TEMA 3:
Tamaño y forma de las bacterias
Las bacterias pueden tener un tamaño de entre 0,2 a 750 micrometros.
Poseen una morfología muy variada:
Cocos
Bacilos
Espirilos (vibrios)
Espiroquetas
Prostescadas y gemantes
Filamentosas
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Estructura y función de la membrana y pared celular bacteriana - Prof. Hernández Cutuli, Apuntes de Microbiología
Tema 3 Microbiología de Cutuli
Tipo: Apuntes
2020/2021
1 / 13
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TEMA 3:
Tamaño y forma de las bacterias
Las bacterias pueden tener un tamaño de entre 0,2 a 750 micrometros. Poseen una morfología muy variada: Cocos Bacilos Espirilos (vibrios) Espiroquetas Prostescadas y gemantes Filamentosas
Funciones de la membrana plasmática
Barrera de permeabilidad: entrada de nutrientes y salida de deshechos y enzimas. No pueden pasar sustancias hidrofílicas, solo el agua lo atraviesa (E.coli: Aquaporinas). o Procesos pasivos: difusión simple y difusión facilitada. o Procesos activos:
- Transporte simple: uniporte, antiporte y simporte. Implica sólo una proteína transmembranal.
- Translocación de grupo: modificación química de la molécula (fosfotransferasas). Requiere una serie de proteínas que cooperan en el sistemad
- Sistema ABC: consta de tres componentes: una proteína de unión al sustrato, un transpotaor integrado en la membrana y una proteína que hidroliza ATP. Anclaje de proteínas: procesos de transporte, bioenergética y quimiotaxis. 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).
Sistemas membranosos intracitoplasmáticos:
Sistemas internos de membrana: invaginaciones de la membrana plasmática. o Bacterias fotosintéticas (cianobacterias y bacterias rojas). o Bacterias nitrosificantes y nitrificantes. Sistemas internos de membrana independientes de la membrana plasmática: no estructura binaria de unidad de membrana o Clorosomas: bacterias fotosintéticas anoxigénicas verdes, bacterioclorofilas. Son una serie de lípidos que sólo forman una capa, son independientes de la membrana. o Membranas intracelulares de Plantomyces. Si que se observan sistemas de bicapa lipídica intracelulares. Están constituidos por lípidos llamados laddarenos (exclusivos) están constituidos por 2 o más ciclos de butanos unidos entre sí, hacen la oxidación del amonio anaerobia, es exclusiva de ellos.
TEMA 3-II: LA PARED BACTERIANA.
La gran mayoría de los procariotas tienen una pared que envuelve a la membrana plasmática. La pared difiere en composición de unos organismos a otros. La primera función de la pared es dar forma, la segunda función es proteger de la gran presión osmótica que genera el citoplasma. Las bacterias tienen dos tipos de pared, un grupo de microorganismos tienen una capa muy ancha y muy densa de electrones, paredes gram positivas y el otro grupo tiene mas capas pero más finas, paredes gram negativas. Las paredes de gram positivos están compuestas por 90% de peptidoglucano que es una molécula exclusiva de bacterias y los gram negativos tienen una pared compuesta por un 10% de peptidoglucano es más laxa y compleja y posee una membrana externa.
Los aa del tetrapéptidos pueden ser diferentes dependiendo de los microorganismos, es la varibilidad del peptidoglucano, los azucares son idénticos y la forma d unirse tambien. AA que nunca encontramos en el peptidoglicano: aa aromáticos, aa azufrados, ni histidina , ni prolina, ni arginina.
PARED DE LOS GRAM POSITIVOS:
Compuesta por peptidoglucanos mayoritariamente, un 90% aproximadamente. En la pared de los gram positivos hay componentes exclusivos son los ácidos teicoicos. Hay dos tipos, lo primeros que son polímeros de glicerol unidos entre sí por un enlace eterfosfato (fosfodiester) conocidos como Glicerol-teicoico y un segundo tipo de ácido teicoico es el ribitol-teicoico. Otorgan estabilización, confieren carga negativa y también sirven para el transporte. Examen 10 diferencias entre gram positivos y negativos. Distinguimos entre ácidos teicoicos y ácidos lipoteicoicos que llegan hasta la membrana plasmática atravesando toda la pared (son iguales pero más largos). Su función es anclar la pared a la membrana plasmática.
Hay una serie de bacterias gram positivas con alto contenido en g + c (guanina y citosina), poseen una serie de Complejos que les recubren y les dotan de permeabilidad. El grupo mas importante son las micobacterias. Entre estos componentes están el arabinogalactano, lipoarabinomanano, etc aunque de todos los componentes, los más representativos son los ácido micólicos. Son ácidos grasos de cadena larga, ramificados pero que todos tienen algo en común, el carbono alfa tiene una cadena alifática corta y en el carbono beta tienen un OH, está hidroxilado.
PAREDES DE BACTERIAS DE GRAM NEGATIVAS:
Son más complejas. Rodeando a la célula y por fuera del peptidoglicano hay una segunda membrana lipídica que se denomina, membrana externa. La membrana
Composición del lipopolisacárido de Salmonella: La parte polisacárida tiene distintas funciones, la última región del polisacárido O es inmunogénica, es muy variable y se conocen 2500 tipos de Salmonella. Por otra parte el LPS (endotoxina) es tóxico para animales y el hombre. Es una endotoxina que activa el sistema inmunológico de forma muy fuerte. Activa los macrófagos polimorfonucleares, interleucinas, ect... puede provocan el choque séptico con un pico de fiebre altísimo y una bajada de tensión muy grande (hipotensión e hipovolémica). La toxina es pirogena activa el hipotalamo. Proteínas de las gram negativas:
- Porinas: proteínas tubulares que se encargan del transporte de sustancias hidrofílicas de bajo peso molecular. Hay dos tipos inespecíficas que favorecen el transporte por difusión simple y especificas reconocen dominios específicos.
- Proteína de Braun: se componen de dos partes unidas una hidrofílica que se une al peptidoglicano es una lisina la que se une al diaminopimerico. Y otra parte hidrofóbica que se ancla a la membrana externa. Su función es la de anclar a la pared.
DOMINIO ARCHEA: SON PROCARIOTAS CON PARED PERO NO
POSEEN PEPTIDOGLICANO.
Tienen pared pero no tienen peptidoglucano. Hablamos de Archeas gram positivas o negativas pero si hablamos con propiedad tenemos que decir que toman la tinción como positivas o negativas: Archeas que toman tinción positiva: Tienen un pseudopeptidoglucano: El esqueleto de azucares es N-acetil glucosamina (NAG) y N-acetiltalosaminurónico (NAT) con enlace beta 1-3.
Poseen heteropolisacáridos. Los metanobbacterium. El componente más importante es la Metanocondroitina (Methanosarcina, halococos: N- acetilgalactosamina + ácido glucurónico + glucosa + manosa). Archeas que toman la tinción como negativas: son paredes exclusivas de proteínas: es una capa superficial paracristalina (capa S). La disposición de las proteínas de la capa S es característica de los distintos géneros. Esta capa S también es común en bacterias pero con funcionen diferentes. En archeas tiene función de pared (dar forma y resistencia a la presiónosmótica) mientras que en bacterias no se conoce su función, en el caso de Lactobacillus acidophilus la capa es para unirse a las microvellosidades del intestino concretamente a los enterocitos.
PROCARIOTAS (BACTERIAS) SIN PARED, micoplasma:
Son los micoplasmas y termoplasmas. Tienen citoplasma y membrana plasmatica. Poseen una morfología no definida, pleomórficos. En el caso de los micoplasmas solucionan el problema de la presión osmótica viviendo en hábitat con presión osmótica estable. Los termoplasmas (archeas) aguantan sin pared porque tienen la pared más estable que se conoce. Tienen membrana en tetraéter con manosa, glucosa y glicoproteínas. Son comunes en los escoriales del carbón porque hay muchas pirita. No confundir micoplasmas, bacteria sin pared con micobacteria, bacterias con accidos micolicos. PROTOPLASTO: es una bacteria sin pared a la que se le ha quitado la pared por la lisozima. Para el mantenimiento es en agua isotonica. ESFEROBLASTO: es un protoplasto con restos de pared.
GLUCOCALIX:
Capal polisacárida o proteosacárida que rodea la pared (distintas funciones) CÁPSULA: Gran grosor Consistencia gomosa y muy adherida a la célula Unidades repetidas (polisacáridos y proteínas). Visibles con tinta china IMPORTANTE FACTOR DE PATOGENICIDAD CAPA MUCOSA: Naturaleza soluble, se desprende fácilmente de la célulla No organizada Protección (pérdida de agua y nutrientes) No importante xomo factor de patogenicidad (Placa dental).
TEMA 3-III: MEMBRANA CITOPLASMATICA Y
ESTRUCTURAS SUPERFICIALES
MOVIMIENTO MICROBIANO
El flagelo microbiano:
De 15 a 20 nm de diámetro.
Tipos de movimiento con flagelación peritrica (a) y polar (b) En resumen, primero avanzan hacia un sitio, paran, se gira reorientándose y vuelve a moverse en línea recta. Lo unico que los que están en posición polar dependiendo de si giran en horario o antihorario avanzan o retroceden. Síntesis No me suena que lo hayamos visto pero ahí queda por si acaso. El flagelo bactriano: endoflagelo de espiroquetas. Cilindro protoplasmático: cuerpo celular helicoidal y rígido. Fibrillas o filamentos axiales (flagelos periplasmáticos o endoflagelos) Vaina externa o cubierta celular externa. Contorsiona a la bacteria y le permite el movimiento, permite el movimiento en medios viscosos, mucosas de animales o fango. Movilidad por deslizamiento: Esta muy bien estudiada. Hay varios sistemas pero todos tienen una característica, la célula tiene que estar en contacto con una superficie sólida.
- Cianobacterias: se mueven secretando un polisacárido en la zona apical y la célula se mueve por tracción.
- Mixobacterias: se mueven secretando una sustancia surfactante que reduce la tensión superficial.
- Flavobacterium johnsoniae (Cytophagas): son degradadoras de polímeros, incluso celulosa. Tienen un sistema de deslizamiento formado por cinco proteínas transmembrana. Unas proteínas están en la membrana plasmática y
tienen la función de originar movimiento usando flujo de protones. Para ello cambian su conformación eso se transmite a una proteína que esta en contacto con el suelo y se desliza esta ultima en sentido contrario a la dirección. Es un movimiento costoso energéticamente, pero muy adaptado al suelo ya que aquí no hay agua para poder usar los flagelos.
Movimiento como respuesta sensorial: tactismo
Los procariotas son capaces de reconocer estímulos químicos o físicos y acercarse a ellos o alejarse de ellos. Quimiotactismo: en ausencia de estimulo se ve que el movimiento de la bacteria es totalmente aleatorio, no tiene direccionalidad. El número de carreras que hace la bacteria es igual al numero de tumbos. Si ponemos ahora un atrayente las carreras son mas largas y mas numerosas, y los tumbos solo suceden para cambiar de dirección. Si que hay direccionalidad y el numero de carreras es mayor al número de tumbos. Las bacterias comparan el estado físico actual con el de 2 segundos después, los procariotas responden a un gradiente temporal y no espacial, son tan pequeños que no pueden establecer el gradiente espacial. Comparan en el tiempo su estado fisiológico atendiendo su posición. E.coli tiene proteínas de superficie que se denominan MCP (proteínas quimioatrayentes aceptoras de metilo) que funcionan como quimioreceptores. Por ejemplo la MCP-Tar actúa como receptor atrayentes de maltosa, aminoácidos como aspártico y otros azúcares pero también actúa como repelente de materiales pesados (cobalto y níquel). La medida del quimiotactismo: en un medio se mete un capilar y se mide el numero de bacterias a distintos tiempos, se hace los mismo con un capilar atrayente y con otro repelente. Se compara el numero de bacterias a los
Tiene varias funciones: Transferencia horizontal de DNA: mediante el pili conjugativo intercambian material genético mediante plásmidos. Adherencia a tejidos vivos. La función no reside en la pilina, sino que dependiendo del tipo de pili presenta en la zona apical una proteína de tipo lectina (adhesiepítopo) reconoce una molécula concreta en la célula a la que se va a adherir, generalmente carbohidratos. Tipos de pili: o Pili Tipo I: reconoce D-Manosa o Pili Tipo IV: reconoce D-fucosa o Hay más pero no los vemos. Los pilis son codificados por plásmidos. En los patógenos es un factor de patogenicidad.