¡Descarga micro Tema 4 y más Apuntes en PDF de Microbiología solo en Docsity!
Tema 4: Estructura, citoplasma
Citoplasma y su contenido
El citoplasma procariotas es coloidal: o Agua 70% con sustancias en disolución o macromoléculas y partículas supramoleculares Contiene: o Material genéticos o Ribosomas: Los polirribosomas o polisomas son varios ribosomas unidos a una misma moléculas de RNA ribosómico. Aumentan la velocidad y la eficacia de la traducción. o Cuerpos de inclusión (no en todos): gránulos de material orgánico o inorgánico que se encuentran en la matriz citoplasmática. Sirven como criterio de identificación de la célula. Función: Almacenan energía. Sirven de reservorio para la construcción de macromoléculas. La mayoría de los cuerpos de inclusión están rodeados por una membrana fina rodeada de lípidos. Tipos:
- De reserva (orgánicos). a) Glucógeno: Polímero formado por unidades de glucosa unidas entre sí, similar al almidón, si se tiñen las cél. con yodo los gránulos de glucógeno aparecen en color rojizo, se observan con M.O. b) PHB: compuesto lipídico formado por moléculas de beta hidroxibutirato unidas por en laces éster formando polímeros. (Plásticos degradables). Producidas por bacterias y arqueas, eucariotas no. c) Carboxisomas: inclusiones poliédricas o hexagonales que contienen en su interior la enzima rubisco, esta es fundamental para los organismo que realizan la fotosíntesis. La poseen las cianobacterias, las bacterias de el azufre y las nitrificantes. 2. De reserva (inorgánicos). a) gránulos de polifosfato o de volutina: se tiñen de rojo con azul de metileno. Polímeros lineales de ortofosfato unidos por enlaces éster. Sintetizan ác. nucléicos y ATP. Reserva de fosfato inorgánicos. Producido por Algas, hongos, protozoos y bacterias. b) Gránulos de azufre: Gram – que oxidan compuestos reducidos de azufre. Reserva de energía. (Acidithobacillus). 3. Vacuolas de gas. Responsables de la flotabilidad de las células. Producidas por cianobacterias, bacterias fotosintéticas y arqueas (halófilas). Tienen estructura en forma de cilindro hueco. Poseen una pared compuesta por proteínas. 4. Magnetosomas (magnetitas). Partículas intracelulares de minerales de hierro. Bacterias acuáticas y algunas algas. Cogen el hierro de el exterior y mediante una serie de
reacciones lo trasforman en magnetita. Debido a esto están influidos por el campo exterior terrestre, dipolo magnético.
5. Clorosomas (pigmentos fotosintéticos). Cuerpos elipsoidales. Contienen pigmentos antena (bacterioclorofila c, d, e y carotenoides) esto lo utilizan las bacterias que hacen la fotosíntesis. Bacteria del azufre y bacterias fototrofas anoxigénicas. Se observan con microscopia óptica. o Endosporas : estructuras de resistencia que forman el grupo Gram +, formado por Bacillus, Clostridium y Sporosarcina. Las endósporas se producen en condiciones ambientales muy desfavorables. Se forman dentro de la célula vegetativa. Al conjunto de célula vegetativa se le llama esporangio. Esporangio= cel. madre+ endospora. Al final de la esporulación, la cel. madre se autolisa y la espora queda libre. Observación de endósporas por: verde malaquita. Tipos: Según el diámetro respecto a la cel madre: 1. Deformantes: a) Palillo de tambor o cerilla b) En huso: el núcleo deforma la parte central de la espora 2. No deformantes: Según su localización dentro del esporangio: a) Terminales: b) Subterminales c) Centrales Capas de la espora:
- Exosporio: capa formada por polisacáridos, proteínas y lípidos.
- Cubierta de la espora: formada por diferentes capas de queratina.
- Cortex: péptidoglicano.
- Core: cel. pequeña. Deshidratada. Tiene todo lo que una cel. vegetativa pero reducido.
- Ác. dipicolinico: esta en el centro del núcleo. A este se le unen iones de calcio. Forma el 10% del peso de la cel. deshidratada. Este ácido se enlaza al DNA.
- Proteinas SASP: también están solo en el núcleo de la célula. Se unen también al DNA previniéndolos de las radiacciones ultravioletas, de la desecación y del calor. Cambian la estructura de DNA de forma B a forma A, esta última es mucho más compacta. Cuando la espora se convierte en cel. vegetativa las proteínas SASP le sirve a la cel. como nutriente. Formación de una endospora:
- La célula se divide de forma asimétrica. Una vez que empieza la división, la membrana empieza a introducirse dentro de la célula para formar un tabique que separe dos células, una más grande que la otra.
Los enlaces peptídicos pueden ser inhibidos por la penicilina. Y los glucosídicos pueden ser inhibidos por la lisozima. En gram- hay L Ala-D Glu-DAP-D Ala. Los aa de dos cadenas distintas se unen directamente. En gram+ L Ala- D GluNH2-Lys-Dala. Las uniones entre aa de dos cadenas distintas no es distinto, existe un puente de aa entre medias. En gram + no hay DAP, pero si se encuentra L- diaminobutírico, L- lisina, L-homoserina y L-ormitina. Sintesis de pg´s Se necesitan 2 trasportadores UDP y Bactoprenol.. Antibióticos que actúan sobre la síntesis del pg´s Fosfomicina: inhibe la formación de NAM Tunicamicina: inhibe la traslocasa que cede el NAM unido al UDP y lo pasa al bactoprenol. Bacitracina: impide la regeneración del bactoprenol ß-lactámicos: inhiben transpeptidación (fase 4ª: entrecruzamiento de cadenas de PG ). Estructura de la pared celular de gram- y gram +. Gram+: Entre la capa de pg´s esta el ac. teicoicos y el lipoteicoico estos consisten en dos azúcares unidos por enlaces fosfatos. Los ac. teicoicos se unen al NAG, mientras que los lipoteicoicos se unen a la parte lipídica de la M.P.
Los dos aportan carga negativa a la pared celular, lo que permite la unión de esta a cationes divalentes .Estas estructuras tienen un carácter antigénico y son lugares receptores de bacteriógagos. Los bacteriófagos son unos virus que infectan bacterias. Gram -: Pared celular formada por una membrana interna y pg´s (10%). La membrana externa podría ser similar a la M.P. Pero en la membrana externa la parte de arriba no es igual a la M.P, ya que está formada por lipopolisacáridos (LPS). La LPS solo se encuentra en Gram -. Esta formada por tres estructuras: Lipido a: la que esta en el interior. Formado por derivados de la glucosamina unidos a un fosfato y a ac. grasos. Núcleo o core: formado por heptosas, galctosas, glucosa y N-acetilglucosamina. Polisacarido o antígeno O: Capa más externa compuesta por azúcares galactosa, glucosa, manosa, ramnosa y azucares muy raros que solo se encuentran en esta capa. Función del LPS: Contribuye a la carga negativa de la superficie bacteriana Adhesión de superficies Menos soluble a detergentes y más resistente a disolventes orgánicos Hace que la célula sea muy impermeable Los gram – es donde se encuentra la mayor parte de microorganismo patógenos para el hombre, en el gram + también pero menos. En Gram – también se encuentran otras moléculas como la lipoproteína de Bravn. Esta se encarga de unir la membrana externa con el pg´s esta unión es muy fuerte. Porinas, están formadas por proteínas unidas, formando un poro en medio. Dejan pasar sustancias de diferente tamaño. ¿Por qué es importante la pared celular? Da forma a la celula Protege de la lisis osmótica: Protoplastos (Gram +) y esferoplastos (Gram-). La penicilina y la lisozima actúan a nivel de pg´s. Tema 6: Movimientos
1. Fimbrias Muchas bacterias poseen apéndices que son cortos y muy finos a modo de pelos. Solo se pueden observar mediante microscopía electrónica.
o Potencial rédox Interacciones célula-célula QUIMIOTÁXIS. Fenómeno por el cual una célula se mueve acercándose o alejándose de ciertos compuestos químicos. Están implicadas una serie de proteínas en la quimiotaxis. Estas proteínas detectan una serie de estímulos fuera de la célula mediante un sistema de traducción de señales lo que implica que el flagelo cambie de dirección. Las MCP se pueden encontrar en dos estados: uno en cual gira en contra de las agujas del reloj y camine; y otro en el que se encuentre a favor de las agujas del reloj y voltee. Cuando voltea, la MCP esta en un estado que interacciona con la proteína CheW que interacciona con la CheA y esta se autofosforila interaccionando con la proteína FliM y cambie de dirección. Cuando el flagelo gira en contra de las agujas del reloj, las MCP se encuentran en un estado conformacional que no interaccionan con CheW ni con CheA y toda la cascada de reacciones no se produce. CheR introduce continuamente grupos metilos a las MCP. Llega un punto que el numero de metilos cambia la conformación de la MCP produciéndose la cascada de reacciones y por lo tanto voltee y cambie de dirección. Una vez fosforilada CheB retira los grupos metilos que introduce CheR y se vuelve a la situación inicial de MCP. AEROTAXIA. Fenómenos por el cual una célula se mueve alejándose o acercándose del O 2 si lo necesitan o no. FOTOTAXIS. Fenómenos por el cual una célula se mueve acercándose o alejándose de la energía lumínica. MAGNETOTAXIS. Fenómenos por el cual las bacterias que tienen magnetosomas se orientan y siguen las líneas del campo magnético terrestre. Estos magnetosomas están rodeados de fosfolípidos y proteínas que no tienen nada que ver con la MP. MOVIMIENTO AXIAL Este tipo de movimientos se da especialmente en un grupo de microorganismos y que son las espiroquetas. El número de flagelos es muy variable, unos tienen dos y algunos mas de 100. MOVIMIENTO MEDIANTE PILUS TIPO IV. Si necesitan ir hacia un lado sacan el pili hacia el lado correspondiente donde desean desplazarse. MOVIMIENTO DESLIZANTE. Movimiento deslizante suave sobre superficies sólidas que no requiere de flagelos o pili. Tema 7: Expresión génica. Dogma central de la biología molecular: Replicación Transcripción Traducción DNA: 2 desoxi D ribosa, A,G,C,T y doble hélice. RNA: ribosa, A,G,C,U y monocaterianos. Gen: segmento o secuencia de DNA que codifica para una proteína. Operón: conjunto de genes bacterianos que se contranscriben. Se van a transcribir en una misma cadena de RNAm policistrónico.
Síntesis del RNA: a) RNA polimerasa : formada por una serie de subunidades denominadas alfa, beta, beta prima y omega. Estas subunidades forman el núcleo central de la enzima. Luego está la sigma que se une al núcleo de la enzima y se une solo al inicio de la transcripción. Sustratos: UTP, GTP, ATP y CTP. Pasos de la transcripción:
1. Iniciación: la RNA polimerasa necesita la subunidad sigma. Esta reconoce una secuencias especificas en el DNA (operón), promotor, le indique que tiene que comenzar con la síntesis. En el promotor se distinguen dos partes: Caja tata TATAAT (región menos 10) y la caja consenso TTGACA (región menos 35). Cuanto más se parece a la secuencia consenso más fuerte son los promotores, es decir, son muy importantes para la célula. 2. Elongación : la subunidad sigma sale de la RNA polimerasa. La RNA polimerasa abre la doble hélice y recorre una de las cadenas (copia la 3’ 5’). 3. Terminación : existen unas secuencias de terminación. En bacterias hay dos tipos: Terminación independiente de Rho. Secuencias repetidas inversamente, en medio de estas dos secuencas repetidas hay una secuencia corta que no se repite. A continuación de estas secuencias repetidas hay una cadena de adeninas. Cuando se transcriben forman un bucle que desestabiliza la unión haciendo que el RNAm se separa, y ahora posee una cola de uracilos. Terminación dependiente de Rho. Rho es una proteína que tiene afinidad por el RNAm. Esta molecula se une al RNAm reconociendo una secuencia especifica cortando la unión del RNAm al DNA. Antibioticos que actúan a nivel de transcripción: Actinomicina: bloquea de la RNA polimerasa. Rifampicina: se une a la subunidad beta de la RNA polimerasa impidiendo que funcione. Regulación de la expresión génica (transcripción): Síntesis de solo aquellos genes que se necesiten en ese momento. 1. Proteínas reguladoras: se unen a regiones operadoras, que están cerca del operón. Existe un gen regulador que codifica una proteína reguladora, que puede ser de dos tipo: Represor: impide que se sintetice el RNAm. Control negativo. Inducible: es inducible porque normalmente no hay transcripción. EL inductor se une al represor modificándolo y ya no se puede unir al operador pudiéndose formar el RNAm. Reprimible: siempre se forma transcripción. El represor no se puede unir al operador. Pero si existe el corepresor si puede unirse al operador y se produce la síntesis. Activador: promueve que se sintetice el RNAm. Control positivo. Buscar Operón Lac: Compuesto de 3 genes: Lac z: codifica para la galactosidasa. Lac Y: galactosido permesa. Lac A: tiogalactósido transferasa. No actúa en esta ruta metabolica aunque se encuentre en el mismo operón que los demás genes.
El nucleoide el conjunto del cromosoma junto con el demás material genético del organismo Se encuentra en una región concreta del citoplasma El genoma bacteriano está formado por un solo cromosoma principalmente circular, algunos microorganismos poseen otro material cromosómico: plásmido. Los cromosomas aislados constan de 60% DNA, 30% RNA y 10% proteínas. Algunas excepciones al cromosoma típico procariota Borrelia y Streptomyces: cromosoma lineal Bacterias con dos o más cromosomas Rhodobacter, Vibrio, Leptospira, Brucella: dos cromosoma lineales Sinorhizobium meliloti: tres cromosomas circulares Agrobacterium tumefaciens: 1 lineal y 1 circular Plásmidos Elemento extracromosómico, circular y capaz de autorreplicarse. También los hay lineales Tamaño muy variable (2-1000) Megaplásmidos. Superenrollados: forma más compacta del DNA en una célula. Episomas: plásmidos que pueden integrarse en el cromosoma bacteriano. Los plásmidos no poseen ningún gen especial Según el nivel de replicación: nº de copias bajos: control estricto nº de copias alto: control relajado Tamaño del cromosoma Bacterias “típicas”: 3000-5000 kpb Ej.: Escherichia coli (4700 kpb) Bacterias pequeñas: 700-1000 kpb Ej.: Mycoplasma genitalium (700 kpb) Bacterias con ciclos complejos: 12000 kpb Ej.: Actinomicetos, cianobacterias Plásmidos según su capacidad de transferencia horizontal Plasmidos conjugativos: pueden trasnsferirse entre distintos microorganismos. Generalmente los plásmidos se transmiten mediante el mismo tipo de microorganismos. Aunque hay algunos que se transfieren entre distintas especies: plásmidos promiscuos. Poseen los genes tra. Plasmidos no conjugativos: no se pueden transferir los plásmidos. Algunos fenotipos codificados por plasmidos Resistencia a antibióticos (plásmidos R) Resistencia a metales pesados (ej., a Hg) Virulencia (toxinas, invasión de tejidos, etc.) Producción de bacteriocinas 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 Factor F: implicado en la conjugación. Solo están en algunas células: F+. Los microorganismo que las poseen pueden producir pilis.
Mecanismo de transferencia génica entre microorganismos Conjugación: Transferencia entre dos microorganismos físicamente unidos. Uno de los microorganismos tiene que tener factor F. Transformación: entrada de material génico, dentro de la célula, desnudo. Transducción: transferencia génica mediante bacteriófagos. Características generales de la transferencia génica en bacterias La transferencia es unidireccional, parcial. Una vez que el material ha pasado a otra bacteria tiene que unirse junto al DNA del cromosoma bacteriano, menos si es un plásmido. Recombinación: General u homologa: integrarse en cualquier zona del cromosoma. Especifica: o se inserta en una zona concreta. El genoma de la célula que recibe un fragmento de DNA: endogenote. El fragmento que se transfiere: exogenote.
1. Conjugación: Para que se produzca el microorganismo que transfiere el material tiene que tener factor F. El factor F: es un plásmido de doble cadena de DNA en el que se han identificado genes esenciales (genes tra; encargados de que el plásmido pueda transferirse). Tiene secuencias de inserción específicas. Al ser autorreplicativos tienen un lugar donde se produce eso: Ori V. Tiene un origen de transferencia: Ori T. Para que se produzca esto el pili tiene que unir microorganismos. El pili del F+ se une al F-. Después de la unión el pilis se retrae hasta que los microorganismos están unidos físicamente. Este pili forma un poro por donde se transfiere el material genéticos. Luego se transfiere una de las cadenas del Factor F de una célula a otra (circulo rodante) cada célula sintetiza la otra cadena. Cada microorganismo tiene una copia de Factor F entero, por tanto, la célula F- pasa a ser F+. Se produce un episoma , las células que poseen esto se les denomina: Hfr. Si el Hfr se conjuga con una F-, el plásmido Hfr se abre y empieza a transfiere un fragmento de F y series de genes. Este microorganismo que a recibo eso sigue siendo F-. EN Hfr el plásmido que tiene el factor F inserto en el cromosoma bacteriano sale de este llevándose parte de la información génica. Ese plásmido se denomina F’. Si este se conjuga con un F- , este F- se trasforma en F’. (Mirar video).
