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Objetivos de aprendizaje
- Describir la estructura básica de un procariota típico.
- Describir diferencias importantes en la estructura entre Archaea y Bacteria
Hay muchas diferencias entre las células procariotas y eucariotas. Sin embargo, todas las células tienen cuatro estructuras comunes: la membrana plasmática, que funciona como una barrera para la célula y la separa de su entorno; el citoplasma, una sustancia gelatinosa dentro de la célula; ácidos nucleicos, el material genético de la célula; y ribosomas, donde tiene lugar la síntesis de proteínas. Los procariotas vienen en varias formas, pero muchos se dividen en tres categorías: cocos (esféricos), bacilos (en forma de bastón) y espirilos (en forma de espiral) (Figura \(\PageIndex{1}\)).

La célula procariótica
Recuerde que los procariotas (Figura \(\PageIndex{2}\)) son organismos unicelulares que carecen de orgánulos u otras estructuras internas unidas a la membrana. Por lo tanto, no tienen un núcleo, sino que generalmente tienen un solo cromosoma: una pieza de ADN circular de doble cadena ubicada en un área de la célula llamada nucleoide. La mayoría de los procariotas tienen una pared celular fuera de la membrana plasmática.

Recuerde que los procariotas se dividen en dos dominios diferentes, Bacteria y Archaea, que junto con Eukarya comprenden los tres dominios de la vida (Figura \(\PageIndex{3}\)).

La composición de la pared celular difiere significativamente entre los dominios Bacteria y Archaea. La composición de sus paredes celulares también difiere de las paredes celulares eucariotas que se encuentran en plantas (celulosa) u hongos e insectos (quitina). La pared celular funciona como una capa protectora y es responsable de la forma del organismo. Algunas bacterias tienen un exteriorcápsulafuera de la pared celular. Otras estructuras están presentes en algunas especies procarióticas, pero no en otras (Tabla \(\PageIndex{1}\)). Por ejemplo, la cápsula que se encuentra en algunas especies permite que el organismo se adhiera a las superficies, lo protege de la deshidratación y el ataque de las células fagocíticas y hace que los patógenos sean más resistentes a nuestras respuestas inmunitarias. Algunas especies también tienen flagelos (singular, flagellum) que se usan para la locomoción, ycerca(singular, pilus) utilizado para adherirse a superficies. Los plásmidos, que consisten en ADN extracromosómico, también están presentes en muchas especies de bacterias y arqueas.
Las características de los filos de bacterias se describen en la Figura \(\PageIndex{4}\) y la Figura \(\PageIndex{5}\); Las arqueas se describen en la Figura \(\PageIndex{6}\).



La membrana de plasma
La membrana plasmática es una fina bicapa lipídica (de 6 a 8 nanómetros) que rodea completamente la célula y separa el interior del exterior. Su naturaleza selectivamente permeable mantiene iones, proteínas y otras moléculas dentro de la célula y evita que se difundan al entorno extracelular, mientras que otras moléculas pueden moverse a través de la membrana. Recuerde que la estructura general de una membrana celular es una bicapa de fosfolípidos compuesta por dos capas de moléculas lipídicas. En las membranas celulares de las arqueas, las cadenas de isopreno (fitanilo) unidas al glicerol reemplazan a los ácidos grasos unidos al glicerol en las membranas bacterianas. Algunas membranas de arqueas son monocapas lipídicas en lugar de bicapas (Figura \(\PageIndex{7}\)).

La pared celular
El citoplasma de las células procarióticas tiene una alta concentración de solutos disueltos. Por lo tanto, la presión osmótica dentro de la célula es relativamente alta. La pared celular es una capa protectora que rodea algunas células y les da forma y rigidez. Se encuentra fuera de la membrana celular e impide la lisis osmótica (estallido por aumento de volumen). La composición química de las paredes celulares varía entre arqueas y bacterias, y también entre especies bacterianas.
Las paredes celulares de las bacterias contienenpeptidoglicano, compuesto por cadenas de polisacáridos que están entrecruzadas por péptidos inusuales que contienen L- y D-aminoácidos, incluidos el ácido D-glutámico y la D-alanina. Las proteínas normalmente tienen solo L-aminoácidos; como consecuencia, muchos de nuestros antibióticos funcionan imitando los D-aminoácidos y, por lo tanto, tienen efectos específicos sobre el desarrollo de la pared celular bacteriana. Hay más de 100 formas diferentes de peptidoglicano.AsesinoLas proteínas (capa superficial) también están presentes en el exterior de las paredes celulares tanto de las arqueas como de las bacterias.
Las bacterias se dividen en dos grandes grupos:Gram positivasyGram negativo, en base a su reacción a la tinción de Gram. Tenga en cuenta que todas las bacterias Gram-positivas pertenecen a un filo; las bacterias de los otros filos (proteobacteria, clamidias, espiroquetas, cianobacterias y otras) son gramnegativas. El método de tinción de Gram lleva el nombre de su inventor, el científico danés Hans Christian Gram (1853–1938). Las diferentes respuestas bacterianas al procedimiento de tinción se deben en última instancia a la estructura de la pared celular. Los organismos grampositivos generalmente carecen de la membrana externa que se encuentra en los organismos gramnegativos (Figura \(\PageIndex{8}\)). Hasta el 90 por ciento de la pared celular de las bacterias Gram-positivas se compone de peptidoglicano, y la mayor parte del resto se compone de sustancias ácidas llamadasácidos teicoicos. Los ácidos teicoicos pueden unirse covalentemente a los lípidos en la membrana plasmática para formar ácidos lipoteicoicos. Los ácidos lipoteicoicos anclan la pared celular a la membrana celular. Las bacterias gramnegativas tienen una pared celular relativamente delgada compuesta por unas pocas capas de peptidoglicano (solo el 10 por ciento de la pared celular total), rodeada por una envoltura exterior que contiene lipopolisacáridos (LPS) y lipoproteínas. Esta envoltura exterior a veces se denomina segunda bicapa lipídica. Sin embargo, la química de esta envoltura exterior es muy diferente de la de la bicapa lipídica típica que forma las membranas plasmáticas.
Conexión de arte

¿Cuál de las siguientes afirmaciones es verdadera?
- Las bacterias grampositivas tienen una pared celular única anclada a la membrana celular por ácido lipoteicoico.
- Las porinas permiten la entrada de sustancias en bacterias Gram-positivas y Gram-negativas.
- La pared celular de las bacterias Gram negativas es gruesa y la pared celular de las bacterias Gram positivas es delgada.
- Las bacterias Gram-negativas tienen una pared celular hecha de peptidoglicano, mientras que las bacterias Gram-positivas tienen una pared celular hecha de ácido lipoteicoico.
Las paredes celulares de Archaean no tienen peptidoglicano. Hay cuatro tipos diferentes de paredes celulares arcaicas. Un tipo está compuesto porpseudopeptidoglicano, que es similar al peptidoglucano en morfología pero contiene diferentes azúcares en la cadena de polisacáridos. Los otros tres tipos de paredes celulares se componen de polisacáridos, glicoproteínas o proteína pura.
Característica estructural | bacterias | arqueas |
---|---|---|
Tipo de célula | procariótico | procariótico |
Morfología celular | Variable | Variable |
Pared celular | Contiene peptidoglicano | No contiene peptidoglicano |
tipo de membrana celular | Bicapa lipídica | Bicapa lipídica o monocapa lipídica |
Lípidos de la membrana plasmática | Ácidos grasos | grupos fitanilo |
Reproducción
La reproducción en procariotas es asexual y normalmente tiene lugar por fisión binaria. Recuerde que el ADN de un procariota existe como un solo cromosoma circular. Los procariotas no sufren mitosis. Más bien, el cromosoma se replica y las dos copias resultantes se separan entre sí, debido al crecimiento de la célula. La procariota, ahora agrandada, se pellizca hacia adentro en su ecuador y las dos células resultantes, que son clones, se separan. La fisión binaria no brinda una oportunidad para la recombinación genética o la diversidad genética, pero los procariotas pueden compartir genes mediante otros tres mecanismos.
Entransformación, el procariota toma el ADN que se encuentra en su entorno que es arrojado por otros procariotas. Si una bacteria no patógena toma ADN para un gen de toxina de un patógeno e incorpora el nuevo ADN en su propio cromosoma, también puede volverse patógena. EntransducciónLos bacteriófagos, los virus que infectan a las bacterias, a veces también mueven fragmentos cortos de ADN cromosómico de una bacteria a otra. La transducción da como resultado un organismo recombinante. Las arqueas no se ven afectadas por los bacteriófagos, sino que tienen sus propios virus que trasladan el material genético de un individuo a otro. Enconjugación, el ADN se transfiere de un procariota a otro por medio de un pilus, que pone en contacto a los organismos entre sí. El ADN transferido puede estar en forma de plásmido o como un híbrido, que contiene tanto ADN plasmídico como cromosómico. Estos tres procesos de intercambio de ADN se muestran en la Figura \(\PageIndex{9}\).
La reproducción puede ser muy rápida: algunos minutos para algunas especies. Este corto tiempo de generación junto con los mecanismos de recombinación genética y las altas tasas de mutación dan como resultado la rápida evolución de los procariotas, lo que les permite responder a los cambios ambientales (como la introducción de un antibiótico) muy rápidamente.

Conexión de evolución: la evolución de los procariotas
¿Cómo responden los científicos a las preguntas sobre la evolución de los procariotas? A diferencia de los animales, los artefactos en el registro fósil de procariotas ofrecen muy poca información. Los fósiles de procariotas antiguos parecen pequeñas burbujas en la roca. Algunos científicos recurren a la genética y al principio del reloj molecular, que sostiene que cuanto más recientemente hayan divergido dos especies, más similares serán sus genes (y, por lo tanto, sus proteínas). Por el contrario, las especies que divergieron hace mucho tiempo tendrán más genes diferentes.
Científicos del Instituto de Astrobiología de la NASA y del Laboratorio Europeo de Biología Molecular colaboraron para analizar la evolución molecular de 32 proteínas específicas comunes a 72 especies de procariotas.1El modelo que derivaron de sus datos indica que tres grupos importantes de bacterias—Actinobacteria,Deinococcusy cianobacterias (que los autores llamanTerrabacteria)—fueron los primeros en colonizar la tierra. (Recordar queDeinococcuses un género de procariotas, una bacteria, que es altamente resistente a la radiación ionizante). Las cianobacterias son fotosintetizadoras, mientras que las actinobacterias son un grupo de bacterias muy comunes que incluyen especies importantes en la descomposición de desechos orgánicos.
Las líneas de tiempo de divergencia sugieren que las bacterias (miembros del dominio Bacteria) se separaron de las especies ancestrales comunes hace entre 2500 y 3200 millones de años, mientras que las arqueas se separaron antes: hace entre 3100 y 4100 millones de años. Eukarya luego se separó de la línea Archaean. El trabajo sugiere además que los estromatolitos que se formaron antes del advenimiento de las cianobacterias (hace unos 2.600 millones de años) fotosintetizaron en un ambiente anóxico y que debido a las modificaciones de las Terrabacterias por tierra (resistencia a la desecación y posesión de compuestos que protegen al organismo del exceso de luz), la fotosíntesis que utiliza oxígeno puede estar estrechamente relacionada con las adaptaciones para sobrevivir en la tierra.
Resumen
Los procariotas (dominios Archaea y Bacteria) son organismos unicelulares que carecen de núcleo. Tienen una sola pieza de ADN circular en el área del nucleoide de la célula. La mayoría de los procariotas tienen una pared celular que se encuentra fuera del límite de la membrana plasmática. Algunos procariotas pueden tener estructuras adicionales, como una cápsula, flagelos y pili. Las bacterias y las arqueas difieren en la composición lipídica de sus membranas celulares y en las características de la pared celular. En las membranas de las arqueas, las unidades de fitanilo, en lugar de los ácidos grasos, están unidas al glicerol. Algunas membranas de arqueas son monocapas lipídicas en lugar de bicapas.
La pared celular se encuentra fuera de la membrana celular e impide la lisis osmótica. La composición química de las paredes celulares varía entre especies. Las paredes celulares bacterianas contienen peptidoglicano. Las paredes celulares de Archaean no tienen peptidoglicano, pero pueden tener pseudopeptidoglicano, polisacáridos, glicoproteínas o paredes celulares basadas en proteínas. Las bacterias se pueden dividir en dos grupos principales: Gram positivas y Gram negativas, según la reacción de tinción de Gram. Los organismos grampositivos tienen una pared celular gruesa, junto con los ácidos teicoicos. Los organismos gramnegativos tienen una pared celular delgada y una cubierta exterior que contiene lipopolisacáridos y lipoproteínas.
Conexiones de arte
Figura \(\PageIndex{8}\): ¿Cuál de las siguientes afirmaciones es verdadera?
- Las bacterias grampositivas tienen una pared celular única anclada a la membrana celular por ácido lipoteicoico.
- Las porinas permiten la entrada de sustancias en bacterias Gram-positivas y Gram-negativas.
- La pared celular de las bacterias Gram negativas es gruesa y la pared celular de las bacterias Gram positivas es delgada.
- Las bacterias Gram-negativas tienen una pared celular hecha de peptidoglicano, mientras que las bacterias Gram-positivas tienen una pared celular hecha de ácido lipoteicoico.
- Respuesta
-
A
notas al pie
- 1 Battistuzzi, FU, Feijao, A y Hedges, SB. Una escala de tiempo genómica de la evolución de los procariotas: información sobre el origen de la metanogénesis, la fototrofia y la colonización de la tierra.BioMed Central: biología evolutiva4 (2004): 44, doi:10.1186/1471-2148-4-44.
Glosario
- cápsula
- estructura externa que permite que un procariota se adhiera a las superficies y lo protege de la deshidratación
- conjugación
- proceso por el cual los procariotas mueven el ADN de un individuo a otro utilizando un pilus
- Gram negativo
- bacteria cuya pared celular contiene poco peptidoglicano pero tiene una membrana externa
- Gram positivas
- bacteria que contiene principalmente peptidoglicano en sus paredes celulares
- peptidoglicano
- material compuesto de cadenas de polisacáridos entrecruzados con péptidos inusuales
- pilos
- apéndice superficial de algunos procariotas que se utiliza para adherirse a superficies, incluidos otros procariotas
- pseudopeptidoglicano
- componente de las paredes celulares de las arqueas que es similar al peptidoglucano en morfología pero contiene diferentes azúcares
- Asesino
- proteína de la capa superficial presente en el exterior de las paredes celulares de arqueas y bacterias
- acido teicoico
- polímero asociado con la pared celular de las bacterias Gram-positivas
- transducción
- proceso por el cual un bacteriófago mueve el ADN de un procariota a otro
- transformación
- proceso por el cual un procariota toma el ADN que se encuentra en su entorno que es arrojado por otros procariotas
FAQs
¿Qué es la membrana plasmática en procariotas? ›
La membrana plasmática es una bicapa lipídica que rodea el citoplasma de una célula procariota . Separa físicamente el citoplasma del ambiente exterior. La membrana plasmática también funciona como una barrera selectivamente permeable o semipermeable que controla lo que entra y sale de la célula.
¿Qué células procariotas tienen membrana celular? ›Membrana celular : Cada procariota tiene una membrana celular, también conocida como membrana plasmática, que separa la célula del ambiente exterior. Cápsula : Algunas bacterias tienen una capa de carbohidratos que rodea la pared celular llamada cápsula.
¿Cuál es la función de la célula procariota? ›Es el material hereditario de todos los organismos, además, contiene toda la información para sintetizar proteínas que controlarán las funciones celulares y del organismo: reproducirse, nutrición, transporte, síntesis de otros compuestos, crecimiento, entre otras.
¿Qué es una célula procariota y cuáles son sus características? ›La célula procariota se caracteriza porque no presenta núcleo. Dentro de este grupo aparecen los micoplasmas, las bacterias y las cianobacterias. Además, podemos reconocerlas gracias a estas características: Son principalmente unicelulares y de tamaño muy pequeño (1-10 µm).
¿Cuál es la estructura de la célula procariota? ›1- membrana citoplasmática, 2- pared celular bacteriana, 3- espacio periplasmático, 4- membrana externa, 5- pared celular arqueana.
¿Qué hace la membrana plasmática? ›La membrana plasmática, o la membrana celular, brinda protección a una célula . También proporciona un entorno fijo dentro de la célula. Y esa membrana tiene varias funciones diferentes. Uno es transportar nutrientes a la célula y también transportar sustancias tóxicas fuera de la célula.
¿Dónde se encuentran las células procariotas? ›Los organismos procariotas se encuentran dentro de los dominios Bacteria y Archaea. Eukarya contiene los organismos eucariotas. Los procariotas no tienen núcleo definido y ni organelos rodeados por membrana. El ADN usualmente está en molécula circular.
¿Cómo se alimentan las células procariotas? ›Los procariontes (bacterias y arqueas) son mucho más diversos que los humanos en sus estrategias nutricionales, es decir, en las formas en las que obtienen carbono fijado (moléculas de combustible) y energía. Algunas especies consumen materia orgánica como animales y plantas muertos.
¿Cuál es el origen de la célula procariota? ›Origen de las células Procariotas
Hace unos 3700 millones de años surgieron sobre la faz de la Tierra los primeros seres vivos. Eran microorganismos pequeños, unicelulares, no muy diferentes de las bacterias actuales.
Las células procariontes y eucariontes tienen una membrana plasmática, una capa doble de lípidos que separa el interior de la célula del ambiente externo. Esta doble capa consta en gran parte de lípidos especializados llamados fosfolípidos.
¿Cuáles son las 3 composiciones de los procariotas? ›
Todos los procariotas tienen ADN cromosómico localizado en un nucleoide, ribosomas, una membrana celular y una pared celular . Las otras estructuras que se muestran están presentes en algunas bacterias, pero no en todas. La mayoría de los procariotas tienen una pared celular de peptidoglicano y muchos tienen una cápsula de polisacárido (Figura 4.2.1).
¿Dónde se encuentra la membrana plasmática? ›La membrana plasmática, también llamada membrana celular, se encuentra en todas las células y separa el interior de la célula del ambiente exterior. En bacterias y en células de plantas, hay también una pared celular que se une a la membrana plasmática en la superficie exterior.
¿Cómo se forma la membrana plasmática? ›La membrana plasmática está compuesta por una doble capa de fosfolípidos, por proteínas unidas no covalentemente a esa bicapa, y glúcidos unidos covalentemente a los lípidos o a las proteínas. Las moléculas más numerosas son los lípidos, ya que se calcula que por cada 50 lípidos hay una proteína.
¿Cuál es la importancia de la membrana plasmática? ›La membrana plasmática sirve de filtro y de transporte. La membrana plasmática tiene una serie distinta de funciones, tales como: Delimitar la célula. Definir y proteger la célula de su entorno, separando el afuera del adentro y una célula de otra (en el caso de los tejidos celulares).
¿Cuál es el tamaño de la célula procariota? ›Tamaño celular. Las células procariontes varían de 0.1 a 5.0 micras (μm) en diámetro y son significativamente más pequeñas que las eucariontes, que generalmente van de 10 a 100 μm.
¿Cuál es el tamaño de una célula procariota? ›Más pequeñas que las células eucariotas son las células procariotas que suelen medir en torno a 1 o 2 µm de diámetro, siendo las más pequeñas los micoplasmas con dimensiones menores a 0,5 µm (Figura 1).
¿Cómo respiran las células procariotas? ›Las células procariotas llevan a cabo la respiración celular dentro del citoplasma o en las superficies internas de las células. Aquí se hará mayor hincapié en las células eucariotas, en donde las mitocondrias, son el lugar donde se produce la mayoría de las reacciones.
¿Qué necesita la célula procariota para vivir? ›Como todos los seres vivos, los procariotas necesitan energía y carbono. Satisfacen estas necesidades de diversas maneras. De hecho, los procariotas tienen casi todos los tipos posibles de metabolismo. Pueden obtener energía de la luz (foto) o compuestos químicos (quimio).
¿Por qué la membrana celular se llama membrana plasmática? ›¿Por qué se llama membrana plasmática? La célula contiene un protoplasma (o simplemente plasma), que es la materia viva semilíquida . Esta materia viva o plasma está contenida dentro de una membrana biológica denominada membrana plasmática.
¿Cuáles son los componentes de la membrana plasmática? ›En la composición química de la membrana intervienen diversas moléculas: lípidos, proteínas y glúcidos. Los lípidos se encuentran dispuestos en forma de bicapa, mientras que las proteínas se disponen en forma irregular y asimétrica entre los mismos.
¿Qué pasará si no hay membrana celular? ›
Una célula eucariota está separada del entorno extracelular por una membrana plasmática compuesta por una bicapa de fosfolípidos que contiene proteínas que regulan el tránsito de moléculas dentro y fuera de la célula. La pérdida de esta función de barrera puede conducir a una homeostasis celular comprometida ya la muerte de la célula .
¿Qué función tiene la célula procariota y eucariota? ›Las células eucariotas, al igual que las procariotas, llevan a cabo tres funciones esenciales: la nutrición, la relación con el medio y la reproducción.
¿Cuál es la función de la célula? ›Le brindan estructura al cuerpo, absorben los nutrientes de los alimentos, convierten estos nutrientes en energía y realizan funciones especializadas. Las células también contienen el material hereditario del organismo y pueden hacer copias de sí mismas.
¿Por qué los humanos necesitan procariotas para vivir? ›Los microbios que nos llaman hogar son necesarios para nuestra supervivencia. Nos ayudan a digerir nuestros alimentos, producen nutrientes cruciales, nos protegen de los microbios patógenos y ayudan a entrenar nuestro sistema inmunológico para que funcione correctamente. Además, sin procariotas no tendríamos queso, pan, vino, cerveza y yogur.
¿Cómo está conformada la membrana plasmática? ›La membrana plasmática está compuesta por una doble capa de fosfolípidos, por proteínas unidas no covalentemente a esa bicapa, y glúcidos unidos covalentemente a los lípidos o a las proteínas. Las moléculas más numerosas son los lípidos, ya que se calcula que por cada 50 lípidos hay una proteína.
¿Dónde almacenan el ADN las celulas procariotas? ›Nucleoide, región nuclear o cuerpo nuclear es la región que en los procariotas contiene el ADN. Esta región es de forma irregular.
¿Qué pasaría si no existiera la membrana celular? ›Pues esa es precisamente una de las definiciones que usamos en biología para la muerte celular. Cuando el la membrana plasmática se rompe, los componentes salen al exterior y la célula ya no puede mantener sus funciones. Además, eso es precisamente lo que hacen algunas toxinas producidas por las bacterias.
¿Qué representa la membrana celular? ›La membrana celular es la estructura fina que envuelve a la célula y separa el contenido de la célula de su entorno. Es la encargada de permitir o bloquear la entrada de sustancias en la célula. La membrana consiste en una doble capa de lípidos que encierran las proteínas.
¿Cuáles son las 3 partes principales de la célula? ›Las tres partes principales de la célula son la membrana celular, el núcleo y el citoplasma. La membrana celular rodea la célula y controla las sustancias que entran y salen. Dentro de la célula está el núcleo que contiene el nucléolo y la mayor parte del ADN celular, además es donde se produce casi todo el ARN.
¿Qué necesita la célula para poder vivir? ›Las células necesitan la energía contenida en los glúcidos y los lípidos para poder vivir. ¿Cómo le hacen para obtenerla? Mediante reacciones químicas en las que, para decirlo de manera sencilla, los lípidos y los glúcidos se queman liberando su energía, que nosotros los humanos medimos con una unidad llamada caloría.
¿Qué son los procariotas beneficiosos? ›
Producen o procesan nutrientes en el tracto digestivo de humanos y otros animales . Los procariotas se utilizan en la producción de algunos alimentos para humanos y también se han reclutado para la degradación de materiales peligrosos. De hecho, ¡nuestra vida no sería posible sin los procariotas!
¿Cuántas células procariotas hay en el cuerpo humano? ›Así es, ¡eres el hogar de alrededor de 100 billones de células bacterianas! Esto significa que su cuerpo es en realidad un ecosistema.
¿Cuáles son las tres funciones ecológicas de los procariotas? ›Los procariotas llenan muchos nichos en la Tierra, incluida la participación en los ciclos de nutrientes, como los ciclos de nitrógeno y carbono, la descomposición de organismos muertos y la prosperidad dentro de los organismos vivos, incluidos los humanos .
¿Qué tipo de célula es la membrana celular? ›Las células procariontes y eucariontes tienen una membrana plasmática, una capa doble de lípidos que separa el interior de la célula del ambiente externo. Esta doble capa consta en gran parte de lípidos especializados llamados fosfolípidos.