INNOVACIONES BIOLÓGICAS A TRAVÉS DEL TIEMPO

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Célula procarionte y eucarionte

Las células procariontes presentan una organización estructural simple. No poseen núcleo definido y se caracterizan por presentar su ADN disperso en el citoplasma, más o menos condensado formando una región denominada nucleoide o área nuclear.

Otros rasgos distintivos de este tipo de células son sus mecanismos de expresión genética, pues la transcripción (proceso que genera un ARN a partir de una hebra de ADN) y la traducción (Proceso que permite la síntesis proteica a partir de la información contenida en el ARN generado en transcripción) ocurren simultáneamente en el mismo compartimiento celular (citoplasma).

Los organismos formados por células procariontes son los organismos unicelulares más pequeños y el grupo más antiguo y abundante de los seres vivos . Los principales representantes de este tipo celular son las cianobacterias o algas verde azules y las bacterias, especies ampliamente estudiadas.

Características estructurales de las bacterias

Las bacterias presentan las siguientes estructuras básicas:

• Pared celular. Rodea la membrana plasmática y le otorga forma a las células bacterianas. Según su estructura, se distinguen bacterias Gran positivas y Gram negativas. La pared de las bacterias Gram positivas está formada por una gruesa capa de peptidoglucano; en cambio, en las Gram Negativas, este polisacárido está inmerso en un espacio periplásmico, limitado por una membrana externa, confiriéndole así protección frente a los agentes antibacterianos.

• Membrana plasmática. Es una bicapa de lípidos y proteínas que carece de esteroides. Delimita la célula, regula el paso de sustancias y se repliega hacia el interior formando estructuras denominadas mesosomas, que aumentan la superficie de la membrana y colaboran en el metabolismo y en el proceso de división celular.

• Citoplasma. Sistema coloidal, formado principalmente por agua y ribosomas, donde también se encuentran diversas macromoléculas orgánicas, como proteínas y polisacáridos.

• Ribosomas. Estructuras compuestas por dos subunidades constituidas por ácido ribonucleico y proteínas que participan en la síntesis proteíca.

• ADN Bacteriano. Constituido por una sola molécula de ADN circular, unida por sus extremos (cromosoma bacteriano) y sobrenrollado, que se encuentra libre en el citoplasma, formando el nucleiode.

Otras estructuras pueden presentarse solo en algunas especies de bacterias. Por ejemplo:

• Cápsula o cápside. Capa polisacarida o polipéptidica que rodea la pared celular. Participa en la adherencia celular y sirve de protección contra la desecación.

• Plásmidos. Elementos extracromosómicos que codifican proteínas que otorgan resistencia a los antibióticos. Algunos se replican de forma autónoma, otros tienen la capacidad de integrarse al cromosoma bacteriano, replicándose bajo su control.

• Flagelos. Apéndices filamentosos que otorgan movilidad a la bacteria.

• Pili o cilios. Filamentos más cortos y finos que los flagelos, implicados en el proceso de conjugación bacteriana (traspaso de ADN de una bacteria a otra).

TIPOS DE BACTERIAS

Las bacterias adoptan una forma morfológica característica de cada especie, que está determinada, en gran medida, por la pared celular. Algunas de las formas más comunes son:

Célula eucarionte

Tiene una estructura más compleja que las células procariontes; sin mbargo, pese a sus diferencias, todas las células tienen en común algunas estructuras y muchos de los procesos celulares los llevan a cabo de una manera similar.

Las células eucariontes se caracterizan por estar formadas por tres estructuras básicas:

• Membrana plasmática. Estructura que delimita la célula separándola del medio externo y regula la interacción entre la célula, su medio externo y las células vecinas. Está constituida, principalmente, por lípidos, proteínas y una pequeña proporción de carbohidratos.

Una de las principales funciones de la membrana plasmática es regular el transporte de sustancias tato hacia el interior de la célula como hacia el exterior de ella, controlando así la composición química del citoplasma celular.

• Citoplasma. Espacio comprendido entre la membrana plasmática y la membrana nuclear, constituido por una fase semilíquida denominada citosol o hialoplasma, y por el citoesqueleto, donde se ubican los organelos celulares.

El citosol está formado principalmente por agua, donde se encuentran disueltas distintas moléculas orgánicas, tales como proteínas, e inorgánicas, como las sales minerales. En el citosol se realiza la síntesis de proteínas y se lleva a cabo la mayoría de las reacciones químicas comprometidas con el metabolismo celular.

El citoesqueleto, presente únicamente en células eucariontes, es el responsable de mantener o modificar la forma celular de acuerdo a los requerimientos; de movilidad y organizar los organelos celulares en el citoplasma; y posibilitar la contracción de las células musculares. También participan en el proceso de división celular. El citoesqueleto está formado por una red de filamentos proteicos de tres tipos: filamentos de actina o microfilamentos, filamentos intermedios y microtúbulos (formados por tubulinas).

• Núcleo, se encuentra delimitado por una doble membrana, denominada envoltura nuclear, que presenta poros que permiten la comunicación con el citoplasma. –está formado por una parte soluble llamada nucleoplasma y por la cromatina, que corresponde a fibras de ácido desoxirribonucleico asociado a proteínas denominadas histonas.

El núcleo posee uno o más nucléolos, que son corpúsculos donde se ubican los genes ribosomales, ácido ribonucleico y proteínas. Además, es el sitio de formación de subunidades ribosomales.

• Organelos celulares. Las células eucariontes se caracterizan por poseer organelos celulares, que en general son un complejo sistema de membranas internas, que forman compartimientos con funciones específicas. Entre ellos encontramos:

1. Retículo endoplasmático, es un sistema continuo de membranas formado por un conjunto de vesículas y sacos aplanados que se extienden por el citoplasma, y cuyo espacio central recible el nombre de lumen. En las células eucariontes se distinguen dos tipos de retículos: el retículos endoplasmatico liso y el retículos endoplasmático rugoso, cuyo grado de desarrollo dependerá de las funciones de la célula.

REL. Su función es sintetizar la mayoría de los lípidos que forman las membranas celulares, tales como colesterol, fosfolípidos y glucolípidos, los que son sintetizados en el lado citoplasmático de la membrana y desde donde difunden hacia el lumen para ser transportados, mediante vesículas o proteínas de transferencia, a otros organelos membranosos.

El REL participa también en procesos de destoxificación de las células, pues metaboliza sustancias tóxicas convirtiéndolas en productos eliminables de las células.

RER. Recibe este nombre dado que se caracteriza por presentar ribosomas unidos a su membrana externa. Se encuentra comunicado con el REL y la membrana externa de la envoltura nuclear.

La principal función del RER es la síntesis de proteínas en los ribosomas presentes en la cara citosílica de su membrana, las proteínas pueden ser incorporadas al lumen del RER donde se adicionan polisacáridos (glicosilación). Luego, se transportan mediante vesículas, hacia otros organelos, o bien hacia la membrana plasmática donde serán secretadas hacia el exterior de la célula.

2. Ribosomas. Organelos celulares, de pequeño tamaño, que carecen de membrana. Están constituidos por varias moléculas de ácido ribonucleico ribosomas (ARNr) y muchas proteínas, que se organizan en dos subunidades: mayor y menor.

Los ribosomas participan en forma importante en la síntesis de proteínas (traducción). Éstos se ubican al RER, en la membrana nuclear, y en el citoplasma, donde en algunas ocasiones se agrupan formando polirribosomas o polisomas. Estas agrupaciones corresponden a varios ribosomas que se encuentran unidos al mismo ARNm. Cada uno de ellos llevando a cabo la síntesis de una proteína.

3. Aparato de golgi. Organelo membranoso, presente en todas las células eucariontes, está forma por un sistema de vesículas y sacos aplanados. Se localiza en el centro de la célula cercano al núcleo y al RER.

Entre sus funciones están la acumulación, la maduración, el transporte y la secreción de proteínas que fueron sintetizadas en el RER. Estas proteínas son empaquetadas en vesículas de secreción para dirigirse a la membrana plasmática fusionando su membrana con ella y expulsando su contenido al medio extracelular; o bien, algunas vesículas se dirigen hacia otros organelos citoplasmáticos. Por último, algunas proteínas son empaquetadas para, posteriormente, dar origen a los lisosomas. Dado que una parte de las vesículas generadas llegan a la membrana plasmática, el aparato de golgi juega un rol importante en la renovación de las membranas celulares.

Otra de us funciones es la glicosilación, es decir, la adición de azúcares a los lípidos y proteínas, proceso que se inicia en el retículo endoplasmático, dando origen a glicolípidos y glicoproteínas de membrana o moléculas de secreción.

Además sintetiza los constituyentes de la matriz extracelular y, en vegetarles, los componentes de la pared celular.

4. Lisosomas. Son vesículas que se originan del aparato de golgi y que contienen enzimas hidrolíticas sintetizadas

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