Celulas Vegetal Y Animal

LA CÉLULA PROCARIÓTICA: ASPECTOS GENERALES

1 COMPOSICIÓN QUÍMICA BÁSICA DE LA CÉLULA PROCARIÓTICA| a Contenidos

El contenido en agua de una célula vegetativa bacteriana típica es de un 70%, mucho menor que el de los eucariotas (que ronda el 90%).

Una célula de Escherichia coli, creciendo de forma equilibrada en un medio a base de glucosa y sales minerales, a 371C, tiene la composición:

tipo de componente porcentaje sobre peso seco

Proteína 55.0

ARN 20.5

ADN 3.1

Lípidos 9.1

Lipopolisacárido 3.4

Peptidoglucano 2.5

Glucógeno 2.5

total macromoléculas: 96.1

Pequeñas moléculas orgánicas: 2.9

iones inorgánicos: 1.0

Obsérvese que:

las macromoléculas constituyen la porción mayoritaria de la masa celular (96%);

las proteínas representan más de la mitad de esta cantidad;

las bacterias poseen una proporción de ARN superior a la de los eucariotas;

la mayor parte de los compuestos son semejantes a los de eucariotas, pero dentro de las macromoléculas encontramos dos que son exclusivas de los procariotas (concretamente, de eubacterias, aunque no de todas):

lipopolisacárido (exclusivo de Gracilicutes, o sea, Gram-negativas)

peptidoglucano (presente en Gracilicutes y Firmicutes).

2 TAMAÑO DE LOS PROCARIOTAS| a Contenidos

El tamaño es un parámetro que está determinado genéticamente, pero los valores concretos para cada raza o cepa de bacterias vienen influidos por una serie de condiciones ambientales (nutrientes, sales, temperatura, tensión superficial, etc).

Las bacterias presentan un pequeño tamaño, por lo general menor que el de una célula eucariótica típica. (Obsérverse en el esquema la comparación entre el tamaño de una bacteria típica como Escherichia coli (0.5 x 2  m) y el de una célula eucariota).

Sin embargo, existe un amplio rango de tamaños, según las especies:

Una bacteria muy grande es Beggiatoa gigantea, con un tamaño similar al de muchas células eucarióticas (40  m). Sin embargo, el auténtico "gigante" entre las bacterias, recién descubierto (1993), mide nada menos que 0,5 mm. (Se trata de Epulopiscium, un comensal del intestino de ciertos peces tropicales).

Bacillus megaterium mide 1.3 x 3  m.

Una bacteria relativamente pequeña es Haemophilus influenzae, que mide 0.25 x 1.2  m.

Los organismos celulares más pequeños que existen son los micoplasmas, muchos de los cuales no superan los 0.2  m de diámetro.

Consecuencias del pequeño tamaño de las bacterias:

1. Metodológicas:

se necesita recurrir a microscopios para su visualización, y emplear técnicas especiales adecuadas al pequeño tamaño;

para sacar conclusiones sobre muchas características de las bacterias hay que hacer estudios "promediados", es decir, obtenidos a partir de una gran población de células, y no sobre un solo individuo. (El estudio de células bacterianas aisladas es posible, pero es complicado y no se emplea en la mayor parte de la investigación habitual sobre procariotas).

2. Propiedades físicas: se derivan del comportamiento como partículas coloidales:

movimiento browniano;

capacidad de dispersar la luz (el llamado efecto Tyndall);

aumentan la viscosidad del medio donde van suspendidas.

Por tener carga eléctrica: migran en un campo eléctrico y aglutinan y precipitan a altas concentraciones de sales.

3. Propiedades biológicas:

la relación superficie/volumen (S/V) es muy alta. En efecto, supongamos una célula esférica; en dicha célula, la relación S/V es 3/r, o sea, cuanto menor sea el radio (r) mayor será esta relación. Esto significa que el pequeño tamaño de las bacterias condiciona un mayor contacto directo con el medio ambiente inmediato que las rodea, lo que se traduce en que reciben las influencias ambientales de forma inmediata.

El pequeño tamaño condiciona una alta tasa de crecimiento. La velocidad de entrada de nutrientes y la de salida de productos de desecho es inversamente proporcional al tamaño de la célula, y a su vez, estas tasas de transporte afectan directamente a la tasa metabólica. Por lo tanto, en general, las bacterias crecen (se multiplican) de forma rápida.

3 FORMA| a Contenidos

Los principales tipos de formas bacterianas son:

1. cocos (células más o menos esféricas);

2. bacilos (en forma de bastón, alargados), que a su vez pueden tener varios aspectos:

cilíndricos

fusiformes

en forma de maza, etc.

Atendiendo a los tipos de extremos, éstos pueden ser:

redondeados (lo más frecuente)

cuadrados

biselados

afilados

3. espirilos: al igual que los bacilos, tienen un eje más largo que otro, pero dicho eje no es recto, sino que sigue una forma de espiral, con una o más de una vuelta de hélice.

4..vibrios: proyectada su imagen sobre el plano tienen forma de coma, pero en el espacio suelen corresponder a una forma espiral con menos de una vuelta de hélice.

Otros tipos de formas:

filamentos, ramificados o no

anillos casi cerrados

formas con prolongaciones (con prostecas)

Estos distintos tipos de morfologías celulares deben de haberse originado por mecanismos evolutivos, a saber, por selección y estabilización adaptativa frente a las distintas presiones ambientales presentes en diferentes nichos ecológicos.

Relaciones entre tamaño y forma

difusión citoplásmica: Este aspecto lo ilustraremos con una bacteria típica de forma bacilar. Una proteína de unos 50 kDa difundiría desde la periferia del citoplasma al eje longitudinal en menos de medio segundo, mientras que si difundiera desde un polo de la célula al opuesto, tardaría unos 5 segundos. Como vemos, el tiempo de difusión es muy breve.

difusión desde el medio exterior: el entorno inmediato de las bacterias es bastante peculiar, debido al bajo valor de número de Reynolds que poseen.

El número de Reynolds (R) es un parámetro muy empleado en Ingeniería y Arquitectura para expresar la tensión o estrés que soporta una estructura determinada inmersa en el medio local que la sustenta. R equivale a la relación entre la fuerza de inercia y fuerza de fricción

Teniendo en cuenta la masa y velocidad de movimiento de una bacteria como E. coli:

m = 10 -12 g

v = 30  m

tenemos que el valor R para esta bacteria es de 10-5.

De aquí se deduce que la inercia es irrelevante, mientras que predominan las fuerzas viscosas. Por lo tanto, las bacterias llevan, en su avance, un entorno local debido a la resistencia por viscosidad. Este entorno es una fase fluida cuya forma reproduce, ampliada, la forma de la bacteria en cuestión.

mejora en las propiedades hidrodinámicas o de flotación: Es posible que la forma también tenga relación con propiedades hidrodinámicas. Por ejemplo, las bacterias móviles raramente son esféricas; la forma óptima sería aquí la bacilar. De hecho, existen pocos casos de cocos flagelados.

Como veremos oportunamente, existe un grupo de bacterias alargadas pero con morfología espiral y que están muy bien adapatadas a avanzar en medios muy viscosos. Esta morfología de las espiroquetas ha debido ser seleccionada evolutivamente precisamente por este factor ecológico.

Por otro lado, las formas con prostecas, prolongaciones, las morfologías en disco o en lámina parecen estar especializadas en facilitar la flotación.

Las bacterias adoptan formas en las que optimizan la relación S/V, y por consiguiente su entorno local. Veamos algunos ejemplos de valores S/V:

los menores valores los poseen las bacterias esféricas (cocos), en las que S/V = 5.8. La forma esférica permite una mayor resistencia frente a la desecación;

los bacilos alcanzan valores de S/V de alrededor de 10;

las formas espirales y las bacterias con prolongaciones vivas (prostecas) tienen valores mayores que los de los bacilos;

la mejor relación S/V conocida (de 16) la posee la curiosa bacteria cuadrada de Walsby.

4 AGRUPACIONES BACTERIANAS| a Contenidos

Las bacterias normalmente se multiplican por fisión transversal binaria. En muchas especies, las células hijas resultantes de un evento de división por fisión tienden a dispersarse por separado al medio, debido a la actuación de fuerzas físicas (movimiento browniano, cizallamiento, corrientes de convección, etc). Esto hace que al observar al microscopio una población de estas bacterias veamos mayoritariamente células aisladas. Pero en algunas especies las células hijas pueden permanecer unidas entre sí (al menos durante un cierto tiempo tras la división de la que proceden) debido a que el tabique sea incompleto o a la existencia de capas mucosas que retienen juntos los productos de la división.

Si la tendencia a permanecer unidas es baja, tendremos agrupaciones de dos células, que dependiendo que sean de morfología esférica o alargada, se denominan como:

diplococos

diplobacilos

Si la tendencia a permanecer unidas es mayor (por más tiempo), nos encontramos con varias posibilidades, dependiendo del número de planos de división

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