1. La cèl·lula:unitat d’estructura i funció CT1 Miguel Pérez Nieto

5. 1.1 La teoria cel·lular A partir dels postulats de Schwann (1839) i de Schleiden (1838), es va iniciar el desenvolupament de la teoria cel·lular amb els dos primers principis: “Tots els éssers vius estan constituïts per una o més cèl·lules; és a dir, la cèl·lula és la unitat morfològica de tots els éssers vius.” “La cèl·lula és capaç de dur a terme tots els processos metabòlics necessaris per mantenir-se amb vida; és a dir, la cèl·lula és la unitat fisiològica dels organismes.” Schwann pensava que les cèl·lules es formaven per l’agregació d’orgànuls cosa que va desmentir al 1855 Virchow amb l’anunciació del tercer principi: “Les cèl·lules tan sols poden sorgir a partir d’unes altres ja existents, idea que en llatí es va expressar amb la famosa frase: Omnis cellula ex cellula, (tota cèl·lula prové d’una alta cèl·lula).

6. Als anys posteriors es van fer diversos avenços en la teoria cel·lular, com l’observació del medi intern de la cèl·lula vegetal, que va rebre el nom de protoplasma; on es distingiren dues parts: - citoplasma (part que envolta el nucli) - carioplasma (part continguda al nucli) Es va descobrir la divisió directa o amitosi (el nucli es divideix per estrangulació) i la divisió indirecta o mitosi (el nucli experimenta transformacions successives). Es va observar que durant aquest tipus de divisió es formaven uns filaments nuclears: cromosomes. Així, el concepte de cèl·lula va evolucionar. Al 1902 Sutton i Boveri van confirmar que la informació biològica resideix en els cromosomes, ara podem afegir el quart principi: “La cèl·lula conté tota la informació sobre la síntesis de la seva estructura i el control del seu funcionament, i és capaç de transmetre-la als descendents; és a dir, la cèl·lula és la unitat genètica autònoma dels éssers vius”.

8. Microscopi de contrastde fases (no necessita la tinció de les preparacions).

10. Els lisosomes

11. Els peroxisomes

12. Les vesícules sinàptiques

13. La pinocitosi

14. Els microtúbuls

15. Els filaments que constitueixen el citoesquelet (microfilaments...)

17. Bacteris Reticle endoplasmàtic i ribosomes Stachybotrys (fong) Staphylococcus aureus Aparell de Golgi Virus de l’Hepatitis B

18. Sang (glòbuls vermells) Glòbul blanc Candida albicans(fong) Cèl·lules mare Teixit adipós

19. 1.3 El concepte de cèl·lula La cèl·lula és una estructura constituïda per tres elements: membrana plasmàtica, citoplasma i material genètic (DNA). És l’estructura més simple que pot dur a terme les tres funcions vitals: nutrició, relació i reproducció. Els virus també són considerats éssers vius pel fet que són capaços de reproduir-se, però necessiten envair una cèl·lula per aconseguir-ho. En canvi, no són cèl·lules ja que no tenen citoplasma amb un conjunt d’enzims per dur a terme el metabolisme. Tenen una estructura molt més senzilla que les cèl·lules, per això, són una forma de vida acel·lular. Els virus, a causa de la seva total dependència de les cèl·lules, més que éssers vius s’haurien de considerar matèria viva. Per tant, podem dir que es troben en la frontera entre els éssers vius i la matèria inerta Cèl·lules del plex coroïdal Virus infectant una cèl·lula Cèl·lula mare

20. Les cèl·lules dels organismes unicel·lulars com els protozous, les algues i els fongs unicel·lulars també duen a terme les tres funcions vitals, com també les cèl·lules d’organismes en forma de tal·lus (fongs pluricel·lulars). En canvi, les cèl·lules molt especialitzades dels organismes pluricel·lulars han perdut la capacitat de reproduir-se, és el cas de les neurones. Neurones Fong unicel·lular de Candida albicans

21. 2-.Forma i mida de les cèl·lules2.1 La forma de les cèl·lules Les cèl·lules presenten una gran variabilitat de formes. No hi ha un prototip de cèl·lula. Moltes cèl·lules lliures tenen una membrana plasmàtica fàcilment deformable i constantment canvien de forma perquè emeten prolongacions citoplasmàtiques (pseudòpodes) per desplaçar-se i fagocitar partícules. Altres cèl·lules lliures similars tenen una forma globular, no emeten pseudòpodes. Les cèl·lules que es troben unides a altres formant teixits, si estan mancades de parets cel·lulars rígides, tenen una forma que depèn de les tensions que hi generen les unions amb les cèl·lules contigües. Les cèl·lules proveïdes de paret de secreció rígida presenten una forma molt estable. Així que la forma de les cèl·lules es troba estretament relaciona da amb la funció que duen a terme. Cèl·lula Teixit muscular Ameba

22. 2.2 Les unitats de mesura en citologia Atès que les cèl·lules tenen una ínfima mida, la unitat de mesura utilitzada per indicar les seves dimensions no és el mil·límetre, sinó el micròmetre (µm), que és la milionèsima part d’un metre. El micròmetre s’anomena de forma abreujada micra (µ). 1mm = 1000 µm Per fer referència a detalls dels orgànuls cel·lulars s’usa el nanòmetre que és la mil·lèsima part d’un micròmetre. 1 µm = 1000nm Per expressar les distàncies entre les molècules que formen les macromolècules del orgànuls cel·lulars s’utilitza una unitat encara més petita l’Angstrom (A), que és deu vegades més petit que un nanòmetre. 1nm = 10 A En citologia també s’utilitzen les unitats de massa i la més utilitzada per als orgànuls cel·lulars és el picogram; per mesurar la massa de les macromolècules s’usa el dalton o l’uma. 1 dalton = 1,66 · 10 -24 grams Per a macromolècules i petites estructures també s’utilitza l’svedberg (S).

23. 2.3 La mida de les cèl·lules La mida de les cèl·lules és extremament variable. La major part de les cèl·lules humanes mesuren entre 5 i 20 µm. Hi ha cèl·lules que duen a terme funcions especials i que necessiten una mida més gran; com ara els espermatozoides humans, els oòcits humans, els grans de pol·len i algunes espècies de paramecis. Els oòcits dels ocells són el rovell dels ous, que són cèl·lules d’una mida gran visibles a ull nu. Les cèl·lules amb més longitud són les neurones, tot i que el nostre cos cel·lular tan sols fa unes desenes de micres, les seves prolongacions axonals poden assolir en els cetacis uns quants metres de longitud. Espermatozoide El rovell d’ou és una cèl·lula de mida molt gran

24. 2.4 La relació entre mida, forma i estat de la cèl·lula Els factors que limiten l’augment de la mida de les cèl·lules són: la capacitat de captació de nutrients i la capacitat funcional del nucli. Quan una cèl·lula tridimensional esfèrica augmenta de mida, el volum augmenta proporcionalment al cub del radi, mentre que la superfície tan sols augmenta en funció del quadrat del radi. L’augment de volum de les cèl·lules no va acompanyat d’un augment de volum del nucli, ni de l’augment de la dotació cromosòmica. Dins d’una mateixa estirp cel·lular, una forma globular i una relació superfície - volum gran, generalment és característica de cèl·lules joves. Dins d’una mateixa estirp cel·lular com més petita sigui la relació volum nuclear - volum citoplasmàtic, més propera estarà la cèl·lula a la seva maduresa. La relació nucleoplasmàtica (RNP) relaciona el volum cel·lular (Vc) amb el volum del nucli (Vn).

25. 2.5 La longevitat cel·lular La durada de la vida de les cèl·lules és molt variable. Hi ha cèl·lules que tan sols duren unes 8 hores i després es divideixen, com algunes cèl·lules de l’epiteli intestinal i pulmonar. També hi ha cèl·lules que duren tota la vida de l'individu, com les neurones i les cèl·lules del teixit muscular. Els eritròcits humans perduren uns cent dies. Els orgànuls de les cèl·lules es van renovant constantment, mentre dura la vida d’una cèl·lula. Cèl·lules de l’epiteli intestinal Cèl·lules de l’epiteli pulmonar

26. 3. L’estructura de les cèl·lules L’estructura comuna a totes les cèl·lules és: - Membrana plasmàtica: constituïda per una doble capa lipídica en la qual hi ha determinades proteïnes. Les proteïnes tenen funció de receptors de membrana. - Citoplasma: inclou el medi intern líquid o citosol i unes estructures amb forma pròpia, els orgànuls cel·lulars. El conjunt d’orgànuls cel·lulars s’anomena morfoplasma. - Material genètic: constituït per una o diverses molècules filamentoses de DNA. El DNA envoltat per una membrana es diu que té nucli (cèl·lula eucariota); DNA no envoltat per membrana no tindrà nucli (cèl·lula procariota). Els bacteris són cèl·lules procariotes. La resta d’éssers vius estan formats per cèl·lules eucariotes. Cèl·lula Bacteris

27. 3.1 Estructura de les cèl·lules procariotes Estan formades per: - Membrana plasmàtica: disposa d’una coberta gruixuda i rígida per fora de la membrana plasmàtica que s’anomena paret bacteriana. - Citoplasma: més senzill que a les eucariotes. Només hi ha ribosomes i unes invaginacions o plecs interiors de la membrana plasmàtica anomenats mesosomes. - Material genètic: constituït per una sola fibra de DNA que es troba en una regió del citoplasma: el nucleoide.

29. 3.2 L’estructura de les cèl·lules eucariotes Les cèl·lules eucariotes són molt complexes. Totes les cèl·lules eucariotes presenten una membrana plasmàtica molt semblant. Les estructures mancades de membrana que hi ha al citoplasma són els ribosomes, elscentrosomes i l’endosquelet i citosquelet, que està format per microtúbuls, els filaments intermedis i els microfilaments. Sistema endomembranós és el conjunt d'estructures intercomunicades i de vesícules aïllades que en deriven. S’hi distingeixen el reticle endoplasmàtic, l’aparell de Golgi, els vacúolsi elslisosomes. Els orgànuls transductors d’energia són els mitocondrisi elscloroplasts. El nucli de les cèl·lules eucariotes consta d’una doble coberta membranosa anomenada embolcall nuclear o coberta nuclear. El nucleoplasma hi ha el material genètic en forma de cromatina dispersa, i en mig d’aquesta hi ha condensacions materials anomenades nuclèols.

30. 3.3 Cèl·lules animals i cèl·lules vegetals Les cèl·lules eucariotes presenten dos tipus d’organització diferent segons si es troben constituint organismes animals o vegetals. - Cèl·lula animal. Té una membrana de secreció de mucopolisacàrids: matriu extracel·lular. Els vacúols són petits, el nucli sol ser el centre, hi ha un diplosoma format per dos centríols. També pot tenir cilis, flagels o emetre pseudòpodes. El polisacàrid en funció de reserva energètica que es troba a les cèl·lules animals és el glicogen.

31. - Cèl·lula vegetal. Presenta una paret de secreció gruixuda de cel·lulosa, un vacúol gran central que desplaça el nucli des del centre cap a un costat i també presenta plasts que emmagatzemen el polisacàrid midó, i els cloroplasts, on es duu a terme la fotosíntesis.

32. Diferències i similituds entre la cèl·lula animal i la vegetal