Contenido interno: citoplasma y membrana
El espacio interno de la célula procariota está organizado de manera sumamente sencilla. La membrana citoplasmática de las bacterias no se sitúa en el exterior ni en el espacio periplásmico, sino directamente debajo de la pared celular, adhiriéndose firmemente a ella y separando el medio interno de las envueltas externas.
El propio citoplasma bacteriano presenta una serie de diferencias exclusivas:
- Ausencia de orgánulos membranosos. Dentro de la célula procariota no encontrará mitocondrias, retículo endoplásmico ni aparato de Golgi.
- Ribosomas especiales. La síntesis proteica se lleva a cabo en ribosomas de tipo pequeño, los cuales tienen una constante de sedimentación de 70S.
- Ausencia de citoesqueleto y movimiento. No hay microtúbulos en el citoplasma, y el propio contenido interno de la célula es estático; aquí no ocurre el flujo citoplasmático característico de los eucariotas.
Mesosomas: invaginaciones multifuncionales
Dado que las bacterias carecen de orgánulos internos especializados, parte de sus funciones son asumidas por los mesosomas, que son invaginaciones de múltiples pliegues de la membrana citoplasmática que se introducen profundamente en el citoplasma.
Durante el estudio del tema, los estudiantes suelen confundir las funciones de los mesosomas. Es importante recordar que no están destinados al empaquetamiento o la transcripción del material genético. Sus tareas clave son:
- Fijación del genoma. Los mesosomas sirven como sitio de anclaje físico para la molécula de ADN. Sujetan firmemente el genoma en una posición espacial determinada durante el proceso de replicación.
- Participación en la división celular. Estas estructuras desempeñan un papel importante en la reproducción del microorganismo y actúan como base para la construcción de los tabiques celulares (septos).
- Función sintética. Los mesosomas participan activamente en la síntesis de sustancias complejas necesarias para la construcción de la pared celular.
Flagelos: aparato de movimiento dirigido
Para desplazarse en el espacio, las bacterias utilizan flagelos. A diferencia de los complejos aparatos locomotores de los eucariotas, el flagelo bacteriano tiene una estructura más simple y no está limitado en absoluto por una membrana externa.
Visualmente, el flagelo es un filamento de forma ondulada. Estructuralmente, es un cilindro hueco microscópico con un diámetro de 10 a 20 nanómetros. Su principal material de construcción es una proteína especializada llamada flagelina. Las subunidades esféricas de esta proteína se disponen secuencialmente en espiral, formando un tubo hueco rígido.
El número de flagelos en la superficie de la bacteria, así como el patrón de su disposición (en un polo, en ambos o en toda la superficie), varía según la especie concreta de microorganismo.
Pili (fimbrias): mecanismos de adhesión celular
Además de los flagelos, el aparato superficial de la célula está representado por los pili, que en microbiología también se denominan fimbrias. Son protuberancias proteicas filiformes diminutas que se originan estrictamente en la pared celular y se ubican en la periferia de la célula.
Tienen una serie de diferencias sustanciales respecto a los flagelos:
- Dimensiones. Los pili son siempre notablemente más cortos y delgados. La longitud máxima de una fimbria alcanza solo 5 µm.
- Composición. Aunque los pili también son cilindros huecos cortos, están formados por subunidades de otra proteína: la pilina.
- Cantidad. Por lo general, en una sola célula bacteriana hay una gran cantidad de pili, que oscila entre 100 y 250 unidades.
A diferencia de los flagelos, los pili no están diseñados para el movimiento, la fagocitosis o la síntesis de proteínas. Su única función básica es la adhesión. Gracias a los pili, las bacterias son capaces de fijarse firmemente a diversos sustratos (por ejemplo, adherirse a las células de mamíferos durante el proceso de infección) o establecer contacto entre sí.
En resumen: respuestas a preguntas sobre el tema
¿Qué tipos de disposición de flagelos existen en la superficie de las bacterias?
Existen cuatro tipos principales de disposición de flagelos en la superficie de la célula bacteriana.
| Tipo | Disposición de los flagelos | Ejemplo |
|---|---|---|
| Monotricos | un solo flagelo | Vibrio cholerae |
| Lofotricos | un mechón en un extremo | Campylobacter |
| Anfitricos | uno o un mechón en ambos extremos | Spirillum |
| Peritricos | en toda la superficie | Escherichia coli |
¿Cómo está estructurado el aparato motor del flagelo y cómo se fija a la célula?
El flagelo es un filamento delgado que surge de la membrana citoplasmática. En su estructura se distinguen el cuerpo basal, el codo y el filamento. En las bacterias Gram negativas, el cuerpo basal tiene 2 pares de discos, y en las Gram positivas, 1 par. La fuente de energía para la rotación es la diferencia de potencial en la membrana; la velocidad de rotación puede alcanzar hasta 100 rev/s. La rotación en sentido antihorario corresponde al movimiento hacia adelante, y en sentido horario, hacia atrás.
¿Qué clases de pili existen en las bacterias?
En las bacterias se distinguen varios tipos funcionales y variedades específicas de pili.
Según su finalidad funcional, existen:
- Pili adhesivos: sirven para la fijación a las células diana y constituyen un factor de patogenicidad.
- Pili metábolicos: participan en la nutrición y en el metabolismo hidroelectrolítico.
- Pili sexuales (pili F): necesarios para la transferencia de material genético (conjugación).
Asimismo, se distinguen las siguientes variedades específicas:
- Pili de tipo I: filamentos rígidos con extremos adhesivos.
- Pili de tipo IV: estructuras flexibles que proporcionan un movimiento de contracción («en tirones»).
- «Rizos» (curli): vellosidades finas que favorecen la agregación celular y la formación de biopelículas.
Para no confundir las proteínas y sus funciones: la flagelina es necesaria para el movimiento Físico (forma los flagelos), y la pilina para la Adhesión (forma los pili).
Preguntas de clases y exámenes
¿Dónde se localiza exactamente la membrana citoplasmática en los procariotas?
Se encuentra ni en el espacio periplásmico ni en el exterior de las envueltas, sino directamente debajo de la pared celular, delimitando el citoplasma.
¿Para qué necesitan las bacterias los mesosomas?
Son invaginaciones plegadas de la membrana que sirven como punto de anclaje para el ADN, retienen el genoma durante la replicación y también participan en la formación de los tabiques celulares y en la síntesis de sustancias de la pared celular.
¿En qué se diferencia el flagelo bacteriano del eucariota?
Está estructurado de forma mucho más simple: no está cubierto por una membrana externa, constituye un cilindro hueco con un diámetro de 10–20 nm y consta de subunidades de la proteína flagelina dispuestas en espiral.
¿Qué función principal realizan los pili (fimbrias)?
Su función principal es la fijación (adhesión). Mediante estas breves protuberancias proteicas, las bacterias se fijan a las células del sustrato (por ejemplo, del macroorganismo) یا se adhieren entre sí.
Qué más repasar sobre el tema
- Características del empaquetamiento espacial de las subunidades esféricas de flagelina en la estructura del flagelo.
- Mecanismos de participación de los mesosomas en la síntesis de los componentes estructurales de la pared celular.
- Diferencias en la estructura y el funcionamiento de los ribosomas 70S bacterianos en comparación con los ribosomas eucariotas.
- Variantes de disposición de los pili en la superficie celular y su papel en la colonización de los tejidos de mamíferos.
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