Todas las células procariotas son bacterias y todas las bacterias son células procariotas.

Transcripción

1 2. CÉLULAS PROCARIOTAS: micoplasmas bacterias c) cianobacterias Carentes de auténtico núcleo. Tienen ADN, pero no está definido. Todas las células procariotas son bacterias y todas las bacterias son células procariotas. Su organización es muy sencilla. Contienen ribosomas y algunos sistemas de membranas que no forman verdaderos orgánulos. MICOPLASMAS Pasteur pensó que la pleuroneumonía bovina era causada por un agente bacteriano muy pequeño. Se demostró que no era un virus, por que puedo ser aislado y cultivado en un medio de cultivo sin células. Más adelantes, Elford, en 1931, por medio de filtros, determinó que el tamaño de estos organismos era de micras, más pequeño que algunos virus. En 1962, el microorganismo fue reconocido como el agente causante de la pleuroneumonía. En la actualidad hay más de 30 cepas distintas, que causan enfermedades respiratorias en las aves, artritis en cerdos, etc. En los humanos causa uretritis y pleuroneumonía. Al género se le dio el nombre de micoplasma.(género mayúscula, especie minúscula). Micoplasma laidlawii, de micras, por su tamaño es de transición entre virus y bacterias. Tiene vida libre (no es un parásito obligado). Contiene ADN, ribosomas de 70 S, y algunas enzimas. También poseen un gránulo, del que se desconoce la función y una vacuola, que se interpreta como un pliegue de la membrana. Tiene también membrana de 10 nm. de espesor. EL ADN es el 4% y es de doble hélice, de unos pares de bases y su longitud es de unos 170 micras. El ARN es el 8%. Puede sintetizar muchísimas enzimas, entre éstas están las necesarias para crear proteínas, para la glucólisis, etc. Sintetiza todas las proteínas necesarias para su funcionamiento. Carecen de pared celular. Todas las procariotas, menos la micoplasma poseen pared celular. Estas bacterias tienen colesterol (el resto de las bacterias no). Su tamaño es de micras de diámetro. A continuación crecen algo más de 1 y se llena de inclusiones de menos de 1 micra. Su crecimiento finaliza liberando las células hijas correspondientes a las inclusiones de 0.1 micrómetros. Micoplasma gallisecticum, de 0.25 micras. La división celular es por tabicación y luego se separan. Este sería el límite de tamaño de las células procariotas. (Las más pequeñas), después vienen los virus. La membrana tiene un determinado espesor (10 nm). Dentro tiene que tener un cierto espacio interior. Entonces, como mínimo, tendrá 10 nm para meter algo dentro. Estos organismos necesitan realizar 100 1

2 reacciones enzimáticas diferentes. Para ello tiene que haber cierto espacio. También hay moléculas de repuesto para metabolizar. Esto lleva a un diámetro mínimo de 50 nm. La M.laidawii tiene un diámetro de 50 nm. No se puede descartar la existencia de bacterias con necesidades inferiores, y por tanto más pequeñas. B) BACTERIAS: Existen muchos tipos distintos. La más estudiada es la E.Coli. Es un bacilo que se encuentra en el tubo digestivo de los mamíferos. Su tamaño es de 1x2 micras. Contiene unos 5000 compuestos distintos (agua, ADN, etc.). Se reproducen cada minutos. Se reproducen en un medio de cultivo con glucosa y sales minerales. Esto quiere decir que poseen los elementos necesarios para sintetizar sus compuestos. Poseen (las bacterias en general) una membrana recubierta por una pared varias veces más gruesa que la membrana plasmática. Las gram + tienen una pared celular de polisacáridos y proteoglucanos. En los gram es más delgada y se organiza así: externamente se encuentra la membrana plasmática. Después una capa de oligosacáridos y peptidoglucanos que constituyen el espacio peuplástico. Después una bicapa lipídica, que constituye la membrana externa, y contiene una proteína llamada PORINA, que la hace permeable a muchas sustancias. Recubriendo a la membrana externa se encuentra un recubrimiento de glúcidos llamado CÁPSULA, que son glucolípidos unidos a los fosfolípidos de la membrana externa. La membrana externa posee potentes antígenos, de ahí la gran toxicidad de las gram en mamíferos, así como su mayor resistencia a la penicilina y a la enzima lisozima (impide la agregación de los componentes de la pared) El ADN se encuentra más centralizado, no está unido a histonas, a veces, está unido a otras proteínas o componentes llamados POLIAMINAS. En E.Coli, en fases próximas a la división celular, el ADN forma dos regiones nucleares. Cada molécula de ADN que forma estas regiones están en contacto con una invaginación de la membrana plasmática llamada mesosóma, que ayuda a la división celular y contiene enzimas relacionadas con la reproducción. Los mesosómas se duplican antes que el ADN y contiene enzimas de la cadena transportadora de electrones y otras adosadas a la membrana plasmática. Estos mesosómas serían el primero esbozo de los organismos. Pueden poseer hasta ribosomas de 70 S. Pueden sintetizar miles de proteínas. Estos ribosomas contienen más ARN que proteínas. Presentan una gran diversidad. Los ciclos metabólicos de algunas bacterias no se diferencian de organismos superiores y otras tienen ciclos muy exclusivos. Fotosintetizadores: Fuente de energía la luz solar Fuente de energía Quimiosintetizadores: fuente de energía la luz química Heterótrofos: materia orgánica (bacterias) Fotosintetizadores Autótrofos: materia inorgánica (bacterias) Heterótrofos: materia orgánica (seres humanos) Quimiosintetizadores 2

3 Autótrofos: materia inorgánica (bacterias) En los cuatro hay representantes bacterianos, pues se han ido adaptando a los diferentes biotopos. Las bacterias fotosintetizadores poseen clorofila, distinta de la vegetal. Las células procariotas no fagocitan ni pinocitan. Tampoco tienen lisosomas. Algunas producen exoenzimas que actúan fueran de la membrana plasmática desdoblando moléculas grandes en moléculas más sencilla para atravesar la membrana. También poseen enzimas que destruyen tejidos, facilitando la penetración en las bacterias. Muchas bacterias tienen flagelos, pero nunca cilios. Los flagelos son muy distintos a los eucariotas. Están formados por una única fibra de nm de espesor y varios micrómetros de largo, que nace de la base. La fibra está formada por moléculas de FLAGELINA, una proteína. El flagelo va rotando y así se mueve la bacteria. Otras poseen PILI o FIMBRINAS. Algunas forman esporas muy resistentes a los cambios ambientales. Las esporas tienen una región nuclear, poco citoplasma, membrana plasmática y pared celular. Durante la germinación, se activan ciertos mecanismos de síntesis antes inactivos. C) CIANOBACTERIAS: Algunos las consideran bacterias. Liberan oxígeno y utilizan H2. Son unicelulares, como todas las procariotas, pero pueden formar colonias. Comparten casi todas las características de las bacterias, ADN, doble helicoide, sin núcleo definido y sin histonas. Poseen ribosomas de 70S. Tienen pared celular y es muy parecida a las de las bacterias gram +. Tienen un metabolismo fotosintético que es igual o muy parecido a las plantas verdes. Además de clorofila, contiene otro pigmento denominado FICOBILINA, formada por dos pigmentos, la FICOCIANINA (azul) y la FICOERITRINA (roja). La clorofila se encuentra dentro de unos sáculos aplastados llamados TILACOIDES. La ficobilina se encuentra en unos gránulos llamados CIANOSOMAS, adosados a la membrana de los tilacoides. Cianosomas y tilacoides sólo pueden realizar la fotosíntesis conjuntamente, nunca solos. Estos pigmentos fotosintéticos permiten que estas algas se desarrollen en condiciones escasas. La cloroplastos de las cianobacterias no se consideran verdaderos cloroplastos. 3.CÉLULAS EUCARIOTAS: Son 1000 veces más voluminosas que las procariotas. El ADN es 1000 veces más abundantes y va unido a proteínas histonas y no histonas. Está encerrado en una doble membrana, llamada ENVOLTURA NUCLEAR. Ésta forma parte del sistema de membranas interno de la célula con el que mantiene conexión en las células recién formadas. Nucleoplasma NÚCLEO Nucleolo Envoltura 3

4 ADN (condensado en cromosomas con histonas) El sistema membranoso alcanza un gran desarrollo. Todas las sustancias que necesita la célula atraviesan la membrana plasmática. El aumento de superficie de la membrana, sin aumento de volumen, se consigue en células animales mediante pliegues y formaciones digitiformes: MICROVELLOSIDADES. En las células vegetales, en las que la membrana se adapta a la pared celular, no hay microvellosidades. En estos casos, el aumento de superficie se lleva a cabo gracias a la VACUOLA INTRACITOPLASMÁTICA. Algunos de los materiales que penetran lo hacen en el interior de vesículas de endocitosis que se invaginan desde la membrana plasmática (ENDOCITOSIS). Este proceso no existe en las procariotas. El sistema de membranas interno, además de rodear al núcleo, forma una compleja red de canales por el citoplasma, que se denomina RETÍCULO ENDOPLASMÁTICO. También existen RIBOSOMAS, que no poseen membrana, de 80S. Cuando estos ribosomas se adosan a la membrana nuclear externa y al retículo endoplasmático forman el R.E. rugoso, y las proteínas que sintetizan se almacenan en estas membranas, y nunca pasan al citoplasma. Algunas serán luego exportadas fuera de la célula. También existe el R.E. liso, que no tienen ribosomas en su membrana, y es el lugar de síntesis de los lípidos y sus derivados. El R.E. conecta con otras membranas, apilándose en sáculos llamados APARATO DE GOLGI. EN este aparato se producen modificaciones de las moléculas sintetizadas por el R.E., por ejemplo glucoxilaciones de proteínas. Del aparato de Golgi surgen vesículas, llamadas VESÍCULAS DE ENDOCITOSIS, que saldrán hacia la membrana plasmática para fundirse con ella y llevar al exterior los productos. Este proceso se llama SECRECIÓN CELULAR. Del complejo de Golgi surgen vesículas con enzimas necesarias para la digestión intracelular y que se denominan lisosomas. Forman compartimentos aislados de los otros orgánulos, para evitar el contacto con las enzimas. Otras vesículas, con función distinta, son los PEROXISOMAS. En ellos se generan y degradan peróxidos peligrosamente reactivos durante la oxidación por el oxígeno de diversas moléculas. Existen otros orgánulos distintos, CLOROPLASTOS y MITOCONDRIAS, rodeados ambos de una doble membrana. Poseen cierta autonomía, por que poseen su propio ADN, ARN y ribosomas. Los cloroplastos sólo se encuentran en vegetales. Las mitocondrias realizan el proceso oxidativo y se encuentran en todas las células. Las células eucariotas poseen también un CITOEXQUELETO, formado por tres constituyentes: MICROTÚBULOS, MICROFILAMENTOS y FILAMENTOS INTERMEDIOS. Proporcionan a la célula su capacidad par cambiar de forma, desplazarse y mantener la ubicación. El citoesqueleto facilita el movimiento de otros orgánulos. El desplazamiento de la célula o del medio en contacto con ella, se debe a unos apéndices llamados CILIO Y FLAGELOS recubiertos de membrana plasmática. PROCARIOTA EUCARIOTA Tamaño Metabolismo Anaeróbico y Aeróbi. Aeróbico ADN Circular en citoplas. Largo en cromosomas Ribosomas 70 S 80 S División Separación cromo 4

5 somas por unión a la membrana. Huso mitótico y los cromosomas no se unen a la membrana. ORIGEN Y EVOLUCIÓN DE LAS EUCARIOTAS El proceso evolutivo empezó hace mill. Años. Los organismos celulares provienen de una única célula. Esta célula tomó la delantera en le proceso de división celular y evolución. Cambió la composición de la atmósfera convirtiéndose en un lugar de vida. Los parecidos entre organismo parecen muy similares y por ello se acepta esta teoría. Hace 1500 mill. Años ocurrió la transición desde las células pequeñas, las procariotas, a las células mayores y de estructura más compleja, las eucariotas. La primera célula que surgió era relativamente simple, seguramente una procariota heterótrofa. Se supone que esta célula fue precedida por agregados de ARN, ADN y proteínas, envueltos por bicapas lipídicas. Estos agregados continuaron la evolución y dieron origen a las primeras células. El mantenimiento de la atmósfera se debió a la formación de las primeras procariotas autótrofas fotosintétizadoras, capaces de usar la energía solar y materia orgánica para sintetizar sus alimentos, liberando O2. Estas procariotas serían los principios de las cianofíceas. La fotosíntesis se llevó a cabo gracias a la formación de ciertos pigmentos como la CLOROFILA. El O2 liberado por la fotosíntesis se fue acumulando en la atmósfera. Las moléculas se difundieron por alturas más elevadas, donde ser rompían por las radiaciones ultravioletas, formando átomos de oxígeno (O). Muchos de estos átomos se recombinaron para formar Ozono (O3) que tiene una gran capacidad para absorber las radiaciones. Así se creó una capa transparente a las longitudes de onda visibles, que evita el paso de los rayos ultravioletas. Gracias a la fotosíntesis se fue acumulando oxígeno y esto permitió la aparición de las bacterias aerobias. Las anaerobias quedaron restringidas a nichos donde no había oxígeno. Después de las fotosintetizadoras aparecieron las eucariotas. Todo indica que las eucariotas se hayan creado a partir de las procariotas a raíz de la membrana plasmática, inducidas por proteínas contráctiles previamente aparecidas en el citoplasma. Hay dos posibles teorías acerca del origen de las eucariotas: Teoría endosimbionte: simbiosis entre varias células distintas. Teoría autógena: evolución de una célula por sí misma. Ahora se cree que plastos y mitocondria aparecieron por simbiosis de la célula eucariota. Todas las membranas celulares son muy semejantes a la m. Plasmática (mosaico fluido), esto apoya la teoría de la invaginación. Las membranas celulares serían invaginaciones de la membrana plasmática. Se supone que cloroplastos y mitocondrias provendrían de bacterias. SE establecieron como simbiontes en las células simbiontes hospedadoras. Esto se tornó irreversible. 5

6 Se supone que las mitocondrias provienen de bacterias por que tiene ADN propio, ribosomas, etc. características de las primeras bacterias aerobias. Con los cloroplastos ocurre lo mismo, pero serían bacterias cianofíceas en este caso. Las mitocondrias y los cloroplastos tienen ADN circular. Poseen doble membrana, siendo la interna muy semejante en composición a las membranas bacterianas, y la externa semejante a la membrana de la célula hospedadora. Además, la simbiosis entre células procariotas y eucariotas todavía existe. Tanto cloroplastos como mitocondrias fueron perdiendo su genoma hacia el núcleo y se hicieron dependiendo del núcleo de dicha célula. Las proteínas necesarias para estos dos orgánulos son sintetizadas por el ADN nuclear y sintetizado por los ribosomas citoplasmáticos y luego exportadas hacia los organismos. Estas teorías no se pueden demostrar por que no hay células intermedias entre procariotas y eucariotas. Es imposible imaginar que mitocondrias y cloroplastos hayan surgido de dos simples procariotas. Probablemente, una de las dos células haya sufrido alguna evolución que hoy en día se desconoce. Una célula procariota heterótrofa habría perdido su pared, presentando invaginaciones en su membrana plasmática. Se admite que en dichas invaginaciones se acumularían enzimas digestivos, que permitiesen la digestión de alimentos. Después, algunas invaginaciones se desprenderían de la membrana y darían lugar a los LISOSOMAS, a las VESÍCULAS PRECURSORAS DEL R.E. y llevaron a la parte central el ADN que estaba unido a la m. plasmática. Con la aparición de oxígeno en la atmósfera deben haber surgido los PEROXISOMAS, defendiendo a la célula contra la acción muy nociva de los radicales libres conteniendo oxígeno. Además, hubo un aumento del ADN, debido a la mayor complejidad. Estaba constituido por largas hebras y fueron condensándose en cromosomas, segregados dentro del núcleo y delimitado por la membrana nuclear, procedente del material membranoso o de la membrana plasmática. Hubo también un desarrollo del citoesqueleto, con la aparición de microtúbulos, y mayor cantidad de filamentos. A medida que la concentración de oxígeno se hizo mayor, las células eucariotas que fueron capaces de incorporar procariotas anaerobios predominaron. Esto ocurrió por dos razones: Por que la respiración aerobia es más eficiente, por cada molécula de glucosa se obtiene más energía. Gasta oxígeno y así disminuye los radicales libres que contiene oxígeno. La simbiosis de procariotas aerobios dio origen a las mitocondrias. Los cloroplastos se incorporan de modo semejante por endosimbiosis de esa célula eucariota con bacterias fotosintéticas, semejantes a las cianobacterias actuales. Se piensa que las endosimbiosis que ocurrió antes fue la de la formación de las mitocondrias. Después la de los cloroplastos. 6