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Células Procariotas Las células presentan una gran diversidad en cuanto tamaño, forma, etc., pero todas ellas poseen unas características básicas comunes que son las siguientes: a) Están rodeadas por una o varias envolturas que las separa del medio; estas envolturas son las membranas celulares. b) Poseen citoplasma, en el se producen la mayoría de las reacciones metabólicas necesarias para su mantenimiento. En el citoplasma se diferencian dos partes: un medio líquido o citosol y el morfoplasma formado por una serie de estructuras con funciones específicas, los orgánulos celulares: ribosomas, mitocondrias etc. Estos orgánulos varían de unas células a otras. c) Todas las células poseen una zona, con frecuencia situada en el centro, donde se localiza el material genético, esta zona puede o no estar separada del resto del citoplasma. Este material genético esta constituido por una o varias moléculas de ADN. Células Procariotas Atendiendo a su organización se diferencian dos tipos de células: a) Célula procariota y b) Célula eucariota. Las “células procariotas” son células pequeñas y de estructura muy sencilla que se caracterizan por no tener un núcleo propiamente dicho; esto es, no tienen el material genético envuelto en una membrana nuclear y separado del resto del citoplasma por lo cual el contenido del núcleo está diseminado en la zona central del citoplasma. Las células procariotas constituyen microorganismos unicelulares de vida muy simple. Células Procariotas • Las células procariotas poseen un citoesqueleto que se involucra en la protección, la forma y la división celular. Pueden tener formas redondeadas, espirales o de bastón. La parte más externa presenta una pared celular compuesta por mureína, sustancia lipoproteica que le da la forma a la célula. La pared celular está rodeada de poros y protege a las procariotas de agresiones externas. La pared no es selectiva, ya que permite la entrada de agua, oxígeno y sustancias vitales, como así también la salida de sustancias celulares de desecho. Hay bacterias que poseen una membrana externa lipídica (formada por lípidos) que rodea a la pared celular. Células Procariotas • A las células procariotas se les considera una de las células más simples y arcaicas que existen; están formadas por: a) Una pared celular rígida de componentes proteicos; b) Una membrana plasmática, formada por una doble capa de lípidos y de proteínas; c) Enzimas; d) Ácidos nucléicos, tanto ADN que presenta una estructura circular como ARN y ribosomas. La membrana plasmática tiene unos pliegues hacia el interior denominados mesosomas. Como ejemplos de este tipo están: a) Las arqueobacterias, b) Las bacterias o eubacterias y c) Las cianobacterias (algas verde azuladas). Células Procariotas • Arqueobacterias: también llamadas bacterias antiguas, son un grupo de organismos procariontes que viven en lugares donde ningún otro ser vivo viviría. Estos lugares pueden ser desde aguas termales, aguas con alto contenido salino, chimeneas volcánicas en los océanos a más de 80°C, pantanos ricos en metano, zonas con pH ácido y otras regiones que presentan condiciones inhóspitas para la mayoría de los seres vivos; por esa razón a las arqueobacterias se les llama extremófilas (amor por condiciones extremas de vida). Células Procariotas • Arqueobacterias: estos seres, son muy antiguos en el planeta. de hecho se cree que fueron los primeros en aparecer y además se cree que de existir vida en otros planetas como Marte se encontrarían a este tipo de bacterias. Estos organismos tienen muchas historias que contarnos, se han hecho muchas investigaciones sobre ellas y se intentan responder muchas interrogantes sobre el origen de la vida en nuestro planeta Células Procariotas • De acuerdos a sus hábitos de vida, las arqueobacterias, se dividen en tres grupos: a) Termófilas: requieren de sulfuros y se desarrollan a temperaturas de 80-100º C en medios muy ácidos. Las hay aerobias y anaerobias. Habitan en zonas muy calientes como áreas volcánicas, géiseres y manantiales. b) Halófitas: son microorganismos aerobios (necesitan oxígeno para vivir) que viven en ambientes acuáticos con alto contenido salino, de hasta un 25% de cloruro de sodio. Células Procariotas • c) Las metanogénicas: utilizan en su metabolismo el hidrógeno y el carbono como fuente de energía. Son microorganismos anaerobios (viven en ausencia de oxígeno) por excelencia. Producen gas metano que al acumularse en el ambiente sirve como fuente natural de gas industrial. Las metanogénicas habitan en el intestino de los animales y en el estómago de los rumiantes. Células Procariotas Las Bacterias o eubacterias: son microorganismos que habitan en el aire, suelo, agua y cuerpo de otros organismos. Son procariotas, unicelulares de organización muy sencilla. Características: a) Tamaño: El tamaño microscópico de las bacterias está determinado por el tipo de bacteria que se trate y por las condiciones ambientales (nutrientes, sales, temperatura, tensión superficial). La unidad de medida bacteriana es el micrómetro , que equivale a 1/1000 milímetros (10-3 mm) = 1 micrómetro). Para darse una idea de su tamaño se calcula que en un centímetro cúbico cabe alrededor de un millón de billones de bacilos de tamaño medio. b) Forma: Las bacterias difieren en la forma, las hay esféricas u ovales llamadas cocos, alargadas cilíndricas en forma de bastón se les denomina bacilos, en forma de espiral o helicoidal, los espirilos, en forma de coma las llamadas vibrios y algunas en forma cuadrada con lados y esquinas en ángulo recto. La forma de la bacteria puede ser modificada por las condiciones ambientales. Células Procariotas c) Composición Las bacterias están constituidas por un 70% de agua y un 30% de materia seca, de esta materia seca el 70% corresponde a proteínas, el 3% a ADN, el 12% a ARN, el 5% a azucares, el 6% lípidos y el 4% a minerales. d) Estructura de las bacterias : Dentro de este grupo se encuentra la pared celular, los flagelos, esporas, fimbrias o pelos y cápsula. Estas estructuras no siempre se encuentran en todas las bacterias, por lo tanto se consideran variables, razón por la cual se estima que no son esenciales. La célula bacteriana consta de: pared celular, membrana plasmática, mesosomas, ribosomas, citoplasma, gránulos, vesículas, plásmidos, flagelos, fimbrias o pili, cápsulas y endosporas. Células Procariotas • Pared celular: es una estructura rígida, se encuentra rodeando la membrana citoplasmática de casi todas las bacterias, posee una gran rigidez lo cual le confiere gran resistencia. Se considera esencial para el desarrollo y división bacteriana; cumple con dos funciones importantes: mantener la forma de la célula y evitar que la célula colapse debido a las diferencias de presión osmótica por el constante intercambio de fluidos. Células Procariotas • • Membrana plasmática: Luego de la pared celular se encuentra la membrana plasmática, estructura lipoproteica con permeabilidad selectiva, puesto que regula qué sustancias entran y salen de la célula, separando activamente el contenido celular de los fluidos que la rodean. Es así que aquellas moléculas como el agua, el oxígeno o el dióxido de carbono, que son de pequeño tamaño molecular, pueden difundir libremente de y hacia la célula, mientras que las macromoléculas como los hidratos de carbono o los aminoácidos lo hacen de manera regulada mediante proteínas especializadas que transportan a dichas sustancias por todo el espesor de la membrana plasmática. En la membrana plasmática se localizan también enzimas que intervienen en la producción de energía (ATP), función que en la célula eucariótica cumple la mitocondria. Células Procariotas • • Mesosomas: son invaginaciones (repliegues y extensiones) de la membrana plasmática que contienen enzimas que participan en la duplicación del ADN. Los mesosomas intervienen en procesos metabólicos y de reproducción de la célula bacteriana. Citoplasma: presenta un aspecto viscoso, en él se encuentran: materiales de reserva, ARN, ribosomas, un nucleoide ubicado en su zona central donde se encuentra la mayor parte del ADN bacteriano. En algunas bacterias se encuentran dispersos por el citoplasma fragmentos circulares de ADN con información genética llamados plásmidos y pigmentos fotosintéticos en el caso de bacterias fotosintéticas. En el citoplasma se realizan los procesos metabólicos de la célula bacteriana. Células Procariotas • Ribosomas son organelos con apariencia de gránulos, algunos se hallan dispersos en el citoplasma bacteriano y otros se agrupan en cadena y se les denomina polirribosomas; están compuestos por ácido ribonucleico - ARN (60%) y proteína (40%). Su función es la síntesis de proteína. • Región nuclear (no núcleo) está localizada centralmente en la célula, se compone principalmente de ADN aunque también puede encontrarse ARN y proteínas asociadas a éste. El ADN esta dispuesto en un cromosoma largo y circular, algunas veces llamado nucleoide, o cuerpo cromatínico. Células Procariotas • Gránulos o cuerpos de inclusión: son materiales de reserva como lípidos, hierro, azufre que se almacenan en el citoplasma, en los períodos de suficiente aporte nutricional para ser utilizados en épocas de inanición • Vesículas: se encuentran en ciertas bacterias que habitan en lagos estas vesículas les sirven para flotar, contrarrestando la atracción gravitatoria, y así lograr el óptimo de luz Células Procariotas • Plásmidos: son pequeñas moléculas circulares de ADN extracromosómico, se encuentran en la región nuclear de algunas bacterias. Los plásmidos contienen información genética para la bacteria complementaria a la contenida en el nucleoide y que le es útil para su supervivencia en condiciones desfavorables; por ejemplo el código que hace resistentes a las bacterias a los antibióticos, la capacidad de apareamiento, la resistencia y la tolerancia a los materiales tóxicos. Los plásmidos son muy utilizados en ingeniería genética ya que por su tamaño resulta fácil manipularlos; se pueden aislar, introducir en ellos información e introducirlos en otras células bacterianas viables en las cuales se expresa la información que ellos portan. Células Procariotas • • Flagelos: Para el desplazamiento, la mayor parte de las procariotas utilizan prolongaciones denominadas flagelos, que se unen a la pared o a la membrana plasmática. Las bacterias que poseen flagelos tienen movilidad, o sea, el movimiento de traslación de un punto a otro en forma rápida y de zig zag permitiéndoles responder a estímulos químicos o luminosos. Los flagelos permiten a la mayoría de bacterias la movilidad en medios líquidos. Fimbrias o pili: muy numerosos y cortos, se encuentran relacionadas con diversas funciones como la de adherencia a las superficies de tejidos, sitios de adsorción para virus bacterianos y además pueden servir como pelos sexuales para el paso de ADN de una célula a otra, no tienen función de motilidad Células Procariotas • • Cápsula: es una estructura de material viscoso que rodea la pared celular de muchas bacterias que se encuentran en su ambiente natural. La cápsula no cumple ninguna función metabólica pero sirve de protección, cuando una bacteria encapsulada invade a un huésped, la cápsula evita que los mecanismos de defensa del huésped destruyan la bacteria, permite la adhesión de bacterias hermanas para la formación de colonias, igualmente permite a las bacterias adherirse a diversos tejidos animales, piezas dentales, partes de algunos vegetales como las raíces, a las rocas, etc. Endosporas: son estructuras generalmente de forma esférica que se forman en ciertas bacterias como respuesta a condiciones ambientales adversas (poca humedad, temperaturas extremas, agentes químicos y físicos etc.). Cuando las condiciones ambientales vuelven a ser favorables la endospora se transforma de nuevo a la forma vegetativa Células Procariotas e) Reproducción: Generalmente las bacterias se reproducen asexualmente por fisión binaria o bipartición, unas pocas por gemación. Durante la bipartición la célula bacteriana origina dos células iguales o clones. El resultado de la fisión binaria son dos células hijas por cada célula madre, así, una célula se divide en dos, dos en cuatro y cuatro en ocho y así sucesivamente. La división empieza en el centro de la bacteria por una invaginación de la membrana citoplasmática que da origen a la formación de un tabique transversal. El proceso de división ocurre en tres fases principales: a) Elongación o alargamiento de la célula y duplicación del material genético o ADN, b) Separación del ADN dentro de las células hijas formadas y c) La citocinesis o separación celular. Células Procariotas Utilidad de las bacterias: Las bacterias son útiles: a) Para fijar el nitrógeno atmosférico que es tomado por las plantas y luego transferido a los animales. b) En la descomposición la materia orgánica muerta ayudando de esta manera a la fertilización del suelo. c) En la producción de algunos antibióticos. d) En la producción de determinadas enzimas. e) En la elaboración de productos lácteos como: queso, yogur, mantequilla. f) En la producción de vinagre. g) En la producción de curtido de cueros (pieles). h) En la depuración de aguas residuales. i) La bacteria Echerichia coli ha sido manipulada genéticamente para producir insulina. Células Procariotas Enfermedades de origen bacteriano: Las bacterias pueden ocasionar enfermedades, entre las bacterias más perjudiciales tenemos: a) Clostridium Tetani: es el causante del tétano cuando la herida se contamina con ésta bacteria, la cual afecta el sistema nervioso causando rigidez muscular y la muerte. b) El bacilo de Koch o Mycobacterium tuberculosis que causa la tuberculosis cuando la persona enferma tose y en su esputo se libera el bacilo. c) El bacilo Salmonella typhi causante del tifo a través de alimentos contaminados con excretas. d) El bacilo Corynebacterium diphtheriae que produce una infección del sistema respiratorio, la difteria, que además lesiona el corazón y el sistema nervioso ocasionando la muerte. e) La espiroqueta Treponema pallidum que produce una enfermedad de trasmisión sexual denominada sífilis. f) La Brucella, bacteria que causa la brucelosis por contacto con ganado infectado, leche o carne contaminada y en la mujer provoca el aborto espontáneo. Células Procariotas • Cianobacterias: conocidas comúnmente como algas verdeazuladas por su color verde-azulado (a veces rojizas), son fotosintéticas, ya que transforman la energía lumínica en energía química, almacenada en carbohidratos. Pueden vivir sobre las rocas, los suelos húmedos y las aguas dulces o saladas. Se supone que las cianobacterias fueron las que formaron el oxígeno que se liberó en la primitiva atmósfera terrestre. Al ser responsables de la primera acumulación de oxígeno en la atmósfera, las cianobacterias han tenido una enorme relevancia en la evolución de nuestro planeta y de la vida en él. Las cianobacterias contienen pigmentos de color verde, la clorofila, de color rojo, la ficoeritrina y azul, la ficocianina. Células Procariotas • En la actualidad presentan una amplia distribución ecológica, encontrándose en ambientes muy variados, tanto terrestres como marítimos, e incluso en los más extremos. Su principal forma de vida es la fijación de CO2 y nitrógeno atmosférico contribuyendo de manera importante a la productividad primaria global de la Tierra. • Muchas cianobacterias, por ejemplo, Anabaena azolla juegan un papel importante en el desarrollo de cultivos como el arroz. Anabaena azollae , en simbiosis con helechos, proporciona hasta 50 kg de nitrógeno, siendo la utilización de este sistema fijador general en muchas regiones del sudeste asiático. Células Procariotas • En síntesis, dentro de los ecosistemas las procariotas establecen relaciones con lo seres vivos, ya sea favorables como en las simbiosis o perjudiciales como en el parasitismo. No obstante, son de suma importancia por su papel en la descomposición de la materia orgánica en inorgánica como así también en los ciclos biogeoquímicos, en especial en el ciclo del carbono y del nitrógeno.