura de la bicapa es manté per l'acció d'enllaços dèbils). A més a més, són estructures asimètriques ja que la composició de les dues cares és diferent com a resposta de les diferents funcions realitzades per les dues superfícies. Components i estructura de mosaic fluid de la membrana plasmàtica

Components de la membrana •

A la bicapa de la membrana plasmàtica hi ha dos tipus principals de molècules

lipídiques – fosfolípids i colesterol. Els fosfolípids són les molècules lipídiques més abundants i constitueixen la base de la bicapa. presenten la seua part polar en contacte amb el medi aquós mentre que les cues apolars corresponents a les cadenes hidrocarbonades dels àcids grassos romanen a l'interior de la bicapa. El colesterol augmenta la resistència de la membrana ja que s'intercala entre els fosfolípids i tendeix a estabilitzar les seues cues. •

Les proteïnes són les responsables de la majoria dels processos de transport selectiu de substàncies a banda i banda de la membrana.

Paret cel·lular

Pep Maria 


Biologia 19  ______________________________________ 

  La paret cel·lular és una estructura rígida, fabricada per la pròpia cèl·lula adossada a l’exterior de la membrana plasmàtica de les cèl·lules vegetals. La paret cel·lular està formada fonamentalment per de cel·lulosa. La paret cel·lular està estructurada per una sèrie de capes de creixement uniforme cap a l'interior; la primera capa és la làmina mitjana, comuna a les dos cèl·lules. A continuació, entre la làmina mitjana i la membrana es diposita la paret primària. Quan la cèl·lula deixa de créixer diposita normalment, noves capes de cel·lulosa a l'interior de la paret primària i forma la paret secundària. El número de capes de la paret secundària és variable; no totes les cèl·lules vegetals disposen de paret cel·lular secundària.

Diagrama d'una paret cel·lular: les diferents capes creixen cap a l'interior de la cèl·lula.

Funcions La paret cel·lular és un exosquelet que protegeix la cèl·lula vegetal dels esforços mecànics i manté la integritat cel·lular. També protegeix la cèl·lula dels processos osmòtics ja que la seua rigidesa impedirà l'entrada contínua d'aigua al citoplasma de la cèl·lula, hipertònic respecte al medi. Aquest procés es diu turgència. En determinats teixits vegetals, la paret secundària es pot impregnar de diferents substàncies per tal d'augmentar la seua rigidesa i resistència o bé la seua impermeabilitat; En els teixits conductors que formen el xil·lema es produeix un dipòsit de lignina (lignificació), mentre que en determinades cèl·lules epidèrmiques pot produir-se una mineralització, impregnació de la paret amb carbonat càlcic o sílice. Si el que interessa és la impermeabilització de les cèl·lules la modificació s'anomena cutinització o suberització, segons es diposita cutina o suberina : el primer cas explica la brillantor de fulles i fruits i el segon la formació del suro. El citoplasma cel·lular El citoplasma constitueix la major part de la massa d'una cèl·lula. Es tracta d'una barreja molt complexa de molècules constituïda aproximadament per un 70% d'aigua i un 15-20 % de proteïnes. Una 10

cèl·lula animal típica conté uns deu mil milions (10 ) de molècules proteiques d'uns 10.000 tipus diferents.

Pep Maria 


Biologia 20  ______________________________________ 

  Si observem al microscopi òptic una cèl·lula, el seu citoplasma sembla una substància amorfa, gelatinosa, on podem distingir una sèrie d'estructures anomenades orgànuls. El citoplasma que envolta els orgànuls rep el nom de hialoplasma o citosol i està marcat per una densa xarxa de filaments proteics que en el seu conjunt forma el citoesquelet Les cèl·lules eucariòtiques posseeixen extensos sistemes de membranes intracel·lulars que envolten gairebé la meitat del seu volum total, i el divideixen en un conjunt de compartiments intracel·lulars funcionalment diferents -els orgànuls: cada compartiment es com un matràs de reacció subcel·lular separat, amb funcions específiques que son dutes a terme per un grup característic d'enzims que es troben concentrats dintre de la membrana limitant del compartiment. Així doncs, els compartiments intracel·lulars permeten la cèl·lula dur a terme alhora moltes reaccions químiques incompatibles sense que aquestes no puguen interferir entre si: per exemple les proteïnes són sintetitzades als ribosomes i hidrolitzades als lisosomes; els àcids grassos són sintetitzats al hialoplasma per ser utilitzats en la biosíntesi de membranes o com a reserva d'energia, mentre que són degradats als mitocondris com a font d'energia. La major part d'aquests sistemes membranosos estan interelacionats estructuralment i dinàmica entre ells. Ribosomes El ribosomes, orgànuls responsables de la síntesi de proteïnes, són partícules globulars de 15 a 30 nm de diàmetre. Estan constituïts per un complex de gairebé cent proteïnes diferents associades a algunes molècules d'ARNr. Cada ribosoma està constituït per dos subunitats, una major i una altra menor , les quals es dissocien reversiblement després de cada cicle de síntesi proteica. Totes les cèl·lules, procariotes i eucariotes posseeixen ribosomes. A les cèl·lules eucariotes, els ribosomes es troben a l'hialoplasma o adossats a les parets externes del reticle endoplasmàtic. Es poden trobar en grups de 5 a 20, units per un filament d'ARNm; aquests grups de ribosomes reben el nom de polisomes.

Fig.10: Estructura d'un poliribosoma on podem distingir diferents ribosomes llegint un mateix ARNm i les proteïnes que van originant-se.

També trobem ribosomes a l'interior de cloroplasts i mitocondris, ja que aquests orgànuls presenten ADN i poden realitzar la síntesi de les seues proteïnes. Aquests ribosomes presenten una semblança als ribosomes de les cèl·lules procariotes (Recordeu la teoria endosimbiòtica)

Pep Maria 


Biologia 21  ______________________________________ 

  Funcions: Participen en la síntesi de les proteïnes, concretament a l'etapa de traducció. Reticle endoplasmàtic (RE) El RE està format per un conjunt de membranes que constitueix més de la meitat de la membrana total de la cèl·lula; aquest sistema membranós delimita un espai intern anomenat lumen del RE que, de vegades, apareix fragmentat en forma de cavitats planes interconnectades o bé en forma de cisternes, túbuls i vesícules, Hi ha una zona del RE que conté ribosomes associats a la cara externa de la seua membrana i pel seu aspecte al microscopi electrònic rep el nom de RE rugós (RER), mentre que la zona que no té ribosomes s'anomena RE llis (REL). Aquestes dos regions també difereixen pel que fa a la seua forma: el RER està organitzat en piles de sàculs aplanats mentre que el REL està constituït per una sèrie de túbuls fins, molt sovint ramificats. Una part del RE rugós continua amb la membrana externa del nucli mentre que una altra part es comunica

dinàmicament amb l'aparell de Golgi,

a través de vesícules

transportadores .

Diferències estructurals entre els dos tipus de RE: RER a l'esquerra i REL a la dreta

Funcions Al RER, els ribosomes adossats a la seua superfície són els encarregats de realitzar la síntesi proteica. La majoria d'aquestes proteïnes passarà al lumen del RE on seran transformades i posteriorment seran exportades a altres compartiments cel·lulars (Golgi) o secretades a l'exterior. El REL no participa en la síntesi proteica. Malgrat que es abundant en determinades cèl·lules (hepatòcits, cèl·lules secretores) normalment constitueix una petita part del RE. A la membrana del REL es fa la síntesi de diverses substàncies lipídiques com el colesterol (i els seus derivats ) i els fosfolípids que formen part de les bicapes de totes les membranes de la cèl·lula. . L'aparell de Golgi

Pep Maria 


Biologia 22  ______________________________________ 

  L'aparell de Golgi està format per conjunts de sacs aplanats de forma discoïdal envoltats d'un gran nombre de menudes vesícules sorgides per gemmació dels bords dilatats de les cisternes. Cada conjunt de sàculs rep el nom de dictiosoma. El nombre de dictiosomes varia d'una cèl·lula a una altra i és més gran en les cèl·lules especialitzades en la secreció.

Estructura de l'aparell de Golgi i L'aparell de Golgi es troba polaritzat estructuralment i bioquímica: presenta dos cares, la cara cis o de formació i la cara trans o de maduració. La cara cis es localitza prop de les membranes del RE; les seues membranes són molt fines i de composició semblant a les del RE. Al voltant d'ella es troben les vesícules de Golgi o de transició que deriven del RE. La cara trans es troba més sovint a prop de la membrana plasmàtica; les seues membranes són més gruixudes i semblants a la plasmàtica. En aquesta cara es localitzen unes vesícules més grans, les vesícules secretores. En la cara trans també s'han trobat enzims lisosòmics, fet que indica la seua relació amb els lisosomes.

Funcions 1* Secreció dels productes sintetitzats al RE. L'aparell de Golgi és el principal director de la circulació macromolecular per l'interior de la cèl·lula: diferents tipus de molècules passen a través d'alguna porció del complex de Golgi en algun moment de la seua maduració, generalment poc després de la seua síntesi al RE. Aquestes molècules s'incorporen a les cisternes de l'aparell de Golgi a través de les vesícules de transició originades per gemmació de les membranes del RE; després emigraran cap a la cara trans on passaran a les vesícules de secreció formades per la fragmentació de les cisternes, les quals es dirigiran a la membrana plasmàtica on lliuren el seu contingut mitjançant un procés d'exocitosi. 2* Reciclatge de la membrana plasmàtica. La fusió de les vesícules de secreció procedents dels dictiosomes amb la membrana plasmàtiques contribueix a la regeneració d'aquesta. 3* Síntesi dels components de la paret de les cèl·lules vegetals

Pep Maria 


Biologia 23  ______________________________________ 

  4* Transformació en lisosomes Lisosomes Són compartiments del citoplasma que contenen enzims hidrolases que realitzen la ruptura o lisi de diferents tipus d'enllaç que uneixen les macromolècules. La membrana dels lisosomes és resistent a l'acció d'aquests enzims. Aquests orgànuls es poden considerar en conjunt com el estómac de la cèl·lula ja que al seu interior es realitza la digestió de les proteïnes, hidrats de carboni, lípids i àcids nucleics. Es poden distingir dos classes de lisosomes: primaris i secundaris. * Lisosomes primaris, acabats de formar i que provenen de petites vesícules carregades d'enzims hidrolítics, sintetitzats en primer lloc al RER i que més tard completen la seua síntesi a l'aparell de Golgi i que s'originen per gemmació a partir de la cara trans de les cisternes l'aparell de Golgi. * Lisosomes secundaris que resulten de la fusió repetida dels lisosomes primaris amb altres estructures. Hi podem distingir els vacúols digestius que provenen de la fagocitosi de grans partícules o les vesícules autofàgiques que són estructures lisosòmiques que contenen (i digereixen) membranes o orgànuls intracel·lulars Funcions *Els lisosomes són els responsables de la digestió

cel·lular.

Els

lisosomes

poden

digerir

macromolècules d'origen extern i intern. Aquesta funció pot realitzar-se de dos maneres: - Digestió extracel·lular: els lisosomes vessen els seu contingut a l'exterior de la cèl·lula on té lloc la digestió; aquest tipus e digestió és típica dels fongs. - Digestió intracel·lular: l'acció digestiva té lloc a l'interior del lisosoma. Aquesta digestió intracel·lular es fa per heterofàgia o per autofàgia, segons la procedència del material que serà hidrolitzat.

Procés de digestió intracel·lular. Paper de l'aparell de Golgi en la formació dels lisosomes

Peroxisomes Aquests orgànuls reben el nom de microsomes i són un conjunt de orgànuls esfèrics envoltats d'una membrana que allotja a l'interior una matriu densa i compacta on apareixen sovint inclusions d'estructura cristal·lina. Els peroxisomes contenen al seu interior enzims oxidatius

L'enzim més abundant és la

catalasa. Aquest enzim utilitza el peròxid d'hidrogen (aigua oxigenada), obtingut per l'oxidació de diferents substrats per oxidar-ne uns altres Aquesta darrera reacció és considerada com a un dispositiu de seguretat que impedeix una acumulació perillosa de H2O2, que es comporta com un fort agent oxidant. Els peroxisomes són molt

Pep Maria 


Biologia 24  ______________________________________ 

  abundants a les cèl·lules hepàtiques i renals i on tenen una important funció destoxificant ja que allí s'oxida a acetaldehid gairebé la meitat de l'etanol que bevem. Vacúols Els vacúols de les cèl·lules vegetals són compartiments separats del citosol per una membrana. Generalment ocupen un 50% del contingut cel·lular i poden arribar a ocupar fins un 95%. El conjunt dels vacúols d'una cèl·lula rep el nom de vacuoma. Els vacúols es formen en cèl·lules joves, per fusió de vesícules derivades del RE i l'aparell de Golgi. A les cèl·lules meristemàtics l els vacúols són menuts i nombrosos, mentre que a les cèl·lules més diferenciades, aquests es fusionen i ocupen la major part del citoplasma. Entre les seues funcions destaquem: -

Emmagatzematge de diferents tipus de substàncies: productes de rebuig, substàncies de reserva, colorants, verins, etc. -

Permeten que augmentem la grandària de la cèl·lula per l'acumulació d'aigua:

El mitocondri Els mitocondris són orgànuls de forma cilíndrica de 0,5 a 1 µm de diàmetre i es troben presents a la totalitat de les cèl·lules eucariotes. Hi trobem de 1000 a 2000 mitocondris per cèl·lula. El conjunt de mitocondris d'una cèl·lula rep el nom de condrioma. Els mitocondris estan delimitats per dues membranes molt especialitzades les quals envolten i defineixen dos compartiments mitocondrials separats: la matriu i l'espai intermembranós .

La membrana externa és molt permeable ja que conté nombroses proteïnes de canal que faciliten el pas de molècules. Aquestes poden entrar a l'espai intermembranós químicament semblant al citosol. però la majoria no pot travessar la membrana interna molt impermeable. La membrana mitocondrial interna es troba plegada en nombroses crestes mitocondrials que augmenten la seua superfície unes cinc vegades.). És molt rica en proteïnes , de les quals podem destacar aquelles que catalitzen reaccions d'oxidació de la respiració cel·lular La matriu conté una mescla molt concentrada centenes d'enzims , inclosos els encarregats de l'oxidació del piruvat i dels àcids grassos i els que participen al cicle de Krebs. Conté vàries còpies d'ADN mitocondrial (bicatenari i circular) , ribosomes mitocondrials ( mitoribosomes) -lliures o

Pep Maria 


Biologia 25  ______________________________________ 

  adossats a la membrana interna- , ARNt i enzims necessaris per a la síntesi de proteïnes mitocondrials (hem de fer notar que la majoria de les proteïnes presents al ribosomes han estat sintetitzades al citosol). Funció: respiració aeròbia El cloroplast Els cloroplasts són orgànuls citoplasmàtics que es localitzen a les cèl·lules vegetals fotosintètiques. Tot i que pot presentar diverses formes , als vegetals superiors són lenticulars amb una grandària de 3-10 m x 1-2

m. Són de color verd i es poden trobar uns 40 per cèl·lula. Evolutivament són descendents de

cianobacteris que posteriorment a un procés d'endocitosi , van establir una endosimbiosi amb una cèl·lula eucariota primitiva. L'estructura del cloroplast recorda la del mitocondri. Cada cloroplast està limitat per una doble membrana . La membrana plastidial externa és molt permeable; la membrana plastidial interna , al contrari del mitocondri , no està plegada en crestes ni conté una cadena de transport electrònic. Entre aquestes dos membranes apareix un estret espai intermembranós. La membrana plastidial interna delimita un gran espai central anomenat estroma (anàleg a la matriu mitocondrial) que conté nombrosos enzims solubles responsables de la fase fosca de la fotosíntesi i que banya un tercer tipus de membrana , la membrana tilacoïdal , prou impermeable als ions i que forma sacs tancats i aplanats , semblants a disquets apilats anomenats tilacoides , el conjunt dels quals rep el nom de grana. Aquesta membrana es troba orientada segons l'eix major del cloroplast , tot i que la seua distribució pel estroma no és uniforme L'interior dels tilacoides està connectat amb el dels altres , de manera que delimiten un tercer espai intern , l'espai tilacoïdal. És en aquesta membrana tilacoïdal on trobem els elements responsables de la fase lumínica de la fotosíntesi

Citosquelet

Pep Maria 


Biologia 26  ______________________________________ 

  El citoplasma de la cèl·lula eucariota no és una massa amorfa on es troben dispersos els orgànuls i el nucli. El funcionament ordenat i harmoniós de tots els components cel·lulars no es podria donar sense l'existència d'una complexa organització interna, formada per xarxes de filaments proteics anomenada citosquelet. Els diferents tipus de filaments que formen el citosquelet són: 1- Microfilaments o filaments d'actina, fibres primes típiques de les cèl·lules musculars 2- Microtúbuls o fibres més gruixudes i buides que poden presentar-se disperses a l'hialoplasma o formant estructures més complexes com el fus mitòtic. 4.12- Nucli Les cèl·lules eucariotes separen el seu ADN de la resta del citoplasma mitjançant un embolcall o membrana nuclear que delimita un nou espai intern de la cèl·lula -el nucli-. Cada cèl·lula té un nucli , tot i que podem trobar cèl·lules multinucleades (fibres musculars estriades). La seua forma sol ser esfèrica o discoïdal; de vegades adopta d'altres com els nuclis dels glòbuls blancs amb forma de rosari. Al llarg del cicle cel·lular el nucli pot trobar-se en estat d'aparent repós (interfase) o bé participar activament en la formació i repartiment dels cromosomes a les cèl·lules filles. (mitosi).Tanmateix l'activitat metabòlica essencial del nucli té lloc al període d'interfase on dirigeix el funcionament cel·lular. És en aquest període que té lloc la síntesi de proteïnes. A l'interior del nucli es distingeix una o dos taques fosques , els nuclèols , i una matriu interna o nucleoplasma on es pot entreveure amb el microscopi òptic tota una sèrie de filaments embolicats i grumolls (cromatina) que es poden tenyir amb colorants bàsics i que atorguen un aspecte reticular al nucli . La cromatina , com ja van dir anteriorment , és l'associació d'ADN amb histones i als períodes de divisió cel·lular es condensarà i originarà unes estructures individualitzades , els cromosomes. Embolcall ("envoltura ") nuclear Està format per un parell de membranes disposades com dos esferes concèntriques i travessades per nombrosos porus.La seua funció és la de regular l'intercanvi de substàncies entre el nucleoplasma i l'hialoplasma La membrana externa està connectada amb el reticle endoplàsmic , del qual és continuació i conté ribosomes adossats a la seua cara citosòlica.. Els porus són estructures proteiques de 800 A que regulen el pas de molècules grosses entre el citoplasma i el nucli ( com per exemple l' ARNm ). Les bicapes lipídiques de les dos membranes nuclears es troben fusionades a nivell dels porus.

Pep Maria 


Biologia 27  ______________________________________ 

 

Nucleoplasma El contingut intern del nucli - nucleoplasma a matriu nuclear- és anàleg al del citosol o a la matriu mitocondrial: és una solució col·loïdal formada per una gran varietat de biomolècules , especialment nucleòtids i d´enzims que participen en la transcripció i replicació de l'ADN. Immersos en aquesta matriu es troben el nuclèol i la cromatina Nuclèol És un corpuscle esfèric localitzat a l'interior del nucli tot i que en algunes cèl·lules se n'aprecien més d'un. .El nuclèol està format , doncs , per una associació de seqüències d'ADN que participen en la codificació d'aquest ARN nucleolar que posteriorment hi madura i origina ARN ribosòmic. La funció del nuclèol és la de formar els ribosomes , formats per ARNr i proteïnes; Cromatina La cromatina és la substància fonamental del nucli, i rep aquest nom per la capacitat que té de tenyir-se amb diferents colorants bàsics. Es tracta d’ADN combinat amb proteïnes històniques en un estat de condensació mitjà. En forma de cromatina, l’ADN és capaç de dirigir les funcions cel·lulars mitjançant la transcripció de les proteïnes

Pep Maria 


Tema 5 bio  

La cèl·lula

Advertisement
Read more
Read more
Similar to
Popular now
Just for you