CT1

Miguel Pérez Nieto

ÍNDEX:

1-. El descobriment de la cèl·lula

1.1 La teoria cel·lular

1.2 Els avenços en microscòpia

1.3 El concepte de cèl·lula

2-. Forma i mida de les cèl·lules

2.1 La forma de les cèl·lules

2.2 Les unitats de mesura en citologia

2.3 La mida de les cèl·lules

2.4 La relació entre mida, forma i estat de la cèl·lula

2.5 La longevitat cel·lular

3-. L’estructura de les cèl·lules3.1 Estructura de les cèl·lules procariotes

3.2 Estructura de les cèl·lules eucariotes

3.3 Cèl·lules animals i cèl·lules vegetals

1-. El descobriment de la cèl·lula

Cronologia amb els fets més importants:

1665: Robert Hooke va publicar els resultats de les seves observacions sobre teixits vegetals, realitzades amb un microscopi de 50 augments construït per ell mateix. Aquest investigador va descriure el teixit suberitzat (suro) estava constituït per cel·les petites, com les d’un rusc d’abelles, les va batejar com cèl·lules (del llatí cellulae). Hooke només va poder observar cèl·lules mortes de les parets de cel·lulosa, per la qual cosa no va poder descriure les estructures del seu interior. Però malgrat que en altres teixits si que va observar cèl·lules vives no va doner importància a la seva estructura interior.

Dècada de 1670: Anton VanLeeuwenhoek, es va dedicar a perfeccionar les lents d’augment que arribaren a tenir 200 augments. Va observar protozous, rotífers, llevats, espermatozoides, glòbuls vermells i bacteris.

1745: John Needham va descriure la presència de animàlculs.

Dècada del 1830: Theodor Schwann va establir el paral·lelisme entre cèl·lules vegetals i animals, i determinà que en la cèl·lula, a part de l’estructura també és important el seu funcionament, el metabolisme.

1831: Robert Brown va descobrir en les cèl·lules vegetals el nucli cel·lular.

1839: Purkinje observar el citoplasma cel·lular.

1850: Virchow va postular que totes les cèl·lules provenen d'altres cèl·lules.

1857: Kölliker va identificar les mitocòndries.

1860: Pasteur va realitzar multitud d'estudis sobre el metabolisme de llevats i sobre l'asèpsia.

1880: August Weismann va descobrir que les cèl·lules actuals comparteixen similitud estructural i molecular amb cèl·lules de temps remots.

1892: obra on es recopilaven els conceptes sobre la cèl·lula, i on es relacionava cada estructura amb la seva funció. A partir d’aquest llibre va néixer la citologiacom a ciència.

1931: Ernst Ruska va construir el primer microscopi electrònic amb el qual va obtenir un poder de resolució doble al del microscopi òptic.

1981: Lynn Margulis publica la seva hipòtesi sobre l'endosimbiosi serial, que explica l'origen de la cèl·lula eucariota.

1.1 La teoria cel·lular

A partir dels postulats de Schwann (1839) i de Schleiden (1838), es va iniciarel desenvolupament de la teoria cel·lular amb els dos primers principis:

1. “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.”

2. “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 cosaque va desmentir al 1855 Virchow amb l’anunciació del tercer principi:

3. “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).

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:

4. “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”.

1.2 Els avenços en microscòpia

Posteriorment, la microscòpia òptica va permetre descobrir:- L’àster (sistema de filaments que irradien del centrosoma)- Els mitocondris- Els cloroplasts- L’aparell de Golgi- El reticle endoplasmàtic - Els vacúols

Descobriment d’altres microscopis:– Microscopi de llum ultraviolada (detalls precisos per la menor longitud d’ona).– Microscopi de contrast de fases (no necessita la tinció de les preparacions).– Microscopi electrònic es va inventar al 1932 i va significar una gran revolució

en la citologia, tot i que no es va poder usar en microbiologia fins 1952.

La microscòpia electrònica va permetre descobrir:– Els ribosomes– Els lisosomes– Els peroxisomes– Les vesícules sinàptiques– La pinocitosi– Els microtúbuls– Els filaments que constitueixen el citoesquelet (microfilaments...)– L’observació de l’estructura de tots els orgànuls cel·lulars ja descoberts per la

microscòpia òptica.

Alguns exemples d’organismes observats amb la

microscòpia electrònica

Gephyrocapsa oceanica (alga)

Campylobacter jejuni (bacteri)

Bacteri de la Salmonel·la en

cèl·lules humanes

Cèl·lules mortes de la pell humana

Bacteris

Stachybotrys (fong)

Reticle endoplasmàtic i ribosomes

Aparell de Golgi

Virus de l’Hepatitis B

Staphylococcus aureus

Sang (glòbuls

vermells)

Cèl·lules mare

Glòbul blanc

Candida albicans (fong) Teixit adipós

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

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.

Fong unicel·lular de Candida albicans

Neurones

2-.Forma i mida de les cèl·lules

2.1 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.

Ameba

Teixit muscular

Cèl·lula

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).

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

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).

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 intestinalCèl·lules de l’epiteli pulmonar

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.

Bacteris

Cèl·lula

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.

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, els centrosomes 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 vacúols i els lisosomes.

Els orgànuls transductors d’energia són els mitocondris i els cloroplasts.

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.

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.

- 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.

Diferències i similituds entre

la cèl·lula animal i la vegetal