Història de la Teoria Cel·lular

Imagina't poder veure per primera vegada el que realment hi ha dins dels éssers vius. Això és el que van viure els primers científics quan van inventar el microscopi al final del segle XVII.

Robert Hooke (1665) va ser el primer a usar el terme "cèl·lula" quan va observar petites cavitats en una làmina de suro. Les va anomenar així perquè li recordaven les cel·les dels monjos, tot i que pensava que no tenien vida.

Antoni van Leeuwenhoek (1674) va anar més enllà i va observar els primers éssers unicel·lulars vius amb el seu propi microscopi. Va descobrir un món completament desconegut fins aleshores.

💡 Recorda: Els avenços tecnològics del microscopi van ser clau per desenvolupar la teoria cel·lular.

Schleiden i Schwann (1839) van establir els fonaments de la teoria cel·lular: van identificar que tots els éssers vius estan formats per cèl·lules amb membrana, citoplasma i nucli.

Completant la Teoria Cel·lular

Els descobriments van continuar amb nous científics que van perfeccionar el que sabem sobre les cèl·lules. Rudolf Virchow (1855) va establir que tota cèl·lula prové d'una altra cèl·lula, completant així la teoria cel·lular.

Walther Flemming (1882) va descriure per primera vegada la divisió cel·lular i el paper dels cromosomes gràcies a noves tècniques de tinció. I el nostre compatriota Santiago Ramón y Cajal (1888) va ser el primer a observar cèl·lules del sistema nerviós.

Mida de les Cèl·lules

La mida de les cèl·lules es mesura en micròmetres (µm), on 1 µm = 0,001 mm. No totes tenen la mateixa mida: les cèl·lules de les plantes solen ser més grans que les dels animals, i aquestes més grans que els bacteris.

💡 Curiositat: La mida d'un organisme no depèn de la mida de les seves cèl·lules, sinó de la quantitat que en té.

Tipus de Cèl·lules

Hi ha dos tipus principals: les procariotes (bacteris i arqueus) que no tenen nucli ni orgànuls, i les eucariotes (animals, plantes, fongs) que sí que en tenen.

Classificació dels Éssers Vius

Els éssers vius es classifiquen en dos grans grups segons el seu tipus de cèl·lula. Els eucariotes inclouen animals, plantes, fongs i protoctistes, mentre que les moneres inclouen bacteris i arqueus.

Transport Cel·lular

La membrana plasmàtica està formada per una bicapa lipídica que controla què entra i surt de la cèl·lula. Els fosfolípids tenen un cap hidrofílic (que "estima" l'aigua) i una cua hidrofòbica (que la "rebutja").

Algunes substàncies travessen la membrana lliurement. L'oxigen i el diòxid de carboni passen per difusió, movent-se des d'on hi ha més concentració cap a on n'hi ha menys.

💡 Recorda: L'aigua es mou per osmosi des del medi amb menys soluts cap al que en té més, intentant igualar les concentracions.

L'aigua es mou per osmosi del medi amb concentració més baixa de soluts cap al que la té més alta, sempre tendint a igualar les concentracions.

Tipus de Transport Cel·lular

Hi ha diferents maneres de transportar substàncies a través de la membrana cel·lular. El transport passiu permet que substàncies dissoltes passin lliurement per canals de proteïnes, sempre de més a menys concentració, sense gastar energia.

El transport actiu necessita energia en forma d'ATP per moure substàncies contra el gradient de concentració. És com pujar una muntanya: costa energia però et permet arribar on vols.

Per a molècules grans, la cèl·lula usa vesícules. L'endocitosi crea una vesícula que embolcalla molècules grans per fer-les entrar, mentre que l'exocitosi expulsa grans molècules creant vesícules que surten de la cèl·lula.

💡 Pensa-hi: La glucòlisi $Glucosa + O₂ = ATP + CO₂ + H₂O$ és el procés que dona energia a les cèl·lules.

Aquest transport vesicular és essencial per al funcionament cel·lular, ja que permet l'intercanvi de materials que són massa grans per passar per la membrana.

Components Bàsics de Totes les Cèl·lules

Totes les cèl·lules, siguin procariotes o eucariotes, comparteixen tres components essencials. La membrana plasmàtica les delimita i està formada per una doble capa de lípids amb proteïnes incrustades que regulen l'intercanvi.

El citoplasma és el medi intern aquós que conté enzims i estructures especialitzades. El material genètic (ADN) regula tots els processos vitals i està organitzat en cromosomes.

La Cèl·lula Procariota

En les procariotes, el material genètic està immers al citoplasma en una regió anomenada nucleoide. La paret cel·lular de mureïna envolta la membrana i dona protecció i forma.

💡 Estructures clau: Els ribosomes sintetitzen proteïnes i el citosquelet organitza l'estructura cel·lular.

Els flagels impulsen la cèl·lula en medis líquids, mentre que els pilis permeten adherir-se a altres procariotes i intercanviar material genètic. Són estructures simples però molt eficaces.

La Cèl·lula Eucariota i els seus Orgànuls

Les cèl·lules eucariotes són més complexes gràcies als seus orgànuls especialitzats. El nucli conté el material genètic i està envoltat per dues membranes amb porus per al pas de substàncies.

Els mitocondris són bastonets limitats per dues membranes que aporten energia mitjançant la respiració cel·lular. El reticle endoplasmàtic forma sacs membranosos per a la síntesi de lípids: el llis no té ribosomes, mentre que el rugós sí.

L'aparell de Golgi forma vesícules membranoses per processar i transportar substàncies. Els vacúols emmagatzemen aigua i altres substàncies, especialment grans en plantes.

💡 Diferències: Els lisosomes (només animals) degraden molècules grans, mentre els flagels i cilis donen mobilitat.

Els cilis ajuden a moure la cèl·lula coordinadament, mentre que normalment hi ha només un flagel que dona mobilitat principal.

Orgànuls Especialitzats

Els plastidis són exclusius de les plantes. Els cloroplasts contenen clorofil·la i fan la fotosíntesi, mentre que altres plastidis contenen diferents pigments i midó.

La paret cel·lular vegetal, feta de cel·lulosa, dona rigidesa i forma a la planta. És com l'armadura que protegeix i manté dreta la cèl·lula.

Altres estructures importants inclouen els proteasomes que degraden proteïnes residuals i el nuclèol que sintetitza components dels ribosomes. Els centríols (només animals) dirigeixen el citosquelet.

💡 Recorda: El citosquelet facilita el trànsit intracel·lular i dona mobilitat a la membrana.

Origen de les Cèl·lules Eucariotes

Les procariotes van ser les primeres cèl·lules, i les eucariotes van aparèixer més tard a partir d'elles. Comparteixen el mateix procés evolutiu perquè les eucariotes deriven de les procariotes.

Teories sobre l'Origen Evolutiu

Hi ha dues teories principals sobre com van aparèixer els orgànuls eucariotes. La teoria endosimbiòtica explica que mitocondris i cloroplasts provenen de bacteris que van ser fagocitats per una cèl·lula primitiva i van establir una relació de simbiosi.

La doble membrana dels mitocondris ho demostra: la interna seria la membrana del bacteri original i l'externa la de la cèl·lula primitiva que el va engolir.

La teoria autògena explica que el nucli, reticle i aparell de Golgi provenen de replecs interns de la membrana cel·lular primitiva.

💡 Pensa-hi: Aquestes teories expliquen per què alguns orgànuls tenen doble membrana.

Material Genètic al Nucli

L'ADN del nucli està empaquetat i enrollat sobre proteïnes formant la cromatina. Durant la divisió cel·lular, la cromatina es condensa formant cromosomes visibles al microscopi.

El Cicle Cel·lular

El cicle cel·lular té dues fases principals que determinen la vida de cada cèl·lula. La interfase és la fase més llarga on les cèl·lules no es divideixen: s'incorporen nutrients, augmenta el nombre d'orgànuls i es duplica l'ADN.

La fase M (mitosi) és curta però intensa: es produeix la divisió cel·lular i es poden distingir els cromosomes al microscopi.

La Divisió Cel·lular

La divisió cel·lular inclou la mitosi (el nucli crea dos nuclis diferents) i la citocinesi (el citoplasma es divideix formant dues cèl·lules).

Durant la interfase, els cromosomes i centríols es dupliquen. En profase, els cromosomes es condensen i la membrana nuclear desapareix mentre els centríols van cap als pols.

💡 Fases clau: Metafase (cromosomes alineats), anafase (cromàtides cap als pols), telofase (es forma nova membrana).

En metafase els cromosomes s'alien al centre, en anafase les cromàtides es separen, i en telofase es forma la membrana nova i es desempaqueta el material genètic.

Tipus de Cèl·lules segons el Material Genètic

Hi ha dos tipus de cèl·lules segons la quantitat de material genètic. Les cèl·lules diploides (somàtiques) tenen dos cromosomes de cada tipus (homòlegs) i formen la majoria del nostre cos.

Les cèl·lules haploides (sexuals) tenen només un cromosoma de cada tipus, la meitat del material genètic. Són els gàmetes (òvuls i espermatozoides).

La Meiosi

La meiosi és el procés pel qual una cèl·lula somàtica dona lloc a quatre cèl·lules sexuals mitjançant dues divisions successives. És més complexa que la mitosi perquè redueix a la meitat el material genètic.

Durant la primera profase, els cromosomes homòlegs es disposen en contacte i intercanvien segments en un procés anomenat encreuament. Això crea diversitat genètica.

💡 Diferència clau: La mitosi manté el mateix nombre de cromosomes, mentre que la meiosi el redueix a la meitat.

Aquest procés és essencial per a la reproducció sexual, ja que permet que quan es fusionen dos gàmetes, es recuperi el nombre normal de cromosomes.