Apéndices y estructuras externas en bacterias

Pili y fimbrias. Son prolongaciones celulares tubulares de naturaleza proteica. Pueden ser de dos tipos:

• Pili somáticos o fimbrias. Son más cortos y numerosos que los flagelos. Se distribuyen por toda la superficie externa de algunas bacterias. Su función principal es la fijación de las bacterias al sustrato; en muchos casos son responsables de la virulencia de las bacterias patógenas.
• Pili conjugativos o pilis sexuales. Son similares a las fimbrias, pero más largos y suelen aparecer en número de uno o dos. Intervienen en el intercambio de material genético entre bacterias (parasexualidad).

Flagelo bacteriano

Se trata de un apéndice filamentoso, extremadamente largo y fino, dotado de movimiento giratorio. Su localización es variable. En él se diferencian las siguientes partes:

• Filamento. Tiene forma helicoidal y está compuesto por la proteína flagelina.
• Codo o gancho. Une el filamento del flagelo al corpúsculo basal.
• Corpúsculo basal. Es la parte motora, anclada en la membrana plasmática y en la pared bacteriana. Está constituido por un eje central que atraviesa un sistema de anillos.

Pared bacteriana

Se trata de una envuelta rígida situada alrededor de la membrana plasmática y, cuando existe, debajo de la cápsula. Está constituida por peptidoglucano (mureína). Su función es mantener la forma de la bacteria y protegerla frente a los cambios de presión osmótica.

Endocitosis mediada por receptor

Es un mecanismo de entrada selectivo de macromoléculas específicas, denominadas ligandos, mediante su unión a receptores específicos de la superficie celular. Estos receptores se acumulan en depresiones revestidas internamente por una proteína filamentosa, la clatrina. Tras la unión del ligando, las depresiones se invaginan y originan pequeñas vesículas llamadas endosomas.

Lisosomas

Los lisosomas son orgánulos citoplasmáticos esféricos, delimitados por una membrana sencilla, que contienen hidrolasas ácidas. Las hidrolasas son enzimas que, en medio ácido, catalizan reacciones de hidrólisis de los enlaces presentes en las macromoléculas (O-glucosídico, peptídico, nucleotídico, éster, etcétera).

La función de los lisosomas es, por tanto, la digestión celular.

Estructura de la membrana

La base estructural de las membranas biológicas es una bicapa lipídica formada por lípidos anfipáticos, en su mayoría fosfolípidos. A esta bicapa se asocian, de forma irregular y en mayor o menor proporción, colesterol (solo en membranas animales) y proteínas.

Las proteínas hidrofóbicas (proteínas integrales) se insertan en la bicapa lipídica, mientras que las hidrofílicas (proteínas periféricas) se localizan en posiciones superficiales de la bicapa.

Las membranas biológicas son fluidas, puesto que sus lípidos y proteínas integrales se desplazan mediante movimientos de traslación, rotación e, incluso, saltando de la capa interna a la externa y viceversa (flip-flop). La fluidez está regulada por los fosfolípidos y el colesterol.

Las membranas son asimétricas en cuanto a la disposición de sus componentes moleculares. Los restos de azúcares de glucolípidos y glucoproteínas siempre se localizan en la superficie de la monocapa externa, formando el glucocálix.

Transporte pasivo

Este tipo de transporte se produce de manera espontánea, sin gasto energético por parte de la célula. Ocurre a favor del gradiente electroquímico: las moléculas se desplazan por difusión desde la zona de mayor concentración hasta la de menor concentración. La velocidad de difusión es mayor cuanto mayor es la diferencia de gradiente entre ambos lados de la membrana.

El transporte pasivo se puede llevar a cabo mediante dos mecanismos principales:

• Difusión simple. Las moléculas atraviesan libremente la membrana plasmática. Es la forma de transporte utilizada por moléculas solubles en lípidos; por pequeñas moléculas polares como el etanol; y por gases como el oxígeno (O₂) y el dióxido de carbono (CO₂).
• Difusión facilitada. (mencionada como mecanismo alternativo) se realiza a través de proteínas de membrana que facilitan el paso de sustancias que no atraviesan la bicapa lipídica por sí solas.

Estructura terciaria de las proteínas

La estructura terciaria es la forma en que la estructura secundaria se pliega y repliega en el espacio, adoptando una disposición espacial más o menos esférica que se mantiene, sobre todo, mediante enlaces covalentes tipo disulfuro y enlaces de hidrógeno.

Las proteínas globulares poseen estructura terciaria. En ellas se alternan tramos con estructura de hélice α y de lámina β, que se pliegan adquiriendo una forma compacta y estérica. En las proteínas con estructura terciaria es frecuente la repetición de combinaciones espaciales, muy estables y compactas, de hélice α y lámina β que se llaman dominios estructurales.

Isomería espacial o estereoisomería

Es la propiedad de ciertos compuestos químicos —los estereoisómeros— que, con igual fórmula química, poseen una disposición espacial diferente de los átomos. Este tipo de isomería aparece cuando el compuesto tiene, al menos, un átomo de carbono asimétrico o quiral (C*), es decir, un átomo de carbono con cuatro sustituyentes diferentes. El número de estereoisómeros de una molécula puede ser 2^n, siendo n el número de carbonos asimétricos de la molécula.

Hay dos tipos principales de estereoisómeros: los enantiómeros y los epímeros.

Ósmosis

La ósmosis es el fenómeno por el cual, entre dos disoluciones acuosas de diferente concentración separadas por una membrana semipermeable que deja pasar el disolvente pero no el soluto, se produce un flujo de agua desde la disolución más diluida (hipotónica) hacia la más concentrada (hipertónica), hasta que ambas alcanzan la misma concentración (isotónicas).

La membrana plasmática es semipermeable. Esto significa que la célula debe vivir en un medio isotónico con ella para evitar fenómenos osmóticos desfavorables. En un medio hipertónico, las células perderían agua por ósmosis hasta deshidratarse (plasmólisis). En un medio hipotónico, las células captarían agua por ósmosis hasta estallar (turgencia). En células vegetales y en bacterias, la pared celular protege frente a variaciones de presión osmótica.

Propiedades del agua

• Baja viscosidad relativa. La viscosidad es la resistencia que opone un líquido a fluir; el agua reduce el rozamiento y facilita el desplazamiento.
• Alta fuerza de adhesión. Esta propiedad hace que el agua se adhiera a la superficie del recipiente que la contiene.
• Mayor densidad en estado líquido que en estado sólido. El hielo, al ser menos denso que el agua líquida, flota sobre ella.

Células procariotas

• Tamaño. Inferior a 10 micras (≈ 10 µm).
• Formas. Solo aparecen bajo cuatro formas posibles: cocos (esféricas), bacilos (bastoncillos), espirilos (en forma de muelle) o vibrios (forma de coma).
• Organización. Siempre unicelulares.

Células eucariotas

• Tamaño. Superior a 100 micras (≈ 100 µm).
• Forma. Variable en función de la función que desempeñan.
• Tipos. Existen organismos eucarióticos unicelulares (protistas) y pluricelulares (animales, vegetales y hongos).

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