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División celular: Bacteriana * - Biología

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Introducción a la división celular

Un objetivo evolutivo de todos los sistemas vivos es reproducirse. Dado que la unidad básica de la vida es una célula, y sabemos, gracias al menos en parte a Francesco Reid, que la vida engendra nueva vida, esto significa que debe haber un proceso mediante el cual crear nuevas células a partir de células parentales. El proceso por el cual una célula crea una o más células nuevas, tanto para organismos unicelulares como multicelulares, requiere una célula parental para dividirse y se llama división celular.

Desde el punto de vista del marco de Design Challenge, podemos estipular que el gran problema de la división celular es hacer una copia de una célula. Si una condición para el éxito requiere que las células hijas sean viables, se pueden definir varios subproblemas:

  1. La célula debe replicar su ADN para que al menos dos células tengan una copia funcional después de que se complete la división celular; ya hemos discutido este proceso.
  2. La célula debe hacer suficientes copias del resto del contenido celular para que las células hijas sean viables o debe encontrar una manera de garantizar que el ADN copiado (incluso sin una réplica completa del contenido celular) sea viable.
  3. La célula debe dividir el contenido de la célula replicada y el ADN entre al menos dos compartimentos delimitados de forma independiente.
  4. Para asegurar el éxito, el proceso debe ocurrir en un tiempo evolutivamente competitivo y lograrse con una cantidad de recursos bioquímicos amigables con la selección evolutiva.

Si bien no es un requisito estricto que este proceso ocurra de manera coordinada, Nature ha seleccionado sistemas en los que todos los pasos del proceso ocurren de manera altamente coordinada. Esto ayuda a que las células cumplan con el requisito número 4 de la lista anterior. El proceso coordinado y los mecanismos de control se denominan generalmente como ciclo celular. Este término se puede utilizar para describir el proceso de coordenadas utilizado por cualquier célula que se esté sometiendo a división celular. Cuando observamos la naturaleza, encontramos que ha desarrollado dos modos principales de reproducción: sexual y asexual. Dentro de cada uno de estos modos de reproducción encontramos varios modos principales de división celular que ocurren con frecuencia en todos los dominios de la vida. Consideramos tres de estos modos: fisión binaria (utilizada principalmente por bacterias unicelulares y arqueas), mitosis (utilizada a menudo por eucariotas en procesos de división celular NO asociada con la reproducción sexual) y meiosis (un proceso de división celular estrechamente vinculado a la reproducción sexual). ). Discutimos estos procesos en las secciones que siguen.

Figura. Los estudiantes de primer año de UC Davis inscritos en un curso de seminario práctico de primer año examinan una placa de agar en la que han "pintado" diseños con una cepa de ingeniería de Escherschia coli. Los diseños solo se hacen evidentes después de que las bacterias se multiplican a través del proceso de fisión binaria. Las oportunidades para participar en investigaciones prácticas abundan en el campus de UC Davis; asegúrese de reservar tiempo para participar antes de graduarse. (Foto: por el estudiante de pregrado Daniel Oberbauer - 2017)

División celular en bacterias y arqueas.

Bacterias y arqueas

Como todas las demás formas de vida, las bacterias y las arqueas tienen un impulsor evolutivo clave: hacer más de sí mismas. Por lo general, las células bacterianas y arqueales crecen, duplican todos los componentes celulares principales, como el ADN, los ribosomas, etc., distribuyen este contenido y luego se dividen en dos células hijas casi idénticas. Este proceso se llama fisión binaria y se muestra en la mitad del proceso en la figura siguiente. Si bien se sabe que algunas especies bacterianas utilizan varias estrategias reproductivas alternativas, incluida la producción de múltiples crías o gemación, y todos los mecanismos alternativos aún cumplen con los requisitos para la división celular estipulados anteriormente, la fisión binaria es el mecanismo más comúnmente observado en el laboratorio para la división celular, las bacterias y las arqueas. por lo que limitamos nuestra discusión a estos mecanismos únicamente.

(Aparte: aquellos que quieran leer más sobre alternativas a la fisión binaria en bacterias deben consultar este enlace).

La fisión binaria en bacterias comienza con la replicación del ADN en el origen de replicación adherido a la pared celular, cerca del punto medio de la célula. Se pueden formar nuevas horquillas de replicación antes de que finalice la primera división celular; este fenómeno permite una tasa de reproducción extremadamente rápida. Fuente: http://biology.kenyon.edu/courses/bi...01/week01.html

Fisión binaria

El proceso de fisión binaria es el mecanismo más comúnmente observado para la división celular en bacterias y arqueas (al menos las cultivables estudiadas en el laboratorio). La siguiente es una descripción de un proceso que ocurre en algunas bacterias en forma de bastón:

Dado que debemos considerar la replicación del ADN, una característica estructural de relevancia para la replicación del ADN en las bacterias y arqueas es que su material genético no está encerrado en un núcleo, sino que ocupa una ubicación específica, el nucleoide, dentro de la célula. Además, el ADN del nucleoide está asociado con numerosas proteínas que ayudan a compactar el ADN en una estructura organizada más pequeña. Otra característica organizativa a tener en cuenta es que el cromosoma bacteriano suele estar unido a la membrana plasmática aproximadamente en el punto medio de la célula. El punto de partida de la replicación, el origen, está cerca de este sitio de archivos adjuntos. Recuerde también que la replicación del ADN es bidireccional, con horquillas de replicación alejándose del origen en ambas hebras del bucle simultáneamente. Debido a la disposición estructural del ADN en el punto medio, esto significa que a medida que se forman las nuevas dobles hebras, cada punto de origen se aleja de la unión de la pared celular hacia los extremos opuestos de la célula.

Este proceso de replicación del ADN ocurre típicamente al mismo tiempo que un crecimiento en las dimensiones físicas de la célula. Por lo tanto, a medida que la célula se alarga, la membrana en crecimiento ayuda en el transporte de los cromosomas hacia los dos polos opuestos de las células. Una vez que los cromosomas han despejado el punto medio de la célula alargada, comienza la separación citoplasmática.

La formación de un anillo compuesto por unidades repetidas de una proteína llamada FtsZ (una proteína citoesquelética) dirige la formación de una partición entre los dos nuevos nucleoides. La formación del anillo FtsZ desencadena la acumulación de otras proteínas que trabajan juntas para reclutar nuevos materiales de membrana y pared celular en el sitio. Poco a poco, un pulpa se forma entre los nucleoides, extendiéndose desde la periferia hacia el centro de la célula. Cuando las nuevas paredes celulares están en su lugar, las células hijas se separan.

Los procariotas, incluidas las bacterias y las arqueas, tienen un cromosoma circular único ubicado en una región central llamada nucleoide.

Posible discusión

¿Cómo ayuda la unión del cromosoma en replicación a la membrana celular a dividir los dos cromosomas después de que se completa la replicación?

Estas imágenes muestran los pasos de la fisión binaria en procariotas. (crédito: modificación del trabajo de "Mcstrother" / Wikimedia Commons)

Control de estos procesos

No es sorprendente que el proceso de fisión binaria esté estrictamente controlado en la mayoría de las bacterias y arqueas. Sin embargo, sorprendentemente, aunque se conocen algunos actores moleculares clave, queda mucho por descubrir y comprender acerca de cómo se toman las decisiones para coordinar las actividades.


Ver el vídeo: BACTERIAS - CELULA PROCARIOTA (Mayo 2022).


Comentarios:

  1. Ampyx

    Bravo, qué frase ..., una idea brillante

  2. Shakajin

    Este pensamiento tiene que ser deliberadamente



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