LA CÉLULA PROCARIÓTICA
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Biología 2º bachillerato IES Cristo del Rosario Zafra LA CÉLULA PROCARIOTA Las células procariotas, cuyo origen evolutivo es anterior al de las eucariotas, están normalmente aisladas y dan lugar a organismos unicelulares denominados procariontes o Moneras. Con frecuencia forman colonias o filamentos de células independientes. Su tamaño se sitúa entre 1 y 10m. Son más pequeñas que las eucariotas. El citoplasma de las células procariotas poseen ribosomas, pero carecen de los orgánulos recubiertos por membrana, como mitocondrias, lisosomas o AG. El material nuclear se encuentra en el citoplasma y está formado por una molécula de ADN circular . Carecen de membrana nuclear. La mayor parte de las células procariotas presentan pared celular y, a veces, poseen flagelos que les permiten moverse. Todos las seres procariotas se incluyen en el mismo reino, el Reino Moneras que abarca: bacterias, cianobacterias, micoplasmas y arqueobacterias 1.- BACTERIAS. Debido a su pequeño tamaño, de 0,2 a 10m, a su gran capacidad reproductora y a su capacidad para adaptarse a diferentes medios, las bacterias han conseguido un gran éxito biológico y es raro el lugar donde no se las encuentre. Viven aisladas o formando colonias, muchas veces filamentosas. Pueden adoptar diversas formas: cocos, redondeadas, bacilos en forma de bastón, espirilos en forma de onda, en forma de coma (vibrios) y espiroquetas, en forma de espiral muy pronunciada. Estructura de las bacterias. La membrana plasmática que rodea las bacterias esta plegada en forma compleja hacia el interior; a las prolongaciones que forma se les denomina mesosomas. Los mesosomas intervienen en el intercambio de sustancias con el exterior y en la división celular. Contienen, además, las enzimas respiratorias, que en células eucariotas se encuentran en las mitocondrias, el ADN polimerasa, las enzimas de la síntesis de ATP (se supone la existencia de una estructura de membrana similar a los complejos ATP sintetasa de las mitocondrias) y los pigmentos fotosintéticos, enzimas para fijar nitrógeno atmosférico, etc. Esta membrana no posee esteroides, colesterol. Las bacterias que realizan fotosíntesis oxigénica poseen orgánulos similares a tilacoides. La pared bacteriana, se sitúa por fuera de la membrana plasmática, es fuerte y rígida y está formada principalmente por peptidoglicano o mureína, está foermado por cadenas polisacáridas de dos glúcidos: N-acetilglucosamina y ácido Nacetilmurámico, unidos por enlaces glucosídicos (1 4); una corta cadena de 38 Biología 2º bachillerato IES Cristo del Rosario Zafra cuatro aa se une, a su vez, a los restos de NAM. Se pueden establecer enlaces peptídicos intercatenarios entre los tetrapéptidos de las cadenas de polisacáridos adyacentes (FIG.1) FIG.1 Existen dos tipos de bacterias atendiendo al tipo de pared bacteriana: Bacterias gram positivas: Ej: Bacillus, Lactobacillus, Streptococcus..........cuyas paredes están constituídas por una gruesa capa de mureína, asociada con proteínas y ácidos teicoicos y polisacáridos (FIG 2) Bacterias gram negativas: Ej: Salmonella, E.coli, Vibrio., cianobacterias, .....cuyas paredes están formadas por varias capas: - una membrana externa, formada por una bicapa lipídica en la que se encuentran integrados lipopolisacáridos y proteínas - el periplasma, con distintos tipos de proteínas - una fina capa de mureína unida a la membrana externa por lipoproteínas que atraviesan el periplasma. (FIG 3) FIG.2 (la tinción de Gram consiste en exponer a las bacterias a la acción de dos colorantes, el cristal violeta y la safranina. Al lavar las muestras con alcohol, las Gram+ aparecen con la pared de color violeta porque han retenido el colorante, y las Gram- , que lo han perdido, aparecen de color rosado) 38 Biología 2º bachillerato IES Cristo del Rosario Zafra FIG.3 Función de la pared bacteriana mantiene la forma de la célula y previene de la lisis osmótica. Regula el intercambio con el exterior Posee componentes con capacidad antigénica (ácidos teicoicos y lípidos A) Una vez formada es resistente a la acción de los antibióticos, ya que estos actúan sobre las enzimas que regulan la formación de la pared (la penicilina inhibe la formación de enlaces peptídicos intercatenarios, lo que origina un debilitamiento de la pared y, por tanto, lisis osmótica) Cápsula: aparece en algunas bacterias (sobre todo, en las patógenas), se trata de una cubierta mucosa formada por polisacáridos y, a veces proteínas, en el exterior de la pared celular. Esta envoltura las protege de la desecación (actúa como reservorio de agua), de la fagocitosis por los leucocitos del hospedador, del ataque de los anticuerpos, lo que aumenta su virulencia. También permite la adherencia a superficies (a los tejidos del huésped) y a otra células (formando colonias). En el citoplasma encontramos ribosomas 70s y gránulos de almacenamiento (inclusiones), formados por lípidos o glucógeno. Si se trata de bacterias fotosintéticas, poseen cromatóforos, formados por tilacoides con pigmentos, dispuestos en pilas o rodeando vesículas. Estos cromatóforos poseen un pigmento especial, la bacterioclorofila, que les permite absorber radiaciones cuya longitud de onda es próxima al infrarrojo. El ADN forma una sola molécula de doble cadena, normalmente circular, el cromosoma, asociado a proteínas no histónicas. Aparece como una zona irregular de alta densidad, el nucleoide. Con frecuencia aparecen pequeñas moléculas de ADN circular, que se replican independientemente del cromosoma bacteriano, denominado plásmidos o episomas. Las bacterias pueden llevar flagelos, que les faciliten el desplazamiento. Fimbrias y pelos “sexuales”: son apéndices externos que no intervienen en el movimiento de las bacterias. Las fimbrias son cortas numerosas (hasta 1000) y finas e intervienen en la adherencia a sustratos. Los pelos de mayor longitud, son poco numerosos (de 1 a 10) y están implicados en el intercambio de ADN durante la conjugación bacteriana. 38 Biología 2º bachillerato IES Cristo del Rosario Zafra Existe un grupo de procariontes, los micoplasmas, que se asemejan a bacterias, pero que carecen de pared celular. Son de tamaño diminuto, similar al de los virus; se considera que son las formas de vida independiente más simple que existen. Nutrición de las bacterias La mayor parte de las bacterias son heterótrofas y deben tomar el alimento orgánico sintetizado por otros organismos. La obtención del alimento la hacen por diversos caminos: Las bacterias de vida libre suelen ser saprofitas; viven sobre materia orgánica en descomposición. Muchas viven en estrecha relación con otros organismos. De ellas, la mayoría son comensales y no causan daños ni aportan beneficios a su huésped; algunas son parásitas (provocan enfermedades) y otras son simbiontes (provocan beneficios a su huésped). Otras bacterias son autótrofas y utilizan compuestos inorgánicos para su nutrición: Las autótrofas fotosintéticas. Las autótrofas quimiosintéticas: estas bacterias obtienen la energía de la oxidación de sustratos inorgánicos que se comportan como dadores de electrones. Se incluyen aquí las bacterias del suelo, que juegan un papel decisivo en los ciclos biogeoquímicos. Ej. Géneros Nitrosomonas y Nitrobacter que, oxidan el amoniaco a nitritos y, los nitritos a nitratos respectivamente. Independientemente del tipo de nutrición las bacterias pueden necesitar el oxígeno atmosférico (bacterias aerobias ej. Pseudomonas y el género Bacillus) o no (bacterias anaerobias). Para algunas bacterias el oxígeno es un gas venenoso (anaerobias estrictas Ej. Clostridium); otras lo utilizan cuando está presente, aunque pueden vivir sin él (anaerobias facultativas ej. Bacilos coliformes o Vibro cholerae). Por último nombrar a las bacterias aerotolerantes que, no pueden utilizar el oxígeno, pero no mueren en su presencia ej. Latobacillus o Streptococcus. Reproducción de las bacterias Las bacterias se reproducen asexualmente, por bipartición transversal. El cromosoma bacteriano unido al mesosoma, se duplica, separándose los dos cromosomas hijos al crecer la membrana entre los puntos de anclaje de estos. Posteriormente, la membrana plasmática se invagina y se produce un tabique de separación, lo que da lugar a dos células hijas, cada una de ellas con una replica exacta del cromosoma de la célula madre. La división de las bacterias es muy rápida, de modo que, si no se encuentran limitaciones, una sola bacteria puede dar lugar en 14 horas a un clon de 250000 bacterias idénticas. 38 Biología 2º bachillerato IES Cristo del Rosario Zafra Con este tipo de reproducción asexual, la única posibilidad que tendría una bacteria para adquirir nueva información genética seria por mutación del ADN. No obstante, una bacteria puede recibir información genética de otra bacteria por un modo de transmisión horizontal: la información pasa de una bacteria a otra dentro de la misma generación, no de la generación paterna a la filial, como en los eucariotas. Este modo de transmitir información genética recibe el nombre de mecanismo parasexual, ya que recuerda a los mecanismos sexuales de los eucariotas. -Transformación: se debe a que fragmentos de ADN de una bacteria, libres en el medio pueden atravesar la membrana celular de otra bacteria y, mediante un fenómeno de entrecruzamiento, sustituir a los fragmentos homólogos en la bacteria receptora, cambiando con ello la información genética de ésta. -Conjugación: proceso en el cual una bacteria donadora, transmite ADN, a través de los pelos, a otra bacteria receptora. Existen dos tipos de bacterias donadoras: las F+ y las Hfr (alta frecuencia de recombinación). Las bacterias receptoras se representan por F-. Las bacterias donadoras poseen pequeñas moléculas de ADN, los plásmidos, que pueden ser transmitidos durante la conjugación, denominándose factores F o episomas; las bacterias F`+ poseen el episoma libre, mientras que las Hfr lo tienen incorporado en su ADN. Las bacterias Hfr, antes de la conjugación duplican su ADN, incluido el factor F. Al transmitir la copia de ADN, generalmente sólo pasa un fragmento de ésta a la bacteria receptora. Debido a que el factor F pasa en último lugar, suele quedar en el interior de la bacteria donadora. El ADN transferido se recombina con el ADN de la bacteria receptora. Cuando la bacteria donante es F+, suele transferirse únicamente el factor F, que no se recombina con el ADN de la bacteria receptora y ésta queda convertida en F+. -Transducción: en este caso la transferencia de material genético de una bacteria a otra, se realiza a través de un virus bacteriófago que se comporta como un vector intermediario entre las dos bacteria y, que veremos al estudiar los virus. 38 Biología 2º bachillerato IES Cristo del Rosario Zafra 38