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TEMA 5. LA CÉLULA PROCARIOTA
Membrana plasmática: frontera mecánica de la célula, barrera permeable selectiva, transporte de nutrientes y residuos, localización de muchos procesos metabólicos, detección de señales ambientales, anclaje del flagelo
Nucleoide: localización del cromosoma (alberga la información genética)
Plásmidos: resistencia a antibióticos y metales pesados, degradación de hidrocarburos, conjugación…
Cuerpos de inclusión: almacenamiento de carbono, fosfato y otras sustancias
Vacuola de gas: hincha la célula para flotar en un medio acuático
Ribosomas: síntesis de proteínas
Endospora: forma de resistencia (supervivencia ante situaciones adversas)
Espacio periplásmico: contiene enzimas hidrolíticas y proteínas de unión para la captura y transporte de nutrientes
Pared celular: confiere rigidez, protege frente a la lisis celular, ayuda a mantener la forma celular
Cápsula: adherencia a superficies, resistencia frente a la fagocitosis
Fimbrias y pelos: adherencia a superficies, conjugación bacteriana
Flagelos: movimiento
ESQUEMA MEMBRANA CITOPLASMÁTICA EN BACTERIAS
ESTABILIDAD DE MEMBRANAS: HOPANOIDES
PUENTES DE H E INTERACCIONES HIDROFÓBICAS CATIONES DE CALCIO Y MAGNESIO
En las arqueas, la membrana puede ser una bicapa lipídica si los lípidos se unen a un solo glicerol, o una monocapa más rígida si se unen a un glicerol por cada extremo. En ningún caso poseen colesterol.
En las arqueobacterias la unión del glicerol es por un enlace éter. Los lípidos están formados por unidades repetidas de isopreno con enlaces Glicerol di-éter y glicerol tetra-éter, son las estructuras más comunes.
• FUNCIONES DE LA MEMBRANA PLASMÁTICA
1. Generación de energía Sitio de generación y uso de la fuerza motriz de protones (estado energético de la membrana generado por el movimiento de protones a favor de un gradiente electroquímico) 2. Anclaje de proteínas. Procesos de transporte, bioenergética, quimiotaxis y fototaxis 3. Barrera de permeabilidad. Evita pérdidas y funciona como puerta de entrada de nutrientes y salida de deshechos y enzimas
- TRANSPORTE PASIVO El transporte pasivo es el intercambio simple de moléculas de una sustancia través de la membrana plasmática donde no hay gasto de energía (a favor de gradiente de concentración o de carga eléctrica)
- DIFUSIÓN SIMPLE. Por difusión simple se intercambian sustancias disueltas de muy bajo peso molecular, cuanto menor tamaño molecular y mayor carácter hidrófobo, mejor difunde una sustancia a través de la membrana. Es la difusión de agua, gases disueltos o moléculas liposolubles por la capa doble de fosfolípidos de la membrana citoplasmática. Es el movimiento de las moléculas en el fluido, desde las regiones de alta concentración hasta las de menor concentración, como es el caso del agua, gases disueltos (oxigeno, dióxido de carbono) y moléculas liposolubles (alcohol etílico y la vitamina A) que cruzan la membrana con facilidad.
- DIFUSIÓN FACILITADA. Es el movimiento de moléculas más grandes que no pueden pasar a través de la membrana plasmática y necesita ayuda de una proteína u otros mecanismos (exocitosis) para pasar al otro lado. También se llama difusión mediada por portador porque la sustancia transportada de esta manera no suele poder atravesar la membrana sin una proteína portadora específica que le ayude.
Se diferencia de la difusión simple a través de conductos en que mientras que la magnitud de difusión de la difusión simple se incrementa de manera proporcional con la concentración de la sustancia que se difunde, en la difusión facilitada la magnitud de difusión se aproxima a un máximo (Vmáx), al aumentar la concentración de la sustancia.
- TRANSLOCACIÓN DE GRUPO. Participación de proteínas citoplasmáticas y fosforilación de la sustancia transportada a partir del fosfoenolpiruvato.
[ Las bacterias utilizan un proceso denominado translocación de grupos para llevar a cabo la captación neta de ciertas azucares (glucosa y manosa), en el cual el sustrato se fosforila durante el proceso de transporte. No constituye una forma de transporte activo debido a que no implica la participación de un gradiente de concentración. Este proceso permite que las bacterias utilicen sus fuentes energéticas en forma eficiente al acoplar el transporte con el metabolismo. Tales sistemas de transporte de azúcares se denominan sistemas fosfotransferasa, también participan en la movilización hacia estas fuentes de carbono y en la regulación de varias vías metabólicas más]
- SISTEMA ABC. Participación de proteínas periplasmáticas y energía derivada del ATP
[ Este mecanismo utiliza ATP en forma directa para transportar solutos al interior de la célula. En las bacterias Gram negativas, el transporte de muchos nutrientes se facilita por la acción de proteínas de unión especificas que se localizan en el espacio periplasmático; en las Gram positivas las proteínas de uniones están adheridas a la superficie externa de la membrana celular. Estas proteínas tiene como función la transferencia del sustrato captado hacia un complejo proteínico unido a la membrana]
Estructura rígida que rodea a la membrana plasmática de los procariotas, excepto micoplasmas y Thermoplasma.
- FUNCIONES. Confiere rigidez, protege a la lisis celular, participa en el movimiento celular y contribuye a la patogenicidad.
-Glucano. Polímero de N-
acetilglucosamina (NAG) y N-
acetilmurámico (NAM) unidos por enlace
glucosídico b-1,4.
-Tetrapéptido del Glucano (unidad del
peptidoglucano) : dímero NAG-NAM
unido a un péptido de 4 aminoácidos
(posición 3: diaminopimélicoo lisina)
+POLISACÁRIDOS ÁCIDOS
-Ácidos teicoicos. Polímero de glicerol-P o ribitol-P, con grupos hidroxilo sin sustituir o sustituidos por azúcares, aminoazúcares o D-alanina, unidos covalentemente al NAM. Confieren carga negativa a la pared (captación de cationes)
-Unión de los glucanos: enlace péptídico y
principalmente puente interpeptídico entre los tetrapéptidos.
- Longitud de los glucanos: 40-80 unidades
disacarídicas (parámetro que influye en la forma de la
bacteria)
- Número de capas: elevado, hasta 50 en especies de
Bacillus
- Confiere a la pared sus principales funciones:
rigidez, resistencia a la lisis y participa en la
determinación de la forma celular
-Ácidos lipoteicoicos. Glicerol-teicoicos unidos a los lípidos de la membrana plasmática
+ESPACIO PERIPLASMÁTICO
Interfase débil de peptidoglucano entre la membrana plasmática y el peptidoglucano rígido. Contiene muy pocas enzimas. Las bacterias Gram positivas secretan las enzimas (exoenzimas)
- GRAM NEGATIVOS
- Dominio Bacteria
+MEMBRANA EXTERNA
Bicapa lipídica (mosaico fluido), asimétrica y menos fluida que la membrana plasmática ■ Fosfolípidos ■ Lipopolisacáridos. Lípido A, núcleo del polisacárido, polisacárido O*
- Lípido A. Glucolípido (glucosamina + ácidos grasos saturados). Confiere rigidez (poca fluidez, muy hidrófobo y compacto) y resistencia (solventes orgánicos, detergentes). Endotoxina.
- Núcleo del polisacárido. Cetodesoxioctonato (KDO) + heptosas + hexosas. Contribuye a la carga negativa de la superficie, capta cationes que estabilizan la membrana.
- Polisacárido O. Larga cadena de unidades oligosacáridas formadas por 3-5 residuos de hexosas y otros azúcares inusuales. Protege frente a las defensas del huésped (antígeno somático O) ■ Proteínas de transporte (porinas). Proteínas transmembrana constituidas por tres subunidades idénticas, que permiten el paso de sustancias hidrofilicas de bajo peso molecular. Las hay inespecíficas y especificas. *[El lípido A está formado por un disacárido de glucosamina fosforilada unidas por enlace β (1→6), esterificado con ácidos grasos; los más comunes son el ácido caproico, ácido láurico, ácido mirístico, ácido palmítico y ácido esteárico . El lípido A es la endotoxina bacteriana, y es el responsable del desencadenamiento de la respuesta inmunitaria en el sujeto infectado y, por tanto, de la fiebre y el malestar. El núcleo es un oligosacárido que se puede dividir en una región interna, compuesta por ácido 3-desoxi-D- manooctulosónico (Kdo) y L-glicero-D-manoheptosa (Hep), y una externa, formada por hexosas (glucosa, galactosa y N-acetilglucosamina). El antígeno O es la estructura más externa de la bacteria. Está formado por polímeros de oligosacáridos de longitud variable. Los azúcares que lo componen son neutros y acídicos, aminoazúcares, y raras veces azúcares inusuales como 6-desoxihexosas y 3,6-didesoxihexosas. Actúa como receptor para muchos bacteriófagos, y en el hospedador evita el reconocimiento del lípido A por parte de los macrófagos]
- (^) FUNCIONES. Evita la pérdida de proteínas periplasmáticas y actúa como barrera protectora (protege frente a la entrada de sales biliares, antibióticos…) 2. Dominio Archaea
+PSEUDOPEPTIDOGLUCANO
Polímero de unidades disacáridas sustituidas por tetrapéptidos. -Unidad disacárida. N-acetilglucosamina unida por enlace β (1,3) al ácido N- acetyltalosaminurónico (NAT) -Tetrapéptido. Aminoácidos de la serie L -Unión tetrapéptidos. Enlace peptídico directo
+FUNCIONES
■ En Arqueas ayuda a mantener la forma celular ■ (^) Barrera de permeabilidad ■ Facilita la adhesión a superficies y la de exoenzimas ■ Factor de virulencia en patógenos ■ Protección frente a fluctuaciones iónicas y pH, estrés osmótico y frente a mecanismos de defensa del huésped. ■ Resistencia a la depredación
Material viscoso y pegajoso, de naturaleza polisacárida y en algunos casos proteica, que rodea a la pared celular de algunos procariotas. Dos tipos según su rigidez, grosor y organización:
- Cápsula. Cubierta integral, rígida, organizada (unidades estructurales repetidas) e impermeable a algunos colorantes (nigrosina)
- Capa mucosa. Cubierta difusa y flexible, fácilmente deformable y permeable a los colorantes (difícil visualización)
+FUNCIONES ■ Adherencia a superficies y células hospedadores (patógenos) ■ Protección: desecación (retiene agua), depredación, agentes antibacterianos… ■ Movilidad en bacterias deslizantes
Apéndices filamentosos, rectos y rígidos, insertados a nivel de la membrana plasmática. Los poseen casi todas las bacterias Gram negativas y solo algunas Gram positivas.
+FIMBRIAS. Filamentos delgados y numerosos compuestos por proteínas que se disponen helicoidalmente. Participan en la adhesión de las bacterias entre ellas (biofilms) y a superficies
+PELOS (PILI). Filamentos más grandes y gruesos pero menos numerosos que las fimbrias, compuestos por pilina (proteína) Participan en el proceso de conjugación, en el movimiento por deslizamiento “a tirones”, en la adhesión entre células y en la fijación de bacterias patógenas a las células animales.
Largos apéndices filamentosos helicoidales, responsables del desplazamiento en medios líquidos de la mayor parte de las bacterias móviles. -Polares. Monotricos, anfitricos y lofotricos -Peritricos
+FILAMENTO. Parte visible en el microscopio óptico. Constituido por subunidades de flagelina (proteína). Es una hélice rígida, que no realiza trabajo mecánico ya que el movimiento esta proporcionado por el motor del cuerpo basal
+GANCHO. Estructura curva de 80 nm de longitud y 22 nm de ancho. Está formado por subunidades de una sola proteína. Conecta el cuerpo basal con el filamento de flagelina.
+CUERPO BASAL. Inmerso en la pared y en la membrana. Ancla el flagelo al cuerpo celular (relacionado con la función de motor flagelar)
-BACTERIAS GRAM NEGATIVAS. Dos parejas de anillos atravesados por un cilindro -BACTERIAS GRAM POSITIVAS. Una pareja de anillos atravesada por un cilindro
+SÍNTESIS DEL FLAGELO
Flagelo en Gram negativasFlagelo en Gram positivas
La síntesis comienza con el ensamblaje del anillo MS en la membrana, seguida de la formación de los otros anillos, el gancho y la proteína terminal (cap). La flagelina (de la que se necesitan unas 20.000 moléculas para hacer un filamento) se desplaza hasta el gancho para hacer el filamento. Las moléculas de flagelina se sitúan en su posición correcta mediante las proteínas terminales (cap) que aseguran que el desarrollo del filamento en crecimiento es uniforme.
+MOVIMIENTO FLAGELAR
Polar monotricoPeritricos
