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Microbiología tema 3, Apuntes de Microbiología

Universidad de Murcia (UM)Microbiología

Asignatura: Microbiología, Profesor: , Carrera: Biología, Universidad: UMU

Tipo: Apuntes

2014/2015

Subido el 30/09/2015

sofiabarberopaz
sofiabarberopaz 🇪🇸

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TEMA 3. La célula procariota (I)
MORFOLOGÍA EXTERNA, TAMAÑO Y DISPOSICIÓN
Tamaño: las medidas utilizadas son el nanómetro (nm) y la micra (µm). El
diámetro de las células procariotas es normalmente inferior a 2µm. El tamaño
es un parámetro determinado genéticamente y condicionado por los factores
ambientales. Los organismos eucariotas son más grandes que los procariotas.
Morfología:
- Coco: células de forma esférica
- Bacilo: forma cilíndrica o de bastoncillos con extremos de diferente
manera (puntiagudos, redondeados, cuadrados,…).
- Bacilococo o cocobacilo: bacterias no tan alargadas como los bacilos ni
tan esféricas como los cocos. Aún así siguen siendo más anchas que largas.
- Espirilo: morfología en espiral o helicoidal, pudiendo presentar una o
más vueltas de hélice. A su vez se dividen en:
· espirilo: célula helicoidal rígida
· espiroqueta: célula helicoidal flexible.
- Vibrios: células con morfología similar a una coma o a un bacilo
curvado, asemejándose a una media vuelta de hélice.
Existen otras morfologías diferentes, como células filamentosas,
alargadas, que forman prolongaciones (tallos o pedúnculos).
*Pleomorfismo: la misma bacteria puede tener distintas formas.*
- Agrupaciones de células: la mayoría de los procariotas se dividen
asexualmente por fisión binaria. Se forma un tabique transversal y se
separan las 2 células. Hay agrupaciones de células características:
1. Cocos
· Diplococos: son asociaciones de parejas de cocos. Se produce cuando
los tabiques de división son en un solo plano y paralelos. Ej: Neisseria.
· Estreptococos: los tabiques de división son en un solo plano y paralelos
entre sí. Ej: Streptococcus.
· Tétradas: los tabiques de división son paralelos o perpendiculares entre
sí dando lugar a agrupaciones en tétradas o múltiplos de 4. Ej: Pediococcus.
· Sarcinas: los tabiques de división aparecen en las 3 dimensiones del
espacio, formando paquetes cúbicos. Ej: Sarcina.
· Estafilococos: son agrupaciones de cocos irregulares. Los tabiques de
división aparecen en cualquier dirección. Aspecto de racimo. Ej:
Staphylococcus.
2.Bacilos.
·Estreptobacilus
·En empalizada
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TEMA 3. La célula procariota (I)

MORFOLOGÍA EXTERNA, TAMAÑO Y DISPOSICIÓN

Tamaño: las medidas utilizadas son el nanómetro (nm) y la micra (μm). El diámetro de las células procariotas es normalmente inferior a 2μm. El tamaño es un parámetro determinado genéticamente y condicionado por los factores ambientales. Los organismos eucariotas son más grandes que los procariotas. Morfología:

  • Coco: células de forma esférica
  • Bacilo: forma cilíndrica o de bastoncillos con extremos de diferente manera (puntiagudos, redondeados, cuadrados,…).
  • Bacilococo o cocobacilo: bacterias no tan alargadas como los bacilos ni tan esféricas como los cocos. Aún así siguen siendo más anchas que largas.
  • Espirilo: morfología en espiral o helicoidal, pudiendo presentar una o más vueltas de hélice. A su vez se dividen en: · espirilo: célula helicoidal rígida · espiroqueta: célula helicoidal flexible.
  • Vibrios: células con morfología similar a una coma o a un bacilo curvado, asemejándose a una media vuelta de hélice. Existen otras morfologías diferentes, como células filamentosas, alargadas, que forman prolongaciones (tallos o pedúnculos). Pleomorfismo: la misma bacteria puede tener distintas formas.
  • Agrupaciones de células: la mayoría de los procariotas se dividen asexualmente por fisión binaria. Se forma un tabique transversal y se separan las 2 células. Hay agrupaciones de células características:
  1. Cocos · Diplococos: son asociaciones de parejas de cocos. Se produce cuando los tabiques de división son en un solo plano y paralelos. Ej: Neisseria. · Estreptococos: los tabiques de división son en un solo plano y paralelos entre sí. Ej: Streptococcus. · Tétradas: los tabiques de división son paralelos o perpendiculares entre sí dando lugar a agrupaciones en tétradas o múltiplos de 4. Ej: Pediococcus. · Sarcinas: los tabiques de división aparecen en las 3 dimensiones del espacio, formando paquetes cúbicos. Ej: Sarcina. · Estafilococos: son agrupaciones de cocos irregulares. Los tabiques de división aparecen en cualquier dirección. Aspecto de racimo. Ej: Staphylococcus. 2.Bacilos. ·Estreptobacilus ·En empalizada
  • Relación entre forma y modo de vida: la relación superficie/volumen es mayor en bacilos y cocos, y aún mayor en bacterias filamentosas. Sin embargo, los cocos suelen ser más resistentes que los bacilos. La mayor relación superficie/volumen se presenta en una bacteria, la bacteria de Walsby, que es cuadrada, y que se descubrió en una charca salina. à Fenómeno de multicelularidad La mayoría de los microorganismos son unicelulares. No obstante, algunas forman grupos de bacterias, como:
  • Cianobacterias: son bacterias Gram-.
  • Actinomicetes: son bacterias Gram+.

MEMBRANA PLASMÁTICA DE BACTERIAS Y ARQUEAS

Está formada por lípidos, proteínas periféricas e integrales y carbohidratos. Las membranas procariotas carecen de esteroles, excepto bacterias metanótrofas y micoplasmas que sí tienen. Los eucariotas sí tienen esteroles. Los esteroles hacen a las membranas más estables pero menos flexibles. Bacterias : tiene entre 5 y 10nm de grosor. Es visible a ME. Es un sistema de membrana unitaria que se extiende por dentro de la pared celular, imprescindible para las bacterias. Lípidos: son anfipáticos. Tienen un extremo polar hidrofílico (exterior), y un extremo no polar hidrofóbico (interior). Las bacterias tienen hopanoides (tipo esterol, pentacíclicos). Estos hopanoides se sintetizan a partir de los mismos precursores que los esteroles. Proteínas periféricas e integrales: producen energía, transportan y sintetizan componentes. Las periféricas están débilmente unidas a la membrana. Son entre el 20 y el 30% del total. Las integrales son anfipáticas. Son entre el 70 y el 80% del total. Algunas atraviesan la bicapa. Carbohidratos: están en la superficie externa. Arqueas : la membrana es distinta. La naturaleza de los lípidos es distinta a la de los de bacterias y eucariotas. Presentan hidrocarburos de tipo isoprenoide de cadena ramificada unidos a glicerol por enlace éter, dando isoprenil glicerol. Pueden formarse diéteres y tetraéteres de glicerol unidos por bifitanilos de 40C (tetraéteres) y por fitanilos de 20C (diéteres). Los lípidos con enlace éter indicativo tienen origen y prevalencia en medios extremos. Arqueas à fosfato, sulfato o glucosa. Eucariotas à siempre fosfato. Enlace éter más estable que enlace éster.

- Funciones:

  • retiene el citoplasma y lo separa del exterior.
  • Espacio periplásmico: espacio entre la membrana plasmática y la membrana externa de las Gram-. En Gram+ se puede observar un espacio similar pero más pequeño entre la membrana plasmática y la pared celular. Este espacio está ocupado por PG muy hidratado, con consistencia gelatinosa, y con abundantes proteínas.

Estructura del PG : el peptidoglicano o mureína es un gran polímero compuesto por muchas subunidades idénticas. Está formado por polímeros de azúcares y aa’s. El PG es un heteropolímero que contiene 2 derivados de azúcar:

  • N-acetilglucosamina (NAG)
    • Ácido N-acetilmurámico (NAM): derivado del NAG (NAG + ác. láctico à NAM)

El esqueleto de este polímero está constituido por residuos alternantes de NAG y NAM. Se alternan por enlaces β1à4 (enlaces glusosídicos muy fuertes) El grupo COOH del NAM es muy reactivo y puede formar enlaces con aa's, que en procariotas pueden ser del tipo L y D.

Las cadenas de subunidades de peptidoglicano están entrecruzadas por sus péptidos. A menudo, el grupo carboxilo de la D-alanina terminal de una mureína está conectado directamente al grupo amino del ácido diaminopimélico de una mureína de otra cadena paralela, pero en otras ocasiones se puede emplear en su lugar un interpuente peptídico.

El peptidoglicano define a las células como procariotas. Todas las células con peptidoglicano son procariotas, aunque no todas las células procariotas tienen peptidoglicano.

  • Micoplasmas: son bacterias sin pared celular, y por lo tanto, sin peptidoglicano.
  • Arqueas: presentan pseudopeptidoglicano

Biosíntesis del PG: es un proceso que consta de 3 fases: 1 - Síntesis de PG propiamente dicha en el citoplasma: las unidades repetitivas del PG se sintetizan unidas a UDP. 2 - Las unidades se transfieren a un lípido transportador que facilita su transporte a la membrana. 3 - En la cara externa de la membrana se polimerizan, dando lugar a PG mediante una serie de enzimas presentes en la cara externa de la membrana. El PG forma una red bidimensional que rodea a las células en forma de saco. Su síntesis requiere que esas unidades se enlacen en 2 dimensiones:

  1. Una de ellas enlazando NAG-NAM mediantes enlaces β(1-4).
  2. Otra dimensión mediante la unión de una cadena con otra por un enlace peptídico entre el carboxilo del último aa con el grupo amino de un diaa situado en la posición 3 de la otra cadena. Sin embargo, no siempre sucede esto, y hay cadenas que no van enlazadas. La composición química del PG es típica de bacterias. En arqueas aparece el pseudoPG. Entre bacterias, el PG se diferencia en la frecuencia de los enlaces y en la composición de las cadenas peptídicas. En el citoplasma, lo primero que ocurre es una fosforilación, produciéndose F-6P o G-6P. Después, se produce una aminación: la fructosa-6P o la glucosa-6P pasan a glucosamina-6P con adición de glutamina. Mediante aporte de CoA se forma N-acetilglucosamina-6P, que pasa a N-acetilglucosamina-1P y finalmente, con gasto de UTP, pasa a UDP- N-acetilglucosamina (UDP-NAG). Ésta reacciona en un proceso de reducción al PEP, formándose UDP-NAM. A continuación se van incorporando los diferentes aa's. En el citoplasma se sintetiza como un pentapéptido (5 aa's) con 2 alaninas terminales en vez de 1. Así, se forma UDP-NAM-pentapéptido. Éste debe atravesar la membrana, pero ésta es impermeable a moléculas energéticas. Un lípido, el bactoprenol, lo transporta por la membrana. El bactoprenol es un lípido isoprenoide de 55C que está fosforilado. Interactúa con el UDP-NAM- pentapéptido, uniéndose al NAM por un enlace fosfodiéster, produciéndose entonces una liberación de UMP al citoplasma. La forma bactoprenol- pentapéptido reacciona con UDP-NAG, y NAG se incorpora. En esta forma se transporta y se libera el bactoprenol. Las cadenas se unen por enlaces peptídicos por las enzimas transaminasas. A veces la transpeptidación no es directa y se realiza a través de puentes interpeptídicos de pentaglicina. Las enzimas autolisinas realizan cortes en puntos concretos, y van cortando las uniones que conectan zonas ya existentes de cadena e insertando nuevas unidades, permitiendo así el crecimiento de la célula, hasta que llega un momento en que se tabica.

PARED CELULAR DE GRAM POSITIVAS Normalmente, la gruesa pared celular de las bacterias Gram+ está constituida principalmente por peptidoglicano, cuyas mureínas a veces están entrelazadas por puentes peptídicos. Sin embargo, estas células contienen también una gran cantidad de ácidos teicoicos, que son polímeros que se intercalan entre el peptidoglicano y la membrana. Algunos se unen a la membrana estableciendo enlaces con ella; a éstos se les llaman ácidos lipoteicoicos. Los ácidos teicoicos pueden ser:

  • Después hay una porción distal o antígeno O formado por una serie de azúcares que se repiten y que varían según la especie. Actúa como antígeno y receptor de bacteriofagos. Este LPS se ancla en la membrana externa por la zona LipA y el resto de la molécula (antígeno O y región R) salen al exterior. El sistema inmune de vertebrados reconoce el antígeno O como extraño, y es además tóxico, produciendo fiebre porque actúa sobre los centros termorreguladores de la temperatura. Los LPS son importantes en la pared celular, además se consideran endotoxinas. Para atacar a las células ya crecidas hay enzimas, como la lisoenzima descubierta por Fleming, presente en la clara de huevo, en las lágrimas y la saliva. Actúa rompiendo los enlaces β(1-4) peptidoglicano entre NAM y NAG, en células en crecimiento y ya crecidas. ·Protoplastos: células a las que por tratamiento con lisozimas se les ha quitado la pared celular. Es una forma que se obtiene en el laboratorio y está totalmente desprovista de la pared celular. Adquieren una forma esférica para obtener una mayor relación superficie-volumen. · Esferoplastos: los que se consiguen en el laboratorio se denominan formas L. las formas naturales se producen por bacterias que viven en presencia de lisozimas o enzimas similares, en un medio estabilizado osmóticamente. Queda parte de la pared celular. Si dejamos las formas L crecer en un medio sin lisozimas, se regeneran totalmente.

PARED CELULAR DE ARQUEAS Unas aparentan ser Gram- y otras Gram+ por el tipo de tinción pero no se clasifican así. El pseudoglucano está formado por NAG y NATalosaminurónico, unidos por enlaces β(1à3) que no pueden ser atacados por la lisozima. Son L-aa's. Todas las bacterias poseen PG. Las arqueas pueden tener PG, pseudoPG o no tener ninguno de los 2, pero sí tienen proteínas (unicoproteínas) que hacen que al teñirlas sean como bacterias Gram-. Proteínas y glicoproteínas: tienen una capa paracristalina igual a la capa S que hace que adopten simetrías distintas. La capa S no es exclusiva de arqueas, hay bacterias que también la tienen. Las arqueas con capa S solo tienen eso. Las arqueas son resistentes a penicilinas, lisoenzimas y antibióticos que afectan a la síntesis de PG.

CÁPSULAS MICROBIANAS: NATURALEZA, FUNCIONES Y COMPOSICIÓN La cápsula (polímeros) es una capa de naturaleza viscosa o mucilaginosa que presentan algunos procariotas externamente a la pared celular. No es indispensable para la vida del microorganismo. Las cápsulas

bacterianas pueden estar asociadas en mayor o menor grado a la pared celular, clasificándose así en:

  • Integrales: asociadas a la pared celular.
  • Periféricas: asociadas débilmente a la pared celular. En base a su consistencia, las cápsulas pueden ser:
  • Rígidas: gran consistencia.
  • Flexibles: baja consistencia.

El glicocálix es una red de exopolímeros (polisacáridos o polipéptidos) que rodean a la célula bacteriana. - Cápsula: sustancia organizada y firmemente unida a la pared celular (capas integrales y rígidas). - Slime o capa mucilaginosa: material difuso, no organizado (periféricas y flexibles). Las cápsulas son visibles a MO (tinciones negativas o especiales) y con el ME. No son esenciales para las funciones celulares. Hay bacterias que pueden perder la cápsula o no formarla, y hay bacterias que dependiendo del medio donde crezcan la naturaleza de su cápsula es distinta. Funciones:

  • resistencia a la desecación (previene la deshidratación).
  • evita la fijación de fagos y materiales tóxicos hidrofóbicos.
  • fuente de nutrientes.
  • ayuda en movilidad; slime en bacterias deslizantes.
  • mecanismo de virulencia en algunas especies (protege de la fagocitosis).
  • mediador de interacciones celulares. Composición : 1 - polipeptídica: cápsula de poli-D-glutámico (Bacillus anthracis, Bacillus megaterium). 2 - polisacarídica sintetizada a partir de nucleótidos de azúcar. 3 - polisacarídica sintetizada directamente a partir de un sustrato externo (sacarosa).
  • Fabricadas con gasto de energía interno por parte de la célula o de origen interno: son cápsulas constituidas por polisacáridos sintetizados directamente por la célula. Los azúcares son sintetizados y unidos sacándolos fuera de la pared (gasta ATP).
  • Fabricadas sin gasto directo de energía o de origen externo: la bacteria sintetiza la cápsula a partir de sustancias que encuentra en el medio que la rodea. Solo se forman cuando hay sacarosa en el medio. No hay gasto de ATP porque se conserva la energía de la ruptura del enlace de sacarosa. Por eso la sacarosa es imprescindible para que se forme la cápsula en este tipo.