Organización del nucleoide y diferencias con el núcleo eucariota
La célula bacteriana carece de un núcleo verdadero. Su función es desempeñada por el nucleoide, ubicado en la zona central del citoplasma. Normalmente, el aparato genético está representado por una sola cromosomas. Físicamente, se trata de una molécula de ADN bicatenaria, cerrada en un anillo y enrollada como un ovillo compacto. Una excepción es el agente causal de la enfermedad de Lyme, la espiroqueta Borrelia burgdorferi, en la cual la molécula de ADN es lineal.
Existen signos de diagnóstico diferencial estrictos que distinguen el nucleoide de un núcleo maduro de una célula eucariota:
- Ausencia de envoltura nuclear: el material genético no está delimitado del citoplasma por una membrana.
- Ausencia de nucléolo: no existen formaciones densas adicionales en el interior de la estructura.
- Ausencia de histonas: el ADN no está asociado a estas proteínas básicas características de los eucariotas.
En caso de alteraciones y fallos en los procesos de división celular, la cantidad normal de material genético puede variar: una sola célula bacteriana puede contener temporalmente cuatro o más cromosomas.
Métodos de visualización del aparato genético
El estudio del aparato genético de las bacterias requiere el uso de técnicas especiales, ya que al emplear métodos de tinción sencillos el nucleoide no es visible al microscopio óptico. Para detectarlo, se utilizan tinciones específicas para el ADN: el método de Feulgen o la tinción de Romanovsky-Giemsa.
La imagen más detallada la proporciona la microscopía electrónica de cortes ultrafinados:
- En las electronmicrografías, el nucleoide se observa como una zona clara (electrtransparentes).
- Dentro de esta zona se distinguen claramente estructuras fibrilares (filamentosas) que representan a la propia molécula de ADN.
En los ejemplos de varios microorganismos, la estructura se ve diferente. En las bacterias grampositivas (como Listeria monocytogenes), se visualiza una pared celular gruesa, un tabique de división y un mesosoma en contacto con el nucleoide. En las bacterias gramnegativas (como Brucella melitensis), la pared celular es más delgada, se aprecia la membrana citoplasmática y el propio nucleoide ocupa un volumen considerable del citoplasma en forma de una amplia red fibrilar.
Relación del nucleoide con las estructuras membranosas
El ADN del nucleoide no se encuentra libre en el citoplasma, sino que posee puntos de fijación definidos. El cromosoma está unido por ciertas regiones a la membrana citoplasmática o al mesosoma (una invaginación específica de la membrana hacia el interior de la célula).
Estas zonas de unión tienen una importancia funcional crítica. Actúan como «anclas» singulares que participan activamente en el proceso de replicación del cromosoma bacteriano y garantizan también la correcta separación de las moléculas de ADN hijas hacia las nuevas células durante la división.
Factores extracromosómicos: plásmidos bacterianos
Además del nucleoide principal, en la célula bacteriana pueden estar presentes plásmidos, elementos genéticos autónomos. Por su estructura, son moléculas de ADN circulares covalentemente cerradas. Su función biológica principal consiste en codificar propiedades adicionales que otorgan a la bacteria una ventaja selectiva (evolutiva) en determinadas condiciones.
Clasificación de los plásmidos según sus funciones:
- Plásmidos R: proporcionan resistencia del microorganismo frente a los antibióticos.
- Plásmidos F: controlan la capacidad de la célula para la conjugación, es decir, para la transferencia de material genético a otras bacterias.
- Plásmidos Col: son responsables de la producción de sustancias específicas, los bacteriocinas (en particular, colicinas), necesarias para inhibir el crecimiento de la microflora competitiva.
En resumen: respuestas a preguntas sobre el tema
¿Qué clases de plásmidos existen en las bacterias y qué características codifican?
En las bacterias se distinguen varias clases de plásmidos según los rasgos que codifican.
- Plásmidos R: confieren resistencia frente a los antibióticos.
- Plásmidos F (plásmidos de fertilidad): controlan la capacidad de conjugación y la síntesis de pili F (pili sexuales).
- Plásmidos Col: son responsables de la producción de bacteriocinas (colicinas) que inhiben el crecimiento de la microflora competidora.
- Plásmidos Tox: codifican la síntesis de toxinas.
- Plásmidos crípticos: cuya función no ha sido establecida.
¿Cómo se denominan los plásmidos capaces de integrarse de forma reversible en el cromosoma bacteriano?
Los plásmidos capaces de integrarse de forma reversible en el cromosoma bacteriano se denominan episomas. Estos elementos extracromosómicos pueden encontrarse en la célula en dos estados: de forma autónoma (localizados libremente en el citoplasma) o de forma integrada. En el segundo caso, los episomas se replican junto con el cromosoma bacteriano como un replicón único.
¿Cuál es el mecanismo de transferencia del plásmido F desde la célula donante hasta la receptora?
El mecanismo de transferencia del plásmido F se lleva a cabo mediante conjugación por contacto celular directo. El plásmido transmisible contiene el operón tra (un conjunto de genes de transferencia), que codifica la síntesis de pili sexuales (pili F). Estas vellosidades se forman en la superficie de la célula «masculina» donante. Los pili forman un tubo de conjugación (puente) entre el donante y el receptor, a través del cual se transporta una copia del ADN plasmídico hacia la célula receptora.
Para memorizar rápidamente las funciones de los plásmidos, utilice asociaciones: R = Resistencia (antibióticos), F = Fertilidad (conjugación/reproducción), Col = Colicinas (bacteriocinas).
Preguntas de clases y exámenes
¿Cuáles son las principales diferencias entre el nucleoide y el núcleo eucariota?
El nucleoide no posee envoltura nuclear (membrana), carece de nucléolo y su ADN no está asociado a proteínas histonas.
¿El ADN bacteriano siempre tiene forma circular?
En la gran mayoría de los casos, sí. Sin embargo, existen excepciones: por ejemplo, en el agente causal de la enfermedad de Lyme (Borrelia burgdorferi), la molécula de ADN tiene forma lineal.
¿Para qué se adhiere el ADN bacteriano al mesosoma?
Los puntos de fijación en la membrana citoplasmática o en el mesosoma son necesarios para el correcto desarrollo de los procesos de replicación cromosómica y la subsiguiente separación de las hebras de ADN hijas durante la división celular.
¿Es obligatoria la presencia de plásmidos para la supervivencia de la bacteria?
No, los plásmidos son elementos extracromosómicos. No son esenciales para la viabilidad básica, pero codifican propiedades adicionales (por ejemplo, protección frente a antibióticos) que otorgan una ventaja en un entorno agresivo.
Qué más repasar sobre el tema
- Morfología de bacterias grampositivas y gramnegativas
- Estructura y funciones de la membrana citoplasmática y de los mesosomas
- Mecanismos de replicación del ADN bacteriano
- Proceso de conjugación bacteriana y papel de los plásmidos F
- Mecanismo de acción de las bacteriocinas (colicinas)
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