1-Introducció a al cèl·lula animal

La cèl·lula es la unitat estructural i funcional dels éssers vius. Tots els essers vius estan constituïts per cèl·lules, actuen coordinadament per fer les seves possibles activitats i funcions. La cèl·lula és la unitat més petita que té vida pròpia, és la unitat anatòmica i fisiològica de l'ésser viu. Tenim que tenir en compte que tota cèl·lula prové d'una cèl·lula anterior, la divisió cel·lular, la cèl·lula progenitora s'anomena la cèl·lula mare, passant tota la informació hereditària a les cèl·lules filles.

Les cèl·lules solen tenir una mida microscòpica , però hi ha una gran diversitat de formes i mides cada una d'elles especialitzada en una funció característica. La cèl·lula pot considerar-se un sistema dinàmic i obert, un sistema perquè està formada per un conjunt d'elements (subestructures cel·lulars) i dinàmic perquè els elements que constitueixen interactuen contínuament entre si, i a més obert, perquè intercanvia matèria i energia amb el medi.

Les cèl·lules estan formades per un fluid aquós limitat per una membrana que l'aïlla de l'exterior, i que alhora permet que es dugui a terme les seves funcions

Tot i que hi ha una gran diversitat de cèl·lules, les podem dividir en dos grans tipus, segons la seva organització interna: cèl·lules procariotes i eucariotes.

La cèl·lula animal, és una cèl·lula eucariota heteròtrofa, quan parlem d'heteròtrofa, ens referim als organismes que obtenen el carboni utilitzant com a font, la matèria orgànica.

La gran diferència entre la cèl·lula procariota i la cèl·lula eucariota, és la diferenciació que hi ha del material genètic, en el cas de la cèl·lula eucariota, de la resta del citoplasma. La cèl·lula procariota no té un nucli delimitat, alguns científics creuen que la cèl·lula procariota és l'organització cel·lular primitiva, l'avantpassat de la cèl·lula eucariota.

Alguns exemple d'organismes procariotes serien els bacteris, els arqueobacteris i els cianobacteris.

La cèl·lula eucariota solen ser més grans i més complexes que les procariotes, contenen orgànuls més especialitzats i el seu material genètic està envoltat per una doble membrana anomenat l'embolcall nuclear.

La cèl·lula està envoltada per la membrana i sovint es distingeixen dues regions: el citoplasma (que ocupa la major part del volum cel·lular), i el nucli (o nucleoide quan mostra un desenvolupament escàs) que es el corpuscle on es troba la informació genètica.

Les cèl·lules eucariotes es caracteritzen per tenir diversos complexos membranosos interconnectats que intervenen en la síntesi, transport, modificació, emmagatzematge i secreció de diverses substàncies.

Dins l'organització eucariota cal destacar les diferències entre les cèl·lules eucariotes vegetals i animals, però en aquest treball només parlarem de les animals.

Podem diferenciar entre organismes unicel·lulars i pluricel·lulars:

Hi ha individus que estan formats per una sola cèl·lula, aquets organismes s'anomenen unicel·lulars. En algunes espècies, molts individus unicel·lulars viuen junts i es coordinen els uns amb els altres però mantenint la seva vida independent, aquest conjunt d'organismes unicel·lulars els anomenen colònies. Un exemple d'un organisme unicel·lular seria un glòbul blanc.

D'altre banda, tenim els organismes pluricel·lulars, aquets éssers vius estan formats per moltes cèl·lules en les quals es diferencien diversos teixits. Alguns exemples d'organismes pluricel·lulars serien els mamífers.

La vida es basa en l'organització cel·lular, és a dir, en l'existència d'unes unitats que constitueixen els organismes anomenades cèl·lules.

2- L'estructura cel·lular:

1-Nuclèol:Són esferes d'aspecte esponjós, sens embolcall, d'uns 3nm de diàmetre. Estan formats per proteïnes i ARN, també per alguns fosfolípids i polisacàrids. Normalment hi ha un o dos nuclèols per nucli. Conté una gran quantitat de gens d'ARN, aquest transcriu els gens per formar unitats pre-ribosómiques que posteriorment es crearan ribosomes.

2-Nucli: és la part de la cèl·lula que conté el ADN, la informació genètica, separada del resta del citoplasma per l'embolcall nuclear. En el interior del nucli està constituït per el nucleoplasma (on trobem les fibres del ADN, que associades amb proteïnes formen les cromatines y ARN, conegut com el nuclèol).

3-Ribosomes: són orgànuls esfèrics que es troben en totes les cèl·lules i intervenen en la síntesi de proteïnes. Tenen un diàmetre d'uns 150 A. Es ponen trobar lliures en el citoplasma o sobre la membrana exterior del reticle endoplasmàtic. Poden formar un conjunt de ribosomes per facilitar-ne la síntesi de proteïnes. Els ribosomes estan constituïts per dues subunitats de forma,massa i volums diferents.

4-Vesícula de secreció: La seva funció és emmagatzemar, transportar o digerir productes y residus cel·lulars. És una eina fonamental per l'organització del metabolisme. Molts es generen a l'aparell de golgi.

5-RE rugós: És un replegament membranós que s'estén per gran part del citoplasma. Té adossats a les seves membranes una gran quantitat de ribosomes que li dona l'aspecte granulós. Es relaciona fonamentalment amb la síntesi de proteïnes per part dels ribosomes adherits, aquestes, poden ser transportades amb més eficàcia pels diferents compartiments cel·lulars. També té un paper important en la reproducció cel·lular, l'emmagatzematge de substàncies i la síntesi de biomolècules.

6-Aparell de golgi: es troba dins dels citoplasma, es troba a totes les cèl·lules eucariotes s'organitza a l'entorn del reticle endoplasmàtic rugós. La funció principal de l'aparell de golgi és la secreció cel·lular, intervé en la síntesi i en el transport de substàncies. Té una funció important en la direcció i mobilització de macromolècules dins la cèl·lula.

7-Citoesquelet: És una estructura dinàmica que manté la forma a la cèl·lula, facilita la mobilitat cel·lular (utilitzant estructures com els cilis o flagels), té un paper important en el transport intracel·lular i en la divisió cel·lular.

8-RE llis: També és un replegament membranós, però a diferència del RE rugós, no té tanta presència de ribosomes. Té una gran importància per la biosíntesi cel·lular, ja que totes les proteïnes i lípids que formen part d'altres orgànuls cel·lulars són sintetitzats pels ribosomes que es troben a la membrana del reticle. El RE llis té un paper important en la síntesi de lípids.

9-Mitocondris: els mitocondris són orgànuls intracel·lulars, la seva funció és la transformació de l'energia continguda als enllaços dels compostos orgànics en energia útil per a la cèl·lula. El seu diàmetre està comprés entre 0.4 nm i 1nm d'una longitud fins a 7nm. Tenen força mobilitat i sovint poden canviar de forma. Té dues membranes, una interna i l'altre externa, la membrana interna conté crestes mitocondrials, en el interior de les crestes trobem la matriu mitocondrial, on trobem ribosomes, ADN mitocondrial i enzims que intervenen en els processos que es donen en el orgànul.

10-Vacúol: són orgànuls petits i esfèrics, limitades per membranes, semblants als lisosomes, es diferencien d'aquets perquè tenen complexos enzimàtics molt diferents. La seva funció és portar a terme reaccions oxidatives de degradació d'àcids grassos i aminoàcids.

11-Citoplasma: És el contingut cel·lular ubicat entre la membrana plasmàtica i el nucli. L'aparença és granulosa degut a l'abundància de ribosomes i dels orgànuls. Està constituït bàsicament per aigua i enzims, en el citoplasma es realitzen nombroses reaccions metabòliques de la cèl·lula.

12-Lisosomes: són orgànuls globulars amb un diàmetre de 0,3 nm a 1,4 nm. La funció d'aquets orgànuls es relaciona amb el procés de la nutrició cel·lular, degut que està constituït per enzims hidrolítics (que trenquen enllaços), útil per la digestió intracel·lular. Permet que la cèl·lula pugui ingerir biomolècules complexes i convertir-les en biomolècules més senzilles. La membrana dels lisosomes, per la part interior esta recoberta d'una capa que no permet la degradació de la mateixa membrana per l'acció dels enzims digestius, i per la part externa, facilita la sortida de les molècules que resulten de la digestió.

13-Centríols: Només són presents a les cèl·lules animals, són estructures cilíndriques, cada centríol està format per nou triplets de microtúbuls formant un cercle. Estan rodejades de material proteic. El centríol té un paper important per dur a terme la mitosi.

14-Membrana plasmàtica: membrana cel·lular que envolta la cèl·lula, es compon d'una capa bimolecular de lípids, que conté proteïnes i petites quantitats de glúcids. Aquesta capa és impermeable a la majoria de molècules hidrosolubles i representa l'estructura bàsica de la membrana. Aquesta membrana pot tenir un gruix de entre 7,5nm i 10nm.

Alguns tipus de cèl·lules, les quals la seva funció es basa en assegurar els intercanvis en el medi extracel·lular, mostren especialitzacions de la seva membrana. Aquestes cèl·lules tendeixen a incrementar la seva superfície de contacte amb l'exterior, perquè el volum d'intercanvis entre la cèl·lula i el medi extern, és proporcional a la superfície de la membrana plasmàtica.

Per aquesta raó mostren modificacions en la membrana que poden ser de dos tipus:

- aparició de nombroses microvellositats

- formació d'invaginacions més o menys profundes.

Els lípids que hi trobem, poden ser oligosacàrids i polisacàrids, reconeixen substàncies externes que controlen l'activitat cel·lular interna.

Dintre de les proteïnes hi trobem: les intrínseques o integrals, que es troben més o menys inverses en la bicapa, ja que la poden travessar totalment o de manera parcial. Les altres que hi podem trobar s'anomenen proteïnes extrínseques que es troben adherides a la superfície interior o exterior de la bicapa.

Hi podem trobar unes glicoproteïnes antigèniques, que proporcionen a la cèl·lula la seva identitat immunològica

3-Funcions de la cèl·lula

Les cèl·lules estan formades per un fluid aquós limitat per una membrana, que l'aïlla de l'exterior i que alhora permet que es duguin a terme intercanvis de matèria i d'energia. En aquest fluid intern es troben molècules orgàniques que poden catalitzar reaccions químiques i ser utilitzades com a font d'energia, o com a base per emmagatzemar la informació fonamental per al funcionament cel·lular, i per dur a terme les seves funcions.

Les quatre funcions principals:

- autopoeisi, la capacitat d'autorenovar-se

- metabolisme, la capacitat de mantenir un ordre intern a partir de canvis químics i consum d'energia

- reproducció, la capacitat de perpetuar-se,

- evolució, la capacitat de canviar a través del temps, de transformar-se, mantenint l'eficàcia en l'ús dels recursos del medi.

L'autopoeisi vol dir “ser capaç d'autorenovar-se”. Els éssers vius estan en contínua renovació. El nostre cos, per exemple, recicla totalment les cèl·lules de la sang cada tres mesos, en sis setmanes canvia de pèl, i en dos mesos renova totes les cèl·lules del fetge. En un any, substituïm el 98% dels àtoms que ens constitueixen.

El metabolisme és el conjunt de canvis químics i de consum d'energia. El metabolisme és un simple instrument que executa les instruccions d'un programa genètic que desenvolupa la vida. Aquet programa consisteix en un conjunt de molècules constituïdes per àcid desoxiribonucleic, el ADN, que porten informació que posa ordre en un sistema l'entorn, que tendeix al desordre. Però, els éssers vius no es limiten a incorporar material i energia del medi, també obtenen i processen informació de l'entorn i elaboren respostes.

Dintre del metabolisme cal destacar la nutrició cel·lular, aquesta engloba els processos destinats a proporcionar a la cèl·lula energia per realitzar les seves activitats, i matèria orgànica per créixer i renovar-se.

La cèl·lula pot obtenir l'energia del medi extern, a partir dels nutrients, aquets nutrients els dissocia l'organisme, i al dissociar-los està trencant els enllaços moleculars d'aquets aliments. Aquest trencament d'enllaços proporciona energia la qual aprofita la cèl·lula per el seu manteniment, reproducció i per dur a terme les seves funcions.

L'absorció d'aquets nutrients a l'organisme és mitjançant la fagocitosi, però no totes les cèl·lules tenen la capacitat de fagocitar. Quan parlem de fagocitosi, parlem del procés metabòlic de la membrana que permet l'entrada de substàncies en la cèl·lula.

També es pot obtenir energia a partir de la respiració cel·lular. Aquesta, obté energia a partir de la glucosa i els àcids grassos, aquest procés es desenvolupa als mitocondris.

La cèl·lula retira tot el material restant, o que ja no li és útil, per mitjà de les vesícules de secreció. En el següent dibuix podem observar l'eliminació d'algun residu per fagocitosi, però també ho podríem interpretar com la cèl·lula agafa nutrients de l'exterior.

La reproducció cel·lular (o mitosi) .

Alguns organismes són capaços de reproduir-se a si mateixos. Però la reproducció sexual evita que puguem aplicar aquesta informació a tots els éssers vius. En aquest cas, la reproducció, l'aparició d'un nou organisme que acumuli tot el material genètic dels progenitors, o una part d'aquets, requereix la intervenció dos individus de la mateixa espècie.

La reproducció conserva el programa bàsic de la vida. També cal destacar, que en la reproducció de les cèl·lules podem trobar errades, les mutacions.

Els canvis en el material genètic i la reorganització que aquest experimenta en la reproducció sexual constitueixen l'atzar: ofereixen un nombre inimaginable de possibilitats a la vida, però no totes les innovacions són igualment vàlides per superar el filtre que suposa l'ambient on viuen els organismes. La selecció natural imposa la necessitat de vèncer les dificultats que l'entorn planteja a la vida, és l'eina dels ambients per garantir l'eficàcia i la continuïtat dels éssers vius.

Hi ha 4 tipus de divisió cel·lular:

- Bipartició: En primer lloc es divideix el nucli de la cèl·lula mare. Després aquesta es va dividint per l'estrangulació del citoplasma fins a formar dues cèl·lules filles idèntiques.

- Divisió múltiple: Es formen més de dues cèl·lules filles per un procés semblant a la anterior.

- Gemmació: A la superfície cel·lular es forma una protuberància, o gemma, on se situen un dels nuclis resultat de la divisió i una porció de citoplasma. Més tard, la gemma es desprèn i constitueix una cèl·lula filla, més petita que la mare. És un sistema de reproducció utilitzat per organismes unicel·lulars.

- Esporulació: La cèl·lula mare s'envolta d'una coberta que l'aïlla de l'exterior i protegeix les cèl·lules de les condicions ambientals adverses. Al interior, el nucli es divideix diverses vergades i es formen diferents cèl·lules anomenades espores. Quan els factors ambientals són adequats, la coberta es trenca i s'alliberen les espores.

4-Diferents tipus de cèl·lules per a cada teixit

Podem trobar diferents tipus de cèl·lules, en el cas dels animals, podem trobar més de 250 tipus, però només 4 d'aquests tipus són les fonamentals dels teixits: el teixit epitelial, el teixit connectiu (inclou cartílag, teixit ossi i sang), el teixit muscular i el teixit nerviós.

Teixit epitelial:

L'epiteli és un teixit en el qual les seves cèl·lules molt unides, sense cap substàncies intercel·lulars que les separin. No hi ha cap existència de vasos en l'epiteli, es té que nodrir pels capil·lars del teixit connectiu subjacents.

Cal destacar que les glàndules s'originen per creixement de superfícies epitelials, per tant, de la cèl·lula mare, el teixit epitelial i el teixit de les glàndules són originaries d'un teixit comú.

En la superfície de l'organisme del epiteli constitueix la epidermis, que continua directament amb la capa epitelial que cobreix tots els passatges que porten a la superfície externa, el tub digestiu, les vies respiratòries , el cor i l'abdomen.

El teixit epitelial inclou totes les membranes composades per cèl·lules que cobreixen l'exterior de l'organisme i les superfícies internes.

La classificació dels epitelis és basa segons el criteri de la distribució de les seves cèl·lules, podem trobar tres formes diferents: planes, cúbiques, i cilíndriques. Però, hi ha quatre tipus d'epiteli, l'epiteli pla simple, l'epiteli cúbic simple, l'epiteli cilíndric simple, i l'epiteli cilíndric pseudoestratificat.

Un exemple de funció del teixit epitelial, el constitueixen les cèl·lules del epiteli intestinal, que absorbeixen els nutrients continguts en el tub digestiu. La superfície de la cèl·lula que està orientada cap a la llum dels intestins (per on passa l'aliment), presenta al voltant de 3.000 microvellositats, que són digitacions de 0.8 nm de llarg, per 0.1 nm d'ample. En aquesta modificació de la membrana, les cèl·lules aconsegueixen incrementar la seva superfície entre 500 i 1.000

Teixit connectiu:

El teixit connectiu sosté altre teixits i òrgans, com el teixit connectiu forma una massa coherent entre el sistema vascular sanguini i tots els epitelis, tot intercanvi de substàncies és deu realitzar a partir del teixit connectiu. Per això, el podem considerar com el medi intern de l'organisme.

Com hem vist abans, l'epiteli i les estructures que hi deriven són nodrides per el teixit connectiu vascularitzat subjacent, (degut a que tots els vasos sanguinis transcorren en el teixit connectiu) per tant, si el teixit de les glàndules deriva del mateix teixit que al epitelial, també hi trobem el teixit connectiu ja que el teixit connectiu nodreix al epitelial.

La composició del teixit connectiu són: cèl·lules, matriu extra cel·lular (la major part formada per glicoproteïnes), fibres de col·lagen, reticulars i elàstiques.

Del teixit connectiu dóna lloc al cartílag, el teixit ossi i la sang.

El cartílag està composat per cèl·lules (anomenades condròcits) i per matriu extracel·lular.

És el material ideal como material esquelètic durant el desenvolupament fetal. La major part de l'esquelet es forma primer sobre la base de motlles del cartílag que després seran substituïdes per ossos.

El teixit ossi té gran duresa i resistència, però també té una certa elasticitat. Els components extracel·lulars sofreixen calcificació, això lis permet la duresa. Proporciona al organisme l'estructura sòlida suficient com per protegir-lo de la força de la gravetat. També té grans funcions protectores, ja que rodeja i protegeix el cervell i la medul·la espinal. El nom de la cèl·lula òssia s'anomena osteòcit.

Hi ha dos tipus de teixit ossi, substància esponjosa i substància compacte. En la substància esponjosa és on es forma la sang, i la substància compacte fa la funció de subjectar el cos.

La sang es pot considerar un teixit connectiu fluid, degut que està constituït per cèl·lules i una substància intracel·lular líquida, el plasma sanguini. La sang està formada per eritròcits, leucòcits (neutròfils i basòfils), plaquetes i monòcits.

Les funcions bàsiques és el transport de substàncies (oxigen i diòxid de carboni entre d'altres), el manteniment de la homeòstasi normal de l'organisme (l'equilibri fisiològic), coagular les ferides de l'organisme i detenir la sortida de sang a l'exterior (d'això se'n encarreguen les plaquetes), també s'encarreguen de la defensa dels agents de l'exterior (immunitat).

Teixit muscular:

El teixit muscular està format per cèl·lules molt transformades, anomenades fibres musculars, degut a la forma allargada. Cada fibra muscular està rodejada per una prima capa de teixit connectiu molt capiral·litzat. Les formes de les cèl·lules musculars poden ser, llisses, estriades i cardíaques, que donen lloc al múscul llis, l'estriat i el cardíac.

Les fibres del teixit muscular llis són allargades, presenten un nucli allargat i central. Forma els músculs involuntaris, que tenen una contracció molt duradora, com per exemple el múscul que rodeja l'estómac.

El teixit muscular estriat:

Tots els músculs del moviment estan formats per músculs esquelètics, és mouen voluntàriament com per exemple els que mouen l'esquelet. Les fibres musculars estriades són enormes cèl·lules multinucleades de forma cilíndrica.

El teixit muscular cardíac està composat amb cèl·lules amb nucli central però amb estriat transversal, similar al de la musculatura esquelètica.

Les fibres musculars cardíaques estan composades per cèl·lules que es ramifiquen, i formen en conjunt una xarxa tridimensional.

Només la trobem al cor, i també parlaríem d'un múscul involuntari.

El teixit nerviós:

Té per funció principal la comunicació, la cèl·lula nerviosa s'anomena neurona. Les funcions generals són 2: la de reaccionar davant de diferents estímuls, i l'altre, la conductivitat, la capacitat de transmetre els efectes de l'estimulació a les diferents parts de la cèl·lula. El sistema nerviós es divideix en sistema nerviós central (composat per l'encèfal i la medul·la), i sistema nerviós perifèric (composat per tot el teixit nerviós fora de l'encèfal i la medul·la).

5-Diferències entre aparell i sistema

- Aparell:

L'aparell és el conjunt d'òrgans amb diferents teixits, tenen una funció comú, però les parts que composen l'aparell tenen un mecanisme i estructura diferent entre elles.

Exemples: a. Respiratori, a. Digestiu, a. Locomotor,

- Sistema:

També és un conjunt d'òrgans, però en aquest cas tenen un origen comú, els teixits dels quals estan composats són molt similars, la seva estructura també és similar entre les seves parts. La funció del òrgans és fer una funció comuna.

Exemples: sistema nerviós, s. muscular, s. ossi, s. Adipós, s. Cartilaginós, s. circulatori, s. endocrí, s. Limfàtic, s. Urogenital ...

11