Conceptes Fonamentals de Biologia: Mètode Científic, Cèl·lula i Genètica

Mètode Científic: Procés d'Investigació

Procés que serveix per investigar allò desconegut a través de l'evidència i l'experimentació.

Passos del Mètode Científic

1. Fer observacions: Allò que percebem amb els sentits. Exemple: Hi ha granotes amb malformacions.
2. Identificar una pregunta: A partir de les observacions. Exemple: La contaminació de l'aigua podria causar aquests efectes?
3. Cercar coneixement existent: Investigar sobre el tema.
4. Elaborar una hipòtesi: Suposició fonamentada que intenta explicar l'observació. Exemple: Un pesticida d'una granja propera ha pogut arribar a la bassa. Una hipòtesi ha de ser:
   • Posable a prova a partir d'evidències.
   • Falsable (es pot provar que és errònia).
   • Oferir resultats mesurables.
   • Oferir respostes de sí o no.
5. Experimentar: Posar a prova la hipòtesi.
6. Anàlisi dels resultats: Consisteix en fer una anàlisi estadística dels resultats (p. ex., mitjana). Gradació de grups experimentals: Fer grups amb diferents dosis.
7. Comunicar el resultat: Els científics comparteixen els resultats perquè altres amb la mateixa pregunta puguin consultar-los.

Disseny Experimental

• Ha d'haver rèpliques per evitar possibles efectes de l'atzar.
• Ha d'haver un grup control, en el qual no es fa cap modificació i que serveix per comparar amb el grup experimental.
• S'ha d'establir una variable independent, que és allò que es modifica en fer l'experiment.
• Variable dependent: Allò que s'observa.

Teories de l'Origen de la Vida

Teoria del Creacionisme

La vida va sorgir a partir d'un déu.

Teoria de la Generació Espontània

La vida va aparèixer de la matèria inert (del no-res). Per exemple, es creia que les mosques sortien de les escombraries o els ratolins del paper de diari.

Aquesta teoria és molt antiga, provinent d'Aristòtil. Al segle XVII van aparèixer els primers opositors:

• Francesco Redi: Va plantejar un experiment amb mosques i carn. La seva hipòtesi era que les mosques provenien de l'exterior. Va deixar alguns pots amb carn oberts i altres tancats. Al cap d'uns dies, va observar que als pots oberts hi havia mosques, mentre que als tancats no. Als pots tancats amb una gasa, hi havia alguna larva.
• Louis Pasteur: Va utilitzar matrassos amb coll de cigne i hi va posar sopa. Va doblegar el coll de cigne dels pots, deixant-ne alguns rectes i altres inclinats. Al cap d'un temps, va veure que els pots que no havia inclinat romanien estèrils, però en els inclinats havien entrat microorganismes.

Teoria de la Panspèrmia

La vida no va sorgir a la Terra, sinó que prové de meteorits que van caure al planeta, portant microorganismes que van evolucionar en organismes més complexos.

Teoria de la Síntesi Abiòtica (o Origen Químic)

És la teoria actualment acceptada. Es basa en el fet que les condicions de la Terra primitiva van permetre l'aparició de la vida. La matèria inorgànica present en el moment de la formació de la Terra es va transformar en matèria orgànica gràcies a reaccions químiques produïdes per les condicions extremes d'aquell moment.

La Terra era una bola d'aigua calenta amb una atmosfera reductora. En experiments de laboratori, s'han recreat amb aigua i gasos les condicions de la Terra primitiva, obtenint-se molècules orgàniques.

La Cèl·lula: Unitat Fonamental de la Vida

Definició de Cèl·lula

La cèl·lula és la unitat bàsica, estructural i funcional de la vida.

Parts Comunes de Totes les Cèl·lules

• Membrana plasmàtica: Capa prima que envolta la cèl·lula amb la funció de regular el pas de substàncies.
• Citoplasma: Contingut intern de la cèl·lula, format per citosol (líquid) i orgànuls citoplasmàtics.
• Material genètic (ADN): Conté la informació que es transmetrà a les cèl·lules filles.

Cèl·lules Procariotes

Són les cèl·lules més simples i petites:

• Són unicel·lulars (ex: bacteris).
• No tenen nucli definit.
• Posseeixen paret cel·lular: més gruixuda, amb la funció de protegir la cèl·lula i donar-li forma.
• Algunes tenen càpsula bacteriana: una tercera capa que proporciona protecció extra.
• Algunes tenen flagels, que permeten una millor mobilitat.
• Només tenen un tipus d'orgànul: el ribosoma.

Cèl·lules Eucariotes

• Tenen nucli, dins del qual es troba l'ADN.
• Posseeixen molts tipus d'orgànuls.

Cèl·lula Animal

• No tenen paret cel·lular.
• Es poden moure.
• Tenen centrosomes i lisosomes.
• El nucli sol estar al centre.

Cèl·lula Vegetal

• Sí tenen paret cel·lular.
• No es poden moure.
• Tenen cloroplasts i un gran vacúol.
• El nucli sol estar en un costat.

Orgànuls Cel·lulars

• Ribosomes: Síntesi de proteïnes.
• Reticle Endoplasmàtic Rugós (RER): Format per membranes. Modifica les proteïnes dels ribosomes i les emmagatzema.
• Reticle Endoplasmàtic Llis (REL): Similar al RER, però sense ribosomes adherits. La seva funció és sintetitzar lípids.
• Aparell de Golgi: Conjunt de sacs aplanats amb la funció d'actuar com a punt de relleu per a les proteïnes que han de ser alliberades a l'exterior de la cèl·lula.
• Mitocondris: Encarregats de la respiració cel·lular, procés pel qual la cèl·lula obté energia.
• Lisosomes: Vesícules rodones amb la funció de digerir substàncies complexes mitjançant enzims àcids.
• Centrosomes: Tenen un rol important en la divisió cel·lular.
• Vacúol: Dipòsit d'aigua i altres substàncies (especialment gran en cèl·lules vegetals).
• Cloroplasts: Orgànuls que donen el color verd a la planta, ja que contenen clorofil·la en el seu interior. La seva funció és captar la llum del sol i el CO₂ per convertir-los en O₂ i matèria orgànica (fotosíntesi).

Dogma Central de la Biologia Molecular

ADN (Àcid Desoxiribonucleic)

L'ADN és una molècula formada per una doble hèlix. Està compost per molts nucleòtids, i cada un d'ells per una base nitrogenada. Els tipus de bases nitrogenades són: Citosina (C), Guanina (G), Adenina (A) i Timina (T). Les cadenes de l'hèlix són complementàries (A s'uneix amb T, i C amb G). Els enllaços que uneixen les bases són ponts d'hidrogen.

Replicació de l'ADN

Procés de formació de dues cadenes d'ADN idèntiques a partir d'una sola. Té lloc en el nucli cel·lular.

• L'enzim Helicasa separa les dues cadenes tallant els ponts d'hidrogen.
• L'enzim ADN polimerasa afegeix nucleòtids complementaris a les dues cadenes d'ADN originals, creant dues noves cadenes.

Transcipció (Síntesi d'ARNm)

Procés de producció d'ARN missatger (ARNm) a partir d'una cadena d'ADN, que posteriorment sortirà del nucli.

• L'enzim Helicasa separa les dues cadenes d'ADN.
• L'enzim ARN polimerasa afegeix nucleòtids d'ARN complementaris a una de les cadenes d'ADN (quan hi ha una Adenina (A) a l'ADN, posa un Uracil (U) a l'ARN).
• Un cop sintetitzat l'ARNm, les cadenes d'ADN es tornen a unir.

Diferències entre ADN i ARNm

• L'ARN pot sortir del nucli, l'ADN no.
• L'ARN té una sola cadena, l'ADN en té dues.
• L'ARN no conté Timina (T), sinó Uracil (U).

Maduració de l'ARNm (Abans de la Traducció)

Abans de la traducció, l'ARNm pateix un procés de maduració anomenat splicing, que consisteix en l'eliminació de les parts no codificants (introns) i la unió de les parts codificants (exons) entre elles.

Un cop madur, l'ARNm surt del nucli pels porus nuclears i es col·loca al ribosoma.

Traducció (Síntesi de Proteïnes)

Procés de síntesi de proteïnes a partir de la informació continguda en l'ARNm. Té lloc al ribosoma.

1. Un ARNt (ARN de transferència), que actua com a "transportador", s'enganxa a la seqüència AUG (codó d'inici) de l'ARNm. Aquest ARNt porta l'aminoàcid Metionina (Met) a l'altre extrem.
2. Un altre ARNt s'enganxa a la següent seqüència de l'ARNm i porta el seu aminoàcid corresponent.
3. El ribosoma uneix els aminoàcids, formant una cadena polipeptídica.
4. El procés continua fins que apareix una seqüència "stop" a l'ARNm. L'ARNt que s'hi enganxa no porta cap aminoàcid, senyalitzant el final de la síntesi.