¡Descarga T7. BACTERIS y más Apuntes en PDF de Biología solo en Docsity!
TEMA 7. MICROBIOLOGIA. BACTERIS
CÈL·LULA PROCARIOTA
Les cèl·lules procariotes no tenen nucli, normalment assumim que tenen un cromosoma únic. Les podem dividir en bactèries i arqueas.
Primer de tot, parlarem dels microorganismes. La seva condició bàsica és que no es poden veure a simple vista.
L’espai delimitat entre dues línies, fins que hi ha una distància d’1mm ho podem percebre. Fins i tot, podem traçar una línia per la meitat de mil·límetre i ens podem imaginar un objecte d’aquesta mida. Però la quarta part d’aquest mil·límetre ja seria difícil de veure-la.
El límit de resolució de la nostra vista seria un quart de mil·límetre, és a dir, 0.25 mm aproximadament. Per convertir això en micròmetres ho tindríem que multiplicar per 1000, i ens quedarien 250 micròmetres.
En les cèl·lules sanguínies, els orgànuls més habituals són els eritròcits o glòbuls vermells, que tenen uns 6 micròmetres de diàmetre, en canvi, els leucòcits tenen de 12 a 14 micròmetres de diàmetre.
Per tenir una idea, la mida mitjana dels microorganismes seria per sota dels eritròcits. El més bàsic dels organismes vius és que es poden dividir per si sols, per això els virus no entrarien en aquest grup, ja que són dependents d’una cèl·lula per poder-se dividir.
En el cas de les cèl·lules eucariotes, tenim un nucli delimitat per una doble membrana biològica. Tant les cèl·lules procariotes com les eucariotes, tenen ribosomes (síntesi de proteïnes, on es duu a terme la traducció). Els ribosomes de les eucariotes són més grans (80 S) que els de les procariotes (70S).
La cèl·lula procariota és la organització típica de les cèl·lules més senzilles i primitives.
Tenen una membrana plasmàtica i per sobre d’ella, la majoria tenen una paret cel·lular de composició variable.
Aquesta paret cel·lular està formada per peptidoglicà o mureïna, que està format per una seqüència de N-acetil-glucosamina. Constitueix la estructura bàsica de la paret cel·lular dels bacteris.
A més de la mureïna, la paret conté altres substàncies, i segons aquestes substàncies es distingeixen dos tipus principals de paret bacteriana, que es diferencien fàcilment per admetre o no una tinció usada en microbiologia anomenada tinció de Gram.
La seva principal característica es la de posseir el material genètic (DNA bacterià) en una regió del citoplasma anomenada nucleoide , sense estar envoltat d’una membrana, es a dir, estan desproveïdes de nucli. Alguns bacteris contenen altres xicotetes molècules de DNA, també cíclic, que son en realitat plasmidis.
Manquen d’orgànuls, només posseeixen ribosomes (70S). Els seus enzims respiratoris es localitzen en unes invaginacions de la membrana plasmàtica anomenades mesosomes , així com les proteïnes transportadores.
Alguns orgànuls contenen inclusions , que poden ser grànuls de reserva de glucogen, o de polifosfat, o d’altres sals o proteïnes que el bacteri acumula com a reserva.
Poden contenir (com el plàncton) vacúols gasífers que els ajuden a surar.
Les fotosintètiques poden contenir vesícules de reserva de pigments fotosintètics anomenats clorosomes.
Els flagels bacterians son orgànuls filamentosos compostos per la proteïna flagelina. El seu únic moviment possible és giratori. També solen posseir fímbries o pilis , filaments proteics més fins que els flagels per fixar la cèl·lula al substrat o pel reconeixement d’altres cèl·lules. Alguns d’ells tenen funcions importants en els processos de sexualitat i d’intercanvi de material genètic dels bacteris.
La seva grandària és d’1 a 10 μm.
Són organismes unicel·lulars que pertanyen al regne de les moneres.
A la superfície podem trobar "pelillos" que es denominen fímbries. Les fímbries actuen en fenòmens d'adherència de superfícies. Hi ha algunes que només reconeixen un tipus de
molècules de la superfície, si no hi ha aquest antigen no s'uneix. Per tant, són importants aquestes fímbries com a factor de virulència.
Alguns bacteris i llevats són capaços de secretar cap al medi extern un polisacàrid. La càpsula serà el bacteri del medi circumdant, però el polisacàrid no és molt antigènic i no és fàcilment recognoscible per les nostres cèl·lules fagocítiques. La producció d'una càpsula també és un factor de virulència. Hi ha casos de bacteris que són patògens perquè són capaços de fabricar càpsules. De la membrana plasmàtica podem dir que la membrana plasmàtica dels bacteris no tenen colesterol, amb una excepció, els micoplasmes. Tenen altres esterols que es diuen hopanoides però mai tenen colesterol. El colesterol li dóna una millor resistència als xocs osmòtics.
Els micoplasmes són importants perquè hi ha patògens dins d'aquests grups, no poden produir colesterol i per tant l'agafen de les membranes de les nostres cèl·lules i per això són patògenes. Dels nostres teixits infectats és d'on obtenen el colesterol. Hi ha fenòmens que no ocorren a nivell de la membrana plasmàtica; la fagocitosi i la pinocitosi.
En què es basa la diferencia de tinció de gram?
L'estructura que sembla mes compacta és l’Staphylococcus aureus, perquè té mes boletes, pentapèptid de glicina. Aquest pentapèptid està unint a un tetrapèptid amb un altre. En la posició del tercer aminoàcid amb el quart. En canvi, en els gram negatius no hi ha pentapèptid i només uns pocs tetrapèptids estan units els uns als altres. És una estructura molt més laxa, i això no oposa cap resistència a la coloració de gram.
La composició del decolorant que permet que la coloració sigui diferenciada és la acetona. Una solució de acetona en alcohol al 25%. Per tant, partim d'unes làmines molt compactades de peptidoglicà. Hi ha una coloració que és la de Ziehl- Neelsen que és de tipus diferencial en la qual si tinc bateries que són bacilis que poden ser irregulars i agafen un color fúcsia, jo dic que tinc la presència de bacilis d’àcid alcohol resistents (BAAR).
El que no és BAAR es tenyeix d'un color blau. Aquesta coloració em serveix perquè lamentablement la tuberculosi és una malaltia existent, l'estat espanyol és el que més pateix aquesta malaltia i aquesta incidència és molt elevada. Micobateria Qum tuberculosi, cal tenir en compte que no són les úniques que agafen aquesta coloració Ziehl- Neelsen. Si tenim la sort de tenir un microscopi fosforescent podem veure un altre tipus de coloració que és de auramina-rodamina B. Normalment, les unitats hospitalàries amb laboratori, tenen un microscopi fosforescent que canvia el sentit de la llum sobre la mostra en comparació amb els microscopis òptics. Aquesta tècnica es fa servir mes que la de Ziehl perquè la sensibilitat és molt més baixa, i es detecta molt més fàcilment.
Investigant també hem vist que no només tenim dos models de paret bacteriana, sinó que tenim tres, basada en micobacteris. Aquí hi ha una capa de micobacteris, i per fora una membrana i molècules molt hidrofòbiques. Els àcids micòlics són altament hidrofòbics i els trobarem en qualsevol microorganisme, i els lipoarabanimanamo que no és mes que un lipopolisacàrid. Després tenim el arabinogalatano i els glucolípids que són mes comuns a altres bacteris.
GENOMA DE LAS BACTÈRIES
Els bacteris i archeas contenen un únic cromosoma, aquest cromosoma bacterià està circularment tancat. En el cas dels bacteris existeixen proteïnes però no es fan estructures tan complexes com les eucariotes. Aquestes proteïnes són de tipus bàsic i neutralitzen la càrrega negativa de l'ADN. El cromosoma bacterià és relativament gran, el cromosoma de E. coli si el partim, té 1. mm de longitud, com fico una cosa que mesura 1 mm en alguna cosa que mesura micròmetres? La manera és un superplegament a través de l'enzim DNA girasa. Alguns antibiòtics inhibeixen el comportament d'aquest enzim DNA girasa. El E. coli té 4 milions 600 mil parells de bases, el dels eucariota de mitjana tenen entre 10 i 50 vegades mes informació. No obstant això no és dels més petits, hi ha els que tenen 20 vegades menys que l'E.Coli. Tota la informació de caràcter genètic no està només en el cromosoma. Hi ha elements que també ho guarden, es coneixen amb el nom genèric de plasmidis que poden tenir com a molt 20 gens, per tant hi ha menys informació genètica que en el cromosoma. Són capaços de ser transferits de forma horitzontal a través d'un fenomen de transferència genètica que s'anomena conjugació bacteriana, que es dóna en bacteris gram negatives perquè les positives no tenen tanta estabilitat. Aquesta conjugació es pot donar en bacteris que pertanyen a diferents espècies i gèneres d'una mateixa família, i també es pot donar entre membres de diferents famílies de bacteris gram negatives. Hi ha un altre fenomen de transferència genètica que es dóna de forma espontània en bacteris gram negatives. Si el plasmidi que es transmet és resistent a antibiòtics es diuen bacteris ergo. El plasmidi és informació genètica extra.
CONJUGACIÓ BACTERIANA : l’estudi d’aquest fenomen data de 1946, amb els experiments de Ledeberg i Tatum en Escherichia coli. Es van descobrir dos tipus de bacteris, que per analogia es van denominar tipus sexuals: els bacteris donadors o masculins, i els receptors o femenins.
Els bacteris donadors posseeixen una petita molècula de DNA cíclic al qual es va
anomenar factor F (factor de fecunditat) i que avui s’identifica com un plàsmid. Són els
anomenats bacteris F+. Els bacteris receptors manquen del factor F i per això
s’anomenen F-. El factor F es reprodueix abans de la duplicació bacteriana i passa un
exemplar de cada cèl·lula filla. La conjugació consisteix en el fet que dos bacteris de
diferent tipus s’aproximen, i la F+ emet un pont citoplasmàtic en forma de pèl,
denominat pèl sexual, fins als bacteri F-. A través d’aquest pont, passa un factor F del
bacteri donador al receptor, que passa a ser també F+ , sense que el donador deixi de ser-
ho, doncs el factor F s’ha duplicat prèviament a la conjugació. En ocasions, prèviament
a la conjugació es dóna en els bacteris donadors una fusió entre el factor F i el DNA
bacterià, per un mecanisme similar a l’entrecreuament cromosòmic; aquests bacteris es
denominen Hfr. Durant la conjugació passa al bacteri receptor un fragment de DNA que
conté gens del plàsmid i gens del bacteri donador, els quals són assimilats per la
molècula de DNA del bacteri receptor, tot i que alguns gens siguin eliminats. Ara el
bacteri F- presenta un genoma nou que inclou gens del bacteri donador.
complet de tota la energia alliberada. Aquest organisme el que farà serà eliminar l’àcid
pirúvic i així utilitzar l’ATP per construir vies metabòliques.
Els microorganismes que només utilitzen la via glucolítica, el que fan per desfer-se de
l’àcid pirúvic és abocar-ho per transport passiu sense utilitzar energia. A aquest procés li
diem fermentació; distingim la fermentació làctica i la fermentació alcohòlica.
Catabolisme per fermentació
- No intervé la cadena respiratòria
- És un procés anaeròbic
- L’accepta final d’e -^ i H+^ és un compost orgànic (en el cas de la fermentació alcohòlica és l’alcohol etílic: llevats, fongs, bacteris... , en el cas de la fermentació làctica és l’àcid làctic que el trobem a les cèl·lules musculats).
- (^) Només hi ha síntesi d’ATP al substrat. No hi ha ATP-sintetasa.
▲ Es generen 2 ATP
▲ Els NADH+ H+ generats, s’oxiden en la fermentació a NAD+ i la glicòlisi els torna a utilitzar.
- Fermentació alcohòlica (Saccharomyces)
Glucosa 2 àcids pirúvics 2 etanol + 2CO 2 + 2 ATP
Glicòlisi* Fermentació (acetaldehid)
- Fermentació làctica (Lactobacillus)
Glucosa 2 àcids pirúvics 2 àcids làctics
Glicòlisi* Fermentació
Partim d'una molècula de glucosa i arribem a dues molècules d'àcid pirúvic, per cada
mol de molècules de glucosa, es generen 2 mols d'ATP nets i 2 mols de NAD.
Que un mecanisme sigui fermentatiu o no, ho podem visualitzar al laboratori amb un
“caldo” i una forma externa d'energia com podria ser la glucosa. Aquest caldo en aquest cas és de color vermell perquè li he posat un indicador de variació del PH.
Glicòlisi*
- Formació d’ATP mitjançant la formació a nivell del substrat.
- Una molècula de glucosa (C (^) 6H (^) 12O6) 2 molècules d’àcid pirúvic 2 (CH3-CO- COOH)
- Balanç energètic:
▲ 2 ATP
▲ 2NADH + H+
▲ 2H
▲ 2 àcid pirúvic
Cicle de Krebs
El que genera és NADH + H i FADH2, amb poder reductor per poder transportar e- a la cadena respiratòria. Van circulant citocroms que generaran energia que serà usada per bombar els protons fora de la cèl·lula i s'aniran acumulant. Si la quantitat de protons que hi ha fora és molt diferent que la de dins, aquests entrarien per gradient i mitjançant l'ATP sintetasa es posaran en funcionament per crear ATP. La cadena respiratòria és un circuit elèctric.
1 àcid pirúvic 3 CO (^2)
Balanç energètic:
3 NADH+ H+
1 FADH
1 GTP
Glucòlisi i cicle de Krebs funcionen per reaccions catabòliques, són oxidatives. En realitat són amfibòliques ja que com tenen gran part de glucosa, generen ATP, que serà utilitzat en biosintetitzar totes les estructures per poder entrar en divisió cel·lular.
MEDIS DE CULTIU
Els medis de cultiu sintètics em suporten bacteris nutricionalment poc exigents. En aquests medis són capaços de créixer E.Coli, Salmonella... Nutricionalment necessiten una font d’energia i micro i macroelements: CHON. (carboni-hidrogen-oxigen-
nitrogen).
De medis de cultiu hi ha de diferents tipus; hi ha medis enriquits que poden utilitzar la fórmula anterior i jo li fico altres elements. Tenim l'agar tripticasa de soja que hidrolitzo
Resum cicle de Krebs:
- L’àcid pirúvic entra al mitocondri per transport actiu
- Per incorporar-se al cicle de Krebs es transforma en acetil coenzim-A gràcies al sistema piruvat- deshidrogenasa.
- S’inicia el cicle per tant, amb un acetil-coA que transfereix el grup acetil a l’àcid oxalacètic i forma àcid cítric.
