Microbiología/Células procariotas
Las células procariotas son unicelulares, es decir formados por una sola célula. Se llama procariotas (del griego πρό, pro = antes de y κάρυον, karion = núcleo) a las células sin núcleo celular diferenciado, es decir cuyo material genético se encuentra disperso en el citoplasma, ubicado en una zona denominada "nucleoide", el material genético es conformado ADN circular de doble hebra. En el citoplasma se encuentran plásmidos que son pequeñas moléculas de ADN circular que contienen genes que confieren resistencia a los antibióticos. El metabolismo de los procariotas es enormemente variado, a diferencia de los eucariotas, y muchos resisten condiciones ambientales extremas en temperatura o acidez.
Su tamaño es pequeño (menos de 5 micras de largo), con una estructura interna en la cual no hay presencia de organelos membranosos. En su mayoría están rodeadas por una pared celular relativamente rígida compuesta por peptidoglicano, que confiere forma y protege a la célula bacteriana. Algunas bacterias presentan una cápsula y otras son capaces de desarrollarse como endosporas, estados latentes capaces de resistir condiciones extremas. Entre las estructuras externas propias de la célula bacteriana destacan los flagelos, los pili y fimbrias. Los flagelos son estructuras largas filamentosas, compuestos de proteínas y utilizados para el movimiento, tienen un diámetro aproximado de 20 nm y una longitud de hasta 20 μm. Los flagelos son impulsados por la energía obtenida de la transferencia de iones dada por el gradiente electroquímico que existe entre ambos lados de la membrana citoplasmática. Las fimbrias son filamentos finos de proteínas que se distribuyen sobre la superficie de la célula, tienen un diámetro aproximado de 2-10 nm y una longitud de hasta varios μm. Las fimbrias ayudan a la adherencia de las bacterias a las superficies sólidas o a otras células y son esenciales en la virulencia de algunos patógenos. Los pili son apéndices celulares ligeramente mayores que las fimbrias y se utilizan para la transferencia de material genético entre bacterias en un proceso denominado conjugación bacteriana.
Además contienen ribosomas para la síntesis de proteínas, pero éstos son diferentes a los ribosomas de las células eucariontes. La estructura de los ribosomas y el ARN ribosomal de las células procariontes son de tipo 70S mientras que los ribosomas eucariotas son de tipo 80S. Algunas bacterias presentan inclusiones citoplasmáticas para el almacenaje de sustancias, como por ejemplo glucógeno, polifosfatos, azufre entre otros.
La membrana plasmática bacteriana tiene una estructura similar a la membrana de células eucariontes, consiste en una bicapa lipídica con proteínas insertas y periféricas, y que a diferencia de las membranas de células eucariontes, generalmente no contiene esteroles (son excepciones micoplasmas y algunas proteobacterias). La membrana plasmática tiene varias funciones como por ejemplo transporte, biosíntesis, transducción de energía, centro de replicación de ADN entre otras, la ausencia de membranas internas implica que las reacciones tienen que producirse a través de la propia membrana citoplasmática, entre el citoplasma y espacio periplásmico. La forma de las bacterias es muy variada, en ocasiones una misma especie adopta distintos tipos morfológicos, lo que se conoce como pleomorfismo. En general se distinguen tres tipos fundamentales de bacterias (Figura 4):
- Coco (del griego kókkos, grano): de forma esférica.
- Diplococo: cocos en grupos de dos.
- Tetracoco: cocos en grupos de cuatro.
- Estreptococo: cocos en cadenas.
- Estafilococo: cocos en agrupaciones irregulares o en racimo.
- Bacilo (del latín baculus, varilla): en forma de bastoncillo.
- Formas helicoidales:
- Vibrio: ligeramente curvados y en forma de coma, judía o cacahuete.
- Espirilo: en forma helicoidal rígida o en forma de tirabuzón.
- Espiroqueta: en forma de tirabuzón (helicoidal flexible).
- Algunas especies presentan incluso formas tetraédricas o cúbicas.
La amplia variedad de formas es determinada en última instancia por la composición de la pared celular.
En las bacterias, la reproducción es por división celular. Las bacterias crecen hasta un tamaño fijo y después se reproducen por fisión binaria que es una forma de reproducción asexual. El crecimiento bacteriano sigue tres fases (Figura 5). Cuando una población bacteriana se encuentra en un nuevo ambiente con elevada concentración de nutrientes que le permiten crecer necesita un período de adaptación a dicho ambiente. Esta primera fase se denomina fase de adaptación o fase lag y se produce un lento crecimiento, donde las células se preparan para comenzar un rápido crecimiento, y una elevada tasa de biosíntesis de las proteínas necesarias para ello, como ribosomas, proteínas de membrana, entre otros. La segunda fase de crecimiento se denomina fase exponencial, ya que se caracteriza por el crecimiento exponencial de las células. Durante esta fase, los nutrientes son metabolizados a la máxima velocidad posible, hasta que dichos nutrientes se agoten, dando paso a la fase estacionaria, que es la última fase de crecimiento y se produce como consecuencia del agotamiento de los nutrientes en el medio. En esta fase las células reducen su actividad metabólica y comienzan a utilizar como fuente energética aquellas proteínas celulares no esenciales. La fase estacionaria es un período de transición desde el rápido crecimiento a un estado de respuesta a estrés, en el cual se activa la expresión de genes involucrados en la reparación del ADN, en el metabolismo antioxidante y en el transporte de nutrientes.
Figura 5. Curva crecimiento bacteriano. http://es.wikipedia.org/wiki/Archivo:Curva_de_crecimiento.png
