Célula procariota
Definición
Una célula procariota es un tipo de célula que no tiene un núcleo verdadero ni orgánulos unidos a la membrana. Los organismos dentro de los dominios Bacteria y Archaea se basan en la célula procariota, mientras que todas las demás formas de vida son eucariotas. Sin embargo, los organismos con células procariotas son muy abundantes y constituyen gran parte de la biomasa de la Tierra.
Visión de conjunto
Los organismos que tienen células procariotas son unicelulares. Se les llama «procariotas». La célula procariota tiene varios elementos que le permiten funcionar como un organismo vivo. Primero, los procariotas están cubiertos por una membrana celular. Esta membrana les permite crear un entorno específico dentro del citosol que permite que se produzcan reacciones bioquímicas. En segundo lugar, estas células albergan tanto ADN suelto como ribosomas. Aunque los ribosomas son orgánulos, no están unidos por una membrana plasmática. Juntos, el ADN y los ribosomas trabajan para producir las proteínas que las células necesitan para recolectar nutrientes, reproducirse e incluso defenderse frente a depredadores o cambios ambientales.
Los procariotas son mucho más pequeños que las células eucariotas más pequeñas. En general, una célula procariota es más pequeña porque tiene menos ADN para crear las proteínas necesarias para hacer una membrana ultraeficiente. Entonces, las células alcanzan un tamaño en el que ya no pueden importar la cantidad de nutrientes que necesitan para el volumen de citosol que contienen. Esto se conoce como límite de relación de superficie a volumen. Sin embargo, las bacterias son mucho más grandes que los virus porque están llevando a cabo activamente las reacciones bioquímicas de la vida dentro de sus células.
Célula procariota vs célula eucariota
La diferencia entre la célula procariota y la célula eucariota es simple. Las células eucariotas tienen un núcleo rodeado por una membrana nuclear y otros orgánulos unidos a la membrana que realizan funciones específicas en la célula. Estas membranas forman el sistema de endomembranas, que crea una serie de cámaras especializadas dentro de los organismos eucariotas que pueden completar una amplia gama de tareas. Por el contrario, una célula procariota solo tiene una membrana celular sin membranas que se extienden hacia el interior de la célula.
Todas las reacciones dentro de un procariota tienen lugar dentro del citosol de la célula. Si bien esto hace que las células sean un poco menos eficientes, las células procariotas aún tienen una capacidad reproductiva notable. Un procariota se reproduce a través de la fisión binaria, un proceso que simplemente divide el ADN duplicado en células separadas. Sin orgánulos o cromosomas complejos para reproducir, la mayoría de las células procariotas pueden dividirse cada 24 horas, o incluso más rápido con un suministro adecuado de alimentos.
Si bien muchas células procariotas se han adaptado para vivir libremente en el medio ambiente, otras se han adaptado para vivir dentro del intestino de otros organismos. Estos organismos comensales sobreviven al descomponer las moléculas dentro del intestino y permiten que el organismo en el que viven tenga la capacidad de digerir una variedad más amplia de alimentos. Por ejemplo, el intestino humano contiene 2-3 libras de bacterias que han evolucionado para ayudarnos a digerir carbohidratos complejos, proteínas y grasas.
Diagrama de células procariotas
La siguiente imagen es un diagrama de una célula procariota; en este caso, una bacteria.
Estructura de células procariotas
Las células procariotas no tienen un núcleo verdadero que contenga su material genético como lo hacen las células eucariotas. En cambio, las células procariotas tienen una región nucleoide, que es una región de forma irregular que contiene el ADN de la célula y no está rodeada por una envoltura nuclear. Algunas otras partes de las células procariotas son similares a las de las células eucariotas, como la pared celular que rodea a la célula (que también se encuentra en las células vegetales, aunque tiene una composición diferente).
Al igual que las células eucariotas, las células procariotas tienen citoplasma, una sustancia gelatinosa que constituye el «relleno» de la célula y un citoesqueleto que mantiene los componentes de la célula en su lugar. Tanto las células procariotas como las eucariotas tienen ribosomas, que son orgánulos que producen proteínas y vacuolas, pequeños espacios en las células que almacenan nutrientes y ayudan a eliminar los desechos.
Algunas células procariotas tienen flagelos, que son estructuras en forma de cola que permiten que el organismo se mueva. También pueden tener pili, pequeñas estructuras similares a pelos que ayudan a las bacterias a adherirse a las superficies y pueden permitir que el ADN se transfiera entre dos células procariotas en un proceso conocido como conjugación. Otra parte que se encuentra en algunas bacterias es la cápsula. La cápsula es una capa pegajosa de carbohidratos que ayuda a la bacteria a adherirse a las superficies de su entorno.
Partes de células procariotas
A diferencia de las células eucariotas, las células procariotas no tienen orgánulos distintos unidos por membranas. En cambio, las muchas reacciones que lleva a cabo la célula ocurren dentro del citoplasma de la célula. De hecho, hay 2 componentes principales que están presentes dentro de todas las células procariotas.
El primero es una membrana celular. Esta es una capa de moléculas de fosfolípidos que separan el interior de la célula del exterior. Si bien no está presente en todos los procariotas, muchos secretan una pared celular que se usa para proteger y albergar a la célula en una capa adicional de proteínas y moléculas estructurales.
La segunda parte que se encuentra en todas las células procariotas es el ADN. El ADN es el modelo básico de toda la vida y se encuentra dentro de todas las células. En los procariotas, el ADN suele adoptar la forma de un gran genoma circular. Esto se puede comparar con los cromosomas organizados que se encuentran típicamente dentro de los eucariotas. Este gran círculo de ADN dirige qué proteínas crea la célula y regula las acciones de la célula.
Otras células procariotas pueden tener una gran cantidad de partes diferentes, como cilios y flagelos, para ayudarlas a moverse. Si bien estas estructuras son similares en función a las que se encuentran dentro de los eucariotas, a menudo tienen una estructura diferente. Esto sugiere que los dos tipos de células han pasado por procesos de selección muy diferentes y han involucrado independientemente las estructuras.
Características de las células procariotas
Todas las células procariotas tienen una región nucleoide, ADN y ARN como material genético, ribosomas que producen proteínas y citosol que contiene un citoesqueleto que organiza los materiales celulares. Sin embargo, los organismos procariotas son un grupo muy diverso de organismos y tienen muchas formas y tamaños diferentes. Estos cambios en la estructura típicamente representan cambios en la función, y estos muchos organismos diferentes ocupan nichos muy diferentes.
Las células procariotas suelen tener entre 0,1 y 5 micrómetros de longitud (0,00001 a 0,0005 cm). Las células eucariotas son generalmente mucho más grandes, entre 10 y 100 micrómetros. Las células procariotas tienen una relación superficie-volumen más alta porque son más pequeñas, lo que les permite obtener una mayor cantidad de nutrientes a través de su membrana plasmática.
Ejemplos de una célula procariota
Células bacterianas
Las bacterias son microorganismos unicelulares que se encuentran en casi todas partes de la Tierra y son muy diversos en sus formas y estructuras. Hay alrededor de 5 × 10 30 bacterias que viven en muchos ecosistemas diferentes de la Tierra (incluso en nuestros propios cuerpos). En el intestino humano, las bacterias superan en número a las células humanas 10: 1.
Las paredes celulares de algunas bacterias contienen peptidoglicano, una molécula hecha de azúcares y aminoácidos que le da estructura a la pared celular y es más espesa en algunas bacterias que en otras. Las bacterias contienen ciertas estructuras exclusivas de ellas, como se mencionó anteriormente, como la cápsula, los flagelos y los pili. La mayoría de las bacterias tienen un solo cromosoma circular, que puede oscilar entre 160.000 pares de bases (pb) y 12.200.000 pb. También contienen plásmidos, que son pequeños trozos circulares de ADN que se replican independientemente del cromosoma.
Algunas bacterias pueden formar endosporas. Estas son estructuras duras e inactivas a las que las bacterias pueden reducirse en condiciones de inanición cuando no hay suficientes nutrientes disponibles. No necesitan nutrientes y son resistentes a temperaturas extremas, rayos ultravioleta y productos químicos. Cuando las condiciones ambientales vuelven a ser favorables, la endospora puede reactivarse.
Células arqueales
Las arqueas son similares en tamaño y forma a las bacterias, y también son unicelulares. Dado que las bacterias y las arqueas son los dos tipos de procariotas, esto significa que todos los procariotas son unicelulares. Algunas arqueas se encuentran en ambientes extremos, como aguas termales, pero se pueden encontrar en una variedad de lugares, como suelos, océanos, marismas y dentro de otros organismos, incluidos los humanos.
Al igual que las bacterias, las arqueas pueden tener una pared celular y flagelos. Sin embargo, la estructura de estos orgánulos es diferente. Por ejemplo, las paredes celulares de las arqueas no contienen peptidoglicano. Además, los flagelos de las arqueas funcionan de la misma manera que los de las bacterias, pero evolucionaron a partir de estructuras diferentes. Las membranas de las arqueas son muy diferentes a las de todas las demás formas de vida; contienen diferentes lípidos, que tienen una estereoquímica diferente. Las arqueas suelen tener un cromosoma circular, al igual que las bacterias. El cromosoma de la arquea puede variar desde menos de 491.000 pb hasta aproximadamente 5.700.000 pb. También pueden contener plásmidos. Se sabe menos sobre las arqueas que sobre las bacterias; no se clasificaron como un grupo separado de procariotas hasta 1977.
¿Cómo se dividen las células procariotas?
Las células procariotas se dividen mediante el proceso de fisión binaria. A diferencia de la mitosis, este proceso no implica la condensación de ADN o la duplicación de orgánulos. Las células procariotas tienen solo una pequeña cantidad de ADN, que no se almacena en cromosomas complejos. Además, no hay orgánulos, por lo que no hay nada que dividir.
Cuando un procariota crece a un tamaño grande, tiene lugar el proceso de fisión binaria. Este proceso duplica el ADN y luego separa cada nueva hebra de ADN en células individuales. Este proceso es más simple que la mitosis. Esto significa que las bacterias pueden reproducirse mucho más rápido que la mayoría de los organismos eucariotas.
