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Celulas procariotas. Microbiologia




  1. Introducción
  2. Células procariotas
  3. Componentes de la célula procariota
  4. Conclusiones
  5. Bibliografía

Introducción

Prokaryota

Los procariontes u organismos procariotas son aquellos microorganismos que están constituidos por células procariotas, es decir, células que presentan un ADN libre en el citoplasma, ya que no hay núcleo celular. Han recibido diversas denominaciones tales como bacterias, móneras y esquizófitos, dependiendo de los autores y los sistemas de clasificación. Otros términos usados fueron Mychota, Protophyta y Procaryotae. Actualmente la mayoría considera que en realidad se trata de 2 dominios diferentes: Bacteria y Archaea, y minoritariamente se considera que forma un imperio denominado Prokaryota.

Los procariontes son unicelulares, salvo algunos casos como las mixobacterias, algunas de las cuales tienen etapas multicelulares en su ciclo de vida.1 En otros casos crean grandes colonias, como en las cianobacterias. Prokaryota viene del griego p??-(pro-) "antes de" + ?a???? (cariot) "nuez o almendra" como referencia a la carencia del núcleo celular.2 Los procariontes se caracterizan por tener componentes intracelulares hidrosolubles (proteínas, ADN y meta bolitos solubles en agua), por lo que no presentan núcleo celular, mitocondrias ni otros orgánulos, pues todo el organismo está delimitado por la membrana celular en lugar de separarse en diferentes compartimentos celulares.

Los procariontes se diferencian de los eucariontes, además de la ausencia de organelos, en que los ribosomas procariotas son más pequeños. Pero la diferencia más importante radica en el origen mismo de los eucariontes, el cual estaría demostrado que fue el resultado de una asociación simbiótica entre diferentes organismos procariotas. Mitocondrias y cloroplastos sintetizan sus propios ribosomas y éstos son además del mismo tamaño que el de los procariontes.3 Esto probaría el origen procariota de estos orgánulos por endosimbiosis seriada. Así pues, mientras los procariontes se originaron hace unos 3.500 millones de años,4 los eucariontes aparecen mucho después, hace unos 900 a 1.800 millones de años y como descendientes de organismos procariotas.5 Bajo este punto de vista, podemos considerar a Prokaryota como un grupo parafilético.

Desarrollo

Células procariotas

Las células procariotas estructuralmente son las más simples y pequeñas. Como toda célula, están delimitadas por una membrana plasmática que contiene pliegues hacia el interior (invaginaciones) algunos de los cuales son denominados laminillas y otro es denominado mesosoma y está relacionado con la división de la célula. La célula procariota por fuera de la membrana está rodeada por una pared celular que le brinda protección. El interior de la célula se denomina citoplasma. En el centro es posible hallar una región más densa, llamada nucleoide, donde se encuentra el material genético o ADN. Es decir que el ADN no está separado del resto del citoplasma y está asociado al mesosoma. En el citoplasma también hay ribosomas, que son estructuras que tienen la función de fabricar proteínas. Pueden estar libres o formando conjuntos denominados poli ribosomas. Las células procariotas pueden tener distintas estructuras que le permiten la locomoción, como por ejemplo las cilias (que parecen pelitos) o flagelos (filamentos más largos que las cilias).

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Esquema de célula procariota. Las bacterias son los organismos que poseen una organización celular de este tipo. La zona sombreada en el citoplasma representa el nucleoide, zona más densa donde se encuentra el ADN bacteriano y no está físicamente separado del resto de las estructuras citoplasmáticas.

Componentes de la célula procariota:

Introducción. Las células procariotas son unas 10 veces más pequeñas que las eucarióticas. Su estructura es muy sencilla: sin núcleo definido en su interior y la mayoría sin compartimentos internos delimitados por membranas. Esta simplicidad no significa que las procariotas sean inferiores a las células eucarióticas. Hay tres formas básicas muy comunes en las bacterias.

  • Coco: forma esférica u ovalada.

  • Bacilo: forma alargada o cilíndrica.

  • Espirilo: forma espiral.

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Pared: Gram + y Gram -.

En la mayoría de estas células, una pared celular rígida, permeable, rodea por fuera a la membrana plasmática, ayudando a mantener la forma de la célula y a resistir la presión interna que puede causar la entrada de agua por osmosis. En las bacterias más típicas, la pared tiene como compuesto representativo un peptidoglucano como la muerina. La estructura y composición de la pared se utiliza para identificar bacterias. Un método muy utilizado en la Tinción de Gram.

  • Gram +: La pared es muy ancha y esta formada por numerosas capas de peptidoglicano, reforzadas por moléculas de ácido teicoico (compuesto complejo que incluye azucares, fosfatos y animoácidos).

  • Gram -: Es más estrecha y compleja, ya que hay una sola capa de peptidoglicano y, por fuera de ella, hay una bicapa lipídica que forma una membrana externa muy permeable, pues posee numerosas porinas, proteínas que forman amplios canales acuosos.

Membranas de Gram + y Gram -.

Fuera de la pared suele haber una capa pegajosa o Glicocálix, con polisacáridos, proteínas o mezclas de ambos compuestos. Cuando tiene una estructura muy organizada y está unida firmemente a la pared se llama Cápsula. Estos materiales ayudan a las bacterias a adherirse a diferentes superficies (dientes, células, rocas, etc.) y las hacen más virulentas al protegerlas, a modo de coraza, del ataque de otras células.

Membrana plasmática.

Esta formada al igual que en las células eucariotas, a excepción de las arqueobacterias, por una bicapa de lípidos con proteínas, pero más fluida y permeable por no tener colesterol. Asociadas a la membrana se encuentran muchas enzimas, como las que intervienen en los procesos de utilización del oxígeno. Cuando las bacterias realizan la respiración celular necesitan aumentar la superficie de su membrana, por lo que presentan invaginaciones hacia el interior, los mesosomas. En las células procarióticas fotosintéticas hay invaginaciones asociadas a la presencia de las moléculas que aprovechan la luz, son los llamados cromatóforos, que se utilizan para llevar a cabo la fotosíntesis y se componen de pigmentos de bacterioclorofila y carotenoides.

Ribosomas, flagelos y Pili bacterianos.

En el interior celular, dispersos por el citoplasma, se encuentran una gran cantidad de ribosomas, un poco más pequeños que los ribosomas eucarióticos (70S en lugar de 80S), pero con la misma configuración general. Algunas bacterias tienen uno o más flagelos bacterianos que sirven para el movimiento de la célula. Su disposición es característica en cada especie y resulta útil para identificarlas. Su estructura y modo de actuar son muy diferentes a los de los flagelos de las células eucarióticas. No están rodeados por la membrana celular, sino que constan de una sola estructura alargada, formada por la proteína flagelina, anclada mediante anillos en la membrana. Mueven la célula girando, como si fueran las hélices de un motor. Muchas especies tienen también fimbrias o Pili (pelos), proteínas filamentosas cortas que se proyectan por fuera de la pared celular. Algunos Pili ayudan a las bacterias a adherirse a superficies, otros facilitan la unión a otras bacterias para que se pueda producir la conjugación, esto es, una transmisión de genes entre ellas.

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Fig. 20: Flagelos y Pilis bacterianos.

Material genético bacteriano.

El nucleoide o zona en que está situado el cromosoma bacteriano está formado por una única molécula de ADN circular de doble cadena, asociada con unas pocas proteínas no histónicas. Esta molécula permanece anclada en un punto de la membrana plasmática.

Las bacterias pueden tener uno o más plásmidos, son moléculas de ADN extra cromosómico circular o lineal que se replican y transcriben independientes del ADN cromosómico. Están presentes normalmente en bacterias, y en algunas ocasiones en organismos eucariotas como las levaduras pequeños círculos auto replicante de ADN que tienen unos pocos genes. Hay algunos plásmidos integrativos, vale decir tienen la capacidad de insertarse en el cromosoma bacteriano. Digamos que rompe el cromosoma y se sitúa en medio, con lo cual, automáticamente la maquinaria celular también reproduce el plásmido. Cuando ese plásmido se ha insertado se les da el nombre de episomas.

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Fig. 21: Plásmido bacteriano.

Conclusiones

La célula es la unidad estructural de los organismos, existen dos clases eucariota y procariota, que se diferencian principalmente porque la eucariota posee organelos y la otra no, y el tamaño de la procariota es menor al de la eucariota y además la procariota no tiene núcleo definido.

En el laboratorio se comprobó que todos los organismos vivos están formados por células sean eucariotas, como el ser humano o procariotas como las colonias de bacilos (bacterias en general).

Se reconocieron en el microscopio, las diferencias morfológicas fundamentales entre células eucariotas y procariotas.

La diferencia más notoria entre la célula procariota y la eucariota, radica en que la primera no posee nucleó, mientras la segunda sí.

El empleo de colorantes en la observación de células representa una gran ventaja ya que permite identificar con mayor facilidad las estructuras básicas de la misma, siempre y cuando se empleen concentraciones bajas, de lo contrario se convierte en problema porque si el colorante es muy concentrado no deja diferenciar nada en la célula.

Bibliografía

01. Kaiser D (October 2003). "Coupling cell movement to multicellular development in myxobacteria". Nat. Rev. Microbiol. 1 (1): 45–54. doi:10.1038/nrmicro733. PMID 15040179

02. Campbell, N. "Biology:Concepts & Connections". Pearson Education. San Francisco: 2003.

03. The Molecular Biology of the Cell, fourth edition. Bruce Alberts, et al. Garland Science (2002) pg. 808 ISBN 0-8153-3218-1

04. J. William Schopf 1994, Disparate rates, differing fates: Tempo and mode of evolution changed from the Precambrian to the Phanerozoic Proc. Natd. Acad. Sci. USA Vol. 91, pp. 6735-6742

05. L. Margulis (1975), Origins of Eukaryotic Cells. Yale University Press, New Haven.

06. Cecie Starr, Ralph Taggart 2006, Biologia/ Biology: La unidad y diversidad de la vida

07. Jacob Poehlsgaard & Stephen Douthwaite 2005, THE BACTERIAL RIBOSOME AS A TARGET FOR ANTIBIOTICS Department of Biochemistry & Molecular Biology, University of Southern Denmark

08. Brock, Thomas D. (Oct 11, 1985). "Life at high temperatures." Science. 230:132.

09. Porter JR (1976). «Antony van Leeuwenhoek: Tercentenary of his discovery of bacteria». Bacteriological reviews 40 (2): pp. 260-9. PMID 786250.

 

 

Autor:

Erik Alejandro Mireles Ornelas

 


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