En el interior se encuentra el citoplasma, un medio acuoso donde ocurren la mayoría de las reacciones metabólicas. A diferencia de las células eucariotas, el material genético no está encerrado en un núcleo, sino concentrado en una región llamada nucleoide, donde se localiza el ADN bacteriano, generalmente en forma de una molécula circular. Además, pueden existir pequeños fragmentos de ADN independientes llamados plásmidos, que suelen contener genes útiles, como aquellos que confieren resistencia a antibióticos. Dispersos en el citoplasma se encuentran los ribosomas, responsables de la síntesis de proteínas, fundamentales para la vida celular.
Algunas bacterias presentan estructuras adicionales relacionadas con la movilidad y funciones especializadas. El flagelo es una prolongación filamentosa que permite el desplazamiento mediante movimientos rotatorios. También pueden observarse invaginaciones de la membrana llamadas tradicionalmente mesosomas, aunque hoy se consideran en gran parte artefactos de preparación microscópica. En conjunto, aunque su organización es más simple que la de células eucariotas, la célula bacteriana es altamente eficiente, capaz de crecer, reproducirse y adaptarse a múltiples ambientes gracias a la interacción coordinada de todas estas estructuras.
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