tema 2 estructura bacteriana

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MARACAIBO, OCTUBRE DE 2011. Lic. Liliana Gómez Gamboa (Mg.Sc.) TEMA 2: ESTRUCTURA Y GENÉTICA BACTERIANA REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA UNIVERSIDAD DEL ZULIA FACULTAD DE MEDICINA ESCUELA DE MEDICINA UNIDAD CURRICULAR: BACTERIOLOGÍA Y VIROLOGÍA

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Page 1: Tema 2 Estructura Bacteriana

MARACAIBO, OCTUBRE DE 2011.

Lic. Liliana Gómez Gamboa (Mg.Sc.)

TEMA 2: ESTRUCTURA Y GENÉTICA

BACTERIANA

REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA

UNIVERSIDAD DEL ZULIA

FACULTAD DE MEDICINA

ESCUELA DE MEDICINA

UNIDAD CURRICULAR: BACTERIOLOGÍA Y VIROLOGÍA

Page 2: Tema 2 Estructura Bacteriana

Características Generales de la célula bacteriana

• Organización celular más simple.

• Microorganismos típicos: unicelulares, indiferenciados, con una pared celular rígida.

• Organismos procariotas.

• Multiplicación asexual (fisión binaria).

• Nutrición absortiva.

• Capacidad biosintética.

• Tamaño microscópico.

• Gran variedad de tipos morfológicos y fisiológicos.

• Extensamente distribuidos en la naturaleza.

• Generalmente saprófitas.

• Algunas especies pueden causar enfermedades.

Page 3: Tema 2 Estructura Bacteriana

Bacterias: Características Generales para su Estudio

• Características microscópicas

• Examen al fresco o montaje húmedo

• Preparaciones coloreadas:

Coloraciones simples: azul de metileno

Coloraciones diferenciales: Gram, Ziehl-Neelsen

Coloraciones especiales: cápsula, flagelos, esporas

• Tamaño

• Forma

• Disposición o Agrupación

CARACTERÍSTICAS

MORFOLOGICAS DE LA

CÉLULA BACTERIANA

Page 4: Tema 2 Estructura Bacteriana

Tamaño

• Unidad de medida: micras (µm) • Varía entre 0,2-2 µm de diámetro y 2-8

µm de longitud • Micrómetro ocular

Epulopiscium fishelsoni

0,5 mm

Thiomargarita namibiensis

750 µm (0.75 mm)

Page 5: Tema 2 Estructura Bacteriana

Forma

Básicamente, las bacterias despliegan tres formas:

• Cocos: células esféricas u ovoides

• Bacilos: células alargadas. Variaciones en cuanto a la longitud, anchura y forma de los

extremos

• Formas incurvadas: bacilos curvos (en forma de coma), espirilos (rígidos y se mueven

por flagelos) y espiroquetas (flexibles y se mueven por filamentos axiales)

Bacterias apendiculadas: presentan extrusiones, como largos tubos o tallos

Page 6: Tema 2 Estructura Bacteriana

• Otras formas: cuadradas, estrelladas

Stella Haloarcula

Page 7: Tema 2 Estructura Bacteriana

Bacilos. Variedades Morfológicas

• Ancho, longitud y forma de los extremos

• Bacilos grandes

• Coco-bacilos

• Fusiformes

• Filamentosos

• Curvos

Agrupación

Depende de dos factores:

• Plano (s) en que ocurre la división celular.

• Tendencia de las células hijas a permanecer unidas entre sí.

Page 8: Tema 2 Estructura Bacteriana

Agrupaciones presentes en los cocos

• Diplococos: cocos en pares

• Estreptococos: cocos en

cadenas

• Estafilococos: cocos en racimos

• Tetracocos: cocos en tetradas

• Sarcinas: cocos en disposición

cúbica

Page 9: Tema 2 Estructura Bacteriana

Disposiciones presentes en los Bacilos

• Bacilos aislados

• En cadena

• En pares

• En empalizada o en paquetes

de cigarrillos (debido a un giro

de 180°)

• Dos bacilos en ángulo ( en

forma de letra V ó L)

• Varios bacilos formando “letras

chinas”

Page 10: Tema 2 Estructura Bacteriana

Ultra-Estructura de la Célula Bacteriana

Cápsula

Pared celular

Membrana celular

Plásmido

Citoplasma

Cromosoma

Pared celular

Inclusiones citoplasmáticas

Cápsula

Membrana celular

Fimbrias

Flagelos

Ribosomas

Page 11: Tema 2 Estructura Bacteriana

Envoltura Celular Reino Eubacterias

(“Bacterias verdaderas”)

• Denominada también Cubierta celular

• Conjunto de capas integrales que rodean a la célula

• Tiene a su cargo diversos procesos celulares que se llevan a cabo en los organelos

internos de las células eucariotas

• Sitio primario de las funciones que protegen a las bacterias contra amenazas

químicas y biológicas

• Conjuntamente con los apéndices, la cubierta hace posible que las bacterias

colonicen superficies

Cápsula

Pared celular

Membrana citoplasmática

Page 12: Tema 2 Estructura Bacteriana

Pared Celular. Características

• Estructura compleja y semirígida responsable de la configuración de la célula.

• Rodea a la frágil membrana plasmática (citoplasmática) subyacente y protege a esta membrana y al interior de la célula de los cambios adversos del medio externo.

• Presente en la mayoría de los procariotas • Difícil de observar por microscopía óptica

• Grosor variable: 10 a 25 nm.

• Representa 10 – 40% del peso seco celular

• Constituyente básico: peptidoglucano o mureína que puede ser una

estructura solitaria o estar combinada con otras sustancias.

• Su composición y estructura química permite clasificar las bacterias

en cuatro grupos: Gram positivas, Gram negativas, Gram variables y no

reactivas a la coloración.

Page 13: Tema 2 Estructura Bacteriana

Pared Celular: Funciones

• Mantiene la forma celular

• Previene la lisis osmótica

• Esencial para el desarrollo y división bacteriana

• Contiene componentes que contribuyen a su

patogenicidad (virulencia de algunas especies de

bacterias)

• Puede proteger a la célula frente a sustancias tóxicas

• Es el sitio de acción de ciertos antibióticos

Page 14: Tema 2 Estructura Bacteriana

Estructura del Peptidoglucano

N-Acetil-glucosamina (NAG)

Ácido N-Acetil-murámico (NAM)

Cadena peptídica lateral

Puentes peptídicos cruzados

Cadena tetrapeptídica lateral

Puente peptídico cruzado

Esqueleto carbonado

Page 15: Tema 2 Estructura Bacteriana

Entrecruzamiento del Peptidoglucano

Page 16: Tema 2 Estructura Bacteriana

Pared Celular Gram Positiva

• Varias capas de peptidoglucano (90%) • Contiene ácidos teicoicos • Posee carga negativa • Hidrofílica • Barrera para moléculas con carga positiva

Ácido Lipoteicoico

Peptidoglucano

Membrana celular

Ácidos Teicoicos Proteínas asociadas a la Pared

Page 17: Tema 2 Estructura Bacteriana

Pared Celular. Gram Positiva. Ácidos Teicoicos: Características

Griego teichos (pared)

• Polisacáridos presentes exclusivamente en la pared celular Gram positiva

• Contienen glicerolfosfato o residuos de fosfato de ribitol, unidos por ésteres de fosfato y, generalmente, se les unen otros azúcares y D-alanina

Page 18: Tema 2 Estructura Bacteriana

Pared Celular. Gram Positiva. Ácidos Teicoicos:

Funciones

• Aportan la carga negativa neta de la superficie celular

• Regulan el movimiento de cationes

• Previenen la lisis celular

• Especificidad Antigénica. Identificación bacteriana

• Pueden ser: Ácidos teicoicos propiamente dichos

Ácidos lipoteicoicos

Ácidos teicurónicos

Page 19: Tema 2 Estructura Bacteriana

Pared Celular Gram Negativa • Membrana externa: Lipoproteína (Braun), Lipopolisacárido(LPS),

Fosfolípidos, Espacio periplásmico .

• Capa delgada de peptidoglucano (10%)

Page 20: Tema 2 Estructura Bacteriana

Membrana Externa (Pared Celular Gram Negativa)

• Carga fuertemente negativa

• Evade la fagocitosis y la acción del complemento

• Provee una barrera para ciertos antibióticos, enzimas, detergentes,

metales pesados, sales biliares y colorantes

• Permite el paso de nutrientes (porinas)

• Porta receptores para fagos

• Propiedades patogénicas

Lipoproteína de Braun (Pared Celular Gram Negativa)

• Proteína más importante de la membrana externa

• Conocida también como lipoproteína de mureína

• Proteína pequeña (Peso molecular ~ 7.200)

• Sirve para anclar la membrana externa a la capa de peptidoglucano

Page 21: Tema 2 Estructura Bacteriana

Lipopolisacárido (LPS) (Pared Celular Gram Negativa)

• Núcleo polisacárido o centro (KDO) • Polisacárido O: Antígeno somático. Identificación de especies • Lípido A: Endotoxina

Page 22: Tema 2 Estructura Bacteriana

Lipopolisacárido (LPS)

Efecto sobre mamíferos

• Pirogénico

• Modificación en el recuento de células sanguíneas

• Coagulación intravascular diseminada (CID)

• Factor de necrosis tumoral

• Disminuye la presión arterial

• Colapso vascular

• Shock

Page 23: Tema 2 Estructura Bacteriana

Espacio Periplásmico

• Delimitado por la membrana externa y la interna (membrana celular)

• Mide entre 12-15 nm

• Consistencia gelatinosa

• Contiene:

Capa de peptidoglicano

Proteínas que intervienen en el transporte de nutrientes necesarios

para la célula

Enzimas hidrolíticas: fosfatasas, proteasas, endonucleasas

Proteínas de unión: azúcares, aminoácidos, iones inorgánicos y

vitaminas

Quimiorreceptores

Enzimas detoxificantes (β-lactamasas)

Proteínas de protección osmótica (solutos compatibles): sintetizadas

en medios hiperosmóticos para balancear el stress osmótico.

Page 24: Tema 2 Estructura Bacteriana

Comparación Pared Celular Gram Positiva y Gram Negativa

Page 25: Tema 2 Estructura Bacteriana

Comparación Pared Celular Gram Positiva y Gram Negativa

• La PCGN es químicamente más compleja que la PCGP

• La PCGP contiene más aminoácidos que la PCGN

• Los ácidos teicoicos son exclusivos de las PCGP

• El contenido de lípidos de la PCGN es superior al de las PCGP

• El LPS, membrana externa y espacio periplásmico son

exclusivos de la PCGN

• En las PCGN, el peptidoglucano constituye una fracción

mucho más pequeña del total de la pared, en comparación a

la PCGP

Page 26: Tema 2 Estructura Bacteriana

Paredes Celulares Atípicas

• Micoplasmas: bacterias atípicas desprovistas de pared celular, presentan pleomorfismo.

Page 27: Tema 2 Estructura Bacteriana

Paredes Celulares Atípicas

Arqueobacterias metanógenas

Pseudomureína (NAG-Ac N-acetil-talosaminurónico, unidos por enlaces tipo 1,3)

Page 28: Tema 2 Estructura Bacteriana

Paredes Celulares Atípicas

Otras Arqueobacterias: polisacáridos, glicoproteínas

o proteínas (Methanosarcina)

Polisacáridos presentes: glucosa, ácido glucurónico,

galactosamina, acetato

Residuos de sulfato (Halococcus)

Page 29: Tema 2 Estructura Bacteriana

Paredes Celulares Atípicas (Arqueobacterias)

Estructura Química de la Pared Celular en Halococcus

Page 30: Tema 2 Estructura Bacteriana

Paredes Celulares Atípicas

Page 31: Tema 2 Estructura Bacteriana

Micobacterias (BAR)

Page 32: Tema 2 Estructura Bacteriana

Paredes Celulares Atípicas Micobacterias

Pared celular con peptidoglucano y gran cantidad de

ácidos micólicos (60%)

NaG es sustituido por N-glucolil-murámico

Peptidoglucano unido al arabinogalactano (polímero de

arabinosa y galactosa) por enlaces glicolípidos

Page 33: Tema 2 Estructura Bacteriana

Paredes Celulares Atípicas Micobacterias

Ac. Micólicos unidos a la fracción murámico por medio de enlaces

fosfo-diester

Dimicolatos de trehalosa (factor cordón)

Sulfolípidos y micósidos

Lipo-arabino-manano (LAM): anclado a la membrana celular.

Equivalente al LPS Gram negativo

Cepas virulentas: LAM unido a residuos de manosa (Ara-LAM)

Proteínas inmunorreactivas: utilizadas con fines diagnósticos (PPD)

Glicolípidos

Virulencia

Page 34: Tema 2 Estructura Bacteriana
Page 35: Tema 2 Estructura Bacteriana

Membrana Celular: Características

• Barrera crítica

• Mide aproximadamente 7- 8 nm. de espesor

• Membrana unitaria típica

• Compuesta por:

60-70% proteínas

20-30% lípidos

Hidratos de carbono (pequeñas cantidades)

• Estructura dinámica

Page 36: Tema 2 Estructura Bacteriana

Membrana Celular: Características

• Generalmente, no contiene esteroles (Hopanoides)

• Estructura: modelo mosaico fluido

• Representa aproximadamente el 30% o más del peso seco celular

• Se tiñe con colorantes básicos

Page 37: Tema 2 Estructura Bacteriana

Membrana Celular: Estructura

Porina

Proteína integral

Fosf

olíp

idos

Proteína periférica

Citoplasma

Page 38: Tema 2 Estructura Bacteriana

Membrana Celular: Funciones

• Permeabilidad selectiva y transporte

de solutos

• Transporte de electrones y

fosforilación oxidativa

• Genera la fuerza protón motriz (FPM)

para el movimiento celular

• Excreción de exo-enzimas hidrolíticas

Barrera permeable: previene la salida y funciona como una “puerta” para el transporte de nutrientes al interior y exterior celular

Anclaje de proteínas: sitio de unión de proteínas involucradas en el transporte, bioenergética y quimiotaxis celular

Conservación de energía: sitio de generación y uso de la fuerza protón motriz

Page 39: Tema 2 Estructura Bacteriana

Membrana Celular: Funciones

• Degradación de nutrientes y producción de energía

• Porta enzimas y moléculas transportadoras que intervienen en la

biosíntesis de ADN, polímeros de la pared celular y lípidos de

membrana

• Porta receptores de membrana y otras proteínas de los sistemas

quimiotácticos y transducción sensorial

• Contiene los cromatóforos o tilacoides en las bacterias

fotosíntéticas

Page 40: Tema 2 Estructura Bacteriana

Invaginaciones de la Membrana Celular

• Uniones de Bayer

• Mesosomas

• Cromatóforos

Page 41: Tema 2 Estructura Bacteriana

Uniones de Bayer

• Sitios de adherencia entre la membrana interna y externa

(bacterias Gram negativas)

• Fisiológicamente activas:

Parte externa: sitios de adsorción de bacteriófagos y lisis mediada

por el Complemento

Parte interna: zonas de crecimiento que sirven para la translocación

de proteínas secretoras, membrana celular, LPS y polisacáridos

capsulares; sitio de emergencia para pilis sexuales y flagelos

Page 42: Tema 2 Estructura Bacteriana

Uniones de Bayer

Page 43: Tema 2 Estructura Bacteriana

Mesosomas

• Invaginaciones de la membrana celular

• Estructuras esféricas (microscopía electrónica)

• Se observan con mayor frecuencia en bacterias Gram negativas

• Pueden ser:

De tabique (septales): formación de paredes transversales durante la división celular

Laterales: secreción de proteínas extracelulares

• ¿Artefactos? producidos por la deshidratación del espécimen para microscopía

electrónica

• Se han observado en preparaciones por criofactura, por lo que podrían estar

presentes en células vivas

Page 44: Tema 2 Estructura Bacteriana

Mesosomas

Mesosomas laterales

Mesosoma de Tabique

Page 45: Tema 2 Estructura Bacteriana

Cromatóforos

• Presentes en las bacterias purpúreas

• Albergan el aparato fotosintético

• Adoptan formas variadas dependiendo de la especie

• Vesículas huecas

• Repliegues concéntricos (láminas paralelas)

• Túbulos aislados o en haces

Page 46: Tema 2 Estructura Bacteriana

Cromatóforos

Rhodobacter capsulatus conteniendo abundantes membranas vesiculares fotosintéticas

Page 47: Tema 2 Estructura Bacteriana

•Matriz interna de la célula bacteriana

•Delimitado por la membrana celular (citoplasmática)

•Consistencia acuosa, semi-transparente y elástica

•Está dividido en dos regiones:

Área nuclear:

Contiene el cromosoma bacteriano

Rica en ADN

Área citoplasmática:

Rica en ribosomas

Aspecto granular

Page 48: Tema 2 Estructura Bacteriana

Citoplasma

• Carece de organelos limitados por membranas unitarias

• Carece de cito-esqueleto y corriente citoplasmática

• Constitución:

80% agua

Proteínas (enzimas)

Carbohidratos

Lípidos

Iones inorgánicos

Otros compuestos de bajo peso molecular

Page 49: Tema 2 Estructura Bacteriana

Citoplasma

• Sitio celular donde ocurren numerosas reacciones del metabolismo, crecimiento y replicación celular

Page 50: Tema 2 Estructura Bacteriana

• Denominado también nucleoide, cuerpo nuclear,

componente nuclear, cuerpo de cromatina

• Carece de membrana nuclear que lo delimite

• Constituido por una sola molécula de ADN de doble

cadena circular

• Compuesto: 60% ADN, algo de ARN y pequeña cantidad

de proteínas similares a las histonas

• Representa sólo un 2-3% del peso seco celular

• Ocupa el 10% o más del volumen celular

• Contiene la información genética de la especie

Page 51: Tema 2 Estructura Bacteriana

Cromosoma

Cromosoma

(Fibrillas de ADN)

Page 52: Tema 2 Estructura Bacteriana

• Junto con el cromosoma, constituyen el genóforo

bacteriano

• Elementos genéticos extra-cromosómicos

• ADN doble cadena circular

• Capacidad de replicación autónoma

• Generalmente, contienen 5-100 genes no

indispensables

• Pueden transmitirse de una célula a otra

Page 53: Tema 2 Estructura Bacteriana

Plásmidos

Plásmidos

Page 54: Tema 2 Estructura Bacteriana

Plásmidos

Confieren :

• Resistencia a antibióticos

• Tolerancia a metales pesados

• Producción de toxinas

• Síntesis de enzimas

• Producción de bacteriocinas

• Factores de penetración a tejidos (invasividad)

• Adherencia

Page 55: Tema 2 Estructura Bacteriana

• Partículas pequeñas (70S)*

• Visibles por microscopía electrónica

• Compuestas por ARN y proteínas

• Constituidos por dos subunidades:

30S (pequeña) contiene ARN 16S

50S (grande) contiene ARN 23S y ARN 5S

*S: Unidades Svedberg

Page 56: Tema 2 Estructura Bacteriana

Ribosomas

Page 57: Tema 2 Estructura Bacteriana

Ribosomas

• El número de ribosomas varía de acuerdo a las

condiciones de crecimiento

• Una célula posee cerca de 10.000 ribosomas

• Sitio donde ocurre la síntesis de proteínas

Matriz citoplasmática: proteínas intracelulares

Membrana celular: proteínas extracelulares

Page 58: Tema 2 Estructura Bacteriana

• Acúmulos de sustancias de reserva

intracitoplasmáticos, insolubles

• Agregados de varios compuestos normalmente

involucrados en almacenar reservas energéticas o

“bloques estructurales” para la célula

• Se desarrollan cuando la célula está en presencia

de exceso de nutrientes

• Frecuentemente observados en condiciones de

laboratorio

Page 59: Tema 2 Estructura Bacteriana

Inclusiones Citoplasmáticas

• Gránulos:

– Volutina (polifosfatos): gránulos metacromáticos

– Lípidos: Ácido poli--hidroxibutírico (PHB), poli--hidroxialcanoatos (PHA),

– Hidrocarburos

– Carbohidratos: glucógeno y almidón

– Azufre

– Cianoficina (polímero de arginina y aspartato)

– Sales minerales (carbonatos)

– Ficobilisomas Poli-β-hidroxibutírico

Gránulos de azufre

Gránulos metacromáticos

Page 60: Tema 2 Estructura Bacteriana

Inclusiones Citoplasmáticas • Vesículas

– Gasíferas: Flotabilidad de bacterias acuáticas

– Carboxisomas: Enzimas fijadoras del CO2

– Magnetosomas: Acúmulos de magnetita (Fe3 O4)

Actúan como magnetos

Protegen a la célula de la

acumulación de H2O2 in vivo

– Clorosomas: pigmentos antena de bacterias

fotosintéticas verdes

Magnetosomas Carboxisomas

Vacuolas de gas

Page 61: Tema 2 Estructura Bacteriana

• Cápsula (Glicocálix)

• Flagelos

• Pilis o Fimbrias

Cápsula

Pilis Flagelos

Page 62: Tema 2 Estructura Bacteriana

• Capa de polímero viscoso, gelatinoso, que rodea a la

célula (externo a la pared celular)

• Constituido por polisacáridos, polipéptidos o ambos

• Consistencia compacta y fuertemente unido a la pared

celular, el glicocálix se denomina Cápsula

• Red laxa débilmente unida a la pared celular, se

denomina “Capa slime” (Capa de Limo)

Page 63: Tema 2 Estructura Bacteriana

Cápsula

Cápsula

Page 64: Tema 2 Estructura Bacteriana

Cápsula. Funciones

Antígeno capsular (Ag K)

Contribuye a la virulencia bacteriana

Protege a la célula de la fagocitosis

Participa en la adherencia bacteriana a

superficies

Previene la deshidratación celular

Reservorio de nutrientes

Depósito de productos de desecho

excretados por el metabolismo celular

Cápsula

Page 65: Tema 2 Estructura Bacteriana
Page 66: Tema 2 Estructura Bacteriana

Flagelos

Detectables por:

Microscopía de campo oscuro

Microscopía de contraste de fases

Microscopía electrónica

Microscopía óptica (Preparaciones especiales)

Funciones: Motilidad

Quimiotaxis

Page 67: Tema 2 Estructura Bacteriana

Flagelos

Page 68: Tema 2 Estructura Bacteriana

Estructura del Flagelo

Page 69: Tema 2 Estructura Bacteriana

Flagelos: Disposición Celular

Monotrica Anfitrica

Lofotrica Peritrica

Page 70: Tema 2 Estructura Bacteriana

Motilidad Bacteriana

Flagelos (principalmente)

Filamento axial (espiroquetas helicoidales)

Deslizamiento sobre superficies sólidas (in vitro):

mixobacterias, cianobacterias y micoplasmas

Los procariotas capaces de moverse, lo hacen por

alguno de estos sistemas:

Page 71: Tema 2 Estructura Bacteriana

Movimiento Flagelar

El mecanismo exacto que dirige la rotación del

cuerpo basal no se ha establecido con claridad.

El flujo de protones que pasa por los dos anillos o

entre el cuerpo basal y las proteínas de membrana

circundantes producen la rotación.

Las proteínas Mot A y Mot B transportan protones y se

piensa que participan en este mecanismo.

Al parecer, el ATP no aporta directamente la energía

necesaria para la rotación flagelar.

Page 72: Tema 2 Estructura Bacteriana

Movimiento Flagelar

1. El filamento tiene forma de hélice rígida y la bacteria se mueve cuando esta hélice gira.

2. La dirección de la rotación flagelar determina la naturaleza del movimiento bacteriano

3. En bacterias monotricas, el flagelo polar gira en dirección contraria a las agujas del reloj.

4. En bacterias peritricas, ocurre de manera similar, y los flagelos forman un haz giratorio que impulsa la

célula hacia delante.

5. La rotación de los flagelos en el sentido de las agujas del reloj, altera la polarización y la célula da

volteretas.

Rotación SR

Peritrica Polar

Rotación CSR

Rotación CSR Mechón de Flagelos Rotación CSR

Mechón de Flagelos Rotación CSR

Voltereta

Flagelos separados

Rotación SR

Page 73: Tema 2 Estructura Bacteriana

Taxis

Movimiento de las bacterias a favor o en contra de un

estímulo en particular

Estímulo: Químico (Quimiotaxis)

Luz (Fototaxis)

Magnético (Magnetotaxis)

Si la señal quimiotáctica es positiva: Atrayente

Si la señal quimiotáctica es negativa: Repelente

Page 74: Tema 2 Estructura Bacteriana

Quimiotaxis

Movimiento hacia sustancias atrayentes y de alejamiento de repelentes.

Las sustancias atrayentes y repelentes se detectan por quimio-receptores (proteínas

especiales) ubicadas en el espacio periplásmico o en la membrana celular

(citoplasmática)

En ausencia de un gradiente químico, las bacterias se mueven al azar; mientras que en

presencia de gradiente atrayente, realiza “carreras” más largas y da volteretas con

menos frecuencia.

Voltereta

Carrera

Carrera

Voltereta

Atrayente

Page 75: Tema 2 Estructura Bacteriana

Filamento Axial

Presente en espiroquetas:

Treponema spp.

Borrelia spp.

Leptospira spp.

Apéndices filiformes que se encuentran en el

espacio periplásmico

Se originan en polos opuestos y se superponen

en el centro sin presentar conexiones evidentes

Permiten el movimiento por desplazamiento en

ondas helicoidales

Espiroqueta

Page 76: Tema 2 Estructura Bacteriana

Filamento Axial

Penetran medios viscosos y tejidos

Al rotar contra el cuerpo de la célula, le

imparten un movimiento de arrollamiento

helicoidal opuesto en rotación al del giro

del filamento axial.

Movimiento similar al de un sacacorchos.

Vaina externa

Pared celular

Filamento axial

Filamento axial

Pared celular

Vaina externa

Page 77: Tema 2 Estructura Bacteriana

Pilis

Denominados también: pelos, fimbrias o fibrillas.

Apéndices bacterianos de aspecto filiforme

Diámetro: 0.004 a 0.008 µm

Sólo se pueden observar con microscopio electrónico

Presentes en bacterias Gram negativas

Composición proteica: Pilina

Más numerosos y cortos que los flagelos

Fimbrias

Flagelos

Page 78: Tema 2 Estructura Bacteriana

Pilis

Funciones:

Adherencia (Factores de colonización)

Transferencia de material genético (Pilis sexual)

Categorías: Adhesinas

Lectinas

Evasinas

Agresinas

Pilis sexuales

Pilis sexual

Page 79: Tema 2 Estructura Bacteriana

Esporas

Célula en estado de latencia

Capacidad germinativa

Baja concentración hídrica

Altamente resistente a la desecación,

calor y agentes químicos

Alta concentración de calcio y ácido

dipicolínico

Altos niveles de pequeñas proteínas

ácido-solubles (SASPs)

Células vegetativas

Esporas libres

Espora

Page 80: Tema 2 Estructura Bacteriana

Espora: SASPs

Contiene altos niveles de proteínas específicas del core

denominadas Small Acid-Soluble Spore Proteina (SASPs)

Codificadas por genes spo, ssp

Protegen el ADN bacteriano del potencial daño de la

radiación UV, la desecación y el calor seco

Sirven como fuente de carbono y energía para el desarrollo

de una nueva célula vegetativa a partir de la endospora

(germinación)

Page 81: Tema 2 Estructura Bacteriana

Esporas

Géneros esporulados:

Bacillus

Clostridium

Localización de la espora:

Central

Terminal

Sub-terminal

Page 82: Tema 2 Estructura Bacteriana

Espora: Partes Constituyentes

Centro (6)

Pared de la espora (4)

Exosporio (3)

Corteza (2)

Capa (1)

2. Capa más gruesa, contiene peptidoglucano especial con menos enlaces cruzados, sensible a lisozima y su autólisis es clave para la germinación

1. Proteina similar a la queratina, capa impermeable, confiere resistencia a los agentes químicos

3. Naturaleza lipoproteica, contiene algunos carbohidratos

4. Capa más interna, contiene peptidoglucano normal y se convierte en la PC de la célula en germinación

5. Citoplasma de la espora. Contiene ácido dipicolínico y Calcio, posee además, un sistema generador de energía (3-fosfoglicerato) para la germinación

ADN

Ribosomas

Page 83: Tema 2 Estructura Bacteriana

Esporulación: Definición. Requisitos

Proceso mediante el cual una célula

vegetativa da origen a una célula en

estado de latencia (espora).

La bacteria debe estar ávida de

nutrientes importantes (carbono,

nitrógeno y fósforo)

La bacteria debe tener alta densidad

para permitir la secreción y

reconocimiento del factor 1 de

diferenciación extracelular (EDF-1)

La bacteria debe encontrarse en fase

estacionaria de crecimiento

Page 84: Tema 2 Estructura Bacteriana

Ciclo de Esporulación

Page 85: Tema 2 Estructura Bacteriana

Germinación: Definición. Características

Proceso mediante el cual una espora da origen a una célula

vegetativa metabólicamente activa.

Etapas:

Activación: calor, abrasión, acidez y compuestos con grupos SH

libres

Inicio: condiciones ambientales favorables, efector (L-alanina o

adenosina), activa autolisinas, degradan el peptidoglucano

cortical. Captación de agua, se libera ácido dipicolínico y se

degradan enzimáticamente algunos componentes de la espora.

Excrecencia o Crecimiento: aparición de una nueva célula

vegetativa, metabólicamente activa con capacidad de dividirse

Page 86: Tema 2 Estructura Bacteriana

Célula vegetativa y Espora: Diferencias

Característica Célula vegetativa Espora

Estructura Célula Gram positiva típica Centro, Corteza, capa, exosporio, pared

Apariencia microscópica No refringente Refringente

Contenido cálcico Bajo Alto

Ácido dipicolínico Ausente Presente

Actividad enzimática Alta Baja

Metabolismo (captación de O2) Alto Bajo o ausente

Síntesis de macromoléculas Presente Ausente

ARNm Presente Escaso o ausente

Resistencia al calor Baja Elevada

Resistencia a la radiación Baja Elevada

Resistencia a compuestos químicos Baja Elevada

Capacidad de tinción Fácil tinción Difícil, sólo con métodos especiales

Efecto de la lisozima Sensible Resistente

Contenido de agua Elevado, 80-90% Bajo, 10 – 25%

Pequeñas proteínas solubles en agua Ausentes Presentes

pH citoplasmático Aproximadamente pH 7 Aproximadamente p H 5.5 – 6.0 (centro)

Page 87: Tema 2 Estructura Bacteriana

Otras Diferenciaciones Celulares

Vainas: Estructuras tubulares

Heteropolímeros (proteínas, lípidos

y polisacáridos)

Engloba conjuntos de células

bacilares

Presentes en arqueobacterias

Prostecas: Prolongaciones semi-rígidas

Diámetro menor al celular

Rodeados por membrana y pared celular

Funciones reproductivas y de unión a

sustratos

Page 88: Tema 2 Estructura Bacteriana

Otras Diferenciaciones Celulares

Botones de Anclaje:

Acúmulos de polisacáridos

Pared celular, extremos de prostecas,

pedúnculos, tallos inertes

Facilitan la unión a sustratos

Presentes en el género Caulobacter

Tallos o Pedúnculos:

Estructuras filamentosas

Terminados en botones de anclaje (discos

adhesivos)

Secreción continua de polisacáridos

Unión a sustratos sólidos (medios acuáticos)

Género Gaionella

Page 89: Tema 2 Estructura Bacteriana

Otras Diferenciaciones Celulares

Cuerpos Fructificantes: presentes en

mixobacterias. Constituyen estructuras que

contienen en su interior un tipo de célula

especializada, denominada mixospora

Hifas: filamentos cenocíticos

ramificados de los actinomicetos,

similares a las hifas de los hongos

Célula madre

Hifa

Hifa

Page 90: Tema 2 Estructura Bacteriana

Capa S

Capa sobre la superficie celular bacteriana

Común en arqueobacterias

Modelo estructural similar a las baldosas de un suelo

Constituida por proteínas y glucoproteínas

Bacterias Gram negativas: se adhiere directo a la membrana externa

Bacterias Gram positivas: asociadas a la superficie del peptidoglucano

Protección frente a fluctuaciones iónicas y de pH, estrés osmótico, enzimas, bacterias predadoras (Bdellovibrio), fagocitosis, complemento

Contribuye a la virulencia

Capa S

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