LA CÈL LULA 1r NOM: COGNOMS: GRUP: BIOLOGIA Jordi Carmona

Transcripción

1 NOM: COGNOMS: LA CÈL LULA 1r BIOLOGIA Jordi Carmona GRUP:

2 ÍNDEX 1. INTRODUCCIÓ MORFOLOGIA CEL LULAR la teoria cel lular Quants tipus de cèl lules existeixen? La cèl lula procariota Bacteris i virus Bacteris Virus La cèl lula eucariota Membrana Citoplasmàtica Citoplasma Nucli FUNCIONS CEL LULARS Funcions de relació Sensibilitat cel lular Moviments cel lulars Funcions de nutrició Funcions de reproducció Circumstàncies i factors que provoquen la divisió cel lular Tipus de reproducció cel lular Mitosi Meiosi Citodièresi (divisió cel lular) EXERCICIS LA CÈL LULA...45 Pàg. 2

3 La cèl lula per al biòleg és el mateix que l àtom per al químic; són els elements de què es componen els cossos que hem de tractar. Una cèl lula realment simple no es pot fragmentar sense que, al mateix temps, es destrueixi la vida. Max Hartmann Pàg. 3

4 1. INTRODUCCIÓ L any 1665, Robert Hooke, físic anglès, va separar una fina làmina de suro i en observar amb unes lents d augment va descobrir que era formada per una sèrie de petites cel les, a les quals va anomenar cèl lula, del llatí, cellula (petita cel la). Microscopi fet servir per Hooke Hooke na va ser conscient que la seva troballa no era més que la unitat fonamental dels éssers vius. El material i l equip que va utilitzar eren molt rudimentaris i, per tant, ell només va veure una estructura buida, és a dir, només va poder observar la paret d una cèl lula morta. Imatge descoberta per Hooke Amb el descobriment del microscopi òptic, R. Schleiden i T. Schawnn van reconèixer el veritable significat de la cèl lula. Aquests dos científics van establir la teoria cel lular segons la qual tots els éssers vius són formats per cèl lules, essent la cèl lula la unitat estructural i fisiològica dels éssers vius. Es va poder demostrar que la cèl lula no era una estructura buida, sinó que era constituïda per una membrana i un citoplasma. Imatge descoberta per Scheiden i Schwan Pàg. 4

5 En un principi, es creia que tant el nucli com el citoplasma eren substàncies homogènies, però amb el descobriment de la química dels colorants (segle XIX) es va poder demostrar que el citoplasma era ple d altres estructures més petites anomenades orgànuls cel lulars i que el nucli contenia els cromosomes. Microscopi electrònic Va ser amb el descobriment del microscopi electrònic (1931), amb un poder de resolució de més de augments, que fou possible de deduir la veritable estructura cel lular i aquesta estructura és la que presentem en aquest tema d estudi. 1 2 Pinguicula chilensis, fotos al microscopi (la barra de la escala representa 1 micró). Fig. 1. Tall ç transversal de fulla. Fig. 2. Detall del xilema. Pàg. 5

6 2. MORFOLOGIA CEL LULAR 2.1. la teoria cel lular. La cèl lula és la unitat dels éssers vius o, el que és el mateix, tots els éssers vius estan formats per cèl lules. Aquesta teoria va ser anunciada a principis del segle XIX per M. J. Schleiden i T. Schawnn (tot i que ells no tenien clar que tota la cèl lula prové sempre d una altra). Posteriorment, aquesta teoria ha estat ampliada i, avui, dia, podem formular-la de la següent manera: La cèl lula és la unitat estructural. És l organisme més petit i d organització més senzilla, i tots els éssers vius estan constituïts per una o moltes cèl lules. La cèl lula és la unitat funcional dels éssers vius. Una cèl lula pot realitzar totes les reaccions necessàries per a la seva subsistència. El funcionament adequat d un organisme pluricel lular depèn del funcionament de totes i cadascuna de les seves cèl lules. La cèl lula és la unitat reproductora i genètica. Tota cèl lula s origina d una altra cèl lula, això significa que existeixen mecanismes de reproducció. Fins i tot, en molts organismes existeixen cèl lules especialitzades en la reproducció. Pàg. 6

7 2.2. Quants tipus de cèl lules existeixen? Els citòlegs admeten dos tipus de cèl lules: procariotes eucariotes La primera és molt senzilla, sense cap tipus de complexitat. Per contra, la segona és molt més desenvolupada i de gran complexitat. Cèl lula procariota Cèl lula eucariota No interpreteu malament el fet que només existeixen dos tipus de cèl lules, perquè segons la seva funcionalitat, adopten morfologies diferents. És a dir, una cèl lula especialitzada en el moviment serà molt diferent d una cèl lula dedicada a captar estímuls. Però totes dues són cèl lules eucariotes i tenen una estructura subcel lular i una organització similar. Els seus processos metabòlics bàsics també són semblants: respiració, síntesi de proteïnes, etc. Pàg. 7

8 Cèl lula prismàtica de l intestí Cèl lula òssia Cèl lula epidèrmica vegetal Cèl lules nervioses Pàg. 8

9 2.3. La cèl lula procariota. És molt simple i petita, però posseeix els elements imprescindibles per a la vida. Forma organismes simples i unicel lulars com els bacteris i les algues cianofícees (algues verd blaves microscòpiques). Cèl lula procariota (cianobacteria) Està formada per una membrana citoplasmàtica que la separa de l exterior, però no l aïlla. La membrana no és uniforme sinó que té unes invaginacions (entrants i sortints) anomenades mesosomes. Són els sistemes encarregats de l obtenció d energia. Cèl lula procariota (estructura) Pàg. 9

10 En el seu interior trobem el citoplasma o hialoplasma on suren els elements i els components cel lulars. No té membrana nuclear i, per tant, no té nucli. No és que no tingui material genètic sinó que no es troba separat de la resta del material cel lular. El material genètic és format per un cromosoma circular que conté els gens (l anomenem circular perquè té la part inicial unida a la terminal). Per sintetitzar (fabricar) proteïnes disposa d unes granulacions citoplasmàtiques, els ribosomes. La membrana citoplasmàtica és similar a la cèl lula eucariota, però la major part de les vegades posseeix un embolcall que envolta aquesta membrana: la càpsula Bacteris i virus Bacteris Els bacteris són els organismes cel lulars més petits. La més gran no arriba a 8 μ (micres). El citoplasma o hialoplasma es troba envoltat per una paret cel lular rica en sucre i proteïnes (a diferència de la paret cel lular vegetal que és de cel lulosa). Molt sovint, posseeix un segon embolcall: una càpsula també rica en sucres. A l interior del citoplasma trobem els orgànuls característics de les procariotes: ribosomes, cromosoma circular i les invaginacions de la membrana anomenades mesosomes. Podem considerar els bacteris com els pobladors més antics de la Terra. Encara que microscòpics actualment el nombre total d aquests organismes és molt més Pàg. 10

11 elevat, molt més que la resta d organismes junts. Poden sobreviure en condicions extremes i els trobem a tots els indrets: aigua, terra, aire, fluids interns d altres éssers vius. Com a font d energia utilitzen glucosa (com les cèl lules eucariotes) i les vies per obtenir-la són molt nombroses. Alguns bacteris fan fotosíntesi, però no utilitzen clorofil la com les eucariotes sinó uns pigments fotosintètics localitzats a les granulacions citoplasmàtiques; a més, la seva fotosíntesi no necessita oxigen. Altres bacteris són quimiosintètics, és a dir, oxiden la matèria orgànica o inorgànica. Però la major part dels bacteris viuen sobre substància orgànica produïda per altres organismes. La creença general que els bacteris provoquen malalties és una reputació imposada perquè els que ens són més familiars són els patògens i els paràsits, però la major part d aquests organismes són inofensius i, no tant sols això, una gran part realitzen tasques beneficioses. Els remugadors posseeixen uns bacteris al seu tub que permet la digestió de la cel lulosa amb el seu consegüent profit. Els bacteris poden aprofitar el nitrogen del sòl i evitar que es perdi en forma de gas. Moltes lleguminoses s associen a aquest tipus de bacteris fixadors del nitrogen. El nostre intestí és ple de bacteris del tipus E. Coli. Aquests bacteris s aprofiten dels nostres aliments però no ens provoquen cap destorb; ben al contrari redueix el nombre d altres bacteris que sí que poden provocar malalties. Pàg. 11

12 Una peculiaritat dels bacteris és la seva capacitat per formar espores. Són formes de vida latent que poden resistir anys i quan troben condicions aptes tornen a desenvolupar el bacteri. Diplococs estreptococs Bacils estafilococs Espirilos fdfdfvibrios Pàg. 12

13 La forma dels bacteris en determina la seva classificació. Així, tindrem: BACILS. Tenen forma de bastó. Normalment, en dividir-se, formen filament que adopten la forma d un fong. Per aquesta raó, el nom científic d aquests microorganismes sempre va precedit de la paraula myco (en grec significa fong). Exemple: mycobacterium tuberculae. Mycobacterium tuberculae COCS. Tenen forma esfèrica. Tenen tendència a romandre junts un cop s han dividit. - si queden de dos en dos, es diuen diplococs, - si formen llargues cadenes es diuen estreptococs - si queden en grups com si fossin un ram es diuen estafilococs. Exemple: Staphylococcus Aureus Staphylococcus Aureus ESPIRILS. Tenen forma d espiral i acostumen a estar sols. Exemple: treponema pallidum VIBRIOS. Tenen forma com d una coma. Exemple: vibrio parahaemolyticus despirils : treponema pallidum Vibrios: vibrio parahaemolyticus Pàg. 13

14 Virus Dèiem que les bacteris són els organismes cel lulars més petits, però encara n existeixen d altres de més petits que no tenen la categoria de cel lulars, és a dir són acel lulars: els virus. D entrada, es va utilitzar la paraula virus (en llatí verí) per designar els agents productors de malalties i, més tard, s aplicà indistintament per a qualsevol microbi. Però, avui en dia, aquesta paraula ens designa les entitats biològiques més petites que necessiten d altres cèl lules per a la seva reproducció. El primer virus que es va aconseguir aïllar va ser el virus del mosaic del tabac (1892 Ivanowsky). Per tant, queda clar que els virus no són cèl lules i en conseqüència es troben en el llindar del que es poden considerar éssers vius. Virus del mosaic del tabac Virus Els virus, doncs, són partícules infeccioses que només es poden desenvolupar dins de les cèl lules hostes. Es transmeten de cèl lula a cèl lula en forma de virions. La composició química és molt senzilla: una coberta de proteïnes i un àcid nucleic (ADN o ARN). L àcid nucleic conté la informació necessària per al desenvolupament intracel lular i per a la formació de virions. Els components proteics acostumen a tenir enzims que els permet l entrada a la cèl lula hoste. Pàg. 14

15 Els virus infecten les cèl lules (només entra l àcid nucleic) i el que fan és servir-se de tot el material cel lular per a la teva reproducció. Aquest procés, generalment, culmina amb la mort de la cèl lula infectada. Els virions són alliberats i comença la infecció d una nova cèl lula. Procès d nfecció viral Fins al segle XX (1915), tots els virus descrits eren agents de malalties de plantes i d animals superiors (virus del mosaic del tabac, midiu, mixomatoxi, pesta, etc.), però, aleshores, es van descobrir uns nous tipus de virus que també infectaven bacteris, els bacteriofags (menjadors de bacteris). Estructura d un bacteriofag Bacteriofag vist amb el microscopi electrònic Pàg. 15

16 Cicles d una infecció viral En l home provoquen malalties com al verola, el xarampió, la pòlio, la grip, l herpes, la SIDA Alguns científics creuen que els virus podrien assemblarse a les formes més primitives de vida, però si pensem que un virus fora de la cèl lula hoste ne té cap tipus d activitat, sembla més lògic pensar que són organismes semblants als bacteris que van perdre la seva funció metabòlica, o bé que són partícules cel lulars d ADN, material genètic en definitiva, que han inicial la seva vida independent. Pàg. 16

17 Antibiòtics Són substàncies que actuen contra els bacteris, de manera que impedeixen el seu creixement. El primer antibiòtic, la penicilina, fou descobert per Alexander Fleming (1929), quan feia uns estudis sobre el creixement bacterià. Va observar que un fong (gènere Penicilium) segregava una substància que aturava el desenvolupament dels bacteris. Posteriorment, s ha vist que hi ha molts tipus de bacteris i, per tant, s han descobert molts antibiòtics diferents. Els antibiòtics no són eficaços davant dels virus. Fixeu-vos que un virus utilitza les cèl lules de l organisme per reproduir-se, o sigui que si ataquem els virus el que fem és actuar contra les pròpies cèl lules de l organisme atacat. L única forma contra els virus és augmentar les defenses immunològiques de l individu, aquesta és la base de les vacunes. Pàg. 17

18 2.4. La cèl lula eucariota. La mida d aquest tipus de cèl lules és força més gran de les procariotes: Procariota Eucariota 1 μ micra μ micres Existeixen dos tipus de cèl lules eucariotes: les animals i les vegetals, que presenten moltes similituds i algunes diferències, com podràs observar en el següent dibuix: cèl lula eucariota vegetal cèl lula eucariota animal La cèl lula eucariota, tant l animal com la vegetal, presenta tres parts fonamentals: la membrana citoplasmàtica, que envolta la cèl lula separant-la de l exterior però no aïllant-la. el citoplasma (hialoplasma), líquid viscós en la qual suren tots els orgànuls cel lulars. Pàg. 18

19 el nucli, que és el centre de la cèl lula, responsable de la coordinació i del funcionament. 1 A = metres (0, metres) 1nm = μ = 10 6 metres (0, metres) metres (0, metres) Membrana Citoplasmàtica La membrana aïlla el citoplasma, però no és un embolcall continu, sinó que té porus. Això li permet de regular el pas de les substàncies que entren i surten de la cèl lula i que són necessàries per a les funcions de nutrició, relació i reproducció. Però no totes les substàncies poden travessar aquesta membrana. Tan sols fer-ho aquelles imprescindibles per al seu funcionament. Per això, diem que és una membrana selectiva. Membrana citoplasmàtica Cèl lula de teixit nerviòs (membrana citoplasmàtica) La membrana té una amplitud d uns 75ª. Té una mida suficientment petita per no poder observar la seva estructura al microscopi òptic. És per aquest motiu que no es va poder explicar com era fins al descobriment del microscopi electrònic. Pàg. 19

20 I quina és l estructura d aquesta membrana? Gràcies al microscopi òptic es coneixia la seva existència i, mitjançant reaccions químiques, la seva composició (proteïnes i fosfolípids, un tipus particular de substàncies similars als greixos), però no se n sabia la disposició dels fosfolípids i de les proteïnes. En un principi, van existir diferents teories; una d elles era que les proteïnes formaven una doble capa molt prima i, entremig, una capa de fosfolípids. Avui en dia, sabem que és una capa de fosfolípids amb inclusions de proteïnes. Membrana unitat Aquesta membrana formada per fosfolípids i proteïnes amb una amplada de 75 A rep el nom de membrana unitat i no tan sols la trobem a la membrana citoplasmàtica sinó també a la major part dels orgànuls cel lulars. El fet que la major part dels orgànuls cel lulars tinguin membrana unitat, és un concepte de gran utilitat per explicar les similituds entre la cèl lula procariota i l eucariota. En un principi, la cèl lula seria una massa de protoplasma limitada per una membrana sense cap tipus d orgànuls, aquests sorgiren com a conseqüència d un procés evolutiu a partir de les invaginacions de la membrana. Pàg. 20

21 Les cèl lules vegetals tenen una paret cel lular que recobreix la membrana citoplasmàtica. Aquesta capa és rígida i gruixuda, formada per una substància anomenada cel lulosa. El paper principal de la membrana és donar protecció i evitar el trencament osmòtic de la cèl lula. Parets cel lulars Trencament (lisi) osmòtica Si una cèl lula es troba en un medi que té una concentració més elevada d aigua que la que existeix en el seu interior, a través de la membrana citoplasmàtica l aigua tendeix a entrar dins la cèl lula per igualar la qualitat d aigua externa i interna. Si la cèl lula no posseeix un mecanisme que aturi aquesta entrada i que ofereixi rigidesa enfront la pressió que significa l entrada d aigua, acabarà per trencar-se. En el cas de les cèl lules vegetals, la paret és el mecanisme que fan servir per evitar el trencament. Nota: és precisament la cel lulosa la substància que s utilitza per fer paper com el que ara tens a les mans. Pàg. 21

22 Citoplasma El citoplasma és un líquid viscós ple de substàncies i nutrients. Els orgànuls cel lulars i el nucli suren en aquest líquid heterogeni. El conjunt d orgànuls cel lulars és el que hom coneix com a formiplasma (o morfiplasma), la resta de líquid que forma el citoplasma és l hialoplasma. En el formiplasma trobarem: reticle endoplasmàtic llis i rugós complex de Golgi lisosomes vacúols mitocondris cloroplasts centrosomes Formiplasma RETICLE ENDOPLASMÀTIC És una xarxa de saquets aplanats, formats per membrana unitat, col locats paral lelament entre la membrana nuclear i la membrana citoplasmàtica. Freqüentment, a la membrana d aquests saquets trobem adherits els ribosomes, la qual cosa li dóna un aspecte granulós. Quan trobem ribosomes en la seva superfície parlem de reticle endoplasmàtic rugós, si no trobem ribosomes reticle endoplasmàtic llis. Reticle endoplasmàtic Pàg. 22

23 Podem destacar com a funcions del reticle endoplasmàtic: Suport mecànic, ja que divideix la cèl lula en una sèrie de compartiments. Síntesi de proteïnes, sobretot el reticle endoplasmàtic rugós. Els ribosomes també col laboren en aquesta tasca i és dins del reticle endoplasmàtic rugós on s acaben de formar les proteïnes. Transport de substàncies per l interior de la cèl lula, fins i tot, eliminació de substàncies tòxiques. Síntesi i fabricació de lípids (greixos) i hormones. RIBOSOMES Formats per ARN (Àcid ribonucleic) ribosòmic, no presenten membrana unitat. Tenen dues parts o subunitats. Ribosomes al reticle endoplasmàtic Subunitats dels ribosomes Els ribosomes són el taller de muntatge on s edifiquen les molècules proteïques. La informació genètica proporcionada per l ADN (Àcid desoxirribonucleic) arriba als ribosomes mitjançant l ARN missatges. Un cop arriba als ribosomes, aquest ARN dóna la informació necessària per tal que es fabriquin proteïnes (sintetitzin). Els ribosomes es poden trobar al citoplasma aïllat, i formen cadenes anomenades polisomes o també els podem trobar units al reticle endoplasmàtic. Pàg. 23

24 COMPLEX DE GOLGI Està format per conjunts de dictiosomes. Aquests són una mena de saquets aplanats. El Complex de Golgi es troba molt a prop del reticle endoplasmàtic i, durant molt de temps, es va considerar com una part del reticle endoplasmàtic llis. Complex de Golgi També es creia que no hi havia reticle endoplasmàtic a les cèl lules vegetals però, avui en dia, sabem que si existeix i, a més, té un paper molt important en la fabricació de la paret cel lular. La funció del complex de Golgi està relacionada amb la secreció de substàncies per enviar-les als diferents punts de la cèl lula, o bé a l exterior empaquetades en forma de vesícules. Una de les vesícules que fabrica en les cèl lules animals són els lisosomes. Complex de Golgi vist amb microscopi electrònic Pàg. 24

25 LISOSOMES Són unes esfèrules petites que s originen als dictiosomes del Complex de Golgi i presenten membrana unitat. Els lisosomes són plens de substàncies digestives que ajuden a separar les diferents molècules dels nutrients cel lulars. Funció dels lisosomes Les principals funcions dels lisosomes són: Fagocitosi: Quan a una cèl lula hi penetra una substància alimentària, els lisosomes s uneixen a ella i formen un vacúol digestiu. Un cop finalitza la digestió els residus són expulsats a l exterior. Autofàgia: Els lisosomes poden destruir parts de la pròpia cèl lula. Aquest no és un costum gaire estès; però, en cas de necessitat, si l aportació energètica és molt precària pot ser una bona forma d obtenir energia. També pot servir per evitar pèrdues innecessàries. Per exemple, si un altre orgànul no funciona, els seus materials poden servir per a la cèl lula i els lisosomes alliberen les molècules necessàries per al funcionament cel lular. De vegades, els lisosomes poden provocar una autodestrucció i, per aquest motiu, se ls coneix com a orgànuls del suïcidi. Pàg. 25

26 VACÚOLS Són vesícules limitades per membrana unitat molt característiques de les cèl lules vegetals. Tot i que també trobem vacúols animals. Ubicació del vacuol a la cèl lula En les cèl lules vegetals, tenen un paper molt important com a magatzem de substàncies: sucres, àcids orgànics, proteïnes, pigments, olis, etc. A les cèl lules joves són petits i augmenten molt de mida amb l edat, la qual cosa provoca que el citoplasma i el nucli es comprimeixin contra la paret cel lular. Observació d un vacuol al microscopi Pàg. 26

27 CENTRIOLS Estan situats a prop del nucli estan formats per uns tubs paral lels, agrupats de dos en dos o de tres en tres i formen un cilindre. Tall transversal de centriols situats a la base d un cili o flagel. Tall transversal d un centriol Centriols situats aprop del nucli Imatge tridimensional d un centriol Ubicació i detall dels centriols a la cèl lula Estan relacionats amb la funció de reproducció de les cèl lules animals. A prop del nucli trobarem dos centríols disposats perpendicularment i envoltats per unes fibres anomenades àster. Quan arriba el moment de la divisió cel lular, aquests centríols formaran el fus mitòtic. També estan relacionats amb el moviment de la cèl lula, ja que són la base i el motor dels cilis i dels flagels. Els cilis i els flagels són unes estructures que permeten el desplaçament cel lular. Pàg. 27

28 MITOCONDRIS Corpuscles allargats o arrodonits, formats per una doble membrana unitat. La membrana externa és llisa, però la interna està arreplegada formant les crestes mitocondrials. L interior del mitocondri es coneix com a matriu mitocondrial, més dens que el citoplasma i molt ric en enzims. Esquema d un mitocondri La importància dels mitocondris és força considerable, ja que és el lloc de la cèl lula on els nutrients són cremats i, per tant, és d on s obté energia. Aquesta no es desprèn d una forma incontrolada; ben al contrari, l energia produïda per la combustió és captada i emmagatzemada en forma d energia química: la molècula d ATP (Adenosin trifosfat). L energia pot ser, d aquesta forma, fàcilment transportada i aplicada. Per poder realitzar aquesta important tasca, el mitocondri posseeix tota una sèrie de sistemes enzimàtics. Representació energética dels mitocondris Podem considerar els mitocondris com a centrals energètiques: transformen l energia potencial en una altra forma d energia: ATP, més estable i útil per a les reaccions cel lulars. Pàg. 28

29 PLASTS Orgànuls dels citoplasma, amb doble membrana: l externa és llisa i la interna forma estructures. Segons el seu contingut hi ha diferents tipus de plasts: els cloroplasts contenen clorofil la, els cromoplasts estan impregnats de pigments, els leucoplasts fabriquen midó. Els cloroplasts només es troben en les cèl lules vegetals i són de doble membrana. La part interna es coneix com a estroma i és plena d uns discs, el conjunt dels quals constitueix la grana. Dins de cada disc existeixen les unitats fotosintètiques i és en aquestes unitats que trobarem la clorofil la. Estructura d un cloroplast La fotosíntesi és una conversió d energia lluminosa en química que provoca la síntesi de substàncies orgàniques a partir de matèria inorgànica. Pàg. 29

30 Nucli Normalment, es troba situat al centre del citoplasma, però es pot donar el cas que es trobi en posició lateral. Està separat del citoplasma per una membrana nuclear que és doble i conté una sèrie de porus per permetre l intercanvi de substàncies. Les cèl lules acostumen a ésser uninucleades tot i que també existeixen cèl lules polinucleades. Nucli d'una cèl lula del fetge humà El nucli intervé en els processos de reproducció cel lular, en la transmissió dels caràcters genètics i en tots els processos d organització i de coordinació cel lular. Dins de la membrana nuclear observem el nucleoplasma o carioplasma. Surant hi trobarem els nucleols, formats per proteïnes i ARN, i la cromatina formada per ADN. La cromatina, en el moment de la divisió cel lular, forma els cromosomes que contenen ADN (gens), proteïnes i també fragments d ARN. Estructura d un nucli Pàg. 30

31 Tots els individus d una mateixa espècie tenen el mateix nombre de cromosomes. Aquests estan compostos per una matriu o substància fonamental travessada per un filament espirilitzat d ADN. Presenten dues construccions (estretaments): primària i secundària. La primària o contròmer la tenen tots els cromosomes i és per on pengen del fus mitòtic. Detall d un nucli Pàg. 31

32 3. FUNCIONS CEL LULARS Tots els éssers vius fan les mateixes funcions: autorregular-se (relacionar-se i nudrir-se), crèixer i reproduïr-se. La cèl lula com a unitat dels éssers vius, és capaç de fer-les. Així, la cèl lula fa les funcions de Relació, recepció d estímuls i moviment respecte del medi ambient, és a dir, posen en contacte l interior i l exterior de la cèl lula. Nutrició, aportació de nutrients i d energia per a la construcció de la pròpia matèria cel lular i per a la realització de les diferents activitats vitals. Reproducció, que inclou tots els processos de formació de noves cèl lules Funcions de relació Les funcions de relació permeten, a la cèl lula, de recollir informació de l ambient extern i intern, de respondre als canvis de forma adequada Sensibilitat cel lular Les cèl lules es troben envoltades per un medi extern que no acostuma a ser constant, sinó que pateix modificacions. Aquestes provoquen en la cèl lula irritacions i excitacions diverses. Quan això succeeix diem que aquests canvis ambientals són estímuls. Fagocit atrapant bacteri Pàg. 32

33 Els estímuls provoquen, en la cèl lula, una resposta (reacció) que pot consistir en un desplaçament respecte de l estímul: tàxies o tactismes; o bé en un canvi en la seva orientació: tropismes. Si la reacció provoca un desplaçament o un gir cap a l estímul parlarem de tactisme positiu (desplaçament) o tropisme positiu (canvi d orientació). En cas contrari, és a dir, quan la resposta és un allunyament de l estímul, parlarem de tactismes negatius. Tactisme positiu d una fagocitosi Segons sigui la classe d estímul, els tactismes o tropismes prenen diversos noms. Per exemple: fototactisme, les reaccions són provocades per la llum, geotactisme, si és la gravetat la que provoca la reacció, quimiotactisme, quan són substàncies químiques les causants de l estímul termotactisme, si l estímul és la temperatura Moviments cel lulars Totes les cèl lules tenen moviments que posen de manifest la seva vida. Alguns d aquests moviments són difícils d observar; en canvi, d altres són perfectament visibles al microscopi. Pàg. 33

34 Els moviments més importants són: moviments de ciclosi moviments ameboides moviments vibràtils moviments contràctils Cloroplast que es velluga Moviments de ciclosi Són corrents internes del hialoplasma (endocel lulars) que arrosseguen els diferents orgànuls citoplasmàtics. Produeixen un moviment del citoplasma, encara que la cèl lula no es desplaci. Es donen en cèl lules que tenen una estructura esquelètica de cel lulosa i un gran vacúol central. Ciclosi a una cel lula vegetal La ciclosi es pot veure afectada per la llum, la temperatura i altres factors que poden accelerar-la. Moviments ameboides Fals peu (presudodopoli) Són corrents del citoplasma; però en cèl lules que no tenen una membrana consistent (glòbuls blancs de la sang, amebes, etc.), el cos cel lular es deforma i origina un pseudodopoli (fals peu) gràcies a un desplaçament de l hialoplasma. Els pseudopods són transitoris i es formen en diferents punts de la cèl lula, la seva forma pot variar des de prims i llargs, fins a curts i aïllats. Pàg. 34

35 Moviments vibràtils Els presenten cèl lules amb cilis i flagels (espermatozous, protozous ciliats i flagelats, etc.). Les vibracions de cilis i flagels en les cèl lules lliure fa que aquestes es desplacin en el medi. Si les cèl lules són fixes i grans el que passa és que és el medi el que es belluga respecte de la cèl lula. Els cilis són orgànuls motors diferenciats a la superfície cel lular. Són curts i nombrosos, es belluguen en un sol plànol i de forma sincronitzada amb un tipus de moviment anomenat cop de rem: el cili es desplaça ràpidament cap enrere i torna lentament a la seva posició de partida. En exemple d organisme amb moviment ciliar és el Parameci. Flagels d espermatozoo Els flagels són pocs i llargs, es belluguen també en un sol pla. Es troben en els flagel lats que van acompanyats de membranes ondulatòries com el Tripanosoma. També trobarem flagels als espermatozoides, zoospores, etc. Una cèl lula flagel lada pot tenir un o diversos flagels, que són expansions del citoplasma, filiformes i mòbils, la longitud dels quals sobrepassa la del cos de la cèl lula. Els flagels poden presentar diversos tipus de moviment: tirabuixó, fuet, hèlix propulsor, cop de rem, etc. Pàg. 35

36 Detall al microscopi de contracció Moviments contràctils Són els moviments de les cèl lules quan s escurcen en una direcció fixa, mitjançant microfibres, com succeeix en les fibres musculars, en què el moviment de contracció és a causa de la presència de molècules proteïques en l hialoplasma Funcions de nutrició. Són les funcions necessàries per aconseguir la matèria i l energia per al manteniment normal de la vida; és a dir, per al metabolisme cel lular. Tot i que hi ha organismes que temporalment poden reduir el mínim aquest metabolisme i romandre en estat de vida latent (enquistament, espores). Hi ha dos tipus de nutrició: Nutrició autòtrofa Pròpia d organismes que tenen orgànuls especialitzats en dur a terme transformacions energètiques (cloroplasts, pigments fotosintètics) Gràcies a la seva capacitat per transformar i acumular energia lliure (fotosíntesi o quimiosíntesi) sintetitzen substàncies orgàniques a partir de substàncies inorgàniques com l aigua, sals minerals i el CO 2. A partir de les substàncies orgàniques, poden obtenir els nutrients i l energia necessaris per dur a terme totes les funcions cel lulars. Cloroplast Pàg. 36

37 Nutrició heteròtrofa És la dels organismes sense orgànuls especialitzats. La major part de les cèl lules animals presenten aquest tipus de nutrició. Com que no tenen la capacitat de transformar l energia externa en energia pròpia, necessiten prendre aliments endotèrmics i orgànics que li ho proporcionin. Aleshores, necessiten capturar l aliment i digerir-lo. Aquest procés el podem dividir en una sèrie d etapes. Protozou en procés de fagocitosi Captura: la cèl lula ha d atraure o capturar les partícules alimentàries. Ho pot fer mitjançant cilis, flagels o per emissió de pseudopodes. Ingestió: un cop la partícula d aliment penetra dins la cèl lula, es forma un vacúol alimentari, l aliment envoltat per a una membrana que el separa de la resta de components cel lulars. Digestió: el vacúol alimentari atrau els lisosomes, que entren a l interior i es forma un vacúol digestiu. Els lisosomes són plens d enzims digestius que descomponen l aliment en les petites molècules que el formen. Pàg. 37

38 Difusió: els nutrients, és a dir, les petites molècules obtingudes dels aliments difonen a través de la membrana del vacúol i arriben al citoplasma, on seran utilitzades pels diferents orgànuls cel lulars com a matèria primera o com a font d energia. Aleshores, el vacúol digestiu es transforma en un vacúol fecal. Imatge abans o després de la digestió cel lular de la capim-braquiària A: abans B: després Egestió i defecació: el vacúol fecal és ple de substàncies que la cèl lula no pot aprofitar. Aleshores, mitjançant la defecació, el vacúol fecal és expulsat. El fet d alliberar-se de les substàncies no nutrients com a egestió. Metabolisme i excreció: el metabolisme és el conjunt de reaccions que fa la cèl lula per tal de convenir els nutrients en matèria orgànica pròpia o bé els crema per aconseguir energia. Fruit d aquestes reaccions s obtenen una sèrie de productes de rebuig (diòxid de carboni, amoníac, urea, etc.) que cal expulsar a l exterior, parlem, aleshores, d excreció. Aquesta fase és comuna per als organismes de nutrició autòtrofa i heteròtrofa. Pàg. 38

39 3.3. Funcions de reproducció. Els processos de divisió cel lular d una importància extraordinària, ja que en depèn la perpetuació de les espècies biològiques, tant si són unicel lulars com pluricel lulars. Nosaltres, en aquest tema, ens centrarem en la reproducció a nivell cel lular. Diferents fases en el procés de mitosi Meiosi d una cèl lula Aquests processos de divisió poden ser diversos, però abans parlem de quines són les causes de la divisió cel lular. Pàg. 39

40 Circumstàncies i factors que provoquen la divisió cel lular. Relació nucleoplasmàtica Si el citoplasma creix excessivament respecte del nucli, aquest desequilibri provoca un augment de la massa nuclear i s inicia la divisió per restablir l equilibri. Presència d oxigen i substàncies nutritives Perquè hi hagi divisió és necessària una duplicació del material nuclear i aquesta necessita molta energia. Temperatura adequada Per cada cas particular existeix una temperatura òptima però, normalment, podem establir què passa entre els 0 i els 40ºC. Necrohormones Hormones produïdes per cèl lules ferides d un teixit animal o vegetal. Influeixen sobre les cèl lules veïnes accelerant la divisió cel lular per tal de curar la ferida. Substàncies químiques S ha observat que algunes substàncies químiques afavoreixen i acceleren la divisió cel lular. Per exemple, el nitrat de manganès, al 0,5 % accelera la divisió del parameci o el clorur de magnesi al 1,5 % afavoreix la regeneració d òrgans perduts en els pòlips. Pàg. 40

41 Tipus de reproducció cel lular. Hi ha dos tipus de reproducció cel lular: mitosi meiosi Mitosi. En arribar les cèl lules a un determinat moment de la seva vida, es reprodueixen, és a dir, produeixen altres cèl lules semblants a elles. La reproducció o la multiplicació cel lular és un procés de divisió, gràcies al qual una cèl lula (cèl lula mare) es divideix en dues parts (cèl lules filles) que després creixeran fins a arribar a la mida característica del tipus de cèl lula que es tracti. Mitosi d una cèl lula D aquest procés n han de resultar cèl lules filles que siguin iguals a la mare, és a dir, a les cèl lules filles tinguin els mateixos orgànuls i, sobretot, el mateix material genètic que el nucli matern, assegurant la perpetuació de la informació genètica. Per aquest motiu previ a la divisió o mitosi, existeix una etapa: interfase, en la qual la cèl lula es prepara i duplica el seu material genètic; posteriorment, en la mitosi serà dividit en dues parts iguals. La mitosi és un procés continu, però per a un millor estudi s ha dividit en quatre etapes: profase, metafase, anafase i telofase. Pàg. 41

42 Meiosi. És un procés de reproducció cel lular pel qual a partir d una cèl lula mare s obtenen cèl lules filles amb la meitat de la informació genètica. Aquest tipus de divisió només es dóna en la reproducció sexual. La meiosi podríem dir, de forma intuïtiva, que són dues mitosis seguides però sense una interfase entre elles. Com que no hi ha una duplicació de material genètic, aquest, al final del procés, es dividirà en dues parts. Meiosi d una cèl lula Tots els individus d una mateixa espècie tenen sempre el mateix nombre de cromosomes (Llei de la constància numèrica dels cromosomes). Per exemple, en la espècie humana tenim 46 cromosomes, quan una persona presenta més o menys cromosomes, presenta anomalies. Altres espècies poden presentar diferent nombre de cromosomes: el tritó el té 24, la granota en té 26, la vaca en té 60 Fecundació (cèl lules gamètiques) En la reproducció sexual, un individu es forma de la fusió de dues cèl lules gamètiques: cadascuna amb la meitat de la informació genètica del nou individu. Si aquest fenomen no es produís en cada fecundació, per formar un nou individu es duplicaria el nombre de cromosomes i no se seguiria la llei de la constància numèrica dels cromosomes. Seguint amb l exemple de l espècie humana, cadascun de nosaltres es forma de la fusió d un òvul (23 cromosomes) i un espermatozoide (23 cromosomes). Pàg. 42

43 3.3.3 Citodièresi (divisió cel lular). És la divisió del citoplasma després de la mitosi. Hi ha diversos tipus de divisió citoplasmàtica: bipartició, pluripartició, gemmació, esporulació. Bipartició En les cèl lules animals es realitza normalment per estrangulació del citoplasma en l equador de la cèl lula, de manera que es formen dues cèl lules filles. Bipartició (fissió binaria) En les cèl lules vegetals, el fenomen és una mica més complex i es basa en l aparició, en el pla equatorial de la cèl lula mare, d una nova paret cel lular que separa les dues cèl lules filles. L elaboració d aquesta nova membrana és a càrrec de l aparell de Golgi, i s acumula gran quantitat de dictiosomes als dos costats de l equador de la cèl lula mare. Aquests dictiosomes alliberen gran quantitat de vesícules carregades de material que ha de servir per a la nova membrana. Després, els dictiosomes marxen cap al centre de les cèl lules filles. Pàg. 43

44 Pluripartició A partir de la cèl lula mare apareixen més de dues cèl lules filles. En primer, lloc, es divideix el nucli diverses vegades i després es produeix la divisió del citoplasma i apareixen tantes cèl lules com nuclis formats. Gemmació S origina una protuberància o gemma en el citoplasma cap al qual es trasllada el nucli fill, que queda englobat en el citoplasma. Posteriorment es produeix un envà que separa els nuclis i apareix una cèl lula filla molt més petita que la cèl lula mare. La cèl lula filla creix sense separar-se de la mare, fins a arribar a tenir la seva mida. La gemmació pot ser senzilla o múltiple. Esporulació Gemmació La cèl lula mare queda envoltada per una coberta que l aïlla de l exterior. Després, el nucli es divideix diversos cops. Cada nucli fill s envolta d una mica de citoplasma de la cèl lula mare, de la membrana citoplasmàtica i d una coberta i es forma, d aquest amanera, diverses cèl lules filles que s alliberen en trencar-se la coberta de la cèl lula mare. Les cèl lules filles o espores, quan troben un medi òptim, es desenquisten, creixen i desenvolupen les seves funcions. Si no troben aquestes condicions favorables romanen força de temps en estat d espora fins a trobar les condicions adients. Esporulació Pàg. 44

45 4. EXERCICIS LA CÈL LULA Ex 1. Els éssers vius Els éssers vius són tots aquells éssers que poden autorregular-se (relacionar-se i nudrir-se), créixer i reproduir-se. a) Encercla quin dels següents dibuixos representen un ésser viu: palmera diamant gat parameci virus or mongeta tulipa Pàg. 45

46 Ex 2. La unitat dels éssers vius Tots els éssers vius són formats per petites estructures anomenades cèl lules a) De què està format un diamant?..., quina diries que és la seva unitat? De què està format un parameci?... i una palmera? Per tant, quina és la unitat d aquests éssers? b) Què diu la teoria cel lular? T adones de la importància d aquesta teoria en el moment de la seva publicació? c) Qui va ser el primer científic en utilitzar la paraula cèl lula? Realment observava cèl lules? Què era el que va observar? Pàg. 46

47 d) Si un bacteri, per exemple, el vibrio colera (que produeix el còlera) 2 micrometres (1 micrometre = 0,001 mm) quants en tindríem en 1 metre (col locats un al costat dels altres). És clar que, per a veure aquest organisme, necessitarem alguna eina. Quina? e) No totes les cèl lules són tan petites, sabries dir alguna cèl lula que es pugui observar sense l ajut de cap eina? f) A quines conclusions arribes sobre la mida de les cèl lules? Pàg. 47

48 Ex 3. La cèl lula procariota i la cèl lula eucariota Els citòlegs han arribat a la conclusió que hi ha dos tipus de cèl lules: procariotes i eucariotes a) Fes un dibuix d una cèl lula, pinta cada orgànul o cada part, d un color diferent. Pàg. 48

49 b) Omple el quadre següent Part / Orgànul Funció Dibuix c) Sabries dir quin tipus d éssers vius presenten aquest tipus de cèl lules? Creus que són éssers molt desenvolupats o poc desenvolupats? Unicel lulars o pluricel lulars? Pàg. 49

50 d) Investiga sobre les bactèries i fes-ne un breu resum tot indicant la seva mida, la seva forma i el seu paper biològic. Pàg. 50

51 Ex 4. La cèl lula eucariota Les cèl lules eucariotes estan més desenvolupades que les procariotes. Si en el regne dels éssers vius trobem animals i vegetals vol dir que hi haurà eucariotes animals i vegetals. a) Quina creus que és la principal diferència entre una cèl lula animal i una de vegetal? b) Dibuixa, a l esquerra, una cèl lula eucariota animal i, a la dreta, una cèl lula eucariota vegetal. Pinta cada orgànul d un color. Pàg. 51

52 c) Omple el quadre següent: Part / orgànul Funció Dibuix d) Fes una llista dels orgànuls o parts que són comunes a les cèl lules eucariotes i vegetals, una altra que només siguin animals i una última dels orgànuls o parts que només siguin vegetals: comuns animals vegetals Pàg. 52

53 e) Ara pots comentar amb més profunditat les diferències entre les cèl lules eucariotes animals i vegetals. f) Comenta quines són les principals diferències entre una cèl lula i una de procariota. Ex. 5: Els virus Els virus són éssers microscòpics situats al llindar de la vida. Un virus és un paràsit obligat ja que necessita una altra cèl lula per poder reproduir-se. a) Aquest dibuix representa un esquema d un virus, anomena n cadascuna de les seves parts i dóna una explicació sobre la funció de cadascuna d elles. Pàg. 53

54 b) Fes un dibuix que representi el cicle d un virus, cal que hi posis els noms corresponents. Pàg. 54

55 Ex. 6: Informes del laboratori Quan es fan experiències al laboratori, cal que després facis un informe. Com que aquest serà el primer, t ajudarem amb un guió. Títol de l experiència. Introducció: fes un breu resum del que has fet al laboratori i quin és el seu contingut. Objectius: què pretenem amb el nostre treball al laboratori? Bases teòriques: tots experiència es recolza en una teoria. Material: indica quin material, eines i reactius has utilitzat. Procediment: descriu els passos realitzats. Resultat: molts cops el que s ha de fer és un dibuix. Conclusions: compara la teoria amb la pràctica. Pàg. 55

56 Pàg. 56

57 Ex. 7: Informe de vídeo Després d observar un vídeo, per tal que recordis el que has vist, cal fer un informe ja que aquest també és el teu primer informe et donem un guió. Títol del vídeo. Introducció: resum del contingut i del tema tractat. Guió: fes un esquema de les parts del vídeo. Desenvolupament: descriu i amplia l esquema del vídeo. Conclusions: compara el que has vist amb les idees teòriques i les pròpies. Pàg. 57

58 Pàg. 58

59 Ex. 8: Esquema Ara farem un esquema de tot el que hem tractat. Pàg. 59

60 Ex. 9: Sopa de lletres Busca la paraula que descriu la definició. a) Ésser que es pot nodrir, créixer i reproduir-se. b) Unitat de tots els éssers que es poden nodrir, créixer i reproduir-se. c) Cognom del primer científic que va utilitzar la paraula cèl lula per primer cop. d) Ésser format per una cèl lula procariota. N hi ha de beneficiosos però també poden provocar malalties. e) Part de les cèl lules que les delimita, però que no les aïlla de l exterior. f) Cèl lula desenvolupada amb nucli. g) Orgànul energètic de les cèl lules h) Ésser acel lular, el seu nom significa verí. i) Sigles del material genètic situat dins del nucli. E S Q W E R T A Y H U U I O P A L E I O A R C A S U D F R O N I A A L G R S E K A V E L R A V E T E R A E C V I U V C A B C O O A C O O E A M B V C X V B T T B E X Z V N R N D A I M I T O C O N D R I Pàg. 60

61 Ex. 10: Teixits vegetals Els organismes pluricel lulars no estan formats per cèl lules a l atzar; tot al contrari, les cèl lules s especialitzen en una funció determinada i s agrupen formant teixits a) Fes un esquema general dels teixits vegetals. Pàg. 61

62 b) A continuació trobaràs 3 quadres; a cada un d ells, has de fer un dibuix representatiu del teixit i un resum de les principals característiques (funció, situació a la planta, etc.) TEIXIT MERISTEMÀTIC PARÈNQUIMES TEIXITS PROTECTORS Pàg. 62

63 Ex. 11: Teixits animals Els teixits animals són més complexos que els vegetals, això significa que les cèl lules animals s especialitzen més que les vegetals. a) Fes un esquema general dels teixits animals. Pàg. 63

64 b) Tot seguit trobaràs una sèrie de quadres; a cada un d ells, has de fer un dibuix del teixit i un resum de les principals característiques (funció, situació a un organisme animal, etc.). TEIXIT EPITELIAL TEIXITS CONNEXTIUS:OSSI TEIXITS CONDUCTORS TEIXITS SOSTENIMENT TEIXITS CONNECTIUS: ADIPÓS TEIXITS CONNECTIUS: CONJUNTIU TEIXITS CONNECTIUS: CARTILAGINÓS TEIXIT MUSCULAR TEIXIT NERVIÓS Pàg. 64

65 Pàg. 65

66 Ex. 12: Les funcions cel lulars Les cèl lules són les unitats estructurals dels éssers vius, com a tals cadascuna d elles pot realitzar les tres funcions necessàries per la vida: nutrició, relació i reproducció. Observa aquest dibuix i respon les qüestions següents: Parts de la cèl lula Funció Control de les substàncies que entren i surten de la cèl lula. Nucli Lisosoma Vacuol digestiu Energia per a la cèl lula Ribosoma Reticle endoplasmàtic llis Reticle endoplasmàtic rugós Vacuol Pàg. 66

67 Ex. 13: Funció de nutrició La cèl lula obté la matèria i energia necessàries per realitzar les seves activitats mitjançant la funció de nutrició. a) Omple el següent quadre: Tipus de nutrició Autòtrofa Heteròtrofa Lloc on es realitza Autòtrofa Heteròtrofa Objectiu b) Defineix: Fotosíntesi Metabolisme Anabolisme Catabolisme Egestió Excreció Pàg. 67

68 c) Quins són els passos de la nutrició autòtrofa. d) I els de la nutrició heteròtrofa? Pàg. 68

69 Ex. 14: Funció de relació La cèl lula capta les variacions en el seu medi ambient (estímuls) i elabora respostes adequades. a) Fes un dibuix representatiu dels diferents tipus de moviment. b) Separa les següents respostes segons siguin dinàmiques o estàtiques: Dinàmiques Estàtiques moviment ciliar moviment flagel lar secreció de substàncies enquistament moviment ameboide moviment contràctil moviment de ciclosi Pàg. 69

70 Ex. 15: Funció de reproducció És el procés pel qual d una cèl lula mare s originen noves cèl lules anomenades filles. a) Fes un esquema que correspongui a la meiosi i un altre a la mitosi. Pàg. 70

71 b) Quines diferències hi ha entre meiosi i mitosi. c) Fes una descripció de la mitosi. Pàg. 71