BACTERIAS

Tamao, forma y agrupamientoLa mayora de las bacterias conocidas poseen una o dos formas:

Cocos clulas casi esfricas. Pueden existir de manera individual o en agrupaciones.

Diplococos se forman cuando los cocos se dividen y permanecen juntos para construir pares (Neisseria).

Cuando las clulas permanecen adheridas despus de dividirse repetidamente en un plano, cadenas largas Streptococcus, Enterococcus y Lactococcus.

Micrococcus en forma de ttradas.Sarcina los cocos se dividen en tres planos, formando paquetes cbicos de ocho clulas.

Staphylococcus en forma de racimos de uvas.

Bacilo, forma bacteriana comn de bastoncillo, Bacillus megaterium.

Los bacilos varan, cocobacilos, la forma del extremo puede ser plana, redondeada, en forma de puro o bifurcada.

Algunos bacilos permanecen aislados, pero tambin pueden estar en forma de pares, cadenas.

Vibrio choleraeAlgunas bacterias con forma de bacilo, los vibrios, son curvados, formando comas distintivas o espirales incompletas.

Muchas bacterias poseen una forma semejante a bacilos largos retorcidos para formar espirales o hlices; se denominan espirilos si son rgidos y espiroquetas cuando son flexibles.

Algunas bacterias tienen forma variable, sin poseer una nica y caracterstica forma se denomina pleomrficas, aunque Corynebacterium tiene una forma general de bacilo.

Las bacterias varan de tamao:

0.3 m (Mycoplasma)Escherichia coli 1.1-1.5 m ancho y de 2 a 6 m de largo.Espiroquetas tienen una longitud de 500 m .La cianobacteria Oscillatoria dimetro de 7 m Epulopsicium fishelsoni 600 por 80 m.

Epuloiscium (epululm, banquete, y piscium, pez)

Longitudes de 600 m (0.6 mm) o >invitado a un banquete de un pezEpulopiscium ms grande es un milln de veces ms grande que una bacteria del tamao de Escherichia coli o Bacilo subtilis

invitado a un banquete de un pez

Las bacterias han sido descubiertas en el curso de una expedicin oceanogrfica a bordo del navo ruso 'Petr Kottsov', en sedimentos muestreados frente a las costas de Namibia.

Cubierta mucilaginosa, granulos de SSe trata de una sulfobacteria que utiliza en su metabolismo los sulfuros que se producen en el fondo marino, as como los nitratos que toma del agua en un proceso anaerbico

Componentes celulares de las bacteriasMembrana PlasmticaMatriz CitoplasmticaCuerpos de inclusin RibosomasNucleoidePared Celular

Membrana plasmticaFuncinBarrera permeable selectivaLmite mecnico de la clulaTransporte de nutrientes y residuosLocalizacin de muchos procesos metablicos (respiracin fotosntesis)

Estructura

Contiene protenas, lpidos en proporcin variada.Lpidos asociados a membrana son estructuralmente asimtricos, con extremos polares y no polares y se denominan anfipticos.Las proporciones polares interactan con el agua son hidrfilos, los extremos no polares son hidrfobos, insolubles en agua y tienden a asociarse entre s.Confiere la formacin de la bicapa.Lpidos anfipticos son fosfolpidos.Membrana Plasmtica

Bacteriohopanetetrol (hopanoide)

El modelo estructural ms aceptado es el del mosaico fluido:

Protenas perifricas: dbilmente conectadas a la membrana y pueden eliminarse fcilmente, son solubles en soluciones acuosas y constituyen aproximadamente del 20-30% del total de las protenas de membrana.Protenas integrales: se extraen fcilmente y son insolubles en soluciones acuosas cuando se eliminan los lpidos. Son anfipticas, se pueden difundir lateralmente, pero no rotan.

Membrana Plasmtica

hopanoide

Matriz citoplasmticaCarece de orgnulos limitados por una membrana unitariaEs la sustancia englobada por la membrana plasmtica70% aguaEsta compactada por ribosomas y muy organizadaCarece de un citoesqueletoPresenta gran organizacin respecto a la localizacin de las protenas.La membrana plasmtica y todo el contenido interior se denomina protoplasto.

Sistemas Internos de MembranaInvaginaciones de membranaGram +, Gram

Formacin pared celularReplicacin cromosoma y distribucin celulas hijas

Fotosintticas(Cianobacterias Bacterias prpuras)

Bacterias nitrificantes

Cuerpos de inclusin

Son numerosos, grnulos de material orgnico e inorgnico, visibles con el microscopio de luz, se encuentran en la matriz citoplasmtica.Algunos no estn rodeados por una membrana y permanecen libres en el citoplasma (grnulos de polifosfato, cianoficina y algunos de glucgeno).Otros estn rodeados por una membrana no unitaria de una sola capa de aproximadamente 2 a 4 nm de grosor. (poli--hidroxibutirato, glucgeno, azufre)

La membrana de los cuerpos de inclusin es de naturaleza variable puede ser proteica o de lpidos.

Los cuerpos de inclusin orgnicos suelen contener glucgeno o poli--hidroxibutirato.

a)Glucgeno polmero de unidades de glucosa con enlaces (1 4) unidos a cadenas remificadas por enlaces glucosdicos (1 6) .Cuerpos de inclusin

b) Poli--hidroxibutirato contiene molculas -hidroxibutirato unidas por enlaces ster entre

grupos carboxilo e hidroxilos de molculas adyacentes. Normalmente slo se encuentra uno de estos polmeros en una especie determinada aunque las bacterias fotosintticas tienen ambas.

Cuerpos de inclusin

Cuerpos de inclusin inorgnicos: grnulos de polifosfato o grnulos de volutina.

El polifosfato es un polmero lineal de ortofosfatos unidos por enlaces ster. Por ello, los grnulos de volutina actan como reserva de fosfato.Un componente importante de los constituyentes celulares, como los cidos nucleicos, tambin actan como reserva de energa y el polifosfato puede servir como fuente de energa para diversas reacciones qumicas.Cuerpos de inclusin

RibosomasMatriz citoplasmtica, tambin se encuentran ligados dbilmente a la membrana plasmtica.Complejos, compuestos por protenas y de cido ribonucleico (RNA).Son el lugar de la sntesis de protenas.Los ribosomas de la matriz citoplasmtica sintetizan protenas destinadas a permanecer dentro de la clula, mientras que los de la membrana plasmtica elaboran protenas que son transportadas al exterior.

Los ribosomas de procariotes son ms pequeos que los de eucariotas, se denominan 70 S, estn constituidos por subunidades 50S y 30S.

NucleoideCarecen de un ncleo limitado por membrana.El cromosoma procaritico, casi siempre constituido por un nico crculo de doble cadena de DNA, est situado en una regin de forma irregular denominada nucleoide (cuerpo nuclear, cuerpo de cromatina, regin nuclear).A menudo se observan fibras en micrografa electrnicas.

Pared celular bacterianaEs la parte ms importante de una clula procariota debido a que les da forma y las protege de la lisis osmtica.La pared celular de muchos microorganismos patgenos contiene componentes que contribuyen a su patogenicidad.La pared celular puede proteger a la clula frente a sustancias txicas y es lugar de accin de varios antibiticos.

PeptidoglucanoEs un gran polmero compuesto por muchas subunidades idnticas. El polmero contiene dos derivados de azcares, N-acetilglucosamina y N-acetilmurmico y varios aminocidos, tres de los cuales (cido D-glutmico, D-alanina y cido meso-diaminopimlico) no estn presentes en las protenasPared Celular

El esqueleto de este polmero est constituido por residuos alternantes de N-acetilglucosamina y cido N-acetil murmico. Una cadena peptdica de cuatro aminocidos D- y L- alternantes est conectada a un grupo carboxilo del cido N-acetil murmico.

L-lisinaMuchas bacterias sustituyen el cido meso-diaminopimlico en la tercera posicin , por otro diaminocido, normalmente L-lisina.

Las cadenas de las subunidades conectadas del peptidoglucano estan unidas por enlaces cruzados entre los pptidos.

A menudo el grupo carboxilo de la D-alanina terminal est conectado directamente al grupo amino del cido diaminopimlico, pero se puede emplear en su lugar un interpuente peptdico. La mayora de la pared celular de las bacterias gram negativas carecen de este tipo de puente.

Colorantes (cules se ocupan, clasificacin, Tincin simple)Tincin

GramZiehl Neelsen

Componentes externos de pared celular

GlicocalixAlgunas clulas bacterianas estn rodeadas por una capa de material viscoso llamada glicocalix. Este glicocalix est compuesto por polmeros de azcares (polisacridos). Si el glicocalix est organizado en una estructura definida y est unido firmemente a la pared celular se denomina cpsula. Si por el contrario est desorganizado, sin una forma definida y no est firmemente unido a la pared celular se denomina capa mucilaginosa. Composicin: polisacridos y en menor proporcin polipptidos. Funcin: Existen diferentes funciones dependiendo de la especie bacteriana: Adherencia: es la principal. Streptococcus mutans se adhiere a travs de la cpsula a la superficie de los dientes originando caries. Sin la cpsula el microorganismo se elimina fcilmente con la saliva. Resistencia a la desecacin: las cpsulas poseen muchos grupos polares que al retener molculas de H2O protegen a la clula frente a la desecacin. Patogenicidad y virulencia: los neumococos sin cpsula son avirulentos.

Las cpsulas no son necesarias para el crecimiento y multiplicacin bacteriana en

cultivos de laboratorio, confieren varias ventajas cuando crecen en su habitat natural.

Streptococcus pneumoniae cuando carece de cpsula se destruye fcilmente y no causa enfermedad, mientras que la variante capsulada mata rpidamente a ratones.

La cpsula contiene una gran cantidad de agua y puede proteger a las bacterias frente a la desecacin.

Evitan los virus bacterianos y la mayora de los materiales txicos hidrfobos, como detergentesEl glicocalix ayuda tambin a las bacterias a fijarse a objetos slidos en medios acuticos o a superficies tisulares en huspedes vegetales y animales.

FimbriasMuchas bacterias poseen apndices cortos, finos similares a pelos, mas delgados que los flagelos y que no participan en la movilidad celular, se denominan fimbrias.

Pueden tener hasta 1000 fimbrias y solo son observables en el microscopio electrnico.

Parecen tubos delgados compuestos por subunidades de protenas organizadas helicoidalmente, de 3 a 10 nm de dimetro.

Fijan las bacterias a superficies slidas, como rocas en riachuelos y a los tejidos huspedes. Fimbrias

PilisApndices similares a las fimbrias, 1 a 10 por clulaSon ms largos y ms anchos que las fimbrias (9 a 10 nm de dimetro).

Son necesarios para la conjugacin bacteriana.

Algunos virus bacterianos se fijan especficamente a receptores en los pili sexuales al comienzo de su ciclo reproductor.

FlagelosApndices locomotores en forma de hilos que se extienden hacia fuera de la membrana plasmtica y de la pared celular.

Estructuras delgadas, rgidas, de casi 20 nm de ancho y hasta 15 o 20 m de largo.

Visibles con tcnicas de tincin.

Distribucin de los flagelosMonotricas, tienen un solo flagelo, si se sita al final se denomina flagelo polar.

Lofotricas poseen un grupo de flagelos en uno o ambos extremos.Pertricas: los flagelos se distribuyen bastante uniformemente sobre toda la superficie de bacterias.

Ultraestructura flagelarConsta de tres partes:La parte mas larga y manifiesta es el filamento, que se extiende desde la superficie celular hasta la punta.El cuerpo basal est embebido en la clulaEl gancho, un segmento curvado y corto, une el filamento al cuerpo basal y acta como acoplamiento flexible.

FilamentoEs un cilindro rgido y hueco constituido por la polimerizacin de una protena sencilla, denominada flagelina, 30,000 a 60,000.El filamento acaba en una protena capuchn.Algunas bacterias tienen vainas rodeando a los flagelos, Vibrio cholerae tiene una vaina de lipopolisacrido.

Gancho y cuerpo basalGancho ligeramente mas ancho que el filamento, esta formado por subunidades de protenas diferentes.

El cuerpo basal es la parte ms compleja de un flagelo. La mayora de las bacterias Gram negativas, el cuerpo basal tiene cuatro anillos unidos por una varilla central.

Los anillos externos L y P se asocian con las capas de lipopolisacrido (membrana externa) y peptidoglucano, respectivamente.

El anillo interno M contacta con la membrana plasmtica.

Las bacterias Gram positivas tienen slo dos anillos en el cuerpo basal, uno interno en comunicacin con la membrana plasmtica y otro externo, unido probablemente a la capa de peptidoglucano.

La pared celular de las bacterias Gram positivas Sus principales caractersticas son: La red de murena esta muy desarrollada y llega ha tener hasta 40 capas Los aminocidos implicados varan de una especie a otra. La constitucin del esqueleto es caracterstica de la especie y constituye una buen parmetro taxonmico Es frecuente la presencia de los aminocidos L-diaminopimlico o de L-lisina Los poliscaridos estn unidos por enlaces covalentes (en el caso de tenerlos) Su contenido proteico es bajo. En ella se encuentran cidos teicoicos

Acidos teicoico: son cadenas de molculas de glicerina o ribitol esterificadas entre s por puentes fosfato, portan una fuerte carga negativa (probablemente sirvan para "secuestrar" cationes). Los cidos teicoicos se unen probablemente a la murena a travs del fosfato formando una amida. Son muy antignicos. Los grupos sustitutivos de los polioles incluyen D-alanina (como ster), N-acetilglucosamina, N-acetilgalactosamina, los sustituyentes son caractersticos de las especies bacterianas.

La pared celular de las bacterias Gram Negativas La red de murena presenta una sola capa La constitucin del saco de murena es igual en todas las bacterias Gram negativas. Contiene siempre nicamente meso-diaminopimlico Nunca contiene lisina No se encuentran puentes interpeptdicos. Se encuentran grandes cantidades de lipoprotenas y lipopolisacridos que representan hasta el 80 % del peso seco de la pared celular. Para mantener la estabilidad de las capas de lipopolisacridos es necesario el in Ca++. En las bacterias Gram negativas la capa de murena puede ser atacada por la lisozima cuando se las trata con EDTA (Etilen-diamino-tetractico). Este agente, al quelar el Ca++ libera una parte de los lipopolisacridos y permite la accin de la enzima.. Hasta ahora no han podido demostrarse cidos teicoicos.

Membrana externaEn la bacterias Gram negativas se observa por fuera del saco de murena una capa semejante a la membrana celular por lo que se ha dado en llamarla membrana externa, es de composicin compleja y en ella intervienen fosfolpidos, protenas y lipopolisacridos.Cumple funciones mecnicas y fisiolgicas. En esta bicapa lipdica (compuesta por el lpido A del lipopolisacrido en su parte externa y los fosfolpidos en la interna) se encuentran protenas que la atraviesan en todo su espesor y que delimitan poros (por eso se denominan porinas) hidrfilos que permiten el paso de sustancias hidrfilas de bajo peso molecular. No se encontraron sistemas de transporte activo.

En las bacterias Gram negativas el espacio que va desde membrana plasmtica a membrana externa (ver figura abajo) se denomina espacio periplsmico, tiene aparentemente una consistencia gelatinosa. En numerosas bacterias contiene abundantes enzimas, por ejemplo aquellas que inician la degradacin de substratos como la glucosa, o la transformacin de compuestos inorgnicos como los nitratos. Tambin se encuentran las depolimerasas que actan sobre los biopolmeros (protenas, polisacridos, cidos nucleicos y otros). Algunas de estas enzimas estn libres y otras ligadas a la membrana citoplasmtica. Los lipopolisacridos con una estructura caracterstica se encuentran en la capa externa, a diferencia de la membrana plasmtica los forman:

la parte glucosdica corresponde a dos molcula de N-acetilglucosamina (es, para ponerlo en un nombre mas largo una glucosaminadisacrido, es la estructura equivalente al glicerol de los fosfolpidos) sus grupos hidroxilos estn esterificados por cidos grasos C12, C16, C18, que al ser hidrofbicos se orientan hacia el interior. Se le conoce como lpido A Unida a ellas y proyectndose al exterior se encuentra una cadena glicosdica. Esta cadena posee una zona central R y a ella le sigue extermamente la cadenas heteropolisacrida O- especifica que representa a los antgenos somticos.

Los lipopolisacridos, una de las endotoxinas ms activas de las bacterias, son fuente de origen fiebre, diarrea y shock endotxico. Tienen gran importancia en el diagnstico bacteriolgico y en la identificacin de infecciones.Distintas cepas se diferencian entre s por las llamadas cadenas laterales O especficas ya sealadas, hecho que puede ponerse de manifiesto por mtodos inmunolgicos. Las clulas bacterianas crecen sobre agar generalmente como colonias lisas y brillantes denominadas formas S (por smooth= lisos); la superficie regular contiene mucha agua debido a la presencia de las cadenas polisacridas O-especficas.

Estas formas lisas mutan espontneamente a formas que crecen como colonias planas y rugosas, denominadas formas R (por rough = rugoso). Cuando invaden un organismo, la presencia de esas cadenas de poliscaridos dan a las bacterias S una ventaja selectiva al ser ms resistentes a la fagocitosis por los leucocitos y por ello ms virulentas. Hasta que el hospedador no forme anticuerpos y stos se unan a los poliscaridos, las bacterias no son atacables, la gran variedad de polisacridos O-especficos en bacterias patgenas puede deberse a una seleccin de tipos O-antignicos (mutantes) nuevos cada vez; tienen por tanto una ventaja en el desarrollo, porque el hospedador no puede disponer simultneamente de los anticuerpos contra cientos de antgenos.

*************************************************************************