LA TEORIA CEL·LULAR

Redactat per: Henry Cano, Bartomeu Castellà, Laura Dalmau, Clara Fortuny, Xavier Gomis, Àlex Roch i Eloy Vicente

La teoria cel·lular és una branca fonamental de la biologia que explica la constitució de la matèria viva a causa de cèl·lules i el paper que aquestes juguen en la constitució de la vida.

Al segle XVII, més precisament l’any 1665, Robert Hooke, a través de microscopis  que arribaven a uns cinquanta augments i que ell construïa, va descobrir que el suro i altres matèries vegetals apareixien constituïdes per cèl·lules. El tros de suro estava constituït per una sèrie de cel·les petites, semblants a les d’un rusc d’abelles, i va establir el terme cèl·lula per designar-les. Per tant, Hooke va descobrir la unitat estructural bàsica i essencial de tots els organismes, la base de tota la matèria viva.

 Font: www.bionova.org.es

Antonie Van Leeuwenhoek es va dedicar a perfeccionar les lents d’augment i va construir microscopis senzills, que arribaven fins a 200 augments, amb els quals, en observar l’aigua de les basses i els fluids interns dels animals, va poder veure per primera vegada protozous i rotífers, que va anomenar animàlculs.

Cap al segle XIX, els avenços tècnics al camp de la microscòpia, va permetre que es produïssin progressos. Es va començar a investigar l’interior de la cèl·lula. L’any 1824, René Dutrochet  va ser el primer en establir que la cèl·lula era la unitat bàsica de l’estructura, és a dir, que tots els organismes estan formats per cèl·lules.  L’any 1833, Robert Brown va descobrir el nucli de la cèl·lula. L’any 1838 el científic Matthias Schleiden va indicar que el material vegetal està composat per cèl·lules. L’any següent, el fisiòleg Theodor Schawnn va arribar a la mateixa conclusió sobre els animals. Finalment l’any 1858, Rudolf Virchow va arribar a la conclusió que les cèl·lules sorgeixen de cèl·lules que ja existien prèviament. Louis Pasteurva donar la definitiva teoria cel·lular, descartant la generació espontània. El 1902, Walter Sutton i Thomas Boveri, autors de la teoria cromosòmica de l’herència van ampliar la teoria cel·lular amb un quart postulat.

Els resultats d’aquestes conclusions són els que es coneix com els principis de teoria cel·lular i són:

1. Tots els éssers vius estan compostos per cèl·lules o segregacions d’aquestes mateixes. Els organismes poden ser d’una sola cèl·lula (unicel·lulars) o de vàries (pluricel·lular). La cèl·lula és la unitat estructural de la matèria viva i cada cèl·lula pot ser suficient per construir un organisme.

2. Tots els éssers vius són originaris de les cèl·lules. Les cèl·lules no sorgeixen de manera espontània sinó que procedeixen d’altres anteriors.

3. Totes les funcions vitals dels organismes tenen relació amb les cèl·lules o amb el seu contacte immediat. La cèl·lula és al unitat fisiològica de la vida. Cada cèl·lula és un sistema obert que intercanvia matèria i energia amb el medi. És a dir que en les cèl·lules tenen lloc les reaccions metabòliques de l’organisme. En una cèl·lula pot fer totes les funcions vitals, de manera que és suficient una cèl·lula per a tenir un ésser viu

4. Les cèl·lules contenen el material hereditari i també són una unitat genètica. Això permet la transmissió hereditària de generació en generació. Cada cèl·lula conté tota la informació hereditària necessària per al control del seu propi cicle i del desenvolupament i el funcionament d'un organisme de la seva espècie

A partir d'aquí els descobriments van venir un rere l'altre: el 1857 els mitocondris, el 1879 el comportament dels cromosomes en la divisió cel·lular (mitosi), l'any 1897 el reticle endoplasmàtic, el 1898 l'aparell de Golgi, 1951 els lisosomes, l'any 1956 els ribosomes.

FONT: http://www.lourdes-luengo.org/actividades/imagenes/teoria.jpg

TEORIA D’OPARIN (ABIÒTICA O QUIMIOSINTÈTICA)

 Redactat per: Núria Brey, Lídia Cortés, Cristina Gil, Daniel Lahoz, Neus Vendrell i Javi Via

Aquesta teoria rep aquest nom perquè va ser plantejada per l’investigador rus Alexander I. Oparin l’any 1922 davant el tribunal botànic de Moscou, però no va ser fins el 1924 que va ser publicada. Els seus resultats van coincidir amb els del biòleg anglès John D.S., el qual va publicar les seves experiències l’any 1928.

Aquesta teoria coincideix i reforça les teories de l’evolució molecular, les de l’evolució, les de l’origen de l’univers, entre d’altres, i per això, ha sigut àmpliament acceptada pels científics moderns no només per biòlegs, sinó que també per químics, geòlegs, astrònoms…

Contextualització i plantejament:

La teoria d’Oparin va ser la llavor de la visió actual sobre l’origen de la vida i aquesta teoria diu que quan la Terra es va formar fa uns 4500 milions d’anys, era una terra molt jove i sense vida i amb una atmosfera sense oxigen; una immensa bola incandescent en la qual els diferents elements es van col·locar segons la seva densitat, de manera que els més densos es van enfonsar cap a l’interior de la Terra i van formar el nucli. Els elements més lleugers van sortir cap a l’exterior  i van formar una capa gasosa al voltant de la part sòlida, en la qual es trobaven gasos com el metà, l’amoníac i el vapor d’aigua.

Aquests gasos estaven sotmesos a unes intenses radiacions ultraviolades (del Sol i de fortes descàrregues elèctriques de la pròpia atmosfera). Per l’acció d’aquestes energies, aquests gasos senzills van començar a reaccionar entre si formant molècules cada vegada més complexes.

 Font: http://slideplayer.es/slide/1029084/

Font: http://slideplayer.es/slide/30458/

Etapes:

Les etapes d’aquest procés van ser les següents:

-La síntesis biogènica va consistir en la formació dels primers compostos orgànics senzills a partir de les molècules inorgàniques de l’atmosfera primitiva.

La Terra va començar a refredar-se, el vapor d’aigua provinent de les erupcions volcàniques es va condensar i es va precipitar en forma de pluges torrencials.  L’aigua s’anava acumulant en les parts profundes i es van anar formant els mars primitius, on les pluges torrencials van arrossegar les molècules de l’atmosfera.  Allí es concentraven cada més els productes nutritius degut a les constants evaporacions i precipitacions que patien. Aquests mars primitius estaven molt calents i això va provocar que les molècules seguissin reaccionant entre si, apareixent noves molècules cada vegada més complexes. Per tot això, Oparin va anomenar a aquests mars carregats de molècules el brou nutritiu o sopa primitiva.

-La polimerització és el procés químic mitjançant el qual a partir de molècules senzilles similars o idèntiques es van sintetitzar polímers i es van formar compostos polimoleculars anomenats prebiòtics, sota l’acció de diverses fonts d’energia formant prebiòtics.

L’acció de les fonts d’energia que, d’acord amb aquesta teoria, existien en aquella època  eren descàrregues elèctriques de les tempestes, radiacions solars, erupcions volcàniques i radioactivitat. La síntesi de polímers es podia fer de la manera següent: aminoàcids + energia = proteïnes, monosacàrids + energia= polisacàrids, nucleòtids + energia = àcids nucleics, bases nitrogenades + sucres+ fosfat + energia = nucleòtid.

-La coacervació va ser la formació, a partir d’aquests compostos polimoleculars, de petits sistemes o associacions en forma de petites esferes que cada vegada eren més complexes però que encara no eren cèl·lules. Aquests sistemes o associacions es van anomenar coacervats i eren un tipus de protobions.

Font: http://slideplayer.es/slide/30458/

-L’origen i l’evolució de la cèl·lula primitiva és el procés en el qual apareixen els eubions, els quals ja eren cèl·lules, a partir d’aquestes associacions més complexes que ja hem anomenat. Els eubions ja eren cèl·lules i per tant ja van ser capaços de transmetre als seus descendents la informació de les seves característiques, gràcies a la existència de compostos polimeritzats que Oparin considerà els precursors dels àcids nucleics actuals. La cèl·lula primitiva evolucionà en diferents llocs del planeta amb les condicions necessàries.

A causa de les radiacions còsmiques es va formar l’ozó (combinació de molècules) per protegir de les penetracions de radiacions d’alta energia que podien danyar els organismes.

Algunes correccions que es van fer al model d’Oparin

Actualment, els científics proposen que l’atmosfera primitiva contenia també diòxid de carboni, monòxid de carboni, nitrogen i sulfur d’hidrogen. Aquesta afirmació es basa en que aquests gasos estan presents en les erupcions volcàniques i surten de l’interior de la Terra. També es creu que les substàncies químiques inicials no van ser gasos de l’atmosfera, sinó els que provenien de volcans oceànics i d’emanacions d’aigua calenta i minerals de l’oceà.

La corroboració d’aquest model:

-Els experiments de Miller:

L’any 1953, Stanley L. Miller (1930-2007), un estudiant de doctorat de la Universitat de Chicago va proposar al seu director Harold Urey, realitzar un experiment per a contrastar la hipòtesi de Aleksandr Oparin i J. B. S. Haldane segons la qual en les condicions de la Terra primitiva s’havien produït reaccions químiques que van conduir a la formació de compostos orgànics a partir d’inorgànics, que posteriorment van originar les primeres formes de vida.

L’experiment es va dur a terme l’any 1953 i va consistir en barrejar metà, amoníac, hidrogen i aigua a descàrregues elèctriques de 60.000 volts mitjançant una màquina que simulava les condicions de l’atmosfera.

Com a resultat d’aquest experiment es van formar un sèrie de molècules orgàniques, entre les quals destacaven l’àcid acètic, ADP-Glucosa, i els aminoàcids glicina, alanina, àcid glutàmic i àcid aspàrtic, utilitzats per les cèl·lules com els pilars bàsics per a sintetitzar les seves proteïnes. Aquest experiment va ser clau per a comprovar la teoria d’Oparin del brou primordial per a l’origen de la vida.

Aquest experiment realitzat per Miller i Urey va concloure que la síntesi de compostos orgànics, com els aminoàcids, va ser fàcil en la Terra primitiva. Altres investigadors, seguint aquest procediment i variant el tipus i les quantitats de les substàncies que reaccionen, han produït alguns components simples dels àcids nucleics i fins i tot ATP.

Font: https://pitbox.files.wordpress.com/2009/12/experimento-miller-pitbox-blog.jpg

Font: http://marian-detodofisicoquimica.blogspot.com.es/2011/06/teorias-evolutivas.html.

-Altres experiments:

Un altre experiment que es va fer per comprovar la formació de molècules orgàniques tal com deia la teoria d’Oparin, el va dur a terme el bioquímic espanyol Juan Oró, l’any 1961. Va realitzar un experiment molt semblant al de Miller, afegint gasos a l’àcid cianhídric però a més a més de trobar aminoàcids, va trobar adenina, un compost que forma part dels àcids nucleics que formen el material genètic de les cèl·lules.

Oró va convèncer gairebé a tots els científics de que l’ADN, ARN, les proteïnes, petits lípids i alguns sucres van formar part del brou primitiu. Una altra de les conclusions d’Oró va ser que l’atmosfera primitiva contenia més gasos, però segur que no contenia oxigen lliure, perquè aquest o bé es trobava formant les molècules de diòxid de carboni o bé les d’aigua.