INCLUSIONES CITOPLASMTICAS DE RESERVA

INCLUSIONES CITOPLASMTICAS DE RESERVA

1. INCLUSIONES DE MATERIAL CARBONADO

Actan como fuente de carbono y de energa de la clula que las almacena. Generalmente se acumulan en la fase estacionaria de crecimiento y cuando desaparece algn nutriente que no es la fuente de carbono (S,N...). Hay dos tipos de materiales carbonados:

Glucanos: Son polmeros de glucosa. Los hay de dos tipos:

Almidn: Glu - Glu (1!4)

Glucgeno: Glu - Glu (1!4) con ramificaciones (1!6)

Ejemplo de bacterias que acumular glucanos: Bacterias entricas como E. coli.

Polisteres del cido -hidroxibutrico:

Ejemplo: Pseudomonas, donde se acumulan grandes volmenes de cido -hidroxibutrico (poli -hidroxibutrico).

2. INCLUSIONES DE MATERIAL NITROGENADO

Las bacterias no suelen acumular material nitrogenado. La nica excepcin son las cianobacterias, que acumulan un polmero denominado cianoficina. La cianoficina es un copolmero de aspartato y arginina que puede llegar a representar del 6 al 8% del volumen celular. Cuando desaparece alguna fuente de nutreientes (especialmente S) comienza a acumularse N.

Asp - Asp - Asp - ...

Arg Arg Arg

3. INCLUSIONES DE FOSFATO

Lactobacillus, Spirillum y otros gneros acumulan steres de cido fosfrico en el interior de sus clulas. Estos steres son teidos con colorantes bsicos, en concreto con azul de metileno

4. INCLUSIONES DE AZUFRE

Aparecen en bacterias fotosintticas que emplean el SH2 como donador de electrones en fotosntesis y en bacterias quimiolitotrofas que emplean el SH2 como fuente de energa. La acumulacin de azufre en estas bacterias es transitoria; cuando oxican el S a SO42- desaparece.

SH2 ! S ! SO42-.

5. CUERPOS PARAESPORALES

Algunas bacterias del gen. Bacillus (B. Giensis) acumulan, durante la esporulacin, un cristal proteico, con forma piramidal que se denomina cuerpo paraesporal, que tiene actividad insecticida frente a larvas de muchos insectos.

Se emplea como insecticida biolgico y es una gran alternativa frente a los insecticidas qumicos. Se ha clonado el gen del cuerpo paraesporal en plantas transgnicas. Slo expresan el gen en el momento de la infeccin; no es permanente.

ORGNULOS CELULARES PROCARIOTAS

1. TILACOIDES Son un sistema de membranas concntricas que aparecen en cianobacterias. La estructura de la membrana es una bicapa lipdica normal (tipo membrana plasmtica). Es el nico orgnulo que tiene picapa lipdica.Participa en la fotosntesis. Tiene toda la maquinaria que se precisa para realizar la fotosntesis.

2. VESCULAS DE GAS Son estructuras cilndricas de 100 nm de dimetro y 200-1000 nm de longitud, que aparece rodeados por una membrana constituda por una simple capa de protenas de 2 nm de espesor. Aparece en muchas bacterias acuticas. Estas vesculas aparecen apiladas y contienen en su interior distintos gases del ambiente disueltos. Su funcin es proporcionar flotacin, de manera que la bacteria no sedimente. Ej. Las bacterias fotosintticas necesitan flotar a una determinada altura para captar cierta longitud de onda. Necesitan mantenerse a este nivel.Son orgnulos muy refringentes al microscopio ptico, que al electrnico muestran una estructura a base de agrupaciones regulares de vesculas de gas. Cada vescula tiene una forma de cilindro bicnico (200-1000 nm de longitud y unos 70 nm de dimetro), rodeado de una monocapa de unidades globulares de protena ensambladas helicoidalmente que dan un aspecto a bandas ("costillas"). Esta envuelta es impermeable al agua, pero permeable a los gases, por lo que la composicin y concentracin del gas dentro de la vescula depende de las que existan en el medio. Conforme se sintetizan y ensamblan las vesculas, el agua va siendo eliminada del interior La funcin de estas vacuolas es mantener un grado de flotabilidad ptimo en los hbitats acuticos a las bacterias que las poseen, permitindoles alcanzar la profundidad adecuada para su modo de vida (segn los casos, para obtener una intensidad adecuada de luz, concentracin ptima de oxgeno o de otros nutrientes).Las vacuolas de gas son muy frecuentes en Oxifotobacterias y Anoxifotobacterias; tambin se dan en algunas arqueobacterias (Halobacterium, algunas metangenas) y en bacterias prostecadas (Ancalomicrobium, Prosthecomicrobium).3. CLOROSOMAS Aparecen en bacterias fotosintticas verdes. Son vesculas alargadas con las siguientes dimensiones: 50 nm de dimetro, 100-150 nm de longitud, rodeadas de una membrana proteica de 3 nm de espesor.Aparecen adheridos a la membrana plasmtica y contienen los pigmentos y la maquinaria necesaria para la fotosntesis. Son vesculas oblongas situadas por debajo de la membrana citoplsmica, que contienen los pigmentos antena de las bacterias fotosintticas verdes (antigua familia Chlorobiaceae, dentro de la clase Anoxyphotobacteria). Son invisibles a microscopa ptica; miden 100-150 nm de longitud y unos 50 nm de anchura, estando rodeadas de una monocapa de protenas. Se disponen por debajo de la membrana citoplsmica, sin estar en continuidad con ella, aunque en muchos casos aparecen conectadas a travs de un pednculo de naturaleza no lipdica4. CARBOXISOMAS O CUERPOS POLIDRICOS Aparecen en cianobacterias y en bacterias quimiolitotrofas. Son estructuras polidricas con un dimetro que oscila entre los 50 y 500 nm. Contienen rubisco, enzima fijadora de CO2 en el ciclo de Calvin. Son, por tanto, auttrofas. Estructuras presentes en bacterias fotoautotrofas (Oxifotobacterias y ciertas bacterias purpreas) y quimioautotrofas (nitrificantes, Thiobacillus), de apariencia polidrica con tendencia a esfrica. Su dimetro oscila entre 50 y 500 nm, y estn rodeadas de envuelta monocapa proteinica de unos 3,5 nm. El interior tiene aspecto granular, debido a la acumulacin de la enzima ribulosa-bifosfato-carboxilasa (RuBisCo, la carboxidismutasa, el enzima clave en el ciclo de Calvin de asimilacin de CO2). Aunque se pens que eran los sitos de fijacin del CO2, parece ms bien que se trata de reservas de dicha enzima5. MAGNETOSOMAS Su hallazgo es reciente (1975), en Aquaspirillum magnetotacticum. Aparecen en gran nmero de espirilos acuticos. Estn formados por asociaciones en hilera de magnetita (Fe3O4). Estas bacterias tienen magnetotactismo. Son capaces d orientarse en funcin del campo magntico. Se ha propuesto que gracias a ellos, estas bacterias se disponen siempre en regiones cercanas a los sedimentos de ros, lagos...6. NUCLEOIDE BACTERIANO El cido nucleico est en el citoplasma; no hay membrana nuclear. Es circular, duplexo y superenrollado. Hay un solo nucleoide o cromosoma, salvo algunas excepciones como en Vibrio cholerae, donde hay 2 cromosomas. No hay histonas. La neutralizacin de las cargas negativas se lleva a cabo mediante poliaminas como la espermina, espermidina o in Mg2+. El peso del nucleoide es de 109-1010 d. que incluye unas 4 megabases (4 millones de bases).Las bacterias pueden presentar adems otros orgnulos con cidos nucleicos (plasmidios).

MESOSOMAS Son unos plegamientos, los cuales no se sabe exactamente cual es su funcin y hay diversas teoras:

Una de las teoras dice que los mesosomas aparecen al reproducirse la bacteria y creen que tiene que ver con la formacin del septo transversal y la separacin de las 2 copias del ADN.Otros dicen que serian un lugar de almacenamiento de nutrientesOtros que segregan enzimas al exterior Y la que se piensa que es mas cierta, es la que piensa que los mesosomas son artefactos que surgen al realizar las preparaciones en el microscopio, y no sirven para nada. Un mesosoma es un artefacto que se produce en la membrana plasmtica de las clulas procariotas como consecuencia de las tcnicas de fijacin utilizadas en la preparacin de muestras en microscopa electrnica. Aunque en el decenio de 1960 se propusieron varias funciones para estas estructuras, a finales del decenio de 1970 los mesosomas fueron reconocidos como artefactos y actualmente no son considerados como parte de la estructura normal de las clulas bacterianas. Hiptesis iniciales Estas estructuras son invaginaciones de la membrana plasmtica observadas en las bacterias Gram-positivas que han sido qumicamente fijadas con el fin de prepararlas para la microscopa electrnica.[1] Los mesosomas fueron observados por primera vez en 1953 por George B. Chapman y James Hillier,[2] quienes los denominaron rganos perifricos. J.D. Robertson los denomin "mesosomas" en 1959.[3] Inicialmente, se pens que los mesosomas podran desempear un papel en varios procesos celulares, como la formacin de la pared celular durante la divisin celular, la replicacin de cromosomas, o como lugar de la fosforilacin oxidativa.[4] [5]Estos modelos se revisaron a finales del decenio de 1970 cuando los datos acumulados sugieren que los mesosomas son artefactos debidos a daos en la membrana durante el proceso de fijacin qumica, y no estn presentes en las clulas que no han sido qumicamentemente fijadas.[1] [6] [7] A mediados del decenio de 1980, con los avances en criogenia, y en general, la sustitucin de los mtodos de microscopa electrnica, se lleg a la conclusin de que los mesosomas no existen en las clulas vivas.[8] [9] [10] Sin embargo, algunos investigadores siguen argumentando que las pruebas no son concluyentes y que los mesosomas podran no ser artefactos en todos los casos.[11] [12]Recientemente, pliegues de membrana similares se han observado en las bacterias que han estado expuestas a algunas clases de antibiticos[13] y pptidos antibacterianos (defensinas).[14] La aparicin de estas estructuras similares a mesosomas pueden ser el resultado de daos en la membrana plasmtica o en la pared celular producidas por estas sustancias qumicas.[15]FICOBILISOMAS Son estructuras supramacromoleculares, en forma de cilindros o bastones, adosadas a la superficie de la membrana tilacoidal de las Oxifotobacterias, confiriendo a sta un tpico aspecto "granuloso" en las micrografas electrnicas. estn constituidas por pilas de discos a partir de ficobiliprotenas, cromoprotenas que sirven como "antenas" para la captacin de luz en la fotosntesis de estos procariotas. Los grupos cromforos son: ficocianinas, aloficocianinas y ficoeritrina. Como veremos oportunamente, la disposicin ordenada de los distintos pigmentos tiene un papel central en la "canalizacin" de la energa de la luz hacia los centros de reaccin (ubicados ya en plena membrana tilacoidal) donde se localizan los complejos fotosintticos protenas-clorofilas2.4 GRNULOS DE CIANOFICINAMuchas cianobacterias (Oxifotobacterias) acumulan grandes grnulos refringentes de reservas nitrogenadas cuando se acercan a la fase estacionaria de crecimiento. Estos grnulos de cianoficina son acmulos de un copolmero de arginina y asprtico: consta de un ncleo de poliasprtico, en el que todos los carboxilos de las cadenas laterales estn unidos con L-arginina. Su sntesis no est basada en el mecanismo habitual en ribosomas, ya que no se ve inhibida por el cloramfenicol.

2.5 GRNULOS DE POLIFOSFATOS (= GRNULOS DE VOLUTINA, O GRNULOS METACROMTICOSEl nombre de "metacromticos" alude al efecto metacromtico (cambio de color): cuando se tien con los colorantes bsicos azul de toluidina o azul de metileno envejecido, se colorean de rojo. A microscopio electrnico aparecen muy densos a los electrones.Son acmulos de polifosfato, polmeros lineales del ortofosfato, de longitud variable (por trmino medio, unas 500 unidades), que representan un modo osmticamente inerte de almacenar fosfato. Parece ser que la parte central de estos grnulos constituye un ncleo formado por lpidos y protenas. En algunos casos pueden constituir una fuente de energa, en sustitucin del ATP (se trata en este caso de una especie de "fsil bioqumico?").

Se acumulan cuando algn otro nutriente distinto del fosfato se hace escaso (sobre todo cuando va desapareciendo el sulfato). En estas condiciones se detiene la sntesis de los cidos nucleicos, y la volutina se acumula a la espera de su utilizacin para esta sntesis de nucleicos, cuando aparezca el nutriente originalmente limitante.

Su sntesis se produce por adicin secuencial de restos de P a PP, actuando el ATP como donador:

P-P + ATP ------> P-P-P + ADP;

(-P-)n + ATP -----> (-P-)n+1 + ADP.INCLUSIONES DE SALES MINERALESAcmulos grandes, densos y refringentes de sales insolubles de calcio (sobre todo carbonatos) que aparecen en algunas bacterias (como Achromatium), cuyo papel parece consistir en mantenerlas en el fondo de los lagos y ros.FundamentoLas paredes celulares de ciertos parsitos y bacterias contienen cidos grasos (cidos miclicos) de cadena larga (50 a 90 tomos de carbono) que les confieren la propiedad de resistir la decoloracn con alcohol-cido, despus de la tincin con colorantes bsicos. Por esto se denominan cido-alcohol resistentes. Las micobacterias como M. tuberculosis y M. marinum y los parsitos coccdeos como Cryptosporidium se caracterizan por sus propiedades de cido-alcohol resistencia. La coloracin clsica de Ziehl-Neelsen requiere calentamiento para que el colorante atraviese la pared bacteriana que contiene ceras. Al suspender el calentamiento y enfriar con agua, provoca una nueva solidificacin de lo cidos grasos de modo que el colorante ya no puede salir de las bacterias. Por otro lado, el calentamiento aumenta la energa cintica de las molculas del colorante lo cual tambin facilita su entrada a las bacterias. Las bacterias que resisten la decoloracin son de color rojo y la que no se ven de color azul, ya que se utiliza azul de metileno como tincin de contraste.

Esta tcnica puede realizarse tanto en muestras histolgicas como citolgicas.

Variante histolgicaPara demostrar la presencia de BAAR en cortes de tejido en parafina.Los reactivos necesarios para su realizacin son los siguientes:

1. cido peridico 58%

1. carbol fucsina de Ziehl (fucsina fenicada). Preparar mezclando en el orden dado:

1. 0,5 g fucsina bsica

2. 50 cc agua destilada

3. 5 cc etanol absoluto

1. 28,5 g cristales de fenol derretidos

2. hematoxilina

3. alcohol cido 1%:

1. alcohol de 35

2. cido clorhdrico

ResultadosBAAR: rojo.

Ncleos: azul semiamarillo.

Variante clsica o "en caliente"sta y la siguiente variantes son para preparaciones citolgicas.

1. Hacer un frotis de la muestra.

1. La fijacin al calor asegurar de que el frotis quede adherido al portaobjetos. Un frotis muy delgado puede darle resultados falsamente negativos y un frotis muy grueso puede desprenderse del portaobjetos durante la tincin.

2. Utilizando pinzas, coloque los portaobjetos en una gradilla de tincin con los extendidos hacia arriba. Nunca tia ms de 12 portaobjetos a la vez.

2. Dejar el frotis sobre el puente de tincin.

3. Aplicar fucsina-fenicada.

1. Deje que el colorante permanezca sobre los portaobjetos durante 5 minutos. Mantenga el calor durante este perodo.

4. Calentar con un mechero hasta la emisin de vapores (3-5 minutos).

1. Se requiere el tiempo adecuado para que la fucsina fenicada penetre y tia la pared celular de la bacteria. No deje que hierva o se seque el colorante.

2. Lave suavemente el colorante de cada portaobjetos con agua corriente fra hasta que toda la tincin libre quede lavada. Lave suavemente de manera que el extendido no se barra del portaobjetos. Retire el exceso de agua.

5. Decolorar con alcohol-cido.

1. Cubra cada portaobjetos con la solucin decolorante, tal como alcohol cido y mantngalo sobre el portaobjetos durante 7 minutos. Si no se decolora suficientemente, el contenido del esputo que no son bacilos TBC puede permanecer teido. Enjuague con agua una vez ms los portaobjetos y quite el exceso de agua. Si los portaobjetos an estn rosa, aplique una cantidad adicional de la solucin decolorante de 1 a 3 minutos.

6. Aplicar azul de metileno (1 minuto).

1. Aplique la solucin de contraste, azul de metileno, durante 1 minuto.

7. Enjuagar con agua

1. Vuelva a enjuagar con un leve chorro de agua e incline cada portaobjetos hasta drenar el exceso de agua. Finalmente, coloque cada portaobjetos en una gradilla a que sequen al aire.

8. Ahora coloquele una pequeita gota de aceite de inmersin y haga la observacin al microscopio con 100 x 100

Algunos microorganismos cido-alcohol resistentes Mycobacterium: fuertemente cido-alcohol resistentes.[1] Nocardia y Actinomices: dbilmente cido-alcohol resistentes.[2] Parsitos coccdeos (Cryptosporidium) de muestras [fecales].[3]PARED CELULAR DE LAS BACTERIAS CIDO ALCOHOL RESISTENTES

Determinadas bacterias Gram-positivas (corineformes, Nocardia y, en especial Mycobacterium) presentan una pared celular muy compleja, con abundancia de lpidos (algo excepcional entre las Gram-positivas).

Estas bacterias no se tien con los colorantes normales, pero una vez que se han teido con fucsina (forzando mediante calentamiento de la preparacin), tienen resistencia a decolorarse por una mezcla de cido clorhdrico al 3% en etanol de 96o. Por ello se denominan como bacterias cido-alcohol resistentes. Esta propiedad depende esencialmente de la presencia, en su pared celular de unos lpidos llamados cidos miclicos.

Qumicamente, esta pared celular consiste en un esqueleto formado por dos tipos de polmeros, unidos covalentemente entre s:un peptidoglucano especial (la diferencia ms importante es que en vez de N-acetil murmico existe N-glucolil-murmico);

un arabinogalactano de gran peso molecular.

Ambos polmeros se encuentran enlazados a travs de fosfodister entre una unidad de murmico y una de las arabinosas. Pero a su vez, este esqueleto se une covalentemente a los cidos miclicos.

Los cidos miclicos son -hidroxicidos grasos ramificados en ( , cuya longitud de cadena es grande (desde C78 a C91 en Mycobacterium). Estn unidos al esqueleto de la P.C. de forma uniforme, a travs de enlaces con los -OH en 5 de las unidades de arabinosa.Por lo tanto, el esqueleto de la P.C. de estas bacterias consiste en:peptidoglucano---arabinogalactano---cidos miclicos.Pero aparte de este esqueleto complejo, la P.C. de las bacterias cido-alcohol resistentes exhibe una variedad de lpidos:1) Glucolpidos:a) Micolatos de trehalosa: dos unidades de trehalosa unidas entre s por enlace ( (1(1), y en donde los grupos 6 y 6 estn unidos con cidos miclicos. Constituyen el llamado factor de crecimiento en cuerdas, debido a que son responsables de la agregacin de los individuos bacterianos en forma de cuerdas.b) Sulfolpidos de trehalosa: estn localizados en la periferia de la P.C., y parecen ser impartantes factores de virulencia. En Mycobacterium tuberculosis (el bacilo de la tuberculosis) estos sulfolpidos de trehalosa funcionan como evasinas, es decir, facilitan el que la bacteria escape a la accin de los macrfagos inhibiendo la fusin del fagosoma con el lisosoma, lo cual puede explicar el hecho de que estosmicroorganismos tengan xito como parsitos intracelulares.c) Micsidos: Localizados en la periferia, consisten en la unin por enlace ster entre cidos miclicos y azcares (incluyendo cidos urnicos, desoxiosas, aminozcares, etc.).2) Ceras: Unin de cidos miclicos con ftioceroles (alcoholes ramificados de alto peso molecular: C30 - C34).El alto contenido en lpidos confiere una serie de propiedades a estas bacterias (aparte de la cido-alcohol resistencia ya citada):aspecto y consistencia crea de sus colonias;

crecen formando grumos en medios lquidos;

gran impermeabilidad de la P.C., que a su vez condiciona una gran resistencia a la desecacin y gran resistencia a sustancias antibacterianas (detergentes, oxidantes, cidos, bases, etc).