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Las células son las unidades fundamentales de la vida y conservan todas las propiedades clave:metabolismo, reproducción y homeostasis química. Se dividen en procariotas (bacterias y algunos organismos unicelulares) y eucariotas (plantas, hongos, animales).
Las células procariotas son más simples que las eucariotas. Como mínimo contienen una membrana plasmática, citoplasma y ADN. Mientras que los eucariotas poseen numerosos orgánulos, las células bacterianas dependen principalmente de estos componentes centrales y añaden una pared celular única.
Un solo organismo eucariota puede contener billones de células, mientras que la mayoría de las bacterias son unicelulares. Los eucariotas tienen orgánulos rodeados de membranas (núcleo, mitocondrias, cloroplastos, Golgi, RE, lisosomas), mientras que las bacterias carecen de dichos orgánulos. Ambos grupos poseen ribosomas, esenciales para la síntesis de proteínas; son más visibles en eucariotas debido a que se agrupan en el RE rugoso.
Aunque las bacterias evolucionaron hace unos 3.500 millones de años (mucho antes que los eucariotas), esto no significa que sean meramente “primitivas”. De hecho, su sencillez confiere resiliencia; Se espera que las bacterias sobrevivan a muchos organismos superiores cuando cambien las condiciones de la Tierra. Además, las bacterias han desarrollado sofisticados mecanismos de supervivencia que a menudo superan a los de los eucariotas.
Las células bacterianas presentan tres formas principales:en forma de bastón (bacilos), esféricas (cocos) y en espiral (espiroquetas). Los patrones de forma y agrupación ayudan a diagnosticar infecciones:la faringitis estreptocócica proviene de estreptococos redondos. , infecciones estafilocócicas por Estafilococos , ántrax por un bacilo grande y enfermedad de Lyme por una espiroqueta.
A diferencia de los virus, la mayoría de las bacterias viven de forma independiente y no requieren de otros organismos para su metabolismo o reproducción. Las excepciones incluyen especies intracelulares obligadas como Rickettsiae y Clamidia , que debe residir dentro de las células huésped.
La ausencia de núcleo es una característica distintiva de los procariotas. Su ADN no está unido a una membrana, sino compactado en una región nucleoide. Un genoma bacteriano abarca aproximadamente entre 1 y 2 µm cuando se estira, en comparación con aproximadamente 1 mm para un cromosoma eucariótico típico:una diferencia de 500 a 1000 veces. El ADN eucariota se asocia con histonas, mientras que el ADN procariótico interactúa con poliaminas e iones de magnesio.
Las paredes celulares bacterianas están compuestas de peptidoglicano (una malla de azúcares polisacáridos y enlaces cruzados peptídicos) que proporciona rigidez y protección. Esta estructura también ancla apéndices de la superficie como pili y flagelos, que se extienden a través de la pared hacia el entorno.
Debido a que el peptidoglicano es exclusivo de las bacterias, es un objetivo ideal para los antibióticos. Las penicilinas, los primeros antibióticos ampliamente utilizados, inhiben la enzima de reticulación en bacterias susceptibles, comprometiendo la integridad de la pared. Sin embargo, la evolución bacteriana ha producido β-lactamasas que degradan las penicilinas, alimentando una carrera armamentista en curso entre agentes antimicrobianos y microbios resistentes.
Los flagelos son estructuras en forma de látigo que permiten la motilidad; Algunas bacterias tienen un solo flagelo, otras tienen dos. Giran como hélices, lo que permite a las bacterias buscar nutrientes, escapar de toxinas o, en las cianobacterias fotosintéticas, moverse hacia la luz.
Los pelos son proyecciones parecidas a pelos que facilitan la unión a superficies, incluidos los tejidos del huésped y los dientes, fundamentales para la colonización y la infección. Los pili especializados median en la conjugación, la transferencia directa de ADN entre bacterias.
Las endosporas son formas latentes y altamente resistentes producidas por especies de Bacillus y Clostridium. Contienen un genoma completo y enzimas metabólicas, revestidos por una capa robusta. Clostridium botulinum las endosporas liberan toxina botulínica, una potente endotoxina responsable del botulismo.
Las bacterias se reproducen asexualmente por fisión binaria, produciendo dos células hijas genéticamente idénticas. Si bien este proceso es energéticamente eficiente, ofrece una diversidad genética limitada. Para contrarrestar esto, las bacterias emplean transformación, conjugación y transducción, mecanismos que introducen nuevo material genético y mejoran la adaptabilidad.
La transformación implica la absorción de ADN libre del medio ambiente, ya sea de forma natural o mediante manipulación en laboratorio utilizando plásmidos. La conjugación transfiere plásmidos o fragmentos cromosómicos a través de un pilus. La transducción utiliza bacteriófagos para transportar ADN bacteriano entre huéspedes.
Estas estrategias mantienen la variación genética, asegurando que las poblaciones bacterianas puedan sobrevivir a nuevas amenazas, como los antibióticos o las respuestas inmunes del huésped.
Comprender la estructura bacteriana y las estrategias genéticas no solo informa a la microbiología sino que también guía el desarrollo eficaz de antibióticos y el control de infecciones.
