Bacterias (2)
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BACTERIASBACTERIASMORFOLOGÍA Y MORFOLOGÍA Y ESTRUCTURAESTRUCTURA
Juan J . Guillermo AlbitresJuan J . Guillermo Albitres
MORFOLOGÍA
Formas típicas Cocos Bacilos Espirilos Vibrios Otras formas
Filamentos Anillos casi cerrados Con prolongaciones (prostecas)
MORFOLOGÍA
MORFOLOGÍA
TAMAÑO DE LAS BACTERIAS Por lo general, más pequeño que el de las
células eucarióticas. Pero existen bacterias
Gigantes (>0,5 mm) Enanas (<0,1 um) .Un tamaño “típico”: 0,5 x 3 micrómetros
B. anthracis
TAMAÑO DE LAS BACTERIAS
TAMAÑO DE LAS BACTERIAS
AGRUPACIONES BACTERIANASAgrupaciones bacterianas
- Un solo plano de división De dos célulasDe dos células: - Diplococos - diplobacilos Cadenetas de varias células Cadenetas de varias células - estreptococos, - Estreptobacilos - Dos o más planos de división (en cocos)
Dos planos perpendiculares: tétradas Tres planos ortogonales: sarcinas
(paquetes cúbicos) Muchos planos aleatorios: estafilococos
AGRUPACIONES BACTERIANAS
ESTRUCTURAS BACTERIANAS
VITALES Pared Membrana plasmática Citoplasma Material genético
NO VITALES Cápsula Flagelos Pelos Espora
ESTRUCTURAS BACTERIANAS
PARED BACTERIANA
Confiere rígidez: aguanta las fuerzas osmóticas del protoplasto (5-15 atm).
Responsable de la forma celular Barrera contra ciertos agentes tóxicos Componente básico: Peptidoglucano o mureína
PARED BACTERIANAPEPTIDOGLUCANO (PG): Composición
química* La unidad disacarídica que se repite es: - N-acetilglucosamina (NAG)
- N-acetilmurámico (NAM) Las distintas unidades disacarídicas se unen
entre sí mediante enlaces β(1—4): Muy compacto
- Este enlace puede ser roto por la lisozima.* La cadena tetrapeptídica sale desde el grupo
–COOH del lactilo de cada NAM y suele ser: L-ala D-glu m-DAP D-ala
PARED BACTERIANA
PARED BACTERIANA
PARED BACTERIANA
PARED BACTERIANA
Estructura global del PG de bacterias Gram + Múltiples capas de PG (distintos niveles, hasta 50 en
especies de Bacillus) La mayoría de NAM tienen tetrapéptidos Contiene inmerso - Ácidos teicoicos: polímeros de ribitol-P o glicerol-P.
- Ácidos teicurónicos : copolímeros de urónicos y aminoazúcares
- Ácidos lipoteicoicos: glicerol-teicoicos unidos al plasmalema. Sus extremos quedan expuestos hacia el exterior
Consecuencia: red tridimensional gruesa, con poros pequeños, más compacta que Gram-
PARED DE BACTERIAS GRAM +
PARED BACTERIANAPared de las bacterias ácido-alcohol resistentes
(AAR) Pared especial de ciertas Gram-positivas: Nocardia,
Mycobacterium Resisten la decoloración con clorhídrico-etanol (
ácido-alcohol resistentes) Esta propiedad deriva de:
Ácidos micólicos :Forman parte de un esqueleto muy peculiar de la pared celular: PGarabinogalactanoácidos micólicos.
Glucolípidos Ceras
PARED BACTERIANAPG de bacterias Gram-negativas* Normalmente:
1 o unas pocas capas de PG. Malla floja con grandes “poros”: 50% NAM
carece de tetrapéptidos Estructuralmente más compleja que Gram-
positivas El delgado peptidoglucano está inmerso en
un compartimento llamado espacio periplásmico
Espacio periplásmico (lleno con el gel periplásmico), el cual a su vez limita con la membrana externa
PARED BACTERIANA
PARED DE BACTERIAS GRAM -
PARED BACTERIANA
MEMBRANA EXTERNA DE GRAM (-) Bicapa proteolipídica: -Lámina externa: 60% proteínas,40%
lipopolisacaridos (LPS). -Lámina interna: fosfolípidos,
lipoproteínas...LPS: Región proximal: lípido A (hidrófobo) Región intermedia: oligosacárido medular Región distal: polisacárido hidrófilo
antígeno “O”.
PARED BACTERIANAMEMBRANA EXTERNA DE GRAM (-)Lípido A (endotoxina):-Resistencia a detergentes y solventes.-Activa sistema inmune.-Induce fiebre, hipotensión, necrosis de tejidos.
Antígeno “O”: condiciona virulencia
Lipoproteína de Braun: inmersa en espacio periplásmico une lipoproteínas de plasmalema con la de membrana externa.
Porinas: canales que atraviezan m. externa. En enterobacterias protege contra sales biliares. Existen canales específicos para ciertos nutrientes, vitamina B12, etc.
PARED BACTERIANA PAPEL DE LA MEMBRANA EXTERNA DE
BACTERIAS GRAM (-): Permite paso de moléculas relativamente pequeñas. Protección frente a antibacterianos:
-Antibióticos-
-Colorantes.
-Enzimas (Ej. Lisozima)
-Acidos biliares. Fijación de proteínas del complemento. Adsorción de ciertos fagos. Adhesividad, humedad, carga eléctrica..
PARED BACTERIANA PERIPLASMA DE BACTERIAS GRAM (-) Compartimiento acuosos lleno de gel
periplasmico con: - RNasas y fosfatasas. - Proteínas de transporte de ciertos
nutrientes. - Proteínas de unión a señales químicas. Función osmorreguladora
PARED BACTERIANA
PROTOPLASTOS, ESFEROPLASTOS Y FORMAS L
PROTOPLASTOS: Células bacterianas desprovistas totalmente de pared celular.
ESFEROPLASTOS: Células bacterianas que poseen restos de P.C.
Ambos casos obtenidos en laboratorio se pueden revertir a la forma normal eliminando el tratamiento (retirando la lisozima,o la penicilina.
FORMAS L: Células bacterianas carentes total o casi totalmente de P.C. con formas pleomórficas, producidas de forma espontánea en medios hipertónicos.
PLASMALEMA BACTERIANO Bicapa proteolipídica que delimita
protoplasto. Su proporción proteínas: lípidos es alta
(80:20), mayor que en eucariotas, pero sin esteroles.
Muchas bacterias poseen hopanoides (triterpenoides pentacíclicos), que confieren rigidez.
En bacterias Gram +, además glucolípidos y glucofosfolípidos.
Proteínas hasta el 80% del peso seco: Integrales y periféricas.
PLASMALEMA BACTERIANO
PLASMALEMA BACTERIANO
Funciones de la membrana citoplásmica Barrera osmótica Límite entre el protoplasto y el medio Permite el paso selectivo de moléculas Interviene en procesos bioenergéticos (respiración,
fotosíntesis) Participa en biosíntesis de componentes de envueltas
(pared, membrana externa y cápsulas) Secreción de proteínas y otras macromoléculas
ESTRUCTURAS MEMBRANOSAS INTRACITOPLASMÁTICAS
MESOSOMAS -Invaginaciones de la membrana
citoplasmática. -Son más frecuentes en bacterias Gram +. -Permite el anclaje del cromosoma
bacteriano. -Secreción de ciertas exoenzimas (ej.
Penicilinasas en Bacillus).
CITOPLASMA Masa de materia viva delimitada por plasmalema. Sistema coloidal cuya fase dispersante es el agua y la
dispersa por macromoléculas y partículas supramoleculares.
Contiene: - nucleoide
- plásmidos (no en todas las cepas)
- ribosomas
- inclusiones (no en todas las cepas) - orgánulos (no en todas las cepas)
CITOPLASMA
CITOPLASMA
NUCLEOIDE Constituido normalmente por un cromosoma circular
cerrado covalentemente (c.c.c.) Opcional: Borrelia y Streptomyces un cromosoma lineal.
Vibrio, Brucella, Leptospira; 2 cromos. circul.
Sinorhizobium meliloti: 3 cromosomas circul.
Agrobacterium tumefasciens: 1 lineal,1 circ. Haploidía ,pero pueden existir varias copias del
cromosoma cuando la bacteria crece rápido.
CITOPLASMA NUCLEOIDE Los cromosomas aislados constan de:
60% de ADN 30% de ARN 10% de proteínas
E. Coli posee un cromosoma con 4700 pares de kilobases (Kb),que desplegado mide 1 mm. Este superenrrollamiento se debe: ADN girasa
ADN topoisomerasa- IAparte de interacciones con proteínas estructurales
pero nunca histonas.
CITOPLASMA
PLASMIDOS Elementos genéticos extracromosómicos
autoreplicativos. Son de ADN cadena doble y c.c.c. Algunos se integran al cromosoma bacteriano:
Episomas. Tamaño desde 2 Kb hasta 1000 Kb. P. Conjugativo (autotransmisibles): Se transfieren cepas
de la misma especie. P. Promiscuo: se transfieren entre especies muy diferentes.
P. no conjugativo: no se transfieren por conjugación.
CITOPLASMA
Funciones de los Plásmidos: Resistencia a antibióticos (plásmidos R) Resistencia a metales pesados (ej., a Hg) Virulencia (toxinas, invasión de tejidos, etc.) Producción de bacteriocinas Producción de sideróforos Utilización de fuentes alternativas de C Plásmidos de Agrobacterium: inducción de tumores en plantas
(Ti de A. tumefaciens) Plásmidos de Rhizobium: simbiosis con leguminosas y fijación de
nitrógeno
CITOPLASMA
Elementos genéticos transponibles Entidades genéticas no autorreplicantes, que forman
parte del genoma, y capaces de moverse entre distintas partes del mismo (de plásmido a cromosoma, o viceversa)
Aportan plasticidad genética a los genomas Tipos:
Secuencias de inserción (IS) Transposones (Tn) Transposones conjugativos.
CITOPLASMA
RIBOSOMAS E. coli : 63 % ARN y 37 % Proteínas. Coeficiente de sedimentación: 70S Subunidad pequeña: decodifica información del
ARNm, contiene sitios de unión para ARNt cargados. Subunidad grande: formación del enlace peptídico
entre Aminoácidos. Para la configuración del polipéptido formado se
requiere de “proteínas celadoras” “chaperonas”.
CITOPLASMAINCLUSIONES DE RESERVA
* Acúmulos de sust. orgánicas e inorgánicas con envoltura proteica.I. orgánicas: polisacáridos, hidrocarburos, B-hidroxibutirico,
cianoficina.I. inorgánicas: glóbulos de azufre, gránulos de polifosfato (g.
metacromáticos).
ORGÁNULOS CITOPLASMÁTICOS Carboxisomas: contiene enzima ribulosa-bifosfato-carboxilasa. Vacuola de gas Clorosomas: con pigmentos verdes Magnetosomas: sensores de campo magnético.
CÁPSULA Cápsulas: Estructuras rígidas e integrales. Capa mucilaginosa: son flexibles y periféricas Glucocálix: capas superficiales de bacterias. Constituida por polisacáridos o polipéptidos (Bacillus). Constituyen el antígeno capsular K. Su estructura es a base de una matriz muy hidratada
(99% de agua). Con tinción negativa (nigrosina, tinta china): aparecen
transparentes sobre fondo oscuro.
CÁPSULA
PROPIEDADES CONFERIDAS POR LA CÁPSULA Adhesión a sustratos Protección contra la desecación Protección contra agentes antibacterianos Protección frente a la predación y a la fagocitosis. EN SUSTRATOS INERTES formación de microcolonias
-Formación de placa dental y caries
-Corrosión de cañerías
-Formación de biopelículas en catéteres y prótesis.
EN SUSTRATOS VIVOS actúan como adhesinas
-Efectos benéficos: colonización de flora autóctona intestinal.
-En sistemas patológicos: Como factores de virulencia.
APÉNDICES FILAMENTOSOS BACTERIANOS
FLAGELOS Apéndices filamentosos largos y flexibles. 5-10 um largo X 20 nm diámetro. Patrón de flagelación
Monotricas: un solo flagelo. Ps. aeruginosaLofotricas: dos o más flagelos en penacho, desde uno
de los polos. Ps fluorescens Anfitricas: dos penachos, uno en cada poloPeritricas: flagelos alrededor del cuerpo celular Inserción lateral. E. coli, S. tyhpi, Proteus vulgaris
APÉNDICES FILAMENTOSOS BACTERIANOS
PARTES DEL FLAGELO BACTERIANO
APÉNDICES FILAMENTOSOS BACTERIANOSPARTES DEL FLAGELO BACTERIANO Filamento: helicoidal, constituido por flagelina que constituye
antígeno flagelar (H). Codo o gancho: estructura curvada que une filamento al c. basal. C. basal: inmerso en pared y membrana. - Ancla el flagelo al cuerpo celular. - Está relacionado con la función de motor flagelar - Estructura
En Gram-negativas :Dos parejas de anillos atravesados por un cilindro
En Gram-positivas : Una pareja de anillos atravesada por cilindro
APÉNDICES FILAMENTOSOS BACTERIANOS
FIMBRIAS O PILI Apéndices filamentoso rectos y rígidos, más cortos y
finos que flagelos ( 3-10 nm) Compuesto por proteína pilina. Implantados a nivel de membrana citoplasmática. Tipos: Fimbrias de adherencia: en toda la superficie ,funciona
como adhesinas. Pelos sexuales: más largos y gruesos de 1 a 10 por
célula. En conjugación. Tipo F y Tipo I.
ESPORA BACTERIANA Producidas por ciertas bacterias Gram-positivas:
Bacillus, Clostridium, Sporosarcina, Cuando la bacteria detecta bajos niveles de nutrientes (C,
N, P) desencadena el proceso de esporulación . La espora se forma dentro de la célula vegetativa * Esporangio = célula madre + endospora Al final de la esporulación, la célula madre se autolisa, y
la espora queda libre La endospora aguanta larguísimos periodos en ausencia
de nutrientes. Resiste estrés ambientales En condiciones adecuadas, la espora germina y se
transforma en una célula vegetativa
ESPORA BACTERIANA
ESPORA BACTERIANA Imagen de esporas teñidas con verde de malaquita
ESPORA BACTERIANA Tipos de esporas
Según su diámetro relativo al de cél. madre: - Deformantes - No deformantes Según su localización dentro del esporangio: - Terminales - Subterminales - Centrales Típicos esporangios deformantes de Clostridium: - En palillo de tambor o cerilla (plectridios) - En huso (clostridios)
ESPORA BACTERIANA La endospora a microscopio electrónico
ESPORA BACTERIANAEstructura de la endospora
Protoplasto o núcleo de la endospora Citoplasma muy deshidratado Sus componentes están inmovilizados en una matriz de
quelatos de ácido dipicolínico (DPA) con iones Ca++ (dipicolinato cálcico: DPC), que llega a representar el 15% del peso
Contiene un cromosoma completo, condensado Pequeña dotación de ribosomas, ARNt, etc ARN polimerasa
ESPORA BACTERIANAEstructura de la endospora
Pared : a base de un PG similar al de la célula vegetativa Estructura muy delgada.
Corteza o córtex: a microscopio electrónico: gruesa, transparente a electrones, láminas concénctricas . A base de un PG especial, gran resistencia a la lisozima.
Cubiertas: Aspecto muy voluminoso, distinto según especies. A base de 1 o más proteínas de tipo queratina, ricas en cisteína y aa hidrófobos Estructura insoluble e impermeable impide la entrada de numerosos agentes químicos agresivos, incluyendo tóxicos
Exosporio: Estructura membranosa transparente, a modo de saco delgado y flojo A base de proteínas, polisacáridos complejos y lípidos. Muy resistente a enzimas proteolíticas