4.2: Células procariotas
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- Ejemplos de nombres de organismos procariotas y eucariotas
- Comparar y contrastar células procariotas y células eucariotas
- Describir los tamaños relativos de diferentes tipos de células
- Explicar por qué las células deben ser pequeñas
Las células se encuentran en una de dos categorías amplias: procariotas y eucariotas. Solo los organismos predominantemente unicelulares de los dominios Bacterias y Archaea se clasifican como procariotas (pro- = “antes”; -kary- = “núcleo”). Las células de animales, plantas, hongos y protistas son todas eucariotas (eu- = “true”) y están compuestas por células eucariotas.
Componentes de las células procariotas
Todas las células comparten cuatro componentes comunes: 1) una membrana plasmática, una cubierta externa que separa el interior de la célula de su entorno circundante; 2) citoplasma, que consiste en un citosol gelatinoso dentro de la célula en el que se encuentran otros componentes celulares; 3) ADN, el material genético de la célula; y 4) ribosomas, que sintetizan proteínas. Sin embargo, los procariotas difieren de las células eucariotas de varias maneras.
Un procariota es un organismo simple, en su mayoría unicelular (unicelular) que carece de un núcleo, o cualquier otro orgánulo unido a la membrana. En breve llegaremos a ver que esto es significativamente diferente en eucariotas. El ADN procariota se encuentra en una parte central de la célula: el nucleoide (Figura\(\PageIndex{1}\)).
La mayoría de los procariotas tienen una pared celular de peptidoglicano y muchos tienen una cápsula de polisacárido (Figura\(\PageIndex{1}\)). La pared celular actúa como una capa extra de protección, ayuda a la célula a mantener su forma y evita la deshidratación. La cápsula permite que la célula se adhiera a las superficies de su entorno. Algunos procariotas tienen flagelos, pili o fimbrias. Los flagelos se utilizan para la locomoción. Los pili se utilizan para intercambiar material genético durante un tipo de reproducción llamado conjugación. Las fimbrias son utilizadas por las bacterias para unirse a una célula hospedadora.
Conexión de carrera: Microbiólogo
La acción más efectiva que cualquiera puede tomar para prevenir la propagación de enfermedades contagiosas es lavarse las manos. ¿Por qué? Porque los microbios (organismos tan pequeños que sólo se pueden ver con microscopios) son ubicuos. Viven en los pomos de las puertas, el dinero, tus manos y muchas otras superficies. Si alguien estornuda en su mano y toca el pomo de una puerta, y después tocas ese mismo pomo, los microbios del moco del estornudo ahora están en tus manos. Si te tocas las manos con la boca, la nariz o los ojos, esos microbios pueden ingresar a tu cuerpo y te pueden enfermar.
Sin embargo, no todos los microbios (también llamados microorganismos) causan enfermedades; la mayoría son en realidad beneficiosos. Tienes microbios en tu intestino que producen vitamina K. Otros microorganismos se utilizan para fermentar cerveza y vino.
Los microbiólogos son científicos que estudian microbios. Los microbiólogos pueden seguir una serie de carreras. No sólo trabajan en la industria alimentaria, también están empleados en los campos veterinario y médico. Pueden trabajar en el sector farmacéutico, desempeñando papeles clave en investigación y desarrollo al identificar nuevas fuentes de antibióticos que podrían usarse para tratar infecciones bacterianas.
Los microbiólogos ambientales pueden buscar nuevas formas de usar microbios especialmente seleccionados o modificados genéticamente para la eliminación de contaminantes del suelo o las aguas subterráneas, así como elementos peligrosos de sitios contaminados. Estos usos de los microbios se denominan tecnologías de biorremediación. Los microbiólogos también pueden trabajar en el campo de la bioinformática, aportando conocimientos especializados y conocimientos para el diseño, desarrollo y especificidad de modelos informáticos de, por ejemplo, epidemias bacterianas.
Tamaño de Celda
Con 0.1 a 5.0 μm de diámetro, las células procariotas son significativamente más pequeñas que las células eucariotas, las cuales tienen diámetros que van de 10 a 100 μm (Figura\(\PageIndex{2}\)). El pequeño tamaño de los procariotas permite que los iones y las moléculas orgánicas que ingresan en ellos se difundan rápidamente a otras partes de la célula. Del mismo modo, cualquier residuo producido dentro de una célula procariota puede difundirse rápidamente. Este no es el caso en las células eucariotas, que han desarrollado diferentes adaptaciones estructurales para potenciar el transporte intracelular.
El tamaño pequeño, en general, es necesario para todas las células, ya sean procariotas o eucariotas. Examinemos por qué es así. Primero, consideraremos el área y el volumen de una celda típica. No todas las celdas son de forma esférica, pero la mayoría tienden a aproximarse a una esfera. Quizás recuerdes de tu curso de geometría de secundaria que la fórmula para el área superficial de una esfera es\(4\pi r^2\), mientras que la fórmula para su volumen es\(4\pi r^2/3\). Así, a medida que aumenta el radio de una celda, su superficie aumenta a medida que el cuadrado de su radio, pero su volumen aumenta a medida que el cubo de su radio (mucho más rápidamente). Por lo tanto, a medida que una celda aumenta de tamaño, su relación superficie a volumen disminuye. Este mismo principio se aplicaría si la celda tuviera la forma de un cubo (Figura\(\PageIndex{3}\)). Si la célula crece demasiado grande, la membrana plasmática no tendrá suficiente área de superficie para soportar la velocidad de difusión requerida para el aumento del volumen. En otras palabras, a medida que una célula crece, se vuelve menos eficiente. Una forma de ser más eficiente es dividir; otra forma es desarrollar orgánulos que realicen tareas específicas. Estas adaptaciones conducen al desarrollo de células más sofisticadas llamadas células eucariotas.
Conexión de arte
Las células procariotas son mucho más pequeñas que las células eucariotas. ¿Qué ventajas podría conferir el tamaño de celda pequeña a una celda? ¿Qué ventajas podría tener el tamaño de celda grande?
Resumen
Los procariotas son predominantemente organismos unicelulares de los dominios Bacterias y Archaea. Todos los procariotas tienen membranas plasmáticas, citoplasma, ribosomas y ADN que no está unido a la membrana. La mayoría tienen paredes celulares de peptidoglicano y muchas tienen cápsulas de polisacáridos. Las células procariotas varían en diámetro de 0.1 a 5.0 μm.
A medida que una celda aumenta de tamaño, su relación área de superficie a volumen disminuye. Si la célula crece demasiado grande, la membrana plasmática no tendrá suficiente área de superficie para soportar la velocidad de difusión requerida para el aumento del volumen.
Conexiones de arte
Figura\(\PageIndex{3}\): Las células procariotas son mucho más pequeñas que las células eucariotas. ¿Qué ventajas podría conferir el tamaño de celda pequeña a una celda? ¿Qué ventajas podría tener el tamaño de celda grande?
- Responder
-
Las sustancias pueden difundirse más rápidamente a través de células pequeñas. Las células pequeñas no necesitan orgánulos y, por lo tanto, no necesitan gastar energía obteniendo sustancias a través de las membranas de los orgánulos. Las células grandes tienen orgánulos que pueden separar los procesos celulares, lo que les permite construir moléculas que son más complejas.
Glosario
- nucleoide
- parte central de una célula procariota en la que se encuentra el cromosoma
- procariota
- organismo unicelular que carece de un núcleo o cualquier otro orgánulo unido a la membrana