apunts 6 - IES Guillem Cifre de Colonya

6
LA CÈL.LULA:
UNITAT D’ESTRUCTURA
I DE FUNCIÓ
1. La teoria cel.lular.
2. Forma, mida i longevitat de les cèl.lules.
3. La cèl.lula procariota, la cèl.lula eucariota.
4. La cèl.lula animal, la cèl.lula vegetal.
5. Origen i evolució cel.lular
IES Guillem Cifre de Colonya. BIOLOGIA BATXILLERAT 2. Professor: Bartomeu Vilanova Suau 1

2
1 LA TEORIA CEL.LULAR
Els pioners: Robert Hooke i van Leeuwenhoek
Els primers coneixements sobre la cèl·lula daten de l’any 1665, quan
Robert Hooke va publicar els resultats de les seves observacions
sobre els teixits vegetals, fetes amb un microscopi construït per ell
mateix que arribava a uns cinquanta augments. En la seva obra
Micrographia va descriure amb detall que el teixit suberitzat (suro) i els
altres teixits observats estaven constituïts per una sèrie de celles
petites, semblants a les d’un rusc d’abelles, i va establir el terme
cèl·lula (del llatí cellulae petites celles, cambretes) per designar-les.
Les cel·les del suro només estan constituïdes per les parets de
cel·lulosa de les cèl·lules vegetals mortes, i per un interior ple d’aire;
en canvi, en els altres teixits sí que va poder observar cèl·lules vives.
Un contemporani de Robert Hooke, l’holandès Van Leeuwenhoek, un comerciant i naturalista
aficionat, es va dedicar a perfeccionar les lents d’augment i va construir microscopis senzills, que
arribaven a tenir fins a 200 augments. amb els quals, en observar l’aigua de les basses i els fluïts interns
dels animals, va fer descobriments interessants. Així doncs, va poder veure per primera vegada
protozous i rotífers etc, que va anomenar animàlculs.
La millora dels microscopis òptics
Durant el segle XVIII gairebé no hi va haver avenços en citologia; això va
ser degut al fet que les aberracions cromàtiques i esfèriques de les lents
no permetien millorar la qualitat d’observació dels primers microscopis.
Por això i perquè les cèl·lules dels teixits animals generalment no tonen
parets cel·lulars gruixudes, no es va poder descobrir que aquests també
estan constituïts por cèl.lules.
Durant el segle XIX, gràcies a la correcció de les aberracions òptiques i a la millora de les tècniques
de preparació microscòpica (fixació, inclusió i tinció), es van poder estudiar les cèl.lules amb més
detall i observar-hi diversos estructures a l’interior. Així doncs, el 1831 Brown va descobrir en les
cèl·lules vegetals un corpuscle que va anomenar nucli.
Schleiden i Schwann pares de la teoria cel.lular
El botànic alemany Schleiden (1838) va posar els primers postulats de la teoria cel·lular en afirmar
que la cèl·lula és la unitat elemental de tota l’estructura de les plantes.
El 1839, el zoòleg alemany Schwann va establir el paral·lelisme entre els teixits animals i els
vegetals quan va observar que el teixit cartilaginós estava constituït por cèl·lules a l’interior de la qual
també hi havia un nucli. .
A partir dels postulats de Schleiden i Schwann es va iniciar el desenvolupament de l’anomenada
teoria cel·lular, quan se’n van enunciar clarament els dos primers principis:
1) Tots els éssers vius estan constituïts per una o més cèl.lules, o dit d’una altra manera: la
cèl·lula es 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.
IES Guillem Cifre de Colonya. BIOLOGIA BATXILLERAT 2. Professor: Bartomeu Vilanova Suau

El 1855, el metge alemany Virchow va millorar la teoria cel.lular quan va aportar una idea correcta
sobre l’origen de les cèl·lules, punt en el qual Schwann i Schleiden estaven equivocats:
3) Les cèl·lules tan sols poden sorgir a partir d’unes altres d’existents (que en llatí es va
expressar amb la frase famosa: Omnis cellula ex cellula (tota cèl.lula prové d’una altra
cèl.lula).
El 1902, Sutton i Boveri, autors de la teoria cromosòmica de l’herència van ampliar la teoria cel.lular
amb un quart postulat:
4) La cèl·lula conté tota la informació sobre la síntesi de la seva estructura i el control del
seu funcionament, i és capaç de transmetre-la als seus descendents, és a dir, la cèl·lula és
la unitat genètica autònoma dels éssers vius.
Posteriorment es va rectificar un dels aspectes equivocats de la primitiva teoria cel·lular, concretament
la idea proposada per Schleiden, que defensava que la vida dels organismes pluricel.lulars no
era més que la suma de les funcions de les seves cèl·lules. En realitat, els organismes pluricel.lulars
no tan sols tenen diferents tipus de cèl·lules que fan diverses funcions, sinó que també coordinen les
funcions de manera integrada i asseguren així la supervivència de l’individu.
En resum, en un nivell determinat, en el nostre cas el pluricel.lular, hi ha propietats que no es donen
en el nivell anterior, tal com va proposar J. Needham en la teoria sobre els nivells d’organització de la
matèria.
En resum, la teoria cel·lular enuncia que la cèl·lula és la unitat morfològica, fisiològica i
genètica de tots els éssers vius.
Les millores en la microscopia
El 1892 va néixer la citologia com a ciència, amb la publicació d’una obra
de síntesi dels coneixements que fins aleshores es tenia sobre la cèl.lua
Posteriorment es va inventar el microscopi de llum ultraviolada, que
necessita lents de quars molt costoses però que aconsegueix detalls més
precisos, gràcies a la menor longitud d’ona.
El 1930 es va inventar el microscopi de contrast de fases, que no
necessita tenyir les preparacions microscòpiques per observar els petits
detalls.
El 1932. l’a1emany Ruska va inventar el microscopi electrònic, que va significar una autèntica
revolució en citologia tot i que no va quedar perfeccionat per ser utilitzat en microbiologia fins al 1952.
Des d’aquella època no s’ha tornat a produir un nou invent comparable.
Les aportacions de Ramón i Cajal a la
consolidació de la teoria cel.lular
L’investigador espanyol Santiago Ramon i Cajal, pare de la
teoria neuronal, va demostrar que el teixit neuronal també
estava format per cèl·lules, cosa que s’havia posat en dubte
fins a la publicació dels seus treballs l’any 1888.
D’aquesta manera la teoria cel·lular quedava definitivament
generalitzada a totes les cèl·lules.
IES Guillem Cifre de Colonya. BIOLOGIA BATXILLERAT 2. Professor: Bartomeu Vilanova Suau 3

4
2
Forma
FORMA, MIDA I LONGEVIAT DE LES
CÈL.LULES
La forma de les cèl·lules és molt variada: arrodonides, el·líptiques,
fusiformes, estrellades...
La forma té a veure amb la funció que realitzen, l’espai que ocupen
etc.
Mida
La mida de les cèl·lules es extremadament variable.
Els bacteris solen mesura entre 1 i 2 μ de longitud, la major part de
les cèl·lules humanes fan de 5-20μ.
Entre les cèl·lules més grans podem contar l’ou d’estruç d’uns
17x13 cm.
Relació mida –forma i estat de la cèl·lula
Quan una cèl·lula esfèrica augmenta la mida, el volum augmenta
proporcionalment al cub del radi (V= 4/3πr 3 ) mentre que la
superfície tan sols augmenta en funció del quadrat del radi (S =
πr 2 ). És a dir augmenta molt més el seu volum que la seva
superfície, disminueix la relació superfície/volum.
Això suposa un gran inconvenient per a la cèl·lula ja que es limita
l’entrada de nutrients (ja que està en funció de la seva superfície).
Per altra part l’augment de volum no va acompanyat d’un augment
del nucli ni del nombre de cromosomes, com a conseqüència,
podria passar que en disminuir la relació volum del nucli / volum
del citoplasma, el nucli fos insuficient per controlar la cèl·lula
Resumint:
Dins una mateixa estirp cel·lular les cèl·lules joves tenen major
relació superfície/volum i major relació volum del nucli/volum
citoplasmàtica que les cèl·lules velles.
Longevitat
La durada de la vida de les cèl.lules és molt variable, per exemple
algunes cèl.lules de l’epiteli humà sols duren unes vuit hores en
canvi per les neurones duren tota la vida.
UNITATS EN MICROSCOPIA
LONGITUD
1 µ (micra) = 10 -6 m
1 nm (nanometre) = 10 -9 m
1A (Àngstrom) = 10 –10 m
MASSA
1 Pg (picogram) = 10 –12 g.
1 dalton = 1,66. 10 -24 g
SEDIMENTACIÓ
Svedberg (S)
IES Guillem Cifre de Colonya. BIOLOGIA BATXILLERAT 2. Professor: Bartomeu Vilanova Suau

3
LA CÈL.LULA PROCARIOTA,
LA CÈL.LULA EUCARIOTA.
CONCEPTE CEL.LULA PROCARIOTA CEL.LULA EUCARIOTA
Mesura Mesuren entre 1 i 5 micres. Són més grans. Moltes mesuren entre
20 i 50µ el rovell d’ou de gallina, 2 cm;
algunes neurones. Més d’1 m etc.
Forma Tenen poques formes: esfèriques (cocs),
de bastó (bacils), de coma ortogràfica
(vibrions) o d’espiral (espirils).
Sempre són unicel.lulars, encara que
poden formar colònies.
Embolcalls Membrana de secreció gruixuda i
constituïda de peptidoglicans. Algunes a
més, tenen una càpsula mucosa
Orgànuls
membranosos
Estructures no
membranoses
Els orgànuls membranosos són els
mesosomes.
Les membranes no tenen colesterol
Les estructures no membranoses són els
ribosomes (de 70 S). Algunes presenten
vesícules de parets proteiques (
vesicules de gas etc)
Nucli No tenen nucli.
No hi ha nuclèols
ADN i ARN L’ADN és una sola molècula circular de
doble hèlix que, encara que pot estar
associada a proteïnes, no forma
nucleosomes.
Aquest ADN equival aun únic
cromosoma.
Tenen plàsmidis, petits ADN circulars de
doble filament.
L’ARNm no presenta maduració.
La transcripció i la traducció es fan al
mateix lloc
Reproducció No hi ha mitosi. El citoplasma es divideix
per bipartició. La reproducció és de tipus
asexual.
Hi pot haver fenòmens de parasexualitat
(intercanvi de material genètic)
Tenen formes molt variades.
Poden constituir organismes unicel.lulars
o pluricel.lulars. En els pluricel.lulars hi
ha cèl.lules molt especialitzades, i per
tant, en formes diferents.
Les cèl.lules vegetals tenen una paret
gruixuda de cel.lulosa.
Les cèl.lules animals poden presentar
membrana de secreció (matriu
extracel.lular) o estar-ne mancades
Els orgànuls membranosos són: El reticle
endoplasmàtic, l’aparell de Golgi, els
vacúols, els lisosomes, els mitocondris,
els cloroplasts (tan sols en algunes
cèl.lules) i els peroxisomes
Les estructures no membranoses són els
ribosomes (de 80 S), el citoesquelet i, en
els animals, a més, els centríols
Sí que tenen nucli i dins hi ha un o més
nuclèols.
L’ADN és lineal i de doble hèlix, i està
associat a histones, formant
nucleosomes. Cada fibra d’AND quan es
condensa forma un cromosoma. A més hi
ha ADN circular de doble filament en els
cloroplasts i en els mitocondris.
El preARNm experimenta maduració.
La transcripció es fa al nucli i la traducció
al citoplasma.
El nucli es divideix per mitosi o meiosi.
El citoplasma es divideix per bipartició,
esporulació, gemmació o pluripartició.
La meiosi, que genere gàmetes o
meiospores, permet la reproducció
sexual
IES Guillem Cifre de Colonya. BIOLOGIA BATXILLERAT 2. Professor: Bartomeu Vilanova Suau 5

6
IES Guillem Cifre de Colonya. BIOLOGIA BATXILLERAT 2. Professor: Bartomeu Vilanova Suau

4
LA CÈL.LULA ANIMALS,
LA CÈL.LULA VEGETAL.
ESTRUCTURA DE LES CÈL.LULES EUCARIOTES
ANIMAL VEGETAL
Membrana plasmàtica SÍ SÍ
EMBOLCALLS Membrana Paret cel.lular
NO SÍ
de secreció cel.lulòsica
Matriu
extracel.lular
SI/NO NO
Citosol (=Hialoplasma) SÍ SÍ
Estructures Orgànuls amb Reticle
Llis SÍ SÍ
delimitades membrana endoplasmàtic
per dues senzilla
Rugós SÍ SÍ
membranes interrelacionats
(sistema Aparell de Golgi Gran Petit
endomembranós) Vacúols Diversos Un de
i petits gran
Lisosomes Molts Pocs
Peroxisomes/ Glioxisomes SÍ/NO SÍ/SÍ
Orgànulsamb Cloroplats NO SÍ/NO
doble membrana
(transductors
d’energia)
Mitocondris SÍ SÍ
Estructures Estructures Ribosomes SÍ SÍ
sense granulars
CITOPLASMA
membranes Estructures
o no microtubulars
Centríols
Cilis
SÍ
En
NO
NO
delimitades
alguns
totalment
Flagels En NO
per una
alguns
membrana
Microtúbuls Citoesquelet SÍ SÍ
Estructures Microfilaments
SÍ NO
microfibril.lars d’actina i
miosina
Filaments
intermedis
(cèl.
Nervioses i
epidèrmiques)
SÍ NO
Inclusions Grànuls de reserva de midó NO SÍ
citoplasmàtiques Reserves de glicògen SÍ NO
Embolcall nuclear / Posició del nucli SÍ, Sí,
central lateral
NUCLI Nucleoplasma SÍ SÍ
Cromatina SÍ SÍ
Nuclèol SÍ SÍ
IES Guillem Cifre de Colonya. BIOLOGIA BATXILLERAT 2. Professor: Bartomeu Vilanova Suau 7

8
IES Guillem Cifre de Colonya. BIOLOGIA BATXILLERAT 2. Professor: Bartomeu Vilanova Suau

5 ORIGEN I EVOLUCIÓ CEL.LULAR.
Avui s’accepta que l’avantpassat comú de totes les cèl·lules fou una forma primitiva que Carl Woese
va anomenar protobiont. Es tractaria d’una forma molt simple amb uns processos genètics de
transcripció i traducció molt simples. A partir d’ella, per evolució es formarien: els urcariotes, els
arqueobacteris i els eubacteris.
Entre fa uns 2000 i uns 700 milions d’anys varen aparèixer els eucariotes. Es suposa que foren els
eucariotes les primitives cèl·lules que fagocitaren altres procariotes i establiren relacions
d’endosimbiosi amb elles donant origen, per evolució a les cèl·lules eucariotes.
Aquesta teoria, coneguda com a teoria endosimbiòtica fou enunciada per Margulis i posteriorment
completada per altres investigadors com C. De Duve amb els seus estudis sobre els peroxisomes.
La teoria de l’endosimbiosi
Aquesta teoria explica l’aparició de les cèl·lules eucariotes en base als següents processos evolutius:
- Una primitiva protocèl.lula va plegar la seva membrana plasmàtica per augmentar la
superfície per absorció.
- Per plegament intern de la membrana es formaren vesícules que es varen alliberar a l’interior
del citoplasma. Així va començar la digestió intracel·lular. La formació d’un sàcul, amb la
porció de la membrana que duia l’ADN, va originar el nucli.
- La síntesi de fibres i microtúbuls, que actuaren com a elements esquelètics, varen permetre
la mobilitat exterior i interior. Varen aparèixer processos d’endocitosi, vesícules digestives, un
protoreticle endoplasmàtic etc.
- La incorporació de procariotes (del tipus dels espiroquets) va dona origen als undulipodis
(flagels).
- Els compartiments que envoltaven l’ADN formarten una vertadera membrana nuclear.
- Els sistemes de membrana evolucionaren formant el reticle endoplasmàtic i el Golgi.
- La incorporació endosimbiòntica dels percussors dels peroxisomes, mitocondris i cloroplasts
mitjançant fagòcits primitius va marcar el final de l’evolució eucariota.
- Els percussors dels peroxisomes foren
uns procariotes aerobis endosimbionts
que varen protegir els seus hostes de
la toxicitat de l’oxigen. Aquests
percussors varen perdre tot el seu
material genètic.
- Els percussors dels mitocondris foren
bacteris aerobis que varen permetre la
respiració aeròbica, formant ATP.
- La presència prèvia de peroxisomes i
mitocondris va permetre la
incorporació final de procariotes
fotosintètics del tipus del cianobacteris,
en algunes cèl·lules eucariotes. Això
va permetre la síntesis de substàncies
a partir de la llum del Sol.
- Els percussors dels mitocondris i
cloroplats varen perdre la major part
del material genètic a favor de l’ADN
nuclear
IES Guillem Cifre de Colonya. BIOLOGIA BATXILLERAT 2. Professor: Bartomeu Vilanova Suau 9

QÜESTIONARI
QÜESTIONARI
QÜESTIONARI
10
ACTIVITATS.
ACTIVITATS.
ACTIVITATS.
Tema Tema Tema 6: 6: La La cèl cèl lula: lula: Unitat Unitat Unitat d’estructura d’estructura i i de de funció funció
funció
1) Raona quin tipus de cèl lula foren els primers organismes.
2) Resumeix els punts bàsics de la teoria cel lular.
3) Posa qualque exemple significatiu per demostrar que la forma de la cèl lula està
relacionada amb la seva funció.
4) Quin paper juga la relació superfície / volum en la vida cel lular?
5) De les característiques següents digués quines corresponen a cèl.lules procariotes i quines
a cèl lules eucariotes o a ambdues
- ADN circular.
- Cromosomes
- Ribosomes
- Aparell de Golgi
INVESTIGA.
INVESTIGA.
Consulta l’apartat “Tècniques de citologia” de la nostra WEB i contesta.
1) Què és el poder de resolució d’un microscopi?
2) Què és el límit de resolució? De què depèn?
3) Què és l’obertura numèrica de l’objectiu?
4) Quin és el límit de resolució del microscopi òptic?
5) A quins augments es pot arribar amb el microscopi òptic?
6) Quin tipus de microscopia òptica resultaria més apropiat per a observar cèl lules vives?
7) A quins augments pot arribar un microscopo electrònic de transmissió (MET)? Quin és la
mida mínima observable?
8) Què es veu la imatge de la mostra?
9) Es poden veure cèl lules vives?
10) Explica la tècnica del ombrejat metàl lic?
11) Quina diferència hi ha entre el MET i el microscopi electrònic d’escombratge (MEB) pel
que fa a la tècnica i pel que fa a les imatges que s’obtenen?
12) Quins augments es poden aconseguir amb el microscopi electrònic d’escombratge? Quin
és la mida mínima observable?
13) Què és la criofractura?
14) Resumeix breument les passes de preparació de mostres en microscopia òptica.
15) Resumeix breument les passes de preparació de mostres de microscopia electrónica
16) Explica en que consisteix la cromatografia i la seva utilitat en biologia?
17) Explica en que consisteix l’electroforesi i la seva utilitat? Sobre quins soports es realitza?
18) Quines utilitats té la centrifugació per a l’estudi de la biologia cel.lular?
19) En què consisteix l’autorradiogafia? Posa un exemple de la seva utilitat en els estudis de
biologia cel lular.
IES Guillem Cifre de Colonya. BIOLOGIA BATXILLERAT 2. Professor: Bartomeu Vilanova Suau

TEST
TEST
1 Robert Hooke va fer els primers descobriments sobre la cèlu.la
2 Una micra és la milésima part d’un centímetre
3 Un nanòmetre o milimicra equival a 10 -9 metres
4 1 micra equival a 10.000 angstroms
5 El svedberg (S) és una unitat de velocitat de sedimentació en centrífuga.
6 Les cèl.lules procariotes solen fer entre 50 i 80 micres.
7 les cèl.lules procariotes tenen membrana de secreció gruixada constituïda per
mureïna.
8 Les membranes de les cèl.lules procariotes no presenten colesterol
9 Les cèl.lules procariotes no tenen nucli
10 Les cèl.lules procariotes tenen nucléol.
11 L’ADN de les cèl.lules procariotes és circular i de doble hèlix.
12 L’ADN de les cèl.lules procariotes forma nucleosomes
13 les cèl.lules eucariotes són més grosses que les procariotes
14 L’ADN de les cèl.lules eucariotes és lineal i de doble hèlix
15 A les cèl.lules procariotes apareixen cilis
16 Les cèl.lules animals contenen grànuls de midó
17 Sols les cèl.lules animals presenten centríols
18 Les cèl.lules vegetals presenten matriu extracel.lular.
19 Les cèl.lules animals presenten paret de cel.lulosa
20 Els vacuols de les cèl.lules vegetals són més grossos que els de les cèl.lules animals.
21 Les cèl.lules vegetals presenten microfilments d’actina i miosina
22 Les cèl.lules vegetals no presenten reticle endoplasmàtic llis
23 Sols les cèl.lules vegetals presenten ribosomes
24 Els augments d’un microscopi es calculen multiplicant els augments de l’ocular pel
poder de resolució.
25 El poder de resolució del microscopi òptic pot arribar a 4 angstrom de resolució.
26 El microscopi òptic (“normal”)pot arribar als 6500 augments
27 La teoria endosimbiòntica fou enunciada per Margulis
28 Ramon i Cajal fou el descobridor delnucli cel.lular
29 Els cloroplasts procedeixen de l’evolució de cianofícies fagocitades per una
primitiva cèl.lula eucariota
30 Schleiden i Schwann foren els pares de la teoria cel.lular.
IES Guillem Cifre de Colonya. BIOLOGIA BATXILLERAT 2. Professor: Bartomeu Vilanova Suau 11