LLIURAMENT 1: Citologia

1. Teoria cel·lular

1. Tots els organismes estan formats per cèl·lules: unitat morfològica.
2. La cèl·lula és capaç de dur a terme tots els processos necessaris per a la vida: unitat fisiològica
3. 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: unitat genètica
4. Totes les cèl·lules procedeixen d'una altra cèl·lula

Més informació al Museu virtual de la ciència

Vegeu aquest vídeo de 8 minuts amb una simulació del que passa a l'interior d'una cèl·lula (poseu-vos els auriculars!)

Feu aquesta activitat abans de continuar!

2. Cèl·lula procariota i eucariota

Teniu més informació a l'enllaç .

CÈL·LULA PROCARIOTA:

• és un tipus de cèl·lula que no té embolcall nuclear, és a dir, el material genètic -l'ADN- no està envoltat per una membrana. La zona que conté el material genètic s'anomena nucleoide.
  
• A més de no tenir nucli, tampoc tenen mitocondris ni qualsevol altre orgànul membranós.
• Tenen ribosomes.
  

CÈL·LULA EUCARIOTA:

• És un tipus de cèl·lula amb nucli: el material genètic està envoltat per una membrana.
• També tenen orgànuls amb membrana, com els mitocondris, reticle endoplasmàtic o complex de Golgi.
• També tenen ribosomes i orgànuls formats per microtúbuls (centríols)
  
• Les cèl·lules dels animals i vegetals són eucariotes, però entre elles hi ha algunes diferències:

3. Mètodes d'estudi

 

LUPA
Permet veure objectes naturals: petits animals en el seu medi, fulles...
Per a l’observació dels petits detalls, en totes les disseccions o estudis morfològics tant animals com vegetals.
 



Més informació

MICROSCOPI ÒPTIC
Basat en lents òptiques de vidre.
S’hi poden observar mostres vives o mortes.
Tenen fins 1.000 X (augments).




Més informació
Història dels microscopis

MICROSCOPI ELECTRÒNIC
Fa servir electrons en comptes de fotons.
Les imatges sempre són en escales de grisos.
La mostra cal que estigui deshidratada, per tant no és inviable l’observació de cèl·lules vives.
Tenen fins 1.000.000 X (augments).



Més informació

3.1. Càlculs amb imatges del microscopi

Les cèl·lules, amb alguna excepció, són microscòpiques i per tant no són observables a simple vista.

Per mesurar-les utilitzen el micròmetre (µm)

4. Orgànuls cel·lulars

Tot i que tenim molts tipus de cèl·lules, en totes es poden distingir tres parts: membrana, citoplasma -amb orgànuls- i nucli (el nucli s'estudia al proper lliurament).

Nuclèol Nucli Ribosoma Vesícules de secreció Reticle endoplasmàtic rugós Aparell de Golgi Citoesquelet Reticle endoplasmàtic llis Mitocondri Vacúol Citosol Lisosoma Centríol

Els imprescindibles són els següents i n'heu de recordar l'estructura i la funció:

• Aparell de Golgi
• Mitocondri
  
• Cloroplast
  
• Reticle endoplasmàtic
• Vacúol
• Ribosoma
• Lisosoma
  

4.1. Teoria endosimbiòtica de Lynn Margulis

La biòloga Lynn Margulis va explicar l'origen dels mitocondris i cloroplasts de les cèl·lules eucariotes formulant la teoria endosimbiòtica: aquests dos orgànuls (mitocondris -de totes les eucariotes- i cloroplasts -només de les eucariotes vegetals-) eren bacteris que es van instal·lar a l'interior d'una primitiva cèl·lula eucariota de forma simbiòtica.

Recordeu que en la simbiosi dos organismes interaccionen i tots dos organismes en resulten beneficiats.

A continuació teniu alguns dels arguments presentats:

• la mida dels mitocondris i cloroplasts és similar a la mida d'alguns bacteris
• els mitocondris i cloroplasts tenen ADN similar al que tenen els bacteris
• tant els mitocondris con els cloroplasts estan envoltats d'una doble membrana. Vegeu l'esquema següent:
• en la fagocitosi, la membrana interna seria la del bacteri original i la membrana externa seria la de la cèl·lula que el va fagocitar.

Més informació:

• Definició a la Viquipèdia.
• Entrevista a Lynn Margulis.

5. La membrana

La membrana plasmàtica:

• limita el contingut de la cèl·lula (citoplasma, nucli, orgànuls...)
• la separa del medi extern
• és per on entren substàncies que la cèl·lula necessita pel seu metabolisme
• també és per on surten els productes d'aquest metabolisme

• d'una doble capa de lípids (recordeu tot el que vàreu aprendre al 1r lliurament del bloc 1)
• fosfolípids:
• diem que els fosfolípids tenen una molècula amfipàtica perquè té dues zones diferenciades (hidrofílica i hidrofòbica)
• És per això que espontàniament es situen:
• els caps (hidrofílics) situats cap a la superfície externa -en contacte amb l'exterior cel·lular- i interna -en contacte amb el citoplasma- de la cèl·lula
• les cues (hidrofòbiques) situades cap a l'interior de la bicapa
• com recordareu del Bloc anterior, les cues són àcids grassos i poden tenir dos aspectes ben diferents:
• aspecte "recte": són àcids grassos saturats (sense dobles enllaços entre els carbonis)
• aspecte "doblegat": són àcids grassos insaturats, en hi ha el doble enllaç la molècula està doblegada. Vegeu la imatge
• la fluïdesa de la membrana varia segons quins àcids grassos predominin:
• com més insaturats, més fluïdesa hi ha
• si predominen els saturats, com que les cues són "rectes" queden més empaquetats i llavors la membrana és més viscosa
  
• colesterol:
• es troba encaixat entre les cues dels fosfolípids
• en regula la seva fluïdesa:
• més colesterol ≡ més viscosa
• menys colesterol ≡ més fluida
• inserides en la doble capa de lípids hi ha les proteïnes de membrana que segons com estan situades poden ser:
• extrínseques o perifèriques: travessen totalment o només parcialment la membrana
• intrínseques o perifèriques: només estan adherides a la membrana, a la part externa o interna de la bicapa
• A la part exterior de la bicapa hi podem trobar glúcids, formen el glicocàlix. Participen en processos de reconeixement de les cèl·lules i protegeixen la bicapa de l'acció d'alguns enzims.
• Aquests glúcids poden estar associats:
• als lípids i llavors s'anomenen glicolípids
  
• a les proteïnes i llavors s'anomenen glicoproteïnes

5.1. Transport de molècules a través de la membrana

La membrana no és totalment impermeable, algunes substàncies hi poden passar i altres no. Diem que té permeabilitat selectiva.

Aquest transport a través de la membrana es pot fer de diferents maneres:

Fixeu-vos primer, a la zona 1 de l'esquema, en el gradient de concentració que hi ha a cada costat de la membrana:

• hi ha representades quatre "substàncies diferents":

 

• de totes elles n'hi ha més concentració en un costat de la membrana que a l'altre
• llavors el transport de les substàncies d'un costat a l'altre es podrà fer:
  
• de més concentració a menys concentració: en direm a favor de gradient     zones 2-3-4
  
• de menys concentració a més concentració: en direm en contra de gradient zona 5
  

+ TRANSPORT PASSIU [a favor de gradient i sense consum d'energia]

♦ PER DIFUSIÓ_____zona 2 de l'esquema:

• són molècules que traspassen la membrana a través de la bicapa de lípids
• sense cap ajut ni despesa d'energia, van del costat de la membrana on estan en més concentració al costat on estan en menys concentració
• exemples: O₂, CO₂, molts lípids

 

♦ A TRAVÉS DE CANALS____zona 3 de l'esquema: 

• la molècula passa a través d'una proteïna
• cal que sigui una proteïna de les que travessen totalment la doble capa
• la molècula passarà més ràpidament que si fos per difusió
• la proteïna canal no pateix cap modificació

Cliqueu la imatge i quan estigueu a l'enllaç visualitzeu l'animació de l'esquerra "Non Gated":

♦ A TRAVÉS DE TRANSPORTADORS_____zona 4 de l'esquema:

• la molècula passa a través d'una proteïna
• cal que sigui una proteïna de les que travessen totalment la doble capa
• la molècula transportada s'uneix a la proteïna
• llavor la proteïna canvia la seva estructura i li permet passar a l'altre costat de la membrana

+ TRANSPORT ACTIU [en contra de gradient i amb consum d'energia]

♦ A TRAVÉS DE BOMBES____zona 5 de l'esquema-:

• les substàncies passen en contra de gradient (d'on estan en poca concentració cap a on estan en molta concentració)
  
• requereix un aport d'energia:    (Reviseu els conceptes del lliurament 5 del Bloc 1)
• arriben molècules d'ATP
• trenquen els enllaços rics en energia
• s'obté ADP o AMP
• un exemple de bomba de transport és la que utilitzen el sodi i el potassi.
  

6. Diversitat cel·lular

El cos humà, com els de tots els altres éssers vius, està format per cèl·lules. En tenim més de 30 bilions.

Hi ha una gran diversitat: més de 200 tipus diferents i la forma ve determinada per la funció que fan.

Vegem alguns exemples de cèl·lules humanes i la funció que realitzen:

• Glòbuls blancs de la sang (leucòcits): Ens defensen de les infeccions
• Glòbuls vermells de la sang (eritròcits): Transporten oxigen a través de la sang perquè arribi a tots els òrgans
• Òvuls i espermatozoides: Es fusionen per a la reproducció, l'espermatozoide té un flagel amb el que es desplaça per arribar a l'òvul, l'òvul és esfèric amb substàncies nutritives
  
• Cèl·lules nervioses (neurones): Transmeten informacions per tot el cos i tenen prolongacions (dendrites i axó) amb les que es comuniquen amb les altres neurones

 

6.1. Les cèl·lules secretores

Al cos humà hi ha cèl·lules secretores en molts teixits i òrgans.

Poden segregar: saliva, llàgrimes, hormones (insulina al pàncrees, testosterona als testicles, progesterona als ovaris, hormona del creixement a la hipòfisi...), també sucs gàstrics a l'estómac i sucs intestinals a l'intestí prim, etc

	L'esquema de l'esquerra representa una glàndula de tipus tubular: 1- És el LUMEN, l'espai de l'interior de la glàndula on les cèl·lules secretores que hi ha al voltant van abocant els seus productes 2- És una cèl·lula secretora que teniu ampliada aquí sota.

• reticle endoplasmàtic molt desenvolupat
• sacs aplanats i connectats entre sí i que formen:
• el reticle endoplasmàtic rugós té ribosomes que s'encarreguen de la síntesi de proteïnes. Aquestes proteïnes entre a  l'interior del reticle i viatgen per aquest sistema de membranes
• el reticle endoplasmàtic llis (sense ribosomes) on té lloc la síntesi de lípids
• com una continuació del reticle hi ha el complex de Golgi:
• des del reticle endoplasmàtic es desprenen vesícules que es fusionen amb els dictiosomes: vesícules de transició
• de l'altra cara del dictiosoma surten les vesícules de secreció
• a les proteïnes que venen del reticle s'hi poden afegir glúcids (glucoproteïnes) o lípids (lipoproteïnes)
• les vesícules de secreció s'acosten a la zona de la membrana cel·lular que comunica amb el LUMEN de la glàndula i hi aboquen el seu contingut: és la secreció
  

7. Així doncs, què cal saber?

Al final del lliurament hauríeu de ser capaços de:

• Conèixer els principis de la teoria cel·lular
• Saber les característiques de la cèl·lula procariota i eucariota i per tant, les seves diferències
  
• Mètodes d'estudi de la cèl·lula:
• saber les diferències entre la lupa i els microscopis -òptic i electrònic.
• identificar estructures cel·lulars en microfotografies i saber amb quin aparell estan fetes
• calcular la mida d'una estructura a partir de l'escala o nombre d'augments
• Conèixer l'estructura i funció dels orgànuls cel·lulars: aparell de Golgi, mitocondri, cloroplast, reticle endoplasmàtic, vacúol, ribosoma, lisosoma
• Entendre la teoria endosimbiòtica
• Saber l'estructura de la membrana cel·lular i identificar-ne els components: lípids de membrana, colesterol i diferents tipus de proteïnes
• Entendre el concepte de permeabilitat selectiva
• Conèixer els sistemes de transport a través de la membrana: transport passiu -difusió, proteïnes canal i proteïnes transportadores- i transport actiu -bombes-:
• saber si es fan a favor o en contra de gradient
• saber si hi ha o no despesa d'energia
• conèixer exemples de molècules que es transporten en cada cas
• Conèixer exemples de tipus cel·lulars i la relació entre forma i funció.
• Saber identificar en una cèl·lula secretora les estructures i mecanisme d'acció relacionades amb la seva funció