Citología y Citología y morfología morfología bacterianabacteriana

MicrobiologiaMicrobiologia TAMAÑO FORMA Y AGRUPACIONESTAMAÑO FORMA Y AGRUPACIONES ESTRUCTURAS SUPERFICIALESESTRUCTURAS SUPERFICIALES PARED CELULARPARED CELULAR MEMBRANA Y TRANSPORTEMEMBRANA Y TRANSPORTE CITOPLASMA Y CONTENIDOCITOPLASMA Y CONTENIDO APENDICES FILAMENTOSOS ENDOSPORAS APENDICES FILAMENTOSOS ENDOSPORAS

BACTERIANAS BACTERIANAS

..

Microscopios Microscopios

Ojo humano 0.2mm.Ojo humano 0.2mm.

Microscopio óptico , resolución Microscopio óptico , resolución máxima 0.2 micras (1 micra).máxima 0.2 micras (1 micra).

Microscopio electrónico, Microscopio electrónico, resolución máxima 0.5nmresolución máxima 0.5nm

PROCARIOTAS

TAMAÑO: célula eucariota versus célula procariota

TamañosTamaños

Formas Formas

cocos bacilos espirilos

FORMA DE LAS BACTERIAS

Estructura celularEstructura celular

Pared celularPared celular

Bacteria: Bacteria: – Gram positivoGram positivo– Gram negativoGram negativo– Sin paredSin pared

Archaea: Archaea: – Diversas estructurasDiversas estructuras– Sin paredSin pared

Funciones de la paredFunciones de la pared

Resistencia osmótica Resistencia osmótica Forma Forma ComunicaciónComunicación Patogenicidad (Gram negativos-Patogenicidad (Gram negativos-

LPS)LPS) Barrera para algunas moléculas. Barrera para algunas moléculas. Espacio periplásmicoEspacio periplásmico

PARED CELULARPARED CELULAR

Consisten en un esqueleto Consisten en un esqueleto macromolecular rígido, llamado macromolecular rígido, llamado peptidoglucano (= peptidoglucano (= mucopéptido o mureína)mucopéptido o mureína)..

Pared celularPared celular

Gram-positivas se Gram-positivas se encuentra encuentra inmerso en inmerso en una matriz aniónica una matriz aniónica de polímeros de polímeros azucaradosazucarados;;

Gram-negativas está Gram-negativas está rodeada por una rodeada por una membrana externa, membrana externa, e inmersa en un e inmersa en un espacio espacio periplásmico.periplásmico.

Gram + Gram-Bacteria

MUREÍNA O PÉPTIDO-GLICANOCompuesto químico característico de bacterias.

Estructura del Estructura del PeptidoglicanoPeptidoglicano

Inhibición de la síntesisde la pared celular porpenicilina. Incubación enun medio con sacarosa

Protoplasto

Transferenciaa un mediodiluido

H2O

Hinchazóndebida a laentrada de H2O

LisisLisis Lisis

La penicilina inhibe la síntesis del peptidoglicano Si se incuban bacterias con penicilina en una solución isotónica, las bacterias Gram positivas se convierten en protoplastos, sin pared celular, pero en medios isotónicos pueden continuar creciendo.

Las células Gram negativas conservan la membrana externa después del tratamiento con penicilina y se denominan esferoplastos porque conservan parte de su pared celular.

Los protoplastos y esferoplastos son osmóticamente sensibles. Si se transfieren a una solución diluida se lisarán debido a la entrada descontrolada de agua

Pared Celular Gram Pared Celular Gram PositivaPositiva

La pared celular es necesaria normalmente para proteger a

las bacterias frente a la destrucción por presión osmótica.

Los solutos están mucho más concentrados en el citoplasma

bacteriano que en la mayoría de hábitat microbianos, que son

hipotónicos.

La importancia de la pared celular en la protección bacteriana

frente a la lisis osmótica se ha demostrado al tratarlas

con lisozima o penicilina. La enzima lisozima ataca al peptidoglicano,

al hidrolizar el enlace que une el ácido N-acetilmurámico

con el carbono cuatro de la N-acetilglucosamina.

Membrana Externa de Gram Membrana Externa de Gram NegativosNegativos

Porinas - proteinas que permiten el pasaje de moléculas pequeñas a través de la membrana -- específicas e inespecíficas

Membrana Externa de Gram Membrana Externa de Gram NegativosNegativos

Una de las funciones más importantes de la membrana externa es servir como barrera protectora.

Evita o disminuye la entrada de sales biliares, antibióticos y otras sustancias tóxicas que podrían destruir o lesionar a la bacteria.

También,la membrana externa es incluso más permeable que la plasmática y permite el paso de moléculas pequeñas, como glucosa y otros monosacáridos.

Lipopolisacárido (LPS)Lipopolisacárido (LPS)

Solo en bacterias Gram negativas Parte de la membrana externa

Periplasma de Periplasma de E. coliE. coli

Proteínas de periplasma de E.coli.

Proteínas de unión

Enzimas de biosíntesis

Enzimas de degradación de polímeros

Enzimas detoxificantes

• Algunas bacterias no poseen pared

• Micoplasma

• Membrana celular mas gruesa pueden tener esteroles y lipoglicanos.

• Son pleomórficos

Pared celular de Pared celular de ArchaeaArchaea No contiene peptidoglicanoNo contiene peptidoglicano Puede ser dePuede ser de

– pseudopeptidoglicano (pseudomureina) pseudopeptidoglicano (pseudomureina) tiñe G+tiñe G+

– pseudomureina cubierta de proteina,tiñe pseudomureina cubierta de proteina,tiñe G+G+

– monocapa superficial de proteina o monocapa superficial de proteina o glicoproteina, sin pseudomureina. tiñe G-glicoproteina, sin pseudomureina. tiñe G-

Existen Archaea sin paredExisten Archaea sin pared

Pared Pared de Archaea de Archaea

Insensible a lisozima

Capa SPseudopeptidoglicano

Funciones de la paredFunciones de la pared

Resistencia osmótica Resistencia osmótica Comunicación Comunicación Patogenicidad (LPS en Gram Patogenicidad (LPS en Gram

negativos)negativos) Barrera (porinas en Gram Barrera (porinas en Gram

negativos). negativos). Espacio periplásmicoEspacio periplásmico

Síntesis de Síntesis de Peptidoglicano Peptidoglicano

•Bactoprenol (C55 alcohol isoprenoide) -- carrier lipídico que transporta el disacárido-pentapeptido del citoplasma al periplasma y lo inserta en la pared celular en crecimiento•La transpeptidación, es inhibida por penicilina

TranspeptidaciónTranspeptidación

Inhibido por la penicilina G.

Síntesis de la pared Síntesis de la pared celularcelular

La pared celular se abre por autolisinas y se deposita nuevo péptidoglicano

Estructura:Estructura: Bicapa fosfolipídica con proteínas Bicapa fosfolipídica con proteínas

embebidas; puede contener también embebidas; puede contener también hopanoides de estructura similar al hopanoides de estructura similar al colesterol.colesterol.

En Archaea, éteres de alcohol En Archaea, éteres de alcohol isoprenoide, algunas forman monocapas. isoprenoide, algunas forman monocapas.

La membrana celularLa membrana celular

Estructura de la Estructura de la Membrana Membrana CitoplasmáticaCitoplasmática

Los lípidos en Bacteria y Los lípidos en Bacteria y Archaea tienen diferentes Archaea tienen diferentes enlaces químicosenlaces químicosEter - Archea

R= alcoholes de cadenas de isoprenoR=Acidos grasos

de cadena larga

Ester – Bacteria

Membrana Membrana citoplasmática de citoplasmática de

E. coliE. coli

• Permeabilidad selectiva

• Ancla de Proteínas

• Generación de fuerza proto-motriz

(En fotótrofas parte del aparato fotosintético)

• Síntesis de pared, y estructuras extracelulares.

Estructura celular procariota - Estructura celular procariota - DNADNA

No tiene núcleo. El DNA está en el citoplasma: No tiene núcleo. El DNA está en el citoplasma:

““nucleoide” : zona que ocupa el DNA.nucleoide” : zona que ocupa el DNA.

Es haploide. Es haploide.

No contiene histonasNo contiene histonas (las Archaea tienen (las Archaea tienen histonas)histonas)..

Puede contener otros elementos genéticos no Puede contener otros elementos genéticos no cromosómicos (cromosómicos (plásmidos plásmidos y y genomas genomas fágicosfágicos)). .

Tamaño del Genoma Tamaño del Genoma

CitoplasmaCitoplasma

Proteínas Proteínas Ribosomas Ribosomas

– 70S: proteínas + rRNA 5S, 16S, 23S70S: proteínas + rRNA 5S, 16S, 23S

mRNA, tRNAmRNA, tRNA

Macromoléculas, solutosMacromoléculas, solutos No tienen citoesqueleto.No tienen citoesqueleto.

Estructuras Estructuras particularesparticulares No todos los microorganismos las No todos los microorganismos las

tienen.tienen. Son características de género y Son características de género y

especie (taxonomía)especie (taxonomía)

Estructuras con funciones específicas.Estructuras con funciones específicas. Ejemplos: Ejemplos:

– fimbrias, pili, flagelo, endoespora, cápsula, fimbrias, pili, flagelo, endoespora, cápsula, inclusiones citoplasmáticasinclusiones citoplasmáticas

Fimbrias - PiliFimbrias - Pili

Fimbria Fimbria

funciones de adhesión a funciones de adhesión a superficies.superficies.

PPiliili sexual sexual

unión durante la unión durante la conjugación.conjugación.

FlagelosFlagelos-Movilidad-Movilidad

Estructura del Estructura del FlageloFlagelo

> 40 genes involucrados

1000 H+ / revolución

Barra 0,5 micras

Anaerobaculum mobile sp. nov. Flagelo insertado lateralmente

EndosporasEndosporas

Resistencia al calor, radiación, desecación.Resistencia al calor, radiación, desecación. Producidas principalmente por los géneros Producidas principalmente por los géneros BacillusBacillus

y y ClostridiumClostridium Luego de la activación por stress, la disponibilidad Luego de la activación por stress, la disponibilidad

de nutrientes dispara la germinación y el de nutrientes dispara la germinación y el crecimientocrecimiento

La localización La localización es es usada para la identificaciónusada para la identificación

Estructura de la Estructura de la esporaespora

Ácido dipiconílico

Ca++

Pequeñas proteínas solubles en ácido (ssp)

Pared celular

Cutícula

(peptidoglicano)

(proteínas)

(proteínas)

Células Vegetativas-Células Vegetativas-EndoesporasEndoesporasCaracterísticaCaracterística Célula Célula

vegetativavegetativaEndoesporaEndoespora

Contenido de Contenido de CalcioCalcio

bajobajo altoalto

Ac. dipiconílicoAc. dipiconílico ausenteausente presentepresente

Pequeñas Pequeñas proteínas solubles proteínas solubles

en ácido en ácido

ausentesausentes presentespresentes

Contenido de aguaContenido de agua 80-90%80-90% 10-25%10-25%

pH citoplasmapH citoplasma 77 5.5-65.5-6

Actividad Actividad enzimáticaenzimática

elevadaelevada bajabaja

MetabolismoMetabolismo elevadoelevado Bajo o ausenteBajo o ausente

Resistencia: calor, Resistencia: calor, radiación, radiación,

compuestos compuestos químicosquímicos

bajabaja elevadaelevada

Sensibilidad Sensibilidad lisozimalisozima

SensibleSensible ResistenteResistente

Inclusiones Inclusiones citoplasmáticascitoplasmáticas

Algunas bacterias tienen estructuras internasAlgunas bacterias tienen estructuras internas– gránulos de almacenamiento gránulos de almacenamiento – vesículas de gas – flotaciónvesículas de gas – flotación– Carboxisomas, clorosomas. Carboxisomas, clorosomas.

Poly-ß-hydroxybutyrate (PHB)Poly-ß-hydroxybutyrate (PHB)

Plásticos biodegradables

Vesículas de gas

Bacterias acuáticas

Cianobacteria Microcystis Cianobacteria Anabaena (heterocisto)

Estructuras Estructuras extracelularesextracelulares Capa S Capa S

– Subunidades proteicas o glicoproteicas. Subunidades proteicas o glicoproteicas. G+, G- y Archaea. G+, G- y Archaea.

GlicocalixGlicocalix– CápsulaCápsula– Capa mucilaginosaCapa mucilaginosa

GlicocalixGlicocalix

Tinción negativa

Micrografía electrónica

Tinción negativa

GLICOCALIXGLICOCALIX

Algunas células bacterianas están rodeadas Algunas células bacterianas están rodeadas por una capa de material viscoso llamada por una capa de material viscoso llamada glicocalix. Este glicocalix está compuesto por glicocalix. Este glicocalix está compuesto por polímeros de azúcares (polisacáridos).polímeros de azúcares (polisacáridos).

Si el glicocalix está organizado en una Si el glicocalix está organizado en una estructura definida y está unido firmemente a estructura definida y está unido firmemente a la pared celular se la pared celular se denomina cápsuladenomina cápsula. Si por el . Si por el contrario está desorganizado, sin una forma contrario está desorganizado, sin una forma definida y no está firmemente unido a la pared definida y no está firmemente unido a la pared celular se denomina celular se denomina capa mucilaginosacapa mucilaginosa..

Funciones glicocálixFunciones glicocálix

–Protección contra defensas del huésped (fagocitosis)

–Protección contra desecación

–Protección contra virus, toxinas

–Adhesión a superficies (células, objetos inanimados) formación de biofilms.

Diferencia entre la estructura celular de Bacteria, Archaea y Eucarya

PropiedadPropiedad BacteriaBacteria EucaryaEucarya ArchaeaArchaea

Membrana Membrana nuclearnuclear

NONO SISI NONO

OrganelosOrganelos NONO SISI NONO

Tamaño Tamaño ribosomaribosoma

70S70S 80S80S 70S70S

PeptidoglicanPeptidoglicano en la paredo en la pared

SISI NONO NONO

Esteroles en Esteroles en membranamembrana

NO NO

(hopanoide(hopanoides)s)

SISI SISI

Lípidos de Lípidos de membranamembrana

Ester Ester unidos a unidos a glicerolglicerol

Ester unido Ester unido a glicerola glicerol

Eter, Eter, ramificadosramificados