1.2.2.1. Características estructurales.

Vamos a estudiar las características estructurales de cada grupo por separado, porque a pesar de tener la organización típica de las células procariotas y eucariotas, tienen grandes diferencias.

 BACTERIAS: 

Las bacterias son microorganismos unicelulares, de dimensiones comprendidas entre 1 micra y 5 micras de diámetro. Pueden habitar en todos los medios terrestres y acuáticos, e incluso en el interior de otros seres vivos. La forma de las bacterias es muy diversa; las más características son los bacilos que tienen forma de bastón, los cocos que tienen forma esférica, los espirilos que parecen un tirabuzón y los vibrios, que tienen forma de coma.

Formas posibles y agrupaciones más frecuentes de bacterias

Estructura de la célula bacteriana:

La estructura de una célula bacteriana corresponde a la de procariota.

El estudio detallado al microscopio óptico y al microscopio electrónico ha permitido distinguir su estructura.

Las células bacterianas están provistas de pared celular, membrana plasmática, citoplasma, cromosoma o genóforo e inclusiones citoplasmáticas, como los ribosomas. Además, algunas poseen estructuras superficiales como cápsulas, flagelos y fimbrias.

Estructura de una bacteria

·                   La pared celular es una cubierta rígida que recubre la membrana plasmática. Está constituida principalmente por mureína, un peptidoglicano formado por la unión de monómeros de N-acetilglucosamina, y ácido N-acetilmurámico, moléculas que se unen por medio de enlaces O-glucosídicos. Estas moléculas se disponen formando una malla que envuelve la célula.

Existen dos tipos de pared que difieren en su grosor y forma. Fueron descubiertas por Hans Christian Gram en 1884, el cual comprobó que podían diferenciarse según un método de tinción, que fue denominado tinción de Gram en su honor. Así, podemos diferenciar:

- Bacterias Gram positivas, que se tiñen de color violeta. Presentan una pared de unos 50 nm de grosor, de estructura lisa.

- Bacterias Gram negativas, que se tiñen de color rojo. La pared es más delgada, de unos 10 nm de grosor, y su estructura externa es irregular.

Tipos de bacterias según el método de tinción

·                   La membrana plasmática tiene una estructura similar a la de la célula eucariota, con un espesor de 7,5 a 8 nm. Sin embargo, difiere en algunas de sus funciones.

Está formada por una doble capa de fosfolípidos, con proteínas incluidas. Los fosfolípidos presentan las regiones hidrófilas polares hacia el exterior de la membrana y hacia el citoplasma. Las cadenas hidrófobas apolares de ácidos grasos se dirigen hacia el centro de la bicapa.

La membrana contiene múltiples proteínas, entre ellas enzimas como permeasas, y, en algunos grupos, pigmentos fotosintéticos, como bacterioclorofilas. 

En muchas especies, puede formar pliegues hacia el interior de la célula. De este modo, se aumenta su superficie. Estos pliegues se denominan mesosomas. 

·                   Las bacterias contienen un único cromosoma, denominado genóforo. No posee envoltura nuclear que lo separe del resto de la célula. El cromosoma está constituido por una doble cadena de ADN, cerrada sobre sí misma y muy replegada.

En ocasiones, también contienen plásmidos, que son un fragmento circular de ADN bicatenario extra que existe en algunas bacterias como material con capacidad replicativa autónoma.

·                   El citoplasma tiene una estructura fibrosa, similar al citoesqueleto de las células eucariotas. Está constituido por proteínas que se entrelazan para formar una matriz. El resto está formado por un 80 % de agua.

Además del genóforo, contiene los ribosomas y las inclusiones citoplasmáticas. Las fibrillas entrelazan todos los componentes del interior de la célula, incluidos los ribosomas, que en la célula eucariota están libres.

En todas las formas bacterianas se encuentran ribosomas y otras inclusiones características.

·                   Los ribosomas tienen un tamaño algo más pequeño que los ribosomas de las células eucariotas, son  70S, con subunidades 50S y 30S.

·                   En las células bacterianas existen otras inclusiones rodeadas por una membrana distinta a la plasmática. Este tipo de membrana consiste en una única capa en la que predominan las proteínas, y cuyo tamaño oscila entre 2 y 5 nm de grosor.

- Las vacuolas de gas son vesículas de aspecto cilíndrico. Favorecen la flotación de las bacterias que viven en un medio acuático.

- Los carboxisomas, que también se denominan cuerpos poliédricos, son pequeñas estructuras membranosas que contienen ribulosa difosfato carboxilasa (rubisco), el principal enzima fijador de dióxido de carbono para el ciclo de Calvin.

Por tanto, están presentes en las bacterias fotoautótrofas y quimioautótrofas.

- Los clorosomas son vesículas alargadas que tapizan el interior de la membrana plasmática y contienen pigmentos verdes fotosintéticos.

Son propios de las bacterias que realizan la fotosíntesis.

- Otras inclusiones contienen materiales celulares de reserva.

Así, se presentan diversos tipos de inclusiones citoplasmáticas, como las de almidón, glucógeno, ácido 1, 3-hidroxibutírico o polifosfatos. 

 Además existen otras estructuras que pueden pertenecer a determinados tipos de bacterias.

Entre estas estructuras encontramos: cápsula, flagelos y fimbrias 

·                   La cápsula es una envoltura de grosor variable y de aspecto mucoso que puede formarse en algunas bacterias por la parte externa de la pared celular. Está formada por cadenas de polisacáridos.

·                   Los flagelos son filamentos semirrígidos, presentes en algunas especies de bacterias, cuya función consiste en proporcionar movimiento a las células.

El número y la posición de los flagelos varían en las distintas especies, y se pueden clasificar las bacteria flageladas como monotricas (con un flagelo en un extremo), lofotricas (dos o más en un extremo), anfitricas (flagelos en ambos extremos) y peritricas (flagelos en toda la superficie bacteriana)

Los flagelos parten de la membrana plasmática, atraviesan la pared y se extienden hacia el exterior de la célula.

La forma y el diámetro también pueden cambiar. Este último oscila entre 12 y 18 nm.

Estructura  de un flagelo

·                   Las fimbrias o pili son filamentos rígidos, formados por agrupaciones en forma helicoidal de la proteína pilina. Su grosor es muy variable, pueden medir desde 4 nm de diámetro hasta 35 nm.

Las fimbrias se clasifican según su función:

- Fimbrias de infección. Las poseen bacterias que parasitan otras células. Permiten la adhesión a las células que infectan.

- Fimbrias sexuales. Facilitan el proceso de la conjugación, es decir, la transferencia de material genético de una célula a otra.

ALGAS:

    Tienen organización eucariota, con cloroplastos que contienen distintos pigmentos fotosintéticos además de las clorofilas y carotenoides, tales como ficobilinas (ficocianina y ficoeritrina) o fucoxantinas. Son algunos de estos pigmentos los que confieren el color característico algunos grupos.

  La mayoría tienen pared celular, cuyo polímero fundamental es la celulosa, otros grupos carecen  de pared (Euglenofitas) y otras como las diatomeas tienen un caparazón de sílice organizado en dos valvas.

  Los polímeros carbonados de reserva son muy variados y sólo algunos sintetizan almidón.

 Pueden tener flagelos  o no.

 Las algas son organismos o bien unicelulares, bien coloniales, o bien pluricelulares.

 Para ver mejor su  estructura vamos a ver dos ejemplos, como son la Euglena y Volvox, esta última es una colonia formada por cientos de Chlamydomonas.

PROTOZOOS: 

Es un grupo  muy heterogéneo, con estructura unicelular, aunque algunos grupos forman colonias con un número variable de individuos. Existen colonias con células sin ningún tipo de especialización, pero también hay especies coloniales  en las que se diferencian células vegetativas y células reproductoras.

Por otro lado, numerosos ejemplares presentan características de los seres vegetales, como la presencia de pigmentos sensibles a la luz y la capacidad para realizar  la fotosíntesis.

La estructura celular  que presentan los  protozoos son las características de la célula eucariota.

Estructura celular de un protozoo

Membrana plasmática. La célula está rodeada por una membrana plasmática típica, es decir, una bicapa lipídica con proteínas incluidas.

En algunos grupos de protozoos, por la parte exterior de la membrana, se puede presentar un glicocáliz, compuesto de mucopolisacáridos.

Citoplasma. Se pueden distinguir el hialoplasma y los orgánulos rodeados de membrana

En el hialoplasma es habitual diferenciar una parte fluida y homogénea y otra más viscosa, de aspecto granular y con abundantes inclusiones.

Respecto a los orgánulos, podemos encontrar los componentes característicos de cualquier célula eucariota animal con sus funciones habituales.

Son comunes a todos los grupos tanto el aparato de Golgi como el retículo endoplasmático, aunque pueden tener extensión variable según las características del individuo y el estado fisiológico de la célula.

En algunos grupos se dan modificaciones en la estructura básica como consecuencia de su modo de vida.

- Los protozoos parásitos presentan muy pocas mitocondrias y en algunos casos ninguna.

- Es muy frecuente que las células tengan unas formaciones rodeadas de membrana situadas en la periferia de la célula. Por acción de diversos estímulos, estas estructuras vierten su contenido al exterior.

Su función es todavía indeterminada, aunque se relacionan con procesos como la constitución de cubiertas esqueléticas exteriores a la célula o la captura y digestión de presas.

- La mayoría de los protozoos que viven libres en las aguas dulces presenta vacuola contráctil. Este orgánulo permite evacuar al exterior el agua que, por fenómenos de ósmosis, penetra en el interior de la célula.

Aparte de los orgánulos, en el citoplasma se encuentran inclusiones formadas por materiales de reserva, como polisacáridos y lípidos, y materiales de excreción diversos.

Núcleo. Varía en cuanto a forma y número según los distintos grupos. En general, los protozoos presentan células uninucleadas, aunque existen casos de células de gran tamaño que contienen muchos núcleos.

Algunas especies tienen dos núcleos: un macronúcleo o núcleo grande y un micronúcleo o núcleo pequeño. Aparte de su tamaño, estos núcleos presentan diferencias estructurales y funcionales:

- El micronúcleo es diploide y no produce ARN.

- El macronúcleo es poliploide y produce el ARN necesario para la síntesis de proteínas de la célula.

Cilios y flagelos. Se presentan en las especies que se desplazan activamente.

En numerosos casos, los protozoos poseen elementos esqueléticos que defienden al organismo de agentes exteriores perjudiciales y contribuyen a mantener su forma. Pueden ser internos o externos y en algunos casos, más que un esqueleto, se trata de una especie de concha donde el organismo vive con independencia de esta cubierta.

Por otro lado, muchas especies presentan formas de resistencia como quistes, recubiertas por una capa extraordinariamente resistente.

HONGOS:

Se suele denominar hongos a un grupo muy heterogéneo de seres vivos. Para centrar el tema de esta parte de la unidad, diferenciamos distintos tipos de organismos incluidos en este grupo.

Todos los hongos están constituidos por células eucariotas y son heterótrofos. Las diferencias entre los distintos tipos se establecen, básicamente, por su estructura y el modo en que captan el alimento.

Los hongos ameboides son un grupo de hongos cuya estructura recuerda a la de las amebas. Están formados por células sin pared y plurinucleadas; la mayoría de las especies capta el alimento por fagocitosis. 

El resto de los organismos conocidos como hongos corresponde al grupo de los hongos lisotróficos. 

Éstos tienen una estructura filamentosa, con pared celular exterior a la membrana plasmática.

Son heterótrofos pero, a diferencia de los hongos ameboides, realizan digestión externa o lisotrofía. Segregan las sustancias necesarias para la digestión del alimento y luego absorben los nutrientes resultado de la digestión.

Aunque aparentemente se observa una considerable semejanza entre todos los hongos lisotróficos, se pueden distinguir dos grupos: los pseudohongos y los hongos verdaderos. 

Los pseudohongos se caracterizan por la presencia de celulosa como componente más abundante de la pared celular, mientras que en los hongos verdaderos el componente más abundante es la quitina. 

El objetivo de esta parte de la unidad es el estudio detallado de los hongos verdaderos, un grupo de seres vivos que la mayoría de los especialistas considera un reino propio, el reino hongos. 

En los hongos verdaderos se observa una evolución progresiva hacia la adaptación a la vida terrestre.

Iniciamos el estudio de los hongos verdaderos describiendo su estructura.

Entre los hongos verdaderos se puede distinguir una estructura miceliar y una estructura levuriforme. 

Estructura miceliar 

El aparato vegetativo consta, en general, de filamentos alargados denominados hifas que contienen numerosos núcleos y una pared exterior a la membrana plasmática. 

El conjunto de las hifas forma el micelio. Gracias al gran poder de penetración de las hifas, el micelio se encuentra en permanente actividad, creciendo, ramificándose y explorando el sustrato. 

Las hifas tienen de 5 a 15 µm de diámetro y una longitud muy variable. Pueden estar tabicadas y, en ocasiones, los tabiques de separación están perforados. La zona apical es el extremo por el cual las hifas crecen y se extienden por el sustrato. Debido a esta actividad, la pared es más delgada y el citoplasma es denso con numerosas vesículas que contienen las sustancias necesarias para la formación de las nuevas estructuras que se requieren durante el crecimiento. En las hifas se distinguen: 

·        La pared que da forma a las hifas y les proporciona consistencia y resistencia a los cambios de presión osmótica. Está formada por dos tipos de componentes: 

- Componentes fibrilares, principalmente quitina, un polímero de la N-acetilglucosamina.

- Componentes matriciales, sobre todo polisacáridos que rellenan huecos y dan grosor.

Hay hongos unicelulares que no presentan pared como consecuencia de su adaptación a la vida como parásitos endocelulares.

·        La membrana plasmática está íntimamente ligada a la pared. En algunos casos forma invaginaciones con aspecto de vesícula.

·       El citoplasma contiene los orgánulos característicos de las células eucariotas: mitocondrias, retículo endoplasmático, etc.

En el citoplasma también se presentan inclusiones diversas como gránulos de sustancias de reserva, principalmente de glucógeno y de esterol.

·        Los núcleos son pequeños y, a menudo, haploides.

Los micelios de algunos hongos pueden modificarse para aumentar su poder de colonización, como en los cordones miceliares y en las estructuras rizomorfas.

Los cordones miceliares son agrupaciones de hifas que, en lugar de crecer ramificándose, crecen en paralelo.

En las estructuras rizomorfas, las hifas se desarrollan de modo que recuerdan a la raíz de una planta superior; en ellas se puede distinguir claramente el extremo por donde crecen.

Con estas modificaciones los micelios consiguen avanzar de una manera más directa hacia un sustrato, al mismo tiempo que incrementan su capacidad de absorción de nutrientes.

Estructura levuriforme

Algunos grupos de hongos tienen, de manera permanente, una estructura unicelular, también denominada levuriforme. Habitualmente se les conoce como levaduras.

La célula de las levaduras tiene forma ovalada; hay especies con pared celular y especies que no la presentan.

Las células poseen el resto de los orgánulos propios de una célula eucariota. Como inclusiones suele contener materiales de reserva como lípidos y polifosfatos.

Las células pueden ser haploides o diploides, estas últimas, algo mayores y más activas que las células haploides.

En ocasiones las células aparecen unidas formando cadenas cortas.

Ciertas especies de hongos presentan estructura levuriforme sólo en alguna fase de su ciclo biológico.