ORGANISMES UNICEL·LULARS: CARACTERÍSTIQUES, REPRODUCCIÓ, NUTRICIÓ - BIOLOGIA - 2025

Els organismes unicel·lulars són éssers el material genètic, maquinària enzimàtica, proteïnes i altres molècules necessàries per a la vida es troben confinades en una sola cèl·lula. Gràcies a això, són ens biològics summament complex, sovint de molt petita grandària.

Dels tres dominis de la vida, dos d'ells - els arqueobacteris i els bacteris - estan format per organismes unicel·lulars. A més de ser unicel·lulars, aquests organismes procariotes no tenen nucli i són extremadament diversos i abundants.

font pixabay.com

En el domini restant, els eucariotes, trobem organismes tant unicel·lulars com pluricel·lulars. Dins dels unicel·lulars tenim als protozous, alguns fongs i algunes algues.

Característiques principals

Fa aproximadament 200 anys, els biòlegs de l'època consideraven que els organismes formats per una sola cèl·lula eren relativament senzills. Aquesta conclusió es devia a la poca informació que rebien de les lents que feien servir per a la seva visualització.

Avui dia, gràcies als avenços tecnològics relacionats a la microscòpia, podem visualitzar el complex entramat d'estructures que posseeixen els éssers unicel·lulars i la gran diversitat que exhibeixen aquests llinatges. A continuació discutirem les estructures més rellevants en els organismes unicel·lulars, tant en eucariotes com en procariotes.

Components d'una cèl·lula procariota

material genètic

La característica més resaltante d'una cèl·lula procariota és la manca d'una membrana que delimiti el material genètic. És a dir, l'absència d'un nucli veritable.

En contrast, l'ADN se situa com una estructura prominent: el cromosoma. En la majoria de bacteris i arqueobacteris, l'ADN està organitzat en un cromosoma circular gran associat a proteïnes.

En un bacteri model, com Escherichia coli (en els apartats següent parlarem més de la seva biologia), el cromosoma aconsegueix una longitud lineal de fins a 1 mm, gairebé 500 vegades la mida de la cèl·lula.

Per aconseguir emmagatzemar tot aquest material, l'ADN ha de prendre una conformació súper-enrotllada. Aquest exemple és extrapolable a la majoria dels integrants dels bacteris. La regió física on s'ubica aquesta estructura compacta de material genètic s'anomena nucleoide.

A més de l'cromosoma, els organismes procariotes poden posseir centenars de petites molècules d'ADN addicionals, anomenades plasmidis.

Aquests, a l'igual que el cromosoma, codifiquen per gens específics, però es troben físicament aïllats de la mateixa. Com són útils en circumstàncies molt puntuals, conformen una mena d'elements genètics auxiliars.

ribosomes

Per a la fabricació de les proteïnes, les cèl·lules procariotes compten amb una complexa maquinària enzimàtica anomenada ribosomes, distribuint-se en tot l'interior cel·lular. Cada cèl·lula pot contenir uns 10.000 ribosomes.

maquinària fotosintètica

Els bacteris que duen a terme fotosíntesi posseeixen una maquinària addicional que els permet la captació de la llum solar i posterior conversió en energia química. Les membranes dels bacteris fotosintètics tenen invaginacions on s'emmagatzemen els enzims i pigments necessaris per a les complexes reaccions que realitzen.

Aquestes vesícules fotosintètics poden mantenir unides a la membrana plasmàtica o bé poden desprendre i situar-se en l'interior cel·lular.

citoesquelet

Com el seu nom indica, el citoesquelet és l'esquelet de la cèl·lula. La base d'aquesta estructura està composta per fibres de naturalesa proteica, essencials per al procés de divisió cel·lular i per al manteniment de la forma cel·lular.

Investigacions recents han demostrat que el citoesquelet en procariotes està format per un entramat complex de filaments, i no és tan simple com anteriorment es pensava.

Orgànuls en procariotes

Històricament, una de les característiques més resaltantes d'un organisme procariota era la seva manca de compartiments interns o organel·les.

Avui dia s'accepta que els bacteris posseeixen tipus específics d'orgànuls (compartiments envoltats per membranes) relacionats amb l'emmagatzematge de ions de calci, vidres minerals que participen en l'orientació cel·lular, i d'enzims.

Components d'una cèl·lula eucariota unicel·lular

Dins el llinatge dels eucariotes també tenim organismes unicel·lulars. Aquests es caracteritzen per tenir el material genètic confinat en un organelo envoltat d'una membrana dinàmica i complexa.

La maquinària per a la fabricació de proteïnes també està formada pels ribosomes en aquests organismes. No obstant això, en els eucariotes aquests són més grans. De fet, la diferència de mida en els ribosomes és una de les diferències principals entre els dos grups.

Les cèl·lules eucariotes són més complexes que les procariotes descrites en l'apartat anterior, ja que presenten subcompartiments envoltats per una o diverses membranes anomenades orgànuls. Entre elles tenim a les mitocòndries, reticle endoplasmàtic, aparell de Golgi, vacúols i lisosomes, entre d'altres.

En el cas dels organismes amb capacitat de realitzar fotosíntesi, tenen la maquinària enzimàtica i pigments emmagatzemats en estructures anomenats plastidis. Els més coneguts són els cloroplasts, encara que també existeixen els amiloplastos, cromoplastos, etioplastos, entre d'altres.

Alguns eucariotes unicel·lulars presenten paret cel·lular, com les algues i els fongs (encara que varien en la naturalesa química de les mateixes).

Diferències entre bacteris i arqueges

Com esmentem, els dominis d'arqueges i bacteris estan formats per individus unicel·lulars. No obstant això, el fet de compartir aquesta funció no vol dir que els llinatges siguin iguals.

Si comparem a fons els dos grups ens adonarem que difereixen de la mateixa manera que nosaltres - o qualsevol altre mamífer - diferim d'un peix. Les diferències fonamentals són les següents.

membrana cel·lular

Començant des dels límits cel·lulars, les molècules que formen la paret i la membrana de tots dos llinatges difereixen profundament. En els bacteris, els fosfolípids consisteixen en àcids grassos units a un glicerol. En contrast, els arqueobacteris presenten fosfolípids (isoprenoides) altament ramificats ancorats a l'glicerol.

A més, els enllaços que formen els fosfolípids també difereixen, portant com a conseqüència una membrana més estable en les arqueges. Per aquesta raó, els arqueobacteris poden viure en ambients on les condicions de temperatura, pH i altres són extremes.

Paret cel·lular

La paret cel·lular és una estructura que protegeix l'organisme cel·lular de l'estrès osmòtic generat per la diferència de concentracions entre l'interior cel·lular i el medi ambient, formant una espècie de exosquelet.

Generalment, la cèl·lula exhibeix una concentració elevada de soluts. Segons els principis d'osmosi i difusió, l'aigua entraria a la cèl·lula, expandint el seu volum.

La paret protegeix a la cèl·lula de la ruptura, gràcies a la seva estructura ferma i fibrosa. En els bacteris, el component estructural principal és el peptidoglicà, encara que poden estar presents certes molècules, com glicolípids.

En el cas de les arqueges, la naturalesa de la paret cel·lular és bastant variable i en alguns casos desconeguda. No obstant, el peptidoglicà ha estat absent en els estudis realitzats fins a la data.

Organització de l'genoma

En termes de l'organització estructural de l'material genètic, els arqueobacteris són més semblants als organismes eucariotes, ja que els gens es troben interromputs per regions que no seran traduïdes, denominats introns - el terme usat per a les regions que sí es tradueix és «exó ».

Contràriament, l'organització de l'genoma bacterià es realitza principalment en operons, on els gens es troben en unitats funcionals situats una per una, sense interrupcions.

Diferències amb organismes pluricel·lulars

La diferència crucial entre un organisme pluricel·lular i un unicel·lular és el nombre de cèl·lules que componen a l'organisme.

Els organismes pluricel·lulars es componen de més d'una cèl·lula, i generalment cadascuna està especialitzada en una tasca particular, sent la divisió de les tasques una de les seves característiques més resaltantes.

En altres paraules, com la cèl·lula ja no ha de realitzar totes les activitats necessàries per mantenir a un organisme viu, sorgeix la divisió de les tasques.

Per exemple, les cèl·lules neuronals compleixen tasques completament diferents a les que duen a terme les cèl·lules de ronyó o les musculars.

Aquesta diferència de les tasques realitzades s'expressa en diferències morfològiques. És a dir, no totes les cèl·lules que componen a un organisme pluricel·lular són iguals en la seva forma - les neurones tenen forma d'arbre, les cèl·lules musculars són allargades, i així successivament.

Les cèl·lules especialitzades dels organismes pluricel·lulars s'agrupen en teixits i aquests al seu torn en òrgans. Els òrgans que compleixen funcions similars o complementàries s'agrupen en sistemes. Així, tenim una organització jeràrquica estructural que no apareix en els ens unicel·lulars.

reproducció

reproducció asexual

Els organismes unicel·lulars es reprodueixen asexualment. Cal notar que en aquests organismes no hi ha estructures especials involucrades en la reproducció, com ocorre en diferents espècies d'éssers pluricel·lulars.

En aquest tipus de reproducció asexual, un pare dóna origen a la descendència sense necessitat d'un company sexual, ni de la fusió de gàmetes.

La reproducció asexual es classifica de diferents maneres, generalment usant com a referència el pla o la forma de divisió que usi l'organisme per dividir-se.

Un tipus comú és la fissió binària, on un individu dóna origen a dos organismes, idèntics el parental. Alguns tenen la capacitat de realitzar fissió generant més de dos descendents, el que es coneix com fissió múltiple.

Un altre tipus és la gemmació, on un organisme dóna origen a un de més petit. En aquests casos, l'organisme parental brolla una prolongació que segueix creixent fins una mida adequada i seguidament es desprèn del seu progenitor. Altres organismes unicel·lulars poden reproduir-se mitjançant la formació d'espores.

Tot i que la reproducció asexual és típica dels organismes unicel·lulars, no és única d'aquest llinatge. Certs organismes pluricel·lulars, com les algues, les esponges, els equinoderms, entre d'altres poden reproduir mitjançant aquesta modalitat.

Transferència horitzontal de gens

Encara que en els organismes procariotes no hi ha la reproducció sexual, aquests poden intercanviar material genètic amb altres individus mitjançant un esdeveniment denominat transferència horitzontal de gens. Aquest intercanvi no involucra pas de l'material de pares a fills, sinó que ocorre entre individus d'una mateixa generació.

Això passa per tres mecanismes fonamentals: la conjugació, la transformació i la transducció. En el primer tipus es poden intercanviar trossos llargs d'ADN mitjançant connexions físiques entre dos individus per mitjà d'un pili sexual.

En els dos mecanismes la mida de l'ADN intercanviat és menor. La transformació és la presa d'ADN nu per un bacteri i la transducció és la recepció d'ADN forà conseqüència d'una infecció viral.

abundància

La vida es pot dividir en tres dominis principals: els arqueobacteris, els bacteris i els eucariotes. Els dos primers són procariotes, perquè el seu nucli no està envoltat d'una membrana i són tots organismes unicel·lulars.

Segons estimats actuals, hi ha més de 3.10 ³⁰ individus de bacteris i arqueges a la terra, la majoria d'ella sense nom i sense descripció. De fet, el nostre propi cos està format per poblacions dinàmiques d'aquests organismes, que estableixen relacions simbiòtiques amb nosaltres.

nutrició

La nutrició en els organismes unicel·lulars és extremadament variada. Hi tant organismes heteròtrofs com autòtrofs.

Els primers han de consumir el seu aliment de l'entorn, generalment fagocitant partícules nutritives. Les variants autòtrofs posseeixen tota la maquinària necessària per a la conversió d'energia lumínica en química, emmagatzemada en sucres.

Com qualsevol organisme viu, els unicel·lulars requereixen de certs nutrients com aigua, una font de carboni, ions minerals, entre d'altres, per al seu creixement i reproducció òptima. No obstant això, alguns requereixen també de nutrients específics.

Exemples d'organismes unicel·lulars

A causa de la gran diversitat dels organismes unicel·lulars, és complex fer una llista d'exemples. No obstant això, esmentarem als organismes model en biologia ia organismes amb rellevància mèdica i industrial:

Escherichia coli

L'organisme millor estudiat és, sense cap dubte, el bacteri Escherichia coli. Encara que algunes soques poden tenir conseqüències negatives per a la salut, E. coli és un component normal i abundant de la microbiota humana.

És beneficiosa sota diferents perspectives. En el nostre tracte digestiu bacteri ajuda a la producció de certes vitamines ia excloure competitivament a microorganismes patògens que poguessin ingressar al nostre organisme.

A més, en els laboratoris de biologia és un dels organismes models més usats, sent de gran utilitat per als descobriments en la ciència.

Trypanosoma cruzi

És un paràsit protozoari que viu dins de les cèl·lules i causant de la malaltia de Chagas. Aquest és considerat un problema de salut pública important en més de 17 països localitzats en el tròpic.

Una de les característiques més resaltantes d'aquest paràsit és la presència d'un flagell per a la locomoció i una sola mitocòndria. Són transmesos al seu hoste mamífer per uns insectes que pertanyen a la família Hemiptera, denominats triatominos.

Altres exemples de microorganismes són Giardia, Euglena, Plasmodium, Paramecium, Saccharomyces cerevisiae, entre d'altres.

referències

1. Alexander, M. (1961). Introduction to soil microbiology. John Wiley and Sons, Inc..
2. Baker, GC, Smith, JJ, & Cowan, DA (2003). Review and re-analysis of domain-specific 16S primers. Journal of microbiological methods, 55 (3), 541-555.
3. Forbes, BA, Sahm, DF, & Weissfeld, AS (2007). Diagnostic microbiology. Mosby.
4. Freeman, S. (2017). Biological science. Pearson Education.
5. Murray, PR, Rosenthal, KS, & Pfaller, MA (2015). Medical microbiology. Elsevier Health Sciences.
6. Reece, JB, Urry, LA, Cain, ML, Wasserman, SA, Minorsky, PV, & Jackson, RB (2014). Campbell biology. Pearson education.