L'Organització Cel·lular: Estructura i Funció

I 42 flashcards i 28 preguntes més al document.

Text del document

Professor: Hilari Martí Palanca U.D.2 L'organització cel·lular dels éssers vius 1 UD2 L'organització cel·lular dels éssers vius La idea que tots els éssers vius estan constituïts per cèl·lules i que cadascuna d'aquestes cèl·lules prové de la divisió d'una cèl·lula preexistent és relativament recent. Va ser en la segona meitat el segle XIX quan es va formular per primera vegada una teoria. 1. La Teoria Cel·lular Pel fet que la gran major part de les cèl·lules són invisibles a primera vista, el naixement i l'evolució posterior d'aquesta teoria han estat estretament lligats al desenvolupament de les tècniques d'observació.

El desenvolupament de la teoria cel·lular va lligat amb el de la tecnologia. 1.1. Les primeres observacions microscòpiques L'any 1665, el físic, astrònom i naturalista anglés, Robert Hooke va publicar, amb el títol de Micrographia, una recopilació de dibuixos obtinguts a partir de les observacions realitzades en un microscopi rudimentari que va construir ell mateix. Uns d'aquests dibuixos era d'una làmina de suro, on va veure una sèrie d'espais semblant a una bresca d'abelles que va anomenar cel·les (d'ahí el nom de cèl·lula). No obstant, en realitat no va observar una cèl·lula viva, sinó les restes de les parets vegetals de les cèl·lules mortes. Figura 2.1.

Reproducció del microscopi utilitzat per Robert Hooke en les seues observacions (a la dreta el dibuix que va fer de la làmina de suro). Al mateix temps, el comerciant de teixits Anton van Leeuwenhoek, construïa els seus microscopis per a observar la trama dels teixits, però també començà a observar altres coses diferents, com espermatozoides, glòbuls rojos o una gota d'aigua on va observar els primers microorganismes (animàlculs). Tot i que no tenia formació científica va ser nomenat com a membre de la Royal Society de Londres pels seus dibuixos i descripcions de les cèl·lules. Biologia i Geologia. 1r Batxillerat 2 U.D.2 L'organització cel·lular dels éssers vius Figura 2.2.

Retrat d'Anton Van Leeuwenhoek, foto del microscopi i làmina amb els seus dibuixos dels animalculs. No obstant, a causa de l'escàs progrés del microscopi, ja que les seues imatges tenien poca qualitat, va fer que fins al s.XIX no es produïra un canvi profund en la investigació, que duguera a la formulació de la primera teoria cel·lular. 1.2 L'establiment de la teoria cel·lular El canvi en la investigació va afavorir la col·laboració entre científics i el desenvolupament del microscopi, que va passar de tindre 10 μm de resolució a 0,2 μm (1 μm=10-6 m) dels microscopis actuals. El poder de resolució és la distància mínima a la qual es poden discriminar dos punts.

Aquest límit ve determinat per la longitud d'ona de la font d'il·luminació, en aquest cas la llum visible. Professor: Hilari Martí Palanca U.D.2 L'organització cel·lular dels éssers vius 3 El botànic alemany Matthias J. Schleiden i el zoòleg Theodor Schwann, van publicar el 1838 i el 1839, respectivament, uns treballs en els que coincidien a afirmar que la cèl·lula constitueix la unitat morfològica i funcional dels éssers vius, i que es el suport estructural i de les activitats metabòliques dels éssers vius. El problema de l'origen i la reproducció de les cèl·lules encara tarde 20 anys a ser aclarit.

En 1855, l'investigador Rudolph Virchow va afirmar que "Tota cèl·lula procedeix d'una altra cèl·lula", establint així els principis bàsics de la teoria cel·lular: - És la unitat estructural dels éssers vius: tots els éssers vius estan formats per una o més cèl·lules. - És la unitat funcional dels éssers vius: és la unitat mínima de la matèria que realitza les funcions vitals dels éssers vius. - És la unitat reproductora dels éssers vius: tota cèl·lula prové d'una altra cèl·lula preexistent. Durant 50 anys es va creure que aquesta teoria tenia una excepció, ja que es pensava que les neurones no tenien individualitat i formaven xarxes.

No obstant, Santiago Ramón y Cajal (1852-1934) va demostrar la universalitat de la teoria, quan, gràcies a la seua tècnica preparativa de les mostres del microscopi, va observar la separació entre les neurones demostrant la individualitat de la cèl·lules nervioses i així, generalitzar la teoria cel·lular a tots els teixits. ACTIVITATS 1. Com definiries què és una cèl·lula? Com la defineix la teoria cel·lular? Biologia i Geologia. 1r Batxillerat 4 U.D.2 L'organització cel·lular dels éssers vius 2. Els microscopis Al final dels s.XIX els microscopis òptics (MO), van progressar considerablement.

Actualment, aquests tenen una resolució de 0,2 μm que sols permet l'observació de l'estructura externa de la cèl·lula, i utilitza lents per enfocar un feix de llum que passa a través de la mostra a observar. 5.1 Elaboració de mostres per al MO. 1- Fixació: es dóna rigidesa al teixit amb un producte químic. 2- Inclusió: es dóna suport a la mostra formant "cubs" amb parafina, plàstic, resina o gel. 3- Talls fins semitransparents amb micròtoms: es forma una làmina on en el mig es troba la mostra. 4- Tinció amb colorant: s'acoloreix la mostra per poder apreciar millor els seus components. 2.2 Parts d'un MO. A. OCULARS B. CAPÇAL C. REVÒLVER D. BRAÇ E. OBJECTIUS F.

PINCES DE SUBJECCIÓ DE LA PREPARACIÓ G. PLATINA H. CARGOL MACROMÈTRIC I. CARGOL MICROMÈTRIC J. DIAFRAGMA K. CONDENSADOR L. CARGOLS DE DESPLAÇAMENT DE LA PLATINA M. FOCUS N. PEU O SUPORT O. INTERRUPTOR P. REGULADOR D'INTENSITAT DE LA LLUM Augment total = augment de l'ocular x augment de l'objectiu 2.3 El microscopi electrònic (ME) En la dècada de 1930, es van construir els primers M.E que van permetre observar l'estructura subcel·lular utilitzant magnetos per enfocar un feix d'electrons, que permetien tindre una resolució de 0,5 i 1 nm (1nm=10-9 m) i estudiar l'estructura subcel·lular.

Aquest avanç va reforçar la idea de que la cèl·lula era la unitat estructural de tots els éssers vius, ja que provava que totes les cèl·lules responien al mateix patró bàsic d'organització. Figura 2.3. Microscopi electrònic de transmissió. Professor: Hilari Martí Palanca U.D.2 L'organització cel·lular dels éssers vius 5 - M.E de transmissió (MET): el feix d'electrons travessa la mostra; les mostres han de tindre 0'5 mm de gruix màxim, ja que els electrons tenen poc poder de penetració i per això sols s'observen talls de cèl·lules; les imatges són en blanc i negre, però es poden donar color editant la imatge a l'ordinador.

La imatge obtinguda pot arribar a 250.000 augments i es sempre d'un material mort o tallat. - M.E de rastreig (MER): l'elaboració de la mostra és diferent: es recobreix amb una capa fina de metall de manera que el feix d'electrons no travessa la mostra sinó que els electrons reboten, formant la imatge de la mostra en tres dimensions o 3D;. La imatge obtinguda pot arribar a 50.000 augments i en aquest cas sí es poden veure cèl·lules senceres però tampoc vives. Figura 2.4. a) Esquema d'un microscopi òptic, d'un microscopi electrònic de transmissió i d'un microscopi electrònic de rastreig o d'escombratge. b) Imatges de cèl·lules vistes amb cadascun dels microscopis anteriors. En Aules.

Observa diferents imatges obtingudes amb els diferents tipus de microscopis https://aules.edu.gva.es/batxillerat/mod/resource/view.php?id=1254401 3. Tipus d'organització cel·lular 3.1 Diferències entre cèl·lula procariota i eucariota PROCARIOTA EUCARIOTA ORIGEN 2.000 milions d'anys 370 milions d'anys ORGANISME Unicel·lulars Unicel·lulars o pluricel·lulars REGNES Monera (eubacteris i arqueobacteris) Protoctists (algues i protozous), Fongs, Vegetals i Animals. GRANDÀRIA Menuda (1-10 µm) Gran (10-100 µm) Biologia i Geologia.

1r Batxillerat 6 U.D.2 L'organització cel·lular dels éssers vius COMPLEXITAT Senzilla Complexa NUCLI No, l'ADN es troba condensat en una zona del citoplasma anomenada nucleoide. Sí, amb cromosomes i nuclèol. EMBOLCALL NUCLEAR No Sí, amb doble membrana i porus. NUCLÈOL No Sí ADN Una única molècula d'ADN circular sense proteïnes associades. També pot tindre altres molècules secundàries més menudes (plasmidis). Diverses molècules d'ADN lineals, amb proteïnes formant la cromatina. ORGÀNULS/ ESTRUCTURES CEL·LULARS Ribosomes Nucli, RE, aparell de Golgi, mitocondris, citoesquelet… RIBOSOMES 70S (menuts) 80S (grans) PARET CEL·LULAR Sí, bacteriana formada per mureïna. Alguns tenen també càpsula.

Sí, sols a les vegetals, formada per cel·lulosa, i a alguns fongs, formada per quitina. SISTEMA D'ENDOMEMBRANES No Sí, formant les membranes dels orgànuls. ENDOCITOSI I EXOCITOSI No Sí LOCOMOCIÓ Flagel bacterià Cilis i flagels ( al bacterià) METABOLISME Aeròbic i anaeròbic Aeròbic ENZIMS RESPIRATORIS En els mesosomes En els mitocondris DIVISIÓ CEL·LULAR Bipartició Mitosi i meiosi Figura 2.5. Cèl·lula procariota. Figura 2.6. Cèl·lula eucariota.

3.2 Organització cel·lular eucariota animal i vegetal MEMBRANA PLASMÀTICA Làmina que separa el medi intracel·lular de l'extracel·lular, formada per una bicapa Professor: Hilari Martí Palanca U.D.2 L'organització cel·lular dels éssers vius 7 fosfolipídica, colesterol, oligosacàrids i proteïnes. Aïlla la cèl·lula, crea un medi intern proporcionant individualitat a la cèl·lula i permet l'intercanvi de substàncies mitjançant una permeabilitat selectiva. CITOPLASMA Medi intracel·lular format per una dissolució aquosa amb proteïnes anomenada citosol. Actua com a medi on tenen lloc la majoria de reaccions químiques i on s'hi troben els orgànuls i estructures cel·lulars.

NUCLI: Dirigeix l'activitat cel·lular i esta format per: - Embolcall nuclear: separa el citoplasma del nucleoplasma i està format per una membrana externa i una interna, entre les quals hi ha l'espai perinuclear. A més, s'hi troben els porus nuclears que permeten l'intercanvi de substàncies entre el citoplasma i el nucleoplasma. - Nucleoplasma: medi intern nuclear en el qual es troba la cromatina (fibril·les filamentoses= molècules d'ADN + proteïna) i el nuclèol. - Nuclèol: condensació de cromatina (gens NOR "nucleolar organizer region") i proteïnes. La funció principal seria la síntesi d'ARN ribosòmic i l'assemblatge de les subunitats dels ribosomes. Figura 2.7. Membrana i citoplasma.

Figura 2.8. Nucli RETICLE ENDOPLASMÀTIC Localitzats al voltant del nucli i tenen continuïtat amb l'embolcall nuclear. RETICLE ENDOPLASMÀTIC RUGÓS (RER): conjunt de sacs aplanats i apilats que tenen ribosomes adherits a les seues membranes. S'encarreguen de la síntesi (ho fan els ribosomes) de proteïnes i el seu transport en vesícules (de transició) que aniran cap a l'Aparell de Golgi. RETICLE ENDOPLASMÀTIC LLIS (REL): conjunt de túbuls interconnectats entre sí que continuen amb els sacs del RER. No tenen ribosomes adherits.

S'encarreguen de la síntesi i transport de lípids en vesícules a l'Aparell de Golgi (AG) i, a més, intervé en processos de destoxificació (metabolitza i elimina substàncies tòxiques liposolubles com alguns pesticides). Biologia i Geologia. 1r Batxillerat 8 U.D.2 L'organització cel·lular dels éssers vius Figura 2.9. Reticle endoplasmàtic rugós Figura 2.10. Reticle endoplasmàtic llis APARELL DE GOLGI (AG) Conjunt de cisternes aplanades i disposades regularment formant dictiosomes, els quals tenen dos dominis: el costat cis (enfrontat al RE) i el costat trans (enfrontat a la membrana plasmàtica). Els dictiosomes estan envoltats de vesícules.

Emmagatzema en les vesícules les macromolècules, procedents dels RE, per a la secreció cel·lular o per ser transportades a altres llocs de la cèl·lula. A més, modifica les proteïnes i lípids procedents del RER i REL, crea lisosomes i intervé en la regeneració de la membrana plasmàtica (ja que les seues vesícules tenen la mateixa composició que aquesta). RIBOSOMES Orgànuls no membranosos formats per ARNr i proteïnes ribosòmiques. Està compost per dues subunitats, la gran i la menuda. S'encarreguen de la síntesi de proteïnes. Figura 2.11. Aparell de Golgi Figura 2.12.

Ribosomes MITOCONDRIS Formats per una membrana externa permeable, una interna impermeable al pas de ions i molècules menudes que es prolonga cap a dins de la matriu formant crestes, l'espai intermembranós i la matriu mitocondrial (espai intern) on es troba l'ADN mitocondrial i els ribosomes (ambdós diferents dels de la resta de la cèl·lula) i els enzims per realitzar els processos metabòlics. El nombre de mitocondris depén del tipus cel·lular i la seua funció. La funció principal és la respiració cel·lular (produeix ATP), però a més realitza reaccions químiques i sintetitza les seues pròpies proteïnes. Figura 2.13. Mitocondri Figura 2.14.

Citoesquelet Professor: Hilari Martí Palanca U.D.2 L'organització cel·lular dels éssers vius 9 CITOESQUELET Entramat resistent i dinàmic format per filaments proteics, que s'estén a través del citoplasma (citosol), especialment entre el nucli i la part interior de la membrana plasmàtica. Dóna forma i elasticitat a la cèl·lula, permet el desplaçament de la cèl·lula i dels orgànuls, determina la posició dels orgànuls, intervé en la divisió cel·lular, protegeix la cèl·lula enfront deformacions i pressions mecàniques. VACÚOLS Vesícules delimitades per una membrana (tonoplast) que és essencial per a les seues funcions.

És l'orgànul central en la fisiologia de les cèl·lules vegetals (pot ocupar fins al 90% del volum cel·lular), però en les animals són menuts. Manté la forma i grandària de la cèl·lula mitjançant els processos osmòtics. També poden realitzar la digestió cel·lular o emmagatzemar substàncies (nutrients, pigments, substàncies tòxiques). CENTROSOMA Orgànul no membranós, situat pròxim al nucli, que consta d'una zona interior formada per dos centríols en perpendicular (diplosoma) i el material pericentriolar que envolta al diplosoma. Organitza els microtúbuls del citoesquelet, forma estructures de moviment (cilis i flagels) i forma el fus acromàtic.

LISOSOMES Vesícules de dimensions variables amb una membrana. El seu pH intern és de 5, ja que conté enzims lisosomals (hidrolases) que necessiten un ambient àcid per fer la seua funció. S'encarrega de la degradació (digestió) de nutrients i de components cel·lulars danyats i l'eliminació de patògens i substàncies tòxiques. Figura 2.15. Centrosoma Figura 2.16. Lisosomes CLOROPLASTS Orgànuls grans formats per dues membranes (una externa i una interna) amb un espai intermembranós, l'espai interior (estroma), i pels tilacoides (sacs aplanats delimitats per la membrana tilacoïdal, on es troben les proteïnes encarregades de la fotosíntesi).

Aquests poden estar amuntonats formant unes estructures anomenades grana. A més, contenen el seu propi ADN i ribosomes (ambdós diferents dels de la resta de la cèl·lula). Realitzen la fotosíntesi i sintetitzen les seues pròpies proteïnes. Biologia i Geologia. 1r Batxillerat 10 U.D.2 L'organització cel·lular dels éssers vius PARET CEL·LULAR VEGETAL Capa rígida de cel·lulosa que envolta la membrana plasmàtica. Protegeix i manté la forma de la cèl·lula. Figura 2.17. Cloroplast Figura 2.18. Paret cel·lular vegetal Blau: comuns a les animals i a les vegetals. Roig: exclusius de les animals. Verd: exclusius de les vegetals.

3.3 Diferències entre cèl·lulaanimal i vegetal VEGETAL ANIMAL MEMBRANA PLASMÁTICA Sí, sense colesterol Sí, amb colesterol PARET CEL·LULAR Sí No VACÚOLS Sí No CLOROPLASTS Sí No CENTROSOMA No Sí LISOSOMES No Sí EMMAGATZEMATGE D'ENERGIA Midó Glucogen NUTRICIÓ Autòtrofa (fotosíntesi) Heteròtrofa LOCOMOCIÓ Ø Cilis i flagels 4.

El pas de les cèl·lules procariotes a les eucariotes Es creu que tots els organismes que viuen actualment sobre la Terra deriven d'una única cèl·lula primitiva, denominada per alguns autors LUCA, l'últim avantpassat comú dels organismes unicel·lulars (Last Universal Common Ancestor), que va sorgir fa aproximadament uns 3.500 milions d'anys, i hagué de ser una cèl·lula del tipus de les Procariotes (bacteris), ja que mancava de nucli. Les primeres cèl·lules procariotes hagueren de ser heteròtrofes (s'alimentaven de la matèria orgànica present en la sopa o brou primitiu) i obtenien l'energia d'aquesta matèria per fermentació.

La proliferació d'aquestes cèl·lules va conduir a l'empobriment del medi en què vivien, la qual cosa va portar amb si la supervivència d'aquelles cèl·lules que havien adquirit la capacitat d'utilitzar compostos inorgànica senzills com el CO2 i la llum com a font d energia. Es Professor: Hilari Martí Palanca U.D.2 L'organització cel·lular dels éssers vius 11 creu que aquestes primeres cèl·lules fotosintètiques van aparéixer fa una mica més de 3.000 milions d'anys i que al principi no alliberaven oxigen en la seua activitat, doncs és molt probable que utilitzaren sulfur d'hidrogen en comptes d'aigua (com els actuals bacteris verds ¡ purpuris del sofre).

Posteriorment van aparèixer les cèl·lules procariotes fotosintètiques que desprenien oxigen (com els cianobacteris fòssils trobats en sediments de fa 3.000 milions d'anys) i l'atmosfera terrestre va començar a canviar. L'aparició de bacteris heteròtrofs aeròbics va haver de ser molt posterior perquè l'elevació dels nivells d'oxigen en l'atmosfera va ser molt lenta. Se suposa que fa uns 1.800 milions d'anys la quantitat d'oxigen atmosfèric ja era similar a l'actual.

A més, en les capes altes de l'atmosfera, es va formar l'ozó, un gas derivat de l'oxigen, que absorbeix intensament les radiacions ultraviolades del sol que destrueixen els organismes; per tant va disminuir la intensitat d'aquestes radiacions en les superfícies terrestres i marines possibilitant la vida en les zones més superficials dels mars i, posteriorment, el pas a terra ferma. La presència d'oxigen a l'atmosfera va posar importants adaptacions moleculars en les cèl·lules que els van permetre captar l'oxigen, i incorporar-lo a les vies metabòliques oxidatives, sorgint així els bacteris aeròbics.

La respiració aeròbica proporciona molta major energia a les cèl·lules i això va ser crucial per a l'evolució cap a formes mes complexes de vida. Com a conseqüència es va donar un pas molt important perquè es pogueren formar organismes pluricel·lulars: l'aparició de cèl·lules eucariotes, fa uns 1500 milions d'anys. Figura 2.19.

El pas de les cèl·lules procariòtiques a les eucariòtiques Les cèl·lules eucariotes procedeixen d'una cèl·lula procariota ancestral anaeròbica que va augmentar de grandària i va anar adquirint progressivament les seues membranes internes per replecs o invaginacions de la membrana plasmàtica; es va formar així el nucli i alguns orgànuls com el reticle endoplasmàtic, l'aparell de Golgi, els lisosomes, etc. Aquesta cèl·lula eucariota primitiva de gran grandària havia d'alimentar-se d'altres cèl·lules més menudes per la qual cosa probablement també tenia un citoesquelet.

4.1 La teoria endosimbiòtica de Lynn Margulis Pel que fa a l'origen dels orgànuls energètics (mitocòndries i cloroplasts) actualment s'accepta la teoria endosimbiòtica de Margulis que suposa que aquestos orgànuls van evolucionar a partir de bacteris que van ser fagocitats per aquesta cèl·lula ancestral. Biologia i Geologia. 1r Batxillerat 12 U.D.2 L'organització cel·lular dels éssers vius Segons aquesta teoria, les mitocòndries tenen el seu origen, fa uns 1.500 milions d'anys, a partir d'un bacteri aeròbic que va establir una relació simbiòtica, de benefici mutu, permanent amb un eucariota anaeròbic primitiu.

L'adquisició de les mitocòndries constitueix una etapa fonamental per als eucariotes, ja que suposa la capacitat de realitzar la respiració aeròbica. Els cloroplasts els haurien adquirit més tard, fa entre 1.200 i 1.500 milions d'anys, alguns eucariotes que van fagocitar bacteris fotosintètics i van establir una relació simbiòtica amb elles; a partir d'aquestos últims eucariotes es van formar els diversos grups de vegetals. Figura 2.20. La Teoria endosimbiòtica relaciona evolutivament les cèl·lules procariòtiques i les eucariòtiques. Aquestos esdeveniments expliquen el fet que les mitocòndries í els cloroplasts continguen DNA.

No obstant això, aquestos orgànuls han perdut gran part del seu genoma, per la qual cosa es creu que en les primeres fases de l'evolució eucariota es va produir una transferència des del DNA de l'orgànul al DNA del nucli. Les cèl·lules eucariotes, en tindre un major rendiment energètic pel seu metabolisme aeròbic, es van associar formant colònies, cada vegada més coordinades, fins que finalment, van donar lloc als primers organismes pluricel·lulars, fa uns 650 milions d'anys. Professor: Hilari Martí Palanca U.D.2 L'organització cel·lular dels éssers vius 13 Figura 2.21.

La integració dels precursors dels mitocondris i dels cloroplasts en cèl·lules eucariòtiques ancestrals es va produir en moments primerencs de la història de la vida. S'ha comprovat que existeixen actualment diverses relacions endosimbiòtiques, l'ameba Pelomyxa palustris que manca de mitocòndries allotja bacteris aeròbics amb les quals estableix una relació simbiòtica permanent. També hi ha protozous ¡ esponges que contenen autèntics cianobacteris i mantenen una relació de simbiosi amb elles. ACTIVITATS 2.

Ordena els següents éssers vius segons el seu ordre d'aparició: bacteris aeròbics, cèl·lules eucariotes anaeròbiques, cianobacteris, cèl·lules eucariotes fotosintètiques, bacteris anaeròbics, cèl·lules eucariotes aeròbiques, plantes i animals. Indica d'aquestos éssers vius els que contenen mitocòndries i els que contenen cloroplasts. Construeix ara l'arbre filogenètic d'aquestos organismes, assenyalant l'origen dels seus orgànuls energètics. Com definiries què és una cèl·lula? Com la defineix la teoria cel·lular? 5. Els virus Són entitats biològiques que posseïxen únicament allò necessari per a reproduir-se dins de les cèl·lules hostes i per a traslladar-se de una cèl·lula hoste a una altra.

Manquen de metabolisme o qualsevol funció d'autoconservació, i fins i tot en la seua reproducció, aprofiten la maquinària molecular de replicació dels àcids nucleics de la cèl·lula hoste. Són, per tant, paràsits intracel·lulars obligats i, actualment, no es poden considerar éssers vius. 5.1Estructura d'un virus Un àcid nucleic: ADN o ARN. Una càpsida: coberta de proteïnes que envolta l'àcid nucleic, formada per capsòmers la disposició dels quals determinen la forma del virus. Un embolcall: membrana que envolta la càpsida que procedeix de la membrana plasmàtica de la cèl·lula hoste. Biologia i Geologia.

1r Batxillerat 14 U.D.2 L'organització cel·lular dels éssers vius 5.2Classificació dels virus Els virus es classifiquen principalment segons el tipus de càpsida, en el tipus d'àcid nucleic i en el tipus de cèl·lula infectada. Aquesta classificació és un poc complexa, així que ens centrarem en conèixer els criteris en què es basa i en posar exemples d'espècies o de grups de virus que responen a cascun dels tipus. 5.3Cicle "vital" d'un virus La vida dels virus pot considerar-se dividida en una extracel·lular i una intracel·lular. En la fase extracel·lular, el virió no presenta cap activitat, és com una partícula inerta composta de proteïnes i àcids nucleics, amb o sense membrana lipoproteica.

En la fase intracel·lular, el virus s'autoreplica, aprofitant la primera matèria de la cèl·lula infectada i la seua maquinària per a la síntesi de proteïnes i àcids nucleics (ribosomes, enzims, àcids nucleics, nucleòtids, aminoàcids...). Existeixen diversos procediments pels quals els virus s'introdueixen en les cèl·lules, es repliquen i ixen de les cèl·lules per a envair-ne altres, però en general, poden considerar una sèrie d'etapes comunes al cicle vital de tots els virus: fixació, entrada, eclipse, autoreplicació, autoacoblament ¡ alliberament. Etapa de fixació. El virus ha de fixar-se a la superfície de la cèl·lula hoste.

Per a això a d'existir una certa complementarietat entre les proteïnes de la pròpia càpsida o de la membrana lipoproteica del virus, i les proteïnes de la membrana de la cèl·lula. Aquesta complementarietat és la que marca l'especificitat de la infecció, és a dir, cada virus només pot infectar una determinada espècie cel·lular, Professor: Hilari Martí Palanca U.D.2 L'organització cel·lular dels éssers vius 15 o fins i tot un determinat tipus cel·lular dins de l'espècie; així, el virus de la pesta porcina no afecta la nostra espècie, ni el que ens produeix a nosaltres el refredat afecta els gats, i hi ha virus que infecten cèl·lules intestinals, i altres que infecten neurones, etc.

Etapa d'entrada. El virus penetra en la cèl·lula hoste per diversos procediments: En el cas de virus sense membrana lipoproteica, perforant la membrana cel·lular, per a això els virus han de presentar algun enzim entre els capsòmers de la càpsida. El virus pot injectar dins solament l'àcid nucleic (cas dels bacteriòfags complexos), quedant fora la càpsida, o pot introduir dins el virió complet. En el cas dels virus amb membrana lipoproteica, aquesta es pot fondre amb la membrana de la cèl·lula i introduir-se la resta del virus en el citoplasma, generalment, per mecanismes d'endocitosi. En el cas de les cèl·lules vegetals, els virus penetren pels porus de la paret cel·lular.

La transmissió de virus d'una planta a una altra es realitza per vectors, és a dir, per la picada d'algun insecte portador de virus. Etapa d'eclipse. Després de l'entrada, el virus desapareix aparentment, sense que es puga descobrir la seua presencia ni amb l'observació microscòpica ni amb l'aparició de símptomes d'infecció en el funcionament cel·lular. Però en aquesta etapa tenen lloc esdeveniments molt importants: Si la penetració va ser del virus complet hi ha un desacoblament de la càpsida alliberant-se l'àcid nucleic del virus.

L'àcid nucleic del virus realitza la síntesi de nombroses molècules de RNA missatger, el missatge del qual és la síntesi de proteïnes víriques, o siga, proteïnes que necessita el virus per a la seua autoduplicació. Etapa d'autoreplicació. Els mRNA comencen la síntesi de les proteïnes víriques aprofitant els ribosomes, RNA transferents i aminoàcids de la cèl·lula, la qual cosa té com a conseqüència l'aparició de nombroses capsòmers i còpies de l'àcid nucleic víric, ja que compta ara amb els enzims necessaris per a la seua autoduplicació. Etapa d'autoacoblament.

No esta separada en el temps de l'anterior, sinó que a mesura que apareixen els capsòmers ¡ els àcids nucleics vírics, van ensamblant-se les peces per a produir nous virus infecciosos. Etapa d'alliberament. Els virus ixen de la cèl·lula infectada a la recerca de nous hostes. Això pot realitzar-se de dues maneres principals: La infecció provoca la mort cel·lular per esgotament del seus recursos, després d'això, es trenca la membrana i s'alliberen els virus presents al citoplasma. Se sol denominar alliberament per lisi. La infecció no provoca la mort ràpida de la cèl·lula, i els virus nos van abandonant la cèl·lula progressivament mentre aquesta roman viva.

L'alliberament es realitza per mecanismes d'exocitosi o per gemmació, arrossegant una porció de la membrana cel·lular, que constitueix la seua membrana lipoproteica. Se sol denominar alliberament persistent. Les tres modalitats de cicle vital víric que destaquen per la seua freqüència i importància entre tots els casos possibles descrits anteriorment i un quart per actualitat i transcendència serien: Biologia i Geologia.

1r Batxillerat 16 U.D.2 L'organització cel·lular dels éssers vius 5.3.1 Cicle lític i lisogènic d'un bacteriòfag Una vegada l'àcid nucleic és injectat al citoplasma de la cèl·lula hoste, es poden donar dos casos: 1- Cicle lític: l'àcid nucleic del bacteriòfag s'incorpora al genoma de la cèl·lula hoste i directament comença l'etapa d'autoreplicació (etapa d'eclipse molt breu). 2- Cicle lisogènic: l'àcid nucleic del bacteriòfag s'integra en el DNA bacterià de la cèl·lula hoste. Després d'açò, aquest nou ADN es duplica, ja que es produeix la divisió cel·lular.

Finalment, una vegada la cèl·lula s'ha dividit (etapa d'eclipse de durada indefinida), les cèl·lules resultants continuaran el cicle general delsvirus amb el cicle lític. Figura 2.22. Cicle lític i lisogènic d'un bacteriòfag Figura 2.23. Micrografia (MET) d'un bacteriòfag injectant els seu ADN (etapa d'entrada). Professor: Hilari Martí Palanca U.D.2 L'organització cel·lular dels éssers vius 17 5.3.2 Cicle dels retrovirus 5.3.3 Cicle dels coronavirus (SARS-CoV-2) Biologia i Geologia. 1r Batxillerat 18 U.D.2 L'organització cel·lular dels éssers vius 6.

La nutrició cel·lular: el metabolisme El metabolisme és el conjunt de totes les reaccions químiques que tenen lloc a l'interior de les cèl·lules. Aquest permet l'automanteniment i la perpetuació de la composició cel·lular malgrat els canvis ambientals. Comprén dues fases: Catabolisme/Fase destructiva: procés pel qual els compostos químics es degraden o transformen en components més senzills, alliberant l'energia continguda en els seus enllaços,que s'utilitzarà per a l'anabolisme o per a altres funcionscel·lulars. Anabolisme/Fase constructiva: procés pel qual es sintetitzen compostos complexos a partir de components més senzills. Aquest requereix energia que s'obté de la llum o del'ATP.

L'anabolisme i el catabolisme es produeixen de manera simultània i estan interconnectats: l'energia que es genera en el catabolisme s'utilitza en l'anabolisme, i les molècules complexes generades en l'anabolisme són utilitzades per obtenir energia en el catabolisme. Figura 2.24. L'anabolisme i el catabolisme es produeixen de manera simultània i estan interconnectats. 6.1 L'ATP (trifosfat d'adenosina) És l'intermediari entre l'anabolisme i el catabolisme. La molècula d'ATP està formada per un nucleòtid (amb una adenina), una ribosa i un grup de tres fosfats, els quals estan units per enllaços d'alta energia que generen molta energia quan s'hidrolitzen.

Professor: Hilari Martí Palanca U.D.2 L'organització cel·lular dels éssers vius 19 Figura 2.24. Estructura química de l'adenosina trifosfat (ATP). 6.2Tipus de nutrició cel·lular - Heteròtrofes: incorporen matèria orgànica del medi elaborada per altresorganismes. Aquesta matèria orgànica de l'exterior o de reserves internes, solen ser molècules complexes que seran hidrolitzades en molècules més senzilles perquè puguen ser utilitzades com a combustible. - Autòtrofes: fabriquen matèria orgànica a partir de matèria inorgànica del medi (CO2 i llum). Figura 2.25. Model del metabolisme de la cèl·lula autòtrofa i de la heteròtrofa.

6.3La fotosíntesi Reacció anabòlica que realitzen els organismes autòtrofs per fabricar matèria orgànica a partir de matèria inorgànica. L'energia necessària procedeix de la llum solar i és captada per la clorofil·la. En les cèl·lules eucariotes autòtrofes té lloc als cloroplasts i es desenvolupa en dues fases: 1- Fase lluminosa: té lloc a la membrana tilacoïdal i només es produeix amb presència de llum. Fotofosforilació. L'energia captada per la clorofil·la s'utilitza per: Sintetitzar molècules d'ATP que s'utilitzaran en la fase següent. Trencar les molècules d'H2O per obtenir H2 per a la fase següent, i O2 que s'allibera al medi.

2- Fase obscura: té lloc a l'estroma i es pot realitzar en la foscor, però sols si es disposa dels productes obtinguts en la fase lluminosa. L'energia emmagatzemada en l'ATP i els H2 s'utilitzen per a transformar la matèria inorgànica enorgànica. Cicle de Calvin. Biologia i Geologia. 1r Batxillerat 20 U.D.2 L'organització cel·lular dels éssers vius Figura 2.26. Model de funcionament de la fotosíntesi al cloroplast. Fase lluminosa i fase obscura. 6.4La respiració cel·lular Reacció catabòlica en la qual s'oxiden elsnutrients per a obtenir energia.

Procés aeròbic: 1- La respiració comença en el hialoplasma, on la glucosa 6C es transforma en molècules més senzilles (3C), produint una xicoteta quantitat d'ATP.Glicolisi 2- Després, la respiració continua en els mitocondris i requereix O2: En la matriu mitocondrial es completa l'oxidació de la matèria orgànica donant lloc a matèria inorgànica (CO2). Cicle de Krebs Finalment, en la membrana interna, l'energia alliberada en l'oxidació s'utilitza per sintetitzar molècules d'ATP, i l'H2 que contenia la matèria orgànica, s'uneix a l'O2 per a formar H2O. Fosforilació oxidativa. Figura 2.27. Model metabòlic de la cèl·lula vegetal.

6.5La fermentació Reacció catabòlica en la qual es degrada matèria orgànica obtenint ATP. - És un procés anaeròbic, no s'utilitza O2. - Entre els productes finals hi ha matèria orgànica (etanol, àcidlàctic). - El rendiment energètic és molt inferior al de la respiraciócel·lular. Per a alguns microorganismes (anaerobis estrictes) la fermentació és l'única manerapossible Professor: Hilari Martí Palanca U.D.2 L'organització cel·lular dels éssers vius 21 que tenen per obtenir energia. En altres casos (anaerobis facultatius), la fermentació sols tracta d'una manera alternativa d'obtenir energia quan no tenen O2. Figura 2.28. Model de la ruta metabòlica de la respiració cel·lular i la fermentació.

7. Bibliografia García, M., García, M. A. & Furió, J. (2009). Biologia. 2BATXILLERAT. València (España): ECIR Editorial. pp 12-87. Pedrinaci, E., Gil, C. & Gómez, J. M. (2008). Biologia i Geologia. 1BATXILLERAT. España: Ediciones SM. pp 8-23. Pedrinaci, E., Gil, C. & Pascual, J. A. (2015). Biología y Geología. 1bachillerato. Unión Europea: Ediciones SM. pp 8-23.