ADN

Cada subunidad de nucleótido de una molécula de ADN contiene el azúcar pentosa llamado desoxirribosa y una de las cuatro bases: adenina, guanina, timina o citosina. Los nucleótidos están unidos entre sí por enlaces covalentes azúcar-fosfato y forman dos cadenas paralelas distintas, mantenidas juntas por los puentes de hidrógeno entre bases adyacentes. Las dos cadenas se enrollan una alrededor de la otra formando una doble hélice. Las bases se aparean una con otra de manera determinada e invariable: la adenina siempre se aparea con la timina (A-T), y la guanina se parea con la citosina (G-C). Se llaman complementarias. Este tipo de apareamiento de las bases es el responsable de la longitud de los enlaces y de otros aspectos de la geometría molecular.

Características del ADN

• Replicación: El resultado final son dos moléculas de ADN, cada una con una cadena original y una cadena nueva.
• Almacenamiento de información: En forma de código genético, permite a la célula sintetizar proteínas específicas.

ARN

Las moléculas de ARN están compuestas por nucleótidos formados por el azúcar ribosa y una de las cuatro bases: adenina, guanina, citosina o uracilo. A diferencia del ADN, el ARN tiene una sola cadena, aunque en ciertos puntos ésta puede doblarse sobre sí misma, formando porciones de doble hélice, como sucede en el ADN. Estas porciones tienen estabilidad gracias a los puentes de hidrógeno que se establecen entre las bases. Intervienen distintos tipos de ARN según el código genético incluido en el ADN de los cromosomas celulares. En ciertos virus el mismo ARN lleva las instrucciones genéticas.

El Código Genético y la Transcripción

Un gen es una porción determinada de ADN del cromosoma. Las instrucciones de un gen están presentes en forma de un código genético, que corresponde a la secuencia de bases a lo largo de la molécula de ADN. Este código es primero convertido en ARN-m y después en un polipéptido.

Cada unidad del código genético consiste en tres bases consecutivas, llamadas tripletes de bases. Durante la transcripción, la secuencia de estos tripletes a lo largo de una de las cadenas de ADN –la cadena codificante o cadena lectora- es copiada por el enzima ARN polimerasa.

La Traducción

Las moléculas de ARN-m, con su secuencia de codones, salen del núcleo hacia el citoplasma. Para que el mensaje pueda traducirse en un polipéptido, la molécula de ARN-m debe unirse a un ribosoma. También debe estar disponible una reserva de moléculas de ARN de transferencia.

Cada molécula de ARN-m tiene un punto de unión al ribosoma al cual se pega. El ribosoma se mueve a lo largo de la molécula de ARN-m. En cada codón, una molécula de ARN-t es transportada al punto de unión. El ribosoma se mueve entonces hacia el siguiente codón, y llega otra molécula de ARN-t, y así sucesivamente. Las moléculas de ARN-t que han liberado sus aminoácidos se separan y son recicladas para aportar otros aminoácidos. Finalmente, el ribosoma se detiene en el codón de terminación y la traducción finaliza.

Bacterias

Las bacterias son los organismos vivos más pequeños y más sencillos. Se componen de una sola célula que mide entre 0,1 y 15 μm. Todos los hábitats de la Tierra han sido colonizados por las bacterias, que forman densas poblaciones. Las plantas y los animales transportan grandes poblaciones de bacterias tanto en su superficie externa como en su interior.

Las bacterias son fundamentales para mantener la fertilidad del suelo, ya que descomponen los organismos muertos y reciclan los nutrientes. Las bacterias se utilizan ampliamente en la industria debido a su capacidad de degradar o sintetizar sustancias orgánicas. Un número limitado de especies bacterianas causan enfermedades.

Características Estructurales

Las bacterias constituyen diferentes grupos según la forma de sus células:

• Cocos: Esféricos, en forma de riñón u hongo.
• Bacilos: En forma de bastón.
• Vibrios: Curvados o en forma de coma.
• Espirilos: En forma de espiral.
• Bacterias filamentosas: Forman una red ramificada.

Las bacterias constituyen un grupo de organismos diferenciado: los procariotas. Sus células tienen características que los hacen diferentes de todos los demás organismos, que constituyen otro grupo: los eucariotas. Las células bacterianas carecen de un núcleo bien definido.

Pared Celular

Como en todas las células, la célula bacteriana está rodeada por una membrana celular que consta de una doble capa de moléculas lipídicas y de proteínas, similar a la membrana celular de los eucariotas. Pero en las bacterias, esta membrana se encuentra rodeada de otra capa (pared celular). La pared de la célula bacteriana es más gruesa y más dura, y ofrece mayor protección. La rigidez de la pared celular confiere a la bacteria su forma característica.

La membrana celular, la pared celular y la membrana externa (si está presente) reciben el nombre de envoltura bacteriana. Gracias a la cápsula, algunas bacterias patógenas pueden evitar el ataque del sistema inmunológico de su huésped.

Endosporas

Algunos géneros de bacterias son capaces de constituirse en esporas resistentes, llamadas endosporas. Tienen una gruesa pared de numerosas capas y son capaces de resistir altas temperaturas o deshidratación durante largo tiempo. Las endosporas germinan cuando vuelven las condiciones favorables, dando lugar de nuevo a la forma vegetativa. En su estado vegetativo, la mayoría de las bacterias mueren a temperaturas superiores a 65ºC. También existen bacterias que resisten altas temperaturas: se han encontrado bacterias vivas en los manantiales de agua caliente o en las chimeneas de los volcanes, donde la temperatura alcanza los 95ºC e incluso más. Se llaman bacterias termófilas.

Nutrición

Para crecer y reproducirse, las bacterias necesitan una serie de nutrientes: carbono, oxígeno, nitrógeno, fósforo y azufre. Requieren una fuente de energía para producir ATP. Las bacterias se dividen en dos grandes categorías: autótrofas y heterótrofas.

Bacterias Autótrofas

Utilizan compuestos inorgánicos simples para fabricar sus propios compuestos celulares, como las proteínas y los carbohidratos. La fuente de carbono es el dióxido de carbono, y la de nitrógeno, el amoníaco. Hay diferentes tipos de bacterias autótrofas:

• Bacterias quimioautótrofas: Oxidan compuestos inorgánicos como el sulfuro de hidrógeno o el amoníaco.
• Bacterias fotoautótrofas: Son capaces de atrapar la energía luminosa utilizando pigmentos que absorben la luz.

Bacterias Heterótrofas

Utilizan moléculas orgánicas como fuente de energía o como ladrillos de construcción para la producción de componentes moleculares propios. Sus requerimientos nutricionales precisos varían según el tipo de bacteria y según las condiciones de su hábitat.

• Bacterias saprófitas: Liberan hacia el medio que les rodea enzimas que digieren el material alimenticio, y después absorben los nutrientes resultantes a través de su pared y de su membrana celular.

La respiración puede llevarse a cabo en presencia o ausencia de oxígeno. Las bacterias aerobias se desarrollan mejor en concentraciones de oxígeno relativamente altas, mientras que los tipos anaerobios no requieren oxígeno para vivir. Las bacterias aerobias pueden romper los nutrientes hasta producir dióxido de carbono y agua, en un proceso de respiración completo utilizando oxígeno. Las bacterias anaerobias estrictas carecen de todos los enzimas respiratorios y sólo pueden llevar a cabo una oxidación parcial cuyos productos finales pueden ser desde el dióxido de carbono, el hidrógeno y el metano.

Genética y Reproducción

La información genética es portada por el ADN, aunque en este caso éste se encuentra en forma de un anillo cerrado, el cromosoma bacteriano. La mayoría de esta información genética tiene significado y es útil, ya que el genoma bacteriano carece generalmente de las secuencias de bases de ADN redundante que no codifica y que sí aparecen en organismos eucariotas.

La reproducción bacteriana es generalmente asexual. La descendencia de cualquier bacteria es genéticamente idéntica a la célula parental. Sin embargo, ocasionalmente el ADN puede sufrir mutaciones que causan ligeros cambios en el material genético de un individuo, susceptibles de ser transmitidos a la descendencia.

Las células bacterianas se dividen mediante un proceso llamado fisión binaria. Esta división es precedida por la replicación del cromosoma. Cada uno de los anillos cromosómicos resultantes se une a la membrana celular cerca del centro de la célula. La célula se alarga y se produce un estrechamiento, como si la pared celular formara una cintura entre los dos anillos. Los dos cromosomas se separan por completo uno del otro. La célula parental se divide en dos células hijas, cada una de las cuales contiene un cromosoma. Las bacterias pertenecientes al grupo de los actinomicetos se reproducen formando largos y finos filamentos, llamados hifas, que dan lugar a una masa muy ramificada, denominada micelio, similar a los hongos.

Velocidad de Reproducción

Las bacterias pueden reproducirse con relativa rapidez, aunque la velocidad varía dependiendo de factores ambientales como la temperatura, la disponibilidad de nutrientes y el pH.