LA CÈL·LULA

MICRO- = PETIT

SCOPI = VEURE

Les cèl·lules són estructures normalment invisibles a l'ull humà a causa de la seua petitesa, per poder

veure-les necessitem instruments que produeixin una imatge amplificada.

Aquests instruments són els microscopis

Com podem veure cèl·lules?

Descobriment de la cèl·lulaRobert Hooke (segle XVII) observant suro al microscopi va veure unes estructures elementals a les que anomena cèl·lules. Fou el primer en d'utilitzar aquesta paraula.

Dibuix de R. Hooke d'un tall de suro al microscopi

Microscopi de Hooke

objecte 1ra lent

2na lent

Imatge virtual

invertida

Descobriment de la cèl·lulaAntony van Leeuwenhoek (segle XVII) es construí un microscopi senzill amb ell va observar algunes cèl·lules com protozous i glòbuls vermells.

Dibuixos de bacteris i protozous observades per Leeuwenhoek

Microscopi de Leeuwenhoek

És un microscopi simple per que té una sola lent.

objecte

lent

Imatge virtual

Microscopis òptics

Utilitzen llum visible per il·luminar la mostra. La llum passa a través de la mostra i després per una o dues lents que formaran la imatge.

Canvis en els microscopis

Parts del microscopi òptic

Els oculars son les lents més properes a la visió per la persona i són situades a la part superior del tub.

Les rodes micromètrica i macromètrica amb les quals s'ajusta la imatge.

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 revòlver i que situat a la part inferior del tub, conté els uns tubs més petits on es troben els objectius. Es mou 360 graus.

Part òptica:

La font de llum pot ser elèctrica perquè podem graduar-la, però també la podem trobar solar amb l'ajut d'un espill.

El diafragma, que ens permet mesurar la concreció 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 graduació.

Imatges amb microscopi òptic

Microscopi electrònic de transmissió

Microscopi electrònic de scaner

Comparació microscopis

Estructura de la cèl·lula

MEMBRANA PLASMÀTICA: una membrana que separa la cèl·lula del medi extern, però que permet l'intercanvi de matèria.

La estructura bàsica de una cèl·lula consta de:

CITOPLASMA: una solució aquosa on es produeixen les reaccions metabòliques.

ADN: material genètic, format per àcids nucleics.

ORGÁNULOS SUBCELULARES: estructures subcel·lulars que fan diferents funcions dintre de la cèl·lula.

Tipus de Cèl·lulesPodem trobar dos tipus de cèl·lules en els éssers vius:

CÉLULA PROCARIOTA

CÉLULA EUCARIOTA

El material genètic l'ADN esta lliure al citoplasma.

Orgànuls: Únicament té ribosomes.

Els bacteris presenten aquest tipus de cèl·lules

El material genètic l'ADN esta tancat per una membrana que forma el nucli.

Orgànuls: Té molts.

Aquest tipus de cèl·lules el presenten el reste d'éssers vius.

Tipus de cèl·lules eucariotes

Cèl·lula eucariota animal Cèl·lula eucariota vegetal

Recorda: la cèl·lula vegetal es caracteritza per:

•Tenir una paret cel·lular externa a la membrana.

•Té cloroplasts, responsables de la fotosíntesi

•Manca de centríols, que són exclusius de les cèl·lules animals

MembranaLimita la cèl·lula i controla l'entrada i sortida de substancies

Vista al microscopi òptic Vista al microscopi electrònic

Membrana composició Els el fosfolípids són els components bàsics de la membrana. No són els més abundants, però les seves característiquesmoleculars, tenen una part hidròfila i una altra hidròfoba, fa que formin bicapes

Bicapa

Medi extern

Medi intern

Membrana composició

Segons el model de mosaic fluid desenvolupar per Singer i Nicolson (1972):

La composició de la major part de les membranes plasmàtiques presenta el 52% de proteïnes, el 40% de lípids (fosfolípids, colesterol i glicolípids) i el 8% de glúcids.

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.

Els glúcids es troben a la cara externa de la cèl·lula, originant una asimetria pròpia de la membrana.

les molècules lipídiques es presenten en forma de una doble capa contínua que constitueix l'estructura bàsica de la membrana i actua de barrera semipermeable al pas de la majoria de molècules .

Les molècules de proteïnes si es trobem immerses en la bicapa lipídica, per tenir parts hidròfiles i lipòfiles, s'anomenen intrínseques o transmembrana. Si només tenen parts polars es troben a un costat i es diuen perifèriques.

Funcions de la membrana

1 Mantenir les diferències de composició existents entre el medi cel·lular i el medi extern i actuar com a barrera que permet la cèl·lula mantenir unes condicions fisicoquímiques particulars a l'interior de l'orgànul que delimiten (nucli, mitocondri, etc): delimitació de compartiments cel·lulars

Funcions de la membrana

Mantenir una permeabilitat selectiva per mitjà del control del pas de substàncies entre l'exterior i l'interior. Es pot donar per:

Molècules hidrofòbiques (no polars, sense càrregues elèctriques) com O

2,

CO2, benzè, es dissolen ràpidament en la

bicapa i hi difonen.

Petites molècules polars sense càrrega com l'aigua, urea, glicerina es dissolen en la bicapa i hi difonen

Difusió simple a través de bicapa

Les proteïnes transmembranals formen canals aquosos que fan possible que soluts d'una grandària i càrrega escaients travessen la bicapa per simple difusió. L'obertura temporal d'aquests canals pot ser deguda a canvis en la diferència de potencial elèctric existent entre les dues cares de la membrana o a la unió de lligands específics a determinats receptors de membrana.

Difusió simple a través de proteïnes de canal

Funcions de la membrana

Es més específica per què tenen una estructura complementària a la de les molècules transportades . Pot transportar molècules més grans com la glucosa, sacarosa o aminoàcids

Difusió facilitada a través de proteïnes transportadores o permeases

"uniport" transporten un solut ."symport" transporten solut i co-transporten altre diferent a l'hora i en la mateixa direcció."antiport" transporten solut i co-transporten altre diferent a l'hora i en direcció oposada. Un entra i l'altre surt.

Aquest tipus de transport requereix una despesa d'energia metabòlica en forma d'ATP. En aquest cas, les proteïnes transportadores poden transportar molècules contra un gradient de concentració o electroquímic. Això implica la hidròlisi d'ATP o un cotransport a favor dels seus gradients electroquímicsLes proteïnes transportadores es comporten ací com a enzims

Funcions de la membrana

Transport actiu

També hi variants "uniport" , "symport" i "antiport"

Funcions de la membranaLa majoria de les cèl·lules, són capaces d'expulsar i absorbir determinades macromolècules a través de la membrana plasmàtica per mitjà dels processos de endocitosi (entrada) i exocitosi (sortida)

clatrines

Fagocitosi i pinocitosi

Fagocitosi: introdueix partícules sòlides citoplasma.

Pinocitosi: introdueix partícules líquides al citoplasma.

És el medi cel·lular comprès entre la membrana plasmàtica i el nucli. S'hi poden observar tres parts:

Citoplasma

* Hialoplasma o citosol: 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 grandaria diversa que realitzen funcions ben especialitzades

* Citoesquelet: és una densa xarxa de filaments proteics

CitoesqueletTotes les cèl·lules eucariotes tenen un esquelet intern, el Citoesquelet, format per una complexa xarxa de filaments proteics que s'estén per tot el citoplasma. El Citoesquelet confereix a la cèl·lula la seva forma i la seva capacitat de moviment, proporcionant-li a més un entramat intern que permet a la cèl·lula situar i transportar els seus orgànuls en el citoplasma. El Citoesquelet està format per una sèrie de filaments proteics encarregats alguns, de mantenir l'estructura cel·lular i altres, responsables de moviments cel·lulars.

Components: microfilaments, microtúbuls i filaments intermedis.

MICROFILAMENTS

Filaments intermedis

MICROTÙBULS

Són prolongacions citoplasmàtiques localitzades a la superfície de nombroses cèl·lules mòbils. Els cilis, de 2-10 mm de longitud, es presenten en gran nombre, mentre que els flagells (fins 200 mm) són poc nombrosos (1-2 per regla general).

Cilis i flagells

Estan formats per microtúbuls

Estructura del flagel

Nucli: conte les instruccions per el funcionament cel·lular i la herència en forma de ADN.

Mitocondris: responsables de la respiració cel·lular, es a dir de l'obtenció d'energia necessària per a la cèl·lula.

Retí cul: ret de canals on es fabrica lípids i proteïnes que son transportades por tota la cèl·lula.

Aparell de Golgi: ret de canals y vesícules que transporten substancies al exterior de la cèl·lula.

Vacúols: vesícules plenes de substancies de reserva o rebuig.Lisosomes: vesícules

on se realitza la digestió cel·lular.

Centríols: intervenen en la divisió cel·lular i al moviment de la cèl·lula.

Orgànuls

Ribosomes: responsables de la fabricació de proteïnes

Al centrosoma trobem també el material pericentriolar, amorf que envolta el diplosoma i les fibres de l'àster, formades per microtúbuls . Durant la divisió cel·lular els microtúbuls de l'àster originen el fus mitòtic.

Els centríolsSón estructures que es presenten per parelles localitzades a l'interior d'una zona del centre de la cèl·lula (citocentre o centrosoma). El conjunt dels dos centríols forma el diplosoma i es troben orientats entre sí de forma perpendicular. Són orgànuls exclusius de les cèl·lules animals, ja que no es troben a les cèl·lules vegetals.

Als centríols, els microtúbuls es presenten en nou grups de triplets, sense cap microtúbul central. Quan la cèl·lula es divideix, cadascú dels centríols origina, per duplicació, la seva parella.

RibosomesSón orgànuls responsables de la síntesi de proteïnes, són partícules globulars, sense membrana, de 15 a 30 nm de diàmetre, presents en totes les cèl·lules i formats per dos unitats, que s'uneixen al moment de ferla síntesi.

Composició de les unitats

Funció dels ribosomes

Reticle endoplasmàtic

El RE és un orgànul membranós de totes les cèl·lules eucariotes 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 el qual apareix fragmentat en forma de cavitats planes interconnectades o bé en forma de cisternes, túbuls i vesícules, tot i que es creu que hi ha una única làmina membranosa que envolta el lumen, com si fora un sac replegat diverses vegades.

Reticle endoplasmàticHi ha una zona del RE que conté ribosomes associats a la cara externa de la seva 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 .

Reticle endoplasmàtic

Aparell de GolgiL'aparell o complex de Golgi està format per conjunts de sacs aplanats de forma discoïdal envoltats d'un gran nombre de menudes vesícules sorgides per gemmació dels marges dilatats de les cisternes. Està situat prop del nucli i, a les cèl·lules animals, envolta el centríol. 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. L'aparell de Golgi presenta una polaritat, és a dir, es poden diferenciar dues cares en els dictiosomes - cis i trans- que presenten diferent composició i funció

Funcions de l'aparell de Golgi

Funcions de l'aparell de Golgi

LisosomesSón vesícules de Golgi que contenen enzims digestius (hidrolases )

Lisosomes primaris, acabats de formar

Lisosomes secundaris que resulten de la fusió repetida dels lisosomes primaris amb diversos substrats units a membranes

Peroxisomes i glioxisomesSón 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

Els glioxisomes són una classe de peroxisomes anomenats així perquè contenen els enzims responsables del cicle de l'àcid glioxílic, una variant del cicle de Krebs que permet convertir els greixos en hidrats de carboni. Només són present als vegetals

MitocondriÉs un orgànul presents en totes les cèl·lules eucariotes que subministra l'energia necessària per a l'activitat de les cèl·lules, per mitja de la respiració cel·lular. Els mitocondris, per tant, actuen com a centrals energètiques de la cèl·lula i sintetitzen ATP a expenses dels carburants metabòlics (glucosa, àcids grassos i aminoàcids).

Els cloroplasts Són orgànuls presents a les cèl·lules de les plantes i algues eucariotes que realitzen la fotosíntesi. Els cloroplasts capturen l'energia de la llum del sol per produir energia lliure emmagatzemada a l'ATP i el NADPH mitjançant un procés anomenat fotosíntesi.

Nucli

Estructura del nucli

Estructura del nucli

Membrana nuclear i porus

Membrana nuclear i porus

Cromatina

Lectura de l'ADNDNADNA

Transcrit (RNApm)Transcrit (RNApm)

Nuclèol

Nuclèol: zona fibril·lar

Cromosoma