La estructura de las células eucariotas y procarióticas. Célula eucariota. La estructura de una célula procariótica. Comparación de células procarióticas y eucariotas.

Hay dos tipos de células conocidas en los organismos modernos y fósiles: procarióticas y eucariotas. Se diferencian tan marcadamente en sus características estructurales que esto sirvió para distinguir dos superreinos del mundo viviente: los procariotas, es decir. prenucleares y eucariotas, es decir. organismos nucleares reales. Aún se desconocen las formas intermedias entre estos taxones vivos más grandes.

Principales características y diferencias entre células procarióticas y eucariotas (tabla):

Señales	Procariotas	Eucariotas
MEMBRANA NUCLEAR	Ausente	Disponible
MEMBRANA DE PLASMA	Disponible	Disponible
MITOCONDRIA	Ninguno	Disponible
EPS	Ausente	Disponible
RIBOSOMAS	Disponible	Disponible
VACUOLAS	Ninguno	Disponible (especialmente típico de las plantas)
LISOSOMAS	Ninguno	Disponible
PARED CELULAR	Disponible, consta de una sustancia heteropolímera compleja.	Ausente en las células animales, en las células vegetales está formado por celulosa.
CÁPSULA	Si está presente, se compone de compuestos de proteínas y azúcares.	Ausente
COMPLEJO DE GOLGI	Ausente	Disponible
DIVISIÓN	Simple	Mitosis, amitosis, meiosis.

La principal diferencia entre las células procarióticas y las eucariotas es que su ADN no está organizado en cromosomas y no está rodeado por una envoltura nuclear. Las células eucariotas son mucho más complejas. Su ADN, asociado con proteínas, está organizado en cromosomas, que se encuentran en una formación especial, esencialmente el orgánulo más grande de la célula: el núcleo. Además, el contenido activo extranuclear de dicha célula se divide en compartimentos separados mediante el retículo endoplásmico formado por la membrana elemental. Las células eucariotas suelen ser más grandes que las células procariotas. Sus tamaños varían de 10 a 100 micrones, mientras que el tamaño de las células procarióticas (varias bacterias, cianobacterias, algas verdiazules y algunos otros organismos), por regla general, no superan los 10 micrones, y a menudo ascienden a 2-3 micrones. En una célula eucariota, los portadores de genes (cromosomas) se encuentran en un núcleo formado morfológicamente, delimitado del resto de la célula por una membrana. En preparaciones excepcionalmente finas y transparentes, se pueden observar cromosomas vivos mediante un microscopio óptico. Más a menudo se estudian en preparados fijos y coloreados.

Los cromosomas están formados por ADN, que forma complejos con proteínas histonas ricas en los aminoácidos arginina y lisina. Las histonas constituyen una parte importante de la masa de los cromosomas.

Una célula eucariota tiene una variedad de estructuras intracelulares permanentes: orgánulos (orgánulos), que están ausentes en una célula procariótica.

Las células procarióticas pueden dividirse en partes iguales por constricción o yema, es decir. Producen células hijas más pequeñas que la célula madre, pero nunca se dividen por mitosis. En cambio, las células de los organismos eucariotas se dividen por mitosis (salvo algunos grupos muy arcaicos). En este caso, los cromosomas se "dividen" longitudinalmente (más precisamente, cada cadena de ADN reproduce su propia imagen a su alrededor), y sus "mitades", las cromátidas (copias completas de la cadena de ADN) se dispersan en grupos hacia los polos opuestos de la célula. Cada una de las células resultantes recibe el mismo conjunto de cromosomas.

Los ribosomas de una célula procariótica difieren marcadamente de los ribosomas de los eucariotas en tamaño. Varios procesos característicos del citoplasma de muchas células eucariotas (fagocitosis, pinocitosis y ciclosis (movimiento de rotación del citoplasma)) no se han encontrado en procariotas. Una célula procariótica no necesita ácido ascórbico en el proceso metabólico, pero las células eucariotas no pueden prescindir de él.

Las formas móviles de las células procarióticas y eucariotas difieren significativamente. Los procariotas tienen dispositivos motores en forma de flagelos o cilios, compuestos por la proteína flagelina. Los dispositivos motores de las células eucariotas móviles se denominan undulipodios y se anclan en la célula con la ayuda de cuerpos cinetosómicos especiales. La microscopía electrónica reveló la similitud estructural de todos los undulipodios de los organismos eucariotas y sus marcadas diferencias con los flagelos de los procariotas.

1. La estructura de una célula eucariota.

Las células que forman los tejidos de animales y plantas varían significativamente en forma, tamaño y estructura interna. Sin embargo, todos muestran similitudes en las características principales de los procesos vitales, el metabolismo, la irritabilidad, el crecimiento, el desarrollo y la capacidad de cambiar.
Todos los tipos de células contienen dos componentes principales que están estrechamente relacionados entre sí: el citoplasma y el núcleo. El núcleo está separado del citoplasma por una membrana porosa y contiene savia nuclear, cromatina y nucléolo. El citoplasma semilíquido llena toda la célula y está atravesado por numerosos túbulos. Por fuera está cubierto por una membrana citoplasmática. se ha especializado estructuras de organelos, permanentemente presente en la célula, y formaciones temporales - inclusiones. Organelos de membrana : membrana citoplasmática externa (OCM), retículo endoplásmico (RE), aparato de Golgi, lisosomas, mitocondrias y plastidios. La estructura de todos los orgánulos de membrana se basa en una membrana biológica. Todas las membranas tienen un plan estructural fundamentalmente uniforme y constan de una doble capa de fosfolípidos, en la que se sumergen moléculas de proteínas a diferentes profundidades y en diferentes lados. Las membranas de los orgánulos se diferencian entre sí únicamente en los conjuntos de proteínas que contienen.

Membrana citoplasmática. Todas las células vegetales, animales multicelulares, protozoos y bacterias tienen una membrana celular de tres capas: las capas externa e interna están formadas por moléculas de proteínas, la capa intermedia está formada por moléculas de lípidos. Limita el citoplasma del ambiente externo, rodea todos los orgánulos celulares y es una estructura biológica universal. En algunas células, la membrana externa está formada por varias membranas muy adyacentes entre sí. En tales casos, la membrana celular se vuelve densa y elástica y permite que la célula mantenga su forma, como, por ejemplo, en la euglena y los ciliados en zapatilla. La mayoría de las células vegetales, además de la membrana, también tienen una gruesa capa de celulosa en el exterior. pared celular. Es claramente visible en un microscopio óptico convencional y cumple una función de soporte gracias a su capa exterior rígida, que da a las células una forma clara.
En la superficie de las células, la membrana forma excrecencias alargadas: microvellosidades, pliegues, invaginaciones y protuberancias, lo que aumenta en gran medida la superficie de absorción o excreción. Con la ayuda de crecimientos de membranas, las células se conectan entre sí en los tejidos y órganos de organismos multicelulares, en los pliegues de las membranas se encuentran varias enzimas involucradas en el metabolismo. Al separar la célula del medio ambiente, la membrana regula la dirección de difusión de sustancias y al mismo tiempo las transporta activamente hacia el interior de la célula (acumulación) o hacia afuera (excreción). Debido a estas propiedades de la membrana, la concentración de iones potasio, calcio, magnesio y fósforo en el citoplasma es mayor y la concentración de sodio y cloro es menor que en el medio ambiente. A través de los poros de la membrana externa, los iones, el agua y pequeñas moléculas de otras sustancias penetran en la célula desde el entorno externo. La penetración de partículas sólidas relativamente grandes en la célula se lleva a cabo mediante fagocitosis(del griego “phago” - devorar, “beber” - célula). En este caso, la membrana externa en el punto de contacto con la partícula se dobla hacia la célula, arrastrando la partícula profundamente hacia el citoplasma, donde sufre una escisión enzimática. De manera similar, gotas de sustancias líquidas ingresan a la célula; su absorción se llama pinocitosis(del griego “pino” - bebida, “cytos” - célula). La membrana celular externa también realiza otras funciones biológicas importantes.
Citoplasma El 85% está formado por agua, el 10% por proteínas, el resto por lípidos, carbohidratos, ácidos nucleicos y compuestos minerales; Todas estas sustancias forman una solución coloidal de consistencia similar a la glicerina. La sustancia coloidal de una célula, según su estado fisiológico y la naturaleza de la influencia del entorno externo, tiene las propiedades de un cuerpo líquido y elástico y más denso. El citoplasma está atravesado por canales de diversas formas y tamaños, que se denominan retículo endoplásmico. Sus paredes son membranas que están en estrecho contacto con todos los orgánulos de la célula y junto con ellos constituyen un único sistema funcional y estructural para el metabolismo, la energía y el movimiento de sustancias dentro de la célula.

Las paredes de los túbulos contienen pequeños granos llamados gránulos. ribosomas. Esta red de túbulos se llama granular. Los ribosomas pueden ubicarse dispersos en la superficie de los túbulos o formar complejos de cinco a siete o más ribosomas, llamados polisomas. Otros túbulos no contienen gránulos; forman un retículo endoplasmático liso. En las paredes se encuentran las enzimas implicadas en la síntesis de grasas y carbohidratos.

La cavidad interna de los túbulos está llena de productos de desecho de la célula. Los túbulos intracelulares, que forman un complejo sistema de ramificación, regulan el movimiento y la concentración de sustancias, separan varias moléculas de sustancias orgánicas y las etapas de su síntesis. En las superficies internas y externas de las membranas ricas en enzimas, se sintetizan proteínas, grasas y carbohidratos, que se utilizan en el metabolismo, se acumulan en el citoplasma como inclusiones o se excretan.

ribosomas Se encuentra en todo tipo de células, desde bacterias hasta células de organismos multicelulares. Se trata de cuerpos redondos formados por ácido ribonucleico (ARN) y proteínas en proporciones casi iguales. Ciertamente contienen magnesio, cuya presencia mantiene la estructura de los ribosomas. Los ribosomas pueden estar asociados con las membranas del retículo endoplásmico, con la membrana celular externa o estar libres en el citoplasma. Realizan la síntesis de proteínas. Además del citoplasma, los ribosomas se encuentran en el núcleo celular. Se forman en el nucleolo y luego ingresan al citoplasma.

complejo de Golgi en las células vegetales parece cuerpos individuales rodeados de membranas. En las células animales, este orgánulo está representado por cisternas, túbulos y vesículas. Los productos de secreción celular ingresan a los tubos de membrana del complejo de Golgi desde los túbulos del retículo endoplásmico, donde se reorganizan químicamente, se compactan y luego pasan al citoplasma y son utilizados por la propia célula o eliminados de ella. En las cisternas del complejo de Golgi, los polisacáridos se sintetizan y se combinan con proteínas, dando como resultado la formación de glicoproteínas.

mitocondrias- pequeños cuerpos en forma de varilla limitados por dos membranas. Numerosos pliegues (crestas) se extienden desde la membrana interna de la mitocondria; en sus paredes hay varias enzimas, con la ayuda de las cuales se lleva a cabo la síntesis de una sustancia de alta energía: el ácido adenosina trifosfórico (ATP). Dependiendo de la actividad de la célula y de las influencias externas, las mitocondrias pueden moverse, cambiar de tamaño y forma. En las mitocondrias se encuentran ribosomas, fosfolípidos, ARN y ADN. La presencia de ADN en las mitocondrias está asociada con la capacidad de estos orgánulos para reproducirse formando una constricción o gemación durante la división celular, así como con la síntesis de algunas proteínas mitocondriales.

lisosomas- pequeñas formaciones ovaladas, delimitadas por una membrana y esparcidas por todo el citoplasma. Se encuentra en todas las células de animales y plantas. Surgen en extensiones del retículo endoplásmico y en el complejo de Golgi, aquí se llenan de enzimas hidrolíticas y luego se separan y entran al citoplasma. En condiciones normales, los lisosomas digieren las partículas que ingresan a la célula mediante fagocitosis y los orgánulos de las células moribundas se excretan a través de la membrana del lisosoma hacia el citoplasma, donde se incluyen en nuevas moléculas. Cuando la membrana del lisosoma se rompe, las enzimas ingresan al citoplasma. digerir su contenido, provocando la muerte celular.
plastidios Se encuentra sólo en las células vegetales y se encuentra en la mayoría de las plantas verdes. Las sustancias orgánicas se sintetizan y acumulan en los plastidios. Hay tres tipos de plastidios: cloroplastos, cromoplastos y leucoplastos.

Cloroplastos - Plastidos verdes que contienen el pigmento verde clorofila. Se encuentran en hojas, tallos jóvenes y frutos inmaduros. Los cloroplastos están rodeados por una doble membrana. En las plantas superiores, la parte interna de los cloroplastos está llena de una sustancia semilíquida, en la que las placas se colocan paralelas entre sí. Las membranas emparejadas de las placas se fusionan para formar pilas que contienen clorofila. En cada pila de cloroplastos de plantas superiores, se alternan capas de moléculas de proteínas y moléculas de lípidos, y entre ellas se encuentran moléculas de clorofila. Esta estructura en capas proporciona máximas superficies libres y facilita la captura y transferencia de energía durante la fotosíntesis.
Cromoplastos - Plastidos que contienen pigmentos vegetales (rojo o marrón, amarillo, naranja). Se concentran en el citoplasma de las células de flores, tallos, frutos y hojas de plantas y les dan el color adecuado. Los cromoplastos se forman a partir de leucoplastos o cloroplastos como resultado de la acumulación de pigmentos. carotenoides.

Leucoplastos: incoloros Plastidos ubicados en las partes incoloras de las plantas: en tallos, raíces, bulbos, etc. Los granos de almidón se acumulan en los leucoplastos de algunas células y los aceites y proteínas se acumulan en los leucoplastos de otras células.

Todos los plastidios surgen de sus predecesores, los proplastidios. Revelaron ADN que controla la reproducción de estos orgánulos.

centro celular, o centrosoma, juega un papel importante en la división celular y consta de dos centriolos . Se encuentra en todas las células animales y vegetales, excepto en los hongos en flor, los hongos inferiores y algunos protozoos. Los centriolos de las células en división participan en la formación del huso de división y están ubicados en sus polos. En una célula en división, el centro celular es el primero en dividirse y, al mismo tiempo, se forma un huso de acromatina, que orienta los cromosomas a medida que divergen hacia los polos. Un centríolo sale de cada una de las células hijas.
Muchas células vegetales y animales tienen organoides de propósito especial: cilios, realizar la función de movimiento (ciliados, células del tracto respiratorio), flagelos(protozoos unicelulares, células reproductoras masculinas en animales y plantas, etc.).

Inclusiones - Elementos temporales que surgen en una célula en una determinada etapa de su vida como resultado de una función sintética. Se usan o se eliminan de la celda. Las inclusiones también son nutrientes de reserva: en las células vegetales: almidón, gotitas de grasa, proteínas, aceites esenciales, muchos ácidos orgánicos, sales de ácidos orgánicos e inorgánicos; en células animales: glucógeno (en células del hígado y músculos), gotas de grasa (en tejido subcutáneo); Algunas inclusiones se acumulan en las células como desechos, en forma de cristales, pigmentos, etc.

Vacuolas - son cavidades limitadas por una membrana; Bien expresado en células vegetales y presente en protozoos. Surgen en diferentes áreas del retículo endoplásmico. Y poco a poco se van separando de él. Las vacuolas mantienen la presión de turgencia; en ellas se concentra la savia celular o vacuolar, cuyas moléculas determinan su concentración osmótica. Se cree que los productos iniciales de la síntesis (carbohidratos solubles, proteínas, pectinas, etc.) se acumulan en las cisternas del retículo endoplásmico. Estos grupos representan los rudimentos de futuras vacuolas.
citoesqueleto . Una de las características distintivas de una célula eucariota es el desarrollo en su citoplasma de formaciones esqueléticas en forma de microtúbulos y haces de fibras proteicas. Los elementos del citoesqueleto están estrechamente asociados con la membrana citoplasmática externa y la envoltura nuclear y forman tejidos complejos en el citoplasma. Los elementos de soporte del citoplasma determinan la forma de la célula, aseguran el movimiento de las estructuras intracelulares y el movimiento de toda la célula.

Centro La célula juega un papel importante en su vida; con su eliminación, la célula cesa sus funciones y muere. La mayoría de las células animales tienen un núcleo, pero también hay células multinucleadas (hígado y músculos humanos, hongos, ciliados, algas verdes). Los glóbulos rojos de los mamíferos se desarrollan a partir de células precursoras que contienen un núcleo, pero los glóbulos rojos maduros lo pierden y no viven mucho tiempo.
El núcleo está rodeado por una doble membrana, llena de poros, a través de la cual está estrechamente conectado con los canales del retículo endoplásmico y el citoplasma. Dentro del núcleo está cromatina- secciones en espiral de cromosomas. Durante la división celular, se convierten en estructuras en forma de bastoncillos que son claramente visibles al microscopio óptico. Los cromosomas son complejos complejos de proteínas y ADN llamados nucleoproteína.

Las funciones del núcleo son regular todas las funciones vitales de la célula, que lleva a cabo con la ayuda de ADN y ARN, materiales portadores de información hereditaria. En preparación para la división celular, el ADN se duplica; durante la mitosis, los cromosomas se separan y pasan a las células hijas, asegurando la continuidad de la información hereditaria en cada tipo de organismo.

carioplasma - la fase líquida del núcleo, en la que los productos de desecho de las estructuras nucleares se encuentran en forma disuelta.

nucleolo- parte aislada y más densa del núcleo.

El nucléolo contiene proteínas complejas y ARN, fosfatos de potasio, magnesio, calcio, hierro, zinc libres o unidos y ribosomas. El nucléolo desaparece antes del inicio de la división celular y se vuelve a formar en la última fase de la división.

Así, la célula tiene una organización fina y muy compleja. La extensa red de membranas citoplasmáticas y el principio de membrana de la estructura de los orgánulos permiten distinguir entre muchas reacciones químicas que ocurren simultáneamente en la célula. Cada una de las formaciones intracelulares tiene su propia estructura y función específica, pero solo a través de su interacción es posible el funcionamiento armonioso de la célula. Sobre la base de esta interacción, las sustancias del medio ambiente ingresan a la célula y los productos de desecho se eliminan al exterior. medio ambiente: así es como se produce el metabolismo. La perfección de la organización estructural de una célula sólo podría surgir como resultado de una evolución biológica a largo plazo, durante la cual las funciones que desempeñaba se volvieron gradualmente más complejas.
Las formas unicelulares más simples representan tanto una célula como un organismo con todas sus manifestaciones de vida. En los organismos multicelulares, las células forman grupos homogéneos: los tejidos. A su vez, los tejidos forman órganos, sistemas y sus funciones están determinadas por la actividad vital general de todo el organismo.

2. Célula procariótica.

Los procariotas incluyen bacterias y algas verdiazules (cianea). El aparato hereditario de los procariotas está representado por una molécula de ADN circular que no forma enlaces con proteínas y contiene una copia de cada gen: organismos haploides. El citoplasma contiene una gran cantidad de pequeños ribosomas; Las membranas internas están ausentes o mal expresadas. Las enzimas del metabolismo plástico se encuentran de forma difusa. El aparato de Golgi está representado por vesículas individuales. Los sistemas enzimáticos para el metabolismo energético están ubicados ordenadamente en la superficie interna de la membrana citoplasmática externa. El exterior de la célula está rodeado por una gruesa pared celular. Muchos procariotas son capaces de esporular en condiciones de vida desfavorables; en este caso, se aísla una pequeña sección del citoplasma que contiene ADN y se rodea por una cápsula gruesa multicapa. Los procesos metabólicos dentro de la espora prácticamente se detienen. Cuando se expone a condiciones favorables, la espora se transforma en una forma celular activa. Los procariotas se reproducen por simple división en dos.

El tamaño medio de las células procariotas es de 5 micras. No tienen más membranas internas que las invaginaciones de la membrana plasmática. No hay capas. En lugar de un núcleo celular, existe su equivalente (nucleoide), desprovisto de capa y formado por una sola molécula de ADN. Además, las bacterias pueden contener ADN en forma de pequeños plásmidos, similares al ADN extranuclear de los eucariotas.
Las células procarióticas capaces de realizar la fotosíntesis (algas verdiazules, bacterias verdes y violetas) tienen grandes invaginaciones de membrana estructuradas de manera diferente: tilacoides, que en su función corresponden a plastidios eucariotas. Estos mismos tilacoides o, en células incoloras, invaginaciones de membrana más pequeñas (y a veces incluso la propia membrana plasmática) reemplazan funcionalmente a las mitocondrias. Otras invaginaciones de membrana complejamente diferenciadas se denominan mesasomas; su función no está clara.
Sólo algunos orgánulos de una célula procariótica son homólogos a los orgánulos correspondientes de los eucariotas. Los procariotas se caracterizan por la presencia de un saco de mureína, un elemento mecánicamente fuerte de la pared celular.

Características comparativas de células de plantas, animales, bacterias, hongos.

Al comparar bacterias con eucariotas, la única similitud que se puede identificar es la presencia de una pared celular, pero las similitudes y diferencias de los organismos eucariotas merecen una mayor atención. La comparación debe comenzar con los componentes característicos de plantas, animales y hongos. Estos son el núcleo, las mitocondrias, el aparato de Golgi (complejo), el retículo endoplásmico (o retículo endoplásmico) y los lisosomas. Son característicos de todos los organismos, tienen una estructura similar y realizan las mismas funciones. Ahora debemos centrarnos en las diferencias. Una célula vegetal, a diferencia de una célula animal, tiene una pared celular formada por celulosa. Además, existen orgánulos característicos de las células vegetales: plastidios y vacuolas. La presencia de estos componentes se debe a la necesidad que tienen las plantas de mantener su forma al carecer de esqueleto. Existen diferencias en las características de crecimiento. En las plantas ocurre principalmente debido a un aumento en el tamaño de las vacuolas y el alargamiento de las células, mientras que en los animales hay un aumento en el volumen del citoplasma y la vacuola está completamente ausente. Los plástidos (cloroplastos, leucoplastos, cromoplastos) son característicos principalmente de las plantas, ya que su tarea principal es proporcionar un método de nutrición autótrofo. Los animales, a diferencia de las plantas, tienen vacuolas digestivas que proporcionan un método de nutrición heterótrofo. Los hongos ocupan una posición especial y sus células se caracterizan por características propias tanto de plantas como de animales. Al igual que los hongos animales, tienen un tipo de nutrición heterótrofa, una pared celular que contiene quitina y la principal sustancia de almacenamiento es el glucógeno. Al mismo tiempo, ellos, como las plantas, se caracterizan por un crecimiento ilimitado, incapacidad para moverse y nutrición por absorción.

Todos los organismos vivos de la Tierra están formados por células. Existen dos tipos de células, según su organización: eucariotas y procariotas.

Eucariotas representan el superreino de los organismos vivos. Traducido del griego, "eucariota" significa "que posee un núcleo". En consecuencia, estos organismos tienen un núcleo en el que está codificada toda la información genética. Estos incluyen hongos, plantas y animales.

Procariotas- Son organismos vivos cuyas células no tienen núcleo. Los representantes típicos de los procariotas son las bacterias y las cianobacterias.

Hora de ocurrencia

Los primeros procariotas surgieron hace aproximadamente 3.500 millones de años, lo que marcó el comienzo del desarrollo de las células eucariotas 2.400 millones de años después.

Tamaño

Los eucariotas y los procariotas difieren mucho entre sí en tamaño. Entonces, el diámetro de una célula eucariota es de 0,01 a 0,1 mm y el de una célula procariota es de 0,0005 a 0,01 mm. El volumen de un eucariota es unas 10.000 veces mayor que el de un procariota.

ADN

Los procariotas tienen ADN circular, que se encuentra en el nucleoide. Esta región celular está separada del resto del citoplasma por una membrana. El ADN no está conectado de ninguna manera con el ARN y las proteínas; no hay cromosomas.

El ADN de las células eucariotas es lineal y se encuentra en el núcleo, que contiene los cromosomas.

División celular de eucariotas y procariotas.

Los procariotas se reproducen principalmente por fisión simple, mientras que los eucariotas se dividen por mitosis, meiosis o una combinación de ambas.

organelos

Las células eucariotas tienen orgánulos caracterizados por la presencia de un aparato genético propio: mitocondrias y plastidios. Están rodeados por una membrana y tienen la capacidad de reproducirse mediante división.

Los orgánulos también se encuentran en las células procarióticas, pero en menor número y no limitados a una membrana.

fagocitosis

Los eucariotas, a diferencia de los procariotas, tienen la capacidad de digerir partículas sólidas encerrándolas en una vesícula de membrana. Existe la opinión de que esta característica surgió en respuesta a la necesidad de proporcionar nutrición completa a una célula muchas veces más grande que una procariótica. Una consecuencia de la presencia de fagocitosis en eucariotas fue la aparición de los primeros depredadores.

Dispositivos motores

Los flagelos eucariotas tienen una estructura bastante compleja. Son delgadas proyecciones celulares rodeadas por tres capas de membrana, que contienen 9 pares de microtúbulos en la periferia y dos en el centro. Tienen un espesor de hasta 0,1 milímetros y son capaces de doblarse en toda su longitud. Además de los flagelos, los eucariotas se caracterizan por la presencia de cilios. Son idénticos en estructura a los flagelos, diferenciándose sólo en el tamaño. La longitud de los cilios no supera los 0,01 milímetros.

Algunos procariotas también tienen flagelos, sin embargo, son muy delgados, de unos 20 nanómetros de diámetro. Son filamentos de proteínas huecos que giran pasivamente.

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1. Los eucariotas son principalmente organismos multicelulares que se reproducen. Los procariotas son unicelulares y se reproducen dividiéndose en dos.
2. El ADN procariótico está libre en el citoplasma y tiene forma de anillo. Los eucariotas tienen un núcleo donde se ubica el ADN lineal.
3. El tamaño de una célula eucariota supera significativamente el tamaño de una célula procariota, mientras que los eucariotas se caracterizan por la presencia de fagocitosis, lo que contribuye a una nutrición suficiente de la célula.

Sólo hay dos tipos de organismos en la Tierra: eucariotas y procariotas. Se diferencian mucho en su estructura, origen y desarrollo evolutivo, lo que se analizará en detalle a continuación.

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Signos de una célula procariótica

Los procariotas también se llaman prenucleares. Una célula procariótica no tiene otros orgánulos que tengan una membrana membranosa (retículo endoplásmico, complejo de Golgi).

También son característicos de ellos los siguientes:

1. sin cáscara y no forma enlaces con proteínas. La información se transmite y lee continuamente.
2. Todos los procariotas son organismos haploides.
3. Las enzimas se encuentran en estado libre (de forma difusa).
4. Tienen la capacidad de formar esporas en condiciones desfavorables.
5. La presencia de plásmidos: pequeñas moléculas de ADN extracromosómico. Su función es la transferencia de información genética, aumentando la resistencia a muchos factores agresivos.
6. La presencia de flagelos y pili, formaciones proteicas externas necesarias para el movimiento.
7. Las vacuolas de gas son cavidades. Gracias a ellos, el cuerpo puede moverse en la columna de agua.
8. La pared celular de los procariotas (es decir, las bacterias) está formada por mureína.
9. Los principales métodos de obtención de energía en los procariotas son la quimio y la fotosíntesis.

Estos incluyen bacterias y arqueas. Ejemplos de procariotas: espiroquetas, proteobacterias, cianobacterias, crenarqueotas.

¡Atención! A pesar de que los procariotas carecen de núcleo, tienen su equivalente: un nucleoide (una molécula de ADN circular sin cáscara) y ADN libre en forma de plásmidos.

Estructura de una célula procariota.

bacterias

Los representantes de este reino se encuentran entre los habitantes más antiguos de la Tierra y tienen una alta tasa de supervivencia en condiciones extremas.

Hay bacterias grampositivas y gramnegativas. Su principal diferencia radica en la estructura de la membrana celular. Los grampositivos tienen una cubierta más gruesa, hasta un 80% consiste en una base de mureína, así como polisacáridos y polipéptidos. Cuando se tiñen con Gram, dan un color violeta. La mayoría de estas bacterias son patógenas. Los gramnegativos tienen una pared más delgada, que está separada de la membrana por el espacio periplásmico. Sin embargo, dicha capa tiene mayor resistencia y es mucho más resistente a los efectos de los anticuerpos.

Las bacterias juegan un papel muy importante en la naturaleza:

1. Las cianobacterias (algas verdiazules) ayudan a mantener el nivel requerido de oxígeno en la atmósfera. Forman más de la mitad de todo el O2 de la Tierra.
2. Favorecen la descomposición de los restos orgánicos, interviniendo así en el ciclo de todas las sustancias y participan en la formación del suelo.
3. Fijadores de nitrógeno en raíces de leguminosas.
4. Depuran el agua de residuos, por ejemplo, de la industria metalúrgica.
5. Forman parte de la microflora de los organismos vivos, ayudando a maximizar la absorción de nutrientes.
6. Se utiliza en la industria alimentaria para la fermentación. Así se producen quesos, requesón, alcohol y masas.

¡Atención! Además de su importancia positiva, las bacterias también desempeñan un papel negativo. Muchos de ellos causan enfermedades mortales, como el cólera, la fiebre tifoidea, la sífilis y la tuberculosis.

bacterias

arqueas

Anteriormente, se combinaron con bacterias en el reino único de Drobyanok. Sin embargo, con el tiempo, quedó claro que las arqueas tienen su propio camino de evolución individual y son muy diferentes de otros microorganismos en su composición bioquímica y metabolismo. Existen hasta 5 tipos, los más estudiados son euryarchaeota y crenarchaeota. Las características de las arqueas son las siguientes:

• la mayoría de ellos son quimioautótrofos: sintetizan sustancias orgánicas a partir de dióxido de carbono, azúcar, amoníaco, iones metálicos e hidrógeno;
• desempeñan un papel clave en el ciclo del nitrógeno y el carbono;
• participar en la digestión en humanos y muchos rumiantes;
• tienen una cubierta de membrana más estable y duradera debido a la presencia de enlaces éter en los lípidos de glicerol-éter. Esto permite que las arqueas vivan en ambientes altamente alcalinos o ácidos, así como en altas temperaturas;
• la pared celular, a diferencia de las bacterias, no contiene peptidoglicano y está formada por pseudomureína.

Estructura de los eucariotas

Los eucariotas son un superreino de organismos cuyas células contienen un núcleo. Aparte de las arqueas y las bacterias, todos los seres vivos de la Tierra son eucariotas (por ejemplo, plantas, protozoos y animales). Las células pueden variar mucho en su forma, estructura, tamaño y funciones. A pesar de esto, son similares en los aspectos básicos de la vida, el metabolismo, el crecimiento, el desarrollo, la capacidad de irritarse y la variabilidad.

Las células eucariotas pueden ser cientos o miles de veces más grandes que las células procariotas. Incluyen el núcleo y el citoplasma con numerosos orgánulos membranosos y no membranosos. Los membranosos incluyen: retículo endoplásmico, lisosomas, complejo de Golgi, mitocondrias. No membrana: ribosomas, centro celular, microtúbulos, microfilamentos.

Estructura de los eucariotas

Comparemos células eucariotas de diferentes reinos.

El superreino de los eucariotas incluye los siguientes reinos:

• protozoos. Heterótrofos, algunos capaces de realizar la fotosíntesis (algas). Se reproducen de forma asexual, sexual y de forma sencilla en dos partes. La mayoría carece de pared celular;
• plantas. Son productores; el principal método de obtención de energía es la fotosíntesis. La mayoría de las plantas son inmóviles y se reproducen asexual, sexual y vegetativamente. La pared celular está hecha de celulosa;
• hongos. Multicelular. Los hay más bajos y más altos. Son organismos heterótrofos y no pueden moverse de forma independiente. Se reproducen asexual, sexual y vegetativamente. Almacenan glucógeno y tienen una fuerte pared celular hecha de quitina;
• animales. Hay 10 tipos: esponjas, gusanos, artrópodos, equinodermos, cordados y otros. Son organismos heterótrofos. Capaz de movimiento independiente. La principal sustancia de almacenamiento es el glucógeno. La pared celular está formada por quitina, al igual que en los hongos. El principal método de reproducción es sexual.

Tabla: Características comparativas de células vegetales y animales.

Estructura	célula vegetal	célula animal
Pared celular	Celulosa	Consiste en el glicocálix, una fina capa de proteínas, carbohidratos y lípidos.
Ubicación central	Ubicado más cerca de la pared.	Ubicado en la parte central
centro celular	Exclusivamente en algas inferiores	Presente
vacuolas	Contiene savia celular	Contráctil y digestivo.
Sustancia de repuesto	Almidón	glucógeno
plastidios	Tres tipos: cloroplastos, cromoplastos, leucoplastos.	Ninguno
Nutrición	autótrofo	heterótrofo

Comparación de procariotas y eucariotas

Las características estructurales de las células procarióticas y eucariotas son importantes, pero una de las principales diferencias se refiere al almacenamiento de material genético y al método de obtención de energía.

Los procariotas y eucariotas realizan la fotosíntesis de manera diferente. En los procariotas, este proceso tiene lugar en excrecencias de membranas (cromatóforos), dispuestas en pilas separadas. Las bacterias no tienen un fotosistema de fluoruro, por lo que no producen oxígeno, a diferencia de las algas verdiazules, que lo producen durante la fotólisis. Las fuentes de hidrógeno en los procariotas son el sulfuro de hidrógeno, H2, diversas sustancias orgánicas y agua. Los principales pigmentos son la bacterioclorofila (en las bacterias), la clorofila y las ficobilinas (en las cianobacterias).

De todos los eucariotas, sólo las plantas son capaces de realizar la fotosíntesis. Tienen formaciones especiales: cloroplastos, que contienen membranas dispuestas en granas o láminas. La presencia del fotosistema II permite la liberación de oxígeno a la atmósfera durante el proceso de fotólisis del agua. La única fuente de moléculas de hidrógeno es el agua. El pigmento principal es la clorofila y las ficobilinas están presentes sólo en las algas rojas.

Las principales diferencias y rasgos característicos de procariotas y eucariotas se presentan en la siguiente tabla.

Tabla: Similitudes y diferencias entre procariotas y eucariotas

Comparación	Procariotas	Eucariotas
tiempo de aparición	Más de 3.500 millones de años	Aproximadamente 1.200 millones de años
Tamaños de celda	Hasta 10 micras	De 10 a 100 µm
Cápsula	Comer. Realiza una función protectora. Asociado a la pared celular.	Ausente
Membrana de plasma	Comer	Comer
Pared celular	Compuesto de pectina o mureína	Sí, excepto animales.
cromosomas	En cambio, hay ADN circular. La traducción y la transcripción tienen lugar en el citoplasma.	Moléculas de ADN lineales. La traducción tiene lugar en el citoplasma y la transcripción en el núcleo.
ribosomas	Pequeño tipo 70S. Ubicado en el citoplasma.	De tipo 80S, de gran tamaño, puede adherirse al retículo endoplásmico y ubicarse en plastidios y mitocondrias.
Organoide encerrado en una membrana	Ninguno. Hay excrecencias de membrana: mesosomas.	Hay: mitocondrias, complejo de Golgi, centro celular, sala de emergencias.
Citoplasma	Comer	Comer
	Ninguno	Comer
vacuolas	Gas (aerosomas)	Comer
cloroplastos	Ninguno. La fotosíntesis se lleva a cabo en bacterioclorofilas.	Presente sólo en plantas.
Plásmidos	Comer	Ninguno
Centro	Ausente	Comer
Microfilamentos y microtúbulos.	Ninguno	Comer
Métodos de división	Constricción, gemación, conjugación.	Mitosis, meiosis
Interacción o contactos	Ninguno	Plasmodesmos, desmosomas o septos.
Tipos de nutrición celular	Fotoautótrofo, fotoheterotrófico, quimioautótrofo, quimioheterotrófico	Endocitosis fototrófica (en plantas) y fagocitosis (en otras)

Diferencias entre procariotas y eucariotas

Similitudes y diferencias entre células procarióticas y eucariotas.

Conclusión

Comparar un organismo procariota y eucariota es un proceso bastante laborioso que requiere la consideración de muchos matices. Tienen mucho en común entre sí en términos de estructura, procesos en curso y propiedades de todos los seres vivos. Las diferencias radican en las funciones desempeñadas, los métodos de nutrición y la organización interna. Cualquier persona interesada en este tema puede utilizar esta información.

Todos los organismos vivos se pueden clasificar en uno de dos grupos (procariotas o eucariotas) según la estructura básica de sus células. Los procariotas son organismos vivos formados por células que no tienen núcleo celular ni orgánulos de membrana. Los eucariotas son organismos vivos que contienen un núcleo y orgánulos de membrana.

La célula es un componente fundamental de nuestra definición moderna de vida y de seres vivos. Las células se consideran los componentes básicos de la vida y se utilizan para definir lo que significa estar "vivo".

Veamos una definición de vida: "Los seres vivos son organizaciones químicas compuestas de células y capaces de reproducirse" (Keaton, 1986). Esta definición se basa en dos teorías: la teoría celular y la teoría de la biogénesis. Fue propuesto por primera vez a finales de la década de 1830 por los científicos alemanes Matthias Jakob Schleiden y Theodor Schwann. Argumentaron que todos los seres vivos están formados por células. La teoría de la biogénesis, propuesta por Rudolf Virchow en 1858, afirma que todas las células vivas surgen de células existentes (vivas) y no pueden surgir espontáneamente de materia no viva.

Los componentes de las células están encerrados en una membrana, que sirve como barrera entre el mundo exterior y los componentes internos de la célula. La membrana celular es una barrera selectiva, lo que significa que permite el paso de ciertas sustancias químicas para mantener el equilibrio necesario para el funcionamiento celular.

La membrana celular regula el movimiento de sustancias químicas de una célula a otra de las siguientes maneras:

• difusión (la tendencia de las moléculas de una sustancia a minimizar la concentración, es decir, el movimiento de moléculas desde un área de mayor concentración hacia un área de menor hasta que la concentración se iguala);
• ósmosis (el movimiento de moléculas de disolvente a través de una membrana parcialmente permeable para igualar la concentración de un soluto que no puede atravesar la membrana);
• Transporte selectivo (mediante canales de membrana y bombas).

Los procariotas son organismos formados por células que no tienen núcleo celular ni orgánulos unidos a membranas. Esto significa que el material genético (ADN) de los procariotas no está unido al núcleo. Además, el ADN de los procariotas está menos estructurado que el de los eucariotas. En los procariotas, el ADN es de circuito único. El ADN eucariota está organizado en cromosomas. La mayoría de los procariotas constan de una sola célula (unicelular), pero hay algunos que son multicelulares. Los científicos dividen a los procariotas en dos grupos: y.

Una célula procariótica típica incluye:

• membrana plasmática (celular);
• citoplasma;
• ribosomas;
• flagelos y pili;
• nucleoide;
• plásmidos;

Eucariotas

Los eucariotas son organismos vivos cuyas células contienen un núcleo y orgánulos de membrana. En los eucariotas, el material genético se encuentra en el núcleo y el ADN está organizado en cromosomas. Los organismos eucariotas pueden ser unicelulares o multicelulares. son eucariotas. Los eucariotas también incluyen plantas, hongos y protozoos.

Una célula eucariota típica incluye:

• nucléolo;

La característica fundamental más importante de las células eucariotas está asociada con la ubicación del aparato genético en la célula. El aparato genético de todos los eucariotas se encuentra en el núcleo y está protegido por la envoltura nuclear (en griego, “eucariota” significa tener núcleo). El ADN de los eucariotas es lineal (en los procariotas, el ADN es circular y está ubicado en una región especial de la célula, el nucleoide, que no está separado por una membrana del resto del citoplasma). Está asociado con proteínas histonas y otras proteínas cromosómicas que las bacterias no tienen.

En el ciclo de vida de los eucariotas suele haber dos fases nucleares (haplofase y diplofase). La primera fase se caracteriza por un conjunto de cromosomas haploide (único), luego, al fusionarse, dos células haploides (o dos núcleos) forman una célula diploide (núcleo) que contiene un conjunto doble (diploide) de cromosomas. A veces, durante la siguiente división, y más a menudo después de varias divisiones, la célula vuelve a volverse haploide. Este ciclo de vida y, en general, la diploididad no son típicos de los procariotas.

La tercera diferencia, quizás la más interesante, es la presencia en las células eucariotas de orgánulos especiales que tienen su propio aparato genético, se reproducen por división y están rodeados por una membrana. Estos orgánulos son las mitocondrias y los plastidios. En su estructura y actividad vital son sorprendentemente similares a las bacterias. Esta circunstancia ha llevado a los científicos modernos a creer que tales organismos son descendientes de bacterias que entablaron relaciones simbióticas con eucariotas. Los procariotas se caracterizan por tener una pequeña cantidad de orgánulos y ninguno de ellos está rodeado por una doble membrana. Las células procarióticas no tienen retículo endoplásmico, aparato de Golgi ni lisosomas.

Otra diferencia importante entre procariotas y eucariotas es la presencia de endocitosis en los eucariotas, incluida la fagocitosis en muchos grupos. La fagocitosis (literalmente “comer por una célula”) es la capacidad de las células eucariotas para capturar, encerrar en una vesícula de membrana y digerir una amplia variedad de partículas sólidas. Este proceso proporciona una importante función protectora en el cuerpo. Fue descubierto por primera vez por I.I Mechnikov en una estrella de mar. La aparición de fagocitosis en eucariotas probablemente esté asociada con el tamaño promedio (a continuación encontrará más información sobre las diferencias de tamaño). El tamaño de las células procarióticas es desproporcionadamente más pequeño y, por lo tanto, en el proceso de desarrollo evolutivo de los eucariotas, tuvieron el problema de suministrar al cuerpo una gran cantidad de alimentos. Como resultado, aparecen los primeros depredadores reales y móviles entre los eucariotas.

La mayoría de las bacterias tienen una pared celular diferente a la de las eucariotas (no todos los eucariotas la tienen). En los procariotas, es una estructura duradera que consiste principalmente en mureína (en arqueas, pseudomureína). La estructura de la mureína es tal que cada célula está rodeada por un saco de malla especial, que es una molécula enorme. Entre los eucariotas, muchos protistas, hongos y plantas tienen pared celular. En los hongos se compone de quitina y glucanos, en las plantas inferiores se compone de celulosa y glicoproteínas, las diatomeas sintetizan una pared celular a partir de ácidos silícicos, en las plantas superiores se compone de celulosa, hemicelulosa y pectina. Al parecer, para las células eucariotas más grandes se ha vuelto imposible crear una pared celular de alta resistencia a partir de una sola molécula. Esta circunstancia podría obligar a los eucariotas a utilizar otro material para la pared celular. Otra explicación es que el ancestro común de los eucariotas perdió su pared celular debido a la transición a la depredación, y luego también se perdieron los genes responsables de la síntesis de mureína. Cuando algunos eucariotas volvieron a la nutrición osmotrófica, la pared celular apareció nuevamente, pero sobre una base bioquímica diferente.

El metabolismo de las bacterias también es diverso. En general, existen cuatro tipos de nutrición y todas se encuentran entre las bacterias. Estos son fotoautótrofos, fotoheterotróficos, quimioautótrofos, quimioheterotróficos (los fototróficos usan la energía de la luz solar, los quimiotróficos usan energía química). Los eucariotas sintetizan ellos mismos la energía de la luz solar o utilizan energía ya preparada de este origen. Esto puede deberse a la aparición de depredadores entre los eucariotas, para los cuales ha desaparecido la necesidad de sintetizar energía.

Otra diferencia es la estructura de los flagelos. En las bacterias, son delgadas, de sólo 15 a 20 nm de diámetro. Son filamentos huecos elaborados a partir de la proteína flagelina. La estructura de los flagelos eucariotas es mucho más compleja. Son un crecimiento celular rodeado por una membrana y contienen un citoesqueleto (axonema) de nueve pares de microtúbulos periféricos y dos microtúbulos en el centro. A diferencia de los flagelos procarióticos giratorios, los flagelos eucariotas se doblan o se retuercen. Los dos grupos de organismos que estamos considerando, como ya se mencionó, son muy diferentes en sus tamaños promedio. El diámetro de una célula procariota suele ser de 0,5 a 10 micrones, mientras que la misma cifra para las eucariotas es de 10 a 100 micrones. El volumen de una célula de este tipo es entre 1.000 y 10.000 veces mayor que el de una célula procariótica. Los procariotas tienen ribosomas pequeños (tipo 70S). Los eucariotas tienen ribosomas más grandes (tipo 80S).

Al parecer, el momento de aparición de estos grupos también difiere. Los primeros procariotas surgieron en el proceso de evolución hace unos 3.500 millones de años, de los cuales evolucionaron los organismos eucariotas hace unos 1.200 millones de años.