Biologia cel·lular: composició, estructura i funcions

Composició química de la cèl·lula

Biomolècules:

• Inorgàniques: aigua i sals minerals.
• Orgàniques: glúcids (monosacàrids, polisacàrids).

Bioelements: carboni, oxigen, nitrogen, sofre, fòsfor, hidrogen.

Teoria cel·lular

Robert Hooke va observar una làmina de suro amb un microscopi i va veure petites cel·les polièdriques que es repetien. Antoni van Leeuwenhoek va perfeccionar la lent d'augments, va observar aigua de basses i va veure éssers vius minúsculs que va anomenar "animalculs".

Al segle XIX, Mathias Schleiden i Theodor Schwann van enunciar els dos principis de la teoria cel·lular:

• La cèl·lula és la unitat estructural dels éssers vius.
• La cèl·lula és la unitat funcional dels éssers vius.

Rudolf Virchow la va millorar:

• Tota cèl·lula procedeix d'una altra cèl·lula.

Estructura cel·lular

Nucli: conté la informació genètica i té la funció de reproducció.

Citoplasma: conté els centrosomes. Té la funció de nutrició (respiració).

Membrana: funció de protecció.

Orgànuls cel·lulars

Mitocondris: ovalats, formats per dues membranes. Realitzen la respiració cel·lular.

Ribosomes: partícules formades per ARN i proteïnes. S'encarreguen de la síntesi de proteïnes.

Reticle endoplasmàtic: conjunt de sacs comunicats associats a la membrana.

• Amb ribosomes (rugós): funció d'emmagatzemar i transportar proteïnes dels ribosomes.
• Sense ribosomes (llis): funcions de síntesi, emmagatzematge i transport de lípids.

Complex de Golgi: conjunt de sacs aplanats i superposats, no connectats entre si. Acumulen substàncies del reticle i s'encarrega d'expulsar-les fora.

Vacúols: vesícules formades per membrana. Emmagatzemen substàncies de rebuig. Funció de nutrició.

Lisosomes: vesícules amb substàncies amb funció digestiva.

Centrosoma: format per centríols i fibres. Funció de divisió cel·lular i relació.

Cloroplast: orgànul vegetal on es fa la fotosíntesi.

Nutrició cel·lular

Catabolisme: reacció de tipus degradatiu, transformació de substàncies orgàniques complexes en més senzilles. S'obté energia per sintetitzar noves molècules, la reproducció i el funcionament cel·lular.

Anabolisme: reacció de tipus constructiu, converteix substàncies senzilles en orgàniques complexes que utilitza per créixer.

Autòtrofa:

1. Pren l'aigua, sals minerals, diòxid de carboni, i amb la llum solar elabora matèria orgànica. Es desprèn O₂.
2. Part de la matèria es transporta als mitocondris on es produeix el catabolisme. Utilitzant O₂ s'obté energia i substàncies inorgàniques.
3. El resultat del catabolisme és el diòxid de carboni, que és expulsat.
4. Amb l'energia i les molècules se sintetitzen grans molècules orgàniques (anabolisme).

Heteròtrofa:

1. Els nutrients elaborats per altres organismes es prenen i s'incorporen a la cèl·lula.
2. Una part de la matèria orgànica s'utilitza als mitocondris i es produeix el catabolisme. Utilitzant O₂ s'obté energia i substàncies inorgàniques.
3. Com a resultat del catabolisme es produeix diòxid de carboni, que és perjudicial i s'expulsa.
4. Amb l'energia del catabolisme i les substàncies orgàniques senzilles se sintetitzen grans molècules (anabolisme).

Fotosíntesi

Procés mitjançant el qual s'elaboren substàncies orgàniques a partir de substàncies inorgàniques utilitzant l'energia solar. És un procés anabòlic que té lloc al cloroplast.

Procés:

1. En el cloroplast, l'aigua, el CO₂ i les sals minerals són transformats en compostos orgànics (glucosa).
2. A partir de la glucosa, la cèl·lula produeix la resta de molècules.
3. Les substàncies són acumulades per utilitzar posteriorment com a energia.

Reacció: CO₂ + H₂O + sals minerals + energia = glucosa i O₂.

Respiració cel·lular

És la degradació de substàncies orgàniques fins a matèria inorgànica per alliberar energia.

Glucosa + O₂ = H₂O + energia química.

L'energia alliberada s'emmagatzema en una molècula, l'ATP, que transporta l'energia a qualsevol lloc de la cèl·lula.

Reproducció cel·lular

Procés on la cèl·lula mare es divideix i origina cèl·lules filles.

Bipartició: el nucli es divideix en dos, i la cèl·lula es divideix en dues filles de la mateixa mida. Després creix fins que arriba a la mida de cèl·lula adulta. Exemples: protozous i bacteris.

Pluripartició: divideix el nucli diverses vegades, cadascun s'envolta de citoplasma i membrana, es divideixen i formen cèl·lules filles. Exemple: protozous.

Gemmació: el nucli es divideix en dos, en el citoplasma es crea una gemma, es separa i creix fins a assolir la mida adequada.

Esporulació: es divideix el nucli successives vegades, cadascun s'envolta de citoplasma i dona lloc a una cèl·lula filla. Es trenca la membrana i s'alliberen. Exemples: fongs, algues, molses, falgueres.

Mitosi

Procés de divisió del nucli mitjançant el qual es reparteixen les còpies del material genètic en dues meitats iguals.

Procés:

1. Les fibres de cromatina es dupliquen i es condensen (cromosomes).
2. Desapareix la membrana nuclear i s'observen els cromosomes, que es situen a la zona central.
3. Es divideixen per la meitat.
4. Els cromosomes es descondensen i formen cromatina.
5. Es formen nous nuclis.