La Cèl·lula: Concepte, Formes, Tipus i Membranes Cel·lulars

Concepte de Cèl·lula

La cèl·lula, constituïda per membrana plasmàtica, citoplasma i material genètic (ADN), té la capacitat de realitzar les tres funcions vitals: nutrició, relació i reproducció.

La cèl·lula és l'estructura més simple coneguda amb capacitat per dur a terme les tres funcions vitals per si mateixa, sense necessitat d'altres éssers vius.

Els virus també són considerats éssers vius perquè són capaços de reproduir-se, però necessiten envair una cèl·lula viva per aconseguir-ho. Sols no podrien sobreviure, per tant, no són la forma més simple de vida autònoma. Els virus no són cèl·lules, ja que tenen una estructura molt més senzilla que la cel·lular, són una forma de vida acel·lular.

La Forma de les Cèl·lules

Les cèl·lules presenten una gran variabilitat de formes: arrodonides, el·líptiques, fusiformes, estrellades, prismàtiques, aplanades, etc. No hi ha un prototipus de forma cel·lular.

• Moltes cèl·lules lliures tenen membrana plasmàtica fàcilment deformable i canvien constantment de forma perquè emeten prolongacions citoplasmàtiques. Les cèl·lules lliures similars tenen una forma globular.
• Les cèl·lules que estan unides a altres formant teixits tenen una forma que depèn de les tensions que generen les unions amb les cèl·lules contigües.
• Les cèl·lules proveïdes de paret de secreció rígida presenten una forma molt estable.

Finalment, cal remarcar que la forma de les cèl·lules està estretament relacionada amb la funció que exerceixen.

Cèl·lules Procariotes i Eucariotes

Cèl·lula eucariota vegetal.

Cèl·lules Procariotes:

1. A la membrana plasmàtica no hi ha colesterol.
2. Disposa d'una cobertura gruixuda i rígida anomenada paret bacteriana.
3. Són més senzilles que les eucariotes. Al citoplasma només hi ha ribosomes i mesosomes.
4. No tenen nucli. El material genètic es troba en una regió del citoplasma anomenada nucleoide.

Cèl·lules Eucariotes:

1. A la membrana plasmàtica hi ha colesterol.
2. Disposa d'un sistema endomembranós, que és el conjunt d'estructures intercomunicades que poden ocupar la totalitat del citoplasma.
3. Té un reticle endoplasmàtic, un aparell de Golgi, els vacúols i els lisosomes, tots dins del sistema endomembranós.
4. Conté orgànuls transductors d'energia, que són els mitocondris i els cloroplasts, coberts per una doble membrana.
5. Té nucli, és a dir, el material genètic està recobert per una membrana porosa anomenada coberta nuclear.

Diferències entre la Cèl·lula Animal i Vegetal

Cèl·lula Animal:

1. Pot tenir una matriu extracel·lular.
2. Vacúols petits i nombrosos.
3. Un diplosoma amb dos centríols.
4. Poden tenir cilis, flagels o pseudòpodes.
5. Tenen mitocondris.
6. No tenen plasts (excepte mitocondris).
7. El polisacàrid de reserva energètica és el glicogen.
8. No tenen paret cel·lular.
9. Tenen formes diferents.

Cèl·lula Vegetal:

1. No tenen matriu extracel·lular.
2. Vacúols grans i pocs.
3. No tenen diplosomes ni centríols.
4. No tenen cilis, flagels ni pseudòpodes.
5. Tenen mitocondris.
6. Tenen plasts com per exemple amiloplasts (midó) i cloroplasts.
7. El polisacàrid d'energia energètica és el midó.
8. Tenen paret cel·lular de cel·lulosa.

Membranes Cel·lulars i Orgànuls No Delimitats per Membranes

La Membrana Plasmàtica

La membrana plasmàtica és una làmina d'uns 7 a 10 nm de gruix que envolta la cèl·lula. És la membrana que envolta els orgànuls.

Segons el model, la membrana plasmàtica està constituïda per una doble capa de lípids a la qual s'associen molècules proteiques.

Com que totes les molècules es poden moure entre si, aquest model rep el nom de model del mosaic fluid.

Els components lipídics bàsics de la bicapa són fosfolípids, que són els més abundants, glicolípids i colesterol.

• Els fosfolípids i glicolípids de la bicapa tenen tendència a girar sobre si mateixos i a desplaçar-se lateralment per la seva monocapa.
• El colesterol estableix molta estabilitat i poca fluïdesa.

Les proteïnes es disposen de tal manera que els radicals polars queden fora de la membrana i els radicals lipòfils estableixen contacte amb la part lipòfila dels lípids de la membrana.

• Proteïnes integrals o intrínseques: estan totalment o parcialment englobades en la bicapa. Aquestes proteïnes travessen la bicapa i presenten sectors polars cap al medi extern i cap al medi intern, s'anomenen proteïnes transmembranoses.
• Proteïnes perifèriques o extrínseques: estan adossades a la bicapa. Són proteïnes solubles que s'uneixen als radicals polars dels lípids i de les proteïnes integrals.

Aquesta membrana sol estar situada a la cara externa dels glicolípids i glicoproteïnes i s'anomenen receptors de membrana.

El conjunt de cadenes de glicolípids i de glicoproteïnes rep el nom de glicocàlix.

Funcions de la Membrana Plasmàtica

La tasca més important de la membrana plasmàtica és mantenir estable el medi intern de la cèl·lula, possibilitant el pas d'aigua i regulant l'entrada i la sortida de molècules i altres elements.

Les funcions de la doble capa lipídica són:

• Mantenir separats el medi aquós exterior del medi aquós interior.
• Dur a terme els processos d'endocitosi i exocitosi.

Les funcions de les proteïnes són:

• Regular l'entrada i la sortida de molècules a la cèl·lula.
• Possibilitar el reconeixement cel·lular.

El Transport Passiu a Través de la Membrana

El transport passiu és un procés espontani de difusió de substàncies a través de la membrana a favor del gradient, és a dir, com més petita sigui la mol·lècula, més ràpid serà el procés.

Difusió Simple

La difusió simple és el pas de petites molècules a favor del gradient.

• Difusió simple a través de la bicapa: O₂, N₂, urea, H₂O normalment a favor de gradient.
• Difusió simple a través de canals, per mitjà de les proteïnes de canal, entre ions com Na⁺, K⁺, Ca²⁺, Cl^-, etc.

Difusió Facilitada

És la difusió que es duu a terme gràcies a la intervenció de proteïnes transmembranoses, les anomenades proteïnes permeases. Es diferencia de la difusió a través de canals en el fet que té una especificitat més gran.

El Transport Actiu a Través de la Membrana

• Es fa per proteïnes de membrana.
• Comporta consum d'energia.
• Es produeix en contra del gradient electroquímic.

La bomba de sodi i de potassi (Na⁺-K⁺) és una proteïna transmembrana que bomba Na⁺ cap a l'exterior de la cèl·lula i K⁺ cap a l'interior.

També hi ha la bomba de calci (Ca²⁺) i la bomba de protons (H⁺).

L'Exocitosi i l'Endocitosi

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

L'endocitosi pot ser de dos tipus:

1. Pinocitosi: la cèl·lula ingereix líquids i substàncies dissoltes.
2. Fagocitosi: la cèl·lula ingereix partícules grans de nutrients, o fins i tot microorganismes, a l'interior d'una gran vesícula.

Les Membranes de Secreció

Formada per substàncies secretades per la cèl·lula que es dipositen a la superfície externa de la membrana plasmàtica. Les cèl·lules animals reben el nom de matriu extracel·lular. Les cèl·lules vegetals reben el nom de paret cel·lular.

La Matriu Extracel·lular

Membrana de secreció pròpia de les cèl·lules dels teixits animals. Les seves funcions són: servir com a nexe d'unió, omplir els espais intercel·lulars i donar consistència als teixits i els òrgans.

Està composta per una fina xarxa de fibres proteiques immerses en una estructura gelatinosa de glicoproteïnes hidratades, l'anomenada substància fonamental amorfa.

• El col·lagen és una proteïna filamentosa formada per tres cadenes que formen una triple hèlix. Proporciona estructura, resistència i consistència a la matriu extracel·lular.
• L'elastina és una proteïna filamentosa que proporciona elasticitat a la matriu extracel·lular.
• La fibronectina és una glicoproteïna que forma una trama de filaments que proporciona adhesió entre les cèl·lules (funció adherent).
• La substància fonamental amorfa està constituïda per proteoglicans que estan constituïts per una llarga cadena d'àcid hialurònic, a la qual s'uneixen moltes proteïnes filamentoses, glicosaminglicans.

La Paret Cel·lular

És un embolcall gruixut i rígid que envolta les cèl·lules vegetals. El component més abundant i característic n'és la cel·lulosa.

La paret cel·lular està formada per una xarxa de fibres de cel·lulosa i una matriu, en la qual hi ha aigua, sals minerals, hemicel·lulosa i pectina.

• La lignina confereix rigidesa a la paret cel·lular.
• La suberina (suro) i la cutina impermeabilitzen.
• El carbonat càlcic i la sílice donen rigidesa a l'epidermis de moltes fulles.