Célula Procariota

TAXONOMÍA DEL DOMINIO BACTERIA 

PROTEOBACTERIAS

1. Bacterias rojas fotosintéticas purpúreas. Bacterias quimiolitotrofas. Bacterias metanotrofas y metilotrofas. 

2. Grupo de Pseudomonas. Bacterias del ácido acético. Bacterias del grupo de Rhizobium.

 3. Bacterias entéricas. Vibrio y Photobacterium. Pasteurella y Haemophilus.

 4. Neisseria. Legionella. Bordetella. Brucella. Francisella. Las Rickettsias.

 5. Bacterias con vaina. Bacterias espiriladas y curvadas, Bacterias gemantes y/o con apéndices.

 6. Bacterias reductoras del sulfato y del azufre. Bdellovibrio. Las mixobacterias. Campylobacter. Helicobacter.

 BACTERIAS GRAM + 

1. Bacterias Gram + de bajo contenido en G+C.

 2. Bacterias Gram+ de alto contenido en G+C.

 BACTERIAS FOTOSINTÉTICAS NO PROTEOBACTERIAS

1. Las Cianobacterias y las Proclorales.

 2. Bacterias verdes.

 LAS ESPIROQUETAS OTROS LINEAS FILOGENETICAS 

Nitrospira. Chlamydia. Planctomyces y Pirella. Verrucomicrobia. Cytophaga. Delferibacter. Flavobacteria.

 LINEAS MÁS ANTIGUAS

 Deinococcus. Thermotoga. Thermodesulfobacterium. Aqueobacterias.

Grupos Bacterianos 
ARQUEOBACTERIAS: 

"fósiles vivientes" pues viven en hábitats que parecen corresponder con los que existieron en la Tierra Primitiva. Por ejemplo, en ambientes termales donde se alcanzan temperaturas por encima del punto de ebullición del agua. (Ej. Pyrococcus furiosus cuya Temperatura óptima de crecimiento es 104°C.) También pueden vivir en medios halófilos (muy salados), (Ej.: Halobacterium) Eubacteria: Arqueobacteria: Bacilius anthracis Halobacterium safinarum.

 EUBACTERIAS: Son las bacterias típicas. (Escherichia coli) Se trata de microorganismos unicelulares procariotas, cuyo tamaño oscila entre 1 y 10 micras (como son muy pequeñas no necesitan citoesqueleto), y están adaptados a vivir en cualquier ambiente,  Las hay autótrofas: fotosintéticas y quimiosintéticas, y heterótrofas: saprofitas, simbióticas y parasitarias.  

PROCARIOTA

Célula Procariota:

Se llama procariota a las células sin núcleo celular definido, es decir, cuyo material genético se encuentra disperso en el citoplasma, reunido en una zona denominada nucleoide. Por el contrario, las células que sí tienen un núcleo diferenciado del citoplasma, se llaman eucariotas, es decir aquellas cuyo ADN se encuentra dentro de un compartimento separado del resto de la célula. (Murray, 1984).

Entonces mencionamos que las células procariotas son a aquellas células que no poseen en su constitución un núcleo celular diferenciado y su ADN se halla disperso por el citoplasma, que es aquella parte de las células que aloja a los orgánulos celulares y suministra el movimiento de los mismos. (Castillo, Ferrer, Fonseca, Espina; 2015).

Estructura Celular:

Elementos estructurales

Cápsula: Se presenta en muchas bacterias, sobre todo patógenas. Es una estructura viscosa compuesta por sustancias glucídicas. Tiene función protectora de la desecación, de la fagocitosis o del ataque de anticuerpos.

Pared Bacteriana: Formada por peptidoglucanos y otras sustancias. Es una envoltura rígida que soporta las fuertes presiones osmóticas a las que esté sometida la bacteria. Por la estructura de su pared se distinguen las bacterias Gram+ y Gram-. 

Membrana plasmática: Similar en estructura y composición a la de las células eucariotas. Presenta unos repliegues internos llamados mesosomas.

 Mesosomas: Repliegues de la membrana con importantes funciones pues contienen importantes sustancias responsables de procesos metabólicos como el transporte de electrones, la fotosíntesis o la replicación del ADN. 

Ribosomas: Similares a los de la célula eucariota aunque de menor tamaño. Intervienen en la síntesis de proteínas. 

Cromosoma bacteriano: Está formado por una sola molécula de ADN de doble hélice, circular y no asociado a histonas.

 Plásmidos: Moléculas de ADN extra cromosómico también circular. 

Inclusiones: Depósitos de sustancias de reserva. 

Flagelos: Estructuras filamentosas con función motriz, formados por fibrillas proteicas 

Fimbrias o Pili: Filamentos largos y huecos con funciones relacionadas con el intercambio de material génico y la adherencia a sustratos.

Diversidad bioquímica y metabólica:

Desde su aparición, han sufrido gran diversificación. El metabolismo de las procariotas es enormemente variado (a diferencia de las eucariotas), y causa que algunas procariotas sean muy diferentes a otras. Algunas son muy resistentes a condiciones ambientales extremas como temperatura o acidez, se las llama Extremófilos. La totalidad de la diversidad de los sistemas metabólicos, es abarcada por los procariontes, por lo que la diversidad metabólica de los eucariontes se considera como un subconjunto de las primeras. (Murray, 1984).

Nutrición Bacteriana:

Según Murray 1984, la nutrición puede ser autótrofa (quimiosíntesis o fotosíntesis) o heterótrofa (saprófita, parásita o simbiótica). En cuanto al metabolismo los organismos pueden ser: anaerobios estrictos o facultativos, o aerobio.

La quimiosíntesis: Es la conversión biológica de moléculas de un carbono y nutrientes en materia orgánica usando la oxidación de moléculas inorgánicas como fuente de energía, sin la luz solar, a diferencia de la fotosíntesis. Una gran parte de los organismos vivientes basa su existencia en la producción quimiosintética en fallas termales, cepas frías u otros hábitats extremos a los cuales la luz solar es incapaz de llegar.

La fotosíntesis: Es la base de la vida actual en la Tierra. Consiste en una serie de procesos mediante los cuales las plantas, algas y algunas bacterias captan y utilizan la energía de la luz para transformar la materia inorgánica de su medio externo en materia orgánica que utilizan para su crecimiento y desarrollo.

Los organismos capaces de llevar a cabo este proceso se denominan fotótrofos y si además son capaces de fijar el CO2 atmosférico (lo que ocurre casi siempre) se llaman autótrofos. Salvo en algunas bacterias, en el proceso de fotosíntesis se producen liberación de oxígeno molecular (proveniente de moléculas de agua) hacia la atmósfera (fotosíntesis oxigénica).

Es ampliamente admitido que el contenido actual de oxígeno en la atmósfera se ha generado a partir de la aparición y actividad de dichos organismos fotosintéticos. Esto ha permitido la aparición evolutiva y el desarrollo de organismos aerobios capaces de mantener una alta tasa metabólica (el metabolismo aerobio es muy eficaz desde el punto de vista energético).

La otra modalidad de fotosíntesis, la fotosíntesis anoxigénica, en la cual no se libera oxígeno, es llevada a cabo por un número reducido de bacterias, como las bacterias púrpuras del azufre y las bacterias verdes del azufre; estas bacterias usan como donador de hidrógenos el H2S, con lo que liberan azufre.

    Nutrición saprofita: es a base de restos de animales o vegetales en descomposición.

   Nutrición parásita: obtienen el alimento de un hospedador al que perjudican pero no llegan a matar.

    Nutrición simbiótica: los seres que realizan la simbiosis obtienen la materia orgánica de otro ser vivo, el cual también sale beneficiado. (Murray, 1984).

Tipo	Fuente de energía	Fuente de carbono	Ejemplos
Fotoautótrofas	Luz	CO2	Algas y cianobacterias
Fotoheterótrofas	Luz	Compuestos orgánicos	Algas y bacterias fotosintéticas
Quimioautótrofas o Litótrofas	Química	Compuesto inorgánicos: H2, NH3, NO2, H2S, CO2	Pocas bacterias
Quimioheterotrofas o Heterotrofas	Química	Compuesto orgánicos: glucosa	La mayoría de bacterias

Moronta Reyna, 2015

Reproducción:

Se da de dos maneras: reproducción asexual o conjugación.

Reproducción asexual por bipartición o fisión binaria: Es la forma más sencilla y rápida en organismos unicelulares, cada célula se parte en dos, previa división del material genético y posterior división de citoplasma (citocinesis).

Reproducción parasexual, para obtener variabilidad y adaptarse a diferentes ambientes, entre las bacterias puede ocurrir intercambio de ADN como la conjugación, la transducción y la transformación.

Conjugación: Proceso que ocurre cuando una bacteria hace contacto con otra usando un hilo llamado PILI. En el momento en el que los citoplasmas están conectados, el individuo donante (considerado como masculino) transfiere parte de su ADN a otro receptor (considerado como femenino) que lo incorpora (a través del PILI) a su dotación genética mediante recombinación y lo transmite a su vez al reproducirse.

Transducción: En este proceso, un agente transmisor, que generalmente es un virus, lleva fragmentos de ADN de una bacteria parasitada a otra nueva receptora, de tal forma que el ADN de la Bacteria parasitada se integra al ADN de la nueva bacteria.

Transformación: Una bacteria puede introducir en su interior fragmentos de ADN que están libres en el medio. Estos pueden provenir del rompimiento o degradación de otras bacterias a su alrededor. (Murray, 1984).

Clasificación:

Según su morfología

De izquierda a derecha: Cocos, espirilos y bacilos.

    Coco: es un tipo morfológico de bacteria. Tiene forma más o menos esférica (ninguna de sus dimensiones predomina claramente sobre las otras).

    Los bacilos: son bacterias que tienen forma de bastón, cuando se observan al microscopio. Los bacilos se suelen dividir en:

        Bacilos Gram positivos: fijan el violeta de genciana (tinción de Gram) en la pared celular porque carecen de capa de lipopolisacáridos.

        Bacilos Gram negativos: no fijan el violeta de genciana porque poseen la capa de lipopolisacárido.

    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 Vibrio cholerae, el agente que provoca el cólera, y Vibrio vulnificus, que se transmite a través de la ingesta de marisco.

    Los espirilos: son bacterias flageladas de forma helicoidal o de espiral. Se desplazan en medios viscosos avanzando en tornillo. Su diámetro es muy pequeño, lo que hace que puedan atravesar las mucosas; por ejemplo Treponema pallidum que produce la sífilis en el hombre. Son más sensibles a las condiciones ambientales que otras bacterias, por ello cuando son patógenas se transmiten por contacto directo (vía sexual) o mediante vectores, normalmente artrópodos hematófagos.

Clasificación

Arquea (Halobacteria).

Según el Sistema de tres dominios los grupos procariotas principales son Archaea y Bacteria. La diferencia más importante que sustentó en un inicio la diferencia entre estos dos grupos está en la secuencia de bases nitrogenadas de las fracciones del ARN ribosomal 16S.

Arqueas: 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. De hecho, estas diferencias son mayores de las que hay, por ejemplo, entre una planta y un animal. Actualmente se considera que las archaea están filogenéticamente más próximas a los eucariontes que a las bacterias. Las archaea fueron descubiertas originariamente en ambientes extremos, pero desde entonces se las ha hallado en todo tipo de hábitats.

Metanógenos: 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. Además, son un grupo filogenéticamente heterogéneo en dónde el factor común que las une es la producción de gas metano y sus cofactores únicos. Las podemos encontrar en nuestro intestino.

        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 hipertermófilas: viven y 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.

            Bacterias son organismos microscópicos formados por células procariotas más evolucionadas. 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. Hoy en día sólo las hay en algunas regiones, pero hace miles de millones de años las había en tan gran número, que eran capaces de añadir, a través de la fotosíntesis, suficiente oxígeno a la primitiva atmósfera de la Tierra, como para que los animales que necesitaban oxígeno pudieran sobrevivir.

Bacterias en los Ambientes Naturales

SUELO

Winogradsky clasificó los microorganismos del suelo en autóctonos o indígenas y zimógenos o fermentadores.

Controlan:

-La fijación del nitrógeno molecular (diazotrofos)

-La mineralización del nitrógeno orgánico

-La descomposición de residuos animales y vegetales

-La síntesis y descomposición de productos húmicos.

Taylor, de 90 suelos encontró bacterias esferoidales en 89 de ellos y el promedio de concentración fue del 65 %. Género Arthrobacter, Celulomonas familia Corynebacteriaceas, orden Eubacteriales ; 25% Bacilos esporulados (25% genero Bacillus sp; las micobacteriáceas también se destacan).

l0% Pseudomonadáceas, Nitrobacteriáceas, Rhizobiáceas, Azotobacteriáceas, Achromobacteriáceas y Micrococcáceas. Géneros destacados: Agrobacterium, Azotobacter, Nitrosomonas, Nitrobacter, Rhizobium, Pseudomonas, Achromobacter.

Bacterias Nitrificantes

Bacterias quimiolitotrofas que usan compuestos reducidos de N como fuente de energía

La nitrificación es el resultado de la acción secuencial de dos grupos separados de bacterias

Se encuentran en el suelo y en el agua, donde haya una elevada producción de NH3. Descomposición de proteínas, alcantarillado, plantas depuradoras, vertidos de aguas residuales.

Poseen un sistema de membranas internas donde se localiza el enzima clave de la oxidación del amoniaco, la AMONIACOMONOOXIGENASA.

AIRE

1.800 tipos de bacterias, de acuerdo a un censo realizado por científicos de U.S. Department of Energys Lawrence Berkeley National Laboratory - condiciones atmosféricas condicionan la diversidad.

Enterobacterias, Staphylococcus aureus y Streptococcus pyogenes.

 

Biotecnología y Biología Molecular

Antibióticos, inhibidores enzimáticos, agentes farmacológicos e inmunológicamente activos, toxinas, pesticidas, herbicidas, antiparásitarios, sinergísticos, hormonas, factores de crecimiento, ionóforos, antioxidantes, biosurfactantes y radioprotectores.

Bilbliografia

Maillet, Marc. Biología celular, pág. 7. En Google Books.

Regina Bailey, Prokaryotes About.com Guide

Murray, R.G.E. (1984). "The higher taxa, or, a place for everything...?" pp. 31-34. In N.R. Krieg and J.G. Holt (eds.) Bergey's Manual of Systematic Bacteriology, vol. 1. The Williams & Wilkins Co., Baltimore.