La cèl·lula: Origen, estructura i teoria cel·lular

La cèl·lula: origen i estructura

Història: El primer que va veure una cèl·lula va ser Robert Hooke, que va observar una llesca de suro i va veure una estructura semblant a les cel·les d’una abella. També va fer observacions Van Leeuwenhoek, que va fabricar la lupa de molts augments; va veure protozous i glòbuls vermells, i va observar els espermatozoides. Altres científics com Schwann, Virchow, Ramón y Cajal i Golgi van continuar investigant i millorant les tècniques, de manera que es va proposar la teoria cel·lular.

La teoria cel·lular: principis fonamentals

Enuncia que la cèl·lula és la unitat morfològica, fisiològica, reproductiva i genètica de tots els éssers vius:

• Unitat morfològica: Tots els éssers vius estan composts per la unió de cèl·lules (unicel·lulars i pluricel·lulars).
• Unitat funcional: Cada cèl·lula té la capacitat de fer les pròpies funcions (fabricar proteïnes, nutrir-se...).
• Unitat genètica: Cada cèl·lula té la totalitat de la informació genètica de l’organisme.

Una cèl·lula realitza les tres funcions vitals: nutrició, reproducció i relació. També ha de ser capaç de mantenir estable el seu medi intern (homeostasi: pH, concentració...).

Origen dels éssers vius i el brou primitiu

Oparin va proposar que les primeres cèl·lules van sorgir en els oceans primitius a partir de molècules orgàniques (brou primitiu). Això ho va demostrar l'americà Miller amb un experiment on va reproduir les condicions de la Terra primitiva:

• Temperatura alta.
• Atmosfera reductora (sense O₂) formada per N₂, CO₂, CH₄, NH₃ i vapor d'H₂O.
• Font d’energia: descàrregues elèctriques.

Va obtenir aminoàcids, glúcids, àcid acètic i bases nitrogenades. Miller explica com es passa del brou nutritiu a les primeres cèl·lules, creant matèria orgànica a partir de matèria inorgànica. Va dissenyar un aparell que simulava l'atmosfera primitiva amb una mescla de metà, amoníac, hidrogen i aigua que, amb descàrregues de 60.000 volts, formaven molècules orgàniques com l'àcid acètic, ADP-glucosa, i aminoàcids com la glicina, alanina, àcid glutàmic i àcid aspàrtic.

Formació de les primeres membranes i enzims

Hi ha hipòtesis que apunten que primer es van formar membranes (possiblement lipídiques) per separar l’exterior de l’interior, dotant la cèl·lula d'identitat i regulació. Després, aquests cossos van transformar molècules en enzims (metabolisme) i van incorporar la capacitat de reproduir-se mitjançant un àcid nucleic com l’ARN.

L'evolució biològica i l'oxigen

Amb les primeres cèl·lules comença l’evolució: eren procariotes, anaeròbies (sense O₂) i heteròtrofes. Van aparèixer fa uns 3.800 milions d’anys. L’aparició de cèl·lules eucariotes, més complexes, va ser un procés lent (fa uns 1.000 milions d’anys). Fa 2.500 milions d’anys van aparèixer les algues cianofícies, que van iniciar la fotosíntesi generadora d’oxigen.

La teoria endosimbiòtica de l'eucariota

L’aparició dels eucariotes va seguir un procés de formació d’un sistema endomembranós per invaginacions de la membrana. Orgànuls com mitocondris, cloroplasts i flagels s’expliquen per la teoria endosimbiòtica (simbiosi: relació de mutu benefici). Una cèl·lula en fagocita una altra i, en lloc de digerir-la, aquesta passa a fer funcions clau:

• Mitocondris: Antigues cèl·lules independents que respiraven oxigen. Tenen ADN propi circular i doble membrana.
• Cloroplasts: Originats a partir de cianòfits (fotosíntesi oxigènica). Tenen ADN circular, doble membrana i clorofil·la.
• Flagels i cilis: Podrien haver-se originat de bacteris com les espiroquetes.

Tipus, forma i mida de les cèl·lules

Cèl·lula Procariota

Sense nucli (però amb ADN) i pocs orgànuls. Són unicel·lulars (bacteris). Parts: citoplasma, paret, membrana, ADN (nucleoide), mesosoma, ribosomes i inclusions. Formes bàsiques:

• Bacils i cocs (poden formar cadenes).
• Vibrions, espiroquetes (mòbils) i espirils (rígids).

Cèl·lula Eucariota

Tenen nucli i molts orgànuls. Poden ser unicel·lulars o pluricel·lulars. N'hi ha de dos tipus: vegetal (autòtrofa) i animal (heteròtrofa).

Forma, mida i diferenciació cel·lular

La forma està relacionada amb la funció:

• Muscular: Allargada per transmetre força.
• Neurona: Ramificada per transmetre informació.
• Epidermis: Cèl·lules planes.

La mida es mesura en micres (µm) (1 µm = 10^-6 m). En organismes pluricel·lulars, les cèl·lules tenen el mateix ADN però l'expressen diferent a causa del procés de diferenciació cel·lular (del zigot a cèl·lules especialitzades com les nervioses o musculars).