Conceptes Fonamentals de Biologia Cel·lular i Bioquímica

Història i Fonaments de la Biologia Cel·lular

En 1665, Robert Hooke, utilitzant un microscopi, va observar cèl·lules en el suro.

En 1674, Anton van Leeuwenhoek va observar cèl·lules lliures.

En 1838, Matthias Schleiden va postular que tots els organismes estan formats per cèl·lules.

En 1855, Rudolf Virchow va establir que les cèl·lules provenen de cèl·lules preexistents.

En 1859, Louis Pasteur va refutar la teoria de la generació espontània.

En 1888, Santiago Ramón y Cajal va descobrir que les neurones són cèl·lules independents.

Teoria Cel·lular: Pilars Fonamentals

• La cèl·lula és la unitat estructural i funcional de tots els éssers vius.
• Totes les cèl·lules provenen d'altres cèl·lules preexistents.
• Les funcions vitals dels organismes tenen lloc dins de les cèl·lules.

Components Essencials de la Cèl·lula

• Membrana cel·lular: Delimita la cèl·lula.
• Maquinària biològica: Utilitza els aliments per sintetitzar molècules.
• Programa genètic: Conté la informació per a la formació de noves cèl·lules.

Tipus de Cèl·lules

• Procariotes: Cèl·lules petites i sense nucli definit ni orgànuls membranosos.
• Eucariotes: Cèl·lules grans amb nucli definit i orgànuls membranosos.

Experiment de Miller: Origen de la Vida

L'experiment de Miller va simular les condicions de l'atmosfera primitiva per estudiar la formació de molècules orgàniques.

Virus: Cicle de Replicació

• Adsorció/Fixació: Unió a la cèl·lula hoste.
• Penetració: Entrada del material genètic a la cèl·lula.

Ribosomes

Els ribosomes estan formats per ARN ribosòmic i són els encarregats de sintetitzar proteïnes.

Proteasoma

El proteasoma és una estructura proteica encarregada de degradar proteïnes.

Citoesquelet

El citoesquelet és una xarxa de filaments que proporciona estructura a la cèl·lula i regula els seus moviments. Està format per:

• Filaments d'actina
• Filaments intermedis
• Microtúbuls

Miosina II

La miosina II és una proteïna motora que utilitza ATP per generar moviment.

Citocinesi i Microtúbuls

La citocinesi és el procés de divisió del citoplasma, on un anell contràctil separa les cèl·lules filles.

Els microtúbuls són estructures dinàmiques i polaritzades que transporten substàncies i generen forces dins de la cèl·lula.

Flagel: Estructura i Funció

• Axonema: La part central del flagel (la "cua").
• Zona de transició: Àrea abans de l'inici de l'axonema.
• Cos basal: L'estructura que ancorat el flagel a la cèl·lula.

Conceptes de Termodinàmica Biològica

Entalpia (H)

L'entalpia és l'energia interna d'una substància.

• Reacció exotèrmica: Allibera calor (ΔH < 0).
• Reacció endotèrmica: Absorbeix calor (ΔH > 0).

Entropia (S) i Energia Lliure de Gibbs (G)

L'entropia és el grau de desordre d'un sistema.

L'energia lliure de Gibbs depèn dels enllaços de les molècules. A més energia acumulada en els enllaços, més energia lliure.

Biocatalitzadors: Acceleradors de Reaccions Químiques

Els biocatalitzadors són substàncies que acceleren les reaccions químiques en els éssers vius. Inclouen:

• Enzims
• Vitamines
• Oligoelements
• Hormones

Especificitat Enzimàtica

• Especificitat absoluta: L'enzim actua només sobre un substrat específic.
• Especificitat de grup: L'enzim reconeix un grup de molècules similars.

Centre Actiu de l'Enzim

El centre actiu és la regió de l'enzim on s'uneix el substrat. Està format per aminoàcids (AA) amb diferents funcions:

• AA estructurals: Mantenen la forma de l'enzim sense formar enllaços directes amb el substrat.
• AA de fixació: Formen enllaços febles amb el substrat per ancorar-lo.
• AA catalítics: Formen enllaços febles o forts amb el substrat, provocant la ruptura o formació d'enllaços químics.

Factors que Afecten l'Activitat Enzimàtica

• Temperatura
• pH

Vitamines

Les vitamines són compostos orgànics essencials amb una estructura molt variada. Els animals no les sintetitzen i s'obtenen principalment dels aliments. Són substàncies que s'alteren fàcilment.

Tipus d'Hormones

• Hormones esteroides: Derivades del colesterol.
• Hormones derivades d'aminoàcids: Regulen funcions com la contracció muscular.
• Hormones peptídiques: Pèptids hidrosolubles.

Regulació Hormonal i Comunicació Cel·lular

El sistema endocrí funciona mitjançant mecanismes de retroalimentació (feedback).

Comunicació Cel·lular

La comunicació cel·lular pot ser:

• Directa: Contacte directe entre cèl·lules.
• Indirecta (per missatgers): Implica:
  • Missatgers: Molècules com aminoàcids, proteïnes, etc.
  • Receptors: Estructures cel·lulars que reconeixen els missatgers i canvien la seva estructura per transmetre el senyal.