biol252 clase 2-fisiologia bacteriana 2015

Dr. Juan Carlos Velsquez M.

Facultad de Ciencias Biolgicas

BIOL252-BIO252

Microscopa

Microscopio en la historia

Antecedentes histricos de la microbiologa. El Microscopio

Imgenes de Hooke y Leeuwenhoek

Microscopio compuesto actual

Aumento efectivo mximo:

Hasta 2000X

Resolucin mxima: 0,2 mm

Microscopa de luz

En la microscopa de luz, el espcimen se aprecia gracias al contraste

mnimo entre la muestra y el medio que la rodea.

Clulas naturalmente pigmentadas se visualizan ms fcilmente al

microscopio

Mejorando el contraste de la muestra. Tinciones

Tincin simple

Gram (-)

Gram (+)

Tinciones diferenciales. Tincin de Gram

Contraste de fases - Campo oscuro

Permite marcar estructuras especficas o clulas determinadas con

fluorforos (emiten luz cuando son excitados)

Bacterias

Clulas de ratn

Microscopa de fluorescencia

Tinciones diferenciales. Tincin de Gram de un paso

Usando una mezcla de colorantes fluorescentes se aprecia la diferencia

entre Gram (+) (anaranjado) y Gram (-) (verde).

Transmisin

Virus Bacteria en divisin

Es anlogo al microscopio ptico de campo

claro pero utiliza electrones en vez de luz

Microscopa electrnica

Barrido

Permite tomar imgenes tridimensionales

porque capta los electrones que rebotan en

las clulas cubiertas con una delgadsima

pelcula de un metal denso.

Bacterias creciendo en el estoma Bacilos

Microscopa electrnica

Dr. Juan Carlos Velsquez M.


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Fisiologa bacteriana

Exopolisacridos (Glicoclix): Capa o cubierta de polisacridos que se

dispone por fuera de la pared celular de bacterias Gram (+) y Gram (-)

Cpsula

Unin firme a la bacteria (estructura rgida y compacta).

Importante en patogenicidad (Inhibe la Fagocitosis).)

Facilita la adherencia a superficies inertes. Antignico (antgeno K)

Capa mucoide (slime)

Unin dbil a la bacteria No tiene una organizacin determinada Participa en la formacin de biopelculas Protege de la accin del complemento, anticuerpos y antimicrobianos.

Microfotografa de cpsula

(Klebsiella pneumoniae)

Componentes externos

Se utiliza para observar la cpsula alrededor de las bacterias.

Se llama tincin negativa ya que tie todo menos la cpsula.

bacteria cpsula

Tinciones especiales. Tincin negativa de cpsula

Pared Celular: responsable de

la morfologa celular

Morfologa

Bacterias Gram (+): Pared gruesa de Peptidoglicn, c. Teicoico y

Lipoteicoico, Protenas asociadas (M).

Bacterias Gram (-): Pared delgada de Peptidoglicn, periplasma,

Membrana Externa (LPS o LOS, Porinas,

Lipoprotena)

Envoltura celular

Envoltura celular. Gram positivo

Envoltura celular. Peptidoglicn

Peptidoglicn (murena):

Capas de polisacridos entrelazadas

por puentes peptdicos.

Cadena polisacrida: N-acetil

glucosamina (NaG) + c. N-acetil

murmico (NaM)

Puentes: Tetrapptidos (unido a NaM)

Peptidoglicn. Gram (+) y Gram (-)

Polisacridos acdicos presentes slo en Gram positivos.

Ac. Lipoteicoico:

Polmero de Glicerol fosfato unido (anclado) a lpidos de membrana citoplasmtica

Ac. Teicoico:

Polmero de Ribitol fosfato unido de manera covalente al peptidoglicn

Funciones:

-Estabilizacin del peptidoglicn

-Adhesin celular (Adhesina) -Le dan la carga negativa a la envoltura bacteriana

Estructura del Ribitol

(c. Teicoico producido

por B. subtillis)

Gram positivo. cidos teicoicos y lipoteicoicos

Envoltura celular. Gram negativo

ENDOTOXINA !!! Unidad repetida de polisacrido

(Antgeno O) Core

Oligosacrido central

Lipopolisacrido (LPS):

Molcula compleja, formada por una porcin lipdica (Lpido A o

endotoxina) anclada en la membrana externa, y unidades repetidas de un monmero compuesto por distintos azcares (Regin

altamente variable y antignica; antgeno O, antgeno Somtico)

Membrana externa. Lipopolisacrido

Estructura de Barril

(16-18 hebras empacadas en forma antiparalela)

Canal hidroflico interior

Exterior altamente hidrofbico

Se encuentran en la membrana externa

Definicin

Grupo de protenas que generan poros o canales acuosos que permiten el paso de pequeas

molculas hidroflicas a travs de membranas

biolgicas

Membrana externa. Porinas

Posee consistencia de gel

Representa un 20 a 40% del

volumen celular total

Ambiente altamente oxidante (reacciones de oxidacin como

formacin de puentes dislfuro intra e inter moleculares)

Contiene al peptidoglicn

En general, contiene tres tipos de protena:

- Enzimas hidrolticas (metablicas y detoxificantes)

- Protenas de unin para sustratos especficos (carriers)

- Quimioreceptores (involucrados en quimiotaxis)

Envoltura celular. Gram negativo, periplasma

Bacterias Gram (+) Bacterias Gram (-)

Envoltura celular. Gram positivo y Gram negativo

Modelo mosaico fluido

Singer y Nicholson, 1972

Envoltura celular. Membrana citoplasmtica

Esta molcula de

fosfolpido

es parte de una

bicapa lipdica

la bicapa lipdica forma

el andamio de la

membrana citoplasmtica

La bicapa lipdica y protenas

asociadas a ella constituyen

la membrana citoplasmtica

Esteroles (eucariontes)

Hopanoides (algunos procariontes)

Envoltura celular. Membrana citoplasmtica

No contiene esteroles

Generacin de energa

Gradientes de iones

Sntesis de ATP

Barrera de permeabilidad

Separa el medio interno y externo

Permeabilidad selectiva a solutos

Rol estructural

Sntesis y transporte de macromolculas

Sealizacin al medio intracelular

Quimiotaxis

Funciones de la membrana citoplasmtica

Tipos de transporte de solutos

Uniporte

Antiporte

Simporte La membrana citoplasmtica se encuentra

poblada de mltiples protenas responsables

del transporte selectivo de solutos

Transporte de Solutos


Generacin de potenciales de membrana

(bombeo de iones H+, Na+,etc.)

Reacciones de xido/reduccin

Sntesis de ATP

Fotosntesis*

Obtencin de Energa


Sistemas encargados de detectar cambios en el medio ambiente del

microorganismo y de enviar esta

informacin al medio intracelular

por medio de una seal molecular

Objetivo:

Modificar la fisiologa bacteriana

para lograr adaptarse a las

condiciones del medio externo

Receptores y Sensores


Filamentos helicoidales formados por polmeros de flagelina

Anclado a maquinaria rotatoria presente en la membrana

citoplasmtica (cuerpo basal) a travs de una estructura de

gancho (hook)

Apndice responsable de la movilidad bacteriana (consumo de

energa)

Factor de Virulencia

Antignico

Apendices proteicos. Flagelo

Gram Negativo

Su carcter proteico le brinda propiedades altamente antignicas (Antgeno H o flagelar)

Interviene en la patogenicidad de ciertas especies (Ej: Helicobacter

pylori, Pseudomonas spp.).

Gram Positivo


Flagelo. Autoensamblaje

Las flagelinas y dems componentes del flagelo son transportados

hasta la punta del mismo por su interior.

Flagelo montrico (polar)

Vibrio cholerae

Flagelo pertrico

Salmonella enteritidis

Flagelo anftrico

Spirillum sp. Flagelo loftrico

Helicobacter pylori


Flagelo pertrico

Flagelo polar

Flagelo. Movilidad

Las bacterias sienten peridicamente su microambiente y procesan esa informacin a travs de una va de transduccin de seales que

controla el sentido y la velocidad de la rotacin flagelar

Los procariontes mviles se acomodan bien a su entorno (fisicoqumico) y pueden alejarse o aproximarse a un hbitat en respuesta a diversos

estmulos

Este mecanismo representa un medio de competir con xito con otros organismos y lograr su supervivencia

Ejemplos de Taxias:

Quimiotaxia Fototaxia Aerotaxia

Taxia: Movimiento dirigido en respuesta a un gradiente fisicoqumico

Flagelo. Movilidad

Quimiotaxia: La direccionalidad del movimiento est dada por variaciones en

la proporcin de tiempo en que el flagelo est rotando a favor o en contra de

los punteros del reloj. De esta forma:

Rotacin a favor de los punteros del reloj (Clockwise): NADA EN TUMBOS Rotacin en contra de los punteros del reloj (Counter clockwise): NADA EN LNEA RECTA

Flagelo. Movilidad y quimiotaxia

- Transductores (Sensores en la membrana) captan la presencia de atractantes o

repelentes

- Transductores estn en contacto con CheA (kinasa) y CheW. En respuesta a la unin

de repelente CheA se fosforila y a su vez fosforila a CheY (regulador)

- CheY fosforilado interactua con el motor para causar movimiento CW y tumbos.

- Atractantes disminuyen la fosforilacin de CheA, CheY no se une al flagelo y la

bacteria se mueve CCW

Mecanismo molecular de la quimiotaxia

Fimbrias

Pequeos apndices o microfibrillas de naturaleza proteica (Pilina).

Papel en adherencia especfica (con bacterias y clulas eucariontes)

No participan en el movimiento.

Las fimbrias se clasifican de acuerdo a su modo de expresin y ensamblaje en

tres tipos principales:

Pertricas

Tipo Curli

Tipo IV (polar)

Apendices proteicos. Fimbrias o pili (pilus)

Apndice retrctil de mayor longitud.

Polmero de protena retrctil (Pilina)

Papel en adherencia: Pili tipo IV, curli.

Intervienen en el proceso de conjugacin (Intercambio de material

gentico entre bacterias): Pili sexual

Apendices proteicos. Fimbrias o pili (pilus)

Pili tipo IV

Fimbria tipo curli

Pilus (Pili sexual) Fimbrias

Bacterias en conjugacin

Se describen slo en dos gneros bacterianos importantes para el ser humano:

Clostridium y Bacillus

Ocurre en respuesta al agotamiento de algn nutriente

Las esporas se originan dentro de la clula

(Proceso de diferenciacin celular)

Estructura compuesta fundamentalmente por DNA bacteriano muy compactado

Funcin: resistencia al calor, desecacin, radiacin, etc.

Viables por cientos de aos

Esporas

Se realiza con verde malaquita (el cual presenta

afinidad por las esporas) y una tincin de contraste.

Tinciones especiales. Tincin de esporas

Depsitos de diversos metabolitos primarios y secundarios para reservas de energa o de elementos

a usar en reacciones biosintticas (Glicgeno,

polihidroxibutirato PHB, polifosfatos, etc)

Grnulos o corpsculos densos (muy compactos)

Generalmente, material poco soluble o insoluble

Grnulos de PHB en

Rhodovibrio sodomensis Chromatium buderi con glbulos de azufre

Cuerpos de inclusin (grnulos)

-Representan una forma de motilidad que permite que las clulas floten en

respuesta a factores medioambientales

-Poseen paredes rgidas para resistir la presin

-La protena principal de una vescula de gas la constituye la GvpA,

altamente hidrofbica

Cianobacteria Vesculas de gas para

regular la flotacin

Cuerpos de inclusin. Vesculas de gas

Partcula ribonucleoproteica 70S (RNA + Protenas)

Compuesta por 2 subunidades de distinto peso

50S (subunidad mayor: 31 prots. + rRNA 23S + rRNA 5S)

30S (subunidad menor: 21 prots. + rRNA 16S)

Presente en miles de copias en el citoplasma bacteriano

(Aspecto granular del citoplasma)

Responsable de la sntesis proteica

Subunidad

mayor

Subunidad

menor

Ribosomas

Ribosomas: Sntesis proteica

Polisoma

(Collar de perlas)

Ribosomas

Replicn autnomo (Ori y Ter de replicacin)

Generalmente, formado por DNA circular de doble hebra (sobreenrollado)

Existe como una megamolcula desoxirribonucleoproteica (DNA+protenas) no envuelta por membranas

Tamao variable (H. influenzae ~0,8 Mb; E. coli ~ 4,5 Mb; Pseudomonas ~ 8 Mb; etc.)

Se presenta en copia nica (Las bacterias son haploides) Existen bacterias con 3, 4 y hasta 5 cromosomas.

Normalmente, contiene el patrimonio gentico de cada bacteria

Genoma bacteriano. Cromosoma.

Replicones autnomos (se replican de manera independiente al cromosoma bacteriano)

DNA circular de doble hebra (sobreenrollado) Tamao variable (menor que el cromosoma) Nmero de copias variables (1 a >100) Capacidad de transferencia horizontal (conjugacin, etc.) Contienen genes no esenciales, que aportan una ventaja adaptativa

(resistencias a antibiticos y metales pesados, rutas metablicas, toxinas

y factores de virulencia)

Plasmidio sobreenrollado

Plasmidio relajado

Genoma bacteriano. Plsmidos (plasmidios)

Principales estructuras bacterianas

Dr. Juan Carlos Velsquez


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Morfologa y agrupaciones

bacterianas

Pared Celular: responsable de

la morfologa celular

Morfologa

Planos de divisin celular definen la agrupacin bacteriana

Agrupaciones bacterianas

Cadena

(del griego: Strepto)

Streptococcus pyogenes

(Fascitis necrotizante, infecciones de garganta)

Principales agrupaciones bacterianas

Racimo

(del griego: Staphylo)

Staphylococcus aureus

(Imptigo, endocarditis,)


Pares

(Diplo)

Agrupaciones pequeas

y empacadas

(Ttradas, octetos)

Neisseria gonorrhoeae

(Gonorrea)

Sarcina lutea


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