Guia completa de biologia cel·lular i biomolècules

Vitamines i lípids essencials

La vitamina A es troba sobretot en el fetge i derivats, làctics, rovell d’ou, peix blau i en vegetals com la pastanaga i els espinacs. És essencial per a la visió (forma la rodopsina), el creixement, el desenvolupament i el bon funcionament del sistema immunitari; és necessària per a la visió escotòpica i del color.

L’esqualè és el precursor bioquímic de tota la família d’esteroides. El 12% de l’esqualè corporal dels humans es troba a la pell, on té un paper en la lubrificació i protecció tòpica.

Esteroides

Deriven de l’estrà o ciclopentanoperhidrofenantrè, que està format per quatre anells fusionats (tres amb sis àtoms i un amb cinc) i posseeix en total 17 àtoms de carboni. En els esteroides, aquesta estructura bàsica es modifica per l'addició de diversos grups funcionals, com carbonils i hidroxils (hidròfils) o cadenes hidrocarbonades (hidròfobs).

Dos grups d’esteroides

• Els esterols (OH al C3): Colesterol, vitamina D, àcids biliars, estradiol.
• Les hormones esteroidals (C=O al C3): Hormones suprarenals, hormones sexuals.

Esterols

• El colesterol: És una molècula amfipàtica, amb una part polar (OH al C3) i una part no polar. Forma part de les membranes cel·lulars dels animals, a les quals confereix estabilitat, ja que se situa entre els fosfolípids i els fixa. És molt abundant en l’organisme i, a partir d'ella, es sintetitzen altres esteroides com hormones i àcids biliars.

Grups de vitamines D

• Regulen el metabolisme del calci i la seva absorció intestinal.
• La seva síntesi és induïda a la pell pels rajos ultraviolats del sol.
• El rovell d’ou, la tonyina, el fetge i els cereals són aliments rics en vitamina D.
• La deficiència de vitamina D condueix a la formació defectuosa dels ossos, característica del raquitisme.

Els àcids biliars

• Són produïts al fetge a partir del colesterol; faciliten la digestió dels greixos, emulsionant-los i afavorint l’acció de les lipases intestinals per a la seva posterior absorció.
• Són més solubles que el colesterol, ja que tenen més grups OH.

L’estradiol

• Hormona sexual femenina del grup dels estrògens.
• Es sintetitza als ovaris i s'encarrega de regular l’aparició dels caràcters sexuals secundaris femenins i la regulació del cicle menstrual.

Hormones esteroidals

Hormones suprarenals

• Aldosterona: regula l’excreció de sal i aigua pels ronyons.
• Cortisol: participa en el metabolisme dels glúcids, proteïnes i lípids.

Prostaglandines

Derivades de l’àcid araquidònic (un àcid gras de 20 àtoms de carboni), estan constituïdes per un anell ciclopentà i dues cadenes alifàtiques. Les seves funcions són diverses, entre les quals destaquen:

• La producció de substàncies que regulen la coagulació de la sang i el tancament de les ferides.
• L’aparició de febre com a defensa contra les infeccions.
• La reducció de la secreció de sucs gàstrics.

Evolució del material genètic

Inicialment:

• L’ARN emmagatzemava la informació genètica.
• Dirigia la síntesi de proteïnes.
• Es duplicava.

Posteriorment: L’ADN va substituir l’ARN com a material genètic principal perquè és més estable.

Característiques de les primeres cèl·lules

• Heteròtrofes: S’alimentaven de molècules orgàniques del medi.
• Anaeròbies: Vivien sense oxigen en una atmosfera sense O₂.

Quan les molècules orgàniques van començar a escassejar:

• Van evolucionar mecanismes metabòlics més complexos.
• Va augmentar la complexitat enzimàtica.

Aparició de la fotosíntesi i la respiració aeròbia

Algunes cèl·lules van desenvolupar la capacitat de fixar CO₂, utilitzar energia solar i produir matèria orgànica (fotosíntesi). Això va provocar l'alliberament d’oxigen i, fa uns 2.500 milions d’anys, es va produir la gran oxidació.

Conseqüències:

• Moltes cèl·lules anaeròbies van morir.
• Altres es van adaptar i van desenvolupar la respiració aeròbia, molt més eficient energèticament.

Origen de les cèl·lules eucariotes

Teoria de l’endosimbiosi

Proposada per la biòloga Lynn Margulis, afirma que una cèl·lula primitiva (eucariota) va incorporar bacteris que no van ser digerits, establint una relació simbiòtica estable.

Origen dels orgànuls:

• Mitocondris: bacteris aerobis (tenen ADN propi).
• Cloroplasts: cianobacteris.
• Nucli: relació amb arqueobacteris.

Evidències: ADN propi, doble membrana i divisió similar a la bacteriana.

Morfologia cel·lular

Cèl·lula procariota

Característiques: Sense nucli definit, ADN situat al nucleoide, mida petita i organització senzilla.

Estructures: Membrana plasmàtica, paret cel·lular (mureïna), mesosomes, plasmidis, flagels, pili i inclusions de reserva.

Virus

No són cèl·lules. Característiques: Acel·lulars, sense metabolisme propi, necessiten una cèl·lula hoste, material genètic (ADN o ARN), càpside proteica, alguns tenen embolcall extern i mesuren entre 30 i 300 nm.

Cèl·lula eucariota animal

Característiques: Nucli definit, citoplasma amb orgànuls i membrana plasmàtica.

Orgànuls principals: Reticle endoplasmàtic, aparell de Golgi, mitocondris i ribosomes.

Cèl·lula eucariota vegetal

Diferències respecte a l'animal: paret cel·lular de cel·lulosa, cloroplasts i gran vacúol central.

L’embolcall cel·lular

Matriu extracel·lular

Present en cèl·lules animals. Composició: col·lagen, elastina, proteoglicans, glicoproteïnes i glicosaminoglicans. Funcions: sosteniment, protecció, unió entre cèl·lules, intervé en la divisió i desenvolupament embrionari, i participa en la cicatrització.

Paret cel·lular

Present en plantes, fongs, bacteris, algues i arqueobacteris. Funcions: dona forma i rigidesa, manté el balanç osmòtic i permet la comunicació cel·lular.

Història de la Teoria Cel·lular

• Robert Hooke (1665): primeres observacions de teixits vegetals.
• Antonie Van Leeuwenhoek: observació de microorganismes vius.
• Schleiden i Schwann: tots els éssers vius estan formats per cèl·lules; la cèl·lula és la unitat bàsica.
• Rudolf Virchow (1858): les cèl·lules s'originen únicament a partir d'altres de preexistents.
• Santiago Ramón i Cajal: estructura cel·lular del sistema nerviós.

La teoria cel·lular

1. Aportacions dels segles XVII i XVIII.
2. Teoria cel·lular: La cèl·lula és la unitat morfològica, fisiològica, reproductiva i genètica de tots els éssers vius.
3. Quart postulat: aportacions de la recerca genètica.