Clases

Los Tipos Celulares de los 3 Dominios

	Bacterias	Arqueas	Eucariontes
Membrana celular	sí	sí	sí
Citoplasma	sí	sí	sí
Ribosomas	sí	sí	sí
ADN	sí	sí	sí
Pared celular	Peptidoglucano / Ausente	Pseudopeptidoglucanos	Celulosa / Quitina / Ausente
Membrana nuclear	no	no	sí
Orgánulos membranosos	no	no	sí
Tamaño de los ribosomas	70 S	70 S	80 S
Cromosomas	1, circular	1, circular	>1, lineales
Parte lipídica de la mna. celular	bicapa	monocapa	bicapa
Enlaces de los lípidos de mna.	éster	éter	éster
A.g. de la membrana celular	lineales	ramificados	lineales
ADN unido a histonas	no	sí	sí
Intrones en los genes	no	sí	sí
Aminoácido iniciador de la traducción	formil-metionina	metionina	metionina

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Las Bacterias

Tamaño y forma

• Unicelulares.
• Diámetro: 1 a 10 μm de promedio; desde 0,1 μm (Mycoplasma) a 2 cm (Thiomargarita magnifica).
• Morfotipos: cocos (redondos), bacilos (elipsoidales o alargados), espirilos (sacacorchos), vibrios (espirilos de menos de una vuelta).

Estructura celular

La composición de la célula bacteriana es la siguiente:

• Cápsula (solo en patógenas de animales superiores).
• Pared celular.
• Membrana celular.
• Prolongaciones celulares (pueden faltar):
  • flagelos procarióticos;
  • pili (= pelos);
  • fimbrias.
• Citoplasma:
  • citosol;
  • sin orgánulos membranosos;
  • ribosomas 70 S;
  • inclusiones citoplasmáticas (según el modo de vida de la bacteria);
  • 1 cromosoma circular y plásmidos no rodeados de membrana.

Cápsula

Es la envoltura más externa. Compuesta por polisacáridos. Solo en bacterias patógenas de animales superiores.

Sus funciones principales son:

• Permite la adhesión a superficies, a otras bacterias para formar colonias y a células infectadas.
• Sirve de barrera protectora frente a...
  • los anticuerpos y células de los sistemas inmunitarios de los animales;
  • los virus bacteriófagos;
  • la desecación.

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Pared celular

Es una envoltura rígida que rodea a las membranas celulares de todas las células bacterianas (salvo en los micoplasmas).

Su componente fundamental es un peptidoglucano llamado mureína. La parte glucídica es un heteropolisacárido formado por N-acetilglucosamina (NAG) y Ácido N-acetilmurámico (NAM). La parte peptídica consiste en cadenas de cuatro aminoácidos que van enlazadas a cada molécula de NAM. La mureína consiste en una malla tridimensional de cadenas paralelas del heteropolisacárido NAM-NAG unidas unas a otras a través de los aminoácidos.

Hay solo dos tipos de paredes celulares bacterianas que se distinguen al microscopio óptico por el diferente color que toman con la Tinción de Gram:

• Gram-positivo: hasta 40 capas de mureína. Toman color púrpura o violeta al fijarse en ella el colorante "cristal violeta" de la tinción de Gram.
• Gram-negativo: sobre 1 sola capa de mureína hay una membrana externa semejante a las membranas plasmáticas (bicapa lipídica intercalada por proteínas). No retienen el cristal violeta de la tinción de Gram tras ser lavadas con alcohol, por lo que se tiñen luego con la safranina: da color rojo o rosa pálido.

Funciones:

• Da forma a la célula.
• Permite el paso de sustancias de bajo peso molecular.
• Su función principal es proteger a la célula de un choque osmótico en un medio hipotónico. La lisozima (en sangre, saliva, mucusidades y lágrimas) la destruye y las penicilinas (antibióticos) impiden su fabricación; por ello ambas sustancias dejan inermes a las bacterias frente a la lisis osmótica.

Membrana celular

Es una membrana plasmática de estructura unitaria.

Funciones:

• Delimita a la célula.
• Regula los intercambios de iones, nutrientes y sustancias de desecho con el exterior.
• Colabora en la replicación del ADN, por lo que el cromosoma bacteriano está unido a ella.
• En ella están los fotosistemas de las bacterias fotosintéticas.
• Contiene los enzimas de la cadena transportadora de electrones y la fosforilación oxidativa de la respiración.
• Contiene los enzimas propios de las bacterias fijadoras de N₂ y de las bacterias nitrificantes.

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Ribosomas

Libres en el citoplasma. Su composición y funcionamiento es semejante al de los eucarióticos, pero son algo menores: su velocidad de sedimentación es de 70 S.

Inclusiones citoplasmáticas

Libres en el citoplasma y carentes de membrana plasmática.

Tipos:

• Carboxisomas: acúmulos de RuBisCO, para el ciclo de Calvin de la fotosíntesis o la quimiosíntesis;
• Vesículas de gas, para la flotación de las células que las poseen;
• Gránulos de reserva de nutrientes (almidón, glucógeno, lípidos, proteínas, polifosfatos...);
• Acúmulos de productos de desecho del metabolismo;
• Gránulos de magnetita, para la orientación de las células que las poseen.

Material hereditario

• Cromosoma bacteriano: 1 molécula de ADN bicatenario circular asociado a proteínas no histonas (para su plegamiento y compactación), unido a la membrana plasmática, y situado en una región del citoplasma llamada nucleoide.
• Plásmidos: hasta 20 moléculas pequeñas de ADN bicatenario circular con replicación autónoma. Contienen genes que confieren capacidad adaptativa en ambientes hostiles (p.e. la resistencia a antibióticos). Pueden ser transferidos por conjugación a otras bacterias.

Flagelos

Son prolongaciones proteínicas largas y huecas que están ancladas mediante un disco rotatorio a la membrana celular de muchas bacterias.

Sirven para el desplazamiento de las bacterias que los poseen mediante un movimiento de rotación helicoidal.

Su ultraestructura es diferente de la de los undulipodios eucarióticos (cilios y flagelos): los bacterianos carecen de microtúbulos de tubulina; en su lugar están formados por filamentos de la proteína flagelina.

Pelos (= pili) y fimbrias

Son tubos proteicos cortos y huecos anclados a la pared celular de muchas bacterias Gram-negativas.

Los pili sirven para transferir ADN de plásmidos mediante la conjugación bacteriana.

Las fimbrias sirven para permitir la adhesión de las bacterias a superficies o a otras células.

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Funciones vitales

Nutrición

El de las bacterias es el grupo de seres vivos que tiene la mayor versatilidad nutricional de todos, ya que en conjunto sus especies desarrollan todos los tipos de metabolismo existentes:

• Las fotoautótrofas son las cianobacterias, que realizan la fotosíntesis oxigénica; y las bacterias púrpuras y verdes del azufre, que hacen un tipo de FS anoxigénica en el que se toman los electrones del H₂S.
• Las fotoheterótrofas son las bacterias verdes no del azufre: hacen un tipo de FS anoxigénica en el que el C y los electrones los toman de moléculas orgánicas.
• Las quimioautótrofas litótrofas o quimiosintéticas. Un ejemplo son las bacterias nitrificantes, que oxidan el NH₄⁺ hasta NO₂^- y NO₃^- para extraer el ATP y el NADPH⁺ que necesitan para realizar el Ciclo de Calvin.
• Las quimioheterótrofas consumen biomoléculas orgánicas como fuente tanto de C como de energía. Pueden ser fermentativas (si las moléculas orgánicas que consumen las transforman en moléculas orgánicas más sencillas, algunas de las cuales son de utilidad para el hombre, como el etanol de las bebidas alcohólicas); o respiratorias (si las moléculas orgánicas que consumen las degradan completamente a CO₂ y H₂O). La respiración puede ser aerobia o anaerobia (con o sin O₂).

Además hay bacterias fijadoras del N₂ atmosférico a NH₄⁺, proceso que constituye la principal forma de entrada del nitrógeno en todos los ecosistemas de la Tierra. Estas pueden ser de vida libre (como la cianobacteria filamentosa Nostoc) o endosimbiontes (como Rhizobium leguminosarum, que forma los nódulos de las raíces de las leguminosas).

Y hay bacterias aerobias (necesitan vivir en medios con O₂), anaerobias estrictas (necesitan vivir en medios sin O₂) y anaerobias facultativas (pueden vivir en medios con y sin O₂).

Relación

• Movilidad: (normalmente por flagelos) ante la luz (fototaxia), toxinas o nutrientes (quimiotaxia).
• Formación de esporas, como en Bacillus o Chlostridium:
  • Son formas de resistencia a condiciones ambientales adversas: sequedad, altas temperaturas, radiación de alta energía, pH extremo, toxinas...
  • La célula protege su ADN con una cubierta interna (endospora), que luego queda expuesta, y entra en estado de latencia (metabolismo ralentizado).
  • La espora germina al retornar las condiciones favorables.

Reproducción

Siempre es asexual. Consiste en la división de la célula madre en una o varias células hijas mediante simple bipartición, división múltiple, gemación o esporulación. Esto ocurre después de que se haya replicado el material genético. Nunca se dividen por mitosis o meiosis.

En las bacterias nunca hay reproducción sexual (fusión de dos células diferentes). Sí hay unos mecanismos parasexuales de intercambio de genes entre distintos individuos bacterianos, que pueden ser incluso de especies diferentes, mediante los que algunos fragmentos de ADN pasan de unas células a otras. Hay 3 tipos:

• Conjugación: Una bacteria donadora transmite plásmidos a través de los pili a una bacteria receptora. Si un plásmido se integra ocasionalmente en el cromosoma bacteriano, puede llevarse algunos genes de este cuando se separe, y transferirlos también por conjugación.
• Transducción: Un virus arrastra ADN entre dos células bacterianas parasitadas consecutivamente.
• Transformación: Una bacteria incorpora a su protoplasma fragmentos de ADN libres en el medio.

Modo de vida

• De vida solitaria o formando colonias, a veces con reparto de funciones limitado (cianobacterias filamentosas con células fotosintéticas aerobias y con células fijadoras de N₂ anaerobias).
• Libres o asociadas a otros seres vivos: parásitas (Salmonella), comensalistas (Escherichia coli), en simbiosis (Rhizobium)...
• Cosmopolitas: colonizan toda clase de ambientes ya que en conjunto tienen todas las clases de metabolismo posibles.

Grupos especiales de bacterias

Cianobacterias

Las cianobacterias son bacterias fotoautótrofas Gram- que realizan la fotosíntesis oxigénica gracias a la clorofila a (como las plantas y las algas) y a la ficocianina, pigmento que les confiere su color azulado.

La masiva actividad fotosintética de las cianobacterias fue la causa principal del mayor cambio ambiental de la Historia de la Tierra: el paso a una atmósfera rica en O₂, durante el segundo tercio de su existencia.

Las cianobacterias parecen ser los precursores de los cloroplastos de las células de las algas y de las plantas, a cuyos ancestros se habrían incorporado por endosimbiosis.

Su citoplasma contiene...

• sáculos de membrana plasmática que contienen los pigmentos fotosintéticos para la fase lumímica de la fotosíntesis;
• carboxisomas, inclusiones cristalinas de la enzima RuBisCO, que fija el CO₂ durante la fase oscura de la fotosíntesis.

Bastantes cianobacterias pueden fijar N₂ atmosférico en unas células especializadas denominadas heterocistes, gracias a que poseen la enzima nitrogenasa, la cual requiere un ambiente anaeorobio (por lo que se inactivaría en una célula que realize la fotosíntesis).

Pueden ser unicelulares o formar colonias filamentosas.

Pueden tener vida libre o ser endosimbiontes de otros organismos.

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Micoplasmas

Son los seres vivos más pequeños que se conocen. Su membrana celular sí tiene colesterol. Carecen de pared celular: por ello son resistentes a la penicilina y sensibles a la lisis osmótica.

Cambian de forma según el ambiente (son pleomórficas) y forman colonias con aspecto de huevo frito.

Son endosimbiontes de animales o plantas, por lo que son quimioheterótrofos que viven como parásitos o comensales. Algunos son patógenos humanos responsables, por ejemplo, de una forma de neumonía.

Las Arqueas

• Muchas son quimioautótrofas litótrofas (= quimiosintéticas): C de CO₂ y energía de moléculas inorgánicas.
• Muchas habitan en lugares con condiciones extremas:
  • Las termófilas e hipertermófilas viven en aguas que llegan a los 170ºC (en torno a géiseres o fumarolas submarinas).
  • Las termoacidófilas prefieren las aguas muy cálidas y de pH inferior a 5.
  • Las halófilas viven en aguas hipersalinas (mar Muerto).
• Las metanógenas viven en medios anaerobios ricos en materia orgánica, como las ciénagas o la panza de los rumiantes. Allí sintetizan CH₄ a partir del H₂ y del CO₂, procedentes de la descomposición de la materia orgánica por otras bacterias. Se pueden utilizar en E.D.A.R. en la fase de degradación anaerobia de la materia orgánica; el CH₄ producido se puede usar como fuente de electricidad en una central térmica.