Clase #2: Células Eucariotas y Células Procariotas

CELULA EUCARIOTA

Se conoce como célula eucariota a aquellas en cuyo citoplasma puede hallarse un núcleo celular que contiene el material genético (ADN), a diferencia de las células procariotas, cuyo material genético se halla disperso en el citoplasma.

La aparición de este tipo de células se considera un importante paso evolutivo ya que sentó las bases para la futura complejidad y variedad de la vida pluricelular, dando origen así a los reinos superiores (animalia, plantae, fungi y protistae).

Los seres vivos formados por células eucariotas se denominan eucariontes.

ESTRUCTURA DE CÉLULAS EUCARIOTAS

Núcleo.-

El núcleo contiene el genoma de la célula. Está limitado por una membrana formada por un par de unidades de membrana separadas por un espacio de grosor variable. La membrana interna por lo común es un saco simple, pero la membrana más externa se presenta en varios sitios como una continuación del retículo endoplásmico. La membrana nuclear muestra permeabilidad selectiva por la presencia de poros, que consisten en varias proteínas complejas cuya función es importar sustancias y extraer sustancias del núcleo. Los cromosomas de las células eucariotas contienen macromoléculas de DNA lineal expuestas en una doble hélice. Sólo son visibles con la microscopia de luz cuando la célula se encuentra en división y el DNA se encuentra en una forma muy condensada; en otros momentos los cromosomas no se encuentran condensados y tienen el aspecto que se muestra en la fi gura 2-2. Las macromoléculas de DNA de las células eucariotas se asocian con proteínas básicas denominadas histonas que se unen al DNA por medio de interacciones iónicas. Una estructura a menudo visible en el núcleo es el nucléolo, un área rica en RNA que es el sitio de síntesis del RNA ribosómico (fi g. 2-2). Las proteínas ribosómicas sintetizadas en el citoplasma se transportan hacia el nucléolo y se combinan con RNA ribosómico para formar subunidades grandes y pequeñas de ribosoma eucariota. Más tarde éstas son llevadas al citoplasma donde se asocian para formar ribosomas intactos que participan en la síntesis de proteínas.

                                         

ESTRUCTURAS CITOPLÁSMICAS

El citoplasma de las células eucariotas se caracteriza por la presencia de un retículo endoplásmico, vacuolas, plástidos que se reproducen por sí mismos y un citoesqueleto complejo, compuesto por microtúbulos, microfi lamentos y fi lamentos intermedios.

 El retículo endoplásmico (ER, endoplasmic reticulum) es una red de conductos limitados por membranas que tienen continuidad con la membrana del núcleo. Se identifican dos tipos de retículo endoplásmico: rugoso, al cual se unen ribosomas 80S y liso, sin dichos ribosomas (fig. 2-2). El retículo endoplásmico rugoso es el principal productor de glucoproteínas y también produce nuevo material de membrana que se transporta a través de la célula; el retículo endoplásmico liso participa en la síntesis de lípidos y en algunos aspectos del metabolismo de los carbohidratos. El aparato de Golgi consiste en un conjunto de membranas que funcionan en combinación con el retículo endoplásmico para modifi car y organizar productos químicos del retículo endoplásmico que más tarde serán secretados y aquellos que participan en la producción de otras estructuras de la membrana celular.

Los plástidos incluyen mitocondrias y cloroplastos. Varias pruebas sugieren que las mitocondrias y cloroplastos son descendientes de microorganismos procariotas antiguos y que se originaron del englobamiento de células procariotas por células de mayor tamaño (endosimbiosis). El retículo endoplásmico (ER, endoplasmic reticulum) es una red de conductos limitados por membranas que tienen continuidad con la membrana del núcleo. Se identifi can dos tipos de retículo endoplásmico: rugoso, al cual se unen ribosomas 80S y liso, sin dichos ribosomas.

    

                                                                      CELULA PROCARIOTA

ESTRUCTURA DE LAS CÉLULAS PROCARIOTAS

La célula procariota es más simple que la eucariota al nivel de la Energía, con una excepción: la envoltura celular es más compleja.

Nucleoide

Las células procariotas no tienen un núcleo verdadero; almacenan su DNA en una estructura conocida como nucleoide. El nucleoide puede observarse en la microscopia de luz en material teñido (fi g. 2-4). Es positivo para el colorante de Feulgen, lo que indica la presencia de DNA. El DNA de carga negativa es neutralizado, al menos en parte, por poliaminas pequeñas y por iones de magnesio, pero las proteínas similares a histonas existen en bacterias y tal vez desempeñan una función similar a la de las histonas en la cromatina de las células eucariotas.

Estructuras citoplásmicas

Las células procariotas carecen de plástidos autónomos, como las mitocondrias y cloroplastos;  enzimas de transporte de electrones se localizan en la membrana citoplásmica. Los pigmentos fotosintéticos (carotenoides, bacterioclorofi la) de bacterias fotosintéticas se encuentran contenidos en sistemas de membranas intracitoplásmicas de varias morfologías. Las vesículas de membrana (cromatóforos) son tipos de membrana observadas a menudo. Algunas bacterias fotosintéticas tienen estructuras especializadas rodeadas por membrana denominadas clorosomas.

Envoltura celular

Las células procariotas están rodeadas por una envoltura compleja en capas que difi ere en composición entre los principales grupos. Tales estructuras protegen al microorganismo de entornos ambientales hostiles, como osmolaridad extrema, químicos nocivos e incluso antibióticos.

Membrana celular

Estructura

Las membranas celulares de las arqueobacterias difieren delas de las bacterias. Las membranas celulares de algunas arqueobacterias contienen un lípido singular, los isoprenoides en lugar de ácidos grasos, unidos al glicerol por un enlace éter en lugar de un enlace éster. Algunos de estos lípidos no contienen grupos fosfato y por tanto no son fosfolípidos.

Función

Las principales funciones de la membrana citoplásmica son: 1) permeabilidad selectiva y transporte de solutos; 2) transporte de electrones y fosforilación oxidativa en especies aerobias; ex-concreción de exoenzimas hidrolíticas; 4) transporte de enzimas y moléculas que participan en la biosíntesis de DNA, polímeros de la pared celular y lípidos de la membrana, y 5) portar receptores y otras proteínas quimiotácticas y otros sistemas sensoriales de transducción.

Pared celular

La presión osmótica interna de la mayor parte de las bacterias varía de 5 a 20 atm como consecuencia de la concentración de solutos por medio del transporte activo. En la mayor parte de los entornos, esta presión sería sufi ciente para hacer estallar la célula si no se contara con la presencia de una pared celular con fuerza tensil elevada (fi g. 2-13). La pared celular bacteriana debe su resistencia a una capa compuesta de diversas sustancias conocidas como mureína, mucopéptidos o peptidoglucanos (todos son sinónimos). La estructura de los peptidoglucanos se revisa adelante.

Capa de peptidoglucanos

El peptidoglucano es un polímero complejo que consiste, con fines de descripción, de tres partes: una

estructura básica, compuesta de moléculas alternadas de N-acetilglucosamina y de ácido N-acetilmurámico y un grupo idéntico de enlaces peptídicos cruzados (fi g. 2-15). La estructura básica es la misma en todas las especies bacterianas; las cadenas tetrapeptídicas laterales y los enlaces peptídicos varían de una especie a otra; la fi gura 2-15 ilustra la disposición para Staphylococcus aureus. En muchas paredes celulares de bacterias gramnegativas, los enlaces cruzados consisten de unión peptídica directa entre el grupo amino de una cadena lateral del ácido diaminopimélico (DAP) y el grupo carboxilo terminal de la cadena secundaria lateral de d-alanina

Endosporas

Miembros de varios géneros bacterianos son capaces de formar endosporas (fi g. 2-27). Las dos más comunes son bacilos grampositivos: los anaerobios obligados del género Bacillus y los anaerobios obligados del género Clostridium. Otras bacterias que se sabe forman endosporas son Th ermoactinomyces, Sporolactobacillus, Sporosarcina, Sporotomaculum, Sporomusa y Sporohalobacter. Dichos microorganismos sufren un ciclo de diferenciación en respuesta a condiciones ambientales: el proceso, denominado esporulación, es desencadenado por el casi agotamiento de varios nutrientes (carbono, nitrógeno o fósforo).

Esporulación

El proceso de esporulación inicia cuando las condiciones nutricionales se tornan poco favorables, hay casi agotamiento de las fuentes de nitrógeno o de carbono (o ambas), lo que constituye los factores más significativos. La esporulación ocurre masivamente en cultivos que han terminado su crecimiento exponencial como consecuencia del casi agotamiento de los nutrientes. La esporulación implica la producción de muchas estructuras, enzimas y metabolitos nuevos junto con la desaparición de varios componentes de la célula vegetativa.