Célula bacteriana
¿Cuándo fue la última vez que fue a nadar? ¿Fue en una piscina? ¿El océano? ¿Quizás un estanque? Dependiendo de su lugar para nadar elegido, el agua podría haber sido clara, limpia y clorada, u oscura, maleza y llena de organismos. Probablemente nadaste en esta agua sin siquiera considerar lo que tu piel acababa de hacer por ti. Su piel mantuvo las sustancias químicas, los gérmenes y el agua en el exterior, mientras mantiene la sangre y los órganos seguros y protegidos. Tu piel representa una membrana externa muy compleja. Pero, ¿qué pasa con las bacterias? Son demasiado pequeños para tener algo tan complejo como tu piel. Entonces, ¿qué mantiene sus componentes internos separados del medio ambiente?
Membrana celular
La respuesta es la membrana celular . La membrana celular es una bicapa de fosfolípidos que rodea completamente a una célula bacteriana. La palabra «completamente» es importante aquí porque cualquier ruptura en la bicapa conducirá a la muerte de la bacteria. De hecho, algunos de nuestros productos de limpieza antibacterianos favoritos matan las células bacterianas al destruir o hacer agujeros en la membrana celular, permitiendo que el contenido de las células bacterianas se derrame.
La estructura de bicapa de fosfolípidos tiene componentes tanto hidrófilos o amantes del agua como hidrófobos o temerosos del agua. Los componentes hidrofílicos se alinean en la superficie externa e interna de la membrana en contacto con el medio ambiente en el exterior y el contenido interno de la celda en el interior. Las partes hidrofóbicas de la membrana se orientan hacia el interior de la bicapa, estabilizando y contribuyendo a la estructura. En imágenes y dibujos, puede parecer que la membrana celular es una estructura rígida, pero en realidad tiene la consistencia del aceite de oliva. Entonces, la membrana, aunque estable, se mueve como un fluido. Solo mire una botella de aderezo para ensaladas: el aceite hidrofóbico permanece separado del agua, pero si inclina la botella, puede ver que la capa de aceite es fluida y se mueve libremente.
Volviendo a nuestro refrescante baño, cuando ejecutaste tu perfecta bala de cañón en la piscina, probablemente cerraste la boca. No querías que un bocado de agua de la piscina estropeara tu inmersión. Pero, después de ese agotador baño, es posible que haya salido de la piscina y se haya dirigido directamente a su botella de agua. Usted eligió dejar que el agua embotellada entre en su cuerpo, pero eligió no permitir que entre en el agua de la piscina. Asimismo, la membrana celular bacteriana es una barrera altamente selectiva . Esta barrera evita que los materiales simplemente se difundan dentro y fuera de la celda. Esto permite que la célula absorba las sustancias químicas y los nutrientes necesarios para sobrevivir mientras mantiene los componentes vitales de la célula separados del medio ambiente.
Ahora, antes dijimos que la membrana celular es simplemente una bicapa de fosfolípidos. Si bien esto es cierto, la historia es mucho más complicada. ¿No está todo en biología? La membrana celular no es una estructura lisa, como la superficie de un globo. En cambio, alrededor de la célula sobresalen proteínas, azúcares y estructuras complejas que las bacterias necesitan para la vida. De hecho, la membrana celular está compuesta por aproximadamente un 40% de fosfolípidos y un 60% de proteínas. Estas proteínas están incrustadas en la membrana y son cruciales para transportar nutrientes dentro y fuera de los productos de desecho. Algunas de estas proteínas también son enzimas cruciales necesarias para el metabolismo celular. Y otras proteínas adicionales sirven como puntos de anclaje para apéndices extracelulares como flagelos y pili. Entonces, hay muchos tipos diferentes de proteínas que se encuentran asociadas con la membrana celular.
¿Qué es el Transporte Pasivo y Activo de la Membrana Celular?
Citoplasma
Seguimos diciendo que la membrana celular mantiene el «interior» de la célula separado del «exterior». Entonces, ¿qué hay realmente en el interior de la celda y por qué es tan importante?
El citosol es el líquido similar al agua que se encuentra en las células bacterianas. El citosol contiene todos los demás compuestos y componentes internos que las bacterias necesitan para sobrevivir. El fluido y todas sus partículas disueltas o suspendidas se denominan citoplasma de la célula. Las proteínas, los aminoácidos, los azúcares, los nucleótidos, las sales, las vitaminas, las enzimas, el ADN, los ribosomas y las estructuras bacterianas internas flotan alrededor de la célula en el citoplasma. Todos estos componentes son vitales para la vida de la célula y están contenidos en la membrana celular.
Superficie y volumen
Las células bacterianas son diminutas. La célula bacteriana promedio es de solo 1 micrómetro por 3 micrómetros. El tamaño de la célula influye en varios aspectos de la supervivencia bacteriana. Por ejemplo, la rapidez con la que la célula puede absorber alimentos y excretar desechos es inversamente proporcional al tamaño de la célula.
Espera, ¿qué significa eso? Eso significa que a medida que la célula se hace más grande, la tasa de absorción de alimentos y excreción de desechos disminuye. La célula bacteriana promedio tiene una gran superficie de membrana celular y un pequeño volumen de citoplasma interno. Toda esa superficie de la membrana celular expuesta puede absorber nutrientes de manera eficiente y llevarlos al citoplasma donde se necesitan.
Pero, ¿qué pasa si la celda se agranda? De hecho, hay algunas especies bacterianas que han desarrollado células increíblemente grandes, ¡casi visibles a simple vista! Bueno, a medida que una celda se hace más grande, el volumen aumenta más rápidamente que el área de la superficie. Entonces, ahora, la absorción de alimentos es más difícil porque hay menos área de superficie de la membrana celular en relación con el volumen celular. Pero no tengas miedo; las bacterias tienen un truco bajo la manga para lidiar con este problema, y todo depende de la membrana celular.
¿Qué es la Señalización Celular?
Recuerde que la membrana celular es responsable de la superficie. Bueno, ¿y si la celda pudiera aumentar esa superficie? Una célula bacteriana puede aumentar el área de superficie de la membrana celular con solo un pequeño cambio en el volumen del citoplasma al realizar muchas invaginaciones de la membrana celular. ‘Invaginación’ es solo una palabra elegante para ‘doblar la membrana’. Al hacer pequeños pliegues en la membrana celular, el área de superficie aumenta dramáticamente sin muchos cambios en el volumen del citoplasma, lo que permite una mayor superficie para la absorción de nutrientes.
Para imaginar cómo funciona esto, intente canalizar su personalidad interna de jazzercise de los 80, ¡incluidos los calentadores de piernas! Pero, digamos que nos volvemos un poco locos y decidimos seguir agregando calentadores de piernas. Para hacer esto, estrujaríamos el calentador de la primera pierna y agregaríamos uno nuevo debajo, estrujaríamos ese y agregaríamos otro, ¡hasta que no quepamos más! Ahora, tenemos el mismo volumen (nuestra pierna) cubierto por, en lugar de un calentador de piernas plano y liso, muchos calentadores de piernas doblados y arrugados. Hemos aumentado mucho la superficie (todos esos pliegues) mientras cubrimos el mismo volumen.
Resumen de la lección
Recapitulemos esta lección. Aprendimos tres cosas importantes. Primero, aprendimos que la membrana celular es una bicapa de fosfolípidos que contiene muchas proteínas que actúa como una barrera selectiva para mantener el ambiente afuera y los componentes celulares vitales adentro.
En segundo lugar, aprendimos que el material gelatinoso dentro de la célula se llama citoplasma y es un líquido a base de agua llamado citosol que contiene todas las vitaminas, nutrientes y maquinaria importantes de la célula.
Finalmente, aprendimos que el área de superficie de la célula es crucial para la capacidad de la célula de absorber suficientes nutrientes y que si una célula crece demasiado, puede aumentar el área de superficie de la membrana a través de muchos pliegues diminutos llamados invaginaciones.
¿Qué es la Biofísica Celular?
Los resultados del aprendizaje
Una vez que haya terminado con esta lección, podrá:
- Reafirmar la estructura y función de una membrana celular bacteriana.
- Mencionar la composición del citoplasma de una célula bacteriana.
- Informe sobre la importancia de la superficie de la membrana celular
- Determinar cómo y por qué una membrana celular bacteriana puede aumentar su superficie.
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