Célula bacteriana

¿Qué es una célula bacteriana?

Una célula bacteriana es un microorganismo procariota unicelular de pocos micrómetros (generalmente, entre 0,5 y 5 μm), sin núcleo y sin orgánulos membranosos internos (todas las bacterias están clasificadas dentro del dominio Procariota).

Los estudios científicos han demostrado que, a pesar de que las células bacterianas carecen de orgánulos, poseen una organización, una regulación y una dinámica interna muy controlada y precisa. Tienen todos los mecanismos necesarios para sobrevivir a las condiciones hostiles y cambiantes del ambiente donde habitan.

Tal capacidad de adaptación ha significado para los científicos una importante herramienta y un modelo biológico ideal para estudiar los principios básicos de la biología molecular; los conocimientos básicos sobre la replicación, la transcripción y la traducción del ADN se entendieron primero en las células bacterianas antes que en las células eucariotas.

Todas las células bacterianas son microscópicas, es decir, no se pueden observar a simple vista sin emplear un microscopio, lo que representa una gran ventaja para el estudio de estos microorganismos, ya que en poco espacio y con pocos recursos nutricionales se pueden mantener y estudiar millones de células vivas.

En la actualidad, la célula bacteriana es una de las herramientas biotecnológicas más importantes. Los científicos manipulan el ADN extra cromosómico de las bacterias para producir de forma sintética casi cualquier proteína de interés humano.

Características de la célula bacteriana

– Pared celular. Todas las bacterias tienen una pared celular que las rodea, compuesta por una combinación de carbohidratos con péptidos que recibe el nombre de peptidoglicano.

– Sin núcleo definido. No tiene un núcleo verdadero. El ADN está libre en el citoplasma, en una región llamada nucleoide.

– Tamaño pequeño. Generalmente mide entre 0,5 y 5 micrómetros (mucho más pequeña que las células eucariotas).

– Estructura simple. No posee orgánulos membranosos (como mitocondrias o aparato de Golgi). Pero sí tiene una membrana plasmática, que regula el paso de sustancias; una pared celular, que le da forma y protección (compuesta de peptidoglicano en la mayoría); citoplasma, donde ocurren las reacciones químicas, y ribosomas, que son más pequeños que los eucariotas, encargados de sintetizar proteínas.

– Material genético. ADN generalmente circular. Puede tener plásmidos (pequeños fragmentos de ADN extra).

– Estructuras adicionales (en algunas bacterias). Puede tener flagelos para moverse, fimbrias o pili, para adherirse o intercambiar material genético, y cápsula, una capa externa protectora (en algunas especies).

– Reproducción. Se reproducen de forma asexual, principalmente por fisión binaria (una célula se divide en dos).

– Gran diversidad metabólica. Pueden vivir en distintos ambientes. Algunas son aerobias (usan oxígeno) y otras anaerobias (no lo necesitan).

Estructura de la célula bacteriana (partes)

Muchos científicos subdividen la célula bacteriana en tres regiones anatómicas para facilitar su estudio. Estas tres regiones, comunes para cualquier tipo de célula bacteriana observada, son:

• La región externa, conformada por las estructuras extracelulares (flagelos, pilos, cilios, entre otros).
• La región de cobertura celular, compuesta por la pared celular y la membrana citoplasmática.
• La región interna, formada por el citosol y todas las estructuras suspendidas en este.

Según la especie de bacteria que se estudie, en cada región se observan algunas estructuras y partes diferentes a las típicas de una célula bacteriana. Sin embargo, las más comunes para cualquier célula bacteriana son explicadas y clasificadas según cada región en la que se encuentran.

• Región extracelular
  • Cápsula: es una superficie de polímeros que recubre toda la pared celular de las bacterias. Está compuesta por limo y glicocálix, que a su vez se compone de abundantes moléculas de carbohidratos unidas a lípidos y proteínas. La cápsula cumple una importante función protectora.
  • Película: es una superficie, líquido o matriz viscosa en la cual están sumergidas las células bacterianas. Se forman de polisacáridos similares en composición a los polisacáridos de la cápsula, y generalmente cumplen funciones en la protección y en el desplazamiento de las células.
  • Fimbrias: son una especie de apéndices filamentosos muy numerosos que están unidos a la pared celular de las bacterias. Estas sirven para la movilidad y la adherencia de las células bacterianas a cualquier superficie. Se componen por una proteína de carácter hidrofóbico, llamada pilina.

• • Pili sexual: algunas fimbrias (pocas) se modifican para formar una suerte de tubería, la cual es empleada por las bacterias para la conjugación (la transferencia de material genético entre bacterias diferentes), que es una especie de reproducción sexual primitiva.
  • Flagelos: filamentos más largos que las fimbrias, compuestos por proteínas; tienen un aspecto de cola. Cumplen la función impulsora para el desplazamiento de las células y están anclados a la membrana celular. Se pueden encontrar desde uno hasta cientos de flagelos en la misma célula bacteriana.

• Región de cobertura. La cobertura celular consiste generalmente en una membrana citoplasmática y una capa de peptidoglicano llamada pared celular. La envoltura se compone de complejos de lípidos, carbohidratos y proteínas. La composición química de la envoltura de peptidoglicano se utiliza como clasificación para distinguir entre dos tipos de bacterias: las grampositivas y las gramnegativas. Las bacterias grampositivas se caracterizan por poseer una capa gruesa de peptidoglicano, sin una membrana externa que lo recubra, mientras que las gramnegativas tienen solo una capa delgada de peptidoglicano con una membrana externa superpuesta sobre esta.
  • Membrana citoplasmática: tiene una estructura similar a la membrana celular de las células eucariotas. Se trata de una bicapa de fosfolípidos con proteínas asociadas (integrales o periféricas). Sin embargo, se diferencia de la membrana de las células eucariotas en que no posee esteroles sintetizados de forma endógena. La membrana citoplasmática de las células bacterianas es una de las estructuras más importantes, ya que es allí donde ocurre la fusión celular, el transporte de electrones, la secreción de proteínas, el transporte de nutrientes y la biosíntesis de lípidos, etc.
• Región interna
  • Genoma: a diferencia de las células eucariotas, el genoma de las células bacterianas no está contenido en un núcleo membranoso. En su lugar, este existe como una maraña de ADN que se compacta en forma más o menos circular y se asocia con algunas proteínas y ARN. Este genoma es mucho más pequeño que el genoma eucariota: tiene un tamaño aproximado de entre 3 a 5 MB y forma un único cromosoma de topología circular.
  • Plásmidos o moléculas de ADN extracromosomales: son pequeñas moléculas de ADN organizado de forma circular capaces de replicarse de forma independiente al ADN genómico celular. Generalmente, durante la conjugación se intercambian moléculas de ADN plasmídico, pues en estas se codifica la información necesaria para la resistencia a antibióticos y/o toxinas.

• • –Ribosomas: los ribosomas participan en la traducción del ARN que fue transcrito a partir de la secuencia de un gen que codifica para una proteína. Cada célula bacteriana posee alrededor de 1.500 ribosomas activos en su interior. Las subunidades de los ribosomas de la célula bacteriana son de tipo 70s, 30s y 50s, mientras que las células eucariotas tienen subunidades 60s y 40s. Es común que los antibióticos ataquen a los ribosomas de las bacterias, bloqueando la traducción de las proteínas y ocasionando la lisis o muerte celular.
  • Endosporas: las bacterias poseen unas esporas internas en estado de latencia y son utilizadas para la supervivencia cuando las condiciones medioambientales son extremas. Las endosporas salen de su estado de latencia cuando distintos receptores en la superficie detectan que las condiciones son favorables nuevamente; esto origina una célula bacteriana nueva completamente funcional.
  • Gránulos o cuerpos de inclusión: funcionan como una especie de reserva para carbohidratos, compuestos fosfatados y otras moléculas. Su composición varía según la especie de bacteria y son fácilmente apreciables en el citoplasma utilizando microscopios ópticos.