Procariotas Eubacteria & Archaea

Procariotas
Claudia Picini
Archae y Eubacteria
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, moneras 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: Eubacteria y Archaea.
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 πρό-(pro-) "antes de" + καρυόν (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 metabolitos
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
(eucariogénesis), 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. 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, los eucariontes aparecen mucho
después, hace unos 900 a 1.800 millones de años y como descendientes de
organismos procariotas. Bajo este punto de vista, podemos considerar a
Prokaryota como un grupo parafilético.
Tienen típicamente entre 1 y 7 μm de longitud y 0,2–2,0 µm de diámetro,
aunque pueden llegar a extremos como en el Nanoarchaeum con 0,4 µm (400
nanómetros) de longitud, que es la más pequeña conocida, con el genoma
procariota más pequeño y la única arquea parásita.6 La más grande es la
bacteria Thiomargarita con 750 μm.
Los procariontes casi siempre son unicelulares, osmótrofos, alimentándose por
absorción. Tienen pared celular (salvo algunas excepciones como los
endoparásitos).Poseen generalmente una capa proteica. Tienen membrana
plasmática que rodea el citoplasma. Tienen un único cromosoma circular
llamado nucleoide (el ADN es una hebra circular). No presentan propiamente
un núcleo celular. No hay orgánulos membranosos ni nucléolo. Presentan
reproducción asexual por fisión binaria (sin las complejas mitosis) y
eventualmente con proceso de conjugación procariota. Ribosoma de 70S de
tamaño, con una subunidad mayor de 50S (ARNr 23S, 5S) y una menor de 30S
(ARNr 16S).
El metabolismo procariota tiene una gran diversificación. Mientras los
eucariontes tienen solo dos (animal y vegetal), los procariontes han
evolucionado en una gran variedad de ambientes por lo que dependen de los
siguientes requerimientos:
De acuerdo a la fuente de energía, pueden clasificarse en:
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Fotótrofos, que requieren luz
Quimiótrofos, que dependen de reacciones químicas
De acuerdo a la fuente de carbono:
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Autótrofos o sintéticos, que usan CO2
Heterótrofos, que necesitan compuestos orgánicos
De acuerdo a la fuente reductora o donadora de hidrógeno y electrones:
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Litótrofos, si su fuente es inorgánica
Organótrofos, si su fuente es orgánica
La combinación entre los diferentes factores metabólicos del párrafo anterior da
lugar a los siguientes tipos de procariotas:
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Fotolitoautótrofos: Fueron probablemente los procariontes primigenios,
ya que al igual que las plantas sólo requieren de agua, luz y CO2. Entre
ellos están las cianobacterias, las euriarqueas, las bacterias verdes del
azufre y las no sulfurosas, las Bacterias púrpuras del azufre y parte de las
no sulforosas, y las arqueas metanógenas. Las cianobacterias (como las
plantas) realizan además la fotosíntesis oxigénica, en cambio las
bacterias verdes y púrpuras realizan la fotosíntesis anoxigénica.
Fotoorganoautótrofos: Requieren luz, CO2 y ácidos orgánicos, como
algunas bacterias purpúras no sulfurosas.
Fotoorganoheterótrofos: Requieren luz y compuestos orgánicos, como las
heliobacterias y algunas bacterias no sulfurosas.
Quimiolitoautótrofos: Requieren energía de la oxidación de sustancias
inorgánicas, además de CO2, NH4+ y H2, como en las bacterias
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oxidantes de Fe, H, S y N, las crenarqueas, bacterias nitrificantes (como
Nitrosomonas), arqueas nitirficantes (Thaumarchaeota), bacterias
incoloras del azufre (como Acidithiobacillus) y las acuíficas.
Quimiolitoheterótrofos: Oxidan compuestos inorgánicos, pero no pueden
fijar CO2, como algunas bacterias oxidantes de H.
Quimioorganoheterótrofos. Se alimentan de compuestos orgánicos
(como lo hacen animales y hongos). Son la gran mayoría de bacterias y
parcialmente en las arqueas metanógenas.
Los organismos heterótrofos tienen generalmente metabolismo aerobio (que
respiran oxígeno); y como la oxidación de la glucosa y otras sustancias libera
mucha más energía que su utilización anaerobia, los seres aerobios pronto se
convirtieron en los organismos dominantes en la Tierra por la mayor energía
que se obtiene con este tipo de respiración. Según su respiración los
procariontes pueden ser:
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Aerobios, que usan la respiración aeróbica (de O2).
Microaerófilos, que usan muy poco oxígeno.
Facultativos (llamados aerobios o anaerobios facultativos), que respiran O2,
pero cuando se encuentran en un medio sin oxígeno usan la fermentación.
Anaerobios, que utilizan la respiración anaeróbica: Si además no pueden tolerar
la presencia de oxígeno se denominan anaerobios estrictos. A diferencia de los
eucariontes, los procariontes tienen gran variabilidad de hábitats y de rangos de
temperatura para su desarrollo. Las bacterias son capaces de crecer a cualquier
temperatura en la que exista agua líquida, incluso en estanques que estén por
encima del punto de ebullición o más. La adaptación a los diferentes hábitats en
la Tierra, ha permitido que los organismos procariotas evolucionen hasta en los
ambientes más extremos. Según el ambiente en que se desarrollan se usan los
siguientes términos:
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Acidófilo: Que desarrollan en medios ácidos como el Lactobacillus del
yogur. Los termoacidófilos como las arqueas sulfolobales que están en las
fuentes hidrotermales oceánicas, requieren pH 1,5-4 y temperatura 6590ºC.
Alcalófilo: Que desarrollan en medios alcalinos con pH entre 8.5 y 11,
como algunos bacilos.
Halófilo: Que requiere un medio salino como en los océanos con 6% de
sal. Los arqueas hiperhalófilas como las halobacterias, requieren de 12 a
23% como promedio o más.
Barófilo o piezófilo: Que requiere de alta presión como la de los fondos
oceánicos. Por ejemplo: Halomonas titanicae.
Radiófilo o radiorresistente: Que tolera muy bien la radiación ionizante
como la arquea Thermococcus gammatolerans.
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Endolito: Que vive en el interior de las rocas.
Hipolito: Que vive debajo de las rocas, como algunas cianobacterias de
climas fríos.
Metaloresistente: Que vive en ambientes con metales pesados como el
hierro, cobre, zinc, cadmio e incluso arsénico como las crisiogenetas que
respiran arseniato.
Oligótrofo: Que requiere muy pocos nutrientes, lo que debe haber
ayudado a la proliferación de Pelagibacter en el bacterioplancton marino.
Poliextremófilo: Extremófilo múltiple como Deinococcus, que tolera bien
calor, frío, deshidratación, acidez, vacío y alta radiación.
Según la teoría actual de la evolución de los primeros organismos vivos
(abiogénesis), el primer antepasado común universal (LUCA) pudo ser un
organismo celular procariota evolucionado a partir de protobiontes.