M. en C. Rafael Govea Villaseñor.
Las células procariónticas (También suele escribirse procariótica o procariota ) son propias de todos los organismos denominados como bacterias (eubacterias y arqueobacterias). Esta característica se usa para clasificar a estos organismos en el Reino Monera, según Whittaker.
En la actualidad se sabe que los organismos procarióticos pertenecen a dos líneas evolutivas diferentes: Las eubacterias y las arqueobacterias. Suele adjudicárseles la jerarquía taxonómica de Dominio y subdividirlas en Reinos. Sin embargo, no hay un acuerdo formal entre los biólogos respecto a cuántos reinos usar para clasificar a todos los organismos.
Estas células suelen ser pequeñas (de 0.2 a 10 µm) y su peculiaridad más importante es que son anucleadas, es decir, carecen de núcleo verdadero.
Antes de proseguir, recuerda que durante la lectura del texto que sigue debes de observar la primer figura donde se muestran a al modelo de célula procariótica . Trata de identificar las estructuras. En el texto se te proporcionará información acerca de ellas y luego se te cuestionará. Recuerda que para aprender debes, primero, contestar sin falta tu sólo. Debes de construir tu respuesta a partir de la información precedente y del análisis de las figuras.
También nota que el texto que sigue a los reactivos principales contiene la respuesta correcta de manera implícita. Por ello debes de buscar coherencia entre tu contestación y el texto que le sigue. Si encuentras una contradicción es muy probable que estés equivocado. Con frecuencia la respuesta se te dará también de modo gráfico.
Elabora una tabla con 6 encabezados: Organelo, función, ¿en qué célula está presente?, ¿a veces está ausente?, composición química y descripción.
Así pues, las células procarióticas siempre poseen las siguientes estructuras:
Nucleoide o ADN circular (ADNc). Así se llama a la región del citoplasma donde se encuentra la información genética. Es aquí donde se almacena, se replica, y se transcribe la información necesaria para construir todas las proteínas de la célula.
Suele denominarse nucleoide porque al teñir la célula esta zona se pinta intensamente debido al ADN que posee de modo parecido al núcleo de las células eucarióticas y ADNc porque el ácido nucleico suele ser una doble hélice sin extremos, es decir, circular. De acuerdo a la especie el ADNc tiene un tamaño entre medio millón de pares de bases a 7.5 Mpb.
A diferencia del organelo correspondiente de las células eucarióticas, en las células anucleadas: el ADN no está asociado a las proteínas básicas llamadas histonas y está directamente disuelto en el citoplasma y no hay una envoltura membranosa que lo aísle de este fluido.
El dibujo representa al ADNc o nucleoide. Nota que su perímetro es mucho mayor que el espacio disponible en la célula, de ahí que el ADNc se muestra enrollado varias veces de manera parecida a como lo estaría un círculo de estambre de 500 m dentro de una caja de zapatos (imagínate la analogía).
Con frecuencia hay círculos de ADN de tamaño mucho menor (miles de pb) llamados plásmidos. Contienen genes diversos, pero suelen ser útiles para resistir a los antibióticos, metales pesados o adaptarse a ambientes exigentes.
Ribosomas 70S (procarióticos). Los ribosomas son pequeñas partículas hechas de varios ARNr (ribosomal) y decenas de moléculas proteicas asociadas cuya función es fabricar proteínas uniendo aminoácidos transportados y transferidos por varias decenas de ARNt (de transferencia o transporte) siguiendo las instrucciones enviadas por el ADN por medio de ARNm (mensajeros). Esta función también tiene los siguientes nombres equivalentes: Síntesis de proteínas y Traducción de ARNm.
En una célula bacteriana pueden existir varios miles de ribosomas. En la primer figura están representados a mayor escala que los demás organelos.
¿Cuántos ribosomas 70S están dibujados? __________.
Cada ribosoma está formado por dos subunidades. Una de ellas se llama subunidad mayor y la otra subunidad menor, ambas se ensamblan cuando se encuentran con un ARNm y lo recorren desde el extremo 5' hasta el 3' fabricando una cadena proteica uniendo con enlaces péptídicos los aminoácidos, uno a uno.
Citoplasma. Este concepto tiene dos acepciones. En sentido amplio se entiende que se refiere a todo lo que no es, ni núcleo, ni membrana. En sentido estrecho se refiere al fluido que llena a la célula. A veces para referirse a este significado se usa la palabra citosol.
Así pues, el citoplasma es una solución coloidal donde las partículas del soluto, las sustancias disueltas, son muy grandes; ya sea por estar formadas por muchas moléculas juntas o por una macromolécula.
Así el citoplasma está formado por agua, pequeñas moléculas inorgánicas (poco más de 20 especies diferentes), pequeñas moléculas orgánicas (entre 800 y 1000 distintas) y biopolímeros (proteínas y ácidos nucleicos) disueltos.
El papel principal del citoplasma tiene que ver con ser el entorno donde ocurren las reacciones bioquímicas que constituyen el metabolismo celular y permitir la difusión de las sustancias de un lugar a otro.
Membrana plasmática. Es una bicapa lipídica con proteínas insertadas. La función principal de la membrana es controlar el paso de sustancias a su través. Las proteínas insertadas en la bicapa determinan las funciones que puede realizar la membrana.
En las células procariotas la respiración celular, la fotosíntesis, y otras funciones importantes ocurren en esta estructura y no en otros organelos especializados como pasa en las células eucariotas.
La Respiración celular es una serie de reacciones bioquímicas cuya finalidad es la de generar energía libre para realizar trabajo mediante la óxido-redución de compuestos orgánicos. La ecuación global del tipo más común de respiración, la aerobia, es: C6H12O6 + O2 -->-->-->--> CO2 + H2O + Eq (ATP).
La fotosíntesis es la vía metabólica que reduce CO2 a compuestos orgánicos (monosacáridos). La ecuación global del tipo más frecuente, la oxigénica, es: CO2 +H2O + ELuz -->-->-->--> (C*H2O)n+ O2.
Organelos y estructuras subcelulares a veces ausentes en las células procarióticas:
Flagelo. Es el organelo motriz de las células procarióticas, como tiene forma de un pequeño látigo, se le dió ese nombre. Escribe lo que significa el lexema y el gramema que forman su nombre: flage- = _____________ y -elo = ________________. Piensa en el verbo que tiene la misma raíz. Esta estructura está formada por unas decenas de proteínas diferentes. La más abundante se llama flagelina.
No debes de confundir a este organito motriz con el correspondiente organelo eucariótico encargado de la motilidad (undulipodio). Pues, el flagelo bacteriano no tiene una membrana que lo recubra sino sólo es una fibra hecha de moléculas de flagelina y el movimiento se logra, en este caso, por rotación del flagelo en su base donde tiene un codo, un eje y dos discos (en las bacterias gran negativas) que usan una corriente de protones (H+) como fuente de energía.
La pared celular es una cubierta hecha de diversos biopolímeros, cada uno de ellos envuelve completamente a la membrana plasmática a modo de una malla o cota, como la que usaban los guerreros feudales. De ahí que su función sea la de proteger a la célula contra daños mecánicos y osmóticos.
La pared celular de las bacterias gram positivas es gruesa. En las bacterias gram negativas la pared es delgada y está entre la membrana plasmática y la membrana externa. En las arqueobacterias, la pared celular está hecha de proteínas cuando existe.
En las eubacterias la macromolécula (llamada péptido-glucano) está formada por cadenas de aminoácidos entrecruzadas con cadenas de monosacáridos como la glucosa.
Nota que la pared es exterior a la membrana plasmática.
La pared le da soporte a la membrana e impide que la célula estalle cuando entra demasiada agua por ósmosis (osmosis es el proceso físico-químico que consiste en el desplazamiento de agua a través de una membrana semipermeable desde un compartimiento con pocos solutos -sustancias disueltas- a otro compartimiento con una solución más concentrada).
Algunos antibióticos (penicilinas) bloquean la síntesis de la pared y dado que la pared debe de rehacerse conforme crece la célula, las bacterias que producen la infección son se hacen incapaces de resistir las variaciones en la cantidad de solutos de su ambiente y eventualmente estallan.
Además, la pared da forma a la célula.
Por otra parte, este fenómeno (la ósmosis) lo usamos desde hace milenios para conservar los alimentos. Por ejemplo:
Cuando preparamos frutas en dulce (almíbar), la cantidad de azúcar disuelta en el agua que rodea a las bacterias extrae por ósmosis el agua del citoplasma de éstas e impide que ellas echen a perder la fruta.
Escribe otro ejemplo similar al anterior: _______________________________.
La cápsula es la cubierta más externa de un cierto número de bacterias. En las cianobacterias suele denominarse vaina y está constituida por mucopolisacáridos (proteínas unidas covalentemente a monosacáridos ) los cuales protegen a la célula contra la fagocitosis (fago- = comer, cito- = célula y -sis = proceso) y les permite adherirse a ciertas superficies.
Algunas especies patógenas de bacterias (Diplococcus pneumoniae) son virulentas cuando poseen la cápsula e inofensivas en su ausencia.
El mesosoma es en realidad es un invaginación de la membrana plasmática. Se ha sugerido que participa en la división celular pues el ADNc se encuentra fijo a ella. También se considera que el mesosoma aumenta la superficie metabólica capaz de llevar a cabo diversas funciones como la respiración celular y otras.
Los tilacoides o membranas fotosintéticas son pequeñas vesículas membranosas que como su segundo nombre lo indica llevan a cabo una función muy importante. Tú ya estudiaste en primaria y secundaria ese proceso.
¿Cómo se llama dicha función? _____________________________________.
Es decir, ese proceso (-sis) consiste en unir (sin-) algunos átomos provenientes del CO2 y del H2O, en tipo más común, con ayuda de la luz (foto-).
Escribe cuáles son las sustancias producidas al reducir (agregar hidrógenos) del H2O al CO2 con ayuda de la energía lumínica: _________________________ y _________________________.
De allí que esas membranas posean clorofila o bacterioclorofila.
Los Pili (de pil- = pelo) son estructuras que como su nombre lo indica son parecidos a pelos. Existen varios tipos y suelen estar involucrados en la adhesión celular a ciertas superficies específicas, en la secreción de proteínas y también en la transferencia de ADN plasmídico a otras bacterias (conjugación bacteriana).
Finalmente, Las inclusiones. En muchas células procarióticas existen gotas, burbujas y cristales de sustancias diversas, las cuales constituyen una reserva de sustancias alimenticias tales como: lípidos, azufre, polifosfatos, ácido polihidroxibutírico y glucógeno. O gas, pero para darle flotabilidad
Ahora anota el nombre a todas las estructuras señaladas en la penúltima figura. ¿Qué tipo de célula está representada en esa figura? ____________________. Anota el nombre de las estructuras.
Para concluir con los procariotes, también llamados protocitos, debemos decir que tienen tres formas celulares básicas:
1. Coco. Cuando son esféricas u ovoidales.
2. Bacilo. Cuando tienen forma de bastón o de salchicha.
3. Espirilos. En el caso de que parezcan sacacorchos o resortes.
¿Por su forma que nombre le darías a la bacteria de la primer figura de la entrada anterior? __________________________________.
¿Por su forma que nombre le darías a la bacteria de la figura 3? __________________________________.
¿Qué significado tienen las letras de las flechas de la misma figura 1 de la entrada anterior?
N = ________________________.
M = ___________________.
P = ________________________.
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