Citoplasma bacteriano

Membrana plasmática bacteriana |Contenidos

Salvo en arqueobacterias, que presentan éteres de glicerina con radicales isoprenoides en su constitución, la estructura de la membrana bacteriana es similar a la de plantas y animales, es por ello que se habla para ellas de una "membrana elemental ". Puede aislarse utilizando lisozima mediante shock osmótico.

Esta compuesta primariamente de proteínas y fosfolípidos (cerca de 3:1). Realiza numerosas funciones que incluyen las de transporte, biosíntesis y transducción de energía.

Citoplasma Bacteriano | Contenidos

Esta limitado por la membrana citoplasmática, y en el se encuentran las inclusiones celulares. En un principio considerado una "solución" homogénea de proteínas, los métodos de fraccionamiento acoplados a los estudios bioquímicos y de microscopía electrónica mostraron la complejidad del sistema. En realidad esta atravesado por numerosas membranas que lo compartimentalizan, si bien esta compartimentalización no es tan desarrollada como en eucariotas.

Si se homogeneizan células bacterianas y luego se las centrifuga a 100.000 g se separa en el fondo del tubo de centrifuga una fracción "particulada" que contiene los ribosomas y las membranas con los ácidos nucleicos, y una fracción "soluble" que contiene proteínas, y los ácidos ribonucleicos solubles ( tARN y mARN)

Membranas intracitoplasmáticas | Contenidos

En muchas bacterias la membrana rodea al citoplasma sin pliegues ni invaginaciones, en otras está invaginada y atraviesa el citoplasma ( bacterias fototrofas como Chromatium o Rhodospirillum).

El crecimiento e invaginación de la membrana citoplasmática rellena la luz de las bacterias fotosintetizadoras originando tubos y vesículas (cuando se rompen las bacterias aparecen como vesículas aisladas que reciben el nombre de "cromatóforos"). En otras bacterias fotosintetizadoras las vesículas están aplanadas y se apilan ordenadamente y, al igual que en las vesículas de los cloroplastos de las plantas verdes, se denominan tilacoides.
Las membranas fotosintetizadoras son similares a la citoplasmática y en ella se encuentran las bacterioclorofilas y los carotenoides que intervienen en la fotosíntesis. También se encuentran aquí los componentes del sistema fotosintético de transportes de electrones y de la fosforilación.

Los ribosomas son las estructuras celulares donde se sintetizan las proteínas. Se encuentran en el citoplasma bacteriano y al microscopio electrónico se presentan como partículas de unos 16 x 18 nm.
Los ribosomas no disociados tienen una velocidad de sedimentación en una ultra centrífuga de 70 S. Están compuestos por dos subunidades: 30 S y 50 S que unidas forman el ribosoma 70 S. Debe destacarse que los ribosomas de las organelas eucariotas (mitocondrias y cloroplastos) tienen 70 S, es decir son similares a los de los procariotas. ( ver La hipótesis endosimbiótica del origen eucariota).
El número de ribosomas depende de la velocidad de crecimiento de la célula ( > velocidad mas ribosomas) y oscila entre 5.000 a 50.000 / célula.
En la constitución del ribosoma intervienen proteínas y ARNr (r por ribosómico), del 80 al 85% del ARN bacteriano está en los ribosomas. Son la parte principal ("core" ) de los ribosomas y posiblemente la clave del mecanismo de traducción de las proteínas. Se conocen tres tipos : 5S y 23S pertenecientes a la unidad 50S y el 16S de la unidad 30S , su estudio comparativo llevó a postulación de un Árbol Filogenético Universal.
Durante la síntesis proteica en las microfotografías electrónicas se observan cadenas de ribosomas ordenados regularmente. Se trata de ribosomas alineados a lo largo del filamento de ARNm ( m por mensajero, los polirribosomas o polisomas
Los ribosomas citoplasmáticos de los eucariotas tienen una velocidad de sedimentación mayor: 80 S. Esta diferencia entre los ribosomas de las bacterias (70 S) y de los eucariotas (80 S) constituyen para ellas (si, nosotros somos eucariotas) un "talón de Aquiles" ya que algunos antibióticos interfieren en algún punto de la síntesis proteica que procesan los ribosomas 70 S (ver Tabla siguiente), y no la afectan cuando se trata de ribosomas 80 S.

La hipótesis endosimbiótica del origen eucariota | Contenidos

Posiblemente la simbiosis bacteriana con un eucariota primitivo fue la principal etapa en la evolución de la célula eucariota. En 1980, Lynn Margulis propuso la teoría de la endosimbiosis para explicar el origen de la mitocondria y los cloroplastos. De acuerdo a esta idea un procariota grande o quizás un primitivo eucariota fagocitó o rodeo a un pequeño procariota hace unos 1500 a 700 millones de años.

En vez de digerir al pequeño organismo el grande y el pequeño entraron en un tipo de simbiosis conocida como mutualismo en el cual ambos se benefician y ninguno es dañando.
El organismo grande gana un excedente de ATP provisto por la "protomitocondria" o un excedente de azúcar provisto por el "protocloroplasto", y proveyó al recién llegado de un medio ambiente estable y de material nutritivo para el endosimbionte.
Con el tiempo esta unión se convirtió en algo tan estrecho (la función regeneradora de ATP se delegó a los orgánulos celulares) que las células eucariotas heterotróficas no pueden sobrevivir sin mitocondrias ni los eucariotas fotosintéticos sin cloroplastos (la membrana que rodea al protoplasto del eucariota no dispone de los componentes de la cadena de transporte de electrones), y el endosimbiota no puede sobrevivir fuera de la célula huésped.
La división de mitocondrias y cloroplastos es muy similar a la de los procariotas. Sin embargo los orgánulos celulares, tal lo señalado, no son independientes a pesar de contener su propia molécula de ADN. Una parte de la información necesaria para la síntesis de sus proteínas se encuentra en el núcleo del eucariota.
Como ejemplo citemos aquí la ribulosa-bifosfato carboxilasa el enzima clave de la fotosíntesis. Consta de 8 subunidades grandes y de 8 subunidades pequeñas. La información de las subunidades grandes se localiza en el ADN del cloroplasto, la de las pequeñas en el núcleo celular.
Resumiendo, según la hipótesis endosimbiótica las mitocondrias proceden de bacterias aeróbicas incoloras y los cloroplastos, de cianobacterias, que entraron en una relación endosimbiótica con una célula eucariota primitiva.

  Un resumen (en ingles) de esta teoría.