Biologia Cel·lular: Estructura, DNA, RNA i Orgànuls Essencials

Àcids Nucleics i Components Bàsics

Molècules Bàsiques

• Purines: Adenina, Guanina.
• Pirimidines: Citosina, Timina, Uracil.

Pentoses en els Àcids Nucleics

Les pentoses presents són la Ribosa i la 2-Desoxiribosa. Segons la pentosa, es classifiquen en:

• Ribonucleic (RNA)
• Desoxiribonucleic (DNA)

Definicions Clau

• Nucleòtid: Nucleòsid amb un grup fosfat.
• Enllaç Fosfoèster: Enllaç entre la pentosa i l'àcid fosfòric.
• Àcids Nucleics: Polímers de nucleòtids amb dos extrems (5' i 3').
• Enllaç entre Nucleòtids: Enllaç fosfodièster.

Estructura i Empaquetament del DNA

Format del DNA

El DNA està format per dues cadenes de nucleòtids enrotllades, formant una doble hèlix.

Model de l'Hèlix de Watson i Crick

El DNA està format per dues cadenes de polinucleòtids antiparal·leles.

• Antiparal·lela: Les cadenes de DNA estan enllaçades 5' a 3' però orientades en sentits diferents.

Organització del Material Genètic

• Histones: Proteïnes bàsiques.
• Fibra de Cromatina: DNA + Histones + Proteïnes no històniques.
• Nucleoide: Estructura similar a la cromatina en procariotes.

Nivells d'Organització del DNA

1. Nucleòtids
2. Doble hèlix
3. DNA superenrotllat

Empaquetament del DNA

El procés d'empaquetament inclou:

• Collaret de perles
• Solenoide
• Dominis en forma de bucle
• Nivells superiors d'empaquetament

Tipus d'RNA i les seves Funcions

• RNA de Transferència (tRNA): Transporta aminoàcids específics fins als ribosomes.
• RNA Missatger (mRNA): Còpia la informació del DNA i la duu als ribosomes.
• RNA Ribosòmic (rRNA): Constitueix els ribosomes.
• RNA Nucleolar (nRNA): Constitueix el nuclèol.

Organització Cel·lular

Estructura Comuna a Totes les Cèl·lules

• Membrana plasmàtica
• Citoplasma
• DNA

Diferències Procariota i Eucariota

El DNA està envoltat per una membrana a la cèl·lula eucariota; en cas contrari, és una cèl·lula procariota.

Membrana Plasmàtica (Procariota vs. Eucariota)

La cèl·lula procariota no conté colesterol i té una coberta gruixuda i rígida fora de la cèl·lula.

Citoplasma de la Cèl·lula Procariota

Conté ribosomes i mesosomes.

Material Genètic de Cèl·lules Procariotes

Una fibra de DNA al nucleoide, que és una regió del citoplasma.

La Membrana Plasmàtica

Funció Principal

Barrera aïllant entre el medi aquós intern i extern.

Composició

• Fosfolípids
• Glicolípids
• Colesterol

Moviment dels Fosfolípids i Glicolípids

Poden girar sobre si mateixos i desplaçar-se lateralment per la monocapa.

Classificació de les Proteïnes de la Bicapa

• Radicals polars: Fora de la membrana plasmàtica.
• Radicals lipòfils: En contacte amb la part lipòfila.

Glicocàlix

Cadenes d'oligosacàrids pertanyents als glicolípids de la membrana plasmàtica.

Funcions de la Membrana Plasmàtica

• Separa el medi intern i extern.
• Processos d'endocitosi i exocitosi.
• Entrada i sortida de molècules.
• Entrada i sortida d'ions.
• Reconeixement cel·lular.
• Activitat enzimàtica.
• Traducció de senyals.
• Unions intercel·lulars.
• Punts d'ancoratge.

Pas a Través de la Membrana

Es realitza mitjançant transport passiu i transport actiu.

• Transport Passiu: Procés de difusió de substàncies a través de la membrana.

Endocitosi i Exocitosi

• Exocitosi: Expulsió de macromolècules i altres substàncies fora de la cèl·lula mitjançant la fusió de la membrana de la vesícula que les conté amb la membrana plasmàtica.
• Endocitosi: Entrada a la cèl·lula de macromolècules i altres substàncies externes gràcies a la formació de vesícules membranoses que les contenen.

Tipus d'Endocitosi

• Pinocitosi
• Fagocitosi

Membranes de Secreció

Membrana de Secreció

Formada per substàncies secretades per la cèl·lula.

• Membrana de Secreció Animal: Matriu Extracel·lular.
• Membrana de Secreció Vegetal: Paret Cel·lular.

Matriu Extracel·lular (Animal)

Funcions:

• Servir com a nexe d'unió.
• Omplir espais intercel·lulars.
• Donar consistència als teixits orgànics.

Formació de la Paret Cel·lular (Vegetal)

Formada per una xarxa de fibres de cel·lulosa i una matriu que conté aigua, sals minerals, hemicel·lulosa i pectina. Pot impregnar-se de: lignina, suberina, cutina, tanins, substàncies minerals, carbonat càlcic i sílice.

Funció de la Paret Cel·lular

Donar forma i rigidesa a la cèl·lula.

El Nucli Cel·lular

Estructura del Nucli

Format per una membrana doble anomenada embolcall nuclear. El medi intern rep el nom de nucleoplasma i conté les fibres de DNA (cromatina) i un o dos nuclèols.

El Nucli en Interfase i Divisió

• Interfase: La coberta està intacta i les fibres de cromatina estan esteses, formant una única massa.
• Divisió: Les fibres de cromatina es condensen sobre si mateixes i donen lloc als cromosomes.

Embolcall Nuclear: Components i Funcions

Constituït per membrana externa, espai perinuclear i làmina nuclear. Funcions:

1. Separa el nucleoplasma del citosol.
2. Regula l'intercanvi de substàncies a través dels porus.
3. La làmina nuclear intervé en la constitució dels cromosomes.

Nuclèol

Corpuscle esfèric sense membrana que es troba a l'interior del nucli en interfase. Té dues fases:

• Zona Fibril·lar: Constituïda per RNA nucleolar.
• Zona Granular: Constituïda per RNA ribosòmic.

Cromatina

Substància fonamental del nucli cel·lular, constituïda per tots els filaments de DNA.

• Heterocromatina: No es descondensa durant la interfase.
• Eucromatina: Sí es descondensa durant la interfase.

Funcions de la Cromatina

1. Conté la informació biològica.
2. Proporciona la informació genètica necessària per efectuar la síntesi dels diferents RNA.

Cromosomes i Divisió Cel·lular

• Cèl·lules Somàtiques: No especialitzades en la reproducció sexual (en humans, esmenta 48 cromosomes).
• Cromosoma Metafàsic: Dues cromàtides unides.
• Cromosoma Anafàsic: Té una sola cromàtida.

Funció dels Cromosomes

Facilitar el repartiment de la informació genètica de la cèl·lula mare a la filla. El DNA dels cromosomes està inactiu per estar fortament empaquetat.

Tipus de Divisió

• Mitosis: El nombre de cromosomes de cada cèl·lula filla és el mateix que el de la mare.
• Meiosi: El nombre de cromosomes de cada cèl·lula filla és la meitat que el de la cèl·lula mare, ja que dona lloc a cèl·lules reproductores.

El Citoplasma i el Citoesquelet

Citoplasma

Espai cel·lular comprès entre la membrana plasmàtica i l'embolcall nuclear. Està constituït per:

• Citosol
• Citoesquelet
• Orgànuls cel·lulars

Citoesquelet

Xarxa de filaments proteics que constitueixen una bastida interna de la cèl·lula amb funció esquelètica.

Tipus de Filaments

• Microfilaments
• Filaments intermedis
• Microtúbuls

Funcions del Citoesquelet

• Mantenir la forma.
• Possibilitar el desplaçament.
• Fer la contracció.
• Transportar i organitzar els orgànuls.

Centrosoma

Orgànul al citoplasma proper al nucli que conté el centre organitzador de microtúbuls.

• Centre Dinàmic: Els microtúbuls generats intervenen en moviments interns i externs.
• Dos Tipus: Centrosoma amb i sense centríols.

Cilis i Flagels

• Cilis: Es troben en gran nombre recobrint la superfície cel·lular.
• Flagels: Nombre escàs (1 o 2) en algunes cèl·lules.

Orgànuls Cel·lulars

Ribosomes

Estructures globulars sense membrana, de textura porosa, constituïdes per diversos tipus de proteïnes associades a àcids ribonucleics ribosòmics (RNAr) procedents del nuclèol. Composició: 80% aigua, 10% RNAr, 10% proteïnes.

Estructura i Funció dels Ribosomes

Constituïts per dues parts: subunitat petita i subunitat gran. Els ribosomes duen a terme la síntesi de proteïnes.

Reticle Endoplasmàtic (RE)

Sistema membranós compost per una xarxa de sàculs aplanats, sàculs globosos i túbuls sinuosos. Es comuniquen amb la membrana nuclear externa. L'espai intern rep el nom de lumen o llum. Hi ha dos tipus:

• Reticle Endoplasmàtic Rugós (RER)
• Reticle Endoplasmàtic Llis (REL)

Funcions del RE

• RER (Funció Bàsica): Sintetitzar proteïnes i els fosfolípids que formen la membrana, i també sintetitzar proteïnes de secreció.
• REL: Sintetitza gairebé tots els lípids que formen les membranes.

Aparell de Golgi

Forma part del sistema endomembranós cel·lular. Format per dictiosomes (agrupacions en paral·lel de sàculs discoïdals anomenats cisternes) i per nombroses vesícules. Té dues cares:

• Cara cis o de formació.
• Cara trans o de maduració.

Funcions de l'Aparell de Golgi

• Maduració, acumulació, transport i secreció de proteïnes procedents del reticle endoplasmàtic.
• Glicosilació de lípids i proteïnes.
• Síntesi de polisacàrids.

Lisosomes

Vesícules petites que contenen enzims digestius que utilitzaran els vacúols digestius.

Tipus de Lisosomes

Lisosomes primaris i secundaris, que es divideixen en:

• Vacúols digestius
• Vacúols autofàgics

Lisosomes Especials

• Acrosoma: Lisosoma primari on s'emmagatzemen enzims capaços de digerir les membranes fol·liculars de l'òvul per permetre el pas de l'esperma.
• Grans d'Aleurona: Lisosomes secundaris on s'emmagatzemen proteïnes.

Vacúols

Orgànuls constituïts per una membrana unitària amb un interior predominantment aquós. Formen part del sistema endomembranós.

• Vacúols en Cèl·lules Animals: Vesícules.
• Vacúols en Cèl·lules Vegetals: La membrana rep el nom de tonoplast, i el conjunt de vacúols s'anomena vacuoma.

Funcions dels Vacúols en Cèl·lules Vegetals

• Acumular gran quantitat d'aigua.
• Emmagatzemar substàncies específiques.
• Transportar substàncies.

Peroxisomes

Vesícules procedents del reticle endoplasmàtic. Contenen molts tipus d'enzims oxidatius, sent els més importants l'oxidasa i la catalasa.

Mitocondris

Orgànuls de les cèl·lules eucariotes encarregats d'obtenir energia i de la respiració cel·lular.

Cloroplasts

Orgànuls que contenen el pigment fotosintètic clorofil·la (de color verd) i duen a terme la fotosíntesi.