Tinción de Gram La tinción de Gram o coloración de Gram es un tipo de tinción diferencial empleado en microbiología para la visualización de bacterias, sobre todo en muestras clínicas. Debe su nombre al bacteriólogo danés Christian Gram, que desarrolló la técnica en 1884. Se utiliza tanto para poder referirse a la morfología celular bacteriana como para poder realizar una primera aproximación a la diferenciación bacteriana, considerándose Bacteria Gram positiva a las bacterias que se visualizan de color moradas y Bacteria Gram negativa a las que se visualizan de color rosa o rojo
Explicación El cristal violeta (colorante catiónico) penetra en todas las células bacterianas (tanto Gram positivas como Gram negativas) a través de la pared bacteriana. El lugol es un compuesto formado por I2 (yodo) en equilibrio con KI (yoduro de potasio), potasio), el cual está presente para solubilizar el yodo, y actúa de mordiente, haciendo que el cristal violeta se fije con mayor intensidad a la pared de la célula bacteriana. Los organismos Gram positivos no se decoloran, mientras que los Gram negativos sí lo hacen.Para poner de manifiesto las células Gram negativas se utiliza una co loración de contraste. Habitualmente es un colorante de color rojo, como la safranina o la fucsina. Después de la coloración de contraste las células Gram negativas son rojas, mientras que las Gram positivas permanecen azules .La safranina Sirve para hacer una tinción de contraste que pone de
manifiesto las bacterias Gram negativas En este método de tinción, la extensión bacteriana se cubre con solución de uno de los colorantes de violeta de metilo, que se deja actuar durante un lapso determinado.
Conclusiones: Los microorganismos grampositivos pueden hacerse gramnegativos al aumentar la acidez. Los microorganismos de reacción positiva a los colorantes ácidos pueden hacerse gramnegativos por aumentar la alcalinidad. El cambio de respuesta a la coloración de Gram con el tiempo es propio, sobre todo, de los microorganismos débilmente grampositivos cultivados en los medios que contengan sustancias capaces de fermentar, y cuya reacción se vuelve ácida en el curso del desarrollo. Por el contrario, los gérmenes grampositivos desintegrados pierden su capacidad de retener el colorante primario y toman negativamente el Gram. La pared celular de los microorganismos grampositivos y gran negativos es permeable al violeta cristal.Los microorganismos aparecerán teñidos después de tratarlos con violeta cristal, por ser absorbido el colorante en la superficie externa de la pared celular, y el disolvente eliminará sin dificultad el complejo formado después del tratamiento con yodo.
Bacterias resistentes a la tinción Gram Las siguientes bacterias de naturaleza gram positiva, tiñen como gram negativas: Mycobacterias (están encapsuladas). Mycoplasmas (no tienen pared). Formas L (pérdida ocasional de la pared). Protoplastos y esferoplastos (eliminación total y parcial de la l a pared, respectivamente).
Diferenciación de Gram positivo y Gram negativo Los fundamentos de la técnica se basan en las diferencias entre las paredes celulares de las bacterias Gram positivas y Gram negativas La pared celular de las bacterias Gram positivas posee una gruesa capa de peptidoglucano, además de dos clases de ácidos teicoicos: Anclado en la cara interna de la pared celular y unido a la membrana plasmática, se encuentra el ácido lipoteicoico, y más en la superficie, el ácido teicoico que está anclado solamente en el peptidoglucano (también conocido como mureína)
Por el contrario, la capa de peptidoglucano de las Gram negativas es delgada, y se encuentra unida a una segunda membrana plasmática exterior (de composición distinta a la interna) por medio de lipoproteínas. Tiene una capa delgada de peptidoglicano unida a una membrana
exterior
por lipoproteínas.
La
membrana
exterior
está
hecha
de proteína, fosfolípido y lipopolisacárido. Por lo tanto, ambos tipos de bacterias se tiñen
diferencialmente debido a estas direrencias constitutivas de su pared. La clave es el peptidoglicano, ya que es el material que confiere su rigidez a la pared celular bacteriana, y las Gram positivas lo poseen en mucha mayor proporción que las Gram negativas. La diferencia que se observa en la resistencia a la decoloración, se debe a que la membrana externa de las Gram negativas es soluble en solventes orgánicos, como por ejemplo la mezcla de alcohol/acetona. La capa de peptidoglucano que posee es demasiado delgada como para poder retener el complejo de cristal violeta/yodo que se formó previamente, y por lo tanto este complejo se escapa, perdiéndose la coloración azul-vio lácea. Pero por el contrario, las Gram positivas, al poseer una pared celular más resistente y con mayor proporción de peptidoglicanos, no son susceptibles a la acción del solvente orgánico, sino que este actúa deshidratando los poros cerrándolos, lo que impide que pueda escaparse el complejo cristal violeta/yodo, y manteniendo la coloración azul-violácea.
Bacteria Gram negativa En microbiología, se denominan bacterias Gram negativas a aquellas bacterias que no se tiñen de azul oscuro o violeta por la tinción de Gram, y lo hacen de un color rosado tenue: de ahí el nombre de "Gram-negativas" o también "gramnegativas".1 Esta característica está íntimamente ligada a la estructura de la envoltura celular, por lo que refleja un tipo natural de organización bacteriana. Son uno de los principales grupos de bacterias y cuando se tratan como taxón se utiliza también el nombre de Negibacteria .Las restantes son las bacterias Gram positivas. Las bacterias Gram-negativas presentan dos membranas lipídicas entre las que se localiza una fina pared celular de peptidoglicano, mientras que las bacterias Gram-positivas presentan sólo una membrana lipídica y la pared de peptiglicano es mucho más gruesa. Al ser la pared fina, no retiene el colorante durante la tinción de Gram.3 Enfermedades bacterias Gram-negativas: la gonorrea, meningitis y síntomas respiratorios entre
Estructura La envoltura celular de las bacterias Gram-negativas está compuesta por una membrana citoplasmática (membrana interna), una pared celular delgada depeptidoglicano, que rodea a la anterior, y una membrana externa que recubre la par ed celular de estas bacterias.Entre la membrana citoplasmática interna y la membrana externa se localiza el espacio periplásmico relleno de una sustancia denominada periplasma, la cual contiene enzimas importantes para la nutrición en estas bacterias. Las bacterias Gram-negativas pueden presentar una capa S que se apoya directamente sobre la membrana externa, en lugar de sobre la pared de peptidoglicano como sucede en las Grampositivas. Si presentan flagelos, estos tienen cuatro anillos de apoyo en lugar de los dos de las bacterias Gram-positivas porque tienen dos membranas. No presentan ácidos teicoicos ni ácidos lipoteicoicos, típicos de las bacterias Gram-positivas. Las lipoproteínas se unen al núcleo de polisacáridos, mientras que en las bacterias Gram-positivas estos no presentan lipoproteínas. La mayoría no forma endosporas (Coxiella burnetti , que produce estructuras similares a las endosporas, es una notable excepción). Esta membrana externa protege a las bacterias de varios antibióticos, colorantes y detergentes que normalmente dañarían la membrana interna o la pared celular de peptidoglicano. La membrana
Bacteria Gram positiva En microbiología, se denominan bacterias Gram positivas a aquellas bacterias que se tiñen de azul oscuro o violeta por la tinción de Gram: de aquí el nombre de "Gram-positivas" o también "grampositivas".
Esta característica está íntimamente ligada a la estructura de la envoltura celular por lo que refleja un tipo natural de organización bacteriana. Son uno de los principales grupos de bacterias, y cuando se tratan como taxón se utiliza también el nombre de Posibacteria. Las restantes son las bacterias Gram negativas. La envoltura celular de las bacterias Gram-positivas comprende la membrana citoplasmática y una pared celular compuesta por una gruesa capa de peptidoglicano, que rodea a la anterior. La pared celular se une a la membrana citoplasmática mediante moléculas de ácido lipoteicoico. La capa de peptidoglicano confiere una gran resistencia a estas bacterias y es la responsable de retener el tinte durante la tinción de Gram. A diferencia de las Gram-negativas, las Gram-positivas no presentan una segunda membrana lipídica externa a la pared celular y esta pared es mucho más gruesa. Incluyen especies tanto móviles (vía flagelos) como inmóviles con forma de bacilo o coco con gruesas paredes celulares o sin ellas (Mycoplasma ). Algunas especies son fotosintéticas, pero la mayoría son heterótrofas. Muchas de estas bacterias forman endosporas en condiciones desfavorables.Realmente, no todas las bacterias del grupo son Gram -positivas (no se tiñen por la aplicación de ese método), pero se incluyen aquí por su similitud molecular con otras bacterias Gram-positivas. La célula bacteriana está rodeada por una envoltura que, observada al microscopio electrónico, se presenta como una capa gruesa y homogénea, denominada pared celular. Luego en sección (corte) se observa una estructura semejante a dos líneas paralelas separando una capa menos densa; esto corresponde a la membrana plasmática. Entre la membrana plasmática y la pared celular se encuentra el periplasma o espacio periplasmático. En el interior de la membrana plasmática se encuentra el citoplasma que está constituido por una disolución acuosa, e l citosol, en el cual se encuentran ribosomas y otros agregados de macromoléculas, y en el centro se ubica la zona menos densa llamada nucleoide, que contiene una madeja de hebras difícil de resolver (distinguir) y cuyo principal componente es el ADN.Si algún flagelo está presente, este contiene dos anillos como soporte en oposición a los cuatro que existen en bacterias Gram-negativas porque las bacterias Gram-positivas tienen solamente una capa membranal. Tanto las bacterias Gram-positivas como las Gram-negativas pueden presentar una capa superficial cristalina denominada capa S. En las bacterias Gram-negativas, la capa S está unida directamente a la membrana externa. En las bacterias Gram-positivas, la capa S está unida a la capa de péptidoglicano. Es único a las bacterias Gram-positivas la presencia de ácidos teicoicos en la pared celular. Algunos ácidos teicoicos particulares, los ácidos lipoteicoicos, tienen un
componente lipídico y pueden asistir en el anclaje del péptidoglicano, en tanto el componente lipídico sea integrado en la membrana. ORGANELOS CELULARES: Estructura y función de los organelos celulares ESTRUCTURA Y ORGANEL COMPOSICIÓN O QUÍMICA Envoltura celular de Cápsula polisacáridos de consistencia visc osa.
UBICACIÓN
FUNCIÓN
Cubre la pared celular de algunas bacterias.
Determina el grado de patogenicidad de las bacterias que la presentan. Brinda rigidez, permite el paso del agua, del aire y materiales disueltos. La pared celular presenta aberturas que están en contacto con las membranas, permitiendo el paso de material de una célula a otra. Delimita al contenido citoplasmático, da protección y permite el paso de algunas sustancias, e impide el de otras, ya que es selectivamente permeable. El paso de sustancias se lleva a cabo por diversos mecanismos de transporte a nivel de membrana como: difusión,
Estructura rígida compuesta por polisacárido estructural llamado celulosa en las células vegetales; en tanto que en las bacterias se encuentra constituida por peptidoglicanos. en la mayoría de los hongos de celulosa y quitina, excepto en los mycoplasmas.
Se encuentra recubriendo la membrana celular de las células vegetales, de las bacterias, de las cianobacterias y los hongos.
Estructura formada por una doble unidad de membrana, Membrana constituida celular químicamente de fosfolípidos, proteínas y carbohidratos
Delimita al citoplasma de todas las células, en relación con su medio externo.
Pared celular
ESQUE OBSERVACION MA ES
En las células eucarióticas encontramos colesterol el cual le proporciona estructura y ayuda a explicar el modelo de mosaico fluido. Las células procarióticas carecen de colesterol.
Cilios
Flagelos
Pili
Son pequeñas vellosidades formadas por nueve paquetes de microtúbulos externos y un par en posición central. Están constituidos químicamente por una proteína llamada tubulina
Se presentan en las membranas de los protozoarios y en el epitelio ciliado de las vías respiratorias superiores de los mamíferos.
Son estructuras largas en forma de látigo, de naturaleza química proteica. Los flagelos procarióticos tienen una estructura de 9+0 y la proteína que los forma es la flagelina. En tanto los flagelos eucarióticos están formados de tubulina con un arreglo estructural de 9+2. Pequeñas vellosidades de naturaleza química proteica, llamada pilina
Se localizan en la membrana celular de bacterias, protozoarios, algunos hongos, algas y en espermatozoid es.
ósmosis, difusión facilitada, endocitosis y exocitosis (transporte activo). Son utilizados para la locomoción, para la movilización de materiales en el intestino, traquea, bronquios, etc. En protozoarios son empleados para la captura de alimento. Son utilizados como mecanismos de locomoción y para la captura de alimento.
Se ha encontrado que en las bacterias parásitas, los pilis tienen función de fijación. En las bacterias que presentan procesos de conjugación, los pili mantienen unidas a las bacterias durante este proceso. Es un canal formado Se localiza en Participa en el por un sistema el interior de la proceso de la
Se originan a partir de los cuerpos basales o cinetosomas.
Se originan a partir de los cuerpos basales o cinetosomas.
Se le localiza en la membrana de algunas bacterias.
Existen dos tipos de éste: retículo
Retículo complejo de endoplasmi membranas, co constituido quimicamente por una estructura lipoproteica similar a la membrana celular.
Serie de sacos planos y membranosos de Aparato de naturaleza química Golgi lipoproteica.
ORGANEL O
ESTRUCTURA Y COMPOSICIÓN QUÍMICA
célula; comunicando al núcleo con el exterior.
síntesis de proteínas. A través del retículo fluyen sustancias de desecho o de alimento para la célula hacia el aparato de Golgi.
endoplásmico liso (R.E.L.), carente de ribosomas y el retículo endoplásmico rugoso (R.E.R.), el cual presenta ribosomas adheridos a su estructura. Se localiza en Almacena En las células el citoplasma, sustancias vegetales no cerca del como lípidos y está muy desanúcleo. proteínas y rrollado y se le secreción de denomina ellas. dictiosoma.los lisosomas se originan a partir de este ESQUE organelo. UBICACIÓN MA FUNCIÓN OBSERVACION ES Son abundantes en las células procarióticas y son de menor tamaño que los de las células eucarióticas
Estructuras esféricas formadas por dos subunidades de Ribosomas diferente peso molecular y que se originan del nucleolo.
Se les puede localizar libres en el citoplasma o también adheridos a las membranas del R.E.R.
Participa activamente en la síntesis de proteínas, bajo la forma de ácido ribonucleico ribosomal (RNAr).
Son estructuras Lisosomas esféricas rodeadas de una membrana, son producidas por el aparato de Golgi; en su interior se encuentran enzimas hidrolíticas.
Se les encuentra suspendidos en el citoplasma de las células.
Están implícitos en la digestión de macromolécula s, como son lípidos, polisacáridos, proteínas y ácidos nucleicos.
Cuando la célula pierde su control sobre sí misma, los lisosomas la autodesintegran.
Estructuras membranosas de composición química lipoproteica, que en su interior pueden contener pigmentos, enzimas y/o iones.
Se encuentran en el citoplasma de las células tanto de algas como de plantas.
Sirven como almacén (*) de proteínas, lípidos o almidón (leucoplastos) , o bien de
Los plastos se clasifican en: leucoplastos, formados por una membrana ; comoplastos,
Plastos
pigmentos (cromoplastos) . En el caso de los cloroplastos, participan en el proceso anabólico de la fotosíntesis.
En algunas células bacterianas la Mesosoma membrana celular se pliega en forma de espiral hacia el interior (invaginación), dando origen a estas estructuras su composición química es lipoproteica. Organelo de doble membrana donde la interna forma crestas mitocondriales de Mitocondria composición química lipoproteica; en las crestas encontramos los transportadores de electrones y en la matriz mitocondrial una gran cantidad de enzimas. Las mitocondrias contienen su propio ADN, independiente del núcleo.
Funcionan como zona para inicio de la división celular.
que almacenan pigmentos rojo, amarillo y anaranjado; y los cloro-plastos, que en su interior encontramos la grana, intergrana y los tilacoides, dentr o de los cuales está contenida la molécula de clorofila. El cloroplasto contiene su propia molécula de DNA, independiente de la del núcleo.
Interviene en la división celular, repartiendo de manera equitativa el material genético para las dos células hijas.
Inmersas en el Dentro de la citoplasma de matriz las células. mitocondrial se realizan las reacciones químicas metabólicas del ciclo de krebs o del ácido cítrico. En tanto que en las crestas mitocondriales tiene lugar la cadena respiratoria; aquí también ocurre la fosforilación oxidativa. La mitocondria también es conocida como la "central
Estos organelos se presentan en mayor cantidad en aquellas células con mayor actividad metabólica (de secreción, de síntesis y musculares).
Vacuola
Estructuras membranosas sencillas de naturaleza química lipoproteica, de forma esférica.
Sé sitúan en el citoplasma de las células animales y vegetales.
energética", ya que en ella se produce la mayor cantidad de energía metabólica bajo la forma de trifosfato de adenosina (ATP). Almacenamien to, digestiva, de excreción y osmorregulado ras (contráctiles).
Son estructuras Se encuentra tubulares de cerca del naturaleza química núcleo. proteica.
Durante la Centriolo división celular el centriolo se divide y da origen a los asters, de los cuales se producen las fibras del huso acromático o mitótico. Interconecciones de Se localiza en Mantiene la Citoesquele naturaleza química el interior del forma to proteica, de forma citoplasma. tridimensional filamentosa. de la célula fija a los organelos y permite un ORGANEL ESTRUCTURA Y UBICACIÓN tránsito O COMPOSICIÓN interno. QUÍMICA FUNCIÓN
Núcleo
Estructura de forma esférica y de tamaño variado; en las células eucarióticas se presenta una membrana nuclear con poros, que encierra al nucleoplasma, al nucleolo y a la cromatina (ADN); también se encuentran enzimas
Posición central, tendiente hacia la región superior.
Coordina los procesos metabólicos, la reproducción y la herencia, por lo cual se considera el centro de control de la célula
Las vacuolas de las células vegetales son de mayor tamaño y llegan a ocupar hasta las ¾ partes del área celular. En las células vegetales no se han observado. La estructura de los centriolos bajo el microscopio electrónico, revela 9 triadas de microtúbulos. Constituye el armazón dinámico de la célula y le brinda la forma ESQUE tridimensional. MA En la célula vegetal suple la función del centriolo OBSERVACION ES
En los protozoarios del grupo de los ciliados, se presentan dos tipos de núcleos: el macronúcleo, que regula las funciones metabólicas y
y proteínas. En las células procarióticas no hay membrana nuclear
Nucleolo
dos o más micronúcleos, dependiendo de la especies, que participan en el proceso de reproducción sexual llamado conjugación.
Estructura esférica, Dentro de composición núcleo. química a base de RNA.
del A partir de este se sintetiza el RNA.
Organelos celulares Pared Celular y Membrana Plasmática Pared Celular: Es un recubrimiento de la célula, compuesto por carbohidratos y proteínas,
presente principalmente en bacterias (procariontes) y plantas (pared de celulosa). Membrana plasmática: Se trata de una estructura elástica muy delgada. Su estructura básica es
una película delgada de lípidos de dos moléculas de espesor, que funciona como barrera al paso de agua y sustancias hidrosolubles entre el líquido extracelular y el líquido intracelular. Flotando en la bicapa lipídica, se encuentran moléculas proteínicas. Los organelos, características y función. Glucocáliz (exclusivo de ecucarionte animal). Es un conjunto de azúcares unidos a las proteínas o
lípidos de la membrana celular. Es el sistema receptor de la célula que reconoce el ambiente (virus, bacterias, hormonas), está hecho de carbohidratos. Microtúbulos. Son parte del citoesqueleto, encargados del transporte intracelular. Aparato de Golgi. Organelo membranoso, formado por un conjunto de sacos aplanados, sus
funciones son: Secreción de proteínas, maduración de proteínas, glucosilación (sulfatación: pega grupos sulfatos y carboxilación: pega azúcares, grupos carbono). Mitocondria (sólo eucariontes). Sus funciones son: La respiración celular y la producción de ATP,
tienen dos membranas, una interna y otra externa, tiene su material genético propio, tiene enzimas respiratorias. Lisosoma (sólo eucariontes animales). Son unos sacos esféricos que contienen enzimas
hidrolíticas (digestivas), y digieren la materia orgánica. Cuando la célula muere, estos sacos se rompen y las enzimas liberadas, digieren a los componentes celulares. Retículo Endoplásmico (R.E.). Este se puede dividir en retículo endoplásmico liso y rugoso, y sus
funciones son: servir de transporte irítracelular. Y las funciones particulares son: Retículo endoplásmico liso: Está involucrado en la síntesis de lípidos. Retículo endoplásmico rugoso: Tiene ribosomas que se encargan de la síntesis de proteínas. Ribosomas. Son componentes celulares no membranosos. Se pueden encontrar aisladpso en el
retículo endoplásmico rugoso, su función en ambos casos es la síntesis de proteínas. Gonóforo. (exclusivo de procariontes). Tiene la información genética de la célula, normalmente
consiste en una molécula de DNA duplo-helicoidal, está anclado a la membrana interna, y está disperso pero con cierto orden. Mesosoma (exclusivo de procariontes). Son extensiones de la membrana interna, puede contener
paquetes de enzimas respiratorias del Ciclo de Krebs (respirosomas). Lámelas (exclusivo de Procariontes). Están adheridas a l a membrana interna, y son paquetes de
enzimas fotosintéticas, en caso de que sea una bacteria foto-sintética, es una especie de organelo primitivo. Aquí inicia la minimización de la entropía. Aquí inicia la fotosíntesis, y son equivalentes a las membranas internas del cloroplasto. Plásmidos (exclusivo de procariontes). Son anillos de DNA de doble hélice con aproximadamente
20 genes, también llamados genes móviles, se deben incorporar al gonóforo para expresarse. Su nombre cambia de plásmido a episoma cuando se incorporan al DNA de gonóforo. Pilli (exclusivo de procariontes). Son prolongaciones de la pared celular, permiten la conjugación
entre bacterias formando un puente citoplasma-citoplasma, de esta manera, las bacterias intercambian plásmidos. Cápsula (exclusivo de procariontes). Es una cubierta tipo musilaginoso, muy blanda, forma de
protección, capa aislante, formada por polisacáridos principalmente, es la causa de patogenicidad de la bacteria. Flagelo. Son, una especie de organelos pequeños que utilizan moléculas de ATP, para darle
movilidad a la célula. Cloroplastos (exclusivo de vegetales). Los cloroplastos son receptores de la energía luminosa,
que convierten en energía química del ATP para la biosíntesis de la glucosa y otras biomoléculas orgánicas a partir del dióxido de carbono, agua y otros precursores. El oxígeno se genera en las plantas durante la fotosíntesis. Los cloroplastos son la principal fuente de energía de las células fotosintéticas expuestas a la luz. Vacuola: Las vacuolas segregan productos de desecho de las células vegetales y eliminan sales y
otros solutos cuya concentración aumenta gradualmente durante el tiempo de vida de la célula. A veces algunos solutos cristalizan en el interior de las vacuolas, se encuentran básicamente en vegetales y tienen gran tamaño, en animales son menos frecuentes y tienen menor tamaño. El núcleo.
Es el componente más grande de la célula, y sus funciones son: almacenar, transcribir y transmitir, la información almacenada en el DNA, que se encuentra protegido por unas proteínas llamadas Histonas. Además contiene al nucléolo que está formado por 100% RNA. La función del ATP (Adenosin trifosfato)
El ATP es la abreviación de adenosin trifosfato, una molécula compleja que contiene la molécula compleja el nucleótido adenosin y una cola. Los nutrientes contienen enlaces covalentes de baja energía los cuales no son muy útiles para realizar principales tipos de trabajo en las células- Estos enlaces de baja energía pueden ser traducidos a enlaces de alta energía, y éste es el papel de de ATP. COMO EL ATP TRANSFIERE LA ENERGIA
La energía liberada de la molécula de ATP, para realizar trabajo en la célula por una reacción que remueve uno de los oxígenos fosfatos dejando adenosin bifosfato (ADP). Cuando el ATP se convierten a ADP, el ATP se dice que es consumido. Entonces el ADP es inmediatamente reciclado en la mitocondria donde es recargado y es llevado a ATP nuevamente, en otras palabras es rellenado. La gran cantidad de actividad que ocurre dentro de cada una de los aproximadamente cien trillones de células humanas es mostrada por la unión en un instante de cada una de las células conteniendo cerca de un billón de moléculas de ATP. Esta cantidad es suficiente las necesidades de las células por solo unos minutos y puede ser reciclado rápidamente. Existe normalmente cerca de un sixtillones de moléculas de ATP en el cuerpo humano. Por cada ATP “el Término fosfato es añadido y removido 3 veces cada minuto” Generalmente el ATP es conectado a otras reacciones, en procesos llamados acoplados, los cuales significan que dos reacciones ocurren en el mismo tiempo y en el mismo lugar, generalmente usando la mismo complejo de enzima. Liberando el fosfato de ATP, es exotérmica y la reacción es conectada a una reacción endotérmica. El grupo fosfato terminal es entonces transferido por hidrólisis a otro compuesto, un proceso llamado fosforilación, produciendo ADP, fosfato inorgánico y energía El ATP es un NUCLEÓTIDO llamado Adenosín-tri-fosfato, está formado por un a zúcar la ribosa y por una base nitrogenada púrina la ADENINA y por 3 moléculas de ácido fosfórico, esta sustancia se encuentra en todas las células y posee la característica de poseer don uniones covalentes con un alto potencial energético que en otras uniones, el ATP es sintetizado tanto en células procariotas como en células eucariotas vegetales y animales. Las funciones atribuídas al ATP son las siguientes: - Para sintetizar nuevas moléculas como proteínas, hidratos de carbono, lípidos, p or medio de reacciones ENDERGÓNICAS, esas moléculas pueden reemplazar a otras o ser utilizadas en el crecimiento de la célula. - Para realizar trabajo mecánico, como la división celular, ciclosis o corriente citoplasmática, o en la contracción del músculo. - Para producir TRASNPORTE ACTIVO, en contra de un gradiente osmótico o iónico. - Para mantener los potenciales de membrana, como en la conducción y transmisión de impulsos, o para producir descargas eléctricas, como en los peces eléctricos. - En la SECRECIÓN CELULAR utilizado por los DICTIOSOMAS DEL COMPLEJO DE GOLGI. - Para producir energía radiante como en la BIOLUMINISCENCIA.
El ATP: Su función es la de ser la principal reserva de energia para el organismo. Es un compuesto de energia que se forma en los procesos metabólicos (catabólicos), como glucolisis, cadena respiratoria o fosforilacion oxidativa. Su función es ser una fuente de reserva de energia y de rápido uso cuando se lo requiere.
Transporte activo y pasivo El transporte de solutos a través de la membrana celular por portadores de proteína, puede llevarse a cabo dos maneras: El soluto se puede mover cuesta abajo, de regiones de alta a las de baja concentración, confiando en la especificidad del portador proteico para pasar a través de la membrana. Este proceso es llamado transporte pasivo o difusión facilitada y no requiere de gasto de energía.T El soluto puede moverse cuesta arriba, de regiones de baja a las de alta concentración. Este proceso es llamado transporte activo, y requiere de alguna forma de energía química. Los procesos de transporte en una célula dependen de necesidades específicas. Por ejemplo, los glóbulos rojos se apoyan en la difusión facilitada para mover la glucosa a través de la membrana, mientras que las células epiteliales del intestino usan el transporte activo para tomar la glucosa de los intestinos. La difusión facilitada es efectiva para los glóbulos rojos, porque la concentración de glucosa en la sangre es estable y más alta que la concentración celular. Por otro lado, el transporte activo es necesario en los intestinos, debido a que hay fluctuaciones de concentración de glucosa como resultado del comer.
Los solutos de mayor importancia biológica requieren portadores proteínicos, para atravesar la membrana, por procesos pasivos o activos.
El transporte activo usa energía para mover solutos cuesta arriba, en contra de un gradiente, en cambio en la difusión facilitada, los solutos se mueven cuesta abajo en favor del gradiente de concentración y no es necesario el uso de energía
Transporte activo
El transporte de moléculas a través de la membrana celular se realiza en dirección ascendente o en contra de un gradiente de concentración o contra un gradiente eléctrico de presión (gradiente electroquímico), es decir, es el paso de sustancias desde un medio poco concentrado a un medio muy concentrado. Para desplazar estas sustancias contra corriente es necesario el aporte de energía procedente del ATP. Las proteínas portadoras del transporte activo poseen actividad ATP, que significa que pueden escindir el ATP para formar ADP o AMP con liberación de energía de los enlaces fosfato de alta energía EJEMPLOS: transporte de moléculas de gran tamaño (no solubles en lípidos) y la bomba sodiopotasio. Transporte activo primario: Bomba de sodio y potasio Se encuentra en todas las células del organismo, encargada de transportar 3 iones sodio hacia el exterior de las células y al mismo tiempo bombea 2 iones potasio desde el exterior hacia el interior, lo que produce una diferencia de concentración de sodio y potasio a través de la membrana celular
gey que genera un potencial eléctrico ne gativo dentro de las células, muy importante en el impulso nervioso. Además este proceso interviene en la nutrición y en la respiración y nutrición celular Transporte activo secundario o cotransporte Es el transporte de sustancias muy concentradas en el interior celular como los aminoácidos y la glucosa, cuya energía requerida para el transporte deriva del gradiente de concentración de los iones sodio de la membrana celular. LA energía potencial del gradiente DE Na+ fue obtenida previamente por la bomba de Na+ y K+
MECANISMOS DE TRANSPORTE ACTIVO Y PASIVO
El transporte celular es el intercambio de sustancias entre el interior celular y el exterior a través de la membrana celular o el movimiento de moléculas dentro de la célula. Transporte pasivo o difusión El transporte pasivo es el intercambio simple de moléculas de una sustancia a través de la membrana plasmática, durante el cual no hay gasto de energía que aporta la célula, debido a que va a favor del gradiente de concentración o a favor de gradiente de carga eléctrica, es decir, de un lugar donde hay una gran concentración a uno donde hay menor. El proceso celular pasivo se realiza por difusión. En sí, es el cambio de un medio de mayor concentración (medio hipertónico) a otro de menor concentración (un medio hipotónico). LAS CELULAS
Salvo contadas excepciones, las células son diminutas. Su forma es muy variada: algunas son esféricas, otras son prismáticas y otras tienen forma cilíndrica. Básicamente, encontramos dos tipos de células: las células procariotas, sin núcleo, y las eucariotas, con núcleo Los dos tipos de células
dos tipos de células
De acuerdo con la existencia o ausencia de núcleo, las células se clasifican en dos grupos:
Los
Las células procariotas tienen una organización m uy sencilla y carecen de núcleo. Las eubacterias y las arqueo bacterias son células procariotas. Las células eucariotas son todas las que tienen núcleo. Las células animales, las vegetales, las de los hongos y las de protoctistas (algas y protozoos) son eucariotas. Son células más complejas que las anteriores y tienen un núcleo delimitado por una doble membrana
La célula procariota Célula procariota
Las células procariotas son pequeñas y menos complejas que las eucariotas. Contienen ribosomas pero carecen de sistemas de endomembranas (esto es, orgánulos delimitados por membranas biológicas, como puede ser el núcleo celular). Por ello poseen el material genético en el citosol. Sin embargo, existen excepciones: algunas bacterias fotosintéticas poseen sistemas de membranas internos.20 También en el FiloPlanctomycetes existen organismos como Pirellula que rodean su material genético mediante una membrana intracitoplasmática y Gemmata obscuriglobus que lo rodea con doble membrana. Ésta última posee además otros compartimentos internos de membrana, posiblemente conectados con la membrana externa del nucleoide y con la membrana nuclear, que no posee peptidoglucano.21 22 23 Por lo general podría decirse que los procariotas carecen de citoesqueleto. De gran diversidad, los procariotas sustentan un metabolismo extraordinariamente complejo, en algunos casos exclusivo de ciertos taxa, como algunos grupos de bacterias, lo que incide en su versatilidad ecológica.10 Los procariotas se clasifican, según Carl Woese, en arqueas y bacterias.26 Arqueas Artículo principal: Arquea
Estructura bioquímica de la membrana de arqueas (arriba) comparada con la de bacterias y eucariotas (en medio): nótese la presencia de enlaces éter (2) en sustitución de los tipos éster (6) en los fosfolípidos. Las arqueas poseen un diámetro celular comprendido entre 0,1 y 15 μm, aunque las formas filamentosas pueden ser mayores por agregación de células. Presentan multitud de formas distintas: incluso las hay descritas cuadradas y p lanas.Algunas arqueas tienen flagelos y son móviles. Las arqueas, al igual que las bacterias, no tienen membranas internas que delimiten orgánulos. Como todos los organismos presentan ribosomas, pero a diferencia de los encontrados en las bacterias que son sensibles a ciertos agentes antimicrobianos, los de las arqueas, más cercanos a los eucariotas, no lo son. La membrana celular tiene una estructura similar a la de las demás células, pero su composición química es única, con enlaces tipo éter en sus lípidos.Casi todas las arqueas poseen una pared celular (algunos Thermoplasma son la excepción) de composición característica, por ejemplo, no contienen peptidoglicano (mureína), propio de bacterias. No obstante pueden clasificarse bajo la tinción de Gram, de vital importancia en la taxonomía de bacterias; sin embargo, en arqueas, poseedoras de una estructura de pared en absoluto común a la bacteriana, dicha tinción es aplicable pero carece de valor taxonómico. El orden Methanobacteriales tiene una capa de pseudomureína, que provoca que dichas arqueas respondan como positivas a la tinción de Gram. Como en casi todos los procariotas, las células de las arqueas carecen de núcleo, y presentan un sólo cromosoma circular. Existen elementos extracromosómicos, tales como plásmidos. Sus genomas son de pequeño tamaño, sobre 2-4 millones de pares de bases. También es característica la presencia de ARN polimerasas de constitución compleja y un gran número de nucleótidos modificados en los ácidos ribonucleicos ribosomales. Por otra parte, su ADN se empaqueta en forma De nucleosomas, como en los eucariotas, gracias a proteínas semejantes a las histonas y algunos genes poseen intrones.32 Pueden reproducirse por fisión binaria o múltiple, fragmentación o gemación. Bacterias Bacteria
Estructura de la célula procariota. Las bacterias son organismos relativamente sencillos, de dimensiones mu y reducidas, de apenas unas micras en la mayoría de los casos. Como otros procariotas, carecen de un núcleo delimitado por una membrana, aunque presentan un nucleoide, una estructura elemental que contiene una gran molécula generalmente circular de ADN. Carecen de núcleo celular y demás orgánulos delimitados por membranas biológicas.En el citoplasma se pueden apreciar plásmidos, pequeñas moléculas circulares de ADN que coexisten con el nucleoide y que contienen genes: son comúnmente usados por las bacterias en la para sexualidad (reproducción sexual bacteriana). El citoplasma también contiene ribosomas y diversos tipos de gránulos. En algunos casos, puede haber estructuras compuestas por membranas, generalmente relacionadas con la fotosíntesis.6 Poseen una membrana celular compuesta de lípidos, en forma de una bicapa y sobre ella se encuentra una cubierta en la que existe un polisacárido complejo denominado peptidoglicano; dependiendo de su estructura y subsecuente su respuesta a la tinción de Gram, se clasifica a las bacterias en Gram positivas y Gram negativas. El espacio comprendido entre la membrana celular y la pared celular (o la membrana externa, si ésta existe) se denomina espacio periplásmico. Algunas bacterias presentan una cápsula. Otras son capaces de generar endosporas (estadios latentes capaces de resistir condiciones extremas) en algún momento de su ciclo vital. Entre las formaciones exteriores propias de la célula bacteriana destacan los flagelos (de estructura completamente distinta a la de los flagelos eucariotas) y los pili (estructuras de adherencia y relacionadas con la para sexualidad).
La mayoría de las bacterias disponen de un único cromosoma circular y suelen poseer elementos genéticos adicionales, como distintos tipos de plásmidos. Su reproducción, binaria y muy eficiente en el tiempo, permite la rápida expansión de sus poblaciones, generándose un gran número de células que son virtualmente clones, esto es, idénticas entre sí.32
La célula eucariota Las células eucariotas son el exponente de la complejidad celular actual.12 Presentan una estructura básica relativamente estable caracterizada por la presencia de distintos tipos de orgánulos intracitoplasmáticos especializados, entre los cuales destaca el núcleo, que alberga el material genético. Especialmente en los organismos pluricelulares, las células pueden alcanzar un alto grado de especialización. Dicha especialización o diferenciación es tal que, en algunos casos, compromete la propia viabilidad del tipo celular en aislamiento. Así, por ejemplo, las neuronas dependen para su supervivencia de las células gliales.10 Por otro lado, la estructura de la célula varía dependiendo de la situación taxonómica del ser vivo: de este modo, las células vegetales difieren de las animales, así como de las de los hongos. Por ejemplo, las células animales carecen de pared celular, son muy variables, no tiene plastos, puede tener vacuolas pero no son muy grandes y presentan centríolos (que son agregados de microtúbulos cilíndricos que contribuyen a la formación de los cilios y los flagelos y facilitan la división celular). Las células de los vegetales, por su lado, presentan una p ared celular compuesta principalmente de celulosa), disponen de plastos como cloroplastos (orgánulo capaz de realizar la fotosíntesis), cromoplastos (orgánulos que acumulan pigmentos) o leucoplastos (orgánulos que acumulan el almidón fabricado en la fotosíntesis), poseen vacuolas de gran tamaño que acumulan sustancias de reserva o de desecho producidas por la célula y finalmente cuentan también con plasmodesmos, que son conexiones citoplasmáticas que permiten la circulación directa de las sustancias del citoplasma de una célula a otra, con continuidad de sus membranas plasmáticas.35
Diagrama de una célula animal, a la izquierda (1. Nucléolo, 2. Núcleo, 3. Ribosoma, 4. Vesícula, 5. Retículo endoplasmático rugoso, 6. Aparato de Golgi, 7. Citoesqueleto (microtúbulos), 8. Retículo endoplasmático liso, 9. Mitocondria, 10. Vacuola, 11. Citoplasma, 12. Lisosoma. 13.Centríolos.); y de una célula vegetal, a la derecha. Compartimentos
Las células son entes dinámicos, con un metabolismo celular interno de gran actividad cuya estructura es un flujo entre rutas anastomosadas. Un fenómeno observado en todos los tipos celulares es la compartimentalización, que consiste en una heterogeneidad que da lugar a entornos más o menos definidos (rodeados o no m ediante membranas biológicas) en las cuales existe un microentorno que aglutina a los elementos implicados en una ruta biológica.36 Esta compartimentalización alcanza su máximo exponente en las células eucariotas, las cuales están formadas por diferentes estructuras y orgánulos que desarrollan funciones específicas, lo que supone un método de especialización espacial y temporal.1 No obstante, células más sencillas, como los procariotas, ya poseen especializaciones semejantes.37 Membrana plasmática y superficie celular Membrana plasmática
La composición de la membrana plasmática varía entre células dependiendo de la función o del tejido en la que se encuentre, pero posee elementos comunes. Está compuesta por una doble capa de fosfolípidos, por proteínas unidas no covalentemente a esa bicapa, y por glúcidos unidos covalentemente a lípidos o proteínas. Generalmente, las moléculas más numerosas son las de lípidos; sin embargo, la proteínas, debido a su mayor masa molecular, representan aproximadamente el 50% de la masa de l a membrana.36 Un modelo que explica el funcionamiento de la membrana plasmática es el modelo del mosaico fluido, de J. S. Singer y Garth Nicolson (1972), que desarrolla un concepto de unidad
termodinámica basada en las interacciones hidrófobas entre moléculas y otro tipo de enlaces no covalentes.
Esquema de una membrana celular. Se observa la bicapa de fosfolípidos, las proteínas y otras moléculas asociadas que permiten las funciones inherentes a este orgánulo. Dicha estructura de membrana sustenta un complejo mecanismo de transporte, que posibilita un fluido intercambio de masa y energía entre el entorno intracelular y el externo. Además, la posibilidad de transporte e interacción entre moléculas de células aledañas o de una célula con su entorno faculta a éstas poder comunicarse químicamente, esto es, permite la señalización celular. Neurotransmisores, hormonas, mediadores químicos locales afectan a células concretas modificando el patrón de expresión génica mediante mecanismos de transducción de señal. Sobre la bicapa lipídica, independientemente de la presencia o no de una pared celular, existe una matriz que puede variar, de poco conspicua, como en losepitelios, a muy extensa, como en el tejido conjuntivo. Dicha matriz, denominada glucocalix (glicocáliz), rica en líquido tisular, glicoproteínas, proteoglicanos y fibras, también interviene en la generación de estructuras y funciones emergentes, derivadas de las interacciones célula-célula. Composición química de las células La definición de célula nos dice que el 99,5% de su peso está dominado por 6 elementos químicos: el carbono, hidrógeno, oxígeno, nitrógeno, azufre y fósforo; el agua, representa el 70% d e su peso y gran parte de las reacciones intracelulares se producen en el medio acuoso. La química de los seres vivos se encuentra dominada por moléculas de carbono, la de los organismos vivos es mucho más compleja debido a que está controlada por polímeros de gran tamaño y moléculas constituidas por encadenamiento de otras moléculas orgánicas pequeñas que interactúan libres en el citoplasma celular.
