CÉLULAS PROCARIOTAS CÉLULAS PROCARIOTAS Y EUCARIOTASY EUCARIOTAS

Blgo. Manuel Charcape Ravelo, Dr.1.- Catedrático Pre y Postgrado. Universidad Nacional de Piura – Perú

2.- Ecología, Desarrollo Humano y Conservación en el Perú (EDHUCO–PERÚ)3.- Consultor del Programa de las Naciones Unidas para el Desarrollo – PNUD

4.- Autoridad Científica CITES – Ministerio del Ambiente – Perúmanuelbot@yahoo.com

CÉLULAS PROCARIOTAS Y EUCARIOTASCélulas Procariotas

Los procariotas son el grupo más antiguo de organismos sobre la tierra, como así mismo los más abundantes.Procariota (del griego πρό, pro = antes de y κάρυον, karion = núcleo), son las células sin núcleo celular diferenciado, es decir, cuyo ADN se encuentra disperso en el citoplasma.

Diversidad bioquímica y metabólica

Pueden sobrevivir en muchos ambientes que no toleran otras formas de vida, por ejemplo en las extensiones heladas de la Antártida, en las oscuras profundidades del océano y en las aguas casi hirvientes de las fuentes termales naturales, pueden sobrevivir sin oxígeno libre, obteniendo su energía por procesos anaerobios y si las condiciones le son desfavorables, pueden formar esporas de paredes gruesas (formas resistentes inactivas), pudiendo permanecer latentes durante años.Desde un punto de vista ecológico, son los más importantes descomponedores, que degradan el material orgánico para que pueda ser utilizado por los vegetales.

Una fotomicrografía de esporas de la bacteria Bacillus anthracis, las cuales al ser inhaladas producen la enfermedad infecciosa �Antrax. Las esporas tienen una cubierta protectora resistente que permite a la bacteria sobrevivir por muchas décadas.

Nostoc muscorum, cianobacteria fijadora de nitrógeno atmosférico aislada de arrozales.

CLASIFICACIÓNArqueobacterias son microorganismos unicelulares muy primitivos. Al igual que las bacterias, las archaea carecen de núcleo y son por tanto procariontes. Sin embargo, las diferencias a nivel molecular entre archaeas y bacterias son tan fundamentales que se las clasifica en grupos distintos.

Son bioquímicamente muy distintos del resto de las bacterias. La principal diferencia radica en la ausencia de peptidoglucano en su pared, también se diferencian en la secuencia de nucleótidos de RNAs de transferencia, sus RNA ribosómicos y en enzimas específicas.

Habitats de arqueobacterias (de izquierda a derecha): Arroyo en Wisconsin, cerca de Hayward, con poblaciones de bacterias férricas / Baterias férricas en "Chocolate Pots", río Gibbon, en el parque de Yellowstone / Fuente termal ácida en el Geyser Norris, Yellowstone, rica en bacterias sulfurosas y férricas / Una chimenea de "humo negro", de mar profundo, que emite sulfuros de hierro a altas temperaturas (entre 270 y 380 oC) .

Las archaeas metanógenas son microorganismos procariontes que viven en medios estrictamente anaerobios y que obtienen energía mediante la producción de gas natural, el metano (CH4). Gracias a esta característica, este tipo de organismo tiene una gran importancia ecológica, ya que interviene en la degradación de la materia orgánica en la naturaleza, y en el ciclo del carbono.

Methanococcus jannischii, se aisló por vez primera en una muestra tomada en una fumarola blanca a profundidades de 2600 m en las cadenas del Pacífico oriental. puede cultivarse en medios con H2 y CO2 como fuentes de energía y carbono como alimento, a temperaturas entre los 50 y los 86 oC.

Arqueas metanógenas termófilas

Halófilas: Viven en ambientes extremadamente salinos. Halococcus y Halobacterium solo viven en medios con más del 12% de sal (mucho más salado que el agua de mar).

Las bacterias termófilas son microorganismos que viven y se desarrollan en condiciones de temperaturas extremas y pH extremos en sitios con actividad volcánica (como géiseres) en las dorsales oceánicas, donde la mayoría de seres vivos serían incapaces de sobrevivir. Existe la teoría de que fueran posiblemente las primeras células simples.

Manantial salino

Algas halófilas pigmentadas

Colonias de esporulados termófilos

Halobacterium Halococcus

Escherichia coli

Eubacterias son organismos microscópicos formados por células procariotas más evolucionadas, que poseen paredes celulares formadas por peptidoglicano y por mureína. Las cianobacterias, también conocidas como algas verdeazules, son eubacterias fotosintéticas y coloniales que han estado viviendo sobre nuestro planeta por más de 3 mil millones de años. Esta bacteria crece en esteras y montículos en las partes menos profundas del océano.

Forma de las bacterias:

bacilos: forma recta en bastón, pueden estar separadas o en largas cadenas. Grampositivas: absorben y conservan el colorante Violeta de Genciana (tinción de Gram) en la pared celular porque carecen de capa de lipopolisacáridos., son ejemplos de bacterias Gram +: Bacillus subtilis, Staphylococcus aureus y Clostridium botulinum. Gramnegativas: no conservan el colorante violeta de genciana porque poseen la capa de lipopolisacárido., son ejemplos de bacterias Gram -: Escherichia coli y Salmonella sp.

Bacillus subtilis

Clostridium botulinum

bacteria salmonela. Cortesía del Laboratorio Nacional del Pacífico Noroeste.

Escherichia coli

cocos: forma esférica, si se unen de a pares forman diplococos, si forman cadenas se denominan estreptococos y si forman racimos estafilococos. Estos últimos son los responsables de muchas infecciones que provocan formación de forúnculos o abscesos.vibrio: es un género de bacterias, incluidas en el grupo gamma de las proteobacterias. Varias de las especies de Vibrio son patógenas, provocando enfermedades del tracto digestivo, en especial V. cholerae, el agente que provoca el cólera, y V. vulnificus, que se transmite a través de la ingesta de marisco. 

espirilos: son bacterias flageladas de forma de varillas largas en hélices o de espiral. Se desplazan en medios viscosos avanzando en tornillo. Su diámetro es muy pequeño, lo que hace que puedan atravesar las mucosas. Ej: Treponema pallidum, causante de la sífilis.

Estafilococos Vibrio cholerae gram - anaerobio

Espirilo: Treponema pallidum

Cianofitas : Plantas protofitas o esquizofitas uní o pluricelulares.Sin núcleo figurado.Color azul, por lo que se las denominaba algas azules.Tienen clorofila. 

Micoplasmas La más pequeña de las células vivientes que se conocen, carecen de pared celular.No es ni virus, ni bacteria, está envuelto por tres membranas que contienen proteína, grasa y colesterol; su núcleo tiene ADN y está rodeado de un medio de ARN. Son parásitos o comensales de vertebrados; varias especies son patógenos de los seres humanos, como Mycoplasma pneumoniae, agente causal de una importante neumonía atípica y otros trastornos respiratorios, y Mycoplasma genitalium, que se cree que está involucrado en las enfermedades inflamatorias pélvicas. Algunos pueden causar o contribuir a algunos cánceres.

Oscillatoria Micoplasma

Citoplasma: está formado por una matriz gelatinosa, el protoplasma, con un alto contenido en agua, tiene aspecto finamente granular por la gran cantidad de ribosomas que presenta y gránulos de almacenamiento que retienen glucógeno, lípidos o compuestos fosfatados.Membrana plasmática: posee una composición química similar a la de las células eucariotas, pero carecen de colesterol y otros esteroides. La membrana plasmática suele replegarse hacia el interior constituyendo los llamados mesosomas, considerados el sitio de unión del ADN y que parece que interviene en la separación de los cromosomas replicados durante la división celular. Pared celular: la mayoría de las células procarióticas son hipertónicas en relación al medio que las rodea, y presentan rodeando a la membrana plasmática una pared celular rígida que evita que estallen.

Cápsula: algunas bacterias poseen por fuera de la pared una cápsula de polisacáridos y su presencia se asocia a la actividad patogénica ya que la cápsula puede interferir con la fagocitosis que efectúan los glóbulos blancos del huésped. Por ejemplo Streptococcus neumoniae en su forma no capsulada no es virulento en tanto que su forma capsulada si lo es. Ribosomas: Están formados por dos subunidades formadas por ARN y proteínas. Están relacionados con la síntesis de proteínas. Estos orgánulos celulares, son los únicos que podemos encontrar en todos los tipos de células.

Streptococcus neumoniae –

causante de un gran número de infecciones

(neumonía, sinusitis, etc)

Nucloides: En la célula procariota, el material genético se encuentra en el nucleoide, zona situada en la región central del citoplasma, de aspecto fibrilar, que no está protegida por una membrana nuclear.En las bacterias, el material genético está constituido por:Un único cromosoma formado por ADN bicatenario, circular y súper enrollado. Entre uno y varios plásmidos, pequeñas moléculas de ADN.Flagelos y pelos: para su movilidad muchas bacterias poseen flagelos que son estructuralmente diferentes del flagelo eucariota.Las bacterias suelen presentar pelos, son apéndices externos que no intervienen en el movimiento de las bacterias.

REPRODUCCIÓN:La mayoría de los procariotas se reproducen por división celular simple – reproducción asexual -llamada bipartición o fisión binaria: es la forma más sencilla y rápida en organismos unicelulares, cada célula se parte en dos, previa división de núcleo (cariocinesis) y posterior división de citoplasma (citocinesis).En la conjugación mecanismo parasexual de intercambio genético de gran número de organismos unicelulares donde dos células con distinto tipo de apareamiento, se reúnen e intercambian sus materiales genéticos, a través de las vellosidades sexuales o vellosidades que son pelos largos y delgados, que presentan un hueco axil por el que pasan los fragmentos de DNA de una bacteria a otra (recombinación).

Fisión binaria en Paramecium

Conjugación

NUTRICIÓNLa nutrición puede ser autótrofa (quimiosíntesis o fotosíntesis) o heterótrofa (saprofita, parásita o simbiótica). En cuanto al metabolismo los organismos pueden ser: anaerobios estrictos o facultativos, o aerobio.

VIRUSLos virus presentan pocas propiedades de la vida y no pueden ser clasificados en ninguno de los cinco reinos que agrupan a los seres vivos. No están formados por células, no pueden desplazarse y no pueden realizar actividades metabólicas en forma independiente. A diferencia de los demás organismos presentan o DNA o RNA, pero nunca los dos simultáneamente. Además carecen de ribosomas y de las enzimas necesarias para la síntesis de proteínas. Los virus se reproducen sólo dentro de otras células vivas a las que infectan.

CELULAS EUCARIOTASSe denomina eucariotas a todas las células que tienen su material hereditario fundamental (su información genética) encerrado dentro de una doble membrana, la envoltura nuclear, que delimita un núcleo celular.A los organismos formados por células eucariotas se les denomina eucariontes.Los organismos eucariontes forman el dominio Eukarya que incluye a los organismos más conocidos, repartidos en cuatro reinos: Animalia (animales), Plantae (plantas), Fungi y Protista.

Célula animal Célula vegetal

Diferencias entre células eucariotas

Células animales

Las células animales componen los tejidos de los animales y se distinguen de las células vegetales en que carecen de paredes celulares y de cloroplastos y poseen centriolos y vacuolas más pequeñas y, generalmente, más abundantes.

Células vegetales Las características distintivas de las células de las plantas son: 

Una vacuola central grande (delimitada la membrana: tonoplasto), que mantiene la forma de la célula y controla el movimiento de moléculas entre citosol y savia. Una pared celular compuesta de celulosa y proteínas, y en muchos casos, lignina, que es depositada por el protoplasto en el exterior de la membrana celular. Esto contrasta con las paredes celulares de los hongos, que están hechas de quitina, y la de los procariontes, que están hechas de peptidoglicano. Los plasmodesmos, poros de enlace en la pared celular que permiten que las células de la plantas se comuniquen con las células adyacentes. Esto es diferente a la red de hifas usada por los hongos. Los plastos, especialmente cloroplastos que contienen clorofila, el pigmento que da a la plantas su color verde y que permite que realicen la fotosíntesis.

Células de los hongos:Las células de los hongos, en su mayor parte, son similares a las células animales, con las excepciones siguientes: Una pared celular hecha de quitina. Menor definición entre células. Las células de los hongos superiores tienen separaciones porosas llamados septos que permiten el paso de citoplasma, orgánulos, y a veces, núcleos. Los hongos primitivos no tienen tales divisiones, y cada organismo es esencialmente una supercélula gigante. Estos hongos se conocen como coenocíticos. Solamente los hongos más primitivos, Chytridiomycota, tienen flagelos.

Chytridiomycota

Estructura Célula Procariota Célula Eucariota

Pared Celular

Es una estructura rígida que envuelve la membrana citoplasmática, responsable de la forma de la célula y de su protección contra la lisis osmótica. Compuesta de una macromolécula de peptidoglicano.

La poseen aunque sean más simples que las de las procariotas. El de las algas y plantas están constituidas de celulosa; la de los hongos por celulosa y principalmente quitina. En los animales la membrana plasmática se encuentra recubierta por una capa de glicocálix (sust. que contiene carbohidratos).

Membrana citoplasmática

Funciona como barrera de permeabilidad, separando el lado de adentro del de afuera. Constituida por una capa doble de fosfolípidos y proteínas.

Contienen carbohidratos con función receptora y esteroides que impiden la lisis osmótica. Muchas de éstas células poseen flagelos y cilios.

Diferencias estructurales entre C. Procariotas y C. Eucariotas

Ribosomas

Son pequeñas partículas formadas por proteínas y ácido ribonucleico (ARN), función: síntesis de proteínas

Son mayores y mas densos y se encuentran ligados a la superficie del retículo endoplasmático rugoso, misma función.

Región nuclear

Denominada nucleoide, tiene una única molécula larga, circular y sin proteínas de ADN doble (cromosoma único que contiene toda la información para el funcionamiento y estructuración celular) denominados plásmidos; su ventaja es que pueden contener genes de resistencia a los antibióticos, tolerancia a los metales tóxicos, síntesis de enzimas. No presentan membrana nuclear, ni nucleolos.

Presencia de núcleo verdadero, envuelta por una membrana nuclear, que separa el citoplasma del núcleo. El núcleo es esférica u oval.Contiene en su interior moléculas de ADN (con proteínas – histonas), organizadas en cromosomas múltiples que contienen toda la información.La replicación del ADN y la síntesis del ARN suceden en el núcleo. Presenta nucleolos.

Enzimas respiratorias

En la membrana plasmática

En las mitocondrias

Mitocondrias NO Si con ribosomas

Cloroplastos NO Si en los vegetales

Locomoción Flagelos Flagelos y Cilios

División celular Fisión Binaria Mitosis y Meiosis