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Tipos de estructura celular: procariotas y eucariotas.
La célula procariótica. Una célula procariótica típica de una Eubacteria o una
Arqueobacteria posee generalmente las siguientes partes: pared celular, membrana
citoplasmática, ribosomas, inclusiones, y el genóforo (también conocido como
nucleoide).
La membrana citoplasmática es la barrera esencial de permeabilidad que separa el
interior del exterior de la célula. La pared celular es una estructura rígida situada por
fuera de la membrana plasmática, que confiere la forma a la célula y la protege de un
entorno osmótico hostil. Los ribosomas son pequeñas partículas compuestas de ácido
ribonucleico (RNA) y proteínas. Una sola célula procariótica puede tener hasta 10.000
ribosomas. Los ribosomas constituyen una parte fundamental de la maquinaria
implicada en la síntesis proteica. En ocasiones los procariotas también presentan
inclusiones que son acúmulos de materiales de reserva como carbono, nitrógeno, azufre
o fósforo. Estos acúmulos se forman cuando estos compuestos se encuentran en exceso
en el medio ambiente, con el fin de poder ser utilizados en situaciones de carencia.
La zona nuclear de los procariotas difiere significativamente de la de los eucariotas,
dado que los procariotas no poseen un verdadero núcleo. En los procariotas la función
del núcleo la realiza una única molécula de ácido desoxirribonucleico (DNA). El DNA
se encuentra en forma más o menos libre en el interior de la célula procariótica, si bien
en microscopía electrónica se detecta en una forma agregada a la que se denomina
nucleoide. En algunas ocasiones, y sólo por homología con los eucariotas, al DNA de
los procariotas se le denomina cromosoma.
Muchas de las bacterias, pero no todas, son capaces de desplazarse. Cuando se
produce, el movimiento de los procariotas se debe generalmente a unas estructuras
denominadas flagelos. Cada flagelo está formado por una única proteína tubular
enrollada. En medio líquido, la rotación de los flagelos provoca la propulsión de la
célula. Los flagelos bacterianos son observables en microscopio óptica mediante el
empleo de tinciones, y son claramente visibles en microscopía electrónica.
Morfología de los procariotas. A la forma de una célula se le denomina morfología
celular. A las diferentes formas bacterianas se les ha dado diferentes nombres, y en la
imagen de la izquierda se muestran algunas representaciones esquemáticas de estas
morfologías junto con microfotografías de contraste de fases. A las bacterias de forma
esférica u ovoide se les denomina cocos. A las de forma cilíndrica se les denomina
bacilos. Algunos bacilos curvados que presentan formas espirales se denominan
espirilos.
En muchos procariotas las células se mantienen juntas después de la división celular,
formando grupos, y este tipo de agrupaciones son en muchos casos característicos de los
diferentes tipos de microorganismos. Por ejemplo, algunos cocos y bacilos pueden
formar largas cadenas. Algunos cocos se disponen en finas capas de células, mientras
que otros forman estructuras tridimensionales de forma cúbica, o agrupaciones más
irregulares con una morfología similar. Distintos grupos de bacterias pueden ser
inmediatamente reconocidas gracias a sus formas peculiares. Algunos ejemplos
incluyen a las espiroquetas, que son bacterias con forma de sacacorchos, bacterias con
apéndices, que poseen protuberancias celulares en forma de largos tubos o tallos, y las
bacterias filamentosas, que producen largas y delgadas células o cadenas de células.
Debe quedar claro que las morfologías que aparecen en la imagen son morfologías
representativas; variaciones de estos tipos básicos de morfología se han descrito en
microorganismos recientemente descubiertos.
La célula eucariótica. Las células eucarióticas son más grandes y de estructura más
compleja que las procarióticas, y una diferencia fundamental es que las células
eucarióticas poseen un verdadero núcleo. La imagen corresponde a una microfotografía
electrónica de una sección fina de una célula de levadura, un microorganismo eucariota
típico. El diámetro de la célula es de alrededor 8 µm. El núcleo es una estructura
envuelta por una membrana en la que se localiza el DNA. En el núcleo el DNA se
organiza en cromosomas, unas estructuras que se mantienen prácticamente invisibles
salvo en el momento de la división. Antes de que ocurra la división celular, los
cromosomas se duplican y posteriormente se condensan y compactan, para luego
dividirse a la par que el núcleo. Al proceso de división nuclear en eucariotas se le
denomina mitosis, y es un proceso complejo y finamente regulado. De la división de
una célula parental se producen dos células idénticas, cada una de ellas recibe un núcleo
con igual dotación cromosómica.
Las células eucarióticas poseen igualmente otra serie de estructuras internas
denominadas orgánulos internos, en las cuales tienen lugar muchas de las funciones
celulares. Los orgánulos internos no existen en células procarióticas, aunque los
procesos fisiológicos que se llevan a cabo en estos orgánulos, como la respiración y la
fotosíntesis, también pueden darse en las células procarióticas. Un tipo de orgánulos
interno presente en la mayoría de las células eucarióticas son las mitocondrias. Las
mitocondrias son los orgánulos en los que se realizan las funciones de generación de
energía. La energía que se genera en las mitocondrias es posteriormente utilizada por
toda la célula.
Las algas son microorganismos eucarióticos capaces de realizar la fotosíntesis. En
estos microorganismos, al igual que en las plantas verdes, se encuentra otro tipo de
orgánulo: el cloroplasto. Los cloroplastos son verdes, acumulan la clorofila y son los
responsables de la captación de la energía de la luz necesaria para llevar a cabo la
fotosíntesis.
Comparación entre células procarióticas y eucarióticas
Merece la pena realizar algunas comparaciones entre células procarióticas y
eucarióticas. En primer lugar, parece bastante claro que existen diferencias muy
marcadas a nivel de la estructura interna en estos dos tipos de células. Las células
eucarióticas, por ejemplo, presentan multitud de funciones celulares que corren a cargo
de estructuras rodeadas por una membrana (orgánulos). La siguiente tabla enumera
algunas estructuras membranosas presentes en eucariotas.
Estructura
Mitocondrias
Cloroplastos
Retículo
endoplasmático
Aparato de Golgi
Vacuolas
Lisosomas
Peroxisomas
Glioxisomas
Núcleo
Características
Función
De tamaño procariótico, disposición
Generación de energía: respiración.
compleja de la membrana interna.
Verdes, contienen clorofila, formas variadas,
Fotosíntesis.
casi siempre de gran tamaño.
No es un orgánulo diferenciado, sino una
extensa organización de membranas internas; Síntesis proteica.
lugar donde se localizan los ribosomas.
Agrupaciones de membranas con diferente Secreción de enzimas y otras
estructura.
macromoléculas.
Digestión de los alimentos
Cuerpos membranosos redondeados de baja (vacuolas nutricionales); excreción
densidad.
de los productos de desecho
(vacuolas contráctiles).
Contienen y liberan enzimas
Partículas membranosas submicroscópicas.
digestivas.
Partículas membranosas submicroscópicas. Foto respiración en plantas.
Partículas membranosas submicroscópicas. Enzimas del ciclo del glioxilato.
Contienen el material genético
Grande, generalmente situado en el centro.
(DNA genómico).
A continuación se muestra una tabla en la que se compara la célula procariótica y
eucarióticas en varias categorías y realiza las grandes diferencias estructurales entre
procariotas y eucariotas. Sin embargo, debemos recordar en este punto que todas las
células contienen moléculas del mismo tipo: proteínas, ácidos nucleicos, polisacáridos y
lípidos, y que todas ellas emplean la misma clase de maquinaria metabólica. Las
diferencias químicas en los sillares estructurales y las variaciones en el ensamblaje de
las macromoléculas para formar las células, da lugar a la diversidad estructural y
funcional que caracteriza a los organismos vivos actuales.
Propiedades
Procariota
Eucariotas
Grupos filogenéticos
Bacteria, Archaea
Eucariotas: algas, hongos,
protozoos, plantas, animales.
Estructura y función del
núcleo:
Membrana nuclear
Nuclelo
Ausente.
Ausente.
Presente.
Presente.
DNA
Molécula única, generalmente
Lineal, formando los cromosomas,
circular y covalentemente cerrada,
y frecuentemente se acompleja con
no acompañada con histonas (otros
histonas.
DNAs en plásmidos).
Mitosis; aparato mitótico con huso
microtubular.
División
No mitosis.
Reproducción sexual
Proceso fragmentario,
Proceso regular; meiosis,
unidireccional; no meiosis; por lo
reordenamiento de la dotación
general, sólo se reordenan partes de
cromosómica completa.
la dotación genética.
Intrones en los genes
Raros.
Frecuentes.
Estructura y organización del
citoplasma:
Membrana citoplasmática
Habitualmente carece de esteroles; Existen generalmente esteroles;
pueden existir hopanoides.
ausencia de hopanoides.
Membranas internas
Relativamente sencillas; limitadas a Compleja; retículo endoplasmático;
grupos específicos.
aparato de Golgi.
Ribosomas
70S
80S, salvo los ribosomas de las
mitocondrias y los cloroplastos que
son 70S
Orgánulos membranosos
Ausentes
Existen varios.
Sistema respiratorio
Pigmentos fotosintéticos
Paredes celulares
Endosporas
Vesículas de gas
Formas de motilidad:
Forma parte de la membrana
citoplasmática; ausencia de
mitocondrias
En membranas internas o
clorosomas; ausencia de
cloroplastos
Presentes (en la mayoría),
compuestas de peptidoglicano
(Bacteria), otros olisacáridos,
proteína, glicoproteína (Archaea).
Presentes (en algunas), muy
termorresistentes.
Presentes (en algunas).
En las mitocondrias.
En los cloroplastos.
Están presentes en plantas, algas,
hongos, generalmente
polisacarídica; ausentes en
animales, la mayoría protozoos.
Ausentes.
Ausentes.
Movimiento flagelar
Los flagelos se componen de un
solo tipo de proteína cuya
Flagelos o cilios; están formados
disposición da lugar a una fibra que
por microtúbulos; no rotan.
se ancla a la pared celular y la
membrana; los flagelos rotan.
Movimiento no flagelar
Motilidad por deslizamiento
mediada por vesículas de gas.
Corriente citoplasmática y
movimiento ameboide; motilidad
por deslizamiento.
Presentes; los microtúbulos se
encuentran en flagelos, cilios,
Microtúbulos del citoesqueleto Ausentes.
cuerpos basales, huso mitótico,
centriolos.
Pequeña por lo general,
Habitualmente es más grande,
Tamaño
habitualmente <2 μm de diámetro. desde 2 a >100 μm de diámetro.