El dominio Eukarya: origen endosimbiótico, reinos y estructura celular

Dominio Eukarya

Sin el salto en complejidad de procarionte a eucariota, no hubiera sido posible ulteriores pasos, como la aparición de seres pluricelulares.

• Los reinos Protista, Fungi, Plantae y Animalia, proceden de este salto evolutivo.

Del griego Eu "verdadero" y karyon "núcleo". Son todas las células con núcleo celular dentro de una doble capa lipídica, envoltura nuclear (porosa) y contiene su material hereditario (cromosomas).

Eucariotas, descendientes de las procariotas

Las eucariotas pudieron aparecer hace 2.200 millones de años, pero evidencias sugieren que fue antes.

En rocas de Australia, datadas en 2.700 millones de años, se han descubierto esteranos, moléculas derivadas de los esteroides.

• Como no se sabe que las bacterias produzcan esteroides, los esteranos (estables en presencia de calor y presión) pueden ser biomarcadores para las eucariotas.

Origen de la célula eucariota

Las eucariotas surgieron a partir de las procariotas.

• Células arqueas y bacterias carecen de envolturas nucleares, así como mitocondrias y cloroplastos.

Endosimbiosis seriada

Organelos como: mitocondrias y cloroplastos pudieron originarse a partir de relaciones simbióticas entre dos organismos procariotas.

• Los cloroplastos evolucionaron a partir de bacterias fotosintéticas (cianobacterias) que vivieron dentro de células heterótrofas.
• Las mitocondrias evolucionaron a partir de bacterias aerobias (antiguas bacterias púrpuras).

Por ende, las primeras células eucariotas eran ensamblajes de procariotas de vida libre.

Mitocondrias y cloroplastos probablemente se originaron a partir de endosimbiontes.

Mitocondrias

• Biólogos plantean que las mitocondrias se originaron a partir de bacterias aerobias. Estudios de ADN mitocondrial sugieren que se trata de un resto del pasado de la mitocondria cuando era independiente.
• Secuencias de ARN ribosómico de mitocondrias coinciden con el ARN_r en bacterias púrpuras, por lo que estas fueron ancestros de las mitocondrias.

Evidencias:

• ADN circular.
• Doble membrana.
• Fisión binaria.
• Tamaño similar.

Cloroplastos

Más complicada, se cree que la incorporación de una antigua cianobacteria dentro de una célula huésped, conocida como endosimbiosis primaria, resultó en los cloroplastos de algas rojas, verdes y plantas terrestres.

• La célula huésped era eucariota porque las mitocondrias casi seguramente evolucionaron antes que los cloroplastos.
• Biólogos plantean que cloroplastos, que están encerrados por dos membranas externas, proporcionaron a otros eucariotas sus cloroplastos durante la endosimbiosis secundaria.

Dominio Eukarya

Todo organismo que tiene células eucariotas (núcleo, orgánulos celulares y citoesqueleto).

Existen cuatro reinos:

• Protista (Protoctistas).
• Fungi.
• Plantae.
• Animalia.

Se clasifican por: el tipo de célula, organización celular y tipo de nutrición.

Reino Protista

Tipo de células: Eucariotas

Organización celular: Unicelulares y pluricelulares

Tipo de nutrición: Tiene dos tipos:

• Autótrofas: Fotosintéticas
• Heterótrofas: Holozoica: herbívoras, carnívoras, omnívoros y parásita.

Contiene todos los organismos eucariontes que no pueden clasificarse dentro de: Fungi, Animalia o Plantae.

Reino Fungi

Tipo de células: Eucariotas

Organización celular: Unicelulares (pocos filum) pluricelulares (la mayoría)

Tipo de nutrición: Saprófita, parásita y simbióticas (líquenes y micorrizas).

• Son sésiles: fijos al sustrato.
• Están formados por hifas (células multinucleadas).

Reino Plantae

Tipo de células: Eucariotas

Organización celular: Pluricelulares, macroscópicas

Tipo de nutrición: Autótrofa fotosintética.

• Son sésiles.
• No pueden desplazarse de un lugar a otro.
• No tienen órganos de los sentidos, aunque reaccionan a estímulos: las raíces crecen hacia el suelo y buscan el H₂O; los tallos crecen hacia la luz (geo, hidro y tropismo -taxia).

Reino Animalia

Tipo de células: Eucariotas

Organización celular: Multicelulares, macroscópicas

Tipo de nutrición: Holozoica, parásita y simbionte.

• Metabolismo: Aerobio.
• Tipo de reproducción: Sexual y asexual.

Célula eucariota

Tiene orgánulos muy organizados, rodeados de membrana, como el núcleo, que contiene el ADN.

• Eucariota, significa "núcleo verdadero".
• Los primeros biólogos creían que las células estaban constituidas por una masa gelatinosa homogénea, protoplasma.
• Las células eucariotas tienen su propio centro de control, un sistema de transporte interno, plantas de empaquetamiento de moléculas e incluso un sistema de autodestrucción.
• La parte de la célula por fuera del núcleo, citoplasma y adentro del núcleo, nucleoplasma.
• Dentro del citosol (compone el citoplasma), están suspendidos varios orgánulos. El término citoplasma incluye tanto el citosol como a los orgánulos, a excepción del núcleo.
• Las eucariotas tienen citoesqueleto (armazón de soporte), para mantener la forma celular y transportar materiales dentro de ella.
• Algunos orgánulos están en células especializadas. Por ejemplo: cloroplastos, que convierten la luz en energía, solo están en célula vegetal o de algas.
• Bacterias, hongos y células vegetales, están rodeadas por una pared celular externa a la membrana plasmática. Las células vegetales, contienen vacuolas grandes rodeadas de membrana.

En el protoplasma (materia prima) distinguimos tres componentes:

• La membrana plasmática.
• El núcleo.
• El citoplasma.

Célula vegetal

• Vacuola central grande (delimitada por el tonoplasto), mantiene la forma de la célula y controla el movimiento de moléculas entre citosol y savia.
• Pared celular compuesta por celulosa, proteínas y lignina; las de los hongos están hechas de peptidoglicanos.
• Plasmodesmos, poros de enlace que permiten la comunicación entre plantas y sus células. Diferente a la red de hifas.
• Plastos: leucoplastos, cromoplastos, cloroplastos, contiene clorofila, pigmento que da su color verde a las plantas.
• Sin flagelos.
• Sin centriolos.

Estructura de una célula vegetal típica:

• Núcleo.
• Nucléolo.
• Membrana nuclear.
• Retículo endoplasmático rugoso y liso.
• Plastos.
• Citoplasma.
• Dictiosoma (aparato de Golgi).
• Pared celular.
• Peroxisoma "riñones".
• Membrana plasmática.
• Mitocondria.
• Vacuola central gigante.
• Ribosoma.
• Plasmodesmos.
• Citoesqueleto.
• Vesículas.

Célula animal

• Carece de una pared celular y cloroplastos y posee vacuolas más pequeñas.
• Gracias a la ausencia de una pared celular rígida, pueden adoptar gran variedad de formas, pudiendo rodear otras estructuras.

Estructura de una célula animal ideal, con flagelo:

• Núcleo.
• Membrana plasmática.
• Complejo de Golgi.
• Ribosomas.
• Retículo endoplasmático liso y rugoso.
• Filamentos de actina.
• Flagelos y cilios.
• Peroxisoma.
• Microtúbulos.
• Lisosoma.
• Ribosomas libres.
• Mitocondrias.
• Fibras intermedias.
• Citoplasma.
• Vesícula secretora.
• Centrosoma.

Organelos exclusivos:

Célula animal:

• Lisosomas.
• Centrosomas (centriolos).
• Flagelos.

Célula vegetal:

• Pared celular.
• Plastos (cloro, leuco y amiloplastos).
• Vacuola gigante.

Núcleo celular

Es el orgánulo más prominente de la célula, esférico u oval, de un diámetro de 5 nm. Debido a su tamaño y posición fija al centro de la célula, se creía que el núcleo servía como centro de control de la célula.

Teoría endosimbiótica

Publicada en 1967. Margulis defiende que algunos orgánulos de las células eucariotas proceden de células procariotas primitivas, que estuvieron en endosimbiosis con las primeras.

Semejanzas:

• Se basó en los trabajos de Schimper, Merezhkovsky y Portier, que relacionaban la capacidad fotosintética de los vegetales con las cianobacterias.
• Similitudes entre bacterias, mitocondrias y cloroplastos:
  • Similitud de ADN.
  • Membrana plasmática que permite la fagocitosis.
  • Sus ribosomas son de 70s.
  • Los centros de obtención de energía se sitúan en las membranas.
  • Pueden dividirse y formar hijos.

Proceso:

1. Bacteria nadadora + otra que utilizaba el O₂ y el calor = 1º eucariote ancestral.
2. Eucariote anaerobio + bacteria aerobia (que realiza la respiración celular) = células eucariotas con mitocondrias, dando hongos y animales.
3. Organismos aerobios + cianobacterias haciendo que la célula eucariota obtuviera energía de materia inorgánica, por fotosíntesis = células eucariotas con cloroplastos y mitocondrias.

Archaea

Crenarchaeota:

Euryarchaeota: Incluye metágenas, halófilas y acidófilas, algunas termófilas extremas, de forma libre: en espiral.

Eubacteria

Alfa: simbiontes de plantas.

Beta: Nitrosomas que oxidan el amoniaco, está presente la Neisseria gonorrheas.

Gamma: Enterobacterias desintegradoras que viven en la materia vegetal en descomposición. La Pseudomona, heterótrofas que producen pigmentos no fotosintéticos.

Delta: Mixobacterias que secretan mucílago y se deslizan o reptan.

Proteobacteria Epsilon: Habitan el sistema digestivo animal. Helicobacter puede causar úlceras gástricas. Contiene clorofila.

Eubacterias Grampositivas:

Cianobacterias:

Actinomycetos: Tiene peptidoglicano sin envoltura nuclear.

Bacterias de ácido láctico: Fermentan el azúcar. Habitan en material vegetal en descomposición.

Micobacterias: Sustancia cerosa.

Estreptococo/Estafilococo: Viven en la nariz y la piel.

Clostridios: Son anaerobios.

Micoplasmas: Sin pared celular.

Clamidias: Carecen de peptidoglicanos en sus paredes celulares.

Espiroquetas: Bacterias en forma de espiral.