Características de una célula bacteriana

las células son las unidades fundamentales de la vida y, como tales, son los elementos más pequeños y distintos de los seres vivos que conservan todas las propiedades clave asociadas con los seres vivos, incluido el metabolismo, la capacidad de reproducción y un medio para mantener el equilibrio químico. las células son procariotas, un término que se refiere a las bacterias y un puñado de organismos unicelulares, o eucarióticos, que se refiere a plantas, hongos y animales.

Las células bacterianas y otras células procarióticas son mucho más simples en casi todos los aspectos que sus contrapartes eucariotas. Todas las células como mínimo incluyen una membrana plasmática, citoplasma y material genético en forma de ADN. mientras que las células eucariotas presentan una amplia variedad de elementos más allá de estos elementos esenciales, estas tres cosas representan casi la totalidad de las células bacterianas. Las células bacterianas, sin embargo, sí incluyen algunas características que las células eucariotas no tienen, especialmente la pared celular.

un solo organismo eucariótico puede tener billones de células, aunque las levaduras son unicelulares; Las células bacterianas, por otro lado, tienen una sola célula. mientras que las células eucariotas incluyen una variedad de orgánulos unidos a la membrana, como el núcleo, las mitocondrias (en animales), los cloroplastos (respuesta de las plantas a las mitocondrias), los cuerpos de golgi, el retículo endoplásmico y los lisosomas, las células bacterianas no tienen orgánulos. tanto los eucariotas como los procariotas incluyen ribosomas, las diminutas estructuras responsables de la síntesis de proteínas, pero generalmente se visualizan con mayor facilidad en los eucariotas porque muchos de ellos se agrupan a lo largo del retículo endoplásmico lineal, similar a una cinta.

es fácil considerar las células bacterianas y las bacterias en sí mismas como "primitivas", debido a su mayor edad evolutiva (alrededor de 3.500 millones de años, frente a 1.500 millones de procariotas) y su simplicidad. Esto, sin embargo, es engañoso por varias razones. una es que, desde el punto de vista de la supervivencia de la especie, más complejo no necesariamente significa más robusto; con toda probabilidad, las bacterias como grupo superarán a los humanos y otros organismos "superiores" una vez que las condiciones en la tierra cambien lo suficiente. una segunda razón es que las células bacterianas, aunque simples, han desarrollado una variedad de mecanismos de supervivencia potentes que los eucariotas no han desarrollado.

Las células bacterianas vienen en tres formas básicas: como varillas (los bacilos), redondas (cocos) y en forma de espiral (espirilos). estas características morfológicas de las células bacterianas pueden ser útiles para diagnosticar enfermedades infecciosas causadas por bacterias conocidas. por ejemplo, "la faringitis estreptocócica" es causada por especies de estreptococos , que, como su nombre lo indica, son redondas, al igual que los estafilococos . el ántrax es causado por un bacilo grande, y la enfermedad de Lyme es causada por una espiroqueta, que tiene forma de espiral. Además de las formas variables de las células individuales, las células bacterianas tienden a encontrarse en grupos, cuya estructura varía dependiendo de la especie en cuestión. algunas varas y cocos crecen en largas cadenas, mientras que otros cocos se encuentran en grupos que recuerdan la forma de las células individuales.

La mayoría de las células bacterianas pueden, a diferencia de los virus, vivir independientemente de otros organismos y no dependen de otros seres vivos para las necesidades metabólicas o reproductivas. sin embargo, existen excepciones; algunas especies de rickettsias y clamidias son intracelulares, lo que significa que no tienen más remedio que habitar las células de los seres vivos para sobrevivir.

La falta de un núcleo en las células bacterianas es la razón por la que las células procarióticas se distinguieron originalmente de las células eucariotas, ya que esta diferencia es evidente incluso bajo microscopios de poder de aumento comparativamente bajo. El ADN bacteriano, aunque no está rodeado por una membrana nuclear como la de los eucariotas, sin embargo, tiende a agruparse estrechamente, y la formación áspera resultante se denomina nucleoide. hay una cantidad considerablemente menor de ADN en las células bacterianas que en las células eucariotas; si se estirara de extremo a extremo, una única copia del material genético del eucariota típico, o cromatina, se estiraría a aproximadamente 1 milímetro, mientras que la de una bacteria se extendería de 1 a 2 micrómetros, una diferencia de 500 a 1,000 veces. El material genético de los eucariotas incluye tanto el ADN como las proteínas llamadas histonas.

Quizás la diferencia estructural más obvia entre las células bacterianas y otras células es el hecho de que las bacterias poseen paredes celulares. estas paredes, hechas de moléculas de peptidoglicano , se encuentran justo fuera de la membrana celular, que es la característica de las células de todos los tipos. Los peptidoglicanos consisten en una combinación de azúcares de polisacáridos y componentes de proteínas; su trabajo principal es agregar protección y rigidez a las bacterias y ofrecer un punto de anclaje para estructuras tales como pili y flagelos, que se originan en la membrana celular y se extienden a través de la pared celular hacia el ambiente externo.

Si fuera un microbiólogo que operara en un siglo pasado y quisiera crear un medicamento que fuera peligroso para las células bacterianas mientras que en su mayoría fuera inofensivo para las células humanas, y tuviera conocimiento de las estructuras respectivas de la composición celular de estos organismos, puede hacerlo al respecto. diseñar o encontrar sustancias que son tóxicas para las paredes celulares al tiempo que evitan otros componentes celulares. de hecho, así es como operan muchos antibióticos: atacan y destruyen las paredes celulares de las bacterias, matando a las bacterias como resultado. penicilinas, que surgió a principios de la década de 1940 como la primera clase de antibióticos, actúa inhibiendo la síntesis de los peptidoglicanos que forman las paredes celulares de algunas bacterias, pero no de todas. lo hacen inactivando una enzima que cataliza un proceso llamado reticulación en bacterias susceptibles. A lo largo de los años, la administración de antibióticos ha seleccionado bacterias que producen sustancias llamadas beta-lactamasas, que se dirigen a las penicilinas "invasoras". por lo tanto, una "carrera de armamentos" de larga data e interminable sigue vigente entre los antibióticos y sus diminutos objetivos causantes de enfermedades.

algunas bacterias presentan estructuras externas que ayudan a las bacterias en su navegación por el mundo físico. por ejemplo, flagella (singular: flagellum) son apéndices similares a látigos que proporcionan un medio de locomoción para las bacterias que los poseen, similar a la de los renacuajos. a veces se encuentran en un extremo de una célula bacteriana; Algunas bacterias las tienen en ambos extremos. los flagelos "baten" como lo hace una hélice, permitiendo que las bacterias "persigan" nutrientes, "escapen" de químicos tóxicos o se muevan hacia la luz (algunas bacterias, llamadas cianobacterias , dependen de la fotosíntesis para obtener energía como las plantas, y por lo tanto requieren una exposición regular a ligero).

Los pili (singular: pilus), son estructuralmente similares a los flagelos, ya que son proyecciones en forma de vello que se extienden hacia afuera desde la superficie de la célula bacteriana. Su función, sin embargo, es diferente. En lugar de ayudar en la locomoción, los pili ayudan a las bacterias a unirse a otras células y superficies de diversas composiciones, incluidas las rocas, los intestinos e incluso el esmalte de los dientes. en otras palabras, ofrecen "adherencia" a las bacterias en la forma en que las conchas características de los percebes permiten que estos organismos se adhieran a las rocas. sin pili, muchas bacterias patógenas (es decir, causantes de enfermedades) no son infecciosas, porque no pueden adherirse a los tejidos del huésped. un tipo especializado de pili se usa para un proceso llamado conjugación , en el que dos bacterias intercambian porciones de ADN.

Un constructo bastante diabólico de ciertas bacterias son las endosporas. Las especies de bacilo y clostridium pueden producir estas esporas, que son versiones altamente resistentes al calor, deshidratadas e inactivas de las células bacterianas normales que se crean dentro de las células. Contienen su propio genoma completo y todas las enzimas metabólicas. La característica clave de la endospora es su compleja capa protectora de esporas. La enfermedad de botulismo es causada por una endospora clostridium botulinum , que secreta una sustancia mortal llamada endotoxina.

Las bacterias se producen mediante un proceso llamado fisión binaria, que simplemente significa dividirse por la mitad y crear un par de células que son genéticamente idénticas a la célula madre. esta forma asexual de reproducción está en marcado contraste con la reproducción de los eucariotas, que es sexual en el sentido de que involucra a dos organismos progenitores que contribuyen con una cantidad igual de material genético para crear una descendencia. Si bien la reproducción sexual en la superficie puede parecer complicada, después de todo, ¿por qué introducir este paso costoso energéticamente si las células se pueden dividir en la mitad? - Es una garantía absoluta de la diversidad genética, y este tipo de diversidad es esencial para la supervivencia de las especies.

piénselo: si cada ser humano fuera genéticamente idéntico o incluso cercano, especialmente a nivel de enzimas y proteínas que no puede ver pero que cumplen funciones metabólicas vitales, entonces un solo tipo de adversario biológico sería suficiente para eliminar a toda la humanidad . usted ya sabe que los humanos difieren en su susceptibilidad genética a ciertas cosas, desde las principales (algunas personas pueden morir debido a la exposición a pequeños alérgenos, incluidos los cacahuetes y el veneno de abeja) a las relativamente triviales (algunas personas no pueden digerir la azúcar lactasa, por lo que no pueden consumir productos lácteos sin interrupciones graves en sus sistemas gastrointestinales). una especie que goza de una gran diversidad genética está en gran parte protegida de la extinción, Porque esta diversidad ofrece la materia prima sobre la que pueden actuar las presiones de selección natural favorables. Si el 10 por ciento de la población de una especie dada es inmune a un determinado virus que la especie aún no ha experimentado, esto es una mera peculiaridad. si, por otro lado, el virus se manifiesta en esta población, es posible que no pase mucho tiempo antes de que este 10 por ciento represente el 100 por ciento de los organismos sobrevivientes en esta especie.

como resultado, las bacterias han desarrollado una serie de métodos para garantizar la diversidad genética. Estos incluyen transformación, conjugación y transducción . no todas las células bacterianas pueden hacer uso de todos estos procesos, pero entre ellas, permiten que todas las especies bacterianas sobrevivan en mayor medida de lo que lo harían de otra manera.

La transformación es el proceso de tomar ADN del medio ambiente y se divide en formas naturales y artificiales. En la transformación natural, el ADN de las bacterias muertas se internaliza a través de la membrana celular, al estilo del eliminador, y se incorpora al ADN de las bacterias supervivientes. en la transformación artificial, los científicos introducen intencionalmente el ADN en una bacteria huésped, a menudo e. coli (porque esta especie tiene un genoma pequeño y simple que se puede manipular fácilmente) para estudiar estos organismos o crear un producto bacteriano deseado. a menudo, el ADN introducido es de un plásmido, un anillo natural de ADN bacteriano.

La conjugación es el proceso mediante el cual una bacteria utiliza un pilus o pili para "inyectar" ADN en una segunda bacteria a través del contacto directo. el ADN transmitido puede ser, como con la transformación artificial, un plásmido o un fragmento diferente. el ADN recientemente introducido puede incluir un gen vital que codifique proteínas que permitan la resistencia a los antibióticos.

Finalmente, la transducción se basa en la presencia de un virus invasor llamado bacteriófago. Los virus dependen de las células vivas para replicarse porque, aunque poseen material genético, carecen de la maquinaria para hacer copias de él. estos bacteriófagos colocan su propio material genético en el ADN de las bacterias que invaden y dirigen a las bacterias para que produzcan más fagos, cuyos genomas contienen una mezcla del ADN bacteriano original y el ADN del bacteriófago. cuando estos nuevos bacteriófagos abandonan la célula, pueden invadir otras bacterias y transmitir el ADN adquirido del huésped anterior a la nueva célula bacteriana.