Célula procariótica, morfología y estructura bacteriana.

GeneralLa bacteria (del griego, Bakteria que significa bastón) son organismos unicelulares procarióticos(Pro – antes de, Karion – núcleo) , es decir sin un núcleo delimitado o definido. Estos organismos de pequeño tamaño miden entre los 0.4 a 0.2µm, en su mayoría. Como seres unicelulares, carecen de un organelo sexual, por lo que se reproducen a través de fisión binaria, Que es la reproducción asexual en la cual la célula madre se parte en dos células hijas de igual tamaño. Para que suceda, la bacteria debe crecer y cortar su citoplasma y formar así un nuevo individuo.

Estructura de las bacterias

NucleoideEs la zona en el citoplasma donde se halla el material genético. Recordando que por ser procariotas, su material genético no está envuelto en una membrana nuclear, estando disperso. Poseen únicamente una molécula de ADN (Un cromosoma) circular, de doble hélice y haploide, es decir no posee un par. Además las bacterias solo poseen una sola copia de su ADN (Cromosoma). Durante el desarrollo de la bacteria, algunas porciones del ADN puede adherirse a la membrana citoplasmática.

Estructura citoplasmática

Recordando, siendo procariota, no posee organelos rodeados de membranas. Careciendo de Complejo de Golgi, retículo endoplásmico o rugoso, ni mitocondrias, lisosomas, peroxisomas, etc. Tampoco poseen huso mitótico, al menos en caso de poseerlo, es un huso muy poco desarrollado. Tal y como los eucariotas posee ribosomas, del tamaño 70S (Subunidades 50S y 30S). Se han advertido que en algunas bacterias poseen gránulos que sirven como reservas, como glucógeno, principalmente, y otras sustancias, procedentes de la naturaleza y su metabolismo. Aunque no solo el glucógeno es lo que se halla en estos gránulos, otras bacterias utilizan otras sustancias como fuente de energía, como fosfatos, los cuales serían almacenados en los gránulos para reserva energética, como en las micobacterias. Adicionalmente, se puede encontrar una serie de material genético anexo, no cromosómico, circular. Este material genético extra-cromosomal recibe el nombre de plásmido. Estos plásmidos son más comúnmente hallados en bacterias gramnegativas, los cuales le confieren características de resistencia frente a diferentes antibióticos, por ejemplo.

Las bacterias también carecen de túbulos, que son las estructuras que mantendrían un citoesqueleto bien desarrollado.

Envoltura celular

Hay una serie de capas que cubren al soma o cuerpo de la bacteria, generalmente llamada envoltura, compuesta por tres capas, de adentro hacia afuera.

1. Membrana citoplasmática o membrana celular.2. Pared celular.3. Cápsula, no presente en todas las bacterias.

Esto es cierto para las bacterias “típicas”. Para bacterias típicas las capas que NO pueden faltar, es la membrana citoplasmática y pared celular, luego puede o no estar presente, la cápsula.

Membrana Citoplasmática

Las células eucarióticas poseen organelos que desempeñan distintas funciones para la vida de la célula. Las células procariotas careciendo de dichas organelas; su membrana citoplasmática toma el rol de ejercer un gran número de estas funciones. Por ejemplo, como se menciona anteriormente las bacterias no poseen huso mitótico, por lo que, en vez de ello, hay invaginaciones de la membrana plasmático hacia el interior citoplasma, formando mesosomas, que se unen al material genético, asegurando que durante la fisión celular se pueda separar el material genético, para cada célula hija.

Entre otras funciones:

Otorga una membrana semipermeable a la célula para permitir la entrada y salida selectiva de diferentes compuesto de la célula, nutrientes hacia adentro, así como para la expulsión de material de desecho

Ayuda a la producción de enzimas que luego son expulsadas. Síntesis de ADN Producción y síntesis de la pared celular de la bacteria.

Esta membrana citoplasmática está compuesta por casi los mismos componentes que las membranas de las células eucarióticas; Una membrana lipídica, la diferencia, radica en que no contiene esteroles, lo que menos se halla es colesterol. Esto es cierto mayormente para las bacterias típicas.

Pared Celular

Se define como una serie de capas que están entre la membrana citoplasmática y el exterior si no hay cápsula, o la cápsula si la hay.

Todo el conjunto de capas se le conoce como Pared Celular, que son las que rodean a la bacteria. El principal compuesto de esta capa se llama péptidoglican, y es el que le da las características propias a la pared celular de las bacterias. Muchas otras células procariotas pueden poseer pared celular, más no péptidoglican.

Exclusivo de las bacterias.

La pared celular le brinda resistencia a los cambios osmóticos del exterior. Dentro de la célula se crea una presión osmótica muy alta a comparación con el exterior.

La pared celular también le da la forma característica a la bacteria.

Una forma de poder determinar las características de de la pared celular de las bacterias es utilizando la tinción de Gram. La coloración de pared celular de gram positivo, o coloración de pared celular de gram negativo. Las bacterias que poseen una capa gruesa de péptidoglican (Varias capas) se tiñen de una coloración violeta a lo cual se le denomina Gram Positivo, siendo bacterias con Una capa gruesa de péptidoglican. Más aquellas bacterias que poseen una pared delgada de péptidoglican se tiñen de color rojo, dada por la safranina, y se les denomina Gram Negativas.

Péptidoglican

Otro nombre que recibe este importante compuesto de la pared celular es el de Mureína o mucopéptido. El péptidoglican está compuesto de 3 partes.

Una columna vertebral, compuesta por carbohidratos. Siendo dos carbohidratos principalmente: la n-acetilglucosamina y el ácido n-acetilmuránico.

Una serie de péptidos, forman cadenas que se posicionan lateralmente o transversalmente. Aquellos péptidos que forman cadenas en forma lateral y unen Una capa con otra, es decir la capa que tengan debajo con la que tengan por arriba, denominándose cadenas laterales. Y otra serie de péptidos que forman una cadena transversal, que unen una columna vertebral, con otra, a estas cadenas se le denominan, Cadenas transversales.

Estas partes se hallan unidas, formando una red de una sola molécula, y es esta alta organización la que le otorga la alta resistencia a la presión osmótica y la permeabilidad selectiva a la bacteria.

Gram Positivo

Es de recordar que las células Gram positiva (Moradas) que posee muchas capas de péptidoglican, pero unidas todas como UNA SOLA MOLÉCULA. A su vez, entre la pared celular, en el entramado del péptido glican, hay unas estructuras que van cruzando entre el péptidoglican y los cuerpos transverales, hacia arriba, su nombre es ácido lipoteicóico, característica de la Gram positiva, no presente en las Gram Negativa. Las estructuras que cruzan el péptidoglican longitudinalmente se denominan ácido teicóico. Ambos el ácido lipoteicóico y teicóico son polímeros del Poliribitol Fosfato. Adicionalmente, hay ácidos lipoteicóicos que se le adicionan un Ácido Graso. (AG), estos ácidos lipoteicóicos tienen su origen de la membrana citoplasmática, y algunas veces sirven para anclar el péptidoglican a la membrana citoplasmática.

Hay ciertas proteínas que se asocian a algunas bacterias, por ejemplo con el ácido teicóico. Dándole cualidades especiales. Como en el caso de los streptococcus y coccus.

Gram Negativo

Tienen pared celular muy delgada de péptidoglican. El péptidoglican es UNA sola capa. Sobre el péptidoglican se prolonga una membrana propia de las gram negativas denominada membrana externa. Y esa membrana a diferencia de la membrana citoplasmática y capa lipídica no posee simetría. Si se cortase la membrana citoplasmática, no se hallarían las mismas estructuras, Fosfolípidos por un lado y proteínas por otro, por dar un ejemplo. Por este motivo, LA MEMBRANA EXTERNA NO SE CONSIDERA UNA MEMBRANA CELULAR. No es ningún sinónimo de membrana citoplasmática o celular.

Esta membrana externa, está compuesta de dos láminas:

Una lámina que posee lipopolisacáridos (conocido como Endotoxinas) Una lámina que posee Proteínas.

La pared celular de los gram negativos se halla espacios que se encuentra entre el borde externo de la membrana citoplasmática y el borde interno de la membrana externa, denominados espacios periplásmicos, en estos espacios se halla péptidoglican y enzimas hidrolíticas de gran importancia, que definen la naturaleza de la célula, como catalasas, coagulasas, peptidasas, proteasas etc.

Lipopolisacáridos

Es una estructura compleja que está constituida por 3 componentes. De Adentro hacia afuera se dividen:

Lípido A Confiere característica tóxica al compuesto. Núcleo o core Es idéntico para individuos de la misma especie, formado por polisacáridos. Polisacárido O ó Antígeno O ó antígeno somático Son específicos para una CEPA de un

organismos. Pero diferentes entre especies.

Recordar que estos lipopolisacáridos se hallan en la pared celular, si la ubicamos como PARTE de la célula, más si nos preguntasen en que parte de la PARED celular se halla, sería en la membrana externa.

Bacterias atípicas:

Poseen características que no son comunes en las bacterias:

Poseen Pared celular con mucho lípidos, resisten la coloración por la cantidad de lípido en la pared, aun con presencia de péptidoglican. (micobacterias)

Algunos no poseen pared celular, poseyendo abundantes esteroles. Algunos son tan delgados que aun siendo Gram Positivo o Negativo, no logran teñirse ni verse

con el microscopio de luz.

Cápsula:

Es la capa más externa que puede rodear a una bacteria, usualmente la cápsula está formada de polisacáridos, con algunas excepciones, algunas formadas por proteínas o polipéptidos. Esta estructura se denomina de forma diferente según su relación con la pared celular.

Si es una estructura compacta que se liga estrechamente con la bacteria se llama Cápsula Si se halla laxa y desorganizada se le llama Glucocalix. Si se halla MUY laxa y muy muy desorganizada, poco unida, se llama Capa de Limo (Slime)

Sinónimo de cápsula = Antígeno K, (K, de Kapsel)

De las funciones que se pueden mencionar a cerca de la cápsula están:”

Protege a la bacteria, dándole una barrera es antigagocitaria.

Flagelos

Los flagelos son apéndices filiformes de la membrana celular, y en las procariotes están formados por la proteína Flagelina, más en las eucariotas, los flagelos están formados por Tubolina. En los procariotes el flagelo está compuesto por un polímero de flagelina, sin ninguna organización especial.

Formado por tres partes:

Filamento Gancho Cuerpo Basal.

El principio de movimiento, que es un flujo de protones que hace que se mueva el cuerpo basal, generando movimientos rotarios, por tanto desplazando la bacteria. Su función principal es claramente la locomoción de la bacteria. El flagelo tiene sinónimos, Antígeno H. de Hauch, significa película. En medios de cultivos, las bacterias con flagelos muestran una película sobre ellos, de ahí su nombre.

Dependiendo de la disposición del flagelo se pueden conocer con diferentes nombres:

Si se halla en un solo polo de la bacteria, se conoce como Monótrico. Si se halla en dos polos opouestos, se conoce como Anfítricos Si se halla un grupo de flagelos, un “Penacho” de flagelos en un solo polo Lofótrico. Si rodean a todo el cuerpo bacteriano, se conocen como Perítrico.

Fimbrias o Pilis.

Pilis viene de “Pili” que significa pelo o fimbria que significa “Fleco”. Son proyecciones que provienen del exterior de algunas bacterias. NO ESTAN PRESENTENS EN TODAS LAS BACTERIAS. Son más cortos, delgados y densos que los flagelos. Estos pilis están constituidos por pilina. Se dividen en 2 clases.

Pili Ordinarios: Cortos, delgados, rectos y numerosos. Rodean a TODO el cuerpo de la bacteria, poseen varias funciones, por ejemplo, ayuda a la adhesión de la célula con el hospedero. Función de evasión, que protege a las estructuras de cualquier agente dañino para la bacteria, como del sistema inmunológico, que protege a las estructuras bacterianas de ser reconocidos como agentes extraños. Y a veces pueden ser Tóxicas para algunas células.

Pili Sexual: Son escasos, más largos y más gruesos. Sirve para el intercambio del material genético de una bacteria a otra. No significa que es una reproducción sexual.

Endospora o espora

Es una característica no muy común, más común entre gram positivos que en gram negativos. En células procariotas estas esporas o endospora ejercen función de estructura de resistencia. La endospora le permite llevar a la bacteria a alternar en dos ciclos de vidas diferentes, qué son:

Estadio Vegetativo. Estadio de Espora.

En el estado de espora: Usualmente inerte, no se alimenta, no se multiplica, no se desarrolla. Espera las condiciones ambientales adecuadas para que pueda germinar y llegar al estadio vegetativo que si se multiplica, desarrolla y reproduce y en esta forma es que puede causar daño. La espora resiste: A altas temperaturas, desecación y agentes químicos dañinos para la bacteria.

Desecación: Puede sobrevivir en ambientes sin agua, o secos, por mucho tiempo.

Esta espora está compuesta por capas que son las que le confieren esta resistencia ante los diversos agentes adversos, entre ellos se encuentra el dipicolinato de calcio, ayuda a mantener las condiciones necesitadas de la espora, y por lo tanto la ayuda a poder resistir la desecación y otros ambientes adversos a la bacteria.

También posee una estructura que se le llama capa, otorgando impermeabilidad a la espora, que impide que los componentes químicos puedan entrar y destruir la bacteria, como desinfectantes etc. Formado con una proteína muy parecida a la queratina que poseemos en nuestra piel.

En el caso que las condiciones vuelvan a ser adversas para la bacteria, vuelve a producir una espora que, cuando la bacteria muera, permanecerá en esta espora, esperando a que las condiciones vuelvan a ser idóneas para germinar de nuevo al estado vegetativo y poder desarrollarse nuevamente.

Morfología básica

La morfología de las bacterias son principalmente 3.

Alargadas Bacilos Esférica Cocos Estirada, contorneada, Alargada, en espiral Espiroqueta Si posee muchos espirales se le conocen como Espiroqueta, en cambio si posee pocos espirales,

son conocidos como espirilos.

Arreglos y Variantes.

Que provienen de la clasificación anterior. Un bacilo que posee un aspecto curvo, se le conoce como Bacilo Curvo, o Bacilococo. Como el Vibrio Cholerae. Otro ejemplo como Neisseria gonorrhoeae que causa gonorrea, cuando se dividen quedan unidos y dan aparencia de granos de café, por la forma que toman, y les dan el nombre de diplococos. Algunos cuando se dividen quedan

Los bacilos pueden ser:

Bacilos simples: un bacilo simple Diplobacilo: Menos comunes, dos bacilos unidos. Streptobacilos: cadenas de bacilo Cocobacilo: Bacilos que son cortos.

Los cocos pueden ser:

Diplococos: Cocos unidos uno con otro, en pequeños grupos. Streptococo: Son cocos en forma de cadena. Stafilococo: muchos cocos agrupados en forma de racimo.

La tinción GRAM es una prueba rápida potente y sencilla que permite al clínico distinguir entredos clases fundamentales de bacterias, establecer un diagnóstico inicial e iniciar el tratamiento basándose en las diferencias inherenets entre bacterias. Las bacterias se fijan con clalor o se dejan secar sobre el porta, se tiñen coin violeta cristal que es un colorante que se precipita con yodo y después se elimina el exceso de colorante y el no ligado lavando el porta con un decolorante cuya base es la acetona y con agua. Se añade después un contraste, la safranina, para teñir las células decoloradas. Este proceso se realiza en menos de 10 minutos.

Las bacterias GRAM positivas se tiñen de morado, porque el colorante queda atrapado en una gruesa capa de peptidoglucan, más las GRAM negativa, tienen una capa de péptidoglican más delgada, que no retiene el violeta cristal, de forma que las células se tiñen con la safranina empleada como contraste y se ven rojas.

Por tanto podríamos decir que: Violeta: GRAM (+) Rojo: GRAM (-)