Los científicos creen que las células procariotas fueron algunas de las primeras formas de vida en la Tierra. Estas células todavía abundan hoy en día y se pueden dividir en bacterias y arqueas.
Un ejemplo clásico de una célula procariota es Escherichia coli (E. coli).
Las células procariotas son fundamentales para dominar la biología celular de la escuela secundaria. Siga leyendo para conocer los diversos componentes celulares de los procariotas.
¿Qué son los procariotas?
Los procariotas tienden a ser organismos simples unicelulares sin uniones a la membrana. orgánulos o un núcleo. Eucariotas tienen estas estructuras.
Hace miles de millones de años, los procariotas pueden haber evolucionado a partir de moléculas orgánicas unidas a la membrana llamadas protobiontes. Es posible que hayan sido las primeras formas de vida del planeta.
Puede dividir los procariotas en dos dominios: Bacterias y Arqueas.
(Tenga en cuenta que cuando escribe sobre los dominios, los nombres deben escribirse en mayúscula. Sin embargo, puede dejarlos en minúsculas cuando escriba sobre los dos grupos en general).
Ambos grupos están formados por organismos unicelulares pequeños, pero existen diferencias entre ellos. Las bacterias tienen peptidoglicanos en su paredes celulares y las arqueas no. Además, las bacterias tienen ácidos grasos en los lípidos de su membrana plasmática, mientras que las arqueas tienen fitonilo grupos.
Algunos ejemplos de bacterias comunes incluyen MI. coli y Staphylococcus aureus (más conocido como estafilococo). Los halófilos que habitan en la sal son un ejemplo de arqueas.
Bacterias: Conceptos básicos
Las bacterias son uno de los dos dominios que componen las células procariotas. Son formas de vida diversas y se reproducen por fisión binaria.
Hay tres básicos formas de células bacterianas: cocos, bacilos y espirilla. Los cocos son bacterias ovaladas o esféricas, los bacilos tienen forma de varilla y las espirillas son espirales.
Las bacterias juegan un papel importante en la salud y las enfermedades humanas. Algunos de estos microbios, como Staphylococcus aureus, puede provocar infecciones en las personas. Sin embargo, otras bacterias son beneficiosas, como Lactobacillus acidophilus, que ayuda a su cuerpo a descomponer la lactosa que se encuentra en los productos lácteos.
Archaea: Conceptos básicos
Inicialmente clasificadas como bacterias antiguas y llamadas "arqueobacterias", las arqueas ahora tienen su propio dominio. Muchas especies de arqueas son extremófilos y viven en condiciones extremas, como aguas termales hirviendo o agua ácida, que las bacterias no pueden tolerar.
Algunos ejemplos incluyen hipertermófilos que existen en temperaturas superiores a 176 grados Fahrenheit (80 grados Celsius) y halófilos que pueden vivir en soluciones salinas que oscilan entre el 10 y el 30 por ciento. Las paredes celulares de las arqueas ofrecen protección y les permiten vivir en ambientes extremos.
Las arqueas tienen muchas formas y tamaños diferentes que van desde varillas hasta espirales. Algunos aspectos del comportamiento de las arqueas, como la reproducción, son similares a las bacterias. Sin embargo, otros comportamientos, como la expresión genética, se parecen a los eucariotas.
¿Cómo se reproducen los procariotas?
Los procariotas pueden reproducirse de varias formas. Los tipos básicos de reproducción incluyen gemación, fisión binaria y fragmentación. Aunque algunas bacterias tienen formación de esporas, no se considera reproducción porque no hay descendencia formada a través de este proceso.
En ciernes sucede cuando una célula produce un brote que parece una burbuja. La yema continúa creciendo mientras está adherida a la célula madre. Finalmente, el brote se desprende de la célula madre.
Fisión binaria sucede cuando una célula se divide en dos células hijas idénticas. Fragmentación sucede cuando una célula se rompe en pequeños pedazos o fragmentos, y cada pieza se convierte en una nueva célula.
¿Qué es la fisión binaria?
La fisión binaria es un tipo común de reproducción en células procariotas. El proceso implica que la célula madre se divida en dos células idénticas. El primer paso en la fisión binaria es copiar el ADN. Luego, el nuevo ADN se mueve al extremo opuesto de la célula.
A continuación, la célula comienza a crecer y expandirse. Eventualmente, un septal se forma un anillo en el medio y pellizca la celda en dos pedazos. El resultado son dos celdas idénticas.
Cuando compara la fisión binaria con la división celular en células eucariotas, puede notar algunas pequeñas similitudes. Por ejemplo, ambos mitosis y la fisión binaria crean células hijas idénticas. Ambos procesos también implican la duplicación de ADN.
Estructura de la célula procariota
La estructura celular de los procariotas puede variar, pero la mayoría de los organismos tienen varios componentes básicos. Los procariotas tienen un membrana celular o membrana de plasma que actúa como una cubierta protectora. También tienen un rígido pared celular para mayor apoyo y protección.
Las células procariotas tienen ribosomas, que son moléculas que producen proteínas. Su material genético está en el nucleoide, que es la región donde vive el ADN. Anillos adicionales de ADN llamados plásmidos flotar alrededor del citoplasma. Es importante señalar que los procariotas no tienen membrana nuclear.
Además de estas estructuras internas, algunas células procariotas tienen una pilus o flagelo para ayudarlos a moverse. Un pilus es una característica externa similar a un cabello, mientras que un flagelo es una característica externa similar a un látigo. Algunos procariotas, como las bacterias, tienen una cápsula fuera de sus paredes celulares. El almacenamiento de nutrientes también puede variar, pero muchos procariotas usan gránulos de almacenamiento en su citoplasma.
Información genética en procariotas
La información genética en los procariotas existe dentro del nucleoide. A diferencia de los eucariotas, los procariotas no tienen un núcleo unido a la membrana. En cambio, las moléculas de ADN circulares viven en una región del citoplasma. Por ejemplo, el cromosoma bacteriano circular es un bucle grande en lugar de cromosomas individuales.
La síntesis de ADN en bacterias comienza con el inicio de la replicación en una secuencia de nucleótidos específica. Luego, se produce el alargamiento para agregar nuevos nucleótidos. A continuación, la terminación ocurre después de que se forma el nuevo cromosoma.
Expresión genética en procariotas
En los procariotas, la expresión génica ocurre de una manera diferente. Tanto las bacterias como las arqueas pueden tener transcripción y traducción al mismo tiempo.
Esto significa que las células pueden producir aminoácidos, que son los componentes básicos de las proteínas, en cualquier momento.
La pared celular procariota
La pared celular de los procariotas tiene varios propósitos. Protege la celda y ofrece apoyo. Además, ayuda a la célula a mantener su forma y evita que estalle. Ubicada fuera de la membrana plasmática, la estructura general de la pared celular es más complicada que la que se encuentra en las plantas.
En las bacterias, la pared celular se compone de peptidoglicano o murein, que está formado por cadenas de polisacáridos. Sin embargo, las paredes celulares difieren entre las bacterias grampositivas y gramnegativas.
Las bacterias grampositivas tienen una pared celular gruesa, mientras que las bacterias gramnegativas tienen una delgada. Dado que sus paredes son delgadas, las bacterias gramnegativas tienen una capa adicional de lipopolisacáridos.
Los antibióticos y otros medicamentos pueden atacar las paredes celulares de las bacterias sin dañar a los humanos porque las personas no tienen este tipo de paredes en sus células. Sin embargo, algunas bacterias desarrollan resistencia a los antibióticos y los medicamentos dejan de ser efectivos.
La resistencia a los antibióticos ocurre cuando las bacterias evolucionan y las que tienen mutaciones que les permiten sobrevivir a los medicamentos pueden multiplicarse.
Almacenamiento de nutrientes en procariotas
El almacenamiento de nutrientes es importante para los procariotas porque algunos de ellos existen en entornos que dificultan el suministro constante de alimentos. Los procariotas han desarrollado estructuras específicas para el almacenamiento de nutrientes.
Vacuolas actúan como burbujas de almacenamiento de alimentos o nutrientes. Las bacterias también pueden tener inclusiones, que son estructuras para mantener reservas de glucógeno o almidones. Microcompartimentos en los procariotas tienen capas proteicas y pueden contener enzimas o proteínas. Hay tipos especializados de microcompartimentos como magnetosomas y carboxisomas.
¿Qué es la resistencia a los antibióticos?
Existe una creciente preocupación por la resistencia a los antibióticos en todo el mundo. La resistencia a los antibióticos ocurre cuando las bacterias pueden evolucionar y ya no responden a los medicamentos que anteriormente las destruyeron. Esto significa que las personas que toman antibióticos no podrán matar las bacterias dentro de su cuerpo.
Seleccion natural promueve la resistencia en bacterias. Por ejemplo, algunas bacterias tienen mutaciones aleatorias que les permiten resistir a los antibióticos. Cuando toma un medicamento, no funciona con estas bacterias resistentes. A continuación, estas bacterias pueden crecer y multiplicarse.
También pueden dar su resistencia a otras bacterias al compartir genes, creando superbacterias que son difíciles de tratar. Resistente a la meticilina Staphylococcus aureus (MRSA) es un ejemplo de superbacteria resistente a los antibióticos.
Replicación de ADN ocurre más rápidamente en procariotas que en eucariotas, por lo que las bacterias pueden reproducirse a un ritmo mucho más rápido que los humanos. La falta de puntos de control durante la replicación en bacterias en comparación con eucariotas también permite mutaciones más aleatorias. Todos estos factores contribuyen a la resistencia a los antibióticos.
Probióticos y bacterias amigables
Aunque las bacterias a menudo causan enfermedades humanas, las personas también tienen relaciones simbióticas con algunos microbios. Las bacterias beneficiosas son importantes para la salud de la piel, la boca y el aparato digestivo.
Por ejemplo, Bifidobacterias viven en sus intestinos y lo ayudan a descomponer los alimentos. Son partes cruciales de un sistema intestinal saludable.
Los prebióticos son alimentos que ayudan a la microflora en su intestino. Algunos ejemplos comunes incluyen ajo, cebolla, puerros, plátanos, hojas de diente de león y espárragos. Los prebióticos proporcionan la fibra y los nutrientes que las bacterias intestinales beneficiosas necesitan para crecer.
Por otro lado, los probióticos son bacterias vivas que pueden ayudar a tu digestión. También puede encontrar organismos probióticos en alimentos como el yogur o el kimchi.
Transferencia de genes en procariotas
Hay tres tipos principales de transferencia de genes en procariotas: transducción, conjugación y transformación. La transducción es la transferencia horizontal de genes que ocurre cuando un virus ayuda a mover el ADN de una bacteria a otra.
Conjugación implica la fusión temporal de microbios para transferir ADN. Este proceso suele implicar un pilus. La transformación ocurre cuando un procariota toma fragmentos de ADN de su entorno.
La transferencia de genes es importante para las enfermedades porque permite que los microbios compartan ADN y se vuelvan resistentes a los medicamentos. Por ejemplo, las bacterias resistentes a un antibiótico pueden compartir genes con otras bacterias. Puede encontrar transferencia de genes entre microbios en sus clases de ciencias, especialmente en laboratorios universitarios, porque es importante para la investigación científica.
Metabolismo procariota
El metabolismo en procariotas varía más de lo que encontrará en eucariotas. Permite que los procariotas como los extremófilos vivan en ambientes extremos. Algunos organismos utilizan la fotosíntesis, pero otros pueden obtener energía de combustibles inorgánicos.
Puedes clasificar los procariotas en autótrofos y heterótrofos. Los autótrofos obtienen carbono del dióxido de carbono y fabrican su propio alimento orgánico a partir de materiales inorgánicos, pero los heterótrofos obtienen carbono de otros seres vivos y no pueden producir su propio alimento orgánico.
Los principales tipos de autótrofos son fotótrofos, litotrofos y organotrofos. Los fotótrofos utilizan la fotosíntesis para obtener energía y producir combustible. Sin embargo, no todos producen oxígeno como lo hacen las células vegetales durante el proceso.
Cianobacterias son un ejemplo de fotótrofos. Los litótrofos utilizan moléculas inorgánicas como alimento y, por lo general, dependen de las rocas como fuente. Sin embargo, los litótrofos no pueden obtener carbono de las rocas, por lo que necesitan aire u otra materia que tenga este elemento. Los organótrofos usan compuestos orgánicos para obtener nutrientes.
Procariotas vs. Eucariotas
Los procariotas y eucariotas no son lo mismo porque los tipos de células que tienen son muy diferentes. Los procariotas no tienen los orgánulos y el núcleo unidos a la membrana que se encuentran en los eucariotas; su ADN flota dentro del citoplasma.
Además, los procariotas tienen una superficie más pequeña en comparación con los eucariotas. Además, los procariotas son unicelulares a pesar de que algunos organismos pueden agregarse para formar colonias.
Las células procariotas están menos organizadas que las eucariotas. También existen diferencias en los niveles de regulación, como el crecimiento celular, en procariotas. Puede ver esto en las tasas de mutación de las bacterias porque menos regulaciones permiten mutaciones y multiplicaciones rápidas.
Dado que los procariotas no tienen orgánulos, su metabolismo es diferente y menos eficiente. Esto les impide crecer a un gran tamaño y, a veces, limita su capacidad de reproducción. Sin embargo, los procariotas son una parte importante de todos los ecosistemas. Desde la salud humana hasta la investigación científica, estos pequeños organismos son importantes y pueden afectarle enormemente.