Resum de Biologia Cel·lular: Estructura i Genètica

Teoria Cel·lular

Principis fonamentals:

• Unitat estructural: Tots els éssers vius estan formats per cèl·lules.
• Unitat funcional: La cèl·lula és la unitat bàsica de funcionament dels éssers vius.
• Unitat d'origen: Tota cèl·lula procedeix d'una altra cèl·lula preexistent.
• Unitat genètica: La cèl·lula conté la informació hereditària.

Estructura Cel·lular Procariota

Components principals:

• Paret cel·lular
• Membrana plasmàtica
• Citoplasma amb ribosomes
• Cromosoma bacterià (ADN circular al nucleoide)

Estructura Cel·lular Eucariota

Components principals:

• Membrana plasmàtica
• Nucli
• Citoplasma (citosol i orgànuls)
• Centrosoma (en cèl·lules animals)
• Reticle endoplasmàtic (rugós i llis)
• Aparell de Golgi
• Ribosomes
• Mitocondris
• Lisosomes (en cèl·lules animals)
• Vacúols

Components del Nucli Eucariota

• Embolcall nuclear (amb porus)
• Nucleoplasma
• Nuclèol
• Cromatina (ADN associat a proteïnes)

Tipus de Cèl·lules segons Cromosomes

• Haploides (n): Tenen un únic joc de cromosomes.
• Diploides (2n): Tenen un nombre parell de cromosomes, organitzats en parells homòlegs.

Cicle Cel·lular

Seqüència d'esdeveniments que condueixen al creixement de la cèl·lula i la divisió en dues cèl·lules filles.

• Interfase: Període de creixement on la cèl·lula realitza les seves funcions metabòliques. Al final d'aquesta fase, es produeix la replicació de l'ADN.
• Fase de Divisió (M): Inclou la mitosi (divisió del nucli) i la citocinesi (divisió del citoplasma).

Divisió del Nucli: Mitosi

Procés de divisió cel·lular que genera dues cèl·lules filles genèticament idèntiques a la cèl·lula mare.

1. Profase:
   • Els cromosomes duplicats (formats per dues cromàtides germanes) es condensen i es fan visibles.
   • Es trenca l'embolcall nuclear.
   • Els centríols (en cèl·lules animals) migren als pols oposats i formen el fus acromàtic.
2. Metafase: Els cromosomes s'alineen al centre de la cèl·lula, formant la placa equatorial.
3. Anafase: Les cromàtides germanes se separen i són arrossegades cap als pols oposats de la cèl·lula pel fus acromàtic.
4. Telofase:
   • Els cromosomes arriben als pols i comencen a desespiralitzar-se.
   • Es forma un nou embolcall nuclear al voltant de cada grup de cromosomes.
   • Generalment, comença la citocinesi.

Divisió Reduccional: Meiosi

Procés de divisió cel·lular que serveix per fabricar cèl·lules sexuals (gàmetes) amb la meitat del nombre de cromosomes que la cèl·lula original. Consta de dues divisions consecutives (Meiosi I i Meiosi II).

• Objectiu Mitosi: Obtenir més cèl·lules somàtiques (2n → 2n, 2n).
• Objectiu Meiosi: Fabricar gàmetes haploides (2n → n, n, n, n). A partir d'una cèl·lula diploide (2n) s'obtenen quatre gàmetes haploides (n).

Àcids Nucleics: ADN i ARN

Macromolècules encarregades d'emmagatzemar i transmetre la informació genètica.

Components: Nucleòtids

Els àcids nucleics són polímers formats per la unió de monòmers anomenats nucleòtids. Cada nucleòtid consta de:

• Un grup fosfat
• Un glúcid (pentosa): desoxiribosa (ADN) o ribosa (ARN)
• Una base nitrogenada: Adenina (A), Guanina (G), Citosina (C), Timina (T, només a l'ADN), Uracil (U, només a l'ARN)

Hi ha dues classes principals d'àcids nucleics: ADN i ARN.

Estructura i Funció de l'ADN (Àcid Desoxiribonucleic)

• Conté la informació genètica necessària per al desenvolupament i funcionament dels éssers vius.
• Constitueix els cromosomes (en eucariotes, associat a proteïnes).
• Cada molècula d'ADN està formada, generalment, per dues llargues cadenes de nucleòtids enrotllades formant una doble hèlix.
• Les bases nitrogenades s'aparellen de forma específica entre les dues cadenes: Adenina (A) amb Timina (T), i Citosina (C) amb Guanina (G).

Estructura i Tipus d'ARN (Àcid Ribonucleic)

• Es troba tant al nucli com al citoplasma.
• Generalment està format per una sola cadena de nucleòtids.
• Tipus principals:
  • ARNm (missatger): Copia la informació de l'ADN i la transporta als ribosomes.
  • ARNt (de transferència): Transporta els aminoàcids als ribosomes durant la síntesi de proteïnes.
  • ARNr (ribosòmic): Forma part de l'estructura dels ribosomes.

Diferències Clau entre ADN i ARN

1. Glúcid: L'ADN té desoxiribosa, l'ARN té ribosa (que té un grup hidroxil més).
2. Bases Nitrogenades: L'ADN conté Timina (T), mentre que l'ARN conté Uracil (U) en lloc de timina.
3. Estructura: L'ADN és típicament una doble hèlix, mentre que l'ARN és generalment monocatenari (una sola cadena).
4. Localització: L'ADN es troba principalment al nucli (en eucariotes), mentre que l'ARN es troba al nucli i al citoplasma.
5. Funció principal: L'ADN emmagatzema la informació genètica a llarg termini; l'ARN té diverses funcions en l'expressió d'aquesta informació (còpia, transport, síntesi de proteïnes).

El Gen: Unitat d'Informació Genètica

Un gen és un fragment d'ADN que conté la informació genètica necessària per a determinar un caràcter hereditari específic. Normalment, codifica la informació per sintetitzar una proteïna o una molècula d'ARN funcional, que serà la responsable d'expressar aquest caràcter.

Mutacions: Canvis en el Material Genètic

Una mutació és un canvi permanent en el material genètic (ADN o ARN) d'un individu.

• Origen: Poden ser espontànies (es produeixen a l'atzar durant processos cel·lulars com la replicació de l'ADN) o induïdes artificialment per mitjà d'agents físics o químics (anomenats agents mutagènics).
• Efecte sobre l'individu: Poden ser perjudicials, beneficioses o neutres.
• Tipus de cèl·lules afectades:
  • Somàtiques: Afecten les cèl·lules del cos, no són heretables.
  • Germinals: Afecten les cèl·lules que donaran lloc als gàmetes, són heretables.
• Extensió del material genètic afectat: Poden ser gèniques (afecten un gen), cromosòmiques (afecten l'estructura d'un cromosoma) o genòmiques (afecten el nombre de cromosomes). Exemple de mutació genòmica: La Síndrome de Down és causada per una trisomia del parell 21 (tres cromosomes en lloc de dos).

Expressió de la Informació Genètica

La informació continguda a l'ADN està codificada en la seqüència de les seves bases nitrogenades (A, T, C, G). Aquesta seqüència s'organitza en triplets (grups de tres bases consecutives). La descodificació de la informació de l'ADN per fabricar proteïnes es realitza en dues fases principals:

1. Transcripció:
   • Consisteix a copiar la informació genètica d'un segment d'ADN (un gen) a una molècula d'ARNm (ARN missatger).
   • Es produeix al nucli (en eucariotes).
   • Durant aquest procés, la base complementària a l'Adenina (A) de l'ADN és l'Uracil (U) a l'ARNm (en lloc de la Timina, T).
2. Traducció:
   • Consisteix a traduir el missatge genètic transportat per l'ARNm a una seqüència específica d'aminoàcids, que formarà una proteïna.
   • Es produeix als ribosomes, al citoplasma.
   • Els ribosomes llegeixen els triplets de bases de l'ARNm. Cada triplet s'anomena codó.
   • Cada codó especifica quin aminoàcid s'ha d'afegir a la cadena proteica (excepte els codons d'aturada).

Característiques del Codi Genètic

El codi genètic és el conjunt de regles que estableix la correspondència entre els codons de l'ARNm i els aminoàcids.

• És degenerat: Diversos codons poden codificar per al mateix aminoàcid.
• Hi ha codons d'aturada (o stop) que marquen el final de la traducció.
• El codó AUG actua com a senyal d'inici de la traducció i, a més, codifica per a l'aminoàcid metionina.
• És (quasi) universal: El mateix codi és utilitzat per la majoria dels éssers vius.