ORIGEN I EVOLUCIÓ DE LA CÈL·LULA

ORIGEN I EVOLUCIÓ DE LA CÈL·LULA

Fa més de 3.500 milions d’anys en la Terra primitiva

Evolució química en condicions prebiòtiques

Biomolècules

Teories de l’origen de la vida (A.I. Oparin i J.B. Haldans)

La vida s’origina espontàniament a la Terra primitiva. Condicions geològiques i atmosfèriques permeten la formació de molècules orgàniques molt variades d'importància biològica. En mars arcaics es formaven moltes molècules orgàniques (brou primordial)Primers sistemes macromoleculars amb capacitat per créixer i autoreplicar-se.

ARN→

ADN→

ORIGEN I EVOLUCIÓ DE LA CÈL·LULA

PROTOCÈL·LULES (fa uns 3.000 milions d’anys)

Àcid nuclèicS'aïllaven del medi a través d’una membranaIntercanviaven matèria i energia amb el medi

TEORIA ENDOSIMBIÒTICA

Origen de las cèl·lules eucariotes

Lynn Margulis

la cèl·lula procariota, que augmenta de volum es transforma en eurcariota per la incorporació, per endocitosid’organismes procariotes

ORIGEN I EVOLUCIÓ DE LA CÈL·LULA

Cèl·lules eucariotes s’originen a partir d’una primitiva cèl·lula procariotaque en un moment donat englobaria a altres cèl·lules procariotes, establint-se entre elles una relació endosimbiont

Segons aquesta teoria, tant flagels, mitocondris com cloroplasts eren organismes independents, que en un determinat moment van penetrar per endocitosi en l’interior d’altres cèl·lules procariotes que havien perdut la paret cel·lular, formant una associació, que amb el temps es va consolidar al fins a ser permanent

TEORIA ENDOSIMBIÒTICA

ORIGEN I EVOLUCIÓ DE LA CÈL·LULA

Tenen ADN del tipus de les cèl·lules procariotes (bicatenaricircular no unit a proteïnes)

Els seus ribosomes són iguals que en cèl·lules procariotes (70 S)

Procedeixen d’altres orgànuls preexistents

Tenen doble membrana, que representaria la membrana de la pròpia cèl·lula hospedadora, que englobaria a aquests simbionts

La membrana interna dels mitocondris té un tipus de fosfolípid, que s’ha trobat únicament en la membrana d’organismes procariotes

Avalada pels següents fets:

Tant mitocondris com cloroplasts

ORIGEN I EVOLUCIÓ DE LA CÈL·LULA

TEORIA ENDOSIMBIÒTICA

HETERÒTROFOrganismes que obtenen l'energia a partir de la matèria orgànica

AUTÒTROFOrganismes que fabriquen el seu propi aliment, converteixen

energia de fonts inorgàniques en dos formes

• Fotosíntesi: és la conversió de l'energia lluminosa en els enllaços C-C dels glúcids

• Quimiosíntesi: és la captura de l'energia alliberada per certes reaccions químiques

ORIGEN I EVOLUCIÓ DE LA CÈL·LULA

DESCOBRIMENT DE LA CÈL·LULA

Utilitza la paraula "cèl·lula“, a la seva obra Micrographia(1665), per referir-se a petites cavitats invisibles del suro on hi havien viscuts cèl·lules.

Robert Hooke (1635-1703)

DESCOBRIMENT DE LA CÈL·LULA

Glòbuls vermells de la sangÉssers unicel·lulars, protozous d'una bassa Bacteris, en concret els de la seva boca Espermatozous

Als qual anomenava animaliculs

Antoni van Leeuwenhoek (1632-1723),

DESCOBRIMENT DE LA CÈL·LULA

Posa de manifest que, en els animals, la cèl·lula també era la unitat vital. Va donar una interpretació de la fisiologia a partir de la cèl·lula considerant-la, a més d’unitat estructural, unitat funcional dels éssers vius

Mathias Jacob Schleiden 1804-1881

Observacions sobre el desenvolupament embriològicde les plantes. Arriba a la conclusió que la cèl·lula era l'estructura fonamental de les plantes

Theodor Schwann 1810-1882

DESCOBRIMENT DE LA CÈL·LULA

Estableix la teoria que les cèl·lules s'originen a partir d'altres cèl·lules preexistents.

Les cèl·lules eren les unitats capacitades per desenvolupar tant la vida com la malaltia. És el primer en oferir una interpretació cel·lular de la patologia

Rudolph Virchow 1821-1902

En qualsevol lloc on s'origini una cèl·lula hi ha d'haver existir prèviament una cèl·lula

omnis cellula e cèl·lula

DESCOBRIMENT DE LA CÈL·LULA

Finals segle XIX, Camilo Golgi i Santiago Ramón Cajal van demostrar que el sistema nerviós també estava constituït per cèl·lules

Camillo Golgi (1843-1926)Santiago Ramon y Cajal(1852-1934)

DESCOBRIMENT DE LA CÈL·LULA

Nova ciència emergent, la Biologia Cel·lular

Meitat del XX

La utilització del microscopi electrònic combinat amb les tècniques de fraccionament cel·lular va permetre aprofundir en el coneixent de la subestructura i la fisiologia cel·lular

DESCOBRIMENT DE LA CÈL·LULA

La Teoria Cel·lular

1. La cèl·lula és la unitat morfològica dels éssers viusTots els éssers vius estan formats per una o més cèl·lules

2. La cèl·lula és la unitat fisiològica dels éssers viusLes reaccions químiques dels éssers vius (els processos d’obtenció d'energia i les reaccions de biosíntesi, tenen lloc a l’interior de la cèl·lula

3. La cèl·lula és la unitat genètica dels éssers viusTota cèl·lula prové d’una altra cèl·lula ja existent. Contenen el material hereditari, que transmeten de cèl·lula mare a cèl·lules filles

4. La cèl·lula és la unitat vital dels éssers viusÉs la entitat més petita que compleix les funcions vitals

DESCOBRIMENT DE LA CÈL·LULA

• Tot ésser viu està format per una o més cèl·lules• La cèl·lula és l’estructura més petita que està

viva• La cèl·lula és la unitat funcional anatòmica i

fisiològica dels éssers vius• Tota cèl·lula procedeix d’una altra cèl·lula

preexistent• El material hereditari passa de cèl·lules mare a

cèl·lules filles

La Teoria Cel·lular

DESCOBRIMENT DE LA CÈL·LULA

DIVERSITAT CEL·LULAR

Formes de les cèl·lules

Estrellades

Esfèriques

Allargades

Cúbiques

la forma ve determinada pel lloc que ocupa en l'ésser viu on es troba, o bé per la funció que hi fa

DIVERSITAT CEL·LULAR

1 mmAmeba (protozou)

160 micres (1'6 · 10-1mm)Cèl. nervioses humanes

7 micres (7·10-3mm)Glòbuls vermells

1-5 micres (1-5 · 10-3mm)Bacteris

MidaCèl·lules

30 mNeurones de balena10 cmAlga acetabulària

DIVERSITAT CEL·LULARUna micra es la mil·lèsima part d’un mil·límetre (10-3 mil·límetres), és a dir, la milionèsima part d’un metro (10-6 metres)

ESTRUCTURA CEL·LULAR

Totes les cèl·lules tenen la mateixa composició química:

Glúcids

Lípids

Proteïnes

ESTRUCTURA CEL·LULAR

Material genètic:

Membrana:

Citoplasma:

Orgànuls cel·lulars:

Totes les cèl·lules tenen una estructura comuna:

ESTRUCTURA CEL·LULAR

Les cèl·lules les podem classificar en dos grans grups

CÈL·LULES PROCARIOTES

CÈL·LULES EUCARIOTES

ESTRUCTURA CEL·LULAR

Formen part de tots els protozous (unicel·lulars), fongs, animal i vegetals (pluricel·lulars)

La característica pròpia és que posseeixen un nucli amb membrana nuclear ben diferenciat del citoplasma, dins el nucli trobem la cromatinaque forma els cromosomes.

Orgànuls:NucliAparell de golgiRibosomesMitocondrisLisosomesReticle endoplasmàtic

ESTRUCTURA CEL·LULAR

Petits òrgans d'estructura i mida diversa que realitzen funcions ben especialitzades (cèl·lula eucariota)

Totes les cèl·lules contenen totes les classes d'orgànuls cel·lulars, tot i que hi ha petites diferències entre les cèl·lules animals i cèl·lules vegetals

ORGÀNULS CEL·LULARS

ESTRUCTURA CEL·LULAR

LA MEMBRANA PLASMÀTICA

Envolta prima que rodeja la cèl·lula i la separa de medi extern

No es visible al microscopi òptic

Forma Part d’un sistema de membranes de composició, estructura i característiques bàsiques comunes:

MEMBRANA CEL·LULAR

ESTRUCTURA CEL·LULAR

Composició química de la membrana

• Bicapa lipídica• Proteïnes• Glúcids

MEMBRANA CEL·LULAR

ESTRUCTURA CEL·LULAR

• Bicapa lipídica.• Els lípids (40%) es disposen en forma de bicapa. Caps

hidrofílics situat cap a l’exterior (medis hídrics). Cues hidrofòbiques enfrontades en l’interior de la doble capa. És fluida.

MEMBRANA CEL·LULAR

ESTRUCTURA CEL·LULAR

LÍPIDS

• Fosfolípids

• Esfingolípids

• Colesterol

MEMBRANA CEL·LULAR

ESTRUCTURA CEL·LULAR

MEMBRANA CEL·LULAR

ESTRUCTURA CEL·LULAR

• Proteïnes

– Proteïnes integrals, intrínseques o transmembrana

– Proteïnes perifèriques o extrínseques

MEMBRANA CEL·LULAR

ESTRUCTURA CEL·LULAR

• Glúcids– Proteïnes i lípids poden estar units a cadenes

glucídiques (oligosacàrids) formen glucoproteïnes i glucolípids de membrana, només en la cara externa. Formen el glucocàlix (funció receptora)

MEMBRANA CEL·LULAR

ESTRUCTURA CEL·LULAR

Asimetria

Especificitat funcional

PROPIETATS

MEMBRANA CEL·LULAR

ESTRUCTURA CEL·LULAR

MEMBRANA CEL·LULAR

ESTRUCTURA CEL·LULAR

FluïdesaEs deu a que els fosfolípids poden desplaçar-se

PROPIETATS

MEMBRANA CEL·LULAR

ESTRUCTURA CEL·LULAR

Permeabilitat selectivaÉs impermeable a molècules hidròfiles, polars o amb càrrega elèctrica i permeable a molècules lipòfiles

PROPIETATS

MEMBRANA CEL·LULAR

ESTRUCTURA CEL·LULAR

Mecanismes de transport transmembrana

Separa a la cèl·lula del medi extern

Controla l’intercanvi de substàncies amb l’exterior

Control i conservació del gradient electroquímic entre fora i dins de la cèl·lula

Intercanvi de senyals entre el medi extern i el medi cel·lular

FUNCIONS

MEMBRANA CEL·LULAR

ESTRUCTURA CEL·LULAR

EL CITOPLASMA

CITOPLASMA

ESTRUCTURA CEL·LULAR

• Part de la cèl·lula que es troba entre el nucli cel·lular i la membrana plasmàtica.– Format per:

• Una emulsió coloidal molt fina d'aspecte granulós, – Al citosol o hialoplasma tenen lloc molts dels processos

metabòlics de les cèl·lules(glucòlisi o síntesi de proteïnes).• Una diversitat d'orgànuls cel·lulars que desenvolupen

diferents funcions.

• S'hi troben dissolts diversos nutrients que han aconseguit atravessar la membrana cel·lular

• Composició química

CITOPLASMA

ESTRUCTURA CEL·LULAR

EL CITOESQUELET

• Xarxa de fibres que recorren el citosol• Donen forma a la cèl·lula• Distribueixen orgànuls• Permeten el moviment cel·lular

CITOESQUELET

ESTRUCTURA CEL·LULAR

• Microfilaments• Microtúbuls• Filaments intermedis

CITOESQUELET

ESTRUCTURA CEL·LULAR

• MICROFILAMENTS– Diàmetre 8 nm– Proteïnes globulars i fibroses

• Actina• Miosina

CITOESQUELET

ESTRUCTURA CEL·LULAR

• Estructures filamentoses, diàmetre inferior al dels microtúbuls. Els més abundants són els microfilaments d’actina.

• Els microfilaments d’actina estan formats majoritàriament per actina, una proteïna globular que, en polimeritzar, dóna origen a una cadena; dos d’aquestes cadenes enrotllades entre sí formen una hèlix, el microfilament

• Els microfilaments de miosina estan formats per miosina, una proteïna fibrosa. Dos cadenes polipeptídiques s’enrotllen entre sí, formant la tropomiosina. Vàries unitats de tropomiosina poden formar un filament dens.

• Actina i miosina poden interaccionar per donar origen a citomúsculscontràctils

CITOESQUELET

ESTRUCTURA CEL·LULAR

• Mantenir la forma cel·lular, densa xarxa de filaments d’actina que manté la forma o la canvia, estabilitzant certes zones especialitzades de la membrana, com ara els microvil·li

• Participen en la formació de vesícules d’endocitosi

• Permeten la contracció de les fibres musculars

• Facilitar la emissió de pseudopodis, que permeten el desplaçament cel·lular i la fagocitosi

• Els filaments d’actina poden formar feixos contràctils, com l’anell contràctil que permet la citodièresi al final de la mitosi

CITOESQUELET

ESTRUCTURA CEL·LULAR

• MICROTÚBULS: – Cilindres llargs i buits formats per la proteïna

tubulina. Més rigida que els filaments d'actina. – Són llargs i rectes i disposen d'un extrem unit a un

centre organitzador de microtúbuls (MTOC) anomenat centrosoma.

– Es consideren els organitzadors primaris del citoesquelet.

CITOESQUELET

ESTRUCTURA CEL·LULAR

• Estructures microtubulars:– Cilis: invaginacions primes amb un feix de microtúbuls

al seu interior. La seva principal funció és el moviment, desplaçar fluids sobre la superfície cel·lular o propulsar cèl·lules aïllades a través d'un líquid.

– Flagells: únic és molt semblant als cilis en quant a ultraestructura interna. Normalment els flagells són molt més llargs, propaguen ones sinusoïdals.

– Fus mitòtic: responsable d'organitzar els cromosomes durant la divisió cel·lular

CITOESQUELET

ESTRUCTURA CEL·LULAR

• FILAMENTS INTERMEDIS– Fibres proteiques resistent– Entramat de cordes de 8-10 nm– Formen un cistell que rodeja el nucli i s’estén

cap a la perifèria cel·lular– Són abundants en:

• Epitelis• Axons• Cèl·lules musculars llises

CITOESQUELET

ESTRUCTURA CEL·LULAR

• Formats per 4 polipèptids fibrosos– Tipus I → família queratines– Tipus II – Tipus III → neurofilaments– Tipus IV

• Es sobreposen formant filaments• Funció:

– Suport mecànic– Resistència

CITOESQUELET

ESTRUCTURA CEL·LULAR

CITOESQUELET

ESTRUCTURA CEL·LULAR

EL NUCLI

Orgànul més gran de la cèl·lula

Conté els factors hereditaris que determinen l'estructura i funcionament de cada cèl·lula i de la globalitat de l'ésser viu

Característic de les cèl·lules eucariotes

Protegeix el material genètic dels enzims citoplasmàtics

CARACTERÍSTIQUES

NUCLI

ESTRUCTURA CEL·LULAR

El nucli està envoltat per una membrana nuclear

a l'interior hi podem trobar la cromatina, el nuclèol i

el nucleoplasma

Durant la interfase

FUNCIÓ

NUCLI

ESTRUCTURA CEL·LULAR

MEMBRANA NUCLEAR

Doble membrana que separa el nucleoplasma del citoplasma

Perforada pels porus nuclears (transport actiu de molècules entre el núcli i el citoplasma

Membrana externa connectada directament amb el R.E. i té ribosomes

NUCLI

ESTRUCTURA CEL·LULAR

Formada per (ADN + HISTONES). Entramat d’estructura fibrilar

Eucromatina. Zones on la cromatina està poc condensada facilitar la transcripció

Heterocromatina. Zones on la cromatina està més condensada, més empaquetada. L’ ADN no se transcriu

Funcions:Expressió de la informació genètica (síntesi d’ARN)Conservar i transmetre la informació genètica, replicació de l’ADN

s’originen dos brins iguals o cromátides

CROMATINA

NUCLI

ESTRUCTURA CEL·LULAR

Orgànul no membranós que es troba en el nucleoplasma.

Síntesi de ARNr i acoblament del ribosomes

NUCLEOL

NUCLI

ESTRUCTURA CEL·LULAR

Medi intern del nucli, on es troben els components nuclears

Dissolució coloïdal que conté nombroses substàncies (glúcids, àcid fosfòric, bases nitrogenades, enzims, etc.)

NUCLEOPLASMA O CARIOPLASMA

NUCLI

ESTRUCTURA CEL·LULAR

L’APARELL DE GOLGI

Conjunt d'orgànuls situats prop del nucli en les cèl·lules animals i en algunes de vegetals

Descobridor, Camil Golgi, neuròleg italià, el 1898

Estructures en forma de sacs aplanats anomenats dictiosomes

Desprèn unes petites bossetes plenes de substàncies que poden ser de dos tipus:

• Lisosomes (substàncies digestives)• Vesícules de secreció (aboquen el seu contingut a l'exterior)

CARACTERÍSTIQUES

APARELL DE GOLGI

ESTRUCTURA CEL·LULAR

APARELL DE GOLGI

ESTRUCTURA CEL·LULAR

Transport

Maduració

Acumulació

Secreció

de proteïnes procedents del reticle endoplasmàtic

FUNCIÓ

Organitza la circulació de molècules dins la cèl·lula:

Sintetitza substàncies que formaran part de la membrana plasmàtica

Síntesi de glúcids de la paret cel·lular en cèl·lules vegetals

APARELL DE GOLGI

ESTRUCTURA CEL·LULAR

ELS RIBOSOMES

Orgànuls cel·lulars amb forma de petits granets poden trobar-se lliures pel citoplasma o bé enganxats en el reticle endoplasmàtic rugós RER

CARACTERÍSTIQUES

Se'ls troba en gran quantitat en totes les cèl·lules

Constituïts per dues subunitats corpusculars unides fortament, una d'elles formada per Àcid Ribonuclèic (ARN) i l'altra per proteïnes (80S)

APARELL DE GOLGI

ESTRUCTURA CEL·LULAR

Síntesi de proteïnes de la cèl·lula

FUNCIÓ

RIBOSOMES

ESTRUCTURA CEL·LULAR

ELS MITOCONDRIS

Forma allargada, com un bastonet

Repartits per tot el citoplasma

Nombre alt en general, pot variar entre cèl·lules

Envoltats per dues membranes, l'exterior és llisa i la interior té nombrosos plecs anomenats crestes.

MITOCONDRI

ESTRUCTURA CEL·LULAR

Espai interior, anomenat matriu, ple d'un líquid amb nombroses substàncies dissoltes

Tenen un Àcid desoxiribonucleic (ADN) propi, diferent del que hi ha al nucli

MITOCONDRI

ESTRUCTURA CEL·LULAR

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 les seves activitats

FUNCIÓ

MITOCONDRI

ESTRUCTURA CEL·LULAR

ELS LISOSOMES

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

Destrucció dels bacteris que fagociten els glòbuls blancs

LISOSOMA

ESTRUCTURA CEL·LULAR

Vesícules envoltades per una membrana que es formen a partir deplecs més o menys esfèrics que es desprenen de l'aparell de Golgi

LISOSOMA

ESTRUCTURA CEL·LULAR

EL RETICLE ENDOPLASMÀTIC

Conjunt de cavitats aplanades, conductes i làmines limitats per una membrana, delimita un espai intern anomenat lumen del RE

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

Pot presentar dos aspectes: llis i rugós

• RER: conté ribosomes associats a la cara externa de la seva membrana

• REL: no té ribosomes, constituït per una sèrie de túbuls fins, molt sovint ramificats

RETICLE ENDOPLASMÀTIC

ESTRUCTURA CEL·LULAR

RETICLE ENDOPLASMÀTIC

ESTRUCTURA CEL·LULAR

Intervé en la síntesi de proteïnes i lípids

Emmagatzema i transporta certes substàncies tant endògenes com exògenes d'un punt a un altre de la cèl·lula

RETICLE ENDOPLASMÀTIC

ESTRUCTURA CEL·LULAR