Exercicis: La cèl·lula, unitat dels éssers vius

Enuncia amb les teves pròpies paraules les tres idees bàsiques de la teoria cel·lular.

La piràmide representa els cinc nivells d'organització dels éssers vius, del més senzill (base, nivell 1) al més complex (cúspide, nivell 5), però els seus noms s'han esborrat. Situa al nivell que correspongui aquests termes —organisme, cèl·lula, òrgan, teixit i sistema d'òrgans— i posa un exemple de cada nivell en el cos humà.

Quina és la unitat més petita que es pot considerar viva? Explica per què un orgànul aïllat, per exemple un mitocondri, no és un ésser viu.

Explica què és un teixit i posa dos exemples del cos humà, indicant què fan les seves cèl·lules.

Què és un òrgan? Anomena tres òrgans del cos humà i explica breument quina funció compleix cadascun.

Explica la diferència entre un ésser unicel·lular i un de pluricel·lular, i posa un exemple de cada tipus.

Amb quin instrument es van descobrir les cèl·lules? Explica per què no podem veure-les a ull nu i per què el seu descobriment va arribar tan tard a la història.

El rovell d'un ou de gallina és una sola cèl·lula gegant que es veu perfectament a ull nu. Explica per què és una excepció a la regla que les cèl·lules són microscòpiques i què conté perquè el pollet pugui desenvolupar-se.

Una persona està formada per bilions de cèl·lules. Descriu la cadena completa de nivells d'organització que va des d'una neurona fins a l'organisme, anomenant cada nivell intermedi amb un exemple.

Classifica aquests éssers vius en unicel·lulars o pluricel·lulars: un bacteri, una ameba, un bolet, un cuc de terra i un roure. Quins avantatges creus que ofereix ser pluricel·lular?

Gairebé totes les cèl·lules són microscòpiques. Raona per què convé que les cèl·lules siguin petites pensant en com intercanvien substàncies amb l'exterior a través de la seva membrana.

Descriu la cadena completa de nivells d'organització en un roure, des d'una cèl·lula d'una fulla fins a l'arbre complet, anomenant cada nivell.

Tria dos sistemes d'òrgans del cos humà (per exemple, el digestiu i el respiratori), anomena dos òrgans de cadascun i explica quina tasca realitza cada sistema en conjunt.

Al teu cos hi ha cèl·lules molt especialitzades: la neurona transmet senyals, el glòbul vermell transporta oxigen i la cèl·lula muscular es contreu. Explica què significa que les cèl·lules «es reparteixen la feina» en un ésser pluricel·lular i quin avantatge suposa.

Quan et fas un petit tall a la pell, al cap d'uns dies la ferida es tanca. Explica, amb la teoria cel·lular, què han fet les cèl·lules de la zona per reparar-la i què passaria si no poguessin dividir-se.

Explica amb les teves paraules què significa la frase «tota cèl·lula prové d'una altra cèl·lula» i quina conseqüència té: tots els éssers vius actuals estem units per una cadena de divisions cel·lulars que ve de molt enrere en el temps.

Un company de classe afirma: «Perquè una cria d'elefant creixi fins a convertir-se en un adult de 5000 kg, les seves cèl·lules s'han de fer milers de vegades més grans que les d'un ratolí acabat de néixer».\na) Rebat la seva afirmació explicant per què les cèl·lules no poden créixer de manera il·limitada (pensa en les dificultats que tindria una cèl·lula gegant perquè els nutrients i l'oxigen arribin a tot el seu interior a través de la membrana).\nb) Explica quin mecanisme cel·lular permet realment que un organisme augmenti de mida sense que les seves cèl·lules deixin de ser microscòpiques.

En un laboratori es fa el següent experiment: se separen individualment les cèl·lules d'una colònia de l'alga microscòpica Pandorina i, d'altra banda, se separen les cèl·lules del teixit d'una alga pluricel·lular complexa (com una laminària). Totes les cèl·lules aïllades es col·loquen en recipients amb aigua i nutrients.\na) Les cèl·lules de Pandorina són capaces de sobreviure i formar noves colònies per si soles, mentre que les cèl·lules de l'alga complexa moren al cap de poc temps. Justifica aquest resultat explicant què tenen els organismes pluricel·lulars veritables (especialització i interdependència cel·lular) de què manca una colònia.\nb) A partir d'això, dedueix si una colònia es pot considerar un únic ésser viu pluricel·lular o una agrupació d'éssers unicel·lulars.

Observa la paradoxa històrica següent: el 1665, Robert Hooke va ser el primer a utilitzar la paraula «cèl·lula» en mirar una làmina de suro, però van haver de passar gairebé dos segles fins que es va formular el primer principi de la teoria cel·lular («tots els éssers vius estan formats per cèl·lules»).\na) Explica què va observar realment Hooke en el suro mort i per què aquesta imatge no li va permetre descobrir l'interior viu d'una cèl·lula ni comprendre que els animals també estaven formats per cèl·lules.\nb) Si avui et donessin una mostra desconeguda al microscopi i volguessis demostrar que prové d'un organisme viu i no de matèria inerta, quines característiques o components cel·lulars buscaries per justificar-ho?

Al segle XIX, Louis Pasteur va dissenyar un experiment per comprovar si els microorganismes sorgien per «generació espontània» o si es complia la idea de Virchow («tota cèl·lula prové d'una altra cèl·lula anterior»):\n1. Va bullir brou nutritiu en dos matrassos per eliminar qualsevol cèl·lula viva existent.\n2. El matràs A tenia un coll corbat en «S» (coll de cigne), obert a l'aire però amb una corba on es dipositava la pols.\n3. Al matràs B se li va tallar el coll, deixant-lo obert en vertical.\na) Prediu què passarà a cada matràs segons la hipòtesi de la generació espontània i què passaria segons el principi de Virchow.\nb) En l'experiment real, només el brou del matràs B es va omplir de microbis. Justifica com aquest resultat demostra que els microorganismes no apareixen del no-res i valida la teoria cel·lular.

Si passes una esponja marina viva per un tamís fi, les seves cèl·lules se separen en una suspensió líquida, però al cap d'unes hores es reconeixen, es tornen a unir i reconstrueixen una esponja funcional. En canvi, si fessis el mateix amb el teixit muscular o el cor d'un peix, les cèl·lules aïllades serien incapaces de reconstruir l'òrgan i moririen.\na) Justifica per què passa això explicant la diferència entre el nivell d'organització cel·lular d'una esponja i el d'un animal amb teixits veritables.\nb) A partir d'aquest experiment, consideraries correcte afirmar que l'esponja posseeix òrgans o sistemes? Argumenta la teva resposta basant-te en la jerarquia dels nivells d'organització.

El nervi ciàtic d'una girafa conté àxons de neurones individuals que poden mesurar més d'1,5 m de longitud. Davant d'aquesta dada, un estudiant afirma: «Si fa un metre i mig, aquesta neurona ja no és microscòpica i la podríem veure a simple vista sobre una taula com si fos un fil de cosir».\na) Sabent que el gruix d'aquest àxon és de tot just 0,01 mm (10 micròmetres), rebat l'error de l'estudiant: explica per què continua sent una cèl·lula microscòpica malgrat la seva gran longitud.\nb) Compara aquesta neurona allargada amb una cèl·lula esfèrica imaginària que tingués exactament el mateix volum: quina de les dues tindrà més superfície exterior per intercanviar substàncies amb el seu entorn? Justifica per què la forma allargada resulta avantatjosa per a una cèl·lula tan extensa.

Un equip mèdic analitza quatre mostres biològiques obtingudes del cos humà i anota les seves observacions:\n- Mostra 1: Un miòcit (cèl·lula muscular) individual amb capacitat de contraure's davant d'estímuls.\n- Mostra 2: Una làmina de teixit muscular cardíac format per milers de miòcits sincronitzats.\n- Mostra 3: El cor complet, format per teixit muscular, conjuntiu, nerviós i vasos sanguinis.\n- Mostra 4: L'aparell circulatori en conjunt (cor, artèries, venes i capil·lars).\na) Ordena les quatre mostres del nivell d'organització més simple al més complex i explica quina funció nova apareix en passar de la mostra 2 a la mostra 3 que la mostra 2 no pot realitzar per si sola.\nb) Si una toxina destruís exclusivament l'estructura contràctil de tots els miòcits cardíacs, com el de la mostra 1, prediu i justifica en cascada com afectaria aquesta fallada els nivells representats per les mostres 2, 3 i 4, i la supervivència de l'organisme.

Els tres principis fonamentals de la teoria cel·lular estableixen que la cèl·lula és la unitat estructural (tots els éssers vius estan formats per cèl·lules), funcional (la cèl·lula realitza les tres funcions vitals) i d'origen (tota cèl·lula prové d'una altra d'anterior).\na) Analitza l'estructura i la manera de viure d'un virus respecte a aquests tres principis: indica amb precisió quins incompleix i justifica per què.\nb) Un company afirma: «Com que els virus tenen material genètic i es poden multiplicar dins nostre provocant malalties, la teoria cel·lular està equivocada en no considerar-los éssers vius». Rebat la seva afirmació explicant per què els virus es consideren «paràsits moleculars obligats» i no cèl·lules independents.