TIPUS DE CÈL·LULES: CÈL·LULES PROCARIOTES, CÈL·LULES EUCARIOTES - BIOLOGIA - 2025

Dos tipus de cèl·lules componen a tots els organismes vius que podem identificar a la natura; aquestes es coneixen com procariotes i eucariotes. Les primeres són pròpies d'alguns microorganismes, mentre que les últimes formen organismes pluricel·lulars tan complexos com les plantes i els animals.

Les cèl·lules representen la unitat bàsica fonamental de la vida, el que se sap més o menys des de 1840. Es diu que són "unitats bàsiques" ja que dins de cadascuna es donen els mateixos processos que reconeixem en els organismes "superiors" o més complexos.

Esquema dels dos tipus de cèl·lules en la naturalesa: les eucariotes i les procariotes. Es mostren les parts principals, evidenciant les diferències entre elles (Font: No machine-readable Autor provided. Mortadelo2005 assumed (based on copyright claims). Via Wikimedia Commons)

Així, una cèl·lula és l'ésser viu més petit que pot alimentar-se, metabolitzar, créixer i reproduir-se, deixant descendència (una cèl·lula només pot venir d'una altra cèl·lula preexistent).

La mida de les cèl·lules pot variar molt. Si considerem la mida d'un bacteri petita, que pot mesurar poc més de 100 micres, i el comparem amb el de la neurona d'un ésser humà adult, que pot mesurar fins a 1 metre, trobarem una diferència d'aproximadament 6 ordres de magnitud.

No obstant això, ja que els processos que tenen lloc al seu interior són similars, els diferents tipus de cèl·lules comparteixen moltes característiques. Per exemple, totes estan envoltades per una membrana que les separa de l'mig al seu voltant i que permet el pas selectiu de substàncies d'un costat a un altre.

L'espai envoltat per aquesta membrana conté una mena de líquid o fluid anomenat citosol, en el qual es troben els components intracel·lulars que fan possible el metabolisme i la reproducció, per nomenar alguns processos.

El citosol de totes les cèl·lules conté (separat per membranes internes o no) el material hereditari compost per àcids nucleics; gran quantitat de proteïnes estructurals i amb activitat enzimàtica; ions, carbohidrats i altres molècules de diferent naturalesa química.

Algunes cèl·lules posseeixen una paret cel·lular que recobreix la seva membrana plasmàtica i que els proporciona certa rigidesa, suport i resistència mecànica i química. A més, tant els organismes procariotes com els eucariotes poden presentar estructures com els cilis i flagels, que compleixen múltiples propòsits.

cèl·lules procariotes

Les cèl·lules procariotes són cèl·lules relativament senzilles. El seu nom prové de el grec "pro", que significa abans, i "karyon" que significa nucli, i aquest s'empra per denotar als organismes amb un nucli primordial o "primitiu", que no tenen un nucli membranós.

Els organismes procariotes són els bacteris i els arqueobacteris. Els bacteris representen un dels grups d'éssers vius més importants des del punt de vista ecològic i pràctic (antropocéntricamente parlant), així com també respecte a la seva abundància (nombre d'individus).

Esquema d'una cèl·lula procariota «mitjana» (Font: Mariana Ruiz Vila-real (LadyofHats). Rètols en espanyol d'Alejandro Porto. Via Wikimedia Commons)

Les arqueobacteris, abundants com els bacteris, habiten llocs inhòspits i hostils com salmorres, fonts volcàniques o llocs summament àcids i calents.

Existeixen moltes diferències entre arqueges i bacteris, però a continuació només es farà esment de les característiques més distintives dels bacteris, ja que són el grup més conegut.

- Característiques

Els procariotes tenen mides i formes molt variables, que depenen fonamentalment de l'espècie i la forma de vida que es consideri. Els bacteris, per exemple, es distingeixen morfològicament en cocos i bacils.

Els cocos són formes gairebé esfèriques i poden associar-se uns amb altres per formar els agregats cel·lulars (similars a un raïm de raïms) que són característics d'algunes espècies.

Els bacils tenen forma de bastonets, però la seva amplada i longitud són molt variables; aquests també poden associar-se entre si, formant cadenes semblants a una "rest" de xoriços.

Salmonella typhimurium (vermell) envaint cèl·lules humanes. Autor: Rocky Mountain Laboratories, NIAID, NIH By US gov (File: SalmonellaNIAID.jpg), via Wikimedia Commons

Les cèl·lules procariotes posseeixen gran quantitat d'estructures, que són les responsables de dur a terme tots els seus processos vitals. Una de les característiques que diferencia un bacteri de qualsevol cèl·lula eucariota és l'absència d'estructures membranoses internes.

En altres paraules, els bacteris no tenen orgànuls citosólicos com els que s'aconsegueixen en els eucariotes (mitocondris, nucli, reticle endoplasmàtic, etc.).

- Parts d'una cèl·lula procariota

Un bacteri; cèl·lula procariota, organismes unicel·lulars

Les parts que poden distingir-se en la majoria dels procariotes són la membrana plasmàtica, els ribosomes, els cossos d'inclusió, la regió nucleoide, l'espai periplasmàtic, la paret cel·lular, la càpsula, les fímbries i el pili i els flagels.

Membrana plasmàtica o cel·lular

La membrana que recobreix a les cèl·lules bacterianes compleix diverses funcions com interfase entre aquestes i el seu entorn. Es compon de lípids ordenats en forma de bicapa i algunes proteïnes associades que, junts, formen una estructura de no més de 10 nm de gruix.

Les cares de la bicapa que "miren" cap a "dins" i cap a "fora" de les cèl·lules contenen la porció hidrofílica dels lípids, mentre que el seu interior és altament hidrofòbic. Les proteïnes associades poden ser integrals o perifèriques, depenent de la naturalesa química de la seva associació.

Els procariotes no posseeixen estructures membranoses internes, però, les seves membranes plasmàtiques poden formar invaginacions o plegaments prominents en el seu interior i aquests compleixen diferents funcions.

citoplasma

El citoplasma és l'espai entre la membrana cel·lular i el nucli; conté el citosol. És bastant similar a el citoplasma de les cèl·lules eucariotes.

el citosol

La membrana plasmàtica tanca una substància líquida coneguda com citosol. No existeixen proteïnes de citoesquelet ni orgànuls membranosos a l'interior d'aquest líquid, però sí que poden distingir-se "regions" amb funcions definides i components específics.

Un bon exemple d'algunes "estructures" associades amb el citosol dels bacteris és el dels cossos d'inclusió, que són grànuls compostos de material orgànic o inorgànic immersos en la matriu citosòlica.

Els ribosomes i les xaperones moleculars

En el citosol d'una cèl·lula procariota pot apreciar gran quantitat de partícules (algunes vegades associades amb la membrana plasmàtica) que s'encarreguen de la síntesi de les proteïnes cel·lulars; aquestes es coneixen com ribosomes i també es troben en les cèl·lules eucariotes, encara que són de major grandària en aquestes últimes.

En estreta associació amb els ribosomes també es troben unes proteïnes anomenades xaperones moleculars, encarregades de col·laborar amb el plegament de les proteïnes sintetitzades pels ribosomes.

el nucleoide

Les cèl·lules procariotes normalment posseeixen una molècula d'ADN que conforma un cromosoma circular de doble cadena. Aquest cromosoma no està tancat dins d'un nucli delimitat per una membrana, sinó que es troba empaquetat en una regió definida de l'citosol.

Aquesta regió es coneix com nucleoide o regió nuclear. Aquesta és la que conté tota la informació genètica que defineix les característiques d'un bacteri i la que es replica en el moment de la divisió cel·lular.

La paret cel·lular dels bacteris

Totes els bacteris posseeixen una paret cel·lular que envolta la membrana plasmàtica. Aquesta estructura és molt important per a la supervivència dels procariotes, ja que els confereix certa resistència enfront de la lisi osmòtica.

Depenent de les característiques de la paret cel·lular s'han distingit dos grans grups de bacteris: les Gram positives i les Gram negatives.

La paret cel·lular dels bacteris grampositius està composta per una capa homogènia de peptidoglucano (N-acetil glucosamina i àcid N-acetilmurámico) que envolta la membrana plasmàtica.

Els bacteris Gramnegatives també posseeixen una paret cel·lular de peptidoglucano sobre la membrana plasmàtica, però tenen, a més, una membrana externa addicional que les envolta.

L'espai comprès entre la paret cel·lular i la membrana plasmàtica d'ambdós tipus de bacteris s'anomena espai periplasmàtic, on s'allotja gran quantitat d'enzims i altres proteïnes amb importants funcions.

Alguns bacteris, a més de la paret cel·lular, contenen una capa de polisacàrids i glicoproteïnes que exerceixen funcions en la protecció enfront de la dessecació o a l'atac per patògens com els bacteriòfags; també funciona en els processos d'adhesió cel·lular.

plàsmids

Els plasmidis són estructures circulars d'ADN. Es tracten de portadors de gens que no estan involucrats en la reproducció.

càpsula

Es troba en algunes cèl·lules bacterianes i ajuda a retenir la humitat, assisteix a la cèl·lula per adherir-se a les superfícies i els nutrients. Es tracta d'un revestiment exterior addicional que protegeix la cèl·lula quan és absorbida per altres organismes.

Pili

Les cèl·lules procariotes també tenen unes estructures externes conegudes com «pili» que són una espècie de «pèls» en la superfície d'aquestes i que moltes vegades compleixen importants funcions en l'intercanvi d'informació genètica entre bacteris.

Material genètic (ADN i ARN)

Les cèl·lules procariotes tenen grans quantitats de material genètic en forma d'ADN i ARN. A causa de que les cèl·lules procariotes no tenen un nucli, al citoplasma es troba l'única cadena gran circular d'ADN que conté la majoria dels gens necessaris per al creixement cel·lular, la reproducció i la supervivència.

cèl·lules eucariotes

Exemple d'una cèl·lula eucariota (cèl·lula animal) i les seves parts (Font: Alejandro Porto via Wikimedia Commons)

Les cèl·lules eucariotes conformen la major part dels organismes que veiem a la natura. Són eucariotes els llevats i altres fongs unicel·lulars, els arbres gegants com les sequoias i els mamífers tan majestuosos com les balenes blaves.

En comparació amb les cèl·lules procariotes, les cèl·lules eucariotes són considerablement més grans i complexes, doncs posseeixen gran quantitat d'orgànuls interns i sistemes membranosos complexos encastats en el seu citosol.

La paraula "eucariota" prové de el grec "eu", que significa veritable i "karyon", que significa nucli i s'empra per nomenar a les cèl·lules que posseeixen un "nucli veritable", delimitat per una membrana.

- Característiques

Animals, plantes, fongs i alguns organismes unicel·lulars com les amebes i els llevats estan compostos per cèl·lules eucariotes.

Amb les seves diferències, les cèl·lules que componen a aquests organismes tenen una organització interna complexa: posseeixen un nucli membranós i gran diversitat d'orgànuls interns, separats membranes.

- Parts d'una cèl·lula eucariota

citoplasma

Està situat entre la membrana plasmàtica i el nucli, dins d'ell es troben els orgànuls i el citoesquelet. Els espais que estan continguts per les membranes dels orgànuls constitueixen els mircocompartimientos intracel·lulars.

membrana plasmàtica

Nucli cel·lular eucariota

El nucli és l'orgànul intracel·lular més prominent i característic d'una cèl·lula eucariota. És el "recipient" on es tanca el material genètic (els àcids nucleics) en propera associació amb unes proteïnes anomenades "histones", que formen els cromosomes eucariotes.

Aquest orgànul està delimitat per la embolicada nuclear, que correspon a un parell de membranes concèntriques que separen els components nuclears de la resta de l'citosol i que té importants funcions des del punt de vista de l'expressió gènica.

els mitocondris

mitocondri

El citosol d'una cèl·lula eucariota també posseeix altres orgànuls membranosos molt importants, encarregats de la generació de l'energia aprofitable per la cèl·lula: les mitocòndries.

Gràcies a aquests orgànuls, els organismes vius tenen la capacitat de viure en presència d'oxigen.

Les mitocòndries són estructures "bastoniformes", similars a un bacteri (consultar la teoria endosimbiòtica), tenen el seu propi genoma, de manera que es repliquen gairebé independentment de la cèl·lula que les alberga, i posseeixen dues membranes, una interna summament plegada i una altra externa, que encara el citosol.

Entre mitocondri, el citosol i alguns dels orgànuls membranosos de les cèl·lules eucariotes passa un intercanvi constant de metabòlits i informació, que són imprescindibles per al funcionament de la cèl·lula.

ribosomes

Són estructures essencials per a la síntesi de proteïnes. Estan conformades per ARN ribosomal i proteïnes. Els ribosomes serveixen per constituir proteïnes.

cloroplasts

cloroplast

Les plantes, les algues i els cianobacteris, a més de les mitocòndries, posseeixen uns orgànuls (plastidis) especialitzats en la fotosíntesi. Aquests contenen nombroses invaginacions i processos membranosos interns, que són rics en pigments i enzims específics.

Reticle endoplasmàtic rugós (RER)

És una zona de l'reticle que té associats els ribosomes a la membrana de l'orgànul. S'hi modifiquen i es sintetitzen proteïnes. La seva funció principal és produir proteïnes que actuen a l'exterior de la cèl·lula oa l'interior d'una vesícula.

Reticle endoplasmàtic llis (REL)

Aquesta regió de l'reticle no té ribosomes, per això el seu aspecte llis, s'encarrega de sintetitzar lípids i esteroides.

Complex o aparell de Golgi

El complex de Golgi es defineix com una "pila de sacs aplanats" que estan recoberts per una membrana. És un dels llocs de modificació de les proteïnes sintetitzades en el reticle endoplasmàtic i s'encarrega de la seva distribució a altres regions de la cèl·lula i cap a l'exterior.

endosomes

Els endosomes poden descriure com compartiments limitats per una membrana que forma part dels mecanismes d'endocitosi. La funció principal és la classificació de les proteïnes que són enviades a través de les vesícules i reenviades als seus destins definitius que serien diversos compartiments cel·lulars.

lisosomes

Els lisosomes són orgànuls de petita grandària i tenen al seu càrrec la digestió intracel·lular de les proteïnes "obsoletes", alliberant el citosol compostos nutritius.

Perosixomas

Els peroxisomes, d'altra banda, s'encarreguen principalment de la degradació de les espècies reactives d'oxigen i també participen en l'oxidació dels àcids grassos.

En alguns microorganismes parasitaris hi peroxisomes modificats i especialitzats per al catabolisme de la glucosa, per la qual cosa es coneixen com glicosomas.

vacúols

Les cèl·lules vegetals comunament posseeixen un vacúol, que són orgànuls de grans dimensions de summa importància per al creixement i el desenvolupament de les plantes, ja que ocupen més de l'80% de l'volum total de les cèl·lules, contenen aigua i posseeixen un sistema d'endomembranas conegut com el tonoplasto.

citoesquelet

Un altre dels aspectes que diferencia les cèl·lules eucariotes de les procariotes és la presència d'una xarxa de proteïnes filamentoses internes que formen una mena de bastida en el citosol.

Aquest "bastida" contribueix no només a l'estabilitat mecànica de les cèl·lules, sinó que també té importants funcions per a la comunicació intracel·lular, el transport intern i els moviments cel·lulars.

microtúbuls

Forma part dels elements de l'citoesquelet juntament amb filaments. Poden allargar-se i escurçar-se, el que es coneix com inestabilitat dinàmica.

- Cilis i flagels

Així com és cert per als bacteris, moltes cèl·lules eucariotes, animals i vegetals, posseeixen estructures externes compostes per microtúbuls i que funcionen especialment en la locomoció i el desplaçament.

Els flagels són estructures de fins a 1 mm de llarg, mentre que els cilis poden tenir de 2 a 10 micres de longitud. Aquestes estructures són abundants en els microorganismes i en els organismes multicel·lulars de mida petita.

En els animals i les plantes també existeixen cèl·lules amb cilis i flagels. Tal és el cas de l'flagell de les cèl·lules espermàtiques i els cilis que recobreixen les superfícies cel·lulars que conformen els epitelis interns d'alguns òrgans.

centríols

Els centríols són estructures buides en forma de cilindre que estan formades per microtúbuls. Els seus derivats generen els cossos basals dels cilis, a més només apareixen en cèl·lules de tipus animal.

filaments

Es poden classificar en filaments d'actina i filaments intermedis. Els d'actina són filaments flexibles de molècules d'actina i els intermedis són fibres similars a cordes que de formar a partir de diferents proteïnes.

proteasomes

Són els complexos de proteïnes que degraden enzimàticament les proteïnes danyades.

referències

1. Alberts, B., Dennis, B., Hopkin, K., Johnson, A., Lewis, J., Raff, M.,… Walter, P. (2004). Essential Cell Biology. Abingdon: Garland Science, Taylor & Francis Group.
2. Enger, I., Ross, F., & Bailey, D. (2009). Concepts in Biology (13th ed.). McGraw-Hill.
3. Lodish et, H., Berk, A., Kaiser, CA, Krieger, M., Bretscher, A., Ploegh, H.,… Martin, K. (2003). Molecular Cell Biology (5th ed.). Freeman, WH & Company.
4. Meshi, T., & Iwabuchi, M. (1995). Plant Transcription Factors. Plant Cell Physiology, 36 (8), 1405-1420.
5. Prescott, L., Harley, J., & Klein, D. (2002). Microbiology (5th ed.). The McGraw-Hill Companies.
6. Solomon, I., Berg, L., & Martin, D. (1999). Biology (5th ed.). Philadelphia, Pennsylvania: Saunders College Publishing.
7. Taiz, L., & Zeiger, I. (2010). Plant Physiology (5th ed.). Sunderland, Massachusetts: Sinauer Associates Inc.