Célula Procariota
Se llama procariota a las células sin núcleo celular
definido, es decir, cuyo material genético se encuentra disperso en el
citoplasma, reunido en una zona denominada nucleoide.1 Por el contrario, las
células que sí tienen un núcleo diferenciado del citoplasma, se llaman
eucariotas, es decir aquellas cuyo ADN se encuentra dentro de un compartimiento
separado del resto de la célula. Se cree que todos los organismos que existen
actualmente derivan de una forma unicelular procariota (LUCA). Existe una teoría,
la endosimbiosis seriada, que considera que a lo largo de un lento proceso
evolutivo, hace unos 1500 millones de años, los procariontes derivaron en seres
más complejos por asociación simbiótica: los eucariontes. Estructura celular La estructura celular procariota básica tiene los siguientes componentes: Membrana
plasmática
Pared celular (excepto en micoplasmas y termoplasmatos)
Citoplasma Nucleoide Ribosomas
Operones
La nutrición puede ser autótrofa (quimiosíntesis o
fotosíntesis) o heterótrofa (saprófita, parásita o simbiótica). En cuanto al
metabolismo los organismos pueden ser: anaerobios estrictos o facultativos, o aerobio.
La quimiosíntesis es la conversión biológica de moléculas de
un carbono y nutrientes en materia orgánica usando la oxidación de moléculas
inorgánicas como fuente de energía, sin la luz solar, a diferencia de la
fotosíntesis. Una gran parte de los organismos vivientes basa su existencia en
la producción quimiosintética en fallas termales, cepas frías u otros hábitats
extremos a los cuales la luz solar es incapaz de llegar.
La fotosíntesis es la base de la vida actual en la Tierra.
Consiste en una serie de procesos mediante los cuales las plantas, algas y
algunas bacterias captan y utilizan la energía de la luz para transformar la
materia inorgánica de su medio externo en materia orgánica que utilizan para su
crecimiento y desarrollo.
Los organismos capaces de llevar a cabo este proceso se
denominan fotótrofos y si además son capaces de fijar el CO2 atmosférico (lo
que ocurre casi siempre) se llaman autótrofos. Salvo en algunas bacterias, en
el proceso de fotosíntesis se producen liberación de oxígeno molecular
(proveniente de moléculas de agua) hacia la atmósfera (fotosíntesis oxigénica).
Es ampliamente admitido que el contenido actual de oxígeno
en la atmósfera se ha generado a partir de la aparición y actividad de dichos
organismos fotosintéticos. Esto ha permitido la aparición evolutiva y el
desarrollo de organismos aerobios capaces de mantener una alta tasa metabólica
(el metabolismo aerobio es muy eficaz desde el punto de vista energético).
La otra modalidad de fotosíntesis, la fotosíntesis anoxigénica,
en la cual no se libera oxígeno, es llevada a cabo por un número reducido de
bacterias, como las bacterias púrpuras del azufre y las bacterias verdes del
azufre; estas bacterias usan como donador de hidrógenos el H2S, con lo que
liberan azufre.
Nutrición saprofita: es a base de restos de animales o
vegetales en descomposición. Nutrición parásita: obtienen el alimento de un
hospedador al que perjudican pero no llegan a matar.
Nutrición simbiótica: los seres que realizan la simbiosis
obtienen la materia orgánica de otro ser vivo, el cual también sale
beneficiado.
Se da de dos maneras: reproducción asexual o conjugación
Reproducción asexual por bipartición o fisión binaria: es la forma más
sencilla y rápida en organismos unicelulares, cada célula se parte en dos,
previa división del material genético y posterior división de citoplasma
(citocinesis).
Reproducción parasexual, para obtener variabilidad y
adaptarse a diferentes ambientes, entre las bacterias puedes ocurrir
intercambio de ADN como la conjugación, la transducción y la transformación.
Conjugación: Proceso que ocurre cuando una bacteria hace
contacto con otra usando un hilo llamado PILI. En el momento en el que los
citoplasmas están conectados, el individuo donante (considerado como masculino)
transfiere parte de su ADN a otro receptor (considerado como femenino) que lo
incorpora (a través del PILI) a su dotación genética mediante recombinación y
lo transmite a su vez al reproducirse.
Transducción: En este proceso, un agente transmisor, que
generalmente es un virus, lleva fragmentos de ADN de una bacteria parasitada a
otra nueva receptora, de tal forma que el ADN de la Bacteria parasitada se
integra al ADN de la nueva bacteria.
Transformación: Una bacteria puede introducir en su interior
fragmentos de ADN que están libres en el medio. Estos pueden provenir del
rompimiento o degradación de otras bacterias a su alrededor.
Clasificación
Según
su morfología
De izquierda a derecha: Cocos, espirilos y bacilos.
Coco es un tipo morfológico de bacteria. Tiene forma más o
menos esférica (ninguna de sus dimensiones predomina claramente sobre las
otras). Los bacilos son bacterias que tienen forma de bastón, cuando se observan
al microscopio. Los bacilos se suelen dividir en:
Bacilos Gram positivos: fijan el violeta de genciana
(tinción de Gram) en la pared celular porque carecen de capa de
lipopolisacáridos.
Bacilos Gram negativos: no fijan el violeta de genciana
porque poseen la capa de lipopolisacárido.
Vibrio es un género de bacterias, incluidas en el grupo
gamma de las proteobacterias. Varias de las especies de Vibrio son patógenas,
provocando enfermedades del tracto digestivo, en especial Vibrio cholerae, el
agente que provoca el cólera, y Vibrio vulnificus, que se transmite a través de
la ingesta de marisco.
Los espirilos son bacterias flageladas de forma helicoidal o
de espiral. Se desplazan en medios viscosos avanzando en tornillo. Su diámetro
es muy pequeño, lo que hace que puedan atravesar las mucosas; por ejemplo
Treponema pallidum que produce la sífilis en el hombre. Son más sensibles a las
condiciones ambientales que otras bacterias, por ello cuando son patógenas se
transmiten por contacto directo (vía sexual) o mediante vectores, normalmente
artrópodos hematófagos
Según la envoltura celular
Tipos de procariontes según su envoltura celular. A: bacteria Gram
negativa, B: bacteria Gram positiva, C: arquea, D: micoplasma. 1- membrana
citoplasmática, 2- pared celular bacteriana, 3- espacio periplasmático, 4-
membrana externa, 5- pared celular arqueana.
Dependiendo del tipo de pared celular y el número de
membranas, pueden haber los siguientes tipos de células procariotas:
A) Gracilicutes (=piel delgada), propio de las bacterias
gram negativas, las cuales son didérmicas, es decir, de doble membrana y entre
estas membranas una delgada pared de peptidoglicano
B) Firmicutes (=piel fuerte), propio de las bacterias gram
positivas, con una membrana citoplasmática y una gruesa pared de peptidoglicano
C) Mendosicutes (=piel rara), propio de las arqueas, con una
pared celular mayormente de glicopéptidos diferentes del de las bacterias. La
membrana plasmática es igualmente diferente, ya que los lípidos se unen a los
gliceroles con enlaces éter, en lugar de enlaces éster como en las bacterias
D) Tenericutes (=piel delicada), propio de los mico plasmas,
bacterias endoparásitos que carecen de pared celular, al parecer como una
adaptación evolutiva al hábitat intracelular.
Las células eucariotas son las que tienen núcleo definido
(poseen núcleo verdadero) gracias a una membrana nuclear, al contrario de las
procariotas que carecen de dicha membrana nuclear, por lo que el material
genético se encuentra disperso en ellas (en su citoplasma), por lo cual es
perceptible solo al microscopio electrónico. A los organismos formados por
células eucariotas se les denomina eucariontes.
La alternativa a la organización eucariótica de la célula la
ofrece la llamada célula procariota. En estas células el material hereditario
se encuentra en una región específica denominada nucleoide, no aislada por
membranas, en el seno del citoplasma. Las células eucariotas no cuentan con un
compartimento alrededor de la membrana plasmática (periplasma), como el que
tienen las células procariotas.
Organización
Artículos principales: Citoplasma y Núcleo celular.
Las células eucariotas presentan un citoplasma organizado en
compartimentos, con orgánulos (semimembranosos) separados o interconectados,
limitados por membranas biológicas que tienen la misma naturaleza que la
membrana plasmática. El núcleo es el más notable y característico de los
compartimentos en que se divide el protoplasma, es decir, la parte activa de la
célula. En el 33núcleo se encuentra el material genético en forma de
cromosomas. Desde este se da toda la información necesaria para que se lleve a
cabo todos los procesos tanto intracelulares como fuera de la célula, es decir,
en el organismo en sí.
En el protoplasma distinguimos tres componentes principales,
a saber la membrana plasmática, el núcleo y el citoplasma, constituido por todo
lo demás. Las células eucariotas están dotadas en su citoplasma de un
citoesqueleto complejo, muy estructurado y dinámico, formado por microtúbulos y
diversos filamentos proteicos. Además puede haber pared celular, que es lo típico
de plantas, hongos y protistas pluricelulares, o algún otro tipo de
recubrimiento externo al protoplasma.
Organismos eucariontes
COMPONENTES DEL SISTEMA DE ENDOMEMBRANAS
Dentro del sistema de endomembranas se distinguen los
siguientes elementos:
a) Retículo
endoplasmático granular o rugoso (REG o RER). Es un grupo de cisternas
aplanadas que se conectan entre sí mediante túbulos. Presente en todos los
tipos celulares, se halla especialmente desarrollado en las células secretoras
de proteínas. El REG ofrece una cara citosólica tachonada de ribosomas, a los
que debe su aspecto rugoso. Los ribosomas se unen a las membranas del REG por
su subunidad mayor, mediante receptores específicos, las proteínas integrales
de las membranas cisternales conocidas como riboforinas.
b) Retículo
endoplasmático agranular o liso (REA o REL). Su aspecto es más tubular y carece
de ribosomas. Es poco conspicuo en la mayoría de las células, pero alcanza un
notable desarrollo en las células secretoras de hormonas esteroides.
c) Aparato o
complejo de Golgi. Constituido por sacos discoidales apilados, como mínimo en
número de tres, rodeados por pequeñas vesículas. Cada saco presenta una cara
convexa y otra cóncava, esta última orientada hacia la superficie celular. En
las células animales se ubica típicamente entre el núcleo y el polo secretor de
la célula, en tanto en las células vegetales aparece fragmentado en varios
complejos denominados dictiosomas o golgiosomas.
d) Envoltura
nuclear. Doble membrana que encierra una cavidad, la cisterna perinuclear, en
directa continuidad con la luz del REG, del cual se considera una dependencia.
Al igual que éste, presenta ribosomas sobre la cara citosólica. Durante la
división celular se desorganiza y se fragmenta en cisternas que se incorporan
al REG. Al finalizar la división, la envoltura nuclear se reconstituye a partir
de aquél.
FUNCIONES DEL SISTEMA DE ENDOMEMBRANAS
El sistema de endomembranas es asiento de enzimas que
participan en la síntesis de diversos tipos de macromoléculas: proteínas y
glucoproteínas en el REG, lípidos en el REL y glúcidos complejos en el aparato
de Golgi. A la vez, el SVC proporciona una vía intracelular para la circulación
de sus productos y una sección de “empaque” para la exportación de algunos de
ellos. Por último, maneja un sistema de señales que le permite dar a los mismos
el destino final para el cual fueron sintetizados, ya sea en el interior de la
célula o en el medio extracelular. Algo así como un “estampillado”, un sistema
de códigos postales que guía a las moléculas en la dirección correcta.
La vía de tránsito intracelular implica un transporte desde
el RE hasta el aparato de Golgi; a partir de éste hay dos caminos posibles:
hacia las vesículas de secreción y desde allí a la membrana plasmática, o bien
hacia los lisosomas.
El transporte vesicular
El transporte en el SVC se lleva a cabo por medio de
vesículas, pequeñas bolsas limitadas por membrana que se desprenden como brotes
de un compartimento dador y viajan por el citosol hasta alcanzar el
compartimento receptor; entonces se fusionan a este último.
La envoltura nuclear,
membrana nuclear o carioteca, es una capa porosa (con doble unidad de membrana
lipidica) que delimita al núcleo, la estructura característica de las células
eucariotas.
Está formada por dos membranas de distinta composición
proteica: la membrana nuclear interna (INM) que separa el nucleoplasma del
espacio perinuclear y la membrana nuclear externa (ENM) que separa este espacio
del citoplasma. Entre ambas membranas se delimita la cisterna perinuclear, que
se continúa y forma una unidad con el retículo endoplasmico rugoso. Ambas
membranas se fusionan en numerosos lugares, generando poros que están ocupados
por grandes canales macromoleculares llamados Complejo del poro nuclear.
Funciones
Principalmente delimita dos compartimentos funcionales
dentro de la célula misma, el de transcripción ADN en ARN (dentro del núcleo) y
el de traducción ARN en Proteína (en el citoplasma). La envoltura nuclear
aparece atravesada de manera regular por perforaciones, los poros nucleares.
Estos poros no son simples orificios, sino estructuras complejas acompañadas de
una armazón de proteínas (por ejemplo: nucleoporina), que facilitan a la vez
que regulan los intercambios entre el núcleo y el citoplasma. Se llama complejo
del poro nuclear (NPC) a cada una de esas puertas de comunicación. Por estos
salen las moléculas de ARN producidas por la transcripción, que deben ser
leídas en los ribosomas del citoplasma. Por ahí salen también los complejos de
ARN y proteínas a partir de los cuales se ensamblan los ribosomas en el
citoplasma. Por los poros entran al núcleo las proteínas, fabricadas en el
citoplasma por los ribosomas, que cumplen su papel dentro del núcleo de la
célula.
El aparato de Golgi
es un orgánulo presente en todas las células eucariotas. Pertenece al sistema
de endomembranas. Está formado por unos 80 dictiosomas (dependiendo del tipo de
célula), y estos dictiosomas están compuestos por 40 o 60 cisternas (sáculos)
aplanadas rodeados de membrana que se encuentran apilados unos encima de otros,
y cuya función es completar la fabricación de algunas proteínas. Funciona como
una planta empaquetadora, modificando vesículas del retículo endoplasmático
rugoso. El material nuevo de las membranas se forma en varias cisternas del
aparato de Golgi. Dentro de las funciones que posee el aparato de Golgi se
encuentran la glicosilación de proteínas, selección, destinación, glicosilación
de lípidos, almacenamiento y distribución de lisosomas, al igual que los
peroxisomas, que son vesículas de secreción de sustancias. La síntesis de
polisacáridos de la matriz extracelular. Debe su nombre a Camillo Golgi, Premio
Nobel de Medicina en 1906 junto a Santiago Ramón y Cajal.
Funciones generales
La célula sintetiza un gran número de diversas
macromoléculas necesarias para la vida. El aparato de Golgi se encarga de la
modificación, distribución y envío de dichas macromoléculas en la célula.
Modifica proteínas y lípidos (grasas) que han sido sintetizados previamente
tanto en el retículo endoplasmático rugoso como en el liso y los etiqueta para
enviarlos a donde corresponda, fuera o dentro de la célula.
El citoesqueleto
es un orgánulo y tambien es un entramado tridimensional de proteínas que provee
soporte interno en las células, organiza las estructuras internas e interviene
en los fenómenos de transporte, tráfico y división celular.1 En las células
eucariotas, consta de filamentos de actina, filamentos intermedios,
microtúbulos y septinas, mientras que en las procariotas está constituido
principalmente por las proteínas estructurales FtsZ y MreB. Las septinas se
consideran el cuarto componente del citoesqueleto.2 El citoesqueleto es una
estructura dinámica que mantiene la forma de la célula, facilita la movilidad
celular (usando estructuras como los cilios y los flagelos), y desempeña un
importante papel tanto en el tráfico intracelular (por ejemplo, los movimientos
de vesículas y orgánulos) y en la división celular.
La evolución del citoesqueleto ha sido un motivo de estudio
actual, a partir de éste enfoque se ha propuesto un modelo de evolución rápida
conocido como el modelo de "complejidad temprana". Este modelo
propone que a través de procesos de diversificación y especialización de
moléculas ancestrales del citoesqueleto (proto-actina y proto-tubulina), se
incrementó la complejidad del sistema en el último ancestro común de los
eucariontes (LECA, por sus siglas en inglés "last eucaryotic common
ancestor"). El incremento de complejidad en el LECA se produjo por un
aumento en la cantidad de proteínas que conforman a cada uno de los filamentos,
así como por la aparición de un gran número de proteínas motoras y accesorias.
AUTÓTROFOS
Son los seres vivos como las plantas, las algas y ciertas
bacterias (cianobacterias) que elaboran su propia materia orgánica a partir de
sustancias inorgánicas y una fuente de energía que suele ser la luz. Estos
seres son llamados fotosintetizadores.
Heterotrofos
El resto de los seres vivos son heterótrofos, necesitan
incorporar materia orgánica fabricada por otros seres vivos, ya que son
incapaces de formarla a partir de sustancias inorgánicas sencillas.
Respiración anaerobia
No debe confundirse con Fermentación.
La respiración anaerobia (o anaeróbica) es un proceso de
respiración celular de oxidorreducción de un monosacarido en el cual se tiene
en cuenta el metabolismo anaerobico y otros compuestos en el que el aceptor
terminal de electrones es una molécula inorgánica distinta del oxígeno, y más
raramente una molécula orgánica, a través de una cadena transportadora de
electrones análoga a la de la mitocondria en la respiración aeróbica.1 No debe
confundirse con la fermentación, que es un proceso también anaeróbico, pero en
el que no participa nada parecido a una cadena transportadora de electrones y
el aceptor final de electrones es siempre una molécula orgánica como el
piruvato. Es un proceso metabólico exclusivo de ciertos microorganismos.
La respiración
aeróbica es un tipo de metabolismo energético en el que los seres vivos
extraen energía de moléculas orgánicas, como la glucosa, por un proceso
complejo en el que el carbono es oxidado y cuando llega a la mitocondria se
mezcla con el agua haciendo un compuesto químico llamado Glucositisa en el que
el oxígeno procedente del aire es el oxidante empleado. En otras variantes de
la respiración, muy raras, el oxidante es distinto del oxígeno (respiración
anaeróbica).
La respiración aeróbica es el proceso responsable de que la
mayoría de los seres vivos, los llamados por ello aerobios, requieran oxígeno.
La respiración aeróbica es propia de los organismos eucariontes en general y de
algunos tipos de bacterias.
El oxígeno que, como cualquier gas, atraviesa sin obstáculos
las membranas biológicas, atraviesa primero la membrana plasmática y luego las
membranas mitocondriales, siendo en la matriz de la mitocondria donde se une a
electrones y protones (que sumados constituyen átomos de hidrógeno) formando
agua. En esa oxidación final, que es compleja, y en procesos anteriores se
obtiene la energía necesaria para la fosforilación del ATP.
En presencia de oxígeno, el ácido pirúvico, obtenido durante
la fase primera anaerobia o glucólisis, es oxidado para proporcionar energía,
dióxido de carbono y agua. A esta serie de reacciones se le conoce con el
nombre de respiración aeróbica.
El ciclo de Krebs
(ciclo del ácido cítrico o ciclo de los ácidos tricarboxílicos)1 2 es una ruta
metabólica, es decir, una sucesión de reacciones químicas, que forma parte de
la respiración celular en todas las células aeróbicas. En células eucariotas se
realiza en la mitocondria. En las procariotas, el ciclo de Krebs se realiza en
el citoplasma, específicamente en el citosol.
En organismos aeróbicos, el ciclo de Krebs es parte de la
vía catabólica que realiza la oxidación de glúcidos, ácidos grasos y
aminoácidos hasta producir CO2, liberando energía en forma utilizable (poder
reductor y GTP).
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