Célula Procariota: Características y Composición Química

Característica de la célula procariota

• Las células procariotas se distinguen por su composición química y estructura, diferente a las eucariotas.
• La Universidad del Sinú, Facultad de Ciencias de la Salud, presenta un estudio sobre las características de la célula procariota.
• Alicia Humanez Alvarez Ph.D. es la encargada de este estudio.

Composición Química Celular

• La composición química de la célula se basa en tres componentes principales, agua, iones inorgánicos y moléculas orgánicas

Agua en la Célula

• El agua es el elemento esencial para la vida, representando el componente principal e imprescindible del cuerpo humano con un 70% de la masa celular total.
• El agua es un solvente universal
• Las moléculas polares y los iones son solubles en agua y se conocen como hidrófilas.
• Las moléculas no polares no interactúan con agua y se les denomina hidrófobas.
• El agua es fundamental en la formación de estructuras biológicas
• Al nacer, el cuerpo tiene aproximadamente un 75% de agua, mientras que en la edad adulta disminuye al 60%.
• El agua representa el 60% de la composición celular interna y el resto extracelular.
• El agua regula la temperatura corporal.
• Las reacciones metabólicas requieren un medio acuoso, con el agua actuando de enzima.
• El agua facilita el transporte de nutrientes, oxígeno y residuos.
• Se necesita la restitución de agua por perdida de la misma.
• La vida tiene un pH próximo a la neutralidad

Iones Inorgánicos

• Los iones inorgánicos constituyen el 1% o menos de la masa celular total.
• Algunos iones inorgánicos importantes son el sodio (Na+), potasio (K+), magnesio (MG2+), calcio (CA2+), fosfato (HPO42+), cloro (Cl-) y bicarbonato (HCO3).
• Estos iones inorgánicos intervienen en el metabolismo celular.

Macromoléculas

• Las macromoléculas constituyen el 80-90% del peso en seco de la mayoría de las células

Tres Dominios de la Vida

• Los tres dominios de la vida incluyen bacteria, archaea, y eucarya
• Ultimo antepasado común universal (LUCA)

Diferencias Entre Células Procariotas y Eucariotas

• Las células se clasifican principalmente en dos tipos: procariotas y eucariotas.
• Las células procariotas (bacterias) se caracterizan por la ausencia de una envoltura nuclear.
• Las células eucariotas presentan un núcleo definido, y su material genético está separado del citoplasma.
• Las células eucariontes son de mayor tamaño (10-100 micras) en comparación con las procariotas (1-10 micras).
• Las eucariotas se reproducen sexualmente o por mitosis/meiosis, mientras que las procariotas típicamente usan fisión binaria entre otros procoesos.
• Las arqueobacterias se consideran fósiles vivientes
• El crecimiento óptimo de Pyrococcus furiosus es a 104°C
• Halobacterium son halófilos estrictos.

Dominio Archaea (Arqueobacterias)

• Los procariotas halófilos viven en ambientes de alta salinidad, como el Mar Muerto.
• Estos procariotas requieren sal para su crecimiento, estabilizando paredes celulares, ribosomas y enzimas mediante el ión Na+.
• Los procariotas metanogénicos habitan en el rumen de vacas y otros rumiantes.
• Una vaca eructa cerca de 50 litros de metano por día.
• El metano es un gas de efecto invernadero que se acumula rápidamente en la atmósfera.
• La destrucción de área verdes que son reemplazadas por ganado produce unn doble impacto en el efecto invernadero.
• Los procariotas termófilos requiere altas temperaturas (80°-105° grados) para vivir
• Se reproducen por división binaria.
• Se encuentran en todos los ambientes de la tierra incluyendo fosas oceánicas y el interior de rocas sólidas.
• La mayoria tiene una existencia independiente pero algunas especies como Chlamydia Trachomatis y Rickettsia son organismos intracelulares obligados.
• El ADN de los procariontes se ubica en el nucleoide.
• Pequeños lazos de ADN conocidos como plásmidos se encuentran en el citoplasma bacteriano.
• Presentan diversidad estructural.
• Tienen gran habilidad adaptarse a los cambios.
• Han habitado la tierra por 3 mil millones de años.

Eubacterias

• Las eubacterias son bacterias típicas, como la Escherichia coli, microorganismos unicelulares procariotos con un tamaño usualmente de 1 a 10 micras.
• Las eubacterias no necesitan citoesqueleto.
• Diversas funciones convierten a las bacterias en organismos indispensibles para el mantenimiento del equilibrio ecológico ya que contribuyen al mantenimiento de los ciclos

Componentes de un Procariota Típico

• E. Coli tiene forma de bastón.
• Su diámetro es de 1µm y 2 de longitud.
• La pared celular bacteriana está compuesta por polisacáridos y péptidos.
• La membrana plasmática facilita la separación funcional.
• El ADN es una molécula ciruclar ubicada en el nucleoide.
• Hay 30,000 Ribosomas en el citoplasma.

Pared Celular

• Las paredes celulares protegen y generan Resistencia.
• La pared celular otorga Rigidez a la estructura
• Sirven como filtros.
• Las paredes celulares de las bacterias gramnegativas tienen lipopolisacáridos.
• Los antibióticos funcionan inhibiendo las paredes celulares

Membrana Citoplasmática

Funciones de la membrana plasmática:

• Otorga una Barrera osmótica
• Transporte de sustancias y desechos
• Biosíntesis
• Transducción de energía (respiración)
• Replicación de ADN
• Punto de anclaje para los flagelos, cilios, fimbrias y pili.

Citoplasma Bacteriano

• Sistema coloidal.
• Contiene un 85% H2O, minerales y fermentos.
• No posee membranas (organelas).
• Aspecto granuloso.(ribosomas)
• Plásmido, nucleído (DNA)

Ribosomas

• Tienen un coeficiente de 70S (coeficiente de sedimentación).
• Poseen un sistema coloidal y un 85% H20, minerales y fermentos.
• Están contienen sistemas membranosos (organelas).
• Su aspecto es granuloso.(ribosomas).
• Son ricas en ARN y proteínas.
• Son de síntesis de proteínas.

Nucleoide

• ADN sigue el modelo clásico de Watson y Crick: dos hebras anti paralelas en doble hélice.
• Región del citoplasma donde se encuentra condensado el ADN bacteriano
• Las bacterias son organismos haploides poseen un solo cromosoma.

Inclusiones Citoplasmáticas

• Gránulos de polisacáridos
• Inclusiones lipídicas
• Gránulos de azufre
• Cianoficinas
• Carboxisomas
• Magnetosomas
• Vacuolas de gas

Glicocalix

• Es una capa externa delgada y flexible,.
• Es hecha de Polisacáridos (glicoproteínas yproteoglicanos)
• Facilita la adherencia de la bacteria.
• Actúa como antígeno (reconocimiento bacteriano)

Flagelos

• Son Apéndices filiformes de estructura helicoidal.
• Se hallan frecuentemente en bacilos y vibriones
• Los flagelos están Compuesto por : filamento (flagelina), codo (proteína simple), y corpúsculo basa

Tipos de Flagelos

• A-Monótricos. Vibrio
• B- Lofótricos. Pseudomona
• C- Anfítricos. Spirillum
• D- Perítricos. Proteus.

Pelos o Pili

• Es una Estructura proteica (pilina), son largas, gruesos y pocos númerosos.
• Sirve como pelo sexual - unión a célula receptora durante la conjugación
• Se usa durante la Transferencia de material genético por conjugación
• No aparecen en las gran positiva
• Facilita el Intercambio de moléculas y fijación al sustrato

Fimbrias

• Las fimbrias son Apéndices proteicos (evaginaciones de la MC y atraviesan los poros de la pared celular)
• Se pueden encontrar de (1-1.000) vista con un microscopio electrónico.
• No tienen Movilidad y permiten la adherencia a colonias
• Los eucariontes Se encuentran tanto en las bacterias Gram-negativas como en Gram-positivas.

Cápsula

• Hecha de una capa mucosa, compleja, de grosor variable.
• Fuera de la pared celular.
• Compuesta de polisacáridos.
• Su Adherencia es propia grana+ y gran- Las capsulas proveen protección (fagocitósis desecación y materiales tóxicos).

Esporas

• Cubierta rígida e impermeable (citoplasma, ADN y ribosoma)
• Resistente al calor a 120 greados
• Bajo metabolismo
• Hay activación de la germinación

Plásmidos

• Es el ADN, Circular extra cromosómico
• Se encuentra en el nucleoide
• Tiene genes de resistencia y tolerancia
• Se transmite por herencia de conjugación
• Es un mecanismo de Evolución, adaptación y resistencia.

Tipos de Reproducción Bacteriana

• Hay intercambio de información genética por recombinación
• No hay formación de gametos
• Los dos tipos de reproducción son asexual y parasexual

Reproducción Asexual: Fisión Binaria

• Proceso donde se alarga el citoplasma y se invagina en la mitad para luego formar 2 células hijas.
• El éxito de un clon radica en su capacidad de reproducirse con rapidez

Reproducción Parasexual: Transformación

• Mecanismo: Fragmentos de ADN que pertenecían a células lisadas (rotas) se introducen en células normales. El ADN fragmentado recombina con el ADN de la célula receptora, provocando
• Cambios en lainformación genética de ésta

Bacteriofago

• Virus que infecta a la bacteria

Transducción

• Cuando una célula es atacada por un virus bacteriófago, la bacteria genera nuevas copias del ADN vírico. En la fase de ensamblaje se pueden introducir fragmentos de ADN bacteriano en lacápsida del virus.
• Los nuevos virus ensamblados infectarán nuevas células. Mediante este mecanismo, una célula podrá recibir ADN de otra bacteria e incorporar nueva información

Conjugación

• Célula conjugativa (F+), con su pelo sexual, y otra no conjugativa (F-)
• Contacto entre las dos células por medio del pelo sexual
• Contracción del pelo sexual y contacto célula-célula y se forma un poro por donde pasa el DNA simple cadena desde la célula dadora a la receptora
• Síntesis de las cadenas de DNA conjugativo continua en la célula dadora y discontirua en la receptora
• Sellado de los poros y separación de las células. C/U contiene una copia del Factor F

Metabolismo Bacteriano

• Autótrofas utilizan carbono celular a partir de dióxido de carbono
• Heterotrofas utiliza compuestos orgánicos
• Litotrofas utilizan energía por oxidación de sustancias inorgánicas

Papel de las Bacterias en la Biosfera

• Bacterias Nitrificantes (fijación de Nitrógeno)
• Modificar (vitaminas, antibióticos, hormonas) por Ingeniería Genética.
• Biorremediación: eliminar contaminantes
• Destrucción de desechos radioactivos y desrrame de petróleo
• Tratamientos de aguas residuales

Ingeniería Genética

• La ingeniería genética manipula y modifica la genética introduciendo nuevos genes en algunos organismos.
• Esto se hace con el fin de obtener biológicamente productos de interés humano.

Biorremediación

• Se utilizan bacterias que descomponen productos como el petróleo
• El genero de las bacterias utilizadas son Arthrobacter y Pseudomonas.

Enfermedades Causadas por Bacterias

Algunas enfermedades causadas por bacterias son:

• Brucelosis
• Carbunco
• Colera
• Difteria
• Escarlatina
• Q Fiebre
• Legionelosis
• neumonía
• tuberculosis
• tétano

Estudio de la Universidad del Sinú sobre las características de la célula procariota y su composición química. Se exploran los componentes principales como agua, iones inorgánicos y moléculas orgánicas. Se destaca la importancia del agua como solvente universal y su papel en la formación de estructuras biológicas.